(57)【要約】【目的】本発明は、レーダ，センサ装置に関し、レーダ表示をリアルタイムに実施できるよう、高い方位分解能が得られるにもかかわらず処理量が少ない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つの受信機からの受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部と差ビーム信号に任意の倍率を与え、主ビーム信号と比較を実施する信号比較部と、比較した結果、主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部を持つことを特徴とするレーダ装置。【選択図】図７
2011220976.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つの受信機からの受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部と、
前記差ビーム信号に任意の倍率を与え前記主ビーム信号との信号レベルの比較を実施する信号比較部と、
前記信号比較部で比較した結果、前記主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号無しとする処理を実施する信号検出処理部を持つことと、
から成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左右２組に分けて足し合わせて得られる受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部と、
前記差ビーム信号に任意の倍率を与え、前記主ビーム信号との信号レベルの比較を実施する信号比較部と、
前記信号比較部で比較した結果、前記主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号無しとする処理を実施する信号検出処理部を持つことと、
から成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、
前記複数個の受信機から得られる主ビーム信号と差ビーム信号を検出する信号生成部と、
前記差ビーム信号に任意の倍率を与え、前記主ビーム信号との信号レベルの比較を実施する信号比較部と、
前記信号比較部で比較した結果、前記主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号無しとする処理を実施する信号検出処理部を持つことと、
から成ることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の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、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】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の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。
【０００４】
その課題に対し同一出願者の特許文献である特願２０１０−８９９６５では、図１および図２に示すように、左右２つの群からなるアンテナからの受信信号位相データから目標角度を検出する信号処理方式のレーダ装置が提案されており、これにより方位分解能の向上が実現できる。
【０００５】
なお、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であり、１は送信機、２は送信アンテナ、３は左側受信アンテナ、４は右側受信アンテナ、５は受信機、６は信号処理部である。また、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であって、７は全体アンテナ、１２は全体アンテナを左右に分割する中心線である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０９６０６号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００９―２６５００７号公報
【０００８】
【特許文献３】特願２０１０−８９９６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記のような、図１および図２に示す左右２つの群からなるアンテナを用いた方式では点目標物の高分解化は可能となるが、図５に示すような連続目標に対しては逆に図６に示すように目標の両端のみが検出されるという課題がある。従って、本課題に対し、何らかの処理方式を重畳し、連続目標を検出できるように改善する必要がある。
【００１０】
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、また、この点目標に対する高い方位分解能を劣化させること無く連続目標を検出でき、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】
【００１１】
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７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１３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１５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１４によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６を持つことと、前記２つの受信機５からの受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部１７と差ビーム信号に任意の倍率を与え、主ビーム信号と比較を実施する信号比較部１８と、比較した結果、主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部１９を持つことを特徴とするレーダ装置であることを特徴とする。
【００１２】
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、図７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１３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１５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１４によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６を持つことと、前記２つの受信機５からの受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部１７と差ビーム信号に任意の倍率を与え、主ビーム信号と比較を実施する信号比較部１８と、比較した結果、主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部１９を持つ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で高い方位分解能が得られ、また、この点目標の高い方位分解能を劣化させること無く連続目標を検出でき、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。
【００１３】
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１３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１５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１４によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６を持つことと、前記偶数個の受信機５から左右２組に分けて足し合わせて得られる受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部１７と差ビーム信号に任意の倍率を与え、主ビーム信号と比較を実施する信号比較部１８と、比較した結果、主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部１９を持つことを特徴とするレーダ装置であることを特徴とする。
【００１４】
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１３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１５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１４によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６を持つことと、前記偶数個の受信機５から左右２組に分けて足し合わせて得られる受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部１７と差ビーム信号に任意の倍率を与え、主ビーム信号と比較を実施する信号比較部１８と、比較した結果、主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部１９を持つ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で高い方位分解能が得られ、また、この点目標に対する高い方位分解能を劣化させること無く連続目標を検出でき、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。
【００１５】
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１５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１４によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６を持つことと、前記複数個の受信機から得られる主ビーム信号と差ビーム信号を検出する信号生成部１７と差ビーム信号に任意の倍率を与え、和ビーム信号と比較を実施する信号比較部１８と、比較した結果、和ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部１９を持つことを特徴とするレーダ装置であることを特徴とする。
【００１６】
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１３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１５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１４によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６を持つことと、前記複数個の受信機から得られる主ビーム信号と差ビーム信号を検出する信号生成部１７と差ビーム信号に任意の倍率を与え、和ビーム信号と比較を実施する信号比較部１８と、比較した結果、和ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部１９を持つ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で高い方位分解能が得られ、また、この点目標に対する高い方位分解能を劣化させること無く連続目標を検出でき、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。
【００１７】
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、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であることを特徴とする。
【００１８】
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】
【００１９】
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、また、この点目標に対する高い方位分解能を劣化させること無く連続目標を検出でき、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】
【００２０】
【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】は正面方向に位置する１つの連続目標例
【図６】（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）は従来処理後の信号データ
【図７】は提案する信号処理の流れを示すブロック図
【図８】は正面方向に位置する２つの点目標例
【図９】（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１０】は正面方向に位置する１つの点目標例
【図１１】は主ビーム信号データと差ビーム信号データ
【図１２】は追加する処理の処理後の信号データ
【図１３】は近接する２個の点目標の反射位相を変化した際の差ビーム信号
【図１４】は連続目標検出時の主ビーム信号と倍率を与えた差ビーム信号
【図１５】は提案する処理後の信号データ
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２１】
本発明で提案するレーダ装置は、高い方位分解能を得ることができることを特徴とした前記特願２０１０−８９９６５に提案されている処理と同様に、左右の受信アンテナまたは偶数個のサブアレイアンテナにより構成される受信アンテナ群と、該受信アンテナ群に対応する相当数の受信機を使用し、左右の受信アンテナから得られる受信信号または、受信アンテナ群の中心から左右に位置する２組に分け、各組で受信信号を足し合わせて得られる受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号が得られる構成とする。
【００２２】
またこの構成は主ビーム信号と差ビーム信号を受信するモノパルスアンテナと、該モノパルスアンテナに対応する相当数の受信機を接続したアンテナを使用する構成でも成立する。
【００２３】
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。
【００２４】
前記特願２０１０−８９９６５に提案されている処理手順は、対象が複数の点目標である場合に関して有効な検出方法である。例えば図８に示すように、対象が２個の目標物である場合には、図９に示す処理前後の受信信号では処理前には２個の目標物が１個の目標物として検出されていたものが処理後には２個の目標物として検出されている。これにより処理による方位分解能向上の効果が得られることがわかる。
【００２５】
但し、この処理の場合、対象が図５に示すような連続目標である場合に関しては、図６のように該連続目標の両端のみを検出し、そのため連続目標が分離して検出されてしまう。
【００２６】
そこで前記の処理結果に以下の処理結果を重畳することで、点目標に対する高い方位分解能を劣化させること無く連続目標を検出するレーダ装置を実現する。
【００２７】
まず図１０に示すように、対象を１個の点目標であるとする。左右の受信アンテナからの受信信号を用いて、図１１に示すように、同相で加えた信号であるところの主ビーム信号と、逆相で加えた信号であるところの差ビーム信号を算出する。
【００２８】
次に前記差ビーム信号に任意の倍率Ｘ（ここではＸ＝１０）を与え、主ビーム信号との振幅の比較を各角度データに関して行なう。
【００２９】
前記比較した結果より図１２のように主ビーム信号が大きくなる範囲のみデータを検出する。
【００３０】
以上のような処理を施した場合、この処理だけに注目すると複数個の点目標を検出する際には特に目標物間距離が近接する場合、点目標間に位相差を与えると高い確率で未検出データとなる。これは図１３に示すように近接する２個の点目標による反射信号が位相差０度の場合には差ビーム信号のヌルが存在するが、位相差９０度を与えると差ビーム信号のヌルが消失する。このように近接する点目標間に位相差を与えることで、本処理で検出される範囲を決定する差ビーム信号のヌルが消失することが点目標未検出の原因となる。
連続目標に関しては反射位相を一定とした場合、図１４に示すように連続目標に沿った範囲で差ビーム信号レベルが主ビーム信号より小さくなり図１５に示すように連続目標を検出することが可能となる。
【００３１】
従って前記特願２０１０−８９９６５に提案されている高い方位分解能を得られる処理と重畳して使用する場合には、近接する複数個の点目標を検出する場合には前記処理の妨げになることが無く、連続目標を検出する際には図１５に示すように前記処理結果を補う働きを持つ処理となる。
【００３２】
以上実施例に示した内容をブロック図にて図７に示す。
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１３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１５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１４によって求まる角度補正を実施する角度補正実施部１６により行なう処理と、
【００３３】
前記２つの受信機５からの受信信号を同相で加える主ビーム信号と逆相で加える差ビーム信号を生成する信号生成部１７と差ビーム信号に任意の倍率を与え、主ビーム信号と比較を実施する信号比較部１８と、比較した結果、主ビーム信号が大きくなる場合のみ信号レベルを保持し、小さくなる場合は信号レベルを無くす処理を実施する信号検出処理部１９により行なう処理を重畳して検出データとすることを特徴としている。
【符号の説明】
【００３４】
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  〜  中心線
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
１７  〜  信号生成部
１８  〜  信号比較部
１９  〜  信号検出処理部
【図１】
2011220976.tif 000003
【図２】
2011220976.tif 000004
【図３】
2011220976.tif 000005
【図４】
2011220976.tif 000006
【図５】
2011220976.tif 000007
【図６】
2011220976.tif 000008
【図７】
2011220976.tif 000009
【図８】
2011220976.tif 000010
【図９】
2011220976.tif 000011
【図１０】
2011220976.tif 000012
【図１１】
2011220976.tif 000013
【図１２】
2011220976.tif 000014
【図１３】
2011220976.tif 000015
【図１４】
2011220976.tif 000016
【図１５】
2011220976.tif 000017