JPS623675A - レ−ダ指示装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、レーダ指示装置に関し、特に回転運動を含
む運動を行う目標の物理的大きさを測定表示するに好適
な指示装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第３図に、一般的なレーダ装置の概略構成を示すＯ このレーダ装置において、高安定発振器１０ｄ安定化し
た所定周波数の信号を発生する回路であシ、こめ発生さ
れた信号は送信機２０および受信機５０にそれぞれ供給
される。送信機２０ではこの入力された信号に基づいて
所要の繰り返し周期を有するｉ４ルス信号を発生し、こ
れを送受切換器３０を介して空中線４０に供給する。こ
れにより空中線４０からは同／やルス信号が送信信号と
して放射される。一方、目標からの反射波は、同空中線
４０によって受信され、これが上記送受切換器３０を介
して受信機５０に供給される。この受信機５０にも上述
したように高安定発振器１０の発振信号が供給されてお
り、上記受信信号はこの発振信号と混合されて復調され
る。この復調信号が表示器６０に供給されて適宜に表示
されることとなる。

ところで、マイクロ波帯レーダは一般に天候等に左右さ
れ難いことで知られているが、このマイクロ波帯レーダ
によって目標の形状までも知ろうとすることは困難であ
るとされていた。これは該レーダ自身の空間分解能が目
標の大きさに比べて粗いためである。そこでこれを克服
する技術として合成開口レーダ（以下ＳＡＲと略称する
）が提案され実用されることとなりた。周知のようにこ
のＳＡＲとは、アンテナおよび送受信装置を高速度で移
動するブラットホーム上に搭載し、これらアンテナおよ
び送受信装置の移動に伴なう空間上の多数の場所で目標
のエコーデータを収集するようにしたものであシ、これ
によって大きな開口長をもつアンテナと同等の指向性を
作シ出し、ひいては該レーダ装置としての分解能を高め
るものである。

しかし、ＳＡＲのこうした機能に鑑みれば、これとは逆
に、目標とする物体が動いてさえいれば。

通常の固定レーダによっても上記ＳＡＲと同等の高分解
能が得られるであろうことも推考できる。

以下にこの一例として、回転運動する目標につＡて高分
解能の情報を得る方法を第４図を参照して説明する。

いま、目標上のある点Ｐが、角度ω１、速度Ｖをもって
同第４図に示すような態様で回転運動しているとすると
、レーダ側には、次式で与えられるドツプラー周波数ｆ
ｄをもつ信号が受信される。

ｖ ｆｄ＝−０ｃｍａ＝：・ａｍＣＩ＝Ｗ・Ｘ　　　−（１
）λ　　　　λ　　　　　λ ただし、λ：レーダ送信波の波長 ここで、こうした観測を時間での間連続して行ったとす
ると、上記ドツプラー周波数ｆｄに関する分解能Δｆ４
は １　　　　　　　　　　　　　　　・・・２Ａｆｄ−下 となり、またこれに対応する同図Ｘ軸方向の分愕能ΔＸ
は と表わされることになる。なおこの（３）式におけるΔ
θは、 ωｒ ｈ　ｅ　＝ＫＧ＝　’ｒ°″ｒ であって、時間での間に目ｉ（Ｐ点）が回転する全角度
を示す。

このように、回転する目標については、これを適宜な時
間偏で観測することにより、高い空間分解能を得ること
が可能である。ただし、この（３）式で得られる分解能
は、距離方向に直交する方向の分解能（以下この方向を
クロスレンジ方向、またこの方向の分解能をクロスレン
ジ分解能という）であり、距離方向の分解能については
送信ノ臂ルス内変調等のノ々ルス圧縮などＫよって得る
とする。

〔背景技術の問題点〕

上述した方式は、目標をクロスレンジ方向く分解してこ
の分解能を向上するという点では有効であるが、直接同
目標の物理的形状や大きさを知ることはできず、特にこ
れを表示するためのレーダ指示装置としてはなお課題を
残すものであった。

〔発明の目的〕

この発明は、少なくとも回転運動を含む運動を行う目標
の物理的形状を直接表示することのできるレーダ指示装
置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明では、前記空中線として、単一のパルス応答で
瞬時にアンテナの方位指向誤差を検出し、該検出誤差に
応じた和チャンネル信号および差チャンネル信号を出力
するモノパルスアンテナを用いる。そして上記目標の運
動に追従して得られるチャンネル信号の随時の復調信号
をドツプラー周波数分解して同目標の回転運動に関する
複数の運動情報を演算するとともに、これら運動情報を
、適宜の垂直偏向信号に基づいて切換駆動するビデオス
イッチに入力して順次切換出力するようにし、これら切
換出力された運動情報を上記目標からの反射波到来時刻
によつて求まるアンテナから目標までの距離に対する随
時の輝度変調信号としてＣＲＴディスプレイ装置等の画
面上に２次元表示する工うにする。すなわち、水平、垂
直走査されて画面上に映し出される映像信号のこの輝度
変調信号に基づく輝度差の輪郭によって、上記目標の物
理的形状に対応した像が識別指示されることとなる。

なお上記の処理に際し、上記モノパルスアンテナから目
標の運動に追従して得られる和チャンネル信号および差
チャンネル信号の随時の復調信号をドツプラー周波数分
解してそれぞれ同一ドツプラー周波数成分を有するこれ
ら２種の信号に基づく各同一ドツプラー周波数成分毎の
反射波到来方位を求め、次いで反射波の到来時刻によっ
て定まる上記モノパルスアンテナから目標までの距離お
よびこれら求めた各反射波到来方位に基づいて同目標の
モノノ’ｌ？ルスアンテナ正面方位からのずれすなわち
クロスレンジ方向の距離を求め、さらにこれら求めたク
ロスレンジ方向の距離のうち任意のドツプラー周波数成
分に対応する少なくとも２つを用すてドツプラー周波数
の座像をクロスレンジ方向の座標に変換する係数を求め
て、この求めた係数によって上記ビデオスイッチに印加
される垂直タイミング信号の垂直偏向内容を変え同ビデ
オスイッチの切換タイミングを補正するようにすれば、
上記目標は、距離方向の座標およびクロスレンジ方向の
座標と論った共に大きさを直接表わすことのできる座標
をもって表現されることとなり、おのずと同目標の空間
的な大きさも知ることができるようになる。

〔発明の効果〕

このように、この発明にかかるレーダ指示装置によれば
、回転運動を伴なう目標の物理的形状を表示することが
でき、またひいては同目標のクロスレンジ方向の大きさ
も直接測定することができるようになることから、同目
標の空間的性質を判定する上で非常に有益なデータをも
たらすことができる。

〔発明の実施例〕

第１図に、この発明にがかるレーダ指示装置の一実施例
を示す。ただし、この第１図において、先の第３図に示
したレーダ装置の要素と基本的に同一の機能を有する要
素には同一の番号を付して示しており、重複する説明は
省略する。

同第１図にて明らかなように、この実施例装置は、空中
線４０（第３図参照）としてモノ１４ルスアンテナ４１
を用す、かつ受信機５０と表示器６０との間に新たに受
信信号処理装置７０および表示制御装置８０を介在せし
めて構成される。上記モノパルスアンテナ４１は、前述
し九ように単一のＡルス応薯で瞬時にアンテナの方位指
向誤差を検出し、該検出誤差に石じた和チャンネル信号
および差チャンネル信号を出力するアンテナであリ、ま
た受信信号処理装置７０は、上記モノパルスアンテナ４
１から出力され、かつ受信機５０にて復調された和チャ
ンネル復調信号Σお工び差チャンネル復ｖ１１１信号Δ
に基づいて目１１（図示せず）のクロスレンジ方向の座
標を求める装置であり、表示制御Ｉｌ装置８０は、この
受信信号処理装置７０によりて得られた信号を表示器６
０で表示する際にこの具体的な表示態様を制御する装置
である。

以下これら受信信号処理装置７０および表示制御装置８
０の機能について詳述する。

フーリエ変換回路７１１および７１２は、上記受信機５
０から加えられる差チャンネル復調信号ΔおＬび和チャ
ンネル復調信号Σをそれぞれ異なるドツプラー周波数成
分毎に、すなわち各距離毎にドツプラー周波数分解する
回路であり、該分解された信号Δ１　、Δ鵞　、・・・
Δユお工びΣｉ　、Σ冨　。

・・・ｘｎは、それぞれ同一ドツプラー周波数成分を有
する信号（例えば信号Δｌと信号Σ！　９Ｍ号Δ３と信
号Σ雪等々）毎に各別の測角処理回路７２１゜７２２、
・・・７２ｎに加えられる。

測角処理回Ｗ！？７２１〜７２ｎは、それぞれ上記間」
ドツプラー周波数成分を有す、る信号ペア（Δ１゜Σｘ
）−（’ｓ−Σり、・・・（Δユ。Σユ）に基づいて各
同−ドッグラー周波数成分毎の反射波到来方位すなわち
測角値を求める回路であり（モノ／（ルスアンテナの特
性上、Ｕの値についてそれぞれ対応する測角値θが固定
的に求まる）、こうして求められた各測角θ１　、θ雪
、・・・θユはさらに各別に掛算器７３１，７３２．・
・・７３ｎに加えられる。

掛算器７３１〜７３ｎは、それぞれ受入された測角値θ
ｌ〜θ１に、レンジＲ（Ｉｉ射波到来時刻によって求ま
る目ｇＩｌｌまでの距離−ここでは受信機５０内でこれ
を求めるとする）を乗算するよう動作する。

すなわちこれに工つて同目標に関しての各ドツプラー周
波数成分に対応するクロスレンジ方向の座標ｆｌＸｌｅ
Ｘ雪　＃・・・ｘｎが得られることになる。ここで、こ
れらドツプラー周波数ｆｄとクロスレンジ方向の座１１
Ｊｘとは、先の（１）式にて示される通り、ｆｄ＝　ｋ
ｘ ただしに：比例係数 なる比例関係にあることから、この係数ｋが設定されれ
ば全てのドツプラー周波数につ論て上記クロスレンジ方
向の座＠ｘを直線近似することができ、同ドツプラー周
波数からクロスレンジ座標への座標変換が可能となるこ
とがわかる。

上記座標値ｘ１〜ｘｎを受入するようになる変換係数設
定回路７４０は、これら各値から例えば最小２乗法等に
よって上述した係数ｋを推定設定する回路であり、該設
定され九係数には表示制御装置８０に加えられる。

表示制御装置８０は、この係数ｋが加えられる垂直偏向
補正回路・８１と、上記フーリエ変換回路７１２によっ
てドツプラー周波数分解された和チャンネル復調信号Σ
１〜Σユが加えられるビデオスイッチ８２とを有して構
成される。

このうち、垂直偏向補正回路８１は、通常ラスクスキャ
ン方式のＣＲＴディスプレイ装置などにおいて垂直軸方
向の表示制御を行なうために用すられる垂直掃引信号等
の垂直タイミング信号ｖＴの垂直偏向内容（垂直掃引信
号であればその掃引電圧レベル）を上記変換係数設定回
路フ４０から与えられる係数ｋに基づいて補正する回路
であり、この補正は例えば、該垂直タイミング信号ＶＴ
と上記係数にとの掛は算などによりて達成される。該垂
直タイミング信号ＶＴが上述した垂直掃引信号であった
場合は、こうした係数にとの掛は算に工って、その掃引
電圧レベルが同係数にの大きさに応する態様で増減する
こととなる。

他方のビデオスイッチ８２は、こうして垂直偏向内容が
補正された垂直タイミング信号ｖＴ′に基づいて、上記
ドツプラー周波数分解された和チャンネル復調信号Σｌ
〜Σユを一定の順序で順次切換出力する回路である。す
なわちこれにより、該ビデオスイッチ８２からは、当該
目標の前記クロスレンジ方向の大きさに対応した垂直偏
向タイミングをもりて上記信号Σ１〜Σ。が頭次出力さ
れることとなり、これら信号Σ１〜Σ。を前記レンツＲ
に対する随時の輝度変ｖ４信号として表示器６０に表示
するようにすれば、例えば第２図に示すように、これら
輝度変調信号に基づく輝度差の輪郭によって同目標の物
理的形状に対応した儂が識別指示されるようになる。し
かもこの！！施施装装置よれば、該映し出される映像は
、レンジＲとクロスレンジＣＲといった共に大きさを直
接表わすことのできる座標をもって表現されるため、同
目標の大きさをも直読できる質の高Ａものとなる。

なお、この実施例では、上記ドツプラー周波数分解した
各ドツプラー周波数成分に対応するクロスレンジ方向座
標値ｘ１〜Ｉｎといった多数の値に基づいて上記変換係
数ｋを推定設定するようにしたことから、かなり正確な
りロスレンジ座標が得られるようになるが、基本的には
これら座標値Ｘ！〜Ｘｆｉのうち少なくとも２つがわか
りさえすれば同係数にの推定は可能であり、これに二っ
て上述した受信信号処理装置７０の構成を簡略化するこ
ともできる。

ｔたこの実施例では、目標の大きさをも正確に表現でき
るよう、前記係数ｋを求めて垂直軸方向の偏向態様を補
正する構成とし九が、単に同目標の概略的な形状を知ろ
うとするのであれば、こうした補正も割愛することがで
きる。すなわちこの場合、前記垂直タイミング信号ＶＴ
を直接ビデオスイッチ８２に加えるようにすればよく、
受信信号処理装置７０における測角処理回路７２１〜７
２ｎ。

掛算器７３１〜７３ｎ、および変換係数設定回路７４０
も割愛した構成とすることができる。

さらにまた、これまでの説明では便宜上、目標は回転運
動をしていると仮定したが、同目標が必ずしもこの工う
な純粋な回転運動をしている必要はなく、少なくとも回
転運動を含む運動をしてさえいればこの発明を適用する
ことができる。すなわちこの場合、目標の直線運動に関
する運動部分については割愛して、回転運動に関する運
動部分のみに着目するようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるレーダ指示装置の一実施例を
示す、ブロック図、第２図は第１図に示した実施例装置
による目標表示態様の一例を示す図、第３図は従来のレ
ーダ装置の一般的構成を示すブロック図、第４図は回転
運動している目標を固定レーダによって高分屏能観測す
る方法を説明するための模式図である。 １０・・・高安定発振器、２０・・・送信機、３０・・
・送受切換器、４０・・・空中線、４１・・・モノノ々
ルスアンテナ、５０・・・受信機、６０・・・表示器、
７０・・・受信信号処理装置、７１１．７１２・・・フ
ーリエ変換回路、７２１〜７２ｎ・・・測角処理回路、
７３１〜７３ｎ・・・掛算器、７４０・・・変換係数設
定回路、８゜・・・表示制御装置、８１・・・垂直偏向
補正回路、８２・・・ビデオスイッチ。 〕二゛卦Ｉ □レンジＲ 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも回転運動を含む運動を行なう目標に対
   してモノパルスアンテナからパルス信号を放射し、この
   反射波に基づいて同目標の物理的形状を測定し表示する
   レーダ指示装置であって、前記反射波の到来時刻に基づ
   いてモノパルスアンテナから目標までの距離情報を演算
   する距離情報演算手段と、 前記モノパルスアンテナから得られるチャンネル信号の
   随時の復調信号をドップラー周波数分解して前記目標の
   回転運動に関する複数の運動情報を演算する運動情報演
   算手段と、 適宜の垂直タイミング信号に基づいて前記演算された複
   数の運動情報を順次切換出力するビデオスイッチを少な
   くとも有し、これら切換出力された運動情報を前記距離
   情報に対する随時の輝度変調信号として前記目標の形状
   を２次元表示する表示手段とを具えたことを特徴とする
   レーダ指示装置。
2. （２）前記運動情報演算手段は、 前記モノパルスアンテナから得られる和チャンネル信号
   および差チャンネル信号の随時の復調信号をそれぞれド
   ップラー周波数分解する第１の演算手段と、 これら分解された和チャンネル復調信号および差チャン
   ネル復調信号のうちのそれぞれ同一ドップラー周波数成
   分を有する２種の信号に基づいて各同一ドップラー周波
   数成分毎の反射波到来方位を求める第２の演算手段と、 前記距離情報およびこれら求められた各反射波到来方位
   に基づいて同目標のモノパルスアンテナ正面方位からの
   ずれの距離を求める第３の演算手段と、 これら求められたずれの距離のうち任意のドップラー周
   波数成分に対応する少なくとも２つを用いて各ドップラ
   ー周波数をそれぞれ対応する前記ずれの距離に変換する
   係数を求める第４の演算手段とを具えて構成され、 前記表示手段は、前記第１の演算手段から得られる前記
   和チャンネル信号のドップラー周波数分解信号を前記運
   動情報として前記ビデオスイッチに受入するとともに、
   前記垂直タイミング信号の垂直偏向内容を前記第４の演
   算手段にて求められる変換係数に基づいて補正する特許
   請求の範囲第（１）項記載のレーダ指示装置。