(57)【要約】【課題】構成簡易にして広い角度範囲にわたり高い測角精度を得ることの可能なレーダ装置を提供すること。【解決手段】位相モノパルス給電系をもつレーダ装置において送信パルスを分割し、それぞれ周波数を異ならせて異なる方向に送信する。受信期間においてΣビームを形成したのち送信ビームの周波数の差異に基づいて受信ビームを分離する。そして、分離された受信ビームのそれぞれの信号を用いて、スクイント測角に相当する測角処理を実施して目標の測角値を得るようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダパルスを複数に分割し、互いに特性を異ならせてそれぞれ目標に対してスクイントした方向に送信する送信手段と、
受信ビームを形成して前記レーダパルスに基づく前記目標からのパルスエコーを受信する受信手段と、
前記特性の差異に基づいて前記受信ビームを分離する分離手段と、
前記分離された受信ビームの互いの受信信号に基づいてスクイント測角方式により目標位置を測角する測角手段とを具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記送信手段は、前記複数に分割したレーダパルスの周波数を互いに異ならせ、
前記分離手段は、前記周波数の差異に基づいて前記受信ビームを分離することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送信手段は、前記複数に分割したレーダパルスの変調特性を互いに異ならせ、
前記分離手段は、前記変調特性の差異に基づいて前記受信ビームを分離することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記送信手段は、互いにチャープ方向の異なるリニアチャープパルスを送信することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標位置を測角するレーダ装置に関する。特に本発明は、モノパルス測角方式のレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレーダ装置においては、位相モノパルス測角方式（位相比較モノパルス方式）またはスクイント測角方式（振幅比較モノパルス方式）のいずれかが多く用いられる（例えば非特許文献１を参照）。位相モノパルス方式は測角精度に優れているが、Δ（差）ビームの角度幅が広いことからマルチパスの影響を受けやすく、低仰角領域における測角精度に弱点を持つ。これに対してスクイント測角方式の測角精度は位相モノパルス方式に比較して劣るが、Σ（和）ビームのビーム幅が狭いことから、マルチパス環境下では位相モノパルスよりも優れた測角精度を得ることができる。
【０００３】
このような両方式の特徴を生かし、例えば仰角面の測角において、マルチパスの影響の大きい低仰角ではスクイント測角を適用し、高仰角では位相モノパルス測角を適用することにより低仰角から高仰角まで高い測角精度得られるようにすることが考えられている。しかしながらその実現のためには、給電回路やディジタルビ−ムフォーミング（ＤＢＦ）などの回路が位相モノパルス方式とスクイント測角方式のそれぞれごとに必要であり、装置規模が大きくなりやすく、コストも高くなる。よって現状では位相モノパルス方式またはスクイント測角方式のいずれかを単独で用いることが多く、測角範囲と精度との両立が難しいというジレンマがある。
【非特許文献１】吉田  孝  著  ”改訂 レーダ技術”、電子情報通信学会（1996）、pp.260-264
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上述べたように、モノパルス方式の既存のレーダ装置には、測角に際して位相モノパルス方式またはスクイント測角方式のいずれかを単独で用いざるを得ないため、低仰角から高仰角までの範囲にわたり高い測角精度を得ることが難しいという不具合がある。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、構成簡易にして広い角度範囲にわたり高い測角精度を得ることの可能なレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、レーダパルスを複数に分割し、互いに特性を異ならせてそれぞれ目標に対してスクイントした方向に送信する送信手段と、受信ビームを形成して前記レーダパルスに基づく前記目標からのパルスエコーを受信する受信手段と、前記特性の差異に基づいて前記受信ビームを分離する分離手段と、前記分離された受信ビームの互いの受信信号に基づいてスクイント測角方式により目標位置を測角する測角手段とを具備することを特徴とするレーダ装置が提供される。
【０００６】
このような手段を講じることにより、送信ビームにおいてスクイントビームが形成される。各スクイントビームの特性は異なることから、受信側においてそれぞれの受信ビームを分離することができる。従って各受信ビームの受信信号から、スクイント測角による測角処理を実施することができる。すなわち、送信ビームにおいてはマルチパスに強いスクイントビームを送出し、その受信ビームに基づき位相モノパルス測角を行うようにしているので、低仰角から高仰角までの広い角度範囲にわたって高い測角精度を得ることが可能にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、構成簡易にして広い角度範囲にわたり高い測角精度を得ることの可能なレーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係わるレーダ装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図である。このレーダ装置は位相モノパルス給電系を備え、基本的には位相モノパルス方式に基づく測角処理を行う。図１において、送信器１により生成され電力増幅された送信信号は、サーキュレータ２を介してアンテナ３から送信される。その際、レーダパルスは複数に分割され、互いに異なる送信周波数でそれぞれ目標に対して互いの角度をずらした方向（スクイントした方向）に送信される。
【０００９】
目標からのエコー信号は、アンテナ３およびサーキュレータ２を介して受信器４に入力され、周波数変換される。ここでΣ系の受信ビームは、送信パルスの周波数にそれぞれ対応するＮ種類のディジタル信号Σｎとなる。このうち一つのΣ信号を位相モノパルス測角に用いる基準信号とし、これに添字ｂを付してΣｂとする。受信信号ΔＡＺ及びΔＥＬ信号は、受信器４によりｆｂのみの周波数変換が施され、ディジタル信号ΔＡＺ及びΔＥＬを得る。これらの信号は信号処理部５のパルス圧縮処理部５１によりパルス圧縮処理され、距離方向に圧縮された受信データが得られる。パルス圧縮処理された信号は、目標検出器５２で目標検出され、検出した目標に対して測角処理５３される。各部に対する制御はレーダ制御部５４により統括的に実施される。
【００１０】
図２は、図１のレーダ装置における送信ビ−ムの一例を示す模式図である。図示するように本実施形態では、送信パルスをＮ分割し、それぞれの分割したパルスに異なる周波数ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を割り当てて、異なる向きに送信するようにする。なお図２においては代表的な方式として２方向で示し、よってＮ＝２である。これに対して受信ビームは、図３に示すように一つのΣビームに対応する位置に形成される。
【００１１】
図４は、図１のレーダ装置における送受信のタイミングチャートを示す図である。このように本実施形態では、送信期間において送信周波数の異なるレーダパルスを送信する。図４においてｆ１，ｆ２の２つの周波数に切り替える様子を示す。受信期間においては、送信周波数の差異に基づいて、同じ期間で共通に受信された受信ビームを複数に分離する。次に、数式を用いて本実施形態における処理につき説明する。
【００１２】
信号処理部５は、受信信号から得られたディジタル信号を用いて測角処理を行う。位相モノパルス測角方式を用いれば、次式（１）によりＡＺ面とＥＬ面とのそれぞれにおける誤差電圧εが得られる。また、スクイント測角方式を用いれば、次式（２）によりＡＺ面とＥＬ面とのそれぞれにおける誤差電圧εが得られる。
【数１】
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【００１３】
例えばｎ＝３、ｂ＝１として、Σ１を基準にしてΣ１とΣ２とを用いてＡＺ面の誤差電圧を算出することができる。またΣ１と、Σ２と異なる方向に形成したΣ３とを用いて、ＥＬ面の誤差電圧を算出することができる。誤差電圧εから測角値θを求めるには、予め取得されたアンテナパターンから図５に示す測角曲線を用意し、誤差電圧εと角度θとの関係をテーブル化しておく。そして、このテーブルをもとに誤差電圧εから測角値θを算出することができる。
【００１４】
このように本実施形態では、位相モノパルス給電系をもつレーダ装置において送信パルスを分割し、それぞれ周波数を異ならせて異なる方向に送信する。受信期間においてΣビームを形成したのち送信ビームの周波数の差異に基づいて受信ビームを分離する。そして、分離された受信ビームのそれぞれの信号を用いて、スクイント測角に相当する測角処理を実施して目標の測角値を得るようにしている。このようにしたので、給電回路としては位相モノパルス系統のみで済み、従って構成を簡易化できる。さらに、受信側でビームを分離できるようにしていることから、マルチパスの影響を受け難いスクイント測角に相当する処理を、位相モノパルス方式においても適用することが可能となる。従って測角精度が低下することを防ぐこともできる。これらのことから、低仰角から高仰角までなど、角度幅の広い範囲で高い測角精度を得られるレーダ装置を、比較的小さい回路規模かつローコストに提供することができる。従って、構成簡易にして広い角度範囲にわたり高い測角精度を得ることの可能なレーダ装置を提供することが可能となる。
【００１５】
［第２の実施形態］
図６は、本発明に係わるレーダ装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。なお図６において図１と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図２において、送信器１はパルス圧縮変調されたレーダパルスを送信する。本実施形態では複数に分割された送信パルスの中心周波数を同じとし、そのチャープ方向を異ならせるようにする。ここではアップチャープとダウンチャープとの２方向に変化させる。また、パルス圧縮処理部５１の分離部５１ａにより、変調方向の差異に基づいて受信ビームを複数のビームに分離するようにする。
【００１６】
図７は、図６のレーダ装置における送受信のタイミングチャートを示す図である。本実施形態では、送信期間において変調方向の異なるレーダパルスを送信する。図７においてアップチャープおよびダウンチャープの２つの変調方向に切り替える様子を示す。受信期間においてはチャープ方向の差異に基づいて、同じ期間で共通に受信された受信ビームを複数に分離する。
【００１７】
パルス圧縮処理は、例えば次式（３）により実施することができる。
【数２】
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【００１８】
式（３）において、チャーピング処理はＵＰおよびＤＯＷＮの２種類に限らず、一般にＮ種類を適用できる。Σ系については、パルス圧縮用ウェイトとして送信変調のＮ種のチャープに対応するＮ種のウェイトを用意し、これらのウェイトを用いてＮ種のパルス圧縮信号Σｎ（ｘｃをΣとする）を得ることができる。このΣｎを用いて、式（２）の演算を実施することにより誤差電圧εｓを算出でき、測角曲線を用いてスクイント測角値を得ることができる。
【００１９】
このように第２の実施形態では、位相モノパルス方式のレーダ装置において送信パルスを分割し、それぞれの送信パルスの変調方式（例えばチャープ変調の向き）を変えて、スクイントした方向に送信する。受信期間においてΣビームを形成したのち送信ビームの変調方式の差異に基づいて受信ビームを分離する。そして、分離した各ビームの受信信号を用いてスクイント測角を実施することにより測角値を得るようにしている。このように、送信ビームの変調方式を変えることによっても、受信側でビームを分離することが可能となる。従ってスクイント測角相当の処理を実現することができ、第１の実施形態と同様に、構成簡易にして広い角度範囲にわたり高い測角精度を得ることの可能なレーダ装置を提供することが可能となる。
【００２０】
なお本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。例えば上記実施形態では変調方式としてパルス圧縮につき説明したが、要するに受信処理において受信ビームを分離することができれば他の変調方式を用いることも可能である。また本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係わるレーダ装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１のレーダ装置における送信ビ−ムの一例を示す模式図。
【図３】図１のレーダ装置における受信ビ−ムの一例を示す模式図。
【図４】図１のレーダ装置における送受信のタイミングチャートを示す図。
【図５】測角処理に用いられる測角曲線を示す図。
【図６】本発明に係わるレーダ装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図。
【図７】図６のレーダ装置における送受信のタイミングチャートを示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１…送信器、２…サーキュレータ、３…アンテナ、４…受信器、５…信号処理部、５１…パルス圧縮処理部、５１ａ…分離部、５２…目標検出器、５３…測角処理、５４…レーダ制御部
【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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