(57)【要約】船用レーダー装置は、同じ振幅だが異なる幅の３つのパルス群A、B、Cを伝播し、短パルスは、近距離にある対象物の検出を可能にし、長パルスは、長距離にある対象物の検出を可能にする。パルスは異なって符号化され、短パルスAは連続波信号であり、長パルスは周波数変調されたチャープ信号を有し、一方のパルスCは上昇し他方のパルスBは下降する。レーダーの出力は、約１９０Ｗしか必要としない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーパルス群を対象物に向け伝播させ、前記対象物で反射されたエネルギーパルス群を受信するように構成されるレーダー装置であって、
エネルギーパルスの各群が、少なくとも２つの幅が異なるパルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）を含み、短パルス（Ａ）が近距離にある対象物の検出を可能にし、長パルス（Ｂ，Ｃ）が長距離にある対象物の検出を可能にし、前記幅が異なるパルスは異なって符号化されることを特徴とするレーダー装置。
【請求項２】
パルスの各群は３つのパルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）を含み、３つのパルスの各々は、幅が異なることを特徴とする 請求項１に記載のレーダー装置。
【請求項３】
前記パルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、それぞれ、約０．１μｓ、５μｓ、３３μｓの幅を有することを特徴とする請求項２に記載のレーダー装置。
【請求項４】
各群のパルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、同じ振幅を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーダー装置。
【請求項５】
前記レーダー装置（２２）は、前記パルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）を受信すると、パルス圧縮を実行するように構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーダー装置。
【請求項６】
前記パルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、周波数符号化によって符号化されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーダー装置。
【請求項７】
前記パルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、非線形周波数変調によって周波数符号化をされることを特徴とする請求項６に記載のレーダー装置。
【請求項８】
各群のパルスは、３つのパルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）を含み、最も短いパルス（Ａ）は連続波信号であり、その他の２つのパルス（Ｂ，Ｃ）は、一方（Ｃ）が周波数上昇し他方（Ｂ）が周波数下降する、周波数変調されたチャープ信号を有することを特徴とする請求項６または７に記載のレーダー装置。
【請求項９】
前記装置の出力は約１９０Ｗであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の、船舶のためのレーダー装置。
【請求項１０】
一連のレーダーエネルギーパルスを対象物に向け送信し、前記対象物で反射されたレーダーエネルギーを受信するステップを有する、対象物を検出する方法であって、
前記一連のレーダーエネルギーパルスが、少なくとも２つの幅が異なるパルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）を含み、短パルス（Ａ）が近距離にある対象物の検出用であり、長パルス（Ｂ，Ｃ）が長距離にある対象物の検出用であり、前記２つのパルス（Ａ，Ｂ，Ｃ）が互いに異なって符号化されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーパルス群を対象物に向け伝播させ、その対象物で反射して戻るエネルギーパルス群を受信するように構成される種類のレーダー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船用レーダーは、パルス送信信号のためのマイクロ波源として、高出力マグネトロンを使用する。装置は、波や雨などからの戻り信号によって生じるレーダースクリーン上のクラッタの量を低減するために、低振幅信号を除去するように設定される閾値回路を有する。この構成は、大きな船や陸地などを発見する際には満足に機能するが、ブイ、プレジャーボートおよび高速攻撃艇のような対象物からの信号を表示するレーダーの性能を低下させる。
【０００３】
最新の海軍艦艇は、敵軍に容易に発見されないように設計されていることが多い。しかし、従来のレーダーにより発生される高出力は、他の船により比較的容易に検出されるので、船に気づかれないままでいる必要がある場合には不都合である。
【０００４】
送信されるレーダーエネルギーの振幅は低減可能であるが、これに対応して、装置の有効範囲は減少するので、通常、低減可能とはいえない。パルス長（幅）を増加することでパルスのエネルギーを維持したまま、パルス振幅を低減することができる。しかし、長パルスの場合には、信号の送信中に近距離の対象物からの戻り信号が受信されるので、近距離の対象物を検出することができないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、代替レーダー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によると、上述した種類のレーダー装置であって、エネルギーパルスの各群は、少なくとも２つの長さが異なるパルスを含み、短パルスは、近距離にある対象物の検出が可能であり、長パルスは、長距離にある対象物の検出が可能であり、長さが異なるパルスは異なって符号化されることを特徴とするレーダー装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、パルスの各群は３つのパルスを含み、３つのパルスの各々は幅が異なる。３つのパルスは、それぞれ、約０．１μｓ、５μｓ、３３μｓの幅を有してもよい。各群のパルスは、同じ振幅を有することが好ましい。レーダー装置は、パルスを受信すると、パルス圧縮を実行するように構成されることが好ましい。パルスは、非線形周波数変調のような周波数符号化によって符号化されることが好ましい。各群のパルスは、３つのパルスを含み、最も短いパルスは連続波信号であり、その他の２つのパルスは、一方が上昇し他方が下降する、周波数変調されたチャープ信号を有してもよい。装置の出力は、約１９０Ｗでもよい。
【０００８】
本発明の他の態様によると、一連のレーダーエネルギーパルスを対象物に向け送信し、前記対象物で反射されたレーダーエネルギーを受信するステップを有する、対象物を検出する方法であって、前記一連のレーダーエネルギーパルスは、少なくとも２つの幅が異なるパルスを含み、短パルスは近距離にある対象物の検出用であり、長パルスは長距離にある対象物の検出用であり、前記２つのパルスは互いに異なって符号化されることを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
本発明に係る船用レーダー装置およびその操作方法を、単に一例として添付図面を参照して以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
装置は、ケルヴィン・ヒューズＬＰＡ−Ａｌのような従来のレーダーアンテナ1を含む。直接デジタル合成装置を使用するような波形発生器2は、アンテナ1の回転数あるいは装置のレンジ設定にかかわらず同一のパルスフレームまたはパルス群を生成するために、主発振器およびタイミングユニット3によって制御される。パルスフレームまたはパルス群は連続的に繰り返し、図２に示すように、３つの繰返しパルスA、BおよびCを具えるが、正確な比率で示されていない。パルスA、BおよびCは、同じ振幅を有するが、異なる幅、すなわち異なる長さを有する。単なる一例として、パルスAは０．１μｓの長さを有し、パルスBは５μｓの長さを有し、パルスCは３３μｓの長さを有しても良い。パルスAB間およびBC間の間隔は、レーダーレンジによって決まる。波形発生器2が発振器およびタイミングユニット3からトリガーを受信すると、波形発生器2はゲート連続波信号の短パルスまたは約２０ＭＨｚの掃引帯域幅を有する周波数変調されたチャープ信号を含むパルスを生成する。最も短いパルスAは、単純なゲートＣＷ信号であり、長パルスBおよびCは、周波数変調されたチャープ信号を含み、一方のパルスが周波数上昇するチャープ信号を有し、他方が周波数下降するチャープ信号を有する。このように、３つの異なるパルスA、BおよびCは、受信時に互いを見分けることができるように異なって符号化され、最も短いパルスはチャープ信号なしで符号化される。２つの長パルスに適用されるＦＭチャープ信号は非線形類とするのが好ましい。したがって、１フレーム内の各３つのパルスは長さおよび符号化において一意であること明らかである。
【００１１】
波形発生器2によって生成されるパルスは、低出力かつ６０ＭＨｚの中間周波数を有するコヒーレントなパルスバーストである。これらは、第２発振器5からの信号とともに、ミキサー4に供給され、２．９ＧＨｚと３．１ＧＨｚの間の無線周波数、例えば３．０５ＧＨｚの無線周波数に変換される。ミキサー4の低出力のＲＦ出力は、多段電力増幅器6に供給され、約１９０Ｗの出力を生成する。増幅器6からの出力はデュプレクサ7に結合され、そこから送信のために、アンテナ1の回転結合部8に入力する。
【００１２】
受信モード中、増幅器6は、リークを防止するためにターンオフする。アンテナ1で受信された信号は、デュプレクサ7を通り、ローノイズレシーバ8に入力する。レシーバ8の前で、ソリッドステート・レシーバ・プロテクタ9が、レシーバ8を伝送中に入りうる高エネルギー信号や外部の放射源から保護する。レシーバ8全体の線形ダイナミックレンジは、６５ｄＢ以上であることが好ましい。このダイナミックレンジは、レシーバ8の直後の感度時間制御装置（STC）10によって増大され、タイミングユニット3の制御下のスイッチトアッテネータによって実現される。STC10からのＲＦ信号は第２ミキサ11に入力し、６０ＭＨｚの中間周波数に周波数変換される。このＩＦ信号はリミッタおよび帯域幅フィルタ12を通りアナログ−デジタルコンバータ13に供給され、アナログ−デジタルコンバータ13は、信号のデジタル化と２０ＭＨｚのＩＦへの変換を同時に行う。Ａ／Ｄコンバータ13からの出力は、図３に示すような信号処理部20に供給される。
【００１３】
明らかなように、図３に示すブロックは個別装置も表すし、プログラミングのステップも表す。Ａ／Ｄコンバータ13からのサンプル信号は、通常アナログミキシングおよびローパスフィルタリングに関する機能を実行するＩ／Ｑスプリッタブロック21によってベースバンドに変換される。ここで、信号はベースバンドにあるので、サンプルレートはＩ／Ｑスプリッタブロック21内で２分の１の４０ＭＳ／ｓに減少する。装置22は、中パルスBおよび長パルスCからのサンプルのパルス圧縮を実行するとともに、短パルスAのローパスフィルタリングを実行する。パルス圧縮およびローパスフィルタリングは、パルス繰返し間隔の間に受信されたサンプルをフーリエ変換し、変換された信号を予め計算され蓄積された一組の重みと乗算し、次にその結果を時間領域に逆フーリエ変換することによって、周波数領域で実行するのが好ましい。次に、サンプルレートは、デシメートブロック23によって、さらに２分の１、すなわち、２０ＭＳ／ｓに減少する。そこから、信号は、明確な対象物速度をNチャネルに分割するバンドパスフィルタバンクを具えるドップラフィルタバンク24に入力する（ここで、Nはコヒーレント積分されるパルス数である）。ドップラフィルタバンク24は、パルスバースト中にレンジセルから収集される信号サンプルを、重みつきのフーリエ変換を使用して、周波数領域に変換することによって形成される。次に、各フィルタバンクの出力は、通常の方法で、信号を閾値と比較し、検出対象物と識別し、表示画面のような利用手段に供給する閾値装置26に入力する前に、CFAR（定誤警報率）プロセス25を通過する。ドップラ情報は、異なる速度の対象物を識別可能にし、したがって、対象物情報を、静止しているとみなされる海および雨からのクラッタから区別する際に役立つ。システムのコヒーレントな性質によって、さらに、ノイズの低減が可能となる。
【００１４】
上述した構成は、以前可能であったものより大幅に低い出力を使用する。これは、このような低出力は通常レーダーレンジの制限を生じるためである。従来の船用レーダー出力は一般的に約３０ｋＷであるが、本発明では約１９０Ｗにし得る。使用する出力を低減すると、レーダーを放射する船が敵軍によって検出される危険度が減少する。本発明の構成は、５０ｎｓ位の比較的短いパルスを使用している従来のレーダーと比較して、最高約２２μｓまでのような、以前より長いエネルギーパルスを供給することによって、長距離における高信頼度の動作を低出力で可能にする。近距離での検出を妨げる長パルスの問題を解決するために、本発明の構成は、長パルスに加えて、短パルスを生成する。２つの長さが異なるパルス（１つは短く、１つは長い）を使用するシステムはある程度有利であるが、３つの異なるパルス幅、すなわち中距離の対象物の検出に高い信頼性を提供するために短い、中間および長いパルス幅を使用すると、より有利であることが確かめられた。パルスは、必ずしも、長さが増加する順に送信しなければいけないというわけではない。パルスを符号化することによって、戻り信号をそれらの符号化と関連付けることができ、これにより、干渉効果を低減することができる。これにより、正常レンジを越えた対象物からのエコーの検出を低減することもできる。
【００１５】
パルスの相対的な長さが変化することができ、ノイズコードまたはバーカーコードのような、異なる符号化の形態を用いることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】装置のブロック図である。
【図２】送信されたパルスパターンを例示する。
【図３】装置で実行される信号処理のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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