(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ（無線周波数）パルスを所定のパルス繰返し周波数で送信する送信機Ａと、アンテナビームの電子走査方向を制御する電子走査アンテナビーム制御器と、偏波切換スイッチ制御器と、上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて上記送信機Ａの出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える偏波切換スイッチＡと、上記偏波切換スイッチＡの出力端イに接続されたＴ／ＲスイッチＡと、上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて偏波Ｐを送信すると共に上記偏波Ｐを受信し、かつある特定の目標がある場合には上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームがその目標に常に指向するように電子走査できるアンテナＡと、上記偏波切換スイッチＡの出力端ロに接続されたＴ／ＲスイッチＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信すると共に上記偏波Ｑを受信し、 かつある特定の目標がある場合には上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームがその目標に常に指向するように電子走査できるアンテナＢと、上記Ｔ／ＲスイッチＡおよび上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記Ｔ／ＲスイッチＡの出力を入力とするか、または上記Ｔ／ＲスイッチＢの出力を入力とするかを上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて切換える偏波切換スイッチＢと、上記偏波切換スイッチＢの出力に接続されて周波数変換、増幅を行う受信機と、上記受信機に接続されてパルス圧縮処理、合成開口処理によるアジマス圧縮処理、データ圧縮処理などの信号処理を行う信号処理器と、上記信号処理器の出力を記録するデータレコーダと、上記の装置すべてを搭載する移動プラットフォームとを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は送信および受信の電波の偏波にもとづいて目標の判別を支援するポラリメトリ合成開口レーダ装置に関するものである．
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のレーダ装置を示すもので，郵政省通信総合研究所，宇宙開発事業団発行（平成１０年２月発行，平成１１年２月改訂）のパンフレット「ＣＲＬ／ＮＡＳＤＡ航空機搭載合成開口レーダ」ＰＰ．６に記されているレーダ装置の該当部分を抜粋してわかりやすく示したものである．
【０００３】
図２において，１２は一定のパルス繰返し周波数ｆＰＲＦ３でＲＦ（無線周波数）パルスを送信する送信機Ｂ，１３はｆＰＲＦ３に同期して送信機Ｂ１２からの出力を交互に切換える切換スイッチ，４−３および４−４はＴ／Ｒスイッチ，５はある方向にアンテナビームを形成して偏波Ｐを送信および受信するアンテナＡ，６はアンテナＡ５の形成するアンテナビームと同一方向に上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信および受信するアンテナＢ，８−１および８−２は周波数変換，増幅を行う受信機，９−１および９−２はパルス圧縮，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，データ圧縮などを行う信号処理器，１０−１および１０−２はデータを記録するデータレコーダ，１１はこれらの装置すべてを搭載する移動プラットフォームである．
【０００４】
次に動作について説明する．図３に示すように送信機Ｂ１２より１／ｆＰＲＦ３の時間間隔で送信パルスが出力され，例えば＃Ｎ番目の送信パルス発生時から１／ｆＰＲＦ３までの区間に対しては切換スイッチ１３はイに接の状態となり，＃（Ｎ＋１）番目の送信パルス発生時から１／ｆＰＲＦ３までの区間に対しては切換スイッチ１３はロに接の状態となるよう１／ｆＰＲＦ３ごとに交互に切換わるものとする．
【０００５】
切換スイッチ１３を通過した送信パルスはＴ／ＲスイッチＣ４−３またはＴ／ＲスイッチＤ４−４を経由してアンテナＡ５またはアンテナＢ６に出力される．
【０００６】
さて，＃Ｎ番目の送信パルスはアンテナＡ５から偏波Ｐとして放射され，目標で反射されるとき偏波Ｐの成分のみならず偏波Ｑの成分も反射波として発生し，それぞれアンテナＡ５およびアンテナＢ６により受信される．
【０００７】
このときアンテナＡ５で受信された受信波は，送信は偏波Ｐ，受信も偏波Ｐであることから図３にはＰＰとしてレーダエコーが記されている．このレーダエコーはＴ／ＲスイッチＣ４−３を経由した後，受信機８−１で周波数変換，増幅される．受信機８−１の出力に対し，信号処理器９−１ではパルス圧縮，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，またはデータ処理などが行われてデータレコーダ１０−１に記録される．
【０００８】
一方，アンテナＢ６で受信された受信波は，送信は偏波Ｐ，受信は偏波Ｑであることから図３にはＰＱとしてレーダエコーが記されている．このレーダエコーは同様にＴ／ＲスイッチＤ４−４を経由した後，受信機８−２で周波数変換，増幅される．受信機８−２の出力に対し信号処理器９−２ではパルス圧縮，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，またはデータ処理などが行われてデータレコーダ１０−２に記録される．
【０００９】
同様に，＃（Ｎ＋１）番目の送信パルスがアンテナＢ６から偏波Ｑとして放射され，上記の目標で反射されるとき偏波Ｑの成分のみならず偏波Ｐの成分も反射波として発生し，それぞれアンテナＢ６およびアンテナＡ５により受信される．このときアンテナＢ６で受信された受信波は，送信は偏波Ｑ，受信は偏波Ｑであることから図３にはＱＱとしてレーダエコーが記されている．このレーダエコーは同様にＴ／ＲスイッチＤ４−４を経由した後，受信機８−２で周波数変換，増幅される．受信機８−２の出力に対し信号処理器９−２ではパルス圧縮，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，またはデータ処理などが行われてデータレコーダ１０−２に記録される．
【００１０】
一方，アンテナＡ５で受信された受信波は，送信は偏波Ｑ，受信は偏波Ｐであることから図３にはＱＰとしてレーダエコーが記されている．このレーダエコーはＴ／ＲスイッチＣ４−３を経由した後，受信機８−１で周波数変換，増幅される．受信機８−１の出力に対し，信号処理器９−１ではパルス圧縮，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，またはデータ処理などが行われてデータレコーダ１０−１に記録される．
【００１１】
なお，信号処理器９−１により合成開口処理によるアジマス圧縮処理が行われる場合では信号処理器９−１にＰＰおよびＱＰのレーダエコーが交互に入力されるので，ＰＰとＱＰのレーダエコーを分離してＰＰのみ，およびＱＰのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる．同様に信号処理器９−２により合成開口処理によるアジマス圧縮処理が行われる場合では信号処理器９−２にＰＱおよびＱＱのレーダエコーが交互に入力されるので，ＰＱとＱＱのレーダエコーを分離してＰＱのみ，およびＱＱのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮処理が行われる．
【００１２】
ただし，以上の動作は移動プラットフォーム１１が一定速度で移動しつつ行われるものである．
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので，受信機，信号処理器およびデータレコーダがそれぞれ２系統必要となる結果，構成が複雑となり，かつ重量，消費電力が増大する問題が生じた．
【００１４】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので，レーダ装置の構成を簡略化すると共に，重量，消費電力を低減することを目的とする．
【００１５】
この発明によるレーダ装置は，ＲＦパルスを所定のパルス繰返し周波数で送信する送信機Ａと，アンテナビームの電子走査方向を制御する電子走査アンテナビーム制御器と，偏波切換スイッチ制御器と，上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて上記送信機Ａの出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える偏波切換スイッチＡと，上記偏波切換スイッチＡの出力端イに接続されたＴ／ＲスイッチＡと，上記Ｔ／ＲスイッチＡに接続されて偏波Ｐを送信すると共に上記偏波Ｐを受信し，かつ上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナＡと，上記偏波切換スイッチＡの出力端ロに接続されたＴ／ＲスイッチＢと，上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信すると共に上記偏波Ｑを受信し、かつ上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナＢと，上記Ｔ／ＲスイッチＡおよび上記Ｔ／ＲスイッチＢに接続されて上記Ｔ／ＲスイッチＡの出力を入力とするか，または上記Ｔ／ＲスイッチＢの出力を入力とするかを上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて切換える偏波切換スイッチＢと，上記偏波切換スイッチＢの出力に接続されて周波数変換，増幅を行う受信機と，上記受信機に接続されてパルス圧縮処理，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，データ圧縮処理などの信号処理を行う信号処理器と，上記信号処理器の出力を記録するデータレコーダと，これらの装置をすべて搭載する移動プラットフォームを備えたものである．
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構成図であり，図において１はＲＦパルスを所定のパルス繰返し周波数で送信する送信機Ａ，３−１および３−２はそれぞれ信号の流れを切換える偏波切換スイッチＡおよび偏波切換スイッチＢ，２は上記偏波切換スイッチＡ３−１と上記偏波切換スイッチＢ３−２に指示して信号の流れを制御する偏波切換スイッチ制御器，４−１はＴ／ＲスイッチＡ，４−２はＴ／ＲスイッチＢ，７はアンテナビームの電子走査方向を制御する電子走査アンテナビーム制御器，５は偏波Ｐを送信すると共に上記偏波Ｐを受信し，かつ上記電子走査アンテナビーム制御器７の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナＡ，６は上記偏波Ｐに直交する偏波Ｑを送信すると共に上記偏波Ｑを受信し，かつ上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナＢ，８は周波数変換，増幅を行う受信機，９はパルス圧縮処理，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，データ圧縮処理などを行う信号処理器，１０はデータを記録するデータレコーダ，１１は上記の装置をすべて搭載して一定速度で移動することのできる移動プラットフォームである．
【００１７】
次に動作について説明する．まず，送信機Ａ１より図４に示すように１／ｆＰＲＦ１の時間間隔で送信パルスが合成開口時間に相当する時間Ｔにわたって出力される．ただし，ｆＰＲＦ１はパルス繰返し周波数である．このとき偏波切換スイッチ制御器２からの指示により偏波切換スイッチＡ３−１がイに接の状態に，かつ偏波切換スイッチＢ３−２がイに接の状態に設定されておれば送信機Ａ１からの出力は偏波切換スイッチＡ３−１，Ｔ／ＲスイッチＡ４−１を経由してアンテナＡ５より偏波Ｐで放射される．
【００１８】
放射された電波は目標で反射されてアンテナＡ５でレーダエコーＰＰとして受信された後，Ｔ／ＲスイッチＡ４−１，偏波切換スイッチＢ３−２を経由して受信機８に入力される．受信機８は入力信号に対し周波数変換，増幅を行って信号処理器９に出力する．
【００１９】
信号処理器９はこの時間Ｔの間に受信された信号にもとづいてパルス圧縮処理，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，あるいはデータ圧縮処理などの信号処理を行ってデータレコーダ１０に出力する．データレコーダ１０は信号処理器９の出力を記録する．
【００２０】
なお，移動プラットフォーム１１は図５に示すように速度ｖで一定方向に移動するものと仮定し，移動プラットフォーム１１の移動に対しこの時間Ｔの間にアンテナＡ５は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器７により制御されるものとする．
【００２１】
次に，偏波切換スイッチ制御器２からの指示により偏波切換スイッチＡ３−１がイに接の状態に，かつ偏波切換スイッチＢ３−２がロに接の状態に設定されておれば，図４に示すように送信機Ａ１から１／ｆＰＲＦ１の時間間隔で送信パルスが合成開口時間に相当する時間Ｔにわたって出力されて偏波切換スイッチＡ３−１，Ｔ／ＲスイッチＡ４−１を経由してアンテナＡ５より偏波Ｐで放射される．
【００２２】
放射された電波は目標で反射されてアンテナＢ６でレーダエコーＰＱとして受信された後，Ｔ／ＲスイッチＢ４−２，偏波切換スイッチＢ３−２を経由して受信機８に入力される．受信機８は入力信号に対し周波数変換，増幅を行って信号処理器９に出力する．
【００２３】
信号処理器９はこの時間Ｔの間に受信された信号にもとづいてパルス圧縮処理，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，あるいはデータ圧縮処理などの信号処理を行ってデータレコーダ１０に出力する．データレコーダ１０は信号処理器９の出力を記録する．
【００２４】
ただし，移動プラットフォーム１１は図５に示すように速度ｖで一定方向に移動しており，移動プラットフォーム１１の移動に対しこの時間Ｔの間にアンテナＡ５およびアンテナＢ６は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器７により制御されるものとする．
【００２５】
次に，偏波切換スイッチ制御器２からの指示により偏波切換スイッチＡ３−１がロに接の状態に，かつ偏波切換スイッチＢ３−２がロに接の状態に設定されておれば，図４に示すように送信機Ａ１から１／ｆＰＲＦ１の時間間隔で送信パルスが合成開口時間に相当する時間Ｔにわたって出力されて偏波切換スイッチＡ３−１，Ｔ／ＲスイッチＢ４−２を経由してアンテナＢ６より偏波Ｑで放射される．
【００２６】
放射された電波は目標で反射されてアンテナＢ６でレーダエコーＱＱとして受信された後，Ｔ／ＲスイッチＢ４−２，偏波切換スイッチＢ３−２を経由して受信機８に入力される．受信機８は入力信号に対し周波数変換，増幅を行って信号処理器９に出力する．
【００２７】
信号処理器９はこの時間Ｔの間に受信された信号にもとづいてパルス圧縮処理，合成開口処理によるアジマス圧縮処理，あるいはデータ圧縮処理などの信号処理を行ってデータレコーダ１０に出力する．データレコーダ１０は信号処理器９の出力を記録する．
【００２８】
ただし，移動プラットフォーム１１は図５に示すように速度ｖで一定方向に移動しており，移動プラットフォーム１１の移動に対しこの時間Ｔの間にアンテナＢ６は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器７により制御されるものとする。
【００２９】
また，他の動作例について説明する．まず，図６に示すように送信機Ａ１より第１発目の送信パルスを出力するものとする．このとき，偏波切換スイッチ制御器２からの指示により偏波切換スイッチＡ３−１がイに接の状態に，かつ偏波切換スイッチＢ３−２がイに接の状態に設定されておれば送信機Ａ１から出力された送信パルスは偏波切換スイッチＡ３−１およびＴ／ＲスイッチＡ４−１を経由してアンテナＡ５より偏波Ｐで放射される．放射された電波は目標で反射されてアンテナＡ５でレーダエコーＰＰとして受信された後，Ｔ／ＲスイッチＡ４−１，偏波切換スイッチＢ３−２を経由して受信機８に入力される．受信機８では周波数変換、増幅されて信号処理器９に入力される．
【００３０】
次に，送信機Ａ１より第１発目の送信パルスを出力してから１／ｆＰＲＦ２後に再び第２発目の送信パルスを出力するものとする．ただし，ｆＰＲＦ２はパルス繰返し周波数である．
【００３１】
このとき，偏波切換スイッチ制御器２からの指示により偏波切換スイッチＡ３−１がイに接の状態に，かつ偏波切換スイッチＢ３−２がロに接の状態に設定されておれば送信機Ａ１から出力された第２発目の送信パルスは偏波切換スイッチＡ３−１およびＴ／ＲスイッチＡ４−１を経由してアンテナＡ５より偏波Ｐで放射される．放射された電波は目標で反射されてアンテナＢ６でレーダエコーＰＱとして受信された後，Ｔ／ＲスイッチＢ４−２，偏波切換スイッチＢ３−２を経由して受信機８に入力される．受信機８では周波数変換、増幅されて信号処理器９に入力される．
【００３２】
次に，送信機Ａ１より第２発目の送信パルスを出力してから１／ｆＰＲＦ２後に第３発目の送信パルスを出力するものとする．このとき，偏波切換スイッチ制御器２からの指示により偏波切換スイッチＡ３−１がロに接の状態に，かつ偏波切換スイッチＢ３−２がロに接の状態に設定されておれば送信機Ａ１から出力された送信パルスは偏波切換スイッチＡ３−１およびＴ／ＲスイッチＢ４−２を経由してアンテナＢ６より偏波Ｑで放射される．
【００３３】
放射された電波は目標で反射されてアンテナＢ６でレーダエコーＱＱとして受信された後，Ｔ／ＲスイッチＢ４−２，偏波切換スイッチＢ３−２を経由して受信機８に入力される．受信機８では周波数変換，増幅されて信号処理器９に入力される．
【００３４】
第１発目から第３発目までの送信パルスについて述べたが，この一連の動作を合成開口時間に相当する時間Ｔにわたって繰返し，全部でＭ（＝Ｔ・ｆＰＲＦ２）発の送信パルスを目標に照射するのであるが，図７に示すようにこの時間Ｔの間に移動プラットフォーム１１は一定方向に速度ｖで移動しており，この移動に対しアンテナＡ５およびアンテナＢ６は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器７により制御されるものとする．あるいは，移動プラットフォーム１１の移動に対しこの時間Ｔの間にアンテナＡ５およびアンテナＢ６は一定の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器７により制御されるものとする．
【００３５】
信号処理器９にはＭ発の送信パルスに対するレーダエコーが入力されて，これらのＭ個のレーダエコーに対しパルス圧縮が行われて，レーダエコーＰＰ，ＰＱおよびＱＱそれぞれについて個別に合成開口処理によるアジマス圧縮処理，あるいはデータ圧縮処理などが行われる．そして，信号処理器９の出力はデータレコーダ１０に記録される．
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば移動プラットフォームに搭載する受信機，信号処理器およびデータレコーダはそれぞれ１台のみであるにも拘わらず，目標のレーダエコーＰＰ，ＰＱおよびＱＱによるデータを取得することができる．一方，従来の技術では目標のレーダエコーＰＰ，ＰＱ，ＱＱを取得するのに受信機，信号処理器およびデータレコーダはそれぞれ２台要る．以上の理由からこの発明は従来のレーダ装置に比べ構成の簡略化，さらに重量および消費電力の低減を図ることができる．
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるレーダ装置の実施の形態を示す図である．
【図２】従来のレーダ装置の構成を示す図である．
【図３】従来のレーダ装置における送信，受信のタイミング図である．
【図４】この発明のレーダ装置における送信，受信のタイミング図である．
【図５】この発明のレーダ装置における目標と移動プラットフォームの幾何学的関係を示す図である．
【図６】この発明のレーダ装置における他の例による送信，受信のタイミング図である．
【図７】この発明のレーダ装置における他の例による目標と移動プラットフォームの幾何学的関係を示す図である．
【符号の説明】
１          送信機Ａ
２          偏波切換スイッチ制御器
３−１      偏波切換スイッチＡ
３−２      偏波切換スイッチＢ
４−１      Ｔ／ＲスイッチＡ
４−２      Ｔ／ＲスイッチＢ
５          アンテナＡ
６          アンテナＢ
７          電子走査アンテナビーム制御器
８          受信機
８−１      受信機
８−２      受信機
９          信号処理器
９−１      信号処理器
９−２      信号処理器
１０          データレコーダ
１０−１      データレコーダ
１０−２      データレコーダ
１１          移動プラットフォーム
【図１】
0003604662.tif 000002
【図２】
0003604662.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003604662.tif 000007
【図７】
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