(57)【要約】【課題】  フェーズド・アレイ・アンテナで目標追尾を実施する場合、時分割でビームを照射するため、横行目標に対して追尾が外れやすくなり、照射回数を増加させると捜索速度が低下して、新規目標の探知が遅くなっていた。【解決手段】  目標周波数算出器６により算出した目標ドップラ周波数から、横行目標判定器７において横行目標と判定された目標に対してのみ、ビーム配分器８により追尾ビーム照射回数を増加させることで、追尾の観測間隔を短縮し追尾の追随性を向上させる。また、横行目標判定器７において目標が横行目標状態から脱したと判断された場合、ビーム配分器８により追尾ビーム照射回数を減少させて、捜索速度の低下を低減する。【選択図】  図１
2015169506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機と、
前記送信機からの信号を外部空間に放射するフェーズド・アレイ・アンテナと、
前記フェーズド・アレイ・アンテナで受信した受信信号を検波する受信機と、
前記受信信号から、目標での反射信号である目標信号を検出する信号処理部と、
前記目標信号のドップラ周波数を算出する周波数算出部と、
前記ドップラ周波数に基づき、前記目標が、前記目標と前記フェーズド・アレイ・アンテナを結ぶ直線に対し横方向に横切る方向に移動する横行状態であるか否かを判断する横行目標判定器と、
前記フェーズド・アレイ・アンテナのビーム指向を制御するビーム配分器と、
を備える目標追尾レーダ装置であって、
前記ビーム配分器は、前記横行目標判定器の判断によって前記目標が前記横行状態である場合に、前記横行状態にある目標に対しビームを指向する回数を増加する制御指令を、前記フェーズド・アレイ・アンテナに出力することを特徴とする目標追尾レーダ装置。
【請求項２】
前記ビーム配分器は、前記横行目標判定器により、横行状態であった前記目標が横行状態でなくなったと判断された場合に、前記目標に対しビームを指向する回数を減ずる制御指令を前記フェーズド・アレイ・アンテナに出力することを特徴とする請求項１記載の目標追尾レーダ装置。
【請求項３】
前記ドップラ周波数の変化率を算出するドップラ周波数変化率算出器を備え、
前記ビーム分配器は、前記変化率が予め定めた値より大である場合に、前記横行状態の目標に対してビームを指向する回数を増加するタイミングを早くする制御指令を前記フェーズド・アレイ・アンテナに出力し、前記変化率が予め定めた値より小さい場合に、前記横行状態の目標に対してビームを指向する回数を増加するタイミングを遅くする制御指令を前記フェーズド・アレイ・アンテナに出力することを特徴とする請求項１、２いずれか記載の目標追尾レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標を追尾する目標追尾レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置では、位置の推定誤差や予測誤差が拡大した目標や、接近速度に基づいて緊急目標と判断された目標に対して、当該目標に繰り返しビームを照射する際の時間間隔を短くするビーム制御を実施している（例えば、特許文献１、２参照）。
また、従来のレーダ装置においては、捜索を目的としたビーム走査を減少させ、全追尾目標のビーム走査の割合を増加させることで目標追尾の追随性を確保することを行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−８６６７１号公報
【特許文献２】特開２０００−２７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フェーズド・アレイ・アンテナを用いて目標の追尾と捜索を同時に行なうレーダ装置においては、追尾を行なう多数目標の個々の追尾状態に対応して目標の追随性を向上するために、推定誤差・予測誤差が大きい目標や接近速度の大きい目標に対して、観測回数を多く配分するビーム制御が必要となる。
しかしながら、従来、最も追尾が解除されやすい横方向に移動する横行目標に対し、追随性の向上を図る具体的な対策についての開示はなかった。
【０００５】
パルス・ドップラ・レーダで目標が検出できない横行目標に対しては、目標が検出できる状態となるまでビームを照射することで、目標を見失い追尾が解除されることを防いでいる。従来のフェーズド・アレイ・アンテナのレーダ装置による多目標追尾では、時分割でビームを照射するため、ビーム照射間隔が延伸されて、横行目標を見失い易いという課題があった。
また、従来のビーム制御では、接近速度の大きい脅威度の高い目標や、予測誤差の大きい目標に対して、優先度を上げてビームの照射間隔を短くすることは実施していたが、最も見失い易い横行目標に対しては、ビーム照射の優先度を上げることは実現されておらず、追尾が解除されやすくなる課題があった。
【０００６】
一方で、追尾の追随性を向上させるために追尾目標に対するビーム照射回数を多くとると走査範囲内での捜索速度が低下し、新規目標の探知が遅くなるという課題があった。
【０００７】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、目標ドップラ周波数から目標が横行状態か否かを判断し、横行目標に対してビーム照射を優先的に実施することで、横行目標に対する追尾の追随性を向上可能な目標追尾レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る目標追尾レーダ装置は、送信機と、前記送信機からの信号を外部空間に放射するフェーズド・アレイ・アンテナと、前記フェーズド・アレイ・アンテナで受信した受信信号を検波する受信機と、前記受信信号から、目標での反射信号である目標信号を検出する信号処理部と、前記目標信号のドップラ周波数を算出する周波数算出部と、前記ドップラ周波数に基づき、前記目標が、前記目標と前記フェーズド・アレイ・アンテナを結ぶ直線に対し横方向に横切る方向に移動する横行状態であるか否かを判断する横行目標判定器と、前記フェーズド・アレイ・アンテナのビーム指向を制御するビーム配分器と、を備え、前記ビーム配分器は、前記横行目標判定器の判断によって前記目標が前記横行状態である場合に、前記横行状態にある目標に対しビームを指向する回数を増加する制御指令を、前記フェーズド・アレイ・アンテナに出力する
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る目標追尾レーダ装置によれば、目標ドップラ周波数に基づいて横行目標を判断することで、横行目標に対するビーム指向回数を増加させることにより、横行目標に対して追尾が解除されることを抑制する効果がある。また、横行目標状態から脱した場合、目標に対するビーム指向回数を減少させて捜索速度の低下を抑制する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置の構成を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置において複数目標がある場合のビーム制御方式を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置において複数目標がある場合のビーム制御方式を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置において横行目標がある場合のビーム制御方式を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置において横行目標がある場合のビーム制御方式を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置において横行目標が解消された場合のビーム制御方式を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置において横行目標が解消された場合のビーム制御方式を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る目標追尾レーダ装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図を用いて、この発明の実施の形態１に係る目標追尾レーダ装置について説明する。
図１は、実施の形態１による目標追尾レーダ装置１００の構成を示した図である。目標追尾レーダ装置１００は、フェーズド・アレイ・アンテナ１（「フェーズドアレイアンテナ１」という）、送信機２、受信機３、信号処理部４、データ処理部５、ビーム配分器８を備える。データ処理部５は、目標周波数算出器６と横行目標判定器７から構成される。
フェーズドアレイアンテナ１は、ビーム走査制御により瞬時に任意の方向にビームを指向することが可能なアンテナである。
図１において、送信機２で発生した高周波パルス信号は、フェーズドアレイアンテナ１を介して外部空間に放射される。フェーズドアレイアンテナ１は、ビーム分配器８によるビーム走査制御指令により、ビーム幅θのペンシルビームで走査領域を全て走査するともに、登録した目標に対してビーム走査を行い目標追尾を行う。フェーズドアレイアンテナ１は、機械駆動のアンテナと異なりランダムなビーム走査が可能である。
目標からの反射信号がフェーズドアレイアンテナ１により受信されると、その受信信号は受信機３に入力される。受信機３において検波された受信信号は信号処理部４に送られ、信号処理部４において目標信号の検出を実施する。
データ処理部５の内部では、検出した目標が横行目標であるか否かを判定する。データ処理部５の目標周波数算出部６は検出した目標信号の周波数を算出する。横行目標判定器７は、算出した目標信号の目標ドップラ周波数と、目標の背景となる地面の周波数とを比較することで、目標が横行状態に該当するかを判定する。
横行目標判定器７が、横行状態と判定した場合、その判定結果を受けたビーム配分器８は、横行目標に対するビーム指向回数を増加させるように、フェーズドアレイアンテナ１に対してビーム走査制御指令９０を送出する。
【００１２】
図２〜図７は、本実施の形態に係る目標追尾レーダ装置１００のビーム制御方法を説明する図である。
図２、図３は当初、複数個の目標全てが自機１２の方向に移動する場合のビーム制御方法を説明する図である。図４、図５は、複数個の目標のうち１つの目標が、自機１２に向かう方向に対して横方向に移動する横行目標である場合のビーム制御方法を説明する図である。図６、図７は、横行目標が解消され、複数個の目標全てが自機１２の方向に移動する直進目標である場合のビーム制御方法を説明する図である。
【００１３】
図２において、自機１２に搭載される目標追尾レーダ装置１００は、走査領域を走査すると共に、第１の目標９、第２の目標１０、第３の目標１１の３個の目標追尾を行う。第１の目標９、第２の目標１０、第３の目標１１は、例えば飛しょう体である。
図２において、第１の目標９、第２の目標１０、第３の目標１１は各々自機１２に向けて最短距離で飛しょうしている。
【００１４】
図３は、図２の状況において、目標追尾レーダ装置１００が実行するフェーズドアレイアンテナ１のビーム走査順序５０を示した図である。
図３のビーム走査順序５０において、Ｔ１は第１の目標９の追尾処理、Ｔ２は第２の目標１０の追尾処理、Ｔ３は第３の目標１１の追尾処理、Ｓは捜索処理を実行する時間帯を示す。このとき、ビーム配分器８は、第１の目標９の走査、走査領域の走査、第２の目標１０の走査、走査領域の走査、第３の目標１１の走査、走査領域の走査の順に走査を行うビーム走査制御指令をフェーズドアレイアンテナ１に出力する。
すなわち、ビーム配分器８は、図３に示すとおり捜索ビーム照射１８後に、目標１ビーム照射１５、目標２ビーム照射１６、目標３ビーム照射１７を順番に起動し、目標による起動回数に差異がないようにビーム指向を制御する。
【００１５】
このとき、フェーズドアレイアンテナ１は第１の目標９、第２の目標１０、第３の目標１１の順番で目標追尾を行うため、第１の目標９の追尾処理を行う時間間隔は図３で示すＴａの時間となる。
【００１６】
図４は、図２で示した３個の目標のうち、１つの目標が横行目標となった状態を表した図である。第１の目標９の移動軌跡の一例を破線の軌跡９ａで表す。軌跡９ａで示すように、自機１２の方向に接近してきた第１の目標９は、あるタイミングその進行方向を変えた後、再び自機１２の方向に接近する軌跡を取る。図４において、第１の目標９は、自機１２と第１の目標９とを結ぶ直線に対し横方向に横切る方向に移動する横行状態となっている。この横行状態となっている目標のことを、横行目標という。第２の目標１０と、第３の目標１１は進行方向を変えず、引き続き自機１２の方向に向け飛しょうしている。
【００１７】
このとき、目標追尾レーダ装置１００のフェーズドアレイアンテナ１は、捜索した目標を追尾する追尾ビーム走査１３と、目標を捜索する捜索ビーム走査１４を実行する。
【００１８】
図５は、図４の状況において、目標追尾レーダ装置１００が実行するフェーズドアレイアンテナ１のビーム走査順序５１を示した図である。図２の状況と同様に、目標追尾レーダ装置１００は３個の目標の各々についての追尾処理と走査領域の捜索処理を実行するが、本実施の形態に係るビーム配分器８は、第１の目標９の走査、走査領域の走査、第２の目標１０の走査、第２の目標１０の走査に続いて第１の目標９の走査、走査領域の走査、第３の目標１１の走査、第３の目標１１の走査に続いて第１の目標９の走査、走査領域の走査、順に走査を行うビーム走査制御指令をフェーズドアレイアンテナ１に出力する。
すなわち、ビーム配分器８は、追尾目標（ここでは、第１の目標９）が横行目標となった場合、横行目標は図５に示すように走査範囲の捜索ビーム照射１８の後、次の捜索ビーム照射１８までに第１の目標９へのビーム照射１５を毎回起動して、ビーム照射を行う。他の目標の第２の目標１０へのビーム照射１６、第３の目標１１へのビーム照射１７は図５に示すように順番に従って追尾ビームを指向する。
【００１９】
このように、横行目標（第１の目標９）に対してビーム照射１５を毎回起動してビーム照射を行うため、第１の目標９の追尾処理を行う時間間隔は図５で示すＴｂの時間となり、図３で示すＴａより短い時間とすることができる。これにより、横行目標に対して追尾が解除されることを抑制できる。
【００２０】
次に、図６は図４で示した横行目標（第１の目標９）が機動を続け、横行目標状態から脱して、自機１２に向けて直線的に飛しょうしている状態を表している。
【００２１】
図７は、図６の状況におけるフェーズドアレイアンテナ１のビーム走査順序５２を示した図である。図７のように、第１の目標９が横行目標状態から脱した場合は、ビーム分配器８は、第１の目標９に対する追尾ビームの起動回数を減少させるビーム走査制御指令をフェーズドアレイアンテナ１に出力する。
すなわち、横行目標がなくなった状態においてビーム配分器８は、図７に示すとおり捜索ビーム照射１８後に、目標１ビーム照射１５、目標２ビーム照射１６、目標３ビーム照射１７を順番に起動し、目標による起動回数の差異がなくなるようにビーム指向を制御する。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る目標追尾レーダ装置は、追尾目標が横行目標であるか否かに基づいてビーム走査順序を変更するようにした。
追尾目標が横行目標である場合には当該目標へのビーム照射の時間間隔を短くし、ビーム照射回数を多くするようにしたので、追尾処理中に最も目標を見失い易い横行目標に対しても追尾が解除されることなく、目標追尾の信頼性を向上することができる。
【００２３】
実施の形態２．
実施の形態１では、データ処理部５は、算出した目標信号の目標ドップラ周波数と目標の背景となる地面の周波数とを比較することにより、目標が横行目標であるか否かを判定し、目標が横行状態であると判定した場合、ビーム配分器８は横行目標に対するビーム指向回数を増加させるようにした。
本実施の形態では、横行目標に対するビーム指向回数を増加させるタイミングを調整する。
【００２４】
図８は、実施の形態２による目標追尾レーダ装置１０１の構成を示した図である。
実施の形態２に係る目標追尾レーダ装置１０１は、フェーズドアレイアンテナ１、送信機２、受信機３、信号処理部４、データ処理部５ｂ、ビーム配分器８ｂを備える。
データ処理部５ｂは、目標周波数算出器６と横行目標判定器７と目標周波数変化率算出器２０から構成される。このように、本実施の形態においては、目標周波数変化率算出器２０が追加される。なお、実施の形態１と同じ機能の構成については同一番号を付して、その説明を省略する。
【００２５】
次に、本実施の形態に係るデータ処理部５ｂの動作について説明する。
データ処理部５ｂ内の目標周波数算出部６は、実施の形態１と同様にして検出した目標信号の周波数を算出する。
横行目標判定器７は、目標周波数算出部６で算出した目標信号の目標ドップラ周波数と、目標の背景となる地面の周波数とを比較することで、目標が横行状態に該当するかを判定する。
また、本実施の形態において、目標周波数変化率算出器２０は、目標周波数算出部６で算出した目標ドップラ周波数の時間変化率を算出し、算出した目標ドップラ周波数の変化率をビーム配分器８ｂに出力する。
ビーム配分器８ｂは、目標ドップラ周波数の変化率と予め定めた値との比較を行い、目標ドップラ周波数の変化率が予め定めた値以上のときは、目標の指向方向の変化が速いと判断して、横行目標に対するビーム指向回数を増やすタイミングを早くするように、フェーズドアレイアンテナのビーム指向を制御する。また、目標ドップラ周波数の変化率が予め定めた値より小のときは、目標の指向方向の変化が緩やかであると判断して、横行目標に対するビーム指向回数を増やすタイミングも遅くするように、フェーズドアレイアンテナのビーム指向を制御する。
【００２６】
このように本実施の形態に係る目標追尾レーダ装置によれば、目標のドップラ周波数の変化率を算出する目標周波数変化率算出器を備えるようにした。これにより、目標が横方向を向く動作速度に応じて、横行目標に対するビーム指向回数を増加させるタイミングを調整可能となり、追尾を解除され難くして、目標追尾の信頼性を向上することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  フェーズドアレイアンテナ、２  送信機、３  受信機、４  信号処理部、５、５ｂ  データ処理部、６  目標周波数算出器、７  横行目標判定器、８、８ｂ  ビーム配分器、９  第１の目標（横行目標）、１０  第２の目標（直進目標）、１１  第３の目標（直進目標）、１２  自機、１３  追尾ビーム走査、１４  捜索ビーム走査、１５  目標１ビーム照射、１６  目標２ビーム照射、１７  目標３ビーム照射、１８  捜索ビーム照射、１９  目標１(直進)、２０  目標周波数変化率算出器、５０、５１、５２  ビーム走査順序、９０  ビーム走査制御指令、１００  １０１  目標追尾レーダ装置、Ｔａ、Ｔｂ  観測間隔。
【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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