JPH10213653A - 電子走査レーダのビーム制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検定・追尾性能を保ちながら、捜索フレーム
タイムの維持をできる限り可能とし、且つ時間エネルギ
ーを有効利用することを目的とする。 【解決手段】 捜索シーケンス制御装置８から入力する
各捜索ビームに対して時間エネルギーの過不足状況に応
じて指示される最大探知距離を満たすために必要なビー
ムパラメータを算出する探知距離選定型捜索ビームパラ
メータ算出器１６、スケジューリング処理器１２にて単
位時間内にビーム照射可能であると判定された捜索ビー
ムを参照して捜索フレームタイムを求め、規定値と比較
しその差分を求めるフレームタイムモニタ１４、フレー
ムタイムモニタ１４から入力する規定捜索フレームタイ
ムと実フレームタイムとの差分から最大探知距離を選定
し捜索ビームパラメータ算出器１６に送出する最大探知
距離選定装置とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地上固定物体、
低速地上移動物体あるいは船舶に搭載され、捜索と複数
目標追尾を可能とする電子走査レーダのビーム制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は電子走査型レーダ装置の一例を示
す図であり、１は電子走査型のアンテナ装置、２は送受
信機、３は上記送受信機２から送られるデータから目標
検出等を行う信号処理装置、４は追尾目標の管理を行う
追尾計算機、５は上記追尾計算機４より求められる予測
追尾目標諸元や、信号処理装置３より送出される検定
（捜索の結果のうち受信電力が一定のスレッシュホール
ド値を越えたものに対して探知確率をあげて再度ビーム
照射すること）要求等から追尾目標や検定目標及び捜索
に対するＰＲＩ（パルス繰り返し間隔）、パルス幅、ヒ
ット数等のビームパラメータを算出するビーム制御装
置、６はアンテナ装置１に対してビームパラメータ及び
位相情報を送出するアンテナＩ／Ｆ（インタフェース）
装置である。

【０００３】図９は、従来のビーム制御装置５を示す図
であり、７は捜索覆域をカバーする複数ビームスポット
ポジションを計算し格納する捜索ビームスポットマップ
生成装置、８は決められた捜索フレームタイム（捜索時
間間隔）を満足するために必要な単位時間当たりの捜索
ビームのビームスポット位置を上記捜索ビームスポット
７から抽出し送出する捜索シーケンス制御装置、９は入
力する各捜索ビームスポットに対して、規定最大探知距
離を満たすために必要な共通のＰＲＩ、パルス幅、ヒッ
ト数等のビームパラメータを固定値で設定し送出する捜
索ビームパラメータ設定装置、１０は捜索ビームの受信
電力が一定のスレッシュホールドを越えた検出結果つま
り検定要求に対し、真の目標かどうかを確認するため
に、捜索ビームより探知確率を上げた検定ビームパラメ
ータを求め、送出する検定ビームパラメータ算出器、１
１は予測追尾目標諸元と追尾要求精度から、所要の追尾
精度を得ることのできる追尾ビームパラメータを求め、
送出する追尾ビームパラメータ算出器、１２は捜索ビー
ムパラメータ設定装置９と検定ビームパラメータ算出器
１０と追尾パラメータ算出器１１からの捜索・検定・追
尾ビームパラメータを単位時間毎に、決められた優先順
位でならべ、アンテナＩ／Ｆ（インタフェース）装置６
にビームパラメータを送出するスケジューリング処理器
である。

【０００４】次に動作を簡単に説明する。まず図１０に
示すような捜索覆域に対する捜索ビームスポット位置を
計算し、捜索ビームスポットマップ生成装置７に格納し
ておく。ここから単位時間毎に、捜索フレームタイムを
満たすために必要な数のビームスポット位置を捜索シー
ケンス制御装置８にて抽出する。捜索フレームタイムを
満たすために必要なビームスポット数は“数１”で求め
る。

【０００５】

【数１】

【０００６】そのポジションに対する捜索ビームパラメ
ータを捜索ビームパラメータ設定装置９で設定し、スケ
ジューリング処理器１２へ送出する。信号処理装置３及
び追尾計算機４からの検定・追尾要求に対しては所要の
レーダパラメータをレーダ方程式から求めスケジューリ
ング処理器１２へ送出する。スケジューリング処理器１
２では、図１１に示すように、捜索ビームパラメータ設
定装置９、信号処理装置３及び追尾計算器４から入力す
る捜索・検定・追尾ビームパラメータを優先順位の高い
ものから単位時間に当てはめ、アンテナＩ／Ｆ装置６に
送出するとともに、単位時間で最後にビーム照射する捜
索ビーム情報を捜索シーケンス制御装置８へ送出するこ
とで捜索覆域をもれなくビーム照射する。なお捜索・検
定・追尾ビームの照射は時分割で行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のビーム制御装置
は以上のように構成されている。図１２に示すように全
ての捜索ビームスポットにおいて共通ビームパラメータ
使用することはビームステアリング角θｓが大きくなる
につれ、ゲインが劣化することになる。これは逆に言え
ば最大ステアリング角での最大探知距離を満たす共通ビ
ームパラメータを使用する場合ステアリングが小さいと
ころではエネルギーを過剰にかけてしまうことになる。
図１１に示すように、検定や追尾目標が多い、または目
標の有効反射面積が小さく、これらに対するビーム照射
時間の占める割合が大きくなる場合（図１１（ａ））
は、この過剰エネルギー分早く捜索ビーム照射時間に不
足が生じ、この結果規定の捜索フレームタイムを満たす
ことが困難となり、新目標を見つける性能、つまり捜索
性能が劣化することになる。また検定や追尾目標が少な
い、または目標の有効反射面積が大きい場合（図１１
（ｂ））は限られた時間エネルギーを十分に使用するこ
と無く、余り時間（何もしない時間）を発生し、エネル
ギーｗを有効利用できないという問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、検定・追尾性能を保ちなが
ら、捜索フレームタイムの維持をできる限り可能とし、
且つ時間エネルギーを有効利用することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるビーム
制御装置は、１つまたは複数の電子走査型のアンテナで
構成されるレーダシステムにおいて、捜索シーケンス制
御装置から入力する各捜索ビームに対して規定の最大探
知距離を満たすために必要なビームパラメータを算出す
る捜索ビームパラメータ算出器を設けたものである。

【００１０】また、この発明に係わるビーム制御装置
は、捜索シーケンス制御装置から入力する各捜索ビーム
に対して時間エネルギーの過不足状況に応じて指示され
る最大探知距離を満たすために必要なビームパラメータ
を算出する探知距離選定型捜索ビームパラメータ算出器
と、スケジューリング処理器にて単位時間内にビーム照
射可能であると判定された捜索ビームを参照することで
捜索フレームタイムを求め、規定値と比較しその差分を
求めるフレームタイムモニタと、上記フレームタイムモ
ニタから入力する規定捜索フレームタイムと実フレーム
タイムとの差分から最大探知距離を選定し捜索ビームパ
ラメータ算出器に送出する最大探知距離選定装置とを設
けたものである。

【００１１】この発明に係わるビーム制御装置は、捜索
シーケンス制御装置から入力する各捜索ビームに対して
時間エネルギーの過不足状況に応じて指示される最大探
知距離を満たすために必要なビームパラメータを算出す
る探知距離選定型捜索ビームパラメータ算出器と、スケ
ジューリング処理器にて単位時間内にビーム照射可能で
あると判定された捜索ビームを参照することで捜索フレ
ームタイムを求め、規定値と比較しその差分を求めるフ
レームタイムモニタと、上記フレームタイムモニタから
入力する規定捜索フレームタイムと実フレームタイムと
の差分から最大検出可能距離を選定し捜索ビームパラメ
ータ算出器に送出する最大検出可能距離選定装置とを設
けたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明による電子走査型レーダ
のビーム制御装置の実施の形態１を示す図である。７か
ら１２については従来のビーム制御装置と同じものであ
る。１３は捜索ビームパラメータ算出器である。

【００１３】上記のように構成された電子走査型レーダ
ビーム制御装置を図１を用いて説明する。まず捜索ビー
ムパラメータ算出器１３は捜索シーケンス制御装置８か
ら入力される捜索ビームスポット情報に対してパルス
幅、ＰＲＩ（パルス繰り返し間隔）、ヒット数等のレー
ダパラメータをリアルタイムに算出する。パルス幅及び
ＰＲＩは図４に示すように、規定の検出可能距離がブラ
インド距離とならないように計算し、ヒット数は規定の
最大探知距離、探知確率等をレーダ方程式に当てはめ求
めたものに、クラッタ状況を加味し計算する。以上ＰＲ
Ｉ、パルス幅、ヒット数算出式を“数２”に示す。

【００１４】

【数２】

【００１５】ビームスケジューリング処理器１２では図
１１のスケジューリング処理の例及び図１３のスケジュ
ーリング処理フローに示すように、捜索ビームパラメー
タ算出器７と検定ビームパラメータ算出器８と追尾ビー
ムパラメータ算出器９から入力されるビームパラメータ
を、決められた優先順位で並べ、単位時間内に照射可能
であるビームを決定し、アンテナＩ／Ｆ（インタフェー
ス）装置にビームパラメータを送出するとともに単位時
間で最後に照射する捜索ビーム情報を上記捜索シーケン
ス制御装置８へ送出する。捜索シーケンス制御装置８で
は、スケジューリング処理器１２から入力する最終照射
ビーム情報をもとに、次の単位時間に照射する捜索ビー
ムスポットを捜索ビームスポットマップ生成装置７から
読み込む。

【００１６】実施の形態２．図２はこの発明による電子
走査型レーダのビーム制御装置の実施の形態２を示す図
である。７から１２については従来のビーム制御装置と
同じものである。１４はフレームタイムモニタ、１５は
最大探知距離選定装置、１６は探知距離選定型捜索ビー
ムパラメータ算出器である。

【００１７】上記のように構成された電子走査型レーダ
のビーム制御装置を図２を用いて説明する。まず探知距
離選定型捜索ビームパラメータ算出器１６は捜索シーケ
ンス制御装置８から入力される捜索ビームスポット情報
に対してパルス幅、ＰＲＩ（パルス繰り返し間隔）、ヒ
ット数等のレーダパラメータをリアルタイムに算出す
る。パルス幅及びＰＲＩは図４に示すように、規定の検
出可能距離がブラインド距離とならないように計算し、
ヒット数は最大探知距離選定装置１５からの入力する最
大探知距離、探知確率等をレーダ方程式に当てはめ求め
たものに、クラッタ状況を加味し計算する。計算式を
“数２”に示す。

【００１８】ビームスケジューリング処理器１２では図
１１のスケジューリング処理の例及び図１３のスケジュ
ーリング処理フローに示すように、捜索ビームパラメー
タ算出器７と検定ビームパラメータ算出器８と追尾ビー
ムパラメータ算出器９から入力されるビームパラメータ
を、決められた優先順位で並べ、単位時間内に照射可能
であるビームを決定し、アンテナＩ／Ｆ（インタフェー
ス）装置とフレームタイムモニタ１４にビームパラメー
タを送出するとともに単位時間で最後に照射する捜索ビ
ーム情報を上記捜索シーケンス制御装置８へ送出する。
捜索シーケンス制御装置８では、スケジューリング処理
器１２から入力する最終照射ビーム情報をもとに、次の
単位時間に照射する捜索ビームスポットを捜索ビームス
ポットマップ生成装置７から読み込む。フレームタイム
モニタ１４は図５に示すように、上記スケジューリング
処理装置１２において単位時間内にビーム照射可能であ
ると判定された捜索ビームとフレームタイムモニタ１４
内で持っているフレームタイム検出ポジション（全捜索
ビームスポットの内の１つと同値）を比較し、一致する
捜索ビームが現われる時間間隔を実フレームタイムとし
て求める。

【００１９】次に、フレームタイムモニタ１４内に固定
値として持っているフレームタイム規格値と実フレーム
タイムとの差分を求め最大探知距離選定装置１５へ送出
する。最大探知距離選定装置１５では図６に示すように
フレームタイムモニタ１４から入力する捜索フレームタ
イムの差分をキーとして最大探知距離選定テーブルから
最大探知距離を選定し、探知距離選定型捜索ビームパラ
メータ算出器１６へ送出する。

【００２０】実施の形態３．図３はこの発明による電子
走査型レーダのビーム制御装置の実施の形態３を示す図
である。７から１２については従来のビーム制御装置と
同じものである。１４はフレームタイムモニタ、１７は
最大検出可能距離選定装置、１８は検出可能距離選定型
捜索ビームパラメータ算出器である。

【００２１】上記のように構成された電子走査型レーダ
のビーム制御装置を図３を用いて説明する。まず検出可
能距離選定型捜索ビームパラメータ算出器１８は、捜索
シーケンス制御装置８から入力される捜索ビームスポッ
ト情報に対してパルス幅、ＰＲＩ（パルス繰り返し間
隔）、ヒット数等のレーダパラメータをリアルタイムに
算出する。パルス幅及びＰＲＩは図４に示すように、最
大検出可能距離選定装置１７から入力する最大検出可能
距離がブラインド距離とならないように計算し、ヒット
数は規定の最大探知距離、探知確率等をレーダ方程式に
当てはめ求めたものに、クラッタ状況を加味し計算す
る。計算式を“数２”に示す。

【００２２】ビームスケジューリング処理器１２では図
１１のスケジューリング処理の例及び図１３のスケジュ
ーリング処理フローに示すように、捜索ビームパラメー
タ算出器７と検定ビームパラメータ算出器８と追尾ビー
ムパラメータ算出器９から入力されるビームパラメータ
を、決められた優先順位で並べ、単位時間内に照射可能
であるビームを決定し、アンテナＩ／Ｆ（インタフェー
ス）装置とフレームタイムモニタ１４にビームパラメー
タを送出するとともに単位時間で最後に照射する捜索ビ
ーム情報を上記捜索シーケンス制御装置８へ送出する。
捜索シーケンス制御装置８では、スケジューリング処理
器１２から入力する最終照射ビーム情報をもとに、次の
単位時間に照射する捜索ビームスポットを捜索ビームス
ポットマップ生成装置７から読み込む。フレームタイム
モニタ１４は図５に示すように、上記スケジューリング
処理装置１２において単位時間内に持っているフレーム
タイム検出ポジション（全捜索ビームスポットの内の１
つと同値）を比較し、一致する捜索ビームが現われる時
間間隔を実フレームタイムとして求める。

【００２３】次に、フレームタイムモニタ１４内に固定
値として持っているフレームタイム規格値と実フレーム
タイムとの差分を求め最大検出可能距離選定装置１７へ
送出する。最大検出可能距離選定装置１７では図７に示
すようにフレームタイムモニタ１４から入力する捜索フ
レームタイムの差分をキーとして最大検出可能距離選定
テーブルから最大検出可能距離を選定し、検出可能距離
選定捜索ビームパラメータ算出器１８へ送出する。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、１つま
たは複数のアンテナで構成されるレーダシステムにおい
て、全捜索ビームスポットの最大探知距離を一定とし、
特定方向への過剰なエネルギーをかけることをなくすた
め、その分規定のフレームタイムを維持することが可能
であり捜索性能の劣化を防ぐという効果がある。

【００２５】また、この発明は、全捜索ビームスポット
の最大探知距離を一定とし、特定方向への過剰なエネル
ギーをかけることをなくすため、その分規定のフレーム
タイムを維持することが可能であり捜索性能の劣化を防
ぐという効果がある。また規定のフレームタイムを維持
し、かつ余り時間が生じる場合は、その余り時間を最大
探知距離の増加に割り当てることで時間エネルギーを有
効に利用するという効果がある。

【００２６】この発明は、全捜索ビームスポットの最大
探知距離を一定とし、特定方向への過剰なエネルギーを
かけることをなくすため、その分規定のフレームタイム
を維持することが可能であり捜索性能の劣化を防ぐとい
う効果がある。また規定のフレームタイムを維持し、か
つ余り時間が生じる場合は、その余り時間を検出可能探
知距離の増加に割り当てることで時間エネルギーを有効
に利用するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の電子走査レーダのビーム制御装置
の実施の形態１の構成を示す図である。

【図２】 この発明の電子走査レーダのビーム制御装置
の実施の形態２の構成を示す図である。

【図３】 この発明の電子走査レーダのビーム制御装置
の実施の形態３の構成を示す図である。

【図４】 パルス幅及びＰＲＩ算出例を示す図である。

【図５】 捜索フレームタイム算出例を示す図である。

【図６】 最大探知距離選定例を示す図である。

【図７】 最大検出可能距離選定例を示す図である。

【図８】 従来の電子走査レーダの実施の形態の構成を
示す図である。

【図９】 従来の電子走査レーダビーム制御装置の実施
の形態の構成を示す図である。

【図１０】 捜索覆域と捜索ビームスポット例を示す図
である。

【図１１】 スケジューリング処理の例を示す図であ
る。

【図１２】 ビースステアリングロスを示す図である。

【図１３】 スケジューリング処理フローを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ アンテナ装置、２ 送受信機、３ 信号処理装置、
４ 追尾計算機、５ビーム制御装置、６ アンテナＩ／
Ｆ装置、７ 捜索ビームスポットマップ生成装置、８
捜索シーケンス制御装置、９ 捜索ビームパラメータ設
定装置、１０検定ビームパラメータ算出器、１１ 追尾
ビームパラメータ算出器、１２ スケジューリング処理
器、１３ 捜索ビームパラメータ算出器、１４ フレー
ムタイムモニタ、１５ 最大探知距離選定装置、１６
探知距離選定型捜索ビームパラメータ算出器、１７ 最
大検出可能距離選定装置、１８ 検出可能距離選定型捜
索ビームパラメータ算出器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つまたは複数の電子走査型アンテナで
   構成され、捜索、検定、追尾を行い、捜索と同時に複数
   目標追尾を可能とするレーダシステムにおいて、信号処
   理装置から入力される検定要求に対して検定ビームパラ
   メータを算出する検定ビームパラメータ算出器と、追尾
   計算機より入力される追尾目標諸元や追尾要求精度等の
   追尾要求から所要追尾精度を満たす追尾ビームパラメー
   タを算出する追尾ビームパラメータ算出器と、捜索覆域
   をカバーする複数ビームスポットポジションを計算し格
   納する捜索ビームスポットマップ生成装置と、決められ
   た捜索フレームタイム（捜索時間間隔）を満足するため
   に必要な単位時間当たりの捜索ビームを捜索ビームスポ
   ットマップ生成装置から抽出する捜索シーケンス制御装
   置と、上記捜索シーケンス制御装置から入力する各捜索
   ビームに対して規定の最大探知距離を満たすために必要
   なビームパラメータを算出する捜索ビームパラメータ算
   出器と、上記検定ビームパラメータ算出器と追尾ビーム
   パラメータ算出器と捜索ビームパラメータ算出器からの
   ビームパラメータに優先順位をつけ、単位時間内に照射
   可能であるビームを決定し、アンテナＩ／Ｆ（インタフ
   ェース）装置へ送出するとともに単位時間で最後にビー
   ム照射する捜索ビーム情報を上記捜索シーケンス制御装
   置へ送出するビームスケジューリング処理器とを備えた
   ことを特徴とする電子走査レーダのビーム制御装置。
2. 【請求項２】 １つまたは複数の電子走査型アンテナで
   構成され、捜索、検定、追尾を行い、捜索と同時に複数
   目標追尾を可能とするレーダシステムにおいて、信号処
   理装置から入力される検定要求に対して検定ビームパラ
   メータを算出する検定ビームパラメータ算出器と、追尾
   計算機より入力される追尾目標諸元や追尾要求精度等の
   追尾要求から所要追尾精度を満たす追尾ビームパラメー
   タを算出する追尾ビームパラメータ算出器と、捜索覆域
   をカバーする複数ビームスポットポジションを計算し格
   納する捜索ビームスポットマップ生成装置と、決められ
   た捜索フレームタイム（捜索時間間隔）を満足するため
   に必要な単位時間当たりの捜索ビームを捜索ビームスポ
   ットマップ生成装置から抽出する捜索シーケンス制御装
   置と、上記捜索シーケンス制御装置から入力する各捜索
   ビームに対して時間エネルギーの過不足状況に応じて指
   示される最大探知距離を満たすために必要なビームパラ
   メータを算出する探知距離選定型捜索ビームパラメータ
   算出器と、上記検定ビームパラメータ算出器と追尾ビー
   ムパラメータ算出器と捜索ビームパラメータ算出器から
   のビームパラメータに優先順位をつけ、単位時間内に照
   射可能であるビームを決定し、アンテナＩ／Ｆ（インタ
   フェース）装置へ送出するとともに単位時間で最後にビ
   ーム照射する捜索ビーム情報を上記捜索シーケンス制御
   装置へ送出するビームスケジューリング処理器と、上記
   スケジューリング処理装置にて単位時間内にビーム照射
   可能であると判定された捜索ビームを参照することで捜
   索フレームタイムを求め、規定値と比較しその差分を求
   めるフレームタイムモニタと、上記フレームタイムモニ
   タから入力する規定捜索フレームタイムと実捜索フレー
   ムタイムとの差分から最大探知距離を選定し捜索ビーム
   パラメータ算出器に送出する最大探知距離選定装置とを
   備えたことを特徴とする電子走査レーダのビーム制御装
   置。
3. 【請求項３】 １つまたは複数の電子走査型アンテナで
   構成され、捜索、検定、追尾を行い、捜索と同時に複数
   目標追尾を可能とするレーダシステムにおいて、信号処
   理装置から入力される検定要求に対して検定ビームパラ
   メータを算出する検定ビームパラメータ算出器と、追尾
   計算機より入力される追尾目標諸元や追尾要求精度等の
   追尾要求から所要追尾精度を満たす追尾ビームパラメー
   タを算出する追尾ビームパラメータ算出器と、捜索覆域
   をカバーする複数ビームスポットポジションを計算し格
   納する捜索ビームスポットマップ生成装置と、決められ
   た捜索フレームタイム（捜索時間間隔）を満足するため
   に必要な単位時間当たりの捜索ビームを捜索ビームスポ
   ットマップ生成装置から抽出する捜索シーケンス制御装
   置と、上記捜索シーケンス制御装置から入力する各捜索
   ビームに対して時間エネルギーの過不足状況に応じて指
   示される最大検出可能距離を満たすために必要なビーム
   パラメータを算出する検出可能距離選定型捜索ビームパ
   ラメータ算出器と、上記検定ビームパラメータ算出器と
   追尾ビームパラメータ算出器と捜索ビームパラメータ算
   出器からのビームパラメータに優先順位をつけ、単位時
   間内に照射可能であるビームを決定し、アンテナＩ／Ｆ
   （インタフェース）装置へ送出するとともに単位時間で
   最後にビーム照射する捜索ビーム情報を上記捜索シーケ
   ンス制御装置へ送出するビームスケジューリング処理器
   と、上記スケジューリング処理装置にて単位時間内にビ
   ーム照射可能であると判定された捜索ビームを参照する
   ことで捜索フレームタイムを求め、規定値と比較しその
   差分を求めるフレームタイムモニタと、上記フレームタ
   イムモニタから入力する規定捜索フレームタイムと実捜
   索フレームタイムとの差分から最大検出可能距離を選定
   し捜索ビームパラメータ算出器に送出する最大検出可能
   距離選定装置とを備えたことを特徴とする電子走査レー
   ダのビーム制御装置。