(57)【要約】【目的】本発明は、レーダ，センサ装置に関し、比較的簡単な処理を使用し、高い方位分解能が得られ、処理時間をかけずレーダ表示に必要であるリアルタイム処理を実現することを目標としたレーダ装置を実現することを目的とする。【構成】左右２つの受信アンテナ及びそれぞれに対応する受信機を持つレーダ装置であって、前記２つの受信機から位相データを検出する位相検出部と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部と、前記位相検出部により検出された２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部と、前記角度検出部によって検出された目標検出角度信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部と、からなることを特徴とするレーダ装置。【選択図】図１３
2011220815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右２つの受信アンテナ及びそれぞれに対応する受信機を持つレーダ装置であって、前記２つの受信機から位相データを検出する位相検出部と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部と、前記位相検出部により検出された２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部と、前記角度検出部によって検出された目標検出角度信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部と、からなることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
偶数個の受信アンテナまたは受信用サブアレイアンテナ及びそれぞれに対応する受信機を持つレーダ装置であって、前記偶数個の受信機から位相データを検出する位相検出部と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部と、前記位相検出部により検出された偶数の位相データを左右２組に分けて足し合わせて得られる２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部と、前記角度検出部によって検出された目標検出角度信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部と、からなることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
主ビームと差ビームを受信するモノパルスアンテナ、及びそれぞれに対応する受信機を持つレーダ装置であって、前記偶数個の受信機から位相データを検出する位相検出部と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部と、前記位相検出部により検出された主ビーム信号と差ビーム信号の和と差より擬似的に得られる左右アンテナ信号の２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部と、前記角度検出部によって検出された目標検出角度信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部と、からなることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
前記請求項１、２、３の装置にて目標検出信号を決定する任意の位相に関し、任意の位相を中心として検出可能位相範囲を設ける角度検出部を持つレーダ装置。
【請求項５】
前記請求項１、２、３の装置にて目標検出信号を決定する任意の位相に関し複数点をとり各検出位相に対する検出角度に補正をかけたものの検出データの振幅値に関し平均する角度検出部を持つレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レーダ，センサ
【背景技術】
【０００２】
一般的にレーダの方位分解能はアンテナ長に依存し、アンテナ長を伸長することで分解能の向上を図ることが可能となる。しかしながら、より高い方位分解能が要求されると、製造できるアンテナ長、設置位置寸法等の制限が発生し、アンテナ長による高分解能化にも限界が見られるようになった。
【０００３】
そこでアンテナ長を変化することなくレーダの方位分解能を向上するという要求が生まれ、特開２００８−３０９６０６号公報に提案されるような物理的に受信パターンの最大点を検出する方式や特開２００８−１１７０１９号公報に提案されるような信号処理によるヌル検出方式等の案が提案されており、これに対し高い要求を満足する処理の模索、処理時間の短縮等の課題があった。
【０００４】
本発明では比較的簡単な処理を使用し、高い方位分解能が得られ、処理時間をかけずレーダ表示に必要であるリアルタイム処理を実現することを目標としたレーダ装置を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０９６０６号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００８−１１７０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的にレーダの方位分解能はアンテナ長に依存し、アンテナ長を伸長することで分解能の向上を図ることが可能となる。しかしながら、より高い方位分解能が要求されると、製造できるアンテナ長、設置位置寸法等の制限が発生し、アンテナ長による高分解能化にも限界が見られるようになった。
【０００８】
そこでアンテナ長を変化することなくレーダの方位分解能を向上するという要求が生まれ、物理的にアンテナ指向性のヌルを利用した方式や信号処理によるヌル検出方式等の案が提案されており、これに対し高い要求を満足する処理の模索、処理時間の短縮等の課題があった。
【０００９】
本発明では比較的簡単な処理を使用し、高い方位分解能が得られ、処理時間をかけずレーダ表示に必要であるリアルタイム処理を実現することを目標としたレーダ装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するためには本発明は図１、２に示すような左右２つの受信アンテナ３、４及びそれぞれに対応する受信機５を持つレーダ装置であって、図１３に示すように前記２つの受信機５から位相データを検出する位相検出部１３と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部１４と、前記位相検出部により検出された２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部１５と、前記角度検出部によって検出された目標検出信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６と、からなるレーダ装置であることを特徴とする。
【００１１】
つまり左右２つの受信アンテナ３、４及びそれぞれに対応する受信機５を持つレーダ装置であって、前記２つの受信機５から位相データを検出する位相検出部１３と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部１４と、前記位相検出部により検出された２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部１５と、前記角度検出部によって検出された目標検出信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６と、からなることを特徴とするレーダ装置によって近接する複数の目標物に対しても識別度の高い位相データから検出角度を出力することとなり、その結果高い方位分解能が得られ、比較的簡易な処理内容であるため処理時間をかけることの無いレーダ装置を実現できるという効果がある。
【００１２】
また本発明は図３、４に示すような偶数個の受信アンテナ８、９、１０、１１または受信用サブアレイアンテナ及びそれぞれに対応する受信機５を持つレーダ装置であって、前記偶数個の受信機５から位相データを検出する位相検出部１３と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部１４と、前記位相検出部により検出された偶数の位相データを左右２組に分けて足し合わせて得られる２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部１５と、前記角度検出部によって検出された目標検出角度信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６と、からなるレーダ装置であることを特徴とする。
【００１３】
つまり偶数個の受信アンテナ８、９、１０、１１または受信用サブアレイアンテナ及びそれぞれに対応する受信機５を持つレーダ装置であって、前記偶数個の受信機５から位相データを検出する位相検出部１３と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部１４と、前記位相検出部により検出された偶数の位相データを左右２組に分けて足し合わせて得られる２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部１５と、前記角度検出部によって検出された目標検出信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６と、からなることを特徴とするレーダ装置によって近接する複数の目標物に対しても識別度の高い位相データから検出角度を出力することとなり、その結果高い方位分解能が得られ、比較的簡易な処理内容であるため処理時間をかけることの無いレーダ装置を実現できるという効果がある。
【００１４】
また本発明は主ビームと差ビームを受信するモノパルスアンテナ、及びそれぞれに対応する受信機を持つレーダ装置であって、前記偶数個の受信機から位相データを検出する位相検出部１３と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部１４と、前記位相検出部により検出された主ビーム信号と差ビーム信号の和と差より擬似的に得られる左右アンテナ信号の２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部１５と、前記角度検出部によって検出された目標検出信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６と、からなるレーダ装置であることを特徴とする。
【００１５】
つまり主ビームと差ビームを受信するモノパルスアンテナ、及びそれぞれに対応する受信機を持つレーダ装置であって、前記偶数個の受信機から位相データを検出する位相検出部１３と、アンテナ形状によって角度補正量を計算する角度補正計算部１４と、前記位相検出部により検出された主ビーム信号と差ビーム信号の和と差より擬似的に得られる左右アンテナ信号の２つの位相データの差分より任意の位相を検出する角度検出部１５と、前記角度検出部によって検出された目標検出信号として出力した信号に対し前記角度補正計算部によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６と、からなることを特徴とするレーダ装置によって近接する複数の目標物に対しても識別度の高い位相データから検出角度を出力することとなり、その結果高い方位分解能が得られ、比較的簡易な処理内容であるため処理時間をかけることの無いレーダ装置を実現できるという効果がある。
【００１６】
また前記示すレーダ装置にて目標検出信号を決定する任意の位相に関し、図９に示すように任意の位相を中心として検出可能位相範囲１２を設ける角度検出部を持つレーダ装置であることを特徴とする。
【００１７】
また前記に示す角度検出部にて目標検出信号を決定する任意の位相に関し複数点をとり、前記角度補正計算部によって求まる角度補正を角度補正実施部にて実施した検出データの振幅値に関し平均する検出データ平均化実施部を持つレーダ装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
前記手段により本発明のレーダ装置は左右アレイアンテナ又はアンテナ群から得られた受信信号位相データを引算したデータから目標検出する信号処理を使用することで高い方位分解能が得られ、比較的簡易な処理内容であるため処理時間をかけることの無いレーダ装置を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】は受信アンテナに左右２アンテナを使用時のレーダ装置の構成
【図２】は受信アンテナに左右２アンテナを使用時の受信アンテナ例
【図３】は受信アンテナに偶数個のアンテナ又はサブアレイアンテナから構成される受信アンテナ群を使用時のレーダ装置の構成
【図４】は偶数個のアンテナ又はサブアレイアンテナから構成される受信アンテナ群を使用時の受信アンテナ例
【図５】は（a）は左アンテナの指向性特性、（b）は右アンテナの指向性特性
【図６】は正面方向に位置する１つの点目標例
【図７】は図６に示す目標物を想定した場合の（a）は左アンテナの受信信号、（b）は右アンテナの受信信号
【図８】は左右アレイアンテナ受信信号位相データを引算したデータ
【図９】は図８のデータからの目標検出方法
【図１０】は図９の検出角度補正結果
【図１１】は正面方向に位置する２つの点目標例
【図１２】（a）は処理を加えない左右受信アンテナからの受信データ，（b）は処理後の信号データ
【図１３】は提案する信号処理の流れを示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２０】
本発明で提案するレーダ装置は受信アンテナとして使用する左右アンテナからの受信信号位相データから目標検出を行なうことにより高い方位分解能を得ることができることを特徴とする。
【００２１】
レーダ装置の受信アンテナに関し、受信アンテナとして使用するアレイアンテナの中心から見て左右に位置する２個のアレイアンテナを使用する。図１、２に示すように２個の受信アンテナ３、４にはそれぞれ受信機５が接続されており左右アンテナから２系統の受信信号が得られる構成とする。
【００２２】
またこの構成は図３、４に示すように相当数の受信機を接続した偶数個のアンテナ８、９、１０、１１又はサブアレイアンテナにより構成される受信アンテナ群を使用し、この受信アンテナ群の中心から左右に位置する２組３、４に分け、各組で受信信号を足し合わせて２系統の信号を得る構成でも成立する。
【００２３】
また主ビームと差ビームを受信するモノパルスアンテナと相当数の受信機を接続したアンテナを使用し、主ビーム信号と差ビーム信号の和と差より擬似的に得られる左右アンテナ信号を得る構成でも成立する。
【００２４】
本発明で提案する信号処理内容に関し実施例を用いて説明する。
送信アンテナに約０.７波長間隔にアンテナ素子を配列した２４素子アレイアンテナ、受信アンテナには同様に約０.７波長間隔に２４素子のアンテナ素子を配列し、左右１２素子ずつの左右アレイアンテナの使用を想定している。左右アレイアンテナ指向性位相データは図５に示すようにアンテナ正面方向（０°）を中心付近に傾斜を持つ曲線となり、左右アンテナでは逆の傾きを持つことが一般的に知られている。
【００２５】
ここで仮に図６に示すようにアンテナ正面方向（０°）に点目標を想定した場合、左右アレイアンテナから得られた受信信号は図７に示すように左右アレイアンテナ指向性同様、目標物方向を中心として傾斜を持つ曲線となり、この傾斜は左右それぞれのアンテナから得られた信号では逆の傾きとなる。
【００２６】
次に前記の左右アレイアンテナ受信信号位相データを以下の式のように引算し、目標検出に使用する。
【数１】
2011220815.tif 000003
・・・（１）
φｐｈａｓｅ：左右アレイアンテナ受信信号位相データの引算データ
φｒｉｇｈｔ：右アレイアンテナ受信信号位相データ
φｌｅｆｔ：左アレイアンテナ受信信号位相データ
【００２７】
目標検出の際には図８に示す位相データの任意の位相と交差する点を目標物検出角度とする（図９を参照。本例では±９０°で検出。）。この時、図９に示すように検出する位相を中心とし、検出位相範囲１２を持たしても良い。
【００２８】
本例では検出位相の範囲は＋９０°、−９０°を中心として±９０°（１８０°）の０.２倍（３６°）としている。処理ではこの０.２倍を変数１/Ｔとして与えている。
【００２９】
目標検出後、図１０に示すように使用するアンテナの特性と検出位相により決定する角度分のずれを補正する。具体的には正面方向に位置する点目標に対し前記の方法により検出した角度と正面方向（０°）とのずれを補正する。図９では＋９０°付近で検出した右側の検出データは角度−側に、−９０°付近で検出した左側の検出データは角度＋側に任意の角度分を移動する。
【００３０】
これにより正面方向（０°）の点目標検出が可能となる。
このとき、目標を検出した角度における信号強度に関しては比較的自由度があるが、受信アンテナからの受信信号を足し合わせた振幅を検出角度の振幅としてそのまま使用する方式、前記の例中の図９に示すように検出角度の振幅に式（２）（３）を使用し位相情報を掛け合わせる方式等が考えられる。
【００３１】
図９右側の検出データでは式（２）を使用し、左側の検出データでは式（３）を使用している。
【数２】
2011220815.tif 000004
・・・（２）
【数３】
2011220815.tif 000005
・・・（３）
φｐｈａｓｅ：左右アレイアンテナ受信信号位相データの引算データ
Ａ１：図９中の右側検出データ振幅値
Ａ２：図９中の左側検出データ振幅値
Ａｌｅｆｔ：左側受信アレイアンテナ受信信号振幅値
Ａｒｉｇｈｔ：右側受信アレイアンテナ受信信号振幅値
Ｔ：検出位相範囲を決定する変数
【００３２】
前記に示した処理手順にて複数の点目標を想定した場合に関しても有効な検出方法である。図１２は図１１に示す２個の目標物を想定した際の処理前後の受信信号を示しており、処理による分解能向上の効果が得られることがわかる。
【００３３】
尚、検出位相に関しては複数点をとり各検出位相に対する検出角度に補正をかけたものの検出データの振幅値に関し平均した場合も同様に効果が見込まれる。
【００３４】
以上実施例に示した内容をブロック図にて図１３に示す。
まず、左右アンテナ受信信号から位相データを抽出し、各位相データを引算する。
次にこのデータに対し任意の位相について正側、負側の交差する点にて目標角度を検出する。最後に正側の検出データと負側の検出データにそれぞれ角度補正をするという内容となる。
【符号の説明】
【００３５】
１  〜  送信機
２  〜  送信アンテナ
３  〜  受信アンテナ（左アンテナ）
４  〜  受信アンテナ（右アンテナ）
５  〜  受信機
６  〜  信号処理部
７  〜  全体アンテナ
８  〜  受信アンテナ１
９  〜  受信アンテナ２
１０  〜  受信アンテナ２ｎ−１
１１  〜  受信アンテナ２ｎ
１２  〜  角度検出範囲
１３  〜  位相検出処理部
１４  〜  角度補正計算部
１５  〜  角度検出部
１６  〜  角度補正実施部
【図１】
2011220815.tif 000006
【図２】
2011220815.tif 000007
【図３】
2011220815.tif 000008
【図４】
2011220815.tif 000009
【図５】
2011220815.tif 000010
【図６】
2011220815.tif 000011
【図７】
2011220815.tif 000012
【図８】
2011220815.tif 000013
【図９】
2011220815.tif 000014
【図１０】
2011220815.tif 000015
【図１１】
2011220815.tif 000016
【図１２】
2011220815.tif 000017
【図１３】
2011220815.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月17日(2010.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
そこでアンテナ長を変化することなくレーダの方位分解能を向上するという要求が生まれ、特開２００８−３０９６０６号公報に提案されるような物理的に受信パターンの最大点を検出する方式や特開２００９−２６５００７号公報に提案されるような信号処理によるヌル検出方式等の案が提案されており、これに対し高い要求を満足する処理の模索、処理時間の短縮等の課題があった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【特許文献２】特開２００９−２６５００７号公報