JPH1114737A

JPH1114737A - レーダ装置

Info

Publication number: JPH1114737A
Application number: JP9168774A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Watabe; 勉渡部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: JP2983497B2

Abstract

(57)【要約】【課題】人的負担を最小限に抑えて効率よく目標の位
置観測と目標識別を行なうことが可能なレーダ装置を提
供する。【解決手段】レーダ目標追随部１００により目標の存
在する位置を求め、この求めた目標の位置のうちオペレ
ータより指定される目標の位置情報（追尾目標位置情
報）を光学目標追随部２００に通知する。そして、光学
目標追随部２００では、追尾目標位置情報と相対位置情
報とに基づいて、目標位置補正演算器９がオペレータよ
り指定される目標の光学カメラ７１から観た位置を求め
る。そして、この求めたデータに基づいて雲台システム
が光学カメラ７１の撮像方向を目標に向け、光学カメラ
７１が目標位置補正演算器９にて求めた焦点距離で目標
の撮像を行なうようにしたものである。

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、例えば飛翔体な
どの目標の位置とその識別に用いられるレーダ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにレーダ装置は、飛翔体など
の移動目標の位置観測に有効であるものの、目標を識別
することは困難である。このため従来は、図４に示すよ
うなレーダ装置の開発が進められている。このレーダ装
置４００では、パラボラ型などのアンテナ部４ａに光学
カメラ４ｂを装着し、駆動部４ｃによるアンテナ部４ａ
の指向方向制御に応動してカメラアングルを制御する。
これにより光学カメラ４ｂはアンテナ部４ａの指向方向
を撮像するため、数十キロ程度以内の近距離に存在する
目標の識別を可能としている。

【０００３】しかしながら、このようなレーダ装置で
は、光学カメラをアンテナ部に装着しているために、ア
ンテナ部をレドームで覆うことができないという問題が
あるばかりか、光学カメラ４ｂの設置により、受信エコ
ーが光学カメラ４ｂに回折し、反射エコー受信による位
置観測に支障を来すという問題があった。

【０００４】また従来においては、図５に示すように、
レーダ装置に光学目標追随装置５００を併設して目標の
識別を行なっている。この光学目標追随装置５００は、
双眼鏡に類似する目標追随眼鏡５ａと、これに視野が応
動する高精細、高倍率の光学カメラ５ｂとを備えてお
り、人が目標追随眼鏡５ａを覗いて目標を視野に捕ら
え、光学カメラ５ｂによって目標を撮像して目標識別を
行なうというものである。

【０００５】しかしながら、この光学目標追随装置５０
０にあっては、人的負担が大きいばかりか、また観測者
によって目標を追随する能力に差があるため、目標の観
測（捕捉）精度が不安定であるという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
光学カメラを備えたレーダ装置や、光学目標追随装置を
用いた目標識別では、レーダ装置本体の観測性能に支障
を来すという問題や、人的負担が大きいといった問題な
どがあった。

【０００７】そこでこの発明は、上記の問題を解決すべ
くなされたもので、人的負担を最小限に抑えて効率よく
目標の位置観測と目標識別を行なうことが可能なレーダ
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係わるレーダ装置は、目標からの反射
エコーを受信して、目標の位置情報を求めるレーダ装置
において、目標を光学系により撮像する撮像手段と、求
めた前記目標の位置情報に基づいて、撮像手段の撮像方
向を求める撮像位置決定手段と、この撮像位置決定手段
にて求めた撮像方向に基づいて、撮像手段の撮像方向を
駆動制御する駆動手段とを具備して構成するようにし
た。

【０００９】上記構成のレーダ装置では、反射エコーか
ら求めた目標の位置情報に基づいて、撮像手段の撮像方
向を駆動制御し、目標の撮像を行なうようにしているた
め、人的負担を最小限に抑えて効率よく目標の位置観測
と目標識別を行なうことができる。

【００１０】また、この発明では、複数のアンテナ素子
と、このアンテナ素子にそれぞれ対応する移相器とから
なり、送信信号を空間に放射するとともに、目標からの
反射エコーを受信するアレイアンテナと、このアレイア
ンテナの移相器の移相量を制御して、ビームの走査方向
を制御する走査制御手段とを備えて、目標の位置情報を
得るようにしている。

【００１１】さらに、この発明では、アレイアンテナを
回転駆動させて、その指向方向を可変させるアンテナ駆
動手段と、このアンテナ駆動手段によって回転駆動した
前記アレイアンテナの指向方向を検出する角度検出手段
とを備え、撮像位置決定手段が目標の位置情報と角度検
出手段の角度検出結果に基づいて、撮像手段の撮像方向
を決定することを特徴とする。このため、この発明によ
れば、アレイアンテナの指向方向を駆動制御することが
可能となり、広範囲かつ高速にビーム走査することがで
きる。

【００１２】さらにまた、この発明では、撮像位置決定
手段が目標の位置情報に基づいて、撮像手段の撮像方向
および焦点距離を決定し、駆動手段が撮像位置決定手段
にて求めた撮像方向および焦点距離に基づいて、撮像手
段の撮像位置を駆動制御することを特徴とする。

【００１３】このためこの発明によれば、撮像方向のみ
ならず、撮像距離（焦点）についてもレーダ観測による
情報に基づいて行なえるため、目標を正確に撮像して目
標識別の精度を向上させることができる。

【００１４】また、この発明では、目標からの反射エコ
ーによる目標の観測位置と撮像手段の設置位置との間の
相対位置関係に基づいて、目標の位置情報を補正する目
標位置補正手段を備え、駆動手段が目標位置補正手段の
補正結果に基づいて撮像手段の撮像位置を制御すること
を特徴とする。

【００１５】このためこの発明によれば、レーダによる
目標の観測位置と撮像手段の設置位置との間の相対的な
位置関係を考慮して目標の位置情報を補正するため、レ
ーダによる目標の観測位置と、撮像手段の設置位置との
間に隔たりがあっても、撮像手段は目標を確実に撮像す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。図１は、この発明の一
実施形態に係わるレーダ装置の構成を示すもので、この
レーダ装置がレーダ目標追随部１００と光学目標追随部
２００とからなることを示している。

【００１７】レーダ目標追随部１００は、空中線部１
と、目標検出器２と、測角演算器３と、統制制御器４
と、駆動制御器５と、表示器６とを備えている。空中線
部１は、図２に示すように励振器１１、アレイアンテナ
１２、受信器１３、走査制御器１４および駆動部１５か
らなる。励振器１１は、後述の統制制御器４により送信
制御信号を通じて制御され、送信ＲＦ信号を生成してア
レイアンテナ１２に入力する。アレイアンテナ１２は、
複数のアンテナ素子と、それに対応する移相器を備えた
送受信モジュールからなるアクティブフェイズドアレイ
アンテナで、上記送信ＲＦ信号を空間に放射するととも
に、空間から上記送信ＲＦ信号の反射エコーを受信し、
受信ＲＦ信号として受信器１３に入力する。

【００１８】受信器１３は、上記受信ＲＦ信号を増幅
後、中間周波数に変換し、Ａ／Ｄ変換を行なう。これに
よって得られた受信データは、後述の目標検出器２に入
力される。

【００１９】走査制御器１４は、前述のアレイアンテナ
１２の送受信モジュールを制御するもので、送信ＲＦ信
号および受信ＲＦ信号の通過位相および振幅を制御し
て、ビームの走査方向の制御を行なうものである。な
お、この走査方向は、統制制御器４から入力されるビー
ム走査制御信号に基づいて制御される。

【００２０】駆動部１５は、当該レーダ装置の走査範囲
の広角化を図るためのもので、上記アレイアンテナ１２
が載置され、駆動制御器５の制御に基づいて、機械駆動
により回転駆動し、アレイアンテナ１２の指向方向を制
御する。

【００２１】なお、駆動制御器５は、統括制御器４から
の駆動制御信号に基づいて駆動部１５を駆動制御する。
また、駆動部１５は、自己の機械駆動によって可変する
基準位置からの角度変化を検出し、これをアレイアンテ
ナ１２の指向方向を示す角度検出信号として統制制御器
４に入力する。

【００２２】目標検出器２は、受信器１３からの受信デ
ータより、観測レンジセル毎に目標の有無を判定する。
そして、目標が存在する場合にはその距離（レンジセ
ル）を求めて測角演算器３に通知する。

【００２３】測角演算器３は、目標検出器２にて検出し
た目標の存在するレンジセルの情報と、統制制御器４か
らのビーム走査制御信号とに基づいて、目標の存在する
レンジセルの距離、方位および仰角を求め、これらの情
報を統制制御器４に通知する。

【００２４】統制制御器４は、例えばマイクロコンピュ
ータを主制御部として備え、上述のビーム走査方向の制
御をはじめとする当該レーダ装置の各部を統括制御する
もので、各部から通知される目標の有無、距離、方位、
仰角、駆動部１５の角度等の、目標の座標を示す各情報
を追尾目標位置情報として表示器６に入力する。

【００２５】表示器６は、ＣＲＴ等のブラウン管モニタ
を備え、統制制御器４より通知される追尾目標位置情報
に基づいて目標毎に表示処理を行ない、上記モニタによ
り目標の位置を当該レーダ装置の観測エリアのマップに
対応させて視覚的に示すものである。

【００２６】そして、表示器６は、表示した目標のう
ち、図示しない入力デバイスを通じてオペレータより指
定される目標の追尾目標位置情報を光学目標追随部２０
０に入力する。

【００２７】光学目標追随部２００は、カメラ部７、ビ
デオモニタ８、および目標位置補正演算器９からなる。
カメラ部７は、光学カメラ７１と雲台システム７２とか
らなる。光学カメラ７１は、撮像した映像をビデオ信号
に変換してビデオモニタ８に入力する。なお、撮像の際
の焦点制御は、雲台システム７２から通知される焦点制
御データに基づいて内部の駆動モータにより行なわれ
る。

【００２８】雲台システム７２は、光学カメラ７１を載
置するための雲台とこの雲台を駆動制御する機構とから
なるもので、後述の目標位置補正演算器９からの駆動制
御データに基づいて、光学カメラ７１の撮像方向を駆動
制御する。また、雲台システム７２は、目標位置補正演
算器９より入力される焦点制御データを光学カメラ７１
に入力する。ビデオモニタ８は、例えばＣＲＴ等のブラ
ウン管モニタで、光学カメラ７１にて撮像した映像を表
示する。

【００２９】目標位置補正演算器９は、予め設定される
相対位置情報と、表示器６からの追尾目標位置情報とに
基づいて、光学カメラ７１の撮像方向を目標の存在する
方向に一致させるための駆動制御データと、目標までの
距離に応じた焦点制御データとを算出し、各データを雲
台システム７２に入力する。なお、ここでいう相対位置
情報とは、レーダ目標追随部１００の位置を基準とした
光学目標追随部２００の位置を示すデータである。

【００３０】次に、上記構成のレーダ装置の動作につい
て説明する。レーダ目標追随部１００は、励振器１１に
て生成した送信ＲＦ信号をアレイアンテナ１２より空間
に放射し、空間から上記送信ＲＦ信号の反射エコーを受
信して受信ＲＦ信号を得る。

【００３１】なお、この送信ＲＦ信号の送信時および受
信ＲＦ信号の受信時には、走査制御器１４および駆動制
御器５によって観測方向を制御され、当該レーダ装置の
観測エリア全体を順次スキャンする。

【００３２】上記受信ＲＦ信号は、受信器１３に入力さ
れて受信データが得られ、この受信データに基づいて目
標検出器２および測角演算器３により目標の存在するレ
ンジセルおよびそのレンジセルの座標（方位、仰角）を
求め、目標を表示器６に表示する。

【００３３】一方、光学目標追随部２００では、レーダ
目標追随部１００にて求めた目標の座標の情報（追尾目
標位置情報）を目標位置補正演算器９にて補正して、カ
メラ部７から観た目標の存在する座標を求め、光学カメ
ラ７１により目標を撮像するようにしている。

【００３４】以下、目標位置補正演算器９が追尾目標位
置情報からカメラ部７から観た目標の存在する座標を求
める演算について説明する。図３に示す点Ｏは当該レー
ダ装置の基準点（０，０，０；アレイアンテナ１２のア
ンテナ開口の中心）で、点Ｔは追尾目標の座標点（ｘ0
，ｙ0 ，ｚ0 ）を示す。また、Ｏ´点は、光学カメラ
７１の設置位置（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）を示す。

【００３５】ここで、アレイアンテナ１２から観た目標
の位置を距離Ｒ0 、アジマス角度θAz、エレベーション
角度φElとし、駆動部１５の回転角度としてアジマス角
度をθM 、エレベーション角度をφM とする。すると、
点Ｔの極座標表示（Ｒ0 ，θ0 ，φ0 ）は、下式（１）
の関係にあり、また点Ｏ、点ＴおよびＯ´点は下式
（２）の関係にある。

【００３６】

【数１】

【００３７】したがって、光学カメラ７１から観た目標
の極座標表示（Ｒc ，θc ，φc ）は、下式により求め
られ、光学カメラ７１はこの座標を撮像する。

【００３８】

【数２】

【００３９】なお、上式の（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）の各値
は相対位置情報によって与えられるもので、（ｘ0 ，ｙ
0 ，ｚ0 ）は下式により求められる。また、下式中の
（Ｒ0，θ0 ，φ0 ）は、追尾目標位置情報によって与
えられる。

【００４０】

【数３】

【００４１】以上のように、上記構成のレーダ装置で
は、レーダ目標追随部１００により目標の存在する位置
を求める。そして、この求めた目標の位置のうちオペレ
ータより指定される目標の位置情報（追尾目標位置情
報）を光学目標追随部２００に通知する。

【００４２】そして、光学目標追随部２００では、追尾
目標位置情報と相対位置情報とに基づいて、オペレータ
より指定される目標の光学カメラ７１から観た位置を求
める。

【００４３】その後、この求めたデータに基づいて雲台
システムが光学カメラ７１の撮像方向を目標に向け、光
学カメラ７１が目標位置補正演算器９にて求めた焦点距
離で目標の撮像を行なうようにしている。

【００４４】したがって、上記構成のレーダ装置によれ
ば、レーダ目標追随部１００にて求めた目標の位置情報
に基づいて、効率よく目標の位置観測と目標識別を行な
うことができるとともに、従来必要とした人的負担も最
小限に抑えることができる。

【００４５】尚、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施の形態では、レーダ
目標追随部１００のアンテナをアレイアンテナ１２とし
たが、これに限定されるものではなく、例えばパラボラ
型のアンテナを用いてレドームなどで覆うことも可能で
ある。

【００４６】また、上記実施の形態では、光学目標追随
部２００を１つだけ備える構成を示したが、複数備える
ようにしてもよい。このように複数の光学目標追随部２
００を備える場合には、それぞれが異なる目標を撮像す
るようにしてもよいし、それぞれ異なる位置に光学カメ
ラ７１を設置して１つの目標を種々の角度から撮像する
ようにしてもよい。その他、この発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であるこ
とはいうまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明では、撮像
手段と、撮像位置決定手段と、駆動手段とを新たに設け
て、レーダ観測によって求めた目標の位置情報に基づい
て、撮像手段の撮像方向を駆動制御し、目標の撮像を行
なうようにしている。したがって、この発明によれば、
最小限の人的負担により効率よく目標の位置観測と目標
識別を行なうことが可能なレーダ装置を提供できる。

【００４８】またこの発明では、目標位置補正手段を新
たに備えて、レーダによる目標の観測位置と撮像手段の
設置位置との間の相対的な位置関係を考慮して、レーダ
観測による目標の位置情報を補正するようにしている。

【００４９】したがって、この発明によれば、レーダに
よる目標の観測位置と、撮像手段の設置位置との間に隔
たりがあっても、撮像手段は目標を確実に撮像すること
が可能なレーダ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるレーダ装置の一実施の形態の
構成を示す回路ブロック図。

【図２】図１に示したレーダ装置の空中線部の構成を示
す回路ブロック図。

【図３】図１に示したレーダ装置の目標位置補正演算器
における演算を説明するための図。

【図４】従来の光学カメラを備えたレーダ装置の外観を
示す図。

【図５】レーダ装置に併設される光学目標追随装置の外
観を示す図。

【符号の説明】

１００…レーダ目標追随部１…空中線部１１…励振器１２…アレイアンテナ１３…受信器１４…走査制御器１５…駆動部２…目標検出器３…測角演算器４…統制制御器５…駆動制御器６…表示器２００…光学目標追随部７…カメラ部７１…光学カメラ７２…雲台システム８…ビデオモニタ９…目標位置補正演算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標からの反射エコーを受信して、目標
の位置情報を求めるレーダ装置において、目標を光学系により撮像する撮像手段と、求めた前記目標の位置情報に基づいて、前記撮像手段の
撮像方向を求める撮像位置決定手段と、この撮像位置決定手段にて求めた撮像方向に基づいて、
前記撮像手段の撮像方向を駆動制御する駆動手段とを具
備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】複数のアンテナ素子と、このアンテナ素
子にそれぞれ対応する移相器とからなり、送信信号を空
間に放射するとともに、目標からの反射エコーを受信す
るアレイアンテナと、このアレイアンテナの移相器の移相量を制御して、ビー
ムの走査方向を制御する走査制御手段とを備えることを
特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】前記アレイアンテナを回転駆動させて、
その指向方向を可変させるアンテナ駆動手段と、このアンテナ駆動手段によって回転駆動した前記アレイ
アンテナの指向方向を検出する角度検出手段とを備え、前記撮像位置決定手段は、前記目標の位置情報と、前記
角度検出手段の角度検出結果に基づいて、前記撮像手段
の撮像方向を決定することを特徴とする請求項２に記載
のレーダ装置。
【請求項４】前記撮像位置決定手段は、前記目標の位
置情報に基づいて、前記撮像手段の撮像方向および焦点
距離を決定し、前記駆動手段は、前記撮像位置決定手段にて求めた撮像
方向および焦点距離に基づいて、前記撮像手段の撮像位
置を駆動制御することを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載のレーダ装置。
【請求項５】目標からの反射エコーによる目標の観測
位置と前記撮像手段の設置位置との間の相対位置関係に
基づいて、前記目標の位置情報を補正する目標位置補正
手段を備え、前記駆動手段は、前記目標位置補正手段の補正結果に基
づいて前記撮像手段の撮像位置を制御することを特徴と
する請求項１または４に記載のレーダ装置。