(57)【要約】複数のアンテナ・レーダ・高度計を用いてレーダ・ターゲットに対する機械的角度を求める方法を説明する。方法は、レーダ・エコー信号を複数のアンテナ（２０２、２０８）で受信し、電気的フェーズ角度の計算値であいまい性レゾリューション・マトリックスをポピュレートし、電気的フェーズ角度の計算値からの逸脱量を最も少ないものとする機械的角度をあいまい性レゾリューション・マトリックスから選択し、少なくとも１つの別の分散計算を用いて、選択された機械的角度に関連する品質を求める。
2009510487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットに対する機械的角度を求めるレーダ処理システム（２００）であって、
レーダ・エコー信号を受信する複数のレーダ・アンテナ（２０２、２０８、２１４）と、
前記複数のアンテナから前記レーダ・エコー信号を受信し、前記アンテナのそれぞれの対で受信した前記レーダ・エコー信号の間の電気的フェーズを求めるフェーズ・プロセッサ（２３０）と、
前記フェーズ・プロセッサから、求められた前記電気的フェーズを受信するフェーズあいまい性プロセッサ（２３２）であって、求められた前記電気的フェーズおよび対応する機械的角度を含むあいまい性レゾリューション・マトリックスを備えるものであり、かつ、求められた前記電気的フェーズからの逸脱が最も少ない機械的角度を、前記あいまい性レゾリューション・マトリックスから選択し、少なくとも１つの別の分散計算を用いて、選択された前記機械的角度に関連する品質を求めるようにプログラムされるものである、フェーズあいまい性プロセッサと、
を備えるレーダ処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ処理システムであって、前記フェーズあいまい性プロセッサ（２３２）は、前記あいまい性レゾリューション・マトリックスを用い、求められた前記電気的フェーズと、レーダ高度計のビーム幅、前記アンテナ（２０２、２０８、２１４）間の離間距離、およびレーダ信号の波長のうちの少なくとも１つとに基づいて、対応する、ターゲットに対する機械的角度を求めるようにプログラムされる、レーダ処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載のレーダ処理システムであって、レーダ・エコー信号（２０４）を受信する前記複数のレーダ・アンテナ（２０２、２０８、２１４）は、左アンテナ、右アンテナ、および前記左アンテナと前記右アンテナとの間の第３アンテナによりレーダ・エコー信号を受信するものであり、前記第３アンテナは、前記左アンテナと前記右アンテナとの何れかに近い、レーダ処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載のレーダ処理システムであって、前記フェーズあいまい性プロセッサ（２３２）は、θ＝［（３６０×Ｓ）／λ］×ｓｉｎ（Φ）に従って機械的角度を計算するようにプログラムされ、θは、計算された電気的角度フェーズ差であり、Φは、ターゲットの物理的角度であり、Ｓは、前記複数のアンテナ（２０２、２０８、２１４）の２つのアンテナの離間距離であり、λは、レーダ信号の波長である、レーダ処理システム。
【請求項５】
請求項１に記載のレーダ処理システムであって、前記レーダ・アンテナ（２０２、２０８、２１４）は、前記複数のレーダ・アンテナの各対についての前記電気的フェーズ角度が、複数の機械的角度で３６０度の電気的フェーズを通過するような、離間距離を有する、レーダ処理システム。
【請求項６】
請求項１に記載のレーダ処理システムであって、選択された前記機械的角度に関連する品質を求めるために、前記フェーズあいまい性プロセッサは、最も分散が少ない結果となる機械的角度の計算値と、２番目に分散が少ない結果となる機械的角度の計算値とを比較するようにプログラムされる、レーダ処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載のレーダ処理システムであって、前記フェーズあいまい性プロセッサ（２３２）は、前記あいまい性レゾリューション・マトリックス内の全ての機械的角度の計算値の分散を比較して、何れの機械的角度の計算値とも関連する品質因子を求めるようにプログラムされる、レーダ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くはレーダ・システムに関し、更に詳しくは、レーダ帰還信号（return signals）の位相角を決定することができるレーダ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
その飛行のすべての場面における航空機の適切なナビゲーションは、多くの部分が、当該航空機がその上空を飛行している地形及び位置を決定する能力に基づく。パルス・レーダ高度計は、帰還信号トラッキングの前方エッジを用いて、高度を正確に決定する。特に、パルス・レーダ高度計は無線周波数（ＲＦ）エネルギのパルスを送信し、トラッキング・システムを用いて帰還エコーが受信されトラッキングがなされる。レーダ・システムの信号バーストの間の時間間隔は、パルス反復間隔（ＰＲＩ）と称される。バーストの周波数は、パルス反復周波数（ＰＲＦ）と称され、ＰＲＩの逆数である。
【０００３】
航空機に装備されたレーダ高度計は、アンテナ・ビームによって境界付けられたグラウンド・パッチに衝突する信号を送信する。レーダ帰還信号は、典型的には、送信されたレーダ信号と位相がずれている。干渉レーダ・システムにおいてレーダ帰還信号の位相角を決定する方法については、以上で説明した。この方法では、計算された値はフィルタリングがなされ、信号対雑音比が改善される。しかし、このようなフィルタリングにより、レーダ高度計システムにレイテンシが付加され、元の信号において利用可能であった情報を利用することができない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある側面では、複数のアンテナ・レーダ高度計を用いてレーダ・ターゲットへの機械的角度を決定する方法が提供される。この方法は、複数のアンテナにおいてレーダ帰還信号を受信するステップと、曖昧性解消行列に電気的位相角の計算値を組み入れる（populate）ステップとを含む。この方法は、更に、決定された電気的位相からの分散の最小の量を結果的に生じる機械的角度を曖昧性解消行列から選択するステップと、少なくとも１つの他の分散計算値を用いて選択された機械的角度と関連する品質を判断するステップとを含む。
【０００５】
別の側面では、ターゲットへの機械的角度を決定するレーダ処理システムが提供される。このレーダ処理システムは、レーダ帰還信号を受信する複数のレーダ・アンテナと、複数のレーダ・アンテナからレーダ帰還信号を受け取る位相プロセッサとを含む。位相プロセッサは、それぞれの対のアンテナにおいて受信されるレーダ帰還信号の間の電気的位相を判断する。レーダ処理システムは、更に、位相プロセッサから決定された電気的位相を受け取る位相曖昧性プロセッサを含む。位相曖昧性プロセッサは、決定された電気的位相と対応する機械的角度とを含む曖昧性解消行列を含み、決定された電気的位相からの変動が最小である機械的角度を曖昧性解消行列から選択し、少なくとも１つの他の分散計算値を用いて、選択された機械的角度と関連する質を判断するようにプログラムされている。
【０００６】
更に別の側面では、オブジェクトから反射され受信されたレーダ帰還信号の間の電気的位相差を受け取るように構成された位相曖昧性解消装置（phase ambiguity resolver、フェーズあいまい性レゾルバ）を含む位相曖昧性プロセッサが提供される。位相曖昧性プロセッサは、更に、決定された電気的位相とオブジェクトへの対応する機械的角度とを含む曖昧性解消行列を含む。位相曖昧性プロセッサは、決定された電気的位相と対応する機械的角度とを含む曖昧性解消行列を含み、決定された電気的位相からの変動が最小である機械的角度を曖昧性解消行列から選択し、少なくとも１つの他の分散計算値を用いて、選択された機械的角度と関連する質を判断するようにプログラムされている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、航空機２を示しており、ドップラ・フィルタを用いた選択の結果として、等ドップラ線（isodops）によってドップラ効果が図解されている。説明を簡単にするために、航空機２は、垂直速度（垂直方向の速度）はゼロであると仮定する。知られているように、垂直速度が存在する場合には、ドップラ効果のメジアン８は、垂直速度に依存してシフトする。航空機２が下向きの垂直速度を有する場合には、ドップラのメジアンは、図面の右方向にシフトする。航空機２が上向きの垂直速度を有する場合には、ドップラは図面の左方向にシフトする。
【０００８】
ここでは、航空機２の下方にある地形との関係で航空機２をナビゲートするドップラ・レーダ／干渉計の組合せを説明する。この出願で用いられる用語について説明すると、航空機とは、レーダが組み込まれたすべての飛行プラットフォームを識別するのに用いられ、限定的ではないが、ジェット機、飛行機、無人の飛行車両、ミサイル、誘導式武器を含む。レーダは、更に、航空機２の位置を決定する際にデジタル高度地図（ＤＥＭ）とここでは称される電子地図としても機能する。航空機２の高度を決定するのに加え、航空機２に最も近接した地上のＸＹＺ位置を、航空機２との関係で、ある地形の領域において、決定することができる。航空機２が図１ａ及び図１ｂに示されているように地形の上空を飛行しているときには、地図に従って航空機２の位置を決定することが重要である。ドップラ・フィルタとレンジ・ゲートとが、送信アンテナ（図１には図示せず）から送信されたビーム１０と共に用いられる。
【０００９】
一般的な高度レンジ・トラッキング・レーダ（例えば、レーダ高度計）では、レンジは、送信されたエネルギが地表で反射され帰還するまでの時間を測定することによって、測定され指示される。図２を参照すると、レーダ送信機は、送信パルス２０によって示されているように、所定の反復速度で電磁エネルギのバーストをアンテナから反復的に送出する。航空機の高度の関数である時間遅延の後で、地上帰還パルス２２が受信アンテナによって受信され受信機に与えられる。レンジ・ゲート３０は、地上帰還２２の少なくとも一部を見るためにトラッキング・レーダによって用いられる。
【００１０】
図３を参照すると、３つの受信アンテナである左側アンテナ（Ａ１）４２と、右側アンテナ（Ａ３）４４と、アンテナ４２と４４との間のどこかに配置された曖昧配置アンテナ（Ａ２）４６とが、情報を受信するのに用いられる。アンテナ４２とアンテナ４４との中間に位置しているのではないが、アンテナ４６を、ここでは中央アンテナと呼ぶことにする。これら３つのアンテナと共に、左側、右側、曖昧とそれぞれ称される３つの処理チャネルは、それぞれが、受信機とデータ取得装置とレンジ・ゲートとフィルタとを含む。これら３つのアンテナ・システムをここで説明される処理と共に用いることで、最も近接したオブジェクトの曖昧な検出（クロス・トラック）角度への解が得られる。曖昧な検出角度は、アンテナの間隔が送信されたＲＦ周波数波長よりも大きいことに起因する。３つの帰還信号を受け取ることによって、処理システムは、地上の最も近接するオブジェクトへの曖昧でない角度を決定することができ、それを用いることにより、ボディ（物体）座標系における航空機２の位置を特定することができる。ボディ座標系は、典型的には、既知のシステムによって決定されるものとしての位置決めよりも好ましいのであるが、その理由は、ボディ座標系は、物体（ボディ）である航空機２が飛行線とあたかも位置合わせされているかのように、位置を決定するからである。航空機２はピッチ、ロール、ヨーなどの運動する可能性があるので、航空機２のボディは、飛行線とは必ずしも位置合わせがなされていないのである。
【００１１】
ここで説明しているレーダ帰還信号の位相角度を決定する方法は、それぞれのレーダ帰還測定値に対して利用可能なデータを用いてそれが最初に計算される時点での測定値の質を判断することによって、レイテンシを縮小する。典型的な応用例では、アンテナ４２、４４及び４６は、航空機の下側に並んで装着されたレーダ・ストリップ・アンテナであり、これらのアンテナの長軸はこの航空機のＸ軸に沿った向きになっている。ある実施例では、アンテナ４６が送信アンテナとして機能し、すべての３つのアンテナが受信機として機能する。このレーダ・システムは、アンテナ４６によって受信された帰還レーダ・パルスの前側エッジにおいて制御ループを閉じることによって、地上からの帰還をトラッキングする。アンテナ４２及び４４は、アンテナ４６と共に、第１の地上からの帰還のクロス・トラック角度を判断するのに用いられる。
【００１２】
図３は、航空機２が、図に入ってくる状況を説明するものである。時間間隔の一部についての位相比較期間中、左右及び中央チャネルのドップラフィルタは、航空機２の下部にあるswath１４（図１に示されている）を選択するように設定される。さらに、両レンジゲートは、あるレンジの所で、前に決定された最近接した対象物４８上に直接的にセットされる。このレンジから、右アンテナ４４は、距離Ｒ１にある対象物４８からの信号を受信し、左右どちらとも言えないアンテナ４６は、距離ＲＡにある対象物４８からの受信し、左アンテナ４２は、距離Ｒ２にある対象物４８からの信号を受信するものである。ここで、距離の差は、3つのアンテナ間のアンテナ分離５０の関数になっている。位相処理機（以下に記載される）は、リターン信号を受け取ると、Ｒ１とＲＡ、Ｒ２とＲＡ、およびＲ１とＲ２の間の位相差を比較する。図示されるように、正確なレンジ差（Ｒ２−Ｒ１）、（ＲＡ−Ｒ１）、及び（Ｒ２−Ｒ１）により、リターン間の位相差が生じることになり、簡単な三角法の関係を用いて、航空機の機体上の座標系における対象物４８の正確なクロストラック距離が決定される。
【００１３】
図３に示されるように、レンジ差（Ｒ２−Ｒ１）、（ＲＡ−Ｒ１）、及び（Ｒ２−Ｒ１）画決定され、アンテナ分離５０及び測定されたレンジＲ１が既知のものとなると、クロストラック距離（Ｙ）と垂直距離（Ｚ）もまた、航空機の機体上の座標系において計算可能となる。航空機２を正確に位置付ける電子マップと相関するように、各swathにおける最近接対象物４８の正確な位置が決定されることは重要である。例えば、典型的な高速航空機の運航速度において、妥当なサイズのドップラフィルタで形成されたレーダは、５０００フィートの高度で約１０フィートのswath幅を有している。その結果、Ｒ１と垂直線２７との交差により形成される入射角は、３°以下のオーダーのものとなる。基本的な三角法の関係により、レーダレンジゲート測定距離に関する典型的な誤差（たとえば１％、高度５０００フィートで５０フィート）があっても、正確なアンテナ分離、正確なレンジ差（Ｒ２−Ｒ１）、（ＲＡ−Ｒ１）、及び（Ｒ２−Ｒ１）が分かれば、クロストラック距離（Ｙ）は、遭遇する非常に小さな入射角に基き、正確なものとなるということが示される。
【００１４】
図４は、3アンテナレーダーシステムの形態、およびターゲット４８と3つのレーダーアンテナ（Ａ１）４２、（Ａ２）４６、及び（Ａ３）４４との角度関係を更に説明するものである。図示のように、3つのレーダーアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３は並んで配列されており、中央（Ａ２）アンテナがは、Ａ３よりＡ１に近くなっている。これらのアンテナは、アンテナの各ペア：Ａ１−Ａ２、Ａ１−Ａ３、Ａ２−Ａ３間の反射レーダパルスに対する電気的な位相角を測定する三角測量システムの基線を表している。測定された電気的位相角とアンテナのセンターラインから測定された、リターンの機械的角度との間の関係は、レーダー信号の波長と各ペアにおける2つのアンテナの分離によって決定される。任意に与えられたリターンに対して、アンテナの各ペアは、アンテナの分離が異なることに基き、異なる位相角を検出する。図において、Ａ１、Ａ２，Ａ３は3つのアンテナであるが、ターゲットに対する機械的角度は、φであり、レーダ信号の波長はλである。アンテナ１と２の電気的中心間の分離はＳ１２であり、アンテナ２と３の電気的中心間の分離はＳ２３である。アンテナ１と２の間の電気的位相角はθ１２、アンテナ１と３の間の電気的位相角はθ１３、アンテナ２と３の間の電気的位相角はθ２３である。
【００１５】
このようなレーダシステムの配置関係により、電気的位相角が３６０°を超えることが可能となり、その結果、アンテナのセンターラインから遠く離れたレーダリターンが、アンテナのセンターラインと最も近接したリターンと同じ電気的位相角を有する可能性がある。これにより、電気的位相角のみが既知の場合に、レーダターゲットに対する機械的角度を決定しようとすると不確定性が生じることとなる。例えば、アンテナA１とA３との間に１フィートの分離を有し、４．３GHｚレーダ信号（波長０．２２９１フィート）の場合に、電気的位相角は、グランドリターンが機械的角度０（航空機の真下）から角度６．５５°に移動する間に、０から―１８０°に増加する。機械的角度が増加するにつれて電気的位相角は、機械的角度１３．１°のところで、０°へと巻き戻される。したがって、２アンテナシステムでは、航空機の直真下のグランドリターンと、航空機の一方の側に対する１３．１°のグランドリターンとの間の差を知ることは不可能であろう。
【００１６】
図５は、機械的角度に起因する電気的フェーズ角度のラップの例を示すものであり、図６は、電気的フェーズの差に基づいてターゲットに対する物理的角度を求めるために用いられるあいまい性レゾリューション・マトリックスである。あいまい性レゾリューション・マトリックスを参照すると、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は、電気的フェーズ角度を機械的角度に変換するスケール・ファクタ（目盛係数）である。スケール・ファクタは、アンテナの離間距離と信号の波長とに基づいて計算される。任意のアンテナ対に関して、変換係数は、Ｋ＝２πＳ／λとして計算され、Ｓは、２つのアンテナの離間距離であり、λは、レーダ信号の波長であり、双方とも同じ単位で表される。
【００１７】
計算された電気的角度フェーズ差θは、［（３６０×Ｓ）／λ］×ｓｉｎ（Φ）またはＫ×ｓｉｎ（Φ）に等しく、Φは、航空機座標におけるターゲットの物理的角度であり、Ｓは、フィートで表される２つのアンテナ・エレメントの離間距離であり、λは、フィートで表されるレーダ信号の波長である。１つの特定の実施形態では、右アンテナとあいまいアンテナとの間の離間距離は０．２９１７フィート（３．５インチ）であり、あいまいアンテナと左アンテナとの間の離間距離は０．７０８３フィート（８．５インチ）であり、左アンテナと右アンテナとの離間距離は１フィート（１２インチ）である。従って、この実施形態では、図６を参照すると、Ｋ１は、（３６０×０．２９１７）／０．２２９１、即ち、約４５８．４であり、Ｋ２は、（３６０×０．７０８３）／０．２２９１、即ち、約１１１３．２５であり、Ｋ３は、（３６０×１）／０．２２９１、即ち、約１５７１．６４である。
【００１８】
３つのアンテナ対のそれぞれからの電気的フェーズの測定値を用いて、Ａ３よりもＡ１に近い中央アンテナでは、あいまい性は解決される。なぜなら、異なる離間距離とすることにより、３つの可能なアンテナ対のそれぞれについての電気的フェーズ角度が、様々な機械的角度で３６０度を通してラップ・アラウンドすることが保証されるからである。
【００１９】
測定された電気的フェーズの３６０度の倍数である可能な電気的フェーズとともに、図６のあいまい性レゾリューション・マトリックス（ＡＲＭ）を、測定されたフェーズでポピュレートすることにより、そして、それらの電気的フェーズと、それらの電気的フェーズを作ったであろう機械的フェーズとの全ての可能な組み合わせを形成することにより、観察した電気的フェーズ角度を生成した１つの機械的角度を明確に特定することが可能である。３つのアンテナ対の間での変化する電気的フェーズ差が図表化されているので、１つの機械的（物理的）角度は、各アンテナ対についてのこの変化する電気的フェーズ差のプロットから求めることができる。すなわち、物理的角度について、複数のチャンネル・グループについての計算された複数のフェーズ差とほぼ等しい、それぞれのレーダ・チャンネル・グループについてのフェーズ差を提供する１つのソリューション（解）がある。
【００２０】
±４０度の範囲に渡って機械的角度を計算可能なシステムとして、位相測定の可能な組み合わせが、図６のマトリクスに示したように７５通りある。ここに用いられているように、負の機械的角度は、エアークラフトの左側の機械的角度であり、正の機械的角度は、該エアークラフトの右側の機械的角度である。少なくとも１つの既知のレーダー高度計の構成において、最低の分散の位相測定の組み合わせが選択され、他の測定が無視される。
【００２１】
しかしながら、本明細書に記載した実施例に関しては、最良の分散を第２番目に良好な分散に対比することによって、受信した信号の精度を判定するために、他の７４の分散の計算を実行する。高いＳ／Ｎ比の環境においては、最良の分散は、他の分散よりも十分に低い（そして、完全なシステムにおけるゼロに等しい）。Ｓ／Ｎ比が低いの環境では、分散がよりゼロに近似する。
【００２２】
レーダー高度計受信機が有限のＳ／Ｎ比を有するように構成することができる場合、正しい機械的角度での電子的な位相測定の分散はゼロとなり、他の全ての分散は大きくなる。しかしながら、ノイズが多い実際の環境においては、正しい機械的角度の解（ソリューション）と７４の他の可能な機械的角度の解との間の差は小さくなる。最低の分散と２番目に低い分散との対比により、該測定の精度を示す指示（インディケーション）を提供する。この精度は、上記の解が得られる時点で利用可能であり、また、解に重み付をしたり又は解の良好性を否定するために使用する。低ノイズ環境及び高ノイズ環境に対する計算された分散の、電子的位相測定におけるノイズの影響を図７及び図８に示しており、図７は、低ノイズ環境での電子的位相と機械的角度との関係を示し、図８は、高ノイズ環境における同様な関係を示している。
【００２３】
図７に示されているように、低ノイズ環境では、最良な分散と２番目に良好な分散との間に大きな差が存在し、これにより、計算された機械的角度に高信頼性があるということができる。図８に示されているように、高ノイズ環境では、情況が変わる。ノイズが増大すると、最良の分散と２番目に良好な分散との間の差は小さくなり、これにより、計算された機械的角度が正しい機械的角度であるとする信頼度がより低下する。比較的高ノイズの環境においては、最低の分散が間違った機械的角度を選択してしまう可能性が実際にある。
【００２４】
図９は、完全なデータに関して、曖昧分解能マトリクスにおいて測定の可能な組み合わせ全体から計算した７５の分散の値を示している。図示のように、最低の分散はゼロの値を有し、他の分散はいずれも０．０１以上である。図１０及び図１１は、７５の分散を生じさせるために実際の環境の実データを用いたものであり、本明細書に記載した問題の本質を立証するものである。特に、図１０は、低ノイズであることが既知の環境に関して、曖昧分解能マトリクスにおいて、測定の可能な組み合わせの全てから計算した７５の分散の値を示している。この例では、最良の分散０．０００１と２番目の良好な分散０．００３とが良好に分離している。この３０：１の比は、計算された解が正しい解であること、及びノイズの影響が曖昧分解能マトリクスから不正確な解が得られていないことの信頼性を示している。
【００２５】
一方、図１１には、高ノイズであることが既知の環境について、曖昧分解能マトリックスの解法において、測定の可能な組み合わせの全てから計算された７５の分散の値を示しており、この例では、最良の分散０．００２６と２番目に良好な分散０．００２７との差は小さい。これはほぼ１：１であり、計算された解がただしい解であるとする信頼性が高いことを示している。ノイズの影響により、２つの解のいずれが正しい解であるかを決定することが不可能となっている。
【００２６】
図１０及び図１１に示された結果を対比すると、曖昧分解能マトリクスについて既に計算されたデータを使用することにより、解の精度を判定することができ、これにより、低精度の解を排除することができる。
【００２７】
図１２は、ドップラ・レーダー処理システム２００の構成の一実施例を示しており、該システムは、上述の７５の曖昧分解能マトリクスの計算それぞれの分散を計算する。システム２００は、３つのレーダー・アンテナを備え、これらアンテナは、反射されたレーダー・パルスを受信する。なお、レーダー・パルスは、レーダーの発生源から発生されたものである。左側のアンテナ２０２は、該パルスを受信して受信機２０４に電気信号を受け渡す。受信機２０４は、受け取ったレーダー信号をデータ取得ユニット２０６に送る。右側のアンテナ２０８もパルスを受信するが、左側のアンテナ２０２が受信する時間と少々異なるタイミングで受信し、電気信号を受信機２１０に送る。受信機２１０は、受け取ったレーダー信号をデータ取得ユニット２１２に送る。中央からオフセットされた（又は、曖昧配置の）アンテナ２１４も反射されたレーダー・パルスを受信して、受信信号をサーキュレータ２１６に転送する。サーキュレータ２１６は、アンテナに送信信号を向け、また、アンテナから受信信号を受信機２２０に向けるように機能する。これにより、１つのアンテナが送受共用に使用可能となる。受信機２２０は、受信した信号をデータ取得ユニット２２２に送る。
【００２８】
データ取得ユニット２０６は、左側のアンテナ２０２で受信した信号を表すデジタル信号を左側の位相予備処理ユニット２２４に供給する。同様に、データ取得ユニット２２２、２１２から、予備処理ユニット２２６、２２８に信号が送られる。データ取得ユニット２０６、２１２、２２２は、一実施例においては、受信した信号をサンプリングして、比較的低速度のコンピュータがデジタル化されたデータを処理することができるレートにデータを低減する。一実施例においては、予備処理ユニット２２４、２２６、２２８は、ゲート領域化(gate raging)機能を実行する。
【００２９】
位相プロセッサ２３０は、アンテナで受信された左、右及び中央の信号を表す、ゲート処理されフィルタ処理された信号を受信し、左信号と中央信号との間、右信号と中央信号との間及び右信号と左信号との間それぞれの位相関係を決定する。信号間の位相関係は、位相不確定性処理ユニット２３２における傾斜距離と速度と高度との読みと共に用いられて、目標に対する干渉計（機械的）角度Φを決定する。本体座標プロセッサ２３３は干渉計角度Φを用いて、例えば、そのときの航空機の位置に対する航空機採用システム２００のＸＹＺ位置（ここでは、航空機本体座標と呼ばれることがある）を決定する。
【００３０】
また、データ獲得ユニット２２２からの信号は自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット２３４において受信される。ＡＧＣユニット２３４からの信号は、位相不確定性処理ユニット２３２に対する傾斜距離信号と高度情報とを提供する予備処理ユニット２３６、２３８、２４０へ伝えられる。予備処理ユニット２３８はフィルタ処理された信号を距離検証プロセッサ２４４へ伝える。予備処理ユニット２４０はフィルタ処理された信号を距離レベルプロセッサ２４６へ伝えるが、この距離レベルプロセッサはＡＧＣ２３４に対してフィードバック信号を提供する。
【００３１】
図１３は、（図１２にも示した）位相プロセッサ２３０のブロック図である。位相プロセッサ２３０は３つの位相検知器５１０、５１２、５１４を備える。１つの実施の形態においては、位相検知器５１０、５１２、５１４は入力と参照入力とを持つよう構成され、更に、入力と参照入力との間の位相差を決定するよう構成される。位相プロセッサ２３０は左チャンネル、右チャンネル及び不確定チャンネルの全部に対する処理されたレーダ戻りデータを受信するよう構成される。３つのチャンネルに対する戻りデータの電気的位相差の決定により、レーダデータを返した目標に対する正確な位置決定が可能になり、また、車両とレーダ信号を反射した目標との間の機械的角度の決定が可能になる。
【００３２】
図示の実施の形態においては、位相検知器５１０は、入力として、左チャンネルを基準とする不確定チャンネル戻りデータを受信するよう構成され、また、左チャンネルと不確定チャンネルとの間の位相差を決定して出力するよう構成される。位相検知器５１２は、入力として、不確定チャンネル戻りデータを基準とする右チャンネル戻りデータを受信するよう構成され、また、不確定チャンネルと右チャンネルとの間の位相差を決定して出力するよう構成される。位相検知器５１４は、入力として、左チャンネル戻りデータを基準とする右チャンネル戻りデータを受信するよう構成され、また、左チャンネルと右チャンネルとの間の位相差を決定して出力するよう構成される。
【００３３】
上記のとおり、右チャンネル、左チャンネル及び不確定チャンネルの間の位相差が決定されると、１つの実施の形態においては、電気的位相差を用いて７５個の不確定性解像度最大計算値のそれぞれの分散が計算され、最小の分散を持つ解像度が決定されると、目標に対する機械的角度が提供される。図１３は、位相不確定性処理ユニット２３２のブロック図をも含む。１つの実施の形態においては、位相不確定性処理ユニット２３２は不確定チャンネルと左チャンネルとの間の電気的的位相差を位相検知器５１０から受信し、不確定チャンネルと右チャンネルとの間の電気的的位相差を位相検知器５１２から受信し、左チャンネルと右チャンネルとの間の電気的的位相差を位相検知器５１４から受信するよう構成される。
【００３４】
位相不確定性処理ユニット２３２は、アンテナでの受信から航空機２内の配線及び処理エリアを通るレーダ信号の進路において生じる位相シフトを補償する位相シフト値を提供する位相バイアス調節ユニット５７０を備える。認められるように、信号の大抵の位相シフトは信号を通すための配線に起因して生じる。位相バイアス調節５７０は左レーダチャンネルに対して不確定チャンネルを補償する。位相バイアス調節５７２は不確定レーダチャンネルに対して右チャンネルを補償する。位相バイアス調節５７４は左レーダチャンネルに対して右チャンネルを補償する。
【００３５】
補償済みの位相差信号は位相不確定性レゾルバ５７６において受信される。１つの実施の形態においては、位相不確定性レゾルバ５７６はソフトウェアを用いて実装され、受け取ったレーダ信号を最初に反射した目標に対する物理的（干渉計）角度を決定するよう上記の分散計算を提供する。１つの実施の形態においては、物理的角度信号はローパスフィルタ５７８を用いてフィルタ処理され、航空機本体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対する目標の角度位置が、本体座標プロセッサ２３３を用いて、目標に対する物理的角度から決定される。
【００３６】
アンテナの分離、レーダ波長及び航空機位置は、すべて、種々のアンテナから受信されるレーダ信号のタイミングに影響するので、上記のように決定された位相差は変動する率で変化する。ここに記述した実施の形態においては、物理的角度は複数の電気的位相差に対して計算され、真の物理的角度は、（２、３個の角度内の）３つの行のそれぞれにおいて、ほぼ同一の物理的角度計算を提供する解である。第１のアンテナ対（左及び不確定）を用いて、また、アンテナの分離に基づいて、位相検知器５１０から受信された電気的位相差から、３つの可能な物理的角度が決定される。第２のアンテナ対（不確定及び右）は更に離れているので、５つの可能な物理的角度が決定される。最後のアンテナ対（左及び右）は最も遠く離れているので、７つの可能な物理的角度が決定される。上記のとおり、物理的角度計算の各群からの物理的角度の１つはほぼ均等であり、それにより、明白な物理的角度解が提供される。こうしたシステムにおいては、アンテナ対の分離がレーダ波長の倍数であってはならないことに留意することが重要である。
【００３７】
本発明を種々の特定の実施の形態を用いて説明してきたが、当業者は認識するように、特許請求の範囲の精神及び範囲内での修正により本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１ａは、レーダによって生じるスワス（swaths）を図解する図であり、図１ｂは、レーダ送信パターンを図解する図である。
【図２】時間経過に伴うレーダ信号波形の図解である。
【図３】３つのアンテナによって受信されるレーダ信号を図解する図である。
【図４】３アンテナ・レーダ・システムの幾何学的構成と、ターゲットと３つのアンテナとの間の角度関係とを図解している。
【図５】ターゲットに対する機械的角度に基づく電気的位相角ラッピング（wrapping）を図解している。
【図６】電気的位相に基づいてターゲットへの機械的角度を判断するのに用いられる曖昧性解消行列（ambiguity resolution matrix）である。
【図７】低ノイズ環境における電気的位相と機械的角度との間の関係を図解している。
【図８】高ノイズ環境における電気的位相と機械的角度との間の関係を図解している。
【図９】完全なデータに対する曖昧性解消行列における測定値のすべての可能性がある組合せから計算された分散値（value of variances）を図解するチャートである。
【図１０】雑音が低いことが既知である環境に対する曖昧性解消行列における測定値のすべての可能性がある組合せから計算された分散値を図解するチャートである。
【図１１】雑音が高いことが既知である環境に対する曖昧性解消行列における測定値のすべての可能性がある組合せから計算された分散値を図解するチャートである。
【図１２】レーダ信号処理システムのブロック図である。
【図１３】干渉角解消装置のブロック図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月4日(2008.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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