JPH0875839A - レーダスケジューリング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイナミックで且つ自由度の高い最適なスケ
ジューリングを実施でき、目標を見失う恐れのないレー
ダスケジューリング制御装置を提供する。 【構成】 フェーズドアレイレーダによる多機能レーダ
において、制御部１１は、アンテナ４及び受信器３で受
信された反射波に基づいて、次のメジャーサイクルで出
力すべきビームのデータを生成して出力ビーム判定部１
２へ出力する。この出力ビーム判定部１２は、上記制御
部１１により生成された出力すべきビームに対し、優先
順位判定部１３における初期優先度が設定された初期優
先度テーブル、ビーム選択の可否に応じて優先度を遷移
させる遷移モデル及び前回出力されなかったビームリス
トに基づいて、各ビームの優先度を定め、その優先度の
低い順にビームを落として出力するビームを決定し、そ
のビームのデータを送信器２へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェーズドアレイレー
ダによる多機能レーダにおいて、出力するビームのスケ
ジューリングを行なうレーダスケジューリング制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フェーズドアレイレーダによる多
機能レーダ、即ち、探索、追尾、誘導等の複数の目的を
一台で達成することができるレーダでは、目標物が多数
捕捉され、１メジャーサイクル（スケジューリングを実
施する単位）の中に予定していた全ビームが配置されな
くなった場合には、事前に決めておいたビームの優先順
位に従って、優先順位の低いものから落としていく（実
施要求のあるビームが実施されない）ビームスケジュー
リング方式が用いられている。

【０００３】図７は、上記従来方式の処理フローを示し
たものである。目標物が捕捉された場合、まず、出力す
べき全ビームが１メジャーサイクルの中に収まるか否か
を判断し（ステップＳ１）、収まる場合には、そのまま
ビームに対するスケジューリング処理を終了する。出力
すべき全ビームが１メジャーサイクルの中に収まらなけ
い場合には、優先順位テーブルを参照して最も優先度の
低いビームを落とす（ステップＳ２）。その後、残って
いるビームが１メジャーサイクルの中に収まるか否かを
判断し（ステップＳ３）、収まらなければステップＳ２
に戻って上記の処理を繰り返し実行する。そして、ビー
ムが１メジャーサイクルの中に収まると、スケジューリ
ング処理を終了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のビームスケジューリング方式では、ビームの優先順
位が固定されているため、連続して同一ビームが落とさ
れ、場合によっては目標を見失うという問題がある。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、ダイナミックなスケジューリングを可能とし、目標
を見失う恐れのないレーダスケジューリング制御装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーダスケ
ジューリング制御装置は、フェーズドアレイレーダによ
る多機能レーダにおいて、次のメジャーサイクルで出力
すべきビームのデータを生成する制御手段と、初期優先
度が設定された初期優先度テーブルと、ビーム選択の可
否に応じて優先度を遷移させる遷移モデルと、前回出力
されなかったビームをリストしたビームリストと、上記
制御手段で生成された出力すべきビームに対し、上記初
期優先度テーブル、遷移モデル及びビームリストに基づ
いて各ビームの優先度を定め、その優先度の低い順にビ
ームを落として出力するビームを決定する手段とを具備
したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】現メジャーサイクルで、あるビームが落とされ
ると、次のメジャーサイクルでは、そのビームに対する
優先度が遷移モデルに従って遷移する。従って、次のメ
ジャーサイクルでは、そのビームの優先度が上がり、他
のビームが落とされる可能性が高くなる。

【０００８】この結果、連続して同一ビームが落とされ
る可能性が少なくなり、常にダイナミックスケジューリ
ングを行なうことが可能となる。また、システムの設計
段階で、初期優先度と遷移モデルを運用要求に合わせて
設定することにより、最適なスケジューリングを行なう
ための自由度を増大させることが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係るフェーズドア
レイレーダによる多機能レーダにおけるレーダスケジュ
ーリング制御装置の構成図である。図１において、１は
制御装置で、制御部１１、出力ビーム判定部１２及び優
先順位判定部１３からなり、送信器２及び受信器３を介
してレーダ送受信アンテナ４に接続される。

【００１０】制御装置１からは、各メジャーサイクル毎
に送信器２に対して出力すべきビームのデータが送られ
る。この制御装置１により指令されるビームは、例えば
探索、追尾、誘導等の機能的な区別だけでなく、レンジ
（遠近）も考慮して複数の種類に区別されている。な
お、機能的には、所属識別及びセルフテスト等も含める
場合がある。送信器２は、制御装置１からの指令に従っ
てアンテナ４よりビームを出力する。上記アンテナ４か
ら出力されたビームは、目標物に当たって反射し、その
反射波がアンテナ４で受信される。このアンテナ４で受
信された反射波は、受信器３を介して制御装置１へ送ら
れ、制御部１１で処理される。

【００１１】制御部１１は、次のメジャーサイクルで出
力すべきビームのデータを生成し、出力ビーム判定部１
２へ出力する。この出力ビーム判定部１２は、制御部１
１からのビームに対し、全てのビームが出力できるかを
判定し、全て出力できれば、ビームのデータを送信器２
へ送る。全てのビームを出力できない場合、出力ビーム
判定部１２は、優先順位判定部１３における初期優先度
テーブル、遷移モデルを及び前回出力されなかったビー
ムリストを用い、全ビームの優先順位を定め、その優先
順位の低い順にビームを落としていき、出力するビーム
を決定する。優先順位判定部１３は、初期優先度テーブ
ル、マルコフモデルで示される遷移モデル、前回出力さ
れなかったビームリストを備え、出力ビーム判定部１２
で判定された結果に基づいて遷移モデルのポインタを更
新する。

【００１２】上記制御装置１は、計算機及びソフトウェ
アにより、一体化して実現することが可能である。次に
上記実施例の全体的な動作を図２に示すフローチャート
に従って説明する。

【００１３】制御装置１の出力ビーム判定部１２から
は、メジャーサイクル毎に送信器２に対して出力すべき
ビームのデータが送られる。送信器２は、出力ビーム判
定部１２からの指令に従ってアンテナ４よりビームを出
力する。上記アンテナ４から出力されたビームは、目標
物に当たって反射し、その反射波がアンテナ４で受信さ
れる。このアンテナ４で受信された反射波は、受信器３
を介して制御装置１へ送られ、制御部１１で処理され
る。

【００１４】制御部１１は、次のメジャーサイクルで出
力すべきビームのデータを生成する。例えば捜索ビーム
は、予めビームに関する情報を保有しておき、予め決め
られたサイクルでビームを出力していく。この場合、同
一ビームは何メジャーサイクル毎に出力されるべきかは
予め決められている。また、追尾ビームは、捜索した結
果を受けて、予め決められた手順、サイクルで目標に向
けて出力される。

【００１５】上記のように各ビームの出力制御は、予め
決められたサイクルで行なうものと、前メジャーサイク
ルで得た結果を受けて行なうものとがある。各ビームの
出力制御結果から次メジャーサイクルで出力すべきビー
ムが選択され、各出力ビームのデータ（方向、出力等）
の情報が生成される。

【００１６】上記のようにして制御部１１で生成された
出力ビームのデータは、出力ビーム判定部１２へ送られ
る。この出力ビーム判定部１２は、制御部１１で生成さ
れたビームデータに対し、全てのビームが１メジャーサ
イクルで出力できるか否かを判定する（ステップＡ
１）。即ち、各ビームの所要時間（例えば送信電力上の
制約から待たなければならない時間等と目標からの反射
波を受信するために待たなければならない時間）の全ビ
ームについての総和が、１メジャーサイクルの長さを越
えるか否かで判定する。全てのビームを出力できる場合
は、出力ビーム判定部１２からそのビームのデータが送
信器２へ送られる。このとき出力ビーム判定部１２は、
前回まで落とされていて、今回出力できたビームのデー
タに関しては、優先順位判定部１３にも送り、今回出力
されないビームについてはビームリストを作成（ステッ
プＡ２）してスケジューリング処理を終了する。

【００１７】また、上記ステップＡ１で全てのビームを
出力できない、つまり、出力すべきビームが１メジャー
サイクルに収まらないと判定された場合、出力ビーム判
定部１２は、優先順位判定部１３のメモリ２０に設定さ
れている初期優先度テーブル２１、マルコフモデルで示
される遷移モデル２２、前回出力されなかったビームリ
スト２３を参照して、現メジャーサイクルでの各ビーム
の優先度を計算し、優先順位を定める（ステップＡ
３）。上記前回出力されなかったビームリスト２３は、
上記ステップＡ２の処理に基づいて更新される。

【００１８】そして、出力ビーム判定部１２は、最も低
い優先度の低いビームを落とし（ステップＡ４）、残っ
ているビームが１メジャーサイクルに収まるか否かを判
定する（ステップＡ５）。残っているビームが１メジャ
ーサイクルに収まらない場合は、ステップＡ４に戻り、
残っているビームの中で最も低い優先度の低いビームを
落とす。即ち、上記ステップＡ４，Ａ５の処理を繰り返
すことにより、ビーム数が１メジャーサイクルの中に収
まるように優先順位の低い順にビームを落としていき、
出力するビームを決定する。そして、出力ビーム判定部
１２は、出力するビームのデータを送信器２へ送ると共
に、落とされたビーム及び、前回まで落とされていて今
回出力できたビームのデータを優先順位判定部１３に送
り、出力されないビームリストを作成する（ステップＡ
２）。ここで、優先順位判定部１３は、遷移モデル２２
中のポインタの更新処理、つまり、落とされたビームの
現遷移状態の更新、前回間で落とされていて、今回出力
できたビームの現遷移状態の更新を行ない、その結果を
次のメジャーサイクルのために出力ビーム判定部１２へ
送り返す。

【００１９】上記出力ビーム判定部１２からの出力ビー
ムのデータを受け取った送信器２は、そのデータに従っ
てビームを出力する。次に上記遷移モデルについて説明
する。

【００２０】図３は、遷移モデルの例を示したものであ
る。図３（ａ）に示す遷移モデルは、初期状態（１）に
対し、（２），（３）と順次優先順位が高くなる場合に
おいて、初期状態（１）においてビームが落とされる
と、状態（２）に遷移する。また、この状態（２）にお
いてビームが落とされると、状態（３）に遷移する。そ
して、ビームが落とされなかった場合は、各状態
（２），（３），…から直接初期状態（１）に戻る。こ
の遷移モデルは、落とされた履歴のあるビームが出力さ
れた場合、このビームの優先度元に戻してもよい場合
で、例えば捜索の動作のように一旦ビームが出力されれ
ば、次回はある間隔を置いてビームを出力させれば良い
ような場合に適する。

【００２１】また、図３（ｂ）に示す遷移モデルの例で
は、ビームが落とされなかった場合、１前の状態に戻
る。例えば状態（３）において、ビームが落とされなか
った場合は、状態（２）に戻る。この例では、各状態へ
の遷移が現状の状態のみに依存し、遷移の履歴に依存し
ないという意味でマルコフ過程的と言える。即ち、確率
過程Ｘ（ｔ）が与えられ、時刻ｔn ＜ｔn-1 ＜…＜ｔ1
＜ｔにおけるＸ（ｔ）の値Ｘ（ｔn ）＝ｘn ，Ｘ（ｔn-
1 ）＝ｘn-1 ，…，Ｘ（ｔ1 ）＝ｘ1 を知った時に、Ｘ
（ｔ）≦ｘとなる条件付確率をＦ（ｔ，ｘ｜ｔ1 ，ｘ1
，…，ｔn ，ｘn）で表すと、 Ｆ（ｔ，ｘ｜ｔ1 ，ｘ1 ，…，ｔm+n ，ｘm+n ） ＝Ｆ（ｔ，ｘ｜ｔ1 ，ｘ1 ，…，ｔn ，ｘn ） が成り立つ時、Ｘ（ｔ）はｎ重のマルコフ過程という。
即ち、現在より逆上って、ｎ時刻における状態を指定す
れば、それ以上の過去には関係しない確率過程である。
上記図３（ｂ）の例では、ｎ＝１であり、１つ前のメジ
ャーサイクルの状態のみ現在のメジャーサイクルは依存
する。

【００２２】上記図３（ｂ）は、例えば初期の追尾動作
のように連続してビームを出力し続ける必要のある動作
が多発するという状況に適する。このような状況では、
二度三度と落とされたビームは、１回出力されたからと
いって直ぐにビームの優先度を初期状態に戻すのではな
く、少し高めの優先度にすることによって、そのビーム
が直ぐに落とされるいう可能性を少なくする。これによ
り同じような優先度のビームは、サイクリックに落ちい
ていくことになり、例えば初期の追尾の段階で目標を見
失うといった可能性は小さくなる。

【００２３】図４は、遷移状態がマルコフモデルの積で
表現される場合の各メジャーサイクルの優先度を示した
ものである。例えばビームＡの初期優先度をαとする
と、状態（２）に遷移した時、その遷移状態がａであれ
ば、次のメジャーサイクルでの優先度は、「α・ａ」と
なる。

【００２４】図５は、上記図４のモデルを具体的な数値
で表現した時、落とされるビームがどのように変わって
いくかを示したものである。図５（ａ）に示すように初
期優先度Ｐとして、例えばビーム１に優先度［１］、ビ
ーム２に優先度［２］、ビーム３に優先度［３］、ビー
ム４に優先度［４］が設定されているものとする。この
場合、数値が小さい程、優先度が高いことを示してい
る。このときの現遷移状態Ｔは、図５（ｂ）に示すよう
にビーム１，２が［１．０］、ビーム３が［０．７］、
ビーム４が［０．６］となっている。なお、遷移状態の
初期値Ｔ0 は、通常［１．０］の値に設定される。従っ
て、この場合の現遷移状態Ｔにおいては、ビーム３、ビ
ーム４が前回落とされたビームであり、モデルによって
は前回まで何回か連続して落とされた可能性もある。

【００２５】図５（ｃ）は、現優先度ＴＰを示し、上記
初期優先度と現遷移状態Ｔとを乗算して求めたものであ
る。従って、この場合の現優先度ＴＰは、ビーム１が
［１］、ビーム２が［２］、ビーム３が［２．１］、ビ
ーム４が［２．４］となる。この場合の現優先度は、ビ
ーム４が一番低いので、１つのビームを落とすとする
と、ビーム４が落とされる。

【００２６】図５（ｄ）は、このときの遷移モデルＭを
示したもので、例えばビーム１，２が［１］、ビーム３
が［１／０．７］、ビーム４が［０．９］に設定され
る。今回、ビーム３は落とされていないので、その遷移
状態を初期状態［１］に戻すために［１／０．７］の値
に設定される。また、上記のようにビーム４が落とされ
た場合、遷移モデルＭ中のビーム４に対するポインタの
値は、［１］より小さい［０．９］に設定される。

【００２７】そして、図５（ｅ）に示すように、次のメ
ジャーサイクルにおける遷移状態Ｔ′は、同図（ａ）の
現遷移状態Ｔと同図（ｅ）の遷移モデルＭとの積で表さ
れるので、ビーム１，２，３が［１］、ビーム４が
［０．５４］となる。このときの優先度は、図５（ｅ）
の遷移状態Ｔ′と同図（ａ）の初期優先度Ｐとの積で表
されるので、ビーム１の優先度が［１］、ビーム２の優
先度が［２］、ビーム３の優先度が［３］、ビーム４の
優先度が［２．１６］となる。従って、このとき１つの
ビームを落とすとすると、優先度の最も低いビーム３が
落とされることになる。以下、同様にして各メジャーサ
イクルにおける優先度が計算され、その優先度に従って
落とされるビームが決定される。

【００２８】なお、上記遷移モデルＭは、レーダ運用に
際してビームを落とさなければならない状況が生じるま
では、初期状態（通常は１．０）に保持しており、現優
先度Ｔは初期優先度Ｐと等しい。このため最初に落とす
ビームを求めるときは、初期優先度が用いられる。

【００２９】そして、上記遷移モデルＭのポインタの更
新は、例えば次のような観点で行なわれる。 １．前回まで出力されず、今回出力された。

【００３０】２．前回まで出力されず、今回も出力され
なかった。 ３．今回、制御部１１で出力要求されたが、実際には出
力されなかった。そして、ビームの出力状態に応じて遷
移モデルＭのポインタが次のようにして設定される。 Ａ．ビームが落とされる場合 ビームが落とされる場合には、遷移モデルＭのポインタ
は、増加する方向に動く。 Ｂ．ビームが落とされない場合 (1) 前回まで落とされていて、今回落とされなかった場
合には、遷移モデルＭのポインタは減少する方向に動
く。

【００３１】(2) 遷移モデルＭのポインタが、初期状態
に戻っていないビームで、今回落とされなかった場合に
は、遷移モデルＭのポインタは減少する方向に動く。 (3) 今回初めて出力要求のあったビームの場合、遷移モ
デルＭは元々初期状態にあるので、ビームが出力されれ
ばポインタは動かない。

【００３２】上記ようにして遷移モデルＭのポインタが
設定されるが、その他、例えば目標の運動性能が優れて
いる場合においては、落ちたビームの優先度が高くなる
ように設定すれば、追尾中の目標を見失う可能性の小さ
いシステムとなる。また、追尾用に図３（ｂ）のモデル
を用いれば、更に追尾優先のシステムとなる。一方、遷
移モデルを、落ちた捜索用ビームの優先度が高くなるよ
うに設定すれば、捜索性能の高いシステムとなる。

【００３３】また、上記実施例では、ある時点での遷移
モデルと直前の遷移状態との乗算により、その時点での
遷移状態を求めるようにしたが、その他、例えば図６に
示すようにビームが連続して落ちた回数ｊを引き数とす
るテーブルを備えることにより、現遷移状態は、演算を
行なうことなくビームｉの遷移状態の要素ａijを検索し
て求めることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、多
機能レーダにおける出力ビームの優先度の遷移を初期優
先度及び遷移モデルで表現するようにしたので、ダイナ
ミックなスケジューリングを行なうことができ、最適な
スケジューリングを実施することができる。また、シス
テムの設計段階で、初期優先度と遷移モデルを運用要求
に合わせて設定することにより、最適なスケジューリン
グを行なうための自由度を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るレーダスケジューリン
グ制御装置の構成を示すブロック図。

【図２】同実施例の処理動作を示すフローチャート。

【図３】同実施例における遷移モデルの例を示す図。

【図４】同実施例における遷移状態がマルコフモデルの
積で表現される場合の遷移モデルの例を示す図。

【図５】同実施例における遷移状態の変化を具体的な数
値例で示す図。

【図６】本発明におけるテーブルを用いて遷移状態を求
める場合の例を示す図。

【図７】従来のレーダスケジューリング方式を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１ 制御装置 ２ 送信器 ３ 受信器 ４ アンテナ １１ 制御部 １２ 出力ビーム判定部 １３ 優先順位判定部 ２０ メモリ ２１ 初期優先度テーブル ２２ 遷移モデル ２３ ビームリスト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェーズドアレイレーダによる多機能レ
   ーダにおいて、次のメジャーサイクルで出力すべきビー
   ムのデータを生成する制御手段と、初期優先度が設定さ
   れた初期優先度テーブルと、ビーム選択の可否に応じて
   優先度を遷移させる遷移モデルと、前回出力されなかっ
   たビームをリストしたビームリストと、上記制御手段で
   生成された出力すべきビームに対し、上記初期優先度テ
   ーブル、遷移モデル及びビームリストに基づいて各ビー
   ムの優先度を定め、その優先度の低い順にビームを落と
   して出力するビームを決定する手段とを具備したことを
   特徴とするレーダスケジューリング制御装置。