(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダビデオ信号における所定の測距位置より前方で始まる第１レンジゲート及び第１レンジゲートと同一時間幅を有し当該測距位置よりも後方で第１レンジゲートよりも遅れて終わる第２レンジゲートを提供するゲート手段と、各レンジゲート内におけるレーダビデオ信号をレンジゲートごとに積分する積分手段と、これらの積分値に対し所定の加重演算処理を行い、この加重演算処理結果に基づき測距位置及び受信位置の誤差を測距誤差として求める誤差検出手段と、この測距誤差に基づきターゲット距離を求める距離演算手段とを備えたことを特徴とするレーダ測距装置。
【請求項２】
上記誤差検出手段は、第１レンジゲートにおける積分値に対し、第２レンジゲートにおける積分値よりも大きな重みを付し、重み付けされた積分値を比較して測距位置及び受信位置の誤差を求めることを特徴とする請求項１に記載のレーダ測距装置。
【請求項３】
上記誤差検出手段は、重みを異ならせた加重演算処理により測距誤差を求める２以上の誤差演算手段からなり、積分手段により求められた積分値を各誤差演算手段へ入力する分岐手段と、各誤差演算手段により求められた測距誤差のいずれかを選択して距離演算手段へ出力する誤差選択手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ測距装置。
【請求項４】
予め与えられた切替計画に基づいて、ターゲット距離を決定するための加重演算処理を変更する重み制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は３に記載のレーダ測距装置。
【請求項５】
上記重み制御手段は、上記切替計画に基づいて誤差検出手段を制御し、加重演算処理に用いられる重みを変更することを特徴とする請求項４に記載のレーダ測距装置。
【請求項６】
上記重み制御手段は、上記切替計画に基づいて誤差選択手段を制御し、選択する測距誤差を変更することを特徴とする請求項４又は５に記載のレーダ測距装置。
【請求項７】
レーダビデオ信号における所定の測距位置より前方で始まる所定時間幅の第１レンジゲートに基づきレーダビデオ信号の一部を抽出する第１の信号抽出ステップと、第１レンジゲートと同一時間幅を有し上記測距位置よりも後方で第１レンジゲートよりも遅れて終わる第２レンジゲートに基づきレーダビデオ信号の一部を抽出する第２の信号抽出ステップと、第１の信号抽出ステップにより抽出されたレーダビデオ信号を積分する第１の積分ステップと、第２の信号抽出ステップにより抽出されたレーダビデオ信号を積分する第２の積分ステップと、第１及び第２の積分ステップにより求められた積分値に対し加重演算処理を行う加重演算ステップと、加重演算ステップによる演算結果に基づき測距位置及び受信位置の誤差を求める誤差検出ステップと、求められた誤差からターゲット距離を求める距離演算ステップからなることを特徴とするレーダ測距方法。
【請求項８】
上記加重演算ステップは、第１の積分ステップにより求められる積分値に対し、第２の積分ステップにより求められる積分値よりも大きな重みを付すことを特徴とする請求項７に記載のレーダ測距方法。
【請求項９】
予め与えられた切替計画に基づいて、ターゲット距離を決定するための加重演算処理を変更する重み制御ステップを備えることを特徴とする請求項７に記載のレーダ測距方法。
【請求項１０】
上記重み制御ステップは、飛翔体の打ち上げから所定時間が経過するまで、第１レンジゲートの積分値の重みを第２レンジゲートの積分値の重みよりも大きくし、飛翔体の打ち上げから所定時間が経過した際に、第１レンジゲート及び第２レンジゲートに対する重みの比を低減させることを特徴とする請求項９に記載のレーダ測距方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ測距装置及びレーダ測距方法に係り、更に詳しくは、レーダ受信信号に基づきターゲットまでの距離を求める信号処理装置及び信号処理方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来のレーダシステムの要部の構成を示したブロック図であり、レーダ測距装置を含むシステムが示されている。図中の１はアンテナ、２はレーダ送受信装置、３はレーダ測距装置である。また、２１が方向性結合器、２２がレーダ送信機、２３がレーダ受信機、３１がレンジゲート回路、３２が積分回路、３３が誤差検出回路、３４が距離演算回路である。
【０００３】
レーダ送信機２２で生成されたパルス信号は、方向性結合器２１を介してアンテナ１から出射される。このレーダ送信信号がターゲットで反射されると、その反射波がアンテナ１で受信され、方向性結合器２１を介してレーダ受信機２３に入力される。これらの送受信信号に基づき、ターゲットまでの方向、距離等を求めることができ、更にターゲットの移動方向、移動速度等を求めることができる。この様にして、ロケット等のターゲットを追尾することができる。
【０００４】
レーダ測距装置３は、レンジゲート回路３１、積分回路３２、誤差検出回路３３及び距離演算回路３４からなり、追尾中のターゲットまでの距離を測定する。レーダ信号を送信してからその反射波を受信するまでの間隔は、温度及び波長が一定であればターゲットまでの距離に比例する。このため、受信したレーダパルスの重心に相当する時刻を求めて送信時刻と比較すれば、ターゲットまでの正確な距離を計測することができる。
【０００５】
レンジゲート回路３１は、レーダ受信機２３から出力されたアナログビデオ信号が入力されるゲート手段であり、レンジゲートと呼ばれる所定のゲート期間内におけるビデオ信号のみを通過させる。つまり、時間軸上で通過範囲を制限してビデオ信号の一部の切り出しを行っている。積分回路３２は、レンジゲート回路３１で抽出されたビデオ信号を積分する演算手段であり、求められた積分値を出力する。
【０００６】
ターゲットを追尾している場合、過去のレーダ受信信号に基づき、ターゲットまでの距離が既に求められている。このため、追尾ターゲットからの１次レーダ反射波または２次レーダ折り返し波については、その受信時刻を予測することができる。この予測受信時刻に相当するレーダビデオ信号の時間軸上の位置を測距位置と呼ぶ。
【０００７】
レンジゲート回路３１は、既知の測距位置を中心として前後それぞれに配置された２つのレンジゲートを生成する。これらのレンジゲートは同一時間幅を有している。時間軸上でより前方に配置されるものを前方レンジゲート、より後方に配置されるものを後方レンジゲートと呼ぶ。ここでは、前方レンジゲートが測距位置で終わり、後方レンジゲートが測距位置から始まるものとする。積分回路３２には、前方レンジゲートを通過したビデオ信号と、後方レンジゲートを通過したビデオ信号が順に入力され、積分回路３２は、各レンジゲートごとに積分値を求め、２つの積分値を誤差検出回路３３へ出力する。
【０００８】
誤差検出回路３３は、２つの積分値を比較して誤差信号を生成する演算手段である。測距位置が受信パルスの重心位置と一致している場合には、２つの積分値は等しくなるが、異なる場合には２つの積分値に差が生ずる。誤差検出回路３３は、この積分値の差を測距誤差信号として出力する。距離演算回路３４は、この測距誤差信号に基づいてターゲットまでの距離を求める演算手段である。
【０００９】
図８は、図７の従来のレーダ測距装置３の動作を説明するためのタイミングチャートである。図中の（ａ）はレーダ送信信号、（ｂ）はレーダ受信信号（測距ビデオ信号）、（ｃ）は前方レンジゲート、（ｄ）は後方レンジゲート、（ｅ）は前方レンジゲートの通過信号、（ｆ）は後方レンジゲートの通過信号を示している。また、Ｐ１が測距位置、Ｐ２が受信パルスの重心位置、ｔ１が既知のターゲット距離Ｌ１に相当する送受信間隔、ｔ２が実際のターゲット距離Ｌ２に相当する送受信間隔である。
【００１０】
レーダ送信機２２からはレーダ送信信号として、パルス信号（ａ）が送信される。このレーダ信号がターゲットで反射または応答されると、その１次レーダ反射波または２次レーダ応答波はレーダ受信機２３により包絡線検波され、信号処理可能なアナログ信号（ｂ）として出力される。このアナログ信号は、測距ビデオ信号と呼ばれる。
【００１１】
この測距ビデオ信号は、前方レンジゲート（ｃ）又は後方レンジゲート（ｄ）が低レベルの期間だけレンジゲート回路３１を通過して、それぞれ通過信号（ｅ）、（ｆ）となる。ここで、測距位置Ｐ１は、レーダ信号の送信時刻と、既知のターゲット距離Ｌ１に相当する送受信間隔ｔ１とにより予め求められ、両レンジゲートは、それぞれ測距位置Ｐ１の直前、直後の同一時間幅として設定される。
【００１２】
前方レンジゲート及び後方レンジゲートを通過した測距ビデオ信号は、積分回路３２で積分され、図中のハッチングを付した２つの部分の面積がそれぞれ求められる。これらの積分値の差は図中の△ｔ、すなわち、測距位置Ｐ１と実際の受信位置Ｐ２の誤差に相当する。このため、誤差検出回路３３が、これらの積分値の差を測距誤差信号として求め、距離演算回路３４がこの測距誤差信号に基づき、既知のターゲット距離Ｌ１を補正して、最新のターゲット距離を求める。
【００１３】
この図では、実際のレーダ信号の送受信間隔ｔ２が、既知のターゲット距離Ｌ１に相当する送受信間隔ｔ１よりも短く、前方レンジゲートにおける積分値が、後方レンジゲートにおける積分値よりも大きくなっている。従って、両レンジゲートを通過した測距ビデオ信号全体の重心位置Ｐ２が測距位置Ｐ１よりも前となり、正確なターゲット距離はＬ２は、既知のターゲート距離Ｌ１よりも測距誤差△ｔに相当する距離△Ｌだけ短いことが検出できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した通り、従来のレーダ測距装置において、誤差検出回路３３により出力される測距誤差は、常に現在の測距位置と測距ビデオ信号の積分重心との差である。しかしながら、ターゲットからレーダ受信機２３までの電波の受信経路がマルチパスを有する場合には、実際のターゲット距離が、測距ビデオ信号の重心位置にはならない場合がある。
【００１５】
送信された電波が周囲の建造物、地面、海面等での反射を経て受信される様な場合に、同一電波の伝搬経路として２以上の経路、つまり直線経路と１又は２以上の反射経路が存在する場合がある。マルチパスとはこの様な複数経路、あるいは、複数経路が存在する状態を意味する。直線経路が最短経路であるので、反射経路を経た電波は、直線経路を経た電波よりも遅れて受信されることになる。
【００１６】
図９は、図７の従来のレーダ装置についてマルチパス環境下における動作の一例を示した図である。図中のＰ１が測距位置、Ｐ２が重心位置、Ｐ３が実像部の重心位置である。この図では、測距ビデオ信号が、近接するターゲット実像部とターゲット虚像部からなる。ターゲット実像部は、直線経路を経て受信されたレーダ受信信号に相当し、ターゲット虚像部は、反射経路を経て受信されたレーダ受信信号に相当する。
【００１７】
レーダ測距装置３は、測距位置Ｐ１を中心とする２つのレンジゲートを通過したビデオ信号全体の重心位置Ｐ２を最新の受信位置として求め、この受信位置に基づきターゲット距離として求めている。しかしながら、この様なマルチパス環境下では、受信位置として本来求められるべき値は、ターゲット実像部の重心位置Ｐ３である。つまり、従来のレーダ測距装置３は、より後方の位置、すなわち実際のターゲット距離よりも長い距離を求めていることになり、マルチパス環境下ではターゲット距離の測定精度が低下するという問題があった。
【００１８】
また、ターゲット距離に基づき追尾している場合には、マルチパスによって生じた虚像ビデオ信号を追尾対象として誤ってロックする疑似ロックが発生する可能性がある。この場合、測定精度が更に悪化する可能性があり、最悪の場合にはロックオフして追尾対象を見失うおそれがあった。
【００１９】
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、マルチパスなどの電波環境下においても、電波環境に応じてターゲット距離を精度よく計測することを目的とする。また、マルチパスによる虚像への疑似ロック、更にはターゲットからのロックオフを抑制したレーダ測距装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明によるレーダ測距装置は、レーダビデオ信号における所定の測距位置より前方で始まる第１レンジゲート及び第１レンジゲートと同一時間幅を有し当該測距位置よりも後方で第１レンジゲートよりも遅れて終わる第２レンジゲートを提供するゲート手段と、各レンジゲート内におけるレーダビデオ信号をレンジゲートごとに積分する積分手段と、これらの積分値に対し所定の加重演算処理を行い、この加重演算処理結果に基づき測距位置及び受信位置の誤差を測距誤差として求める誤差検出手段と、この測距誤差に基づきターゲット距離を求める距離演算手段とを備えて構成される。
【００２１】
ゲート手段は、受信信号に基づくレーダビデオ信号の受信時間軸上のゲートタイミングとして、同一時間幅を有する２つのレンジゲートを生成する。これらのレンジゲートは、既知のターゲット距離等により予め与えられる上記時間軸上の測距位置を基準として、その前方に配置される第１レンジゲートと、その後方に配置される第２レンジゲートからなる。積分手段は、各レンジゲート内におけるレーダビデオ信号をレンジゲートごとに積分して２つの積分値を求める。誤差検出手段は、これらの積分値に対し所定の加重演算処理により重み付けし、その演算結果に基づき測距位置及び受信位置の誤差を測距誤差として求める。距離演算手段は、この測距誤差に基づきターゲット距離を求める。
【００２２】
この様な構成により、第１レンジゲート内の積分値と、第２レンジゲート内の積分値に対し異なる重みを付加した加重演算を行うことができきる。従って、電波環境等に応じて測距誤差を調節することができ、高い精度でターゲット距離を求めることができる。なお、２つの積分値に対する加重演算とは、必ずしも両方の積分値に対し演算処理を行う必要はなく、一方の積分値のみに対し演算処理を行うことによっても達成でき、この様な場合も含まれる。
【００２３】
請求項２に係る本発明によるレーダ測距装置は、誤差検出手段が、第１レンジゲートにおける積分値に対し、第２レンジゲートにおける積分値よりも大きな重みを付し、重み付けされた積分値を比較して測距位置及び受信位置の誤差を求めるように構成される。
【００２４】
前方に配置された第１レンジゲートに基づく積分値に対し、より大きな重みを付することによって、マルチパス環境下において、直線経路を介して受信されるレーダ信号の影響をより大きく評価し、より正確な測距誤差を求めることができる。すなわち、複数の反射信号を受信するマルチパス環境下では、直線経路により受信された実像と、反射経路により受信される虚像とが受信され、実像の方がより前方で受信される。このため、実像に対しより大きな重みを付すことによって、より高い精度でターゲット距離を測定することができ、またターゲット追尾中の疑似ロックやロックオフの発生を抑制することができる。
【００２５】
請求項３に係る本発明によるレーダ測距装置は、上記誤差検出手段が、重みを異ならせた加重演算処理により測距誤差を求める２以上の誤差演算手段からなり、積分手段により求められた積分値を各誤差演算手段へ入力する分岐手段と、各誤差演算手段により求められた測距誤差のいずれかを選択して距離演算手段へ出力する誤差選択手段を備えて構成される。
【００２６】
分岐手段は、積分手段により求められた積分値を各誤差演算手段へ入力し、誤差演算手段は、それぞれが１組の同一の積分値に対し異なる重みを用いて加重演算処理を行って異なる測距誤差を求める。誤差選択手段は、これらの測距誤差のいずれかを選択して誤差演算手段へ出力する。つまり、２以上の誤差演算手段が並列動作しており、誤差選択手段を切り替えるだけで、瞬時に測距誤差を切り替えることができる。従って、誤差選択手段の切替により、新たな測距誤差に基づく測距演算を直ちに開始することができるので、ロックオフの発生を抑制することができる。
【００２７】
請求項４に係る本発明によるレーダ測距装置は、予め与えられた切替計画に基づいて、ターゲット距離を決定するための加重演算処理を変更する重み制御手段を備えて構成される。この様な構成により、予め与えられる切替計画に従って、加重演算処理における重みを自動的に変化させることができる。
【００２８】
請求項５に係る本発明によるレーダ測距装置は、重み制御手段が、切替計画に基づいて誤差検出手段を制御し、加重演算処理に用いられる重みを変更するように構成される。
【００２９】
請求項６に係る本発明によるレーダ測距装置は、重み制御手段が、切替計画に基づいて誤差選択手段を制御し、選択する測距誤差を変更するように構成される。
【００３０】
請求項７に係る本発明によるレーダ測距方法は、レーダビデオ信号における所定の測距位置より前方で始まる所定時間幅の第１レンジゲートに基づきレーダビデオ信号の一部を抽出する第１の信号抽出ステップと、第１レンジゲートと同一時間幅を有し上記測距位置よりも後方で第１レンジゲートよりも遅れて終わる第２レンジゲートに基づきレーダビデオ信号の一部を抽出する第２の信号抽出ステップと、第１の信号抽出ステップにより抽出されたレーダビデオ信号を積分する第１の積分ステップと、第２の信号抽出ステップにより抽出されたレーダビデオ信号を積分する第２の積分ステップと、第１及び第２の積分ステップにより求められた積分値に対し加重演算処理を行う加重演算ステップと、加重演算ステップによる演算結果に基づき測距位置及び受信位置の誤差を求める誤差検出ステップと、求められた誤差からターゲット距離を求める距離演算ステップからなる。
【００３１】
請求項８に係る本発明によるレーダ測距方法は、加重演算ステップが、第１の積分ステップが求める積分値に対し、第２の積分ステップが求める積分値に対するよりも大きな重みを付すように構成される。
【００３２】
請求項９に係る本発明によるレーダ測距方法は、予め与えられた切替計画に基づいて、ターゲット距離を決定する加重演算処理を変更する重み制御ステップを備えて構成される。
【００３３】
請求項１０に係る本発明によるレーダ測距方法は、重み制御ステップが、飛翔体の打ち上げから所定時間が経過するまで、第１レンジゲートの積分値の重みを第２レンジゲートの積分値の重みよりも大きくし、飛翔体の打ち上げから所定時間が経過した際に、第１レンジゲート及び第２レンジゲートに対する重みの比を低減させるように構成される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。図中の３Ａはレーダ測距装置、３１がレンジゲート回路、３２が積分回路、３４が距離演算回路、５が誤差検出回路、５０が加重演算部、５１が誤差演算部である。図７に示したレーダ測距装置３と比較すれば、誤差検出回路５の構成が異なっている。
【００３５】
従来のレーダ測距装置と同様、レンジゲート回路３１は、測距位置を中心とする前方レンジゲート及び後方レンジゲートを生成し、入力されるレーダビデオ信号を各レンジゲートに基づき通過させ、積分回路３２が、各レンジゲートごとにレーダビデオ信号を積分してそれぞれの積分値を求める。また、距離演算回路３４は、誤差検出回路５の出力する測距誤差信号に基づき測距位置を求め、この測距位置からターゲット距離を求める。
【００３６】
誤差検出回路５は、これらの積分値に対して加重演算を行って、その演算結果に基づき測距誤差信号を求める回路であり、加重演算部５０及び誤差演算部５１からなる。
【００３７】
加重演算部５０は、積分回路３２の出力する各積分値に対して所定の加重演算を行って所定の重み付けを行う。この加重演算は、例えば、それぞれの積分値について異なる係数（すなわち重み）との積を求める演算とすることができる。この場合、係数の比によって所望の重み付けを行うことができる。
【００３８】
ここでは、加重演算部５０が、前方レンジゲートにおける積分値に対し、後方レンジゲートにおける積分値よりも大きな重みを与えているものとする。すなわち、前方レンジゲートに対する係数は、後方レンジゲートに対する係数よりも大きな値となっている。
【００３９】
誤差演算部５１は、加重演算後の積分値に基づき測距位置及び受信位置の誤差を測距誤差信号として求める手段であり、例えば、両積分値の差を求める比較器として構成することができる。つまり、誤差演算部５１は、従来のレーダ測距装置（図７）の誤差検出回路３３に相当する。
【００４０】
図２は、図１のレーダ装置の動作例を説明するためのタイミングチャートであり、図９の場合と同様、レーダ信号の経路としてマルチパスが存在する環境下における動作を示したものである。図中の（ａ）が送信レーダ信号、（ｂ）が測距ビデオ信号（受信レーダ信号）、（ｃ）が前方レンジゲート、（ｄ）が後方レンジゲートである。
【００４１】
測距ビデオ信号（ｂ）には、直線経路を経て受信されたレーダパルスの実像部と、反射経路を経て受信されたレーダパルスの虚像部とが存在している。前方レンジゲート（ｃ）は測距位置Ｐ１で終わり、後方レンジゲートは測距位置Ｐ１で始まり、両レンジゲートのゲート幅は同じである。
【００４２】
△ｔｏは、従来のレーダ測距装置によって求められる測距誤差であり、各レンジゲートを通過したビデオ信号の積分値の差として与えられる。つまり、１対１で重み付けされた誤差信号である。この測距誤差△ｔｏに基づいて受信位置Ｐ２が求められる。この受信位置Ｐ２は、本来のターゲット像（実像）及びマルチパスに起因する虚像からなるビデオ信号の重心位置である。ここでは、実像部の面積と虚像部の面積が同程度であるため、実像部と虚像部の中間の位置が受信位置Ｐ２となる。
【００４３】
△ｔは、本実施の形態によるレーダ測距装置によって求められる測距誤差である。前方レンジゲートの積分値に対し、後方レンジゲートの積分値よりも大きな重みを付加しているので、前方への測距誤差△ｔは、△ｔｏよりも大きな値として求められる。このため、この測距誤差△ｔに基づいて求められる受信位置Ｐ３は、受信位置Ｐ２よりも前方になって実像の重心位置に近くなる。
【００４４】
反射経路を経て受信される信号は、直線経路を経て受信される信号よりも伝搬経路が短く、一般的にはより遅く受信される。このため、マルチパス環境下では、前方レンジゲートの積分値に対してより大きな重みを与えた方が、より正確な測距誤差を求めることができる。すなわち、ターゲット距離の測定精度を向上させることができるとともに、ロックオフの発生を抑制することができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、従来のレーダ測距装置に加重演算手段を設けて、前方レンジゲートにより抽出されたレーダビデオ信号の積分値と、後方レンジゲートにより抽出されたレーダビデオ信号の積分値に対して加重演算を行った後、この演算処理結果に基づいて測距位置及び受信位置の誤差を求めている。このため、加重演算における重みによって測距誤差を調整することができ、レーダ測距装置で求められるターゲット距離を調整することができる。
【００４６】
特に、前方レンジゲートの積分値に対し、後方レンジゲートの場合よりも大きな重みを与えることにより、受信位置を前方に移動させることができ、マルチパス環境下において、より正確なターゲット距離を測定することができ、またロックオフの発生を抑制することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、前方レンジゲートが測距位置で終わり、後方レンジゲートが測距位置で始まる場合の例について説明したが、本発明はこの様な場合に限定されない。例えば、前方レンジゲートが測距位置より前方で始まり、後方レンジゲートが前方レンジゲートと同一時間幅を有し測距位置よりも後方で前方レンジゲートよりも遅れて終わるものであればよい。
【００４８】
実施の形態２．
実施の形態１では、積分値に対して所定の加重演算を行う場合の例について説明したが、本実施の形態では、この加重演算における重みを可変とするレーダ測距装置について説明する。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態２によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。図中の３Ｂはレーダ測距装置、３１がレンジゲート回路、３２が積分回路、３４が距離演算回路、５が誤差検出回路、６０が重み設定部、６１が重み記憶部である。図１に示したレーダ測距装置３Ａと比較すれば、重み設定部６０及び重み記憶部６１が追加されている点で異なる。
【００５０】
重み設定部６０及び重み記憶部６１は、加重演算部５０に対し、加重演算に使用される重みデータを与えるための手段である。重み設定部６０は、キーボード等のマンマシンインターフェースにより構成され、重みデータ又は重みデータを決定するための条件データ等が入力される。重み記憶部６１は、重み設定部６０の出力する重みデータを記憶保持して、加重演算部５０に出力する。なお、重みデータがレーダ測距装置３Ｂ以外の機器又は回路において入力される場合には、重み設定部６０として入力端子、入力バッファ等のマシン間インターフェースを備えればよい。
【００５１】
このレーダ測距装置３Ｂでは、重み設定部６０により重みデータを設定することにより、加重演算部５０による重みを変更し、測距データを調整することができる。このため、周囲の環境、例えば、建造物、地面、海面等の条件に応じて重みを決定することにより、マルチパスなどのレーダ環境による影響の大きさを考慮してレーダ測距装置を最適化することができる。
【００５２】
実施の形態３．
本実施の形態では、追尾ロケット等の飛翔体に搭載されたレーダ測距装置において、加重演算処理の重みを自動的に変更する場合の例について説明する。
【００５３】
図４は、本発明の実施の形態３によるレーダ測距装置の一構成例を示した図である。図中の３Ｃはレーダ測距装置、３１がレンジゲート回路、３２が積分回路、３４が距離演算回路、５が誤差検出回路、６０が重み設定部、６１が重み記憶部、６２が切替計画設定部、６３が切替制御部である。図３に示したレーダ測距装置３Ｂと比較すれば、切替設定部６２及び切替制御部６３が追加されている点で異なる。
【００５４】
切替計画設定部６２及び切替制御部６３は、重み切替プログラムに従って加重演算の重みを切り替えるための手段であり、重み記憶部６１に対して重み切替のタイミングを与える。切替計画設定部６２は、予め定められた切替計画を入力するための入力手段であり、切替プログラム又は切替プログラム用データが入力される。切替制御部６３は、入力された切替プログラム等に基づき、所定のタイミング及び順序で誤差検出回路５で用いられる加重演算の重みが切り替えられる様に重み記憶６１に対し制御信号を出力する。
【００５５】
ロケットを追尾するような場合、周囲の環境条件の変化を予め予測することができる。すなわち、打ち上げ直後はマルチパスの影響を比較的受けやすいが、打ち上げから一定時間が経過した後はマルチパスによる影響は小さくなる。このため、打ち上げから一定時間が経過するまでは、前方レンジゲートに対する重みを後方レンジゲートよりも大きくし、一定時間経過後は、前方レンジゲートの重みを低減して、例えば前方ゲートレンジ及び後方ゲートレンジを１対１の重みとすれば、信頼性の高い測距が可能となる。
【００５６】
切替制御部６３による切替制御は、例えば、時間経過に基づき、所定の重み切替を行うものであってもよいし、測距データとして距離演算回路３４により求められるターゲット距離に基づき、所定の重み切替を行うものであってもよい。
【００５７】
実施の形態４．
本実施の形態では、複数の誤差検出回路を切り替えて使用するレーダ測距装置の例について説明する。
【００５８】
図５は、本発明の実施の形態４によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。図中の３Ｄはレーダ測距装置、３１がレンジゲート回路、３２が積分回路、３４が距離演算回路、３７が分岐回路、３８が切替器、５Ａ及び５Ｂが誤差検出回路、６０が重み設定部、６１が重み記憶部である。図３に示したレーダ測距装置３Ｂと比較すれば、分岐回路３７及び切替器３８が追加されている点で異なる。
【００５９】
分岐回路３７は、積分器３２の出力する積分値を、各誤差検出回路５Ａ、５Ｂに分配する回路である。誤差検出回路５Ａ、５Ｂには、重み記憶部６１から異なる重みデータが与えられ、２つの誤差検出回路において同一の積分値に基づき異なる加重演算を行って測距誤差が求められる。これらの測距誤差はともに切替器３８に入力される。切替器３８は、２つの測距誤差のいずれかを選択して距離演算回路３４へ出力する。切替器３８がいずれの誤差を選択するのかという切替制御はオペレータの指示によって行われる。
【００６０】
このレーダ測距装置３Ｄでは、異なる重みを用いる２つの誤差検出回路５Ａ、５Ｂが常に測距誤差を求めている。このため、切替器３８を切替制御すれば、瞬時に加重演算を切り替えた測距誤差を得ることができる。従って、万一、ロックオフした場合に、早く復帰することが可能となる。
【００６１】
本実施の形態では、２つの誤差検出回路５Ａ、５Ｂを備える場合について説明したが、同様にして、異なる加重演算を行う３以上の誤差検出回路を同時に動作させてもよい。すなわち、分岐回路３７が、３以上の誤差検出回路に同じ積分値を入力し、切替器が３以上の測距誤差から１つの測距誤差を選択して距離演算回路３４に入力すればよい。
【００６２】
実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態３と実施の形態４の組み合わせ、すなわち、複数の誤差演算回路を切り替えて使用するレーダ測距装置において、加重演算処理の重みを自動的に変更する場合の例について説明する。
【００６３】
図６は、本実施の形態によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。図中の３Ｅはレーダ測距装置、３１がレンジゲート回路、３２が積分回路、３４が距離演算回路、３７が分岐回路、３８が切替器、５Ａ及び５Ｂが誤差検出回路、６０が重み設定部、６１が重み記憶部、６２が切替計画設定部、６３が切替制御部である。図４のレーダ測距装置３Ｃと比較すれば、２以上の誤差検出回路５Ａ、５Ｂを備えるとともに、切替制御部６３が切替器３８を制御する点で異なる。
【００６４】
切替設定部６２の動作は、実施の形態３と同様である。切替制御部６３は、切替設定部６２から入力された切替プログラム等に基づき、所定のタイミング及び順序で切替器３８を制御し、測距誤差信号の選択により、誤差検出回路５Ａ、５Ｂを選択して加重演算を切り替える。
【００６５】
本実施の形態では、切替制御部６３が切替器３８を制御して、ターゲット距離を決定するための加重演算処理を変更しているが、これと併せて、実施の形態３の場合と同様にして各加重演算処理自体も変更できるように構成してもよい。すなわち、切替制御部６３が、切替器３８による選択及び誤差演算回路５Ａ、５Ｂにおける重み変更を制御してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、２つのゲートレンジに基づき求められた積分値に対し、所定の加重演算処理を行って重み付けして、測距位置及び受信値の誤差を求めている。このため、電波環境に応じて加重演算処理を異ならせることにより、測距精度を向上させることができる。特に、マルチパスが存在するような環境下においては、前方のレンジゲート側により大きな重みを付することにより疑似ロックやターゲットからのロックオフを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１のレーダ装置の動作例を説明するためのタイミングチャートであり、レーダ信号の反射路としてマルチパスが存在する環境下における動作を示したものである。
【図３】本発明の実施の形態２によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３によるレーダ測距装置の一構成例を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態４によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。
【図６】本実施の形態によるレーダ測距装置の一構成例を示したブロック図である。
【図７】従来のレーダシステムの要部の構成を示したブロック図であり、レーダ測距装置を含むシステムが示されている。
【図８】図７の従来のレーダ測距装置３の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】図７の従来のレーダ装置についてマルチパス環境下における動作の一例を示した図である。
【符号の説明】
１    アンテナ、２    レーダ送受信装置、２１    方向性結合器、
２２    レーダ送信機、２３    レーダ受信機、３、３Ａ〜３Ｅ    レーダ測距装置、
３１    レンジゲート回路、３２    積分回路、３３    誤差検出回路、
３４    距離演算回路、３７    分岐回路、３８    切替器、
５、５Ａ、５Ｂ    誤差検出回路、５０    加重演算部、５１    誤差演算部、
６０    重み設定部、６１    重み記憶部、６２    切替計画設定部、
６３    切替制御部、Ｌ１、Ｌ２    ターゲット距離、Ｐ１    測距位置、
Ｐ２    受信位置、Ｐ２    重心位置、Ｐ３    受信位置、Ｐ３    重心位置、
ｔ１    送受信間隔、ｔ２    送受信間隔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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