JPH05333144A - 移動目標検出レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、海流のような海面上の移動
によるドプラ周波数を補正することができ、これによっ
て海面上の微速移動目標を検出可能な移動目標検出レー
ダ装置を提供することにある。 【構成】この発明は、移動体に搭載される移動目標検出
レーダ装置において、被搭載移動体の速度による動揺を
検出して受信信号を補正すると共に、送信パルスの繰返
し間隔で受信信号を遅延し、この遅延信号と送受信装置
からの受信信号から海流速度を検出し、検出した海流速
度を平均化し、この平均化海流速度に基づいて受信信号
を補正し、補正された受信信号から不要波を消去して移
動目標情報を検出し、表示装置に表示することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、航空機搭載用のＭＴ
Ｉ（移動目標検出）レーダ装置に係り、特に水上の移動
小目標の検出を可能とするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の航空機搭載用ＭＴＩレーダ装置
は、図３に示すように、空中線装置１０、送受信装置２
０、信号処理装置３０、表示装置４０で構成される。こ
のレーダにおいて、送受信装置２０は方位面・仰角面に
所定のビーム幅を有する空中線１１を通じて、捜索領域
に向けて送信波（送信繰返しパルス）を放射し、その捜
索領域の目標及び地表面からの反射電力を受信する。

【０００３】空中線１１を通じて送受信装置２０で受信
された反射信号は、位相及び振幅の情報を保存するため
に、直交検波される。これにより得られたＩ／Ｑアナロ
グビデオ信号は、信号処理装置３０に送られる。

【０００４】この信号処理装置３０は移動目標検出処理
を行うもので、基本的にはドプラ周波数を利用して、移
動物からの反射波と地表面からの不要な反射波（クラッ
タ）とを区別することにより、移動目標を検出する。具
体的には、Ａ／Ｄ変換回路３１によって送受信装置２０
からのＩ／Ｑアナログビデオ信号をデジタル信号に変換
し、ＭＴＩ回路３９により送信パルス繰返し時間だけ遅
延した後、次の送信パルスに対する反射信号から減算す
る。

【０００５】すなわち、固定状態にある地表面からの反
射波は、振幅、位相とも一定であるため、上記減算処理
によって消去される。これに対して、移動目標からの反
射波は、移動によってドプラ効果が生じ、そのドプラ周
波数だけ位相変化を生じるため、上記減算処理によって
も消去されない。したがって、移動目標からの反射波は
地表面からの不要な反射波と区別できる。このＭＴＩ回
路３９で区別された反射波のＩ／Ｑビデオ信号を表示装
置４０に送ることにより、移動目標を表示することがで
きる。

【０００６】ここで、一般のＭＴＩレーダ装置は、上述
のように目標が移動しており、地表面が固定であること
を利用しているため、レーダ自身が車両や航空機のよう
な移動体に搭載されている場合には、レーダ自身の動き
によるドプラ周波数が発生してしまい、そのままでは所
望の性能が得られない。

【０００７】そこで、航空機搭載用ＭＴＩレーダ装置で
は、信号処理装置３０において、機体ＩＮＳからの自機
速度及び動揺情報と空中線装置１０の制御回路１２から
のアンテナビーム方向データとから、航空機移動によっ
て生じるはずのドプラ周波数を動揺検出回路３２で計算
し、動揺補正回路３３でＩ／Ｑデジタルビデオ信号を補
正することにより、レーダ自身の動きによる影響を除去
している。

【０００８】しかしながら、上記のような多くの航空機
搭載用ＭＴＩレーダ装置では、自機速度により生じるド
プラ周波数に関しての補正は行っているが、海面のよう
に表面が移動するものを背景とした場合には、海面の移
動、つまり海流によって生じるドプラ周波数については
何等補正を行っていない。

【０００９】また、幾つかの航空機搭載用ＭＴＩレーダ
装置では、受信したクラッタの持つドプラ周波数を打ち
消すように送信周波数を変化させる、いわゆるＴＡＣＣ
ＡＲ（タイム・アベレージド・クラッタ・コヒーレント
・エアボーン・レーダ）を採用しており、これは海流に
よって生じるドプラ周波数に対しても効果を持つ。

【００１０】しかしながら、ＴＡＣＣＡＲでは、一つの
ビーム方向において、特定の領域で検出されたクラッタ
のドプラ周波数をもって全領域の補正を行っているた
め、図５に示すように、海流の複雑な動きには対応でき
ず、それぞれのレンジセルについて最適な補正を行うこ
とができない。

【００１１】例えば、ＴＡＣＣＡＲのビーム覆域Ａ中を
海流Ｓが図４に示すように流れていたとする。いま、図
中ａ，ｂ点での受信信号が図５（ａ），（ｂ）に示すス
ペクトラム分布を示し、そのａ点での検出海流速度で補
正を行った場合、それぞれ補正後のスペクトラム分布は
図５（ｃ），（ｄ）に示すようになり、ｂ点での補正が
不完全となる。

【００１２】これは、従来の航空機搭載用ＭＴＩレーダ
装置が、海面上で対象とする目標が、たいていの場合は
航空機、ミサイル等の高速移動体であり、比較的ドプラ
周波数が高く、その検出に際しては、海流によって生じ
る低いドプラ周波数の誤差の影響をあまり受けないこと
による。ところが、最近では海面上をゆっくりとした速
度で航行する移動体、例えば潜水艦の潜望鏡等の微速移
動目標（スペクトラムを図６に示す）を検出することが
要求されるようになり、この要求への対応が望まれてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の移動目標検出レーダ装置では、海面上の微速移動目
標を検出することができなかった。

【００１４】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、海流のような海面上の移動によるドプラ
周波数を補正することができ、これによって海面上の微
速移動目標を検出可能な移動目標検出レーダ装置を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、移動体に搭載される移動目標検出レーダ
装置において、空中線より方位面、仰角面に所定のビー
ム幅で電力を放射し、そのビーム方向を制御回路により
制御する空中線装置と、前記空中線を通じて放射する送
信パルスを生成すると共に、前記空中線を通じて前記送
信パルスの反射電力を受信し、その受信信号を増幅し、
周波数変換し、直交検波して出力する送受信装置と、前
記被搭載移動体の速度による動揺を検出する動揺検出手
段と、前記送受信装置から出力される受信信号について
前記動揺検出手段で検出した動揺を補正する動揺補正手
段と、前記送信パルスの繰返し間隔で受信信号を遅延す
る遅延手段と、前記送受信装置からの受信信号と前記遅
延手段からの受信信号から海流速度を検出する海流速度
検出手段と、この手段で検出した海流速度を平均化する
海流速度平均化手段と、前記受信信号について前記海流
速度平均化手段で平均化された海流速度を補正する海流
速度補正手段と、前記動揺補正手段及び前記海流速度補
正手段を経た受信信号から不要波を消去して移動目標情
報を検出する移動目標検出手段と、この手段で検出され
た移動目標情報に基づいて移動目標を表示する表示装置
とを具備したことを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記構成による移動目標検出レーダ装置では、
被搭載移動体の速度による動揺の補正のみならず、送信
パルスの繰返し間隔で受信信号を遅延し、この遅延信号
と送受信装置からの受信信号から海流速度を検出し、検
出した海流速度を平均化し、この平均化海流速度に基づ
いて受信信号を補正するため、移動目標情報の検出に際
して、海流速度によるクラッタが抑制されて表示装置に
表示されるようになり、海面上の微速移動目標を検出す
ることが可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。

【００１８】図１はこの発明に係る航空機搭載用ＭＴＩ
レーダ装置の一実施例を示すものである。図１におい
て、空中線装置１０は、空中線１１より方位面、仰角面
に所定のビーム幅で電力を放射し、そのビーム方向を制
御回路１２により制御する。送受信装置２０は、送信パ
ルスの生成及び受信電力の増幅、周波数変換、直交検波
を行う。

【００１９】信号処理装置３０は、送受信装置２０から
のＩ／Ｑアナログビデオ信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換回路３１、自機速度による影響を検出するた
めの動揺検出回路３２、検出した動揺を補正するための
動揺補正回路３３、送信パルスの繰返し間隔で処理を行
うためのＰＲＩ（パルス繰返し間隔）遅延回路３４、受
信信号から海流速度を検出する海流速度検出回路３５、
検出した海流速度を平均化するための海流速度平均回路
３６、海流速度補正のための海流速度補正回路３７、海
流速度検出期間のスイープデータを記憶しておくための
スイープメモリ回路３８、海面からの不要波を消去する
ためのＭＴＩ回路３９で構成される。表示装置４０は信
号処理装置３０のＭＴＩ回路３９で検出された移動目標
を表示する。上記構成において、以下、図２を参照して
その動作を説明する。

【００２０】レーダ装置により捜索される領域が海面で
あり、その海面上に微速移動目標がある場合を想定す
る。送受信装置２０から方位面、仰角面に所定のビーム
幅を有する空中面を通じて送信パルスを放射すると、そ
の反射電力は同空中線１１を通じて送受信装置２０で受
信される。このように空中線１１を通じて送受信装置２
０で受信された反射信号は、位相及び振幅の情報を保存
するために直交検波される。

【００２１】これによって得られたＩ／Ｑアナログビデ
オ信号は、信号処理装置３０のＡ／Ｄ変換回路３１によ
りデジタル信号に変換された後、動揺補正回路３３に送
られる。一方、動揺検出回路３２において、機体ＩＮＳ
からの自機速度及び動揺情報と空中線装置１０の制御回
路１２からのアンテナビーム方向データとから、自機移
動によって生じるはずのドプラ周波数が計算され、位相
の回転量に換算されており、上記動揺補正回路３３は動
揺検出回路３２の検出結果に基づいてＩ／Ｑデジタルビ
デオ信号を位相補正する。これによってレーダ自身の動
きによるドプラ周波数成分が除去される。

【００２２】レーダ自身の動きが補正されたＩ／Ｑデジ
タルビデオ信号は、ＰＲＩ遅延回路３４で次の送信パル
スによる反射信号が受信されるまで遅延される。次の反
射信号が受信され、同様にレーダ自身の動きが補正さ
れ、動揺補正回路３３から出力されてくると、ＰＲＩ遅
延回路３４からは前の送信パルスによる同レンジセルの
受信信号が出力され、同タイミングで海流速度検出回路
３５に入力される。

【００２３】この海流速度検出回路３５では、前の送信
パルスに対応する受信信号と次の送信パルスに対応する
受信信号との位相差が検出される。この位相差が海流に
より生じたドプラ周波数による位相の回転量である。２
パルス間のレンジセル毎の位相差から海流を検出するの
では、受信信号のレベルが小さい場合には誤差が大きく
なるため、海流速度平均回路３６により任意のレンジセ
ル数、パルス数にわたる位相回転量の平均化が行われ
る。

【００２４】この海流速度平均回路３６の出力をその海
面における海流速度として、海流速度補正回路３７へ設
定する。設定後、最初の送信パルスに対応する受信信号
がスイープメモリ回路３８から出力されると、この信号
は海流速度補正回路３７において海流速度の補正を受け
る。このように海流速度の補正を受けた受信信号はＭＴ
Ｉ回路３９に送られ、クラッタ成分が除去されて移動目
標信号となり、表示装置４０に表示される。

【００２５】上記構成の航空機搭載用ＭＴＩレーダ装置
において、海面上の微速移動目標を検出する場合に、ク
ラッタ抑圧処理をなにも行わない場合の受信信号スペク
トラムと、図３に示した従来のクラッタ抑圧処理による
受信信号スペクトラムと、図１のこの発明に係るクラッ
タ抑圧処理による受信信号スペクトラムを図２に示す。

【００２６】すなわち、なにもクラッタ抑圧処理を行わ
ない場合には、図２（ａ）に示すように、レーダ搭載機
の速度と海流の速度により受信信号のスペクトラムはド
プラシフトＶｐ（レーダ搭載機の速度による）＋Ｖｃ
（海流の速度による）を受けている。

【００２７】従来のクラッタ抑圧処理では、図２（ｂ）
に示すように、レーダ搭載機の速度に対する補正が行わ
れるから、なにも処理しない場合に対して、受信信号の
スペクトラムはドプラシフトＶｐについてのみ補正さ
れ、海流速度によるドプラシフトＶｃが依然として残っ
ている。

【００２８】この発明に係るクラッタ処理によれば、図
２（ｃ）に示すように、レーダ搭載機の速度に対する補
正に加え、受信信号から海流速度を検出し、これに対す
る補正も行っているので、従来のクラッタ抑圧処理と比
較して、受信信号のスペクトラムはドプラシフトＶｃに
ついても補正されるようになり、ゼロドプラ周波数を中
心としたスペクトラムとなる。

【００２９】したがって、上記構成によるＭＴＩレーダ
装置は、海面クラッタのスペクトラムをＭＴＩ回路３９
で十分抑圧されるようになり、これによって海面上の微
速移動目標をも検出することができる。

【００３０】尚、上記実施例において、処理時間に余裕
があり、海流速度検出期間のデータを海流検出のためだ
けに使用し、海流検出後にＭＴＩ処理を行う場合には、
スイープメモリ回路３８は不要となる。

【００３１】さらに、上記実施例では、信号処理装置３
０のＭＴＩ回路３９に関して、海面からの不要波を消去
するものとしたが、空中線１１を回転させて使用する場
合に、回転により生じるクラッタスペクトラムの広がり
や、自機速度によるクラッタスペクトラムの広がりを抑
圧するためのＭＴＩ処理、いわゆるＤＰＣＡ（ディスプ
レイスド・フェーズ・センター・アンテナ）を行うよう
にすることもできる。また、ＭＴＩ回路３９の後段にＦ
ＦＴ（高速フーリエ変換）回路を接続し、パルスドプラ
処理を行うようにすることもできる。その他、この発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形しても、同様に実施
可能であることはいうまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、海流の
ような海面上の移動によるドプラ周波数を補正すること
ができ、これによって海面上の微速移動目標を検出可能
な移動目標検出レーダ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る移動目標検出レーダ装置の一実
施例を示すブロック図。

【図２】同実施例の作用効果を説明するために示す受信
信号スペクトラム分布図。

【図３】従来の航空機搭載用ＭＴＩレーダ装置の構成を
示すブロック図。

【図４】従来のＴＡＣＣＡＲのビーム覆域と海流との関
係の一例を示す図。

【図５】図５のＴＡＣＣＡＲの作用効果と問題点を説明
するために示す受信信号スペクトラム波形図。

【図６】図３のＭＴＩレーダ装置の作用効果と問題点を
説明するために示す受信信号スペクトラム分布図。

【符号の説明】

１０…空中線装置、１１…空中線、１２…制御回路、２
０…送受信装置、３０…信号処理装置、３１…Ａ／Ｄ変
換回路、３２…動揺検出回路、３３…動揺補正回路、３
４…ＰＲＩ遅延回路、３５…海流速度検出回路、３６…
海流速度平均回路、３７…海流速度補正回路、３８…ス
イープメモリ回路、３９…ＭＴＩ回路、４０…表示装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木谷 誠人 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝小向工場内 (72)発明者 宮内 博 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝小向工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に搭載される移動目標検出装置にお
   いて、 空中線より方位面、仰角面に所定のビーム幅で電力を放
   射し、そのビーム方向を制御回路により制御する空中線
   装置と、 前記空中線を通じて放射する送信パルスを生成すると共
   に、前記空中線を通じて前記送信パルスの反射電力を受
   信し、その受信信号を増幅し、周波数変換し、直交検波
   して出力する送受信装置と、 前記被搭載移動体の速度による動揺を検出する動揺検出
   手段と、 前記送受信装置から出力される受信信号について前記動
   揺検出手段で検出した動揺を補正する動揺補正手段と、 前記送信パルスの繰返し間隔で受信信号を遅延する遅延
   手段と、 前記送受信装置からの受信信号と前記遅延手段からの受
   信信号から海流速度を検出する海流速度検出手段と、 この手段で検出した海流速度を平均化する海流速度平均
   化手段と、 前記受信信号について前記海流速度平均化手段で平均化
   された海流速度を補正する海流速度補正手段と、 前記動揺補正手段及び前記海流速度補正手段を経た受信
   信号から不要波を消去して移動目標情報を検出する移動
   目標検出手段と、 この手段で検出された移動目標情報に基づいて移動目標
   を表示する表示装置とを具備する移動目標検出レーダ装
   置。
2. 【請求項２】さらに、前記海流速度検出手段の検出期間
   のスイープデータを記憶しておくスイープメモリ回路を
   備え、このスイープメモリ回路の記憶データを読出して
   前記海流速度補正手段に送出するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の移動目標検出レーダ装置。
3. 【請求項３】前記空中線装置は、前記空中線を回転させ
   て使用し、回転により生じるクラッタスペクトラムの広
   がり及び被搭載移動体の速度によるクラッタスペクトラ
   ムの広がりを抑圧するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の移動目標検出レーダ装置。
4. 【請求項４】さらに、前記移動目標検出手段の後段に高
   速フーリエ変換手段を設け、パルスドプラ処理を行うよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載の移動目標検出
   レーダ装置。