(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチパス環境下でも高精度に高度情報が取得できるレーダ装置を提供する。【解決手段】目標で反射された異なる仰角方位で同じ方向のビームを受信し、第１ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第１グループ受信信号、第２ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第２グループ受信信号として出力するＤＢＦ空中線５と、第１グループ受信信号に基づき同一目標からの第１振幅データを出力すると共に、第２グループ受信信号に基づき同一目標からの第２振幅データを検出して出力する処理ユニット８と、第１振幅データに基づく仰角を第１仰角として算出すると共に、第２振幅データに基づく仰角を第２仰角として算出して、第１ノーズ角と第２ノーズ角との変化量と、第１仰角と第２仰角との変化量との比較を行って、当該比較結果に応じて第１仰角と第２仰角とのいずれか一方を目標の仰角と決定するマルチパス測角処理器９と、を備える。【選択図】図１
2015025744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標を検出するレーダ装置であって、
目標で反射されて到来した異なる仰角方位で同じ方向のビームを受信し、該ビームのビームノーズ角が第１ノーズ角及び該第１ノーズ角と異なる第２ノーズ角の受信信号を出力し、かつ、その際に前記第１ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第１グループ受信信号、前記第２ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第２グループ受信信号として出力するＤＢＦ空中線と、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第１振幅データとして出力すると共に、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第２振幅データとして検出して出力する処理ユニットと、
前記第１振幅データに基づき前記目標の仰角を第１仰角として算出すると共に、前記第２振幅データに基づき当該目標の仰角を第２仰角として算出して、前記第１ノーズ角と前記第２ノーズ角との変化量と、前記第１仰角と第２仰角との変化量との比較を行って、当該比較結果に応じて前記第１仰角と第２仰角とのいずれか一方を前記目標の仰角と決定するマルチパス測角処理器と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記処理ユニットは、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第１振幅データを検出する第１処理ユニットと、
前記第１処理ユニットと同じ構成で、かつ、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第２振幅データを検出する第２処理ユニットと、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記処理ユニットは、
前記第２グループ受信信号を一時記憶する記憶部と、
前記ＤＢＦ空中線からの前記第１グループ受信信号を受信して、当該第１グループ受信信号から前記第１振幅データを検出すると共に、前記記憶部に記憶されている前記第２グループ受信信号を取込んで、当該第２グループ受信信号から前記第２振幅データを検出する第１処理ユニットと、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記第１処理ユニットは、４つの振幅データ検出部を含み、かつ、そのうちの１つの前記振幅データ検出部が、前記目標からの前記到来波による信号を特定する目標信号特定指令を他の前記振幅データ検出部に出力して、前記第１振幅データ及び第２振幅データを検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のレーダ装置であって、
前記第２処理ユニットは、４つの振幅データ検出部を含み、かつ、そのうちの１つの前記振幅データ検出部が、前記目標からの前記到来波による信号を特定する目標信号特定指令を他の前記振幅データ検出部に出力して、前記第１振幅データ及び第２振幅データを検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーダ装置であって、
前記ＤＢＦ空中線が受波した前記到来波が前記目標から直接到来したとして、前記処理ユニットからの前記振幅データに基づき前記目標の仰角を算出するモノパス測角処理器と、
前記マルチパス測角処理器から出力される前記仰角と、前記モノパス測角処理器から出力される前記仰角とのいずれか一方を選択して出力する選択器と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーダ装置であって、
前記モノパス測角処理器からの前記仰角を取込んで前記目標の高度を算出する追尾処理器と、
前記追尾処理器により算出された前記高度を平滑化し、当該平滑化前後の変化量が予め設定された閾値より大きい場合にはマルチパスが存在すると判断して前記マルチパス測角処理器からの前記仰角が出力されるように前記選択器に指示し、該平滑化前後の変化量が前記閾値より小さい場合には前記到来波にマルチパスが存在しないと判断して前記モノパス測角処理器からの前記仰角が出力されるように前記選択器に指示するマルチパス測角処理制御器と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
目標を検出する飛翔体仰角算出方法であって、
目標で反射されて到来した異なる仰角方位で同じ方向のビームを受信し、該ビームのビームノーズ角が第１ノーズ角及び該第１ノーズ角と異なる第２ノーズ角の受信信号を出力し、かつ、その際に前記第１ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第１グループ受信信号、前記第２ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第２グループ受信信号として出力する送受信手順と、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第１振幅データとして出力すると共に、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第２振幅データとして検出して出力する振幅データ検出手順と、
前記第１振幅データに基づき前記目標の仰角を第１仰角として算出すると共に、前記第２振幅データに基づき当該目標の仰角を第２仰角として算出して、前記第１ノーズ角と前記第２ノーズ角との変化量と、前記第１仰角と第２仰角との変化量との比較を行って、当該比較結果に応じて前記第１仰角と第２仰角とのいずれか一方を前記目標の仰角と決定するマルチパス測角手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
【請求項９】
請求項８に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記振幅データ検出手順は、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第１振幅データを検出する第１振幅データ検出手順と、
前記第１振幅データ検出手順と同じ手順で、かつ、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第２振幅データを検出する第２振幅データ検出手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記振幅データ検出手順は、
前記第２グループ受信信号を一時記憶する記憶手順と、
前記送受信手順からの前記第１グループ受信信号を受信して、当該第１グループ受信信号から前記第１振幅データを検出すると共に、前記記憶手順に記憶されている前記第２グループ受信信号を取込んで、当該第２グループ受信信号から前記第２振幅データを検出する第１振幅データ検出手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記送受信手順が受波した前記到来波が前記目標から直接到来したとして、前記振幅データ検出手順からの前記振幅データに基づき前記目標の仰角を算出するモノパス測角手順と、
前記マルチパス測角手順から出力される前記仰角と、前記モノパス測角手順から出力される前記仰角とのいずれか一方を選択して出力する選択手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記モノパス測角手順からの前記仰角を取込んで前記目標の高度を算出する追尾処理手順と、
前記追尾処理手順により算出された前記高度を平滑化し、当該平滑化前後の変化量が予め設定された閾値より大きい場合にはマルチパスが存在すると判断して前記マルチパス測角手順からの前記仰角が出力されるように前記選択手順に指示し、該平滑化前後の変化量が前記閾値より小さい場合には前記到来波にマルチパスが存在しないと判断して前記モノパス測角手順からの前記仰角が出力されるように前記選択手順に指示するマルチパス測角処理制御手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルビーム形成空中線を備えるレーダ装置及び飛翔体仰角算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、一般に空間に電波を送信して、目標で反射された電波を受信することにより、目標探知、目標位置の測定、目標の飛翔状況等を観測する。
【０００３】
即ち、空中線から空間に送信された電波は、目標で反射する。この反射波を再び空中線で受信して、受信信号とする。この受信信号には、目標で反射された電波以外の電波による信号も含まれている。
【０００４】
そこで、目標探知のために、目標で反射された電波による信号(目標信号)を抽出することが行われる。この目標信号の抽出は、以下のように行われる。先ず、受信信号を所定のサンプリング間隔でＡ/Ｄ変換してディジタル信号に変換し、このディジタル信号に対して干渉信号の抑圧等の不要信号処理が行なわれる。そして、不要信号処理が行われたディジタル信号の振幅値をサンプリング時間毎に取得し、この振幅値が予め設定された閾値より大きい場合には、当該ディジタル受信信号は目標による反射波の信号(目標信号)であると判定する。即ち、予め設定された閾値より大きい振幅値を持つ信号が目標信号として抽出される。
【０００５】
一方、目標高度を知るには、目標までの距離及び仰角を測定する必要がある。距離の測定はレーダ装置の基本機能であり、距離は電波の往復時間から得ることができる。
【０００６】
そこで、電波の出力角度を変化させて得た受信信号の振幅値の比から測角を行う振幅比較測角処理や、同時にΣビームパターンとΔビームパターンと呼ばれる２種類のビームパターンを形成して測角処理を行うことにより方位や仰角を得るモノパルス測角と呼ばれる方式が実用化されている。なお、距離情報、方位情報、高度情報の３次元情報が得られるレーダ装置は３次元レーダ装置と呼ばれる。
【０００７】
また、観測したい空間をスキャンしながら電波を送信する送信処理を繰り返して行うことにより、目標に関する情報を所定の時間間隔で連続して取得するレーダ装置も実用化されている。
【０００８】
上記３次元レーダ装置の場合、高度情報の精度は、マルチパスの存在により大きく低下する。図１３は、マルチパスを説明する図である。レーダ装置から送信された電波は目標で反射され、再びレーダ装置で受信される。このとき、目標により反射された電波が、地面や海面等で更に反射されて受信されるパスと、これら地面等で反射されることなく直接受信されるパスとが存在する。従って、レーダ装置は、目標から反射された電波であっても、パスの異なる電波が重畳された電波を計測することになる場合がある。先に、高度は仰角から算出することを述べたが、パスが異なることは、仰角が異なることを意味するので、マルチパスの存在を適切に考慮して高度を求めなければ、大きな誤差が生じる。
【０００９】
また、マルチパスの影響は、レーダ装置に対する目標、地面、海面等の位置関係、周波数、気象条件等により変化する。このため、一般的なマルチパス対策としては、なるべくビームが地面や海面を照射しないように仰角を高めに制御するオフボアサイトビーム走査や、送信周波数を変化させてマルチパスの影響が異なる受信信号を合成して影響を軽減する周波数ダイバーシティが行われる。
【００１０】
ところが、オフボアサイトビーム走査には、地面や海面に近い低仰角の目標からの目標信号が弱くなるという欠点がある。一方、周波数ダイバーシティには、複数の送信周波数を使用するための電波法上の制約がある。
【００１１】
また、別の方法として、追尾処理後の平滑化によりマルチパスの影響を軽減する方法がある。しかし、追尾処理は複数スキャンの探知データを必要とする。また、この対処方法は目標の移動によるマルチパスの影響が変化を前提にしているため、当該変化が生じるための時間が必要になる。このため、高度情報を高精度に得るためには時間がかかる。
【００１２】
そこで、解析的にマルチパスの影響を除去して直接波の角度を算定するレーダ装置が、特許第３３５３９９１号において提案されている。図１４は、特許第３３５３９９１号におけるレーダ装置の概略構成図である。
【００１３】
送信機１０２は送信パルスを発生して空中線９０１に出力することで、この空中線９０１から空間に電波が送信される。ここで、空中線９０１はモノパルス方式として仰角方向にΣビームパターンとΔビームパターンとを形成する。
【００１４】
一方、反射波は、空中線９０１により受信される。そして、受信して得られた高周波の受信信号は、送受信器９０２でＡ/Ｄ変換されてディジタル受信信号として信号処理器９０３に出力される。信号処理器９０３では、干渉信号抑圧、地面や海面からの反射信号などの不要信号の抑圧等の信号処理が行われる。
【００１５】
このように信号処理された受信信号は、目標信号検出器９０４において閾値と比較され、閾値以上の振幅を持つ受信信号は目標信号であると判定される。そして、対応するΣビームパターンの振幅値とΔビームパターンの振幅値が抽出され、これを用いて複素除算器９０５は、Δ/Σを算出する。
【００１６】
円中心演算器９０６は、Δ/Σを用いて、図１５に示すような複素平面上で描かれる円軌跡９００の半径と、その中心座標とを算出する。角度変換器９０７は、半径と中心座標とから直接波の到来角を算出する。
【００１７】
このレーダ装置は、マルチパス環境下でΔ/Σの値が図１５示すような円軌跡を描く特性を利用したものである。従って、マルチパス環境下において高精度な測角を行うためには、円軌跡９００を精度良く求める必要がある。
【００１８】
そこで、ある間隔で同一周波数の電波を送信し、３回以上観測して探知データを検出する。そして、探知データに対応する複素平面上で異なる３個以上のΔ/Σの座標を求めることにより円軌跡９００を精度良く求めている。
【００１９】
この方法は、目標が動いている場合、目標と観測点との距離が変化して直接波と間接波との間の相対位相差φが変化することを利用している。各観測の時間間隔をある程度保つことにより、複素平面上の観測点は、図１５における観測点９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃのようになり、互いに離れた位置関係でプロットされる。このため、各観測点の座標から円軌跡９００を高精度に求めることが可能になる。
【００２０】
ただし、各観測の時間間隔が短くなると、複素平面上の観測点９０１ｄ、９０１ｅ、９０１ｆは接近するようになるため、円軌跡９００を正確に求めることが困難になる。
【００２１】
従って、円軌跡９００を精度良く求めるためには、観測中に目標がある程度移動している必要があり、このため複数スキャンにわたる観測が必要となる。即ち、この技術ではマルチパスの影響を除去した高度情報を得るために、対象とする航空機等の目標を長時間にわたり観測する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特許第３３５３９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許第３３５３９９１号公報に係る方法では、マルチパスの影響を低減した高度を得るために、スキャンを複数回行うと共に、長時間にわたり観測を行なわねばならない問題があった。
【００２４】
即ち、特許第３３５３９９１号公報に係る方法は、動いている目標の距離が変ることによる直接波と間接波との相対位相差φの変化を利用している。各観測の時間間隔をある程度保つことにより、複素平面上の観測点は、図１５における観測点９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃが示すように互いに離れた位置関係でプロットされる。従って、これらの観測点の座標から円軌跡９００を高精度に求めることができる。
【００２５】
しかし、各観測の時間間隔が短くなると、複素平面上の観測点９０１ｄ、９０１ｅ、９０１ｆのように各点が接近するようになるため、円軌跡９００を正確に求めることが困難になる。このため、円軌跡９００を精度良く求めるためには、観測中に目標がある程度移動している必要があり、複数スキャンにわたる観測が必要になる。
【００２６】
そこで、本発明の主目的は、マルチパス環境下でも高精度に高度情報が取得できるレーダ装置及び飛翔体仰角算出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため、目標を検出するレーダ装置に係る発明は、目標で反射されて到来した異なる仰角方位で同じ方向のビームを受信し、該ビームのビームノーズ角が第１ノーズ角及び該第１ノーズ角と異なる第２ノーズ角の受信信号を出力し、かつ、その際に第１ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第１グループ受信信号、第２ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第２グループ受信信号として出力するＤＢＦ空中線と、第１グループ受信信号に含まれる受信信号に基づき同一目標からの到来波による信号の振幅データを第１振幅データとして出力すると共に、第２グループ受信信号に含まれる受信信号に基づき同一目標からの到来波による信号の振幅データを第２振幅データとして検出して出力する処理ユニットと、第１振幅データに基づき目標の仰角を第１仰角として算出すると共に、第２振幅データに基づき当該目標の仰角を第２仰角として算出して、第１ノーズ角と第２ノーズ角との変化量と、第１仰角と第２仰角との変化量との比較を行って、当該比較結果に応じて成立する仰角関係から目標の仰角を決定するマルチパス測角処理器と、を備えることを特徴とする。
また、目標を検出する飛翔体仰角算出方法に係る発明は、目標で反射されて到来した異なる仰角方位で同じ方向のビームを受信し、該ビームのビームノーズ角が第１ノーズ角及び該第１ノーズ角と異なる第２ノーズ角の受信信号を出力し、かつ、その際に第１ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第１グループ受信信号、第２ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第２グループ受信信号として出力する送受信手順と、第１グループ受信信号に含まれる受信信号に基づき同一目標からの到来波による信号の振幅データを第１振幅データとして出力すると共に、第２グループ受信信号に含まれる受信信号に基づき同一目標からの到来波による信号の振幅データを第２振幅データとして検出して出力する振幅データ検出手順と、第１振幅データに基づき目標の仰角を第１仰角として算出すると共に、第２振幅データに基づき当該目標の仰角を第２仰角として算出して、第１ノーズ角と第２ノーズ角との変化量と、第１仰角と第２仰角との変化量との比較を行って、当該比較結果に応じて第１仰角と第２仰角とのいずれか一方を目標の仰角と決定するマルチパス測角手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、マルチパス環境下でも高精度な仰角が導出可能になり、目標の高度情報に対する信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるレーダ装置のブロック図である。
【図２】ＤＢＦ空中線の詳細ブロック図である。
【図３】振幅データ抽出部の詳細ブロック図である。
【図４】受信ビームの空中線利得の模式図である。
【図５】直接波の仰角とビームノーズとの関係を示す図で、(ａ)は直接波の第１仰角及び第２仰角が第１ノーズ角より大きい場合、(ｂ)は第１仰角及び第２仰角が第２ノーズ角より小さい場合、(ｃ)は直接波の第１仰角及び第２仰角が第１ノーズ角と第２ノーズ角との間の場合を示す。
【図６】レーダ装置における仰角の導出手順を示したフローチャートである。
【図７】第２実施形態にかかるレーダ装置のブロック図である。
【図８】レーダ装置における仰角の導出手順を示したフローチャートである。
【図９】第３実施形態にかかるレーダ装置のブロック図である。
【図１０】第３実施形態にかかるレーダ装置における仰角の導出手順を示したフローチャートである。
【図１１】第４実施形態にかかるレーダ装置のブロック図である。
【図１２】第４実施形態にかかるレーダ装置における仰角の導出手順を示したフローチャートである。
【図１３】マルチパスを説明する図である。
【図１４】関連技術の説明に適用されるレーダ装置の概略構成図である。
【図１５】関連技術の説明に適用される複素平面上の観測点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかるレーダ装置２Ａのブロック図である。また、図６は、このレーダ装置２Ａで目標の仰角を導出する手順を示した図である。
【００３１】
このレーダ装置２Ａは、ビーム制御器３、励振信号発生器４、ディジタルビーム形成(ＤＢＦ)空中線５、分配器６、ウェイト発生器７、第１処理ユニット８ａ及び第２処理ユニット８ｂを含む処理ユニット８、マルチパス測角処理器９を備える。以下、図６を参照しながら、各構成要素の説明を行う。
【００３２】
ステップSＡ１，SＡ２：  先ず、レーダ装置２Ａは、送信信号を生成して目標に向けて電波を送信すると共に、目標で反射されて到来してきた電波を受信する。かかる処理は、ビーム制御器３、励振信号発生器４、ＤＢＦ空中線５により行われる。
【００３３】
即ち、ビーム制御器３は、ＤＢＦ空中線５に対して所定の方向に指向する所定形状の送信ビームを形成するためのビーム制御データＧ１を出力する。励振信号発生器４は、励振信号Ｇ２を発生してＤＢＦ空中線５に出力する。
【００３４】
ＤＢＦ空中線５には、ビーム制御器３からのビーム制御データＧ１と、励振信号発生器４からの励振信号Ｇ２とが入力する。
【００３５】
図２は、このようなＤＢＦ空中線５の詳細ブロック図である。ＤＢＦ空中線５は、送信空中線と受信空中線とが一つのユニットをなすアンテナユニット２０(２０ａ〜２０ｎ：ｎは正の整数)を複数備える。なお、図２においては、送信空中線と受信空中線とが一体になったアンテナユニット２０を示すが、送信空中線と受信空中線とが別々に設けられた構成でも良い。
【００３６】
各アンテナユニット２０は、素子アンテナ２１、送受信切替器２２、低雑音増幅器２３、Ａ/Ｄ変換器２４、電力増幅器２５、位相制御器２６を備える。
【００３７】
なお、本明細書において、複数のアンテナユニット２０の各素子アンテナ２１から電波が送受信される。各素子アンテナ２１により送受信される電波を「電波」と記載し、複数の素子アンテナ２１から送受信された電波を合成した結果をビームと記載する。このため、１つの素子アンテナ２１から送受信される電波が指向性を持たない場合でも、ビームは指向性を持つようになる。図２において符号Ｐａは送信ビームを示し、符号Ｐｂは受信ビームを示している。なお、送信ビームＰａは、受信ビームＰｂを包含するように形成されている。
【００３８】
ビームの指向性や形状は、複数の素子アンテナ２１の配置構成(レイアウト)、各素子アンテナ２１から出力される電波の位相等により設定される。この電波の位相を設定するための情報が、ビーム制御器３からのビーム制御データＧ１に含まれる。そして、このビーム制御データＧ１に基づき励振信号発生器４からの励振信号Ｇ２が変調されて、各素子アンテナ２１から出力される電波が、所定方向に指向性を持つ所定形状のビームＰａを形成する。
【００３９】
具体的には、位相制御器２６が、ビーム制御データＧ１に基づき励振信号Ｇ２の位相を変調して送信信号を生成する。この位相変調により、各素子アンテナ２１から出力された電波により構成されるビームの形状及び指向性が設定されることになる。電力増幅器２５は、このように変調を受けた送信信号を電力増幅する。
【００４０】
送受信切替器２２は、送信時には電力増幅器２５から素子アンテナ２１に送信信号が出力されるように回路制御し、受信時には素子アンテナ２１から低雑音増幅器２３に受信信号が出力されるように回路制御する。
【００４１】
素子アンテナ２１は、送信時には空間に電波を送信し、受信時には電波を受信する。受信信号は、送受信切替器２２を介して低雑音増幅器２３に出力される。なお、素子アンテナ２１は、所定の仰角ビームを得るために仰角方向に複数並設された構成であるが、サブアレイアンテナでもよい。また、方位方向の合成は、ＲＦ合成とディジタル合成のどちらでもよい。
【００４２】
低雑音増幅器２３は受信信号を増幅し、Ａ/Ｄ変換器２４は増幅された受信信号をディジタル信号に変換する。そして、ディジタルの受信信号Ｇ３は分配器６に出力される。この受信信号Ｇ３は、各アンテナユニット２０から出力されるため、Ｎ個のアンテナユニット２０の場合には、Ｎ個の受信信号Ｇ３が得られる。
【００４３】
ステップSＡ３：  分配器６は、各受信信号Ｇ３を処理ユニット８の第１処理ユニット８ａと第２処理ユニット８ｂとに分配する。図１に示すように、第１処理ユニット８ａと第２処理ユニット８ｂとは、それぞれ振幅データ抽出部３１を４個含んでいる。このため、分配器６は、１個のアンテナユニット２０からの受信信号Ｇ３を８個に分配して、各振幅データ抽出部３１に出力する。従って、各振幅データ抽出部３１には、各アンテナユニット２０からの受信信号Ｇ３が入力する。即ち、Ｎ個のアンテナユニット２０が設けられている場合には、８個の受信信号Ｇ３が、各振幅データ抽出部３１に入力することになる。以下、第１処理ユニット８ａに分配される４個の受信信号を総称して第１グループ受信信号Ｇ３＿ａと記載し、第２処理ユニット８ｂに分配される４個の受信信号を総称して第２グループ受信信号Ｇ３＿ｂと記載する。
【００４４】
ステップSＡ４：  次に、第１グループ受信信号Ｇ３＿ａ、第２グループ受信信号Ｇ３＿ｂに含まれる受信信号Ｇ３に対する合成処理、利得調整処理、不要信号処理を行う。これら処理は、ウェイト発生器７、処理ユニット８により行う。
【００４５】
ウェイト発生器７は、処理ユニット８で複数の受信信号Ｇ３が所定のビーム形状を持つように各受信信号Ｇ３に対するウェイトを生成し、これをウェイト信号Ｇ６として出力する。
【００４６】
処理ユニット８における第１処理ユニット８ａ及び第２処理ユニット８ｂは、同じ構成の振幅データ抽出部３１(３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ)を４個含んでいる。この振幅データ抽出部３１は、図３に示すように、ＤＢＦ処理器３３、利得補正器３４、不要信号処理器３５、目標検出処理器３６を備える。
【００４７】
ＤＢＦ処理器３３には、分配器６を介して第１グループ受信信号Ｇ３＿ａや第２グループ受信信号Ｇ３＿ｂが入力すると共にウェイト発生器７からウェイト信号Ｇ６が入力している。そこで、ＤＢＦ処理器３３は、ＤＢＦ空中線５から分配器６を経て受信した第１グループ受信信号Ｇ３＿ａを構成するＮ個の受信信号Ｇ３に対して、仰角方向に所定ビームとなるように、ウェイト信号Ｇ６による重み付を行うことにより、ビームノーズ仰角が同じでビームの異なる信号(受信ビーム信号)を形成する。
【００４８】
利得補正器３４は、ＤＢＦ処理器３３からの受信ビーム信号に対して空中線利得が所定値になるように補正する。
【００４９】
不要信号処理器３５は、利得補正器３４からの補正された受信ビーム信号に対して、干渉信号の抑圧、地面や海面からの反射信号等の不要信号の抑圧を行う(不要信号処理)。
【００５０】
ステップSＡ５，SＡ６：  目標検出処理器３６は、合成処理、利得調整処理、不要信号処理が行われた受信ビーム信号から目標による信号を特定して、その振幅データＧ７を出力する。従って、第１処理ユニット８ａから４個の振幅データ(以下、これらを第１振幅データと記載)が出力され、第２処理ユニット８ｂから４個の振幅データ(第２振幅データと記載)が出力される。第１振幅データをＧ７＿ａ、第２振幅データをＧ７＿ｂと記載する。
【００５１】
なお、図１においては、振幅データ抽出部３１ａから他の振幅データ抽出部３１ｂ〜３１ｄに目標信号特定指令Ｇ５が出力されている。この目標信号特定指令Ｇ５は、４つの振幅データ抽出部３１ａ〜３１ｄが、同一目標からの受信信号Ｇ３を検出して、検出した受信信号Ｇ３による振幅データＧ７が出力されるように、目標同一性を確保するための指令である。即ち、振幅データ抽出部３１ａが検出した信号と同じ距離の信号を同一目標からの受信信号として他の振幅データ抽出部３１ｂ〜３１ｄが検出するように目標信号特定指令Ｇ５が出力されている。４つの振幅データ抽出部３１が同じ目標からの受信信号Ｇ３の振幅データを抽出すればよいので、目標信号特定指令Ｇ５は、振幅データ抽出部３１ａ〜３１ｄのいずれか１つの振幅データ抽出部が他の振幅データ抽出部に出力すればよい。
【００５２】
目標検出処理器３６は、不要信号処理された信号と予め設定された閾値との比較を行う。そして、閾値以上の信号は目標からの信号(目標信号)と判定し、その信号の振幅データＧ７を検出する。このとき、目標検出処理器３６は、目標信号であることを示す目標信号特定指令Ｇ５を他の振幅データ抽出部３１の目標検出処理器３６に出力する。他の振幅データ抽出部３１の目標検出処理器３６は、目標信号の判断処理は行わずに、目標信号特定指令Ｇ５が示す同じビームノーズ仰角でビームの異なる信号を検出し、その振幅データＧ７を出力する。なお、目標信号であるか否かの判断は、目標信号特定指令Ｇ５を出力する目標検出処理器３６が検出した振幅データの距離と同じ距離の振幅データを持つ受信信号Ｇ３を特定することにより行われる。従って、目標信号特定指令Ｇ５には振幅データの距離に関する情報が含まれている。
【００５３】
以上により、第１振幅データＧ７＿ａ及び第２振幅データＧ７＿ｂが、マルチパス測角処理器９に出力されることになる。第１振幅データＧ７＿ａ及び第２振幅データＧ７＿ｂは、それぞれ４個の振幅データＧ７を含むので、マルチパス測角処理器９には合計８個の振幅データＧ７が入力することになる。
【００５４】
ステップSＡ８：  マルチパス測角処理器９は、振幅データＧ７を用いて、目標で反射して直接到来してきた反射波(直接波)の仰角αを以下の原理に基づき算出する。なお、図１３に示すように、目標で反射して到来してきた反射波には、上述の直接波の他に、海面等で反射されて到来した間接波が存在する。しかし、近辺に海面等の反射波を再度反射させる物体が存在しない場合も有り、かかる場合には直接波のみとなる。そこで、直接波と間接波とが存在する環境をマルチパス環境と記載し、直接波のみが存在する環境を非マルチパス環境と記載する。マルチパス測角処理器９は、マルチパス環境下で受信した信号であることを前提とする。この意味から、マルチパス測角処理器９で求めた仰角をマルチパス仰角と記載する。
【００５５】
先ず、マルチパス環境下での受信信号Ｇ４の振幅値Σを、
Σ={S(α)+γ・S(β)・ｅｘｐ(ｊ・φ)}・ｋ
で定義する。以下、この式を基本式と呼ぶ。ここで各記号の意味は以下のとおりである。
α：直接波の仰角(ビームノーズからのずれ)
β：間接波の仰角(ビームノーズからのずれ)
γ：直接波に対する間接波の相対振幅比
φ：直接波に対する間接波の相対位相差
S(θ)：仰角θにおける空中線利得
ｋ：目標の距離に依存する値
ｊ：虚数
【００５６】
第１処理ユニット８ａから出力される第１グループ受信信号Ｇ３＿ａに含まれる受信信号Ｇ３の振幅値を、Σ１〜Σ４とすると、基本式から各受信信号Ｇ４の振幅値Σ１〜Σ４は、
Σ１={S１(α)+γ・S１(β)・ｅｘｐ(ｊ・φ)}・ｋ  …  (１)
Σ２={S２(α)+γ・S２(β)・ｅｘｐ(ｊ・φ)}・ｋ  …  (２)
Σ３={S３(α)+γ・S３(β)・ｅｘｐ(ｊ・φ)}・ｋ  …  (３)
Σ４={S４(α)+γ・S４(β)・ｅｘｐ(ｊ・φ)}・ｋ  …  (４)
となる。ここでS１〜S４は、ビームノーズの仰角が同じであるが、ビーム幅が異なるガウス関数で近似されるビームの空中線利得である。
【００５７】
図１３に示したように、レーダ装置受信される反射波には直接波と間接波とがある。このような直接波と間接波との４つの受信信号Ｇ４に対応する受信ビームの空中線利得S１〜S４は、図４の模式図のように示すことができる。
【００５８】
このときS１(θ)等のビームの空中線利得は、
S１(θ)=Ｇ・ｅｘｐ(-ａ１・θ２)  …  (５)
S２(θ)=Ｇ・ｅｘｐ(-ａ２・θ２)  …  (６)
S３(θ)=Ｇ・ｅｘｐ(-ａ３・θ２)  …  (７)
S４(θ)=Ｇ・ｅｘｐ(-ａ４・θ２)  …  (８)
と書ける。ここで、Ｇはビームの利得を示す係数であり、４つのビームの空中線利得が同じ値になるように利得補正器３４(図３を参照)が補正している。
【００５９】
式(１)〜式(４)をγ・ｅｘｐ(ｊ・φ)の項について解くと、
γ・ｅｘｐ(ｊ・φ)={Σ１/ｋ-S１(α)}/S１(β)  …  (９)
γ・ｅｘｐ(ｊ・φ)={Σ２/ｋ-S２(α)}/S２(β)  …  (１０)
γ・ｅｘｐ(ｊ・φ)={Σ３/ｋ-S３(α)}/S３(β)  …  (１１)
γ・ｅｘｐ(ｊ・φ)={Σ４/ｋ-S４(α)}/S４(β)  …  (１２)
となる。
【００６０】
そこで、式(９)と式(１１)からγ・ｅｘｐ(ｊ・φ)を除去して、
{Σ１/ｋ-S１(α)}/S１(β)={Σ３/ｋ-S３(α)}/S３(β)    …  (１３)
を得る。
【００６１】
この式(１３)を変形して、式(５)、式(７)を使うと下記の式(１４)が得られる。
{Σ１/ｋ-S１(α)}/{Σ３/ｋ-S３(α)}
=S１(β)/S３(β)
=ｅｘｐ{-(ａ１-ａ３)β２}  …  (１４)
【００６２】
同様にして、式(１０)、式(１２)および式(６)、式(８)より、下記の式(１５)が得られる。
{Σ２/ｋ-S２(α)}/{Σ４/ｋ-S４(α)}
=S２(β)/S４(β)
=ｅｘｐ{-(ａ２-ａ４)β２}  …  (１５)
【００６３】
更に、式(１０)、式(１１)および式(６)、式(７)より、下記の式(１６)が得られる。
{Σ２/ｋ-S２(α)}/{Σ３/ｋ-S３(α)}
=S２(β)/S３(β)
=ｅｘｐ{-(ａ２-ａ３)β２}  …  (１６)
【００６４】
ここで、
ａ１-ａ３=ａ２-ａ４=ａ２-ａ３≠０  …(１７)
の関係が成立するようにａ１〜ａ４を決めると、
{Σ１/ｋ-S１(α)}/{Σ３/ｋ-S３(α)}
={Σ２/ｋ-S２(α)}/{Σ４/ｋ-S４(α)}
={Σ２/ｋ-S２(α)}/{Σ３/ｋ-S３(α)}  …  (１８)
が得られる。
【００６５】
そして、式(１８)よりｋを消去すると、
(Σ１・Σ４-Σ２・Σ３)/(Σ４・S１(α)-Σ１・S４(α)-Σ３・S２(α)-Σ２・S３(α))
=(Σ２・Σ３-Σ２・Σ４)/(Σ３・S１(α)-Σ２・S３(α)-Σ４・S２(α)-Σ２・S４(α))  …  (１９)
となる。
【００６６】
この式(１９)を変形して整理すると、
Ａ・S１(α)+Ｂ・S２(α)+Ｃ・S３(α)+Ｄ・S４(α)≡Ｇ・Ｆ(α)=０  …  (２０)
となる。ここで
Ａ=Σ２・Σ３・Σ４-Σ２・Σ４２  …  (２１)
Ｂ=-Σ１・Σ３・Σ４+Σ１・Σ４２ …  (２２)
Ｃ=Σ２２・Σ４-Σ１・Σ２・Σ４  …  (２３)
Ｄ=Σ１・Σ２・Σ３-Σ２２・Σ３  …  (２４)
Ｆ(θ)=Ａ・ｅｘｐ(-ａ１・θ２)+Ｂ・ｅｘｐ(-ａ２・θ２)+
Ｃ・ｅｘｐ(-ａ３・θ２)+Ｄ・ｅｘｐ(-ａ４・θ２)    …  (２５)
である。
【００６７】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは各ビームの受信信号Ｇ４の振幅値から計算される値である。ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は設計により予め決める定数であり、直接波の仰角αは、式(２５)に対してニュートン法などの数値解析の方法を用いることにより求めることが可能である。
【００６８】
式(２５)により求めた直接波の仰角αはビームノーズからのずれの絶対値であり、仰角方向においてビームノーズの上側か下側かについては、未定のままである。従って、ビームノーズの上側か、下側か(図５を参照)の判定を行って、真の仰角を特定する必要がある。
【００６９】
そこで、直接波がビームノーズの上側か下側かを判定するために、ビームノーズの異なる４つの受信ビームをもう１組形成して、式(１)〜式(２５)の同様の処理を行う。即ち、第１処理ユニット８ａからの４つの振幅データＧ７＿ａに基づき式(１)〜式(２５)に従って仰角(以下、第１仰角α１)を求めると共に、第２処理ユニット８ｂからの４つの振幅データＧ７＿ｂに基づき式(１)〜式(２５)に従って仰角(以下、第２仰角α２)を求める。
【００７０】
いまビームノーズの仰角を第１ノーズ角φ１、第２ノーズ角φ２とする。このとき、ビームノーズの仰角φ１及びφ２、直接波の第１仰角α１及び第２仰角α２の関係は、図５に示すように３つのケースに場合分けすることができる。なお、φ１＞φ２とする。
【００７１】
図５(ａ)は、直接波の第１仰角α１及び第２仰角α２が第１ノーズ角φ１より大きい場合(ケース１)、図５(ｂ)は、直接波の第１仰角α１及び第２仰角α２が第２ノーズ角φ２より小さい場合(ケース２)、図５(ｃ)は、直接波の第１仰角α１及び第２仰角α２が第１ノーズ角φ１と第２ノーズ角φ２との間の場合(ケース３)を示している。
【００７２】
ケース１〜ケース３は、第１仰角に対する第２仰角の変化量と、第１ノーズ角φ１に対する第２ノーズ角φ２の変化量との大小関係により場合分けされる。但し、数式的には、これら第１仰角、第２仰角、第１ノーズ角、第２ノーズ角が正負の値を持つことを反映して、以下の式(２６)〜式(２８)で表現できる。
ケース１：φ１-φ２=α２-α１  …  (２６)
ケース２：φ１-φ２=α１-α２  …  (２７)
ケース３：φ１-φ２=α１+α２  …  (２８)
【００７３】
そこで、式(２６)〜式(２８)のいずれの関係式が成り立つかを判定することにより、直接波の仰角αが特定できる。即ち、直接波の仰角αを求めることができ、この仰角αがマルチパス仰角である。
【００７４】
以上により、マルチパス測角処理器９は、第１振幅データと第２振幅データとを用いて、マルチパス環境下における仰角算出原理に従い、直接波の仰角を算出する。従って、本実施形態にかかる方法は、スキャンする必要がないため、スキャンを複数回行って得られる探知データに基づき仰角を求める方法に対して装置の小型化を図りながら短時間で、高精度な仰角測定が可能になる。
【００７５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００７６】
マルチパス環境下での測角処理は、演算処理負荷が大きくなる可能性がある。しかし、一般的に、マルチパスは局所的に発生するため全領域に対してマルチパス環境下での測角処理を行う必要がない。即ち、海面等で反射された電波を受信しないときもある。そこで、本実施形態では、マルチパス環境下ではマルチパス測角処理を行い、マルチパスが存在しない非マルチパス環境下では通常の振幅比較測角処理を行うようにして、演算処理負荷の軽減を図る。
【００７７】
ここで、通常の振幅比較測角処理とは背景技術の欄で説明したような公知の振幅比較測角処理である。この振幅比較測角処理により得られる仰角を振幅比較仰角と記載する。
【００７８】
図７は、本実施形態にかかるレーダ装置２Ｂのブロック図である。本実施形態にかかるレーダ装置２Ｂは、図１に示したレーダ装置２Ａに対して、振幅比較測角処理器１１と選択器１２とが追設されて、マルチパス環境であるか非マルチパス環境であるかに応じて測角処理を変えるようにしている。
【００７９】
図８は、レーダ装置２Ｂでの仰角の導出手順を示すフローチャートである。なお、図８のステップSＢ１〜ステップSＢ７は、図６におけるステップSＡ１〜ステップSＡ７と同じなので、説明を適宜省略する。
【００８０】
ステップSＢ８：受信信号がマルチパス環境下での信号であるとして、マルチパス測角処理器９により仰角を求める。
【００８１】
ステップSＢ９：  一方、ユーザがマルチパス環境下での信号でないと指示した場合には、ステップSＢ６からステップSＢ９に進む。そして、振幅比較測角処理器１１は、第１、第２振幅データに基づき振幅比較仰角を算出する。
【００８２】
従って、ユーザがマルチパス環境であると指示した場合には、第１実施形態において説明したマルチパス測角処理器９でマルチパス仰角が求められ、非マルチパス環境であると指示した場合には、振幅比較測角処理器１１で振幅比較仰角が求められる。そこで、選択器１２は、ユーザ指示に従い、マルチパス測角処理器９からのマルチパス仰角又は振幅比較測角処理器１１からの振幅比較仰角を出力する。
【００８３】
なお、上記説明では、振幅比較測角処理器１１とマルチパス測角処理器９とは、マルチパス環境であるか否かにかかわらず並列動作している場合について説明したが、トグル動作しても良い。即ち、マルチパス環境の場合にはマルチパス測角処理器９が動作し、非マルチパス環境の場合には振幅比較測角処理器１１が動作すれば良い。
【００８４】
これにより、マルチパス環境下での測角処理負荷が大きくなっても、ハードウェア規模の増大を抑制しながらマルチパス環境内で直接波の仰角特定を行えるようになる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００８６】
図９は、本実施形態にかかるレーダ装置２Ｃのブロック図である。これまで説明した各実施形態におけるレーダ装置の処理ユニット８は、第１処理ユニット８ａと第２処理ユニットとを備えていた。これに対し、本実施形態では、処理ユニット８に記憶部８ｃを設け、第２処理ユニットを省略した構成とした。
【００８７】
このような構成のレーダ装置２Ｃにおける処理手順を図１０に示す。なお、図１０においてステップSＣ１〜ステップSＣ３、ステップSＣ５〜SＣ８、ステップSＣ１０〜ステップSＣ１４は、図８に示すステップSＢ１〜ステップSＢ７と同じなので、説明を適宜省略する。即ち、本実施形態にかかる仰角を算出する処理手順としては、ステップSＣ４及びステップSＣ９がこれまでの処理と相違する。
【００８８】
ステップSＣ４：  即ち、これまでの実施形態においては、第１マルチパス仰角と第２マルチパス仰角とは並列処理により算出したが、本実施形態では第１マルチパス仰角と第２マルチパス仰角とは逐次処理により算出する。そこで、第１マルチパス仰角の算出が終了するまで、第２マルチパス仰角算出用の第２グループ受信信号Ｇ３＿ｂは、記憶部８ｃに一時記憶される。
【００８９】
ステップSＣ９：  そして、第１グループ受信信号Ｇ３＿ａに基づき第１振幅データＧ７＿ａＧ７＿ａが検出されて、マルチパス測角処理器９に出力されると、記憶部８ｃに記憶されている第２グループ受信信号Ｇ３＿ｂが、分配器６を介して第１処理ユニット８ａに出力される。なお、この間に、マルチパス測角処理器９は、第１振幅データＧ７＿ａＧ７＿ａを用いて第１マルチパス仰角を算出する。
【００９０】
そして、第１処理ユニット８ａは、入力してきた第２グループ受信信号Ｇ３＿ｂに基づき第２振幅データＧ７＿ｂを検出し、マルチパス測角処理器９は、第２振幅データＧ７＿ｂを用いて第２マルチパス仰角を算出する。
【００９１】
これにより、第１マルチパス仰角及び第２マルチパス仰角が揃うので、マルチパス測角処理器９は第１ノーズ角及び第２ノーズ角との関係からマルチパス仰角を特定して導出する。
【００９２】
以上により、第２処理ユニットに代えて記憶部を設けることで、マルチパス仰角を算出することが可能になり、レーダ装置の小型化が可能になる。
【００９３】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同一構成に関しては、同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００９４】
第２実施形態及び第３実施形態では、マルチパス環境であるか否かについては、ユーザが指示した。これに対し、本実施形態では、マルチパス環境であるか否かを自動的に判断するようにした。
【００９５】
図１１は、本実施形態にかかるレーダ装置２Ｄのブロック図である。同図に示すように、レーダ装置２Ｄには、図９に示すレーダ装置２Ｃに対して、追尾処理器１４及びマルチパス測角処理制御器１５が追設されている。
【００９６】
図１２は、かかるレーダ装置２Ｄの処理手順を示す図である。なお、図１２においてステップSＤ１〜ステップSＤ３、ステップSＤ５〜SＤ８、ステップSＤ１１〜ステップSＤ１７は、図８に示すステップSＢ１〜ステップSＢ８と同じなので、説明を適宜省略する。即ち、本実施形態にかかる仰角を算出する処理手順としては、ステップSＤ４、ステップSＤ９、ステップSＤ１０がこれまでの処理と相違する。
【００９７】
一般に目標の追尾処理においては、目標の仰角から高度を算出し、算出した高度の平滑化して当該目標の高度とすることがある。しかし、マルチパスが存在すると、目標の高度は、平滑化の前後で大きく変動する。そこで、本実施形態では、平滑化処理の前後で高度の変化量に応じて、マルチパス環境か非マルチパス環境かを判断する。
【００９８】
ステップSＤ４：  ＤＢＦ空中線５からの受信信号Ｇ３は、第１処理ユニット８ａに入力すると共に、ビームノーズの異なるビームの受信信号が記憶部８ｃで一時記憶される。そして、第１処理ユニット８ａは、受信信号から振幅データＧ７を検出し、この振幅データＧ７を用いて振幅比較測角処理器１１が公知の仰角算出方法により振幅比較仰角を算出する(ステップSＤ５〜ステップSＤ８)。
【００９９】
ステップSＤ９：  追尾処理器１４は、振幅比較測角処理器１１からの振幅比較仰角を用いて目標の高度を算出して、マルチパス測角処理制御器１５に出力する。マルチパス測角処理制御器１５は、高度の平滑化処理を行う。以下、平滑化処理前の高度を平滑化前高度、平滑化処理後の高度を平滑化後高度と記載する。
【０１００】
ステップSＤ１０：  マルチパス測角処理制御器１５は、平滑化処理高度を求めると、平滑化前高度との変化量が予め設定した閾値より大きいか否かを判断する。変化量が閾値より大きい場合には、マルチパス環境下であるためマルチパスの影響により高度精度が低下していると判断し、変化量が閾値より小さい場合には非マルチパス環境下であると判断する。
【０１０１】
マルチパス測角処理制御器１５は、変化量が閾値より小さい場合には選択器１２に振幅比較測角処理器１１からの振幅比較仰角が出力されるように指示する。
【０１０２】
一方、マルチパス測角処理制御器１５は、ウェイト発生器７を介して記憶部８ｃに記憶されている第２グループ受信信号を第１処理ユニット８ａに出力させる。これにより、第１処理ユニット８ａは、第２グループ受信信号Ｇ３＿ｂに基づき第２振幅データを検出する。マルチパス測角処理器９は、第１振幅データ及び第２振幅データを用いて仰角算出原理に従いマルチパス仰角を算出して選択器１２に出力する(ステップSＤ１１〜ステップSＤ１５)。
【０１０３】
選択器１２は、マルチパス仰角を出力するようにマルチパス測角処理制御器１５からを受信している。従って、選択器１２は、マルチパス測角処理器９からのマルチパス仰角を出力する(ステップSＤ１６、ステップSＤ１７)。
【０１０４】
以上により、マルチパス領域か否かの判断が自動的に行え、かつ、その判断結果に応じて仰角算出方法を変えるため、ハードウェアの増大を抑えながら、適切な仰角算出方法が選択できるようになり、仰角算出負荷が軽減すると共に、高度精度が向上する。
【０１０５】
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
＜付記１＞
目標を検出するレーダ装置であって、
目標で反射されて到来した異なる仰角方位で同じ方向のビームを受信し、該ビームのビームノーズ角が第１ノーズ角及び該第１ノーズ角と異なる第２ノーズ角の受信信号を出力し、かつ、その際に前記第１ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第１グループ受信信号、前記第２ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第２グループ受信信号として出力するＤＢＦ空中線と、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第１振幅データとして出力すると共に、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第２振幅データとして検出して出力する処理ユニットと、
前記第１振幅データに基づき前記目標の仰角を第１仰角として算出すると共に、前記第２振幅データに基づき当該目標の仰角を第２仰角として算出して、前記第１ノーズ角と前記第２ノーズ角との変化量と、前記第１仰角と第２仰角との変化量との比較を行って、当該比較結果に応じて前記第１仰角と第２仰角とのいずれか一方を前記目標の仰角と決定するマルチパス測角処理器と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
＜付記２＞
付記１に記載のレーダ装置であって、
前記処理ユニットは、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第１振幅データを検出する第１処理ユニットと、
前記第１処理ユニットと同じ構成で、かつ、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第２振幅データを検出する第２処理ユニットと、を備えることを特徴とするレーダ装置。
＜付記３＞
付記１に記載のレーダ装置であって、
前記処理ユニットは、
前記第２グループ受信信号を一時記憶する記憶部と、
前記ＤＢＦ空中線からの前記第１グループ受信信号を受信して、当該第１グループ受信信号から前記第１振幅データを検出すると共に、前記記憶部に記憶されている前記第２グループ受信信号を取込んで、当該第２グループ受信信号から前記第２振幅データを検出する第１処理ユニットと、を備えることを特徴とするレーダ装置。
＜付記４＞
付記３に記載のレーダ装置であって、
前記第１処理ユニットは、４つの振幅データ検出部を含み、かつ、そのうちの１つの前記振幅データ検出部が、前記目標からの前記到来波による信号を特定する目標信号特定指令を他の前記振幅データ検出部に出力して、前記第１振幅データ及び第２振幅データを検出することを特徴とするレーダ装置。
＜付記５＞
付記２に記載のレーダ装置であって、
前記第２処理ユニットは、４つの振幅データ検出部を含み、かつ、そのうちの１つの前記振幅データ検出部が、前記目標からの前記到来波による信号を特定する目標信号特定指令を他の前記振幅データ検出部に出力して、前記第１振幅データ及び第２振幅データを検出することを特徴とするレーダ装置。
＜付記６＞
付記１乃至５のいずれか１項に記載のレーダ装置であって、
前記ＤＢＦ空中線が受波した前記到来波が前記目標から直接到来したとして、前記処理ユニットからの前記振幅データに基づき前記目標の仰角を算出する振幅比較測角処理器と、
前記マルチパス測角処理器から出力される前記仰角と、前記振幅比較測角処理器から出力される前記仰角とのいずれか一方を選択して出力する選択器と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
＜付記７＞
付記６に記載のレーダ装置であって、
前記振幅比較測角処理器からの前記仰角を取込んで前記目標の高度を算出する追尾処理器と、
前記追尾処理器により算出された前記高度を平滑化し、当該平滑化前後の変化量が予め設定された閾値より大きい場合にはマルチパスが存在すると判断して前記マルチパス測角処理器からの前記仰角が出力されるように前記選択器に指示し、該平滑化前後の変化量が前記閾値より小さい場合には前記到来波にマルチパスが存在しないと判断して前記振幅比較測角処理器からの前記仰角が出力されるように前記選択器に指示するマルチパス測角処理制御器と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
＜付記８＞
目標を検出する飛翔体仰角算出方法であって、
目標で反射されて到来した異なる仰角方位で同じ方向のビームを受信し、該ビームのビームノーズ角が第１ノーズ角及び該第１ノーズ角と異なる第２ノーズ角の受信信号を出力し、かつ、その際に前記第１ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第１グループ受信信号、前記第２ノーズ角のビームによる複数の受信信号を第２グループ受信信号として出力する送受信手順と、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第１振幅データとして出力すると共に、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号に基づき同一目標からの前記到来波による信号の振幅データを第２振幅データとして検出して出力する振幅データ検出手順と、
前記第１振幅データに基づき前記目標の仰角を第１仰角として算出すると共に、前記第２振幅データに基づき当該目標の仰角を第２仰角として算出して、前記第１ノーズ角と前記第２ノーズ角との変化量と、前記第１仰角と第２仰角との変化量との比較を行って、当該比較結果に応じて前記第１仰角と第２仰角とのいずれか一方を前記目標の仰角と決定するマルチパス測角手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
＜付記９＞
付記８に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記振幅データ検出手順は、
前記第１グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第１振幅データを検出する第１振幅データ検出手順と、
前記第１振幅データ検出手順と同じ手順で、かつ、前記第２グループ受信信号に含まれる前記受信信号から前記第２振幅データを検出する第２振幅データ検出手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
＜付記１０＞
付記８に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記振幅データ検出手順は、
前記第２グループ受信信号を一時記憶する記憶手順と、
前記送受信手順からの前記第１グループ受信信号を受信して、当該第１グループ受信信号から前記第１振幅データを検出すると共に、前記記憶手順に記憶されている前記第２グループ受信信号を取込んで、当該第２グループ受信信号から前記第２振幅データを検出する第１振幅データ検出手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
＜付記１１＞
付記８乃至１０のいずれか１項に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記送受信手順が受波した前記到来波が前記目標から直接到来したとして、前記振幅データ検出手順からの前記振幅データに基づき前記目標の仰角を算出する振幅比較測角手順と、
前記マルチパス測角手順から出力される前記仰角と、前記振幅比較測角手順から出力される前記仰角とのいずれか一方を選択して出力する選択手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
＜付記１２＞
付記１１に記載の飛翔体仰角算出方法であって、
前記振幅比較測角手順からの前記仰角を取込んで前記目標の高度を算出する追尾処理手順と、
前記追尾処理手順により算出された前記高度を平滑化し、当該平滑化前後の変化量が予め設定された閾値より大きい場合にはマルチパスが存在すると判断して前記マルチパス測角手順からの前記仰角が出力されるように前記選択手順に指示し、該平滑化前後の変化量が前記閾値より小さい場合には前記到来波にマルチパスが存在しないと判断して前記振幅比較測角手順からの前記仰角が出力されるように前記選択手順に指示するマルチパス測角処理制御手順と、を含むことを特徴とする飛翔体仰角算出方法。
【符号の説明】
【０１０６】
２Ａ〜２Ｄ    レーダ装置
３    ビーム制御器
４    励振信号発生器
５    ＤＢＦ空中線
６    分配器
７    ウェイト発生器
８    処理ユニット
８ａ    第１処理ユニット
８ｂ    第２処理ユニット
８ｃ    記憶部
９    マルチパス測角処理器
１１    振幅比較測角処理器
１２    選択器
１４    追尾処理器
１５    マルチパス測角処理制御器
２０(２０ａ〜２０ｎ)    アンテナユニット
２１    素子アンテナ
２２    送受信切替器
２３    低雑音増幅器
２４    Ａ／Ｄ変換器
２５    電力増幅器
２６    位相制御器
３１(３１ａ〜３１ｄ)    振幅データ抽出部
３３    ＤＢＦ処理器
３４    利得補正器
３５    不要信号処理器
３６    目標検出処理器
【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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【図１４】
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【図１５】
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