JPS6186671A - レ−ダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、フェーズド・アレイ・アンテナを用いて、
多目標の追尾と捜索とを同時に行なうレーダ装置に係る
もので、追尾を行なう多数目標の個々の追尾状態に対応
して、観測回数の最適配分請求め、そのｔ適配分に応じ
てアンテナ・ビームをランダムに走査することによって
、追尾を行なう多数目標の中で、追尾誤差が大きい目標
に対しては観測回数を多く、追尾誤差が小さい目標に月
しては観測回数を少なく配分することにより、多目標に
対する追尾精度を向上させるようにしだレーダ装置に関
する。

（従来の技術） 従来の８！械的駆動によるアンテナを用いたこの種のレ
ーダ装置について、以下に、第３［メ１、第・１図を用
いて説明する。１３図は、従来のレーダ装置の構成例を
示すブロック図であり、第４図はアンテナ・ビームの走
査を示す説明図である。

ｆｊＳ３図において、送信機１で発生した高周波パルス
信号は、機械駆動アンテナ２を介して外部空間に放射さ
れる。この時、機械駆動アンテナ２は、第４図に示すと
おり、ビーム幅θｂ　のペンシルビーム１１で捜索領域
１３をすべて覆うようなビーム走査パターン１２に沿っ
たビーム走査を行なう。

このとき、目標１４ａからの反射信号が機械駆動アンテ
ナ２により受信されると、その受信信号は、受信機３に
入力され、検波された後、信号処理器４によって処理さ
れ、目標の位置、速度情報に変換され、情報処理器５に
人力される。情報処理器５の内部では、入力された目標
情報に対し、−敷料定器６によって、目標ファイル（記
憶装置）８に登録された目標との相関を計算し、一致が
判定されると、その目標に関する目標ファイル８の情報
が追尾フィルタフに入力され、追尾フィルタ７によって
推定・予測計算が実施され、その結果は、目標ファイル
８にストアされ、次回の推定・予測計算に用いられる。

一致する目標が存在しない場合には、新規目標として、
目標ファイル８への登録が行なわれる。すべての目標（
第４図の場合、目標１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）に対して
同一の処理を行なうことにより、多数の目標に対する追
尾が可能になる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、従来のこの種のレーダ装置を用いると、アン
テナが機械走査であるため、アンテナの走査パターンが
固定となり、それぞれの目標に対する観測間隔はすべて
同一となる。−力、目（＝の推定・予測の誤差は、目標
毎の観測ノイズ、観測開始後の経過時間により異なるた
め、一定の観測間隔で観測を行なうと、誤差の小さい目
標に対しては、必要な追尾精度を得るための観測間隔よ
りも短い間隔で観測を行なうことになるため、追尾精度
が必要以上に向上するのに対し、誤差の大きい目標に対
しては、必要な追尾精度を得るための観測間隔よりも長
い間隔となり、追尾が行なえなくなる場合が生じ、全体
としての追尾精度は低いという欠点があった。

（問題点を解決するための手段） この発明は、上記のような従来の装置の欠点の改善を図
ったもので、追尾を行なう多数目標の個々の追尾状態に
対応して観測回数の最適配分を求め、それに応じて、ア
ンテナ・ビームをランダムに繰作することにより、多目
標に対する追尾精度を向上させることが可能なレーダ装
置を提供することを目的とするものである。

この発明では、アンテナ・ビームをランダムに走査可能
なフェーズド・アレイ・アンテナを用い、追尾を行なう
多数目標の個々の追尾状態に対応して、観測回数の最適
配分を求める手段と、上記の最適配分に応じてアンテナ
・ビームをランダムに走査する手段とを設け、追尾を行
なう多数目標の中で推定・予測誤差が大きい目標に対し
ては、観測回数を多く、推定・予測誤差が小さい目標に
対しては観測回数を少なく配分することにより、多目標
に月する高精度追尾を行なっている。

（実施例） 以下、この発明に係るレーダ装置の一実施例を閉面に従
って説明する。

ｆｊＳ１図は本発明によるレーダ装置の実施例のブロッ
ク図であり、第２図はアンテナ・ビームの走査例を示す
説明図である。

ｍ１図において、送信機１で発生した高周波パルス信号
はフェーズド・アレイ・アンテナ１０を介して外部空間
に放射される。この時、フェーズド・アレイ・アンテナ
１０はビーム配分器９によるビーム走査指令により、第
２図に示すように、ビーム幅θβのペンシルビーム１１
で、捜’ｋ　領Ｆａ１３をすべて覆うとともに、登録済
みの目標に対し、観測間隔を最適にするようなランダム
・ビーム走査を行なうビーム走査パターン１５による走
査を行なう。フェーズド・アレイ・アンテナを用いた場
合、アンテナの慣性が存在しないため、ランダムなビー
ム走査が可能になる。

このとき、目標１４ａからの反射信号がフェーズド・ア
レイ・アンテナ１０により受信されると、その受信信号
は受信機３に入力され、検波された後、信号処理器４に
よって処理され、目標の位１行、速度情報に変換されて
、情報処理器５に入力される。情報処理器５内部では、
−敷料定器６によって、目標ファイル８に登録された目
標との相関を計算し、一致が判定されると、その目標に
関する目標ファイル８の情報が追尾フィルタ７に入力さ
れ、追尾フィルタフによって推定・予測計算が実施され
、その結果は、目標ファイル３にストアされ、次回の一
致・予測計算に用いられるとともに、目標ファイル８を
経由して、ビーム配分器９に入力され、アンテナ・ビー
ムの最適走査計算に用いられる。ビーム配分器９での最
適走査計算の一例を以下に示す。

今、アンテナ走査のフレーム時間な万　とし、その時間
内にビームの割り当ての可能なビーム数をＮＦ　　とす
る。これを捜索に用いるビーム数Ｎｓ個、追尾に用いる
ビームＮＴ　個に分割する。追尾すべき複数目標に対し
て、Ｎ丁　　個のビームを最適に配分することにより、
最適走査が可能となる。

追尾すべき目標の運動はおのおの ｘ、（ｉ＋１　）＝Φ、−ｘ、（ｉ）＋ｚ、（ｉ）　　
　　−（１）ン　　　　　ｉｔ　　　　ｒ で表わされる。ここで、ｊは目標、ｉは時刻を表わす添
字であり、Ｘ４　（ｉ　）は目標の状態量（位置、速度
、加速度”ｉ’）でありΦ）は遷移行列であり、ｚ；（
ｉ）は目標の運動の変化を表わす雑音とする。

それぞれの目標に関する観測は、 ｙ−（ｉ）＝　Ｕ＞　（ｉ）ｆＭＨ（ｉ）　・ｘＨ（ｉ
）＋ｎｊ、（ｉ）ｌ−（２）となる。　ここで、ｙは観
測値（信号処理器４の出力）、Ｍｌ、を観測行列であり
、ｎは観測に什なう誤差を表わす。Ｕ）　（ｉ　）はビ
ームの割り当てを示す変数であり、時刻１で目標ｊに対
してビームを割り当てるとき°“１″で、それ以外で“
０”をとるものとする。

今、観測フレーム（ビーム走査フレームに対応）の最終
時刻Ｎでの目標状態量ｘ　＞　（Ｎ　）の、時刻ｉでへ の予測値をｘｉ　（Ｎ　ｌ　ｉ　）とすると、予測誤差
は、Ｘ・（ｉ）＝　Ｅ　［Ｉｘ）（Ｎ　）−ｘ；（Ｎ　
ｌ　１）ｌ（ｘ＞（Ｎ　）　−と ｘ−（Ｎ　ｌ　ｉ）’　　）］　　　　　　　　　・・
・（３）で表わされる。ここでＥ［］は統計的な平均値
をとることを示す。予測誤差と観測との間には、以下の
関係が成立する。

Ｘ＞　（ｉ　＋　１　）＝Ｘ７　（＋）−町（ｉ）・Ｇ
りＩＸ、（ｉ）、ｉｆ・・・（４） ただし、Ｇは追尾フィルタ７で与えられる関数である。

追尾精度の評価は、時刻Ｎでの予測誤差Ｘ・（Ｎ）と により、 Ｊ＝Σす・・ｒ＋ｘ・（Ｎ））　　　　　　　・・・（
５）ｔ・１ｔ で与えられる。ここで、ｗｒは目標の性質による重み、
ｆは微分可能な非負スカラー関数である。

ビームの最適配分は、（５）式を、（４）式の条件下で
最小にするＵｉによって与えられる。ビーム配分器９は
繰り返し計算、あるいは近似計算により、ＵＨを求め、
フェーズド・アレイ・アンテナ１０に月しＵｉに基づい
てビーム走査指令を与える。このとき、町に基づくビー
ム配分は、追尾誤差（すなわち推定・予測誤差）が大き
い目標に対しては多く、追尾誤差が小さい目標に対して
は少なくなり、多数の目標に対する追尾精度は最良とな
る。

第２図に示した走査例では、目標１４ａに対しては３回
、目標１４ｂに対しては２回、目標１４ｃに対しては１
回の観測を行なっている。

観測に一致する目標が、目標ファイル８内に存在しない
場合、新規の目標として目標ファイル８に登録され、こ
れ以後のビーム配分計算、追尾計算に用いられる。

なお、上記実施例では、情報処理器５の構成を機能毎に
分割して示したが、これを一台あるいは複数の計算機に
よって実現することが可能である。

（発明の効果） 以上述べたごとく、この発明のレーダ装置によれば、ラ
ンダムな走査が可能なフェーズド・アレイ・アンテナと
ビーム配分器を組み合わせて用いることにより、多数目
標の個々の追尾状態に応してアンテナ・ビームを最適に
配分することが可能となり、多数口ＬＸに対する追尾精
度を向」ニさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るレーダ装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図は実施例におけるアンテナ・ビームの走
査を示す説明図、第３図は従来のレーダ装置の構成例を
示すブロック図、第４図はアンテナ・ビームの走査例を
示す説明図である。 １・・・送信機、２・・・機械駆動アンテナ、３・・・
受信機、４・・・信号処理器、５・・・情報処理器、６
・・・−敷料定器、７・・・追尾フィルタ、８・・・目
標ファイル、９・・・ビーム配分器、１０・・・フェー
ズド・アレイ・アンテナ、１１・・・ペンシル・ビーム
、１２・・・ビーム走査パターン、１３　・−・捜索範
囲、１４ａ、　１４ｂ。 １４ｃ・・・目標、１５・・・ランダム・ビーム走査を
行なうビーム走査パターン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェーズド・アレイ・アンテナを用いて、多目標
   の追尾、捜索を同時に行なうレーダ装置において、追尾
   を行なう多数目標の個々の追尾状態に対応して、観測回
   数の最適配分を求める手段と、上記の最適配分に応じて
   アンテナ・ビームをランダムに走査する手段とを具備し
   、追尾を行なう多数目標の中で推定・予測誤差が大きい
   目標に対しては、観測回数を多く、推定・予測誤差が小
   さい目標に対しては観測回数を少なく配分することによ
   り、多目標に対する追尾を行なうようにしたことを特徴
   とするレーダ装置。