(57)【要約】  レーダをコヒーレントに結合するシステム及び技法は、各レーダで受信されるコンポジット物標エコーがモノスタティックエコー及びバイスタティックエコーからの寄与分を有することになるように、複数のレーダのうちの１基から送信されたパルスの時間遅延及び位相を調整する位相及びレンジの較正値及び初期化値を生成することを含む。この方法は、引き続き各レーダでコンポジット物標エコーが受信されるように、複数のレーダのうちの１基により後続して送信されるレーダパルスの時間遅延及び位相をさらに調整する位相及びレンジの補正値を予測することをさらに含む。この方法は、コンポジット物標エコーをコヒーレントに加算することをさらに含む。
2008534983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーダを較正する方法であって、
複数のレーダの中から基準レーダを選択し、
前記１つ又は複数のレーダ対を選択し、前記レーダ対のそれぞれは前記基準レーダ及び前記複数のレーダの中からの各ペアレーダを含み、
前記基準レーダ及び前記ペアレーダに関連する較正値を生成し、
前記基準レーダ及び前記ペアレーダに関連する初期化値を生成し、
調整信号を前記ペアレーダで送信すると共に未調整信号を前記基準レーダで送信し、前記調整信号は前記初期化値及び前記較正値に従って生成され、
前記基準レーダで第１のコンポジット信号を受信すると共に前記ペアレーダで第２のコンポジット信号を受信し、前記第１のコンポジット信号及び第２のコンポジット信号は前記調整信号及び前記未調整信号に関連し、
前記第１のコンポジット信号と前記第２のコンポジット信号とをコヒーレントに加算し、それによって最終信号を提供する、
ことを含む方法。
【請求項２】
前記較正値を生成することは、
１つ又は複数の較正信号を前記基準レーダで送信すると共に１つ又は複数の較正信号を前記ペアレーダで送信すること、
前記基準レーダで前記バイスタティック物標エコーのそれぞれを受信すること、
前記ペアレーダで前記バイスタティック物標エコーのそれぞれを受信し、前記基準レーダのバイスタティック物標エコー並びに前記ペアレーダのバイスタティック物標エコーには、前記基準レーダにより送信される前記１つ又は複数の較正信号及び前記ペアレーダにより送信される前記１つ又は複数の較正信号が関連すること、
前記基準レーダにより受信されるバイスタティック物標エコーと前記ペアレーダにより受信されるバイスタティック物標エコーとの間の位相に従って位相較正関係を生成すること、
前記基準レーダにより受信されるバイスタティック物標エコーと前記ペアレーダにより受信されるバイスタティック物標エコーとの間の時間遅延に従ってレンジ較正関係を生成すること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初期値を生成することは、
１つ又は複数の初期化信号を前記基準レーダで送信すると共に１つ又は複数の初期化信号を前記ペアレーダで送信すること、
前記基準レーダでモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーのそれぞれを受信すること、
前記ペアレーダで前記モノスタティック物標エコー及び前記バイスタティック物標エコーのそれぞれを受信し、前記基準レーダのモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコー並びに前記ペアレーダのモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーには、前記基準レーダにより送信される前記１つ又は複数の初期化信号及び前記ペアレーダにより送信される前記１つ又は複数の初期化信号が関連すること、
前記基準レーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相及び前記ペアレーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相に従って位相初期化関係を生成すること、
前記基準レーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の時間遅延及び前記ペアレーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の時間遅延に従ってレンジ初期化関係を生成すること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記位相初期化関係及び前記レンジ初期化関係のうちの少なくとも一方は、線形最小二乗近似に従って生成される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記レンジ初期化関係に関連するレンジ初期化値及び前記位相初期化関係に関連する位相初期化値を予測することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ペアレーダで前記調整信号を送信すると共に前記基準レーダで前記未調整信号を送信することは、
前記位相初期化関係に関連する位相初期化値を予測すること、
前記レンジ初期化関係に関連するレンジ初期化値を予測すること、
前記位相初期化値及び前記レンジ初期化値に従って前記基準レーダに対する前記ペアレーダの相対位相及び相対時間遅延を調整すること、
を含む請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のコンポジット信号及び前記第２のコンポジット信号をコヒーレントに加算することは、
前記第１のコンポジット信号と前記第２のコンポジット信号との間の位相を測定すること、
前記第１のコンポジット信号と前記第２のコンポジット信号との間で測定される前記位相に従って、前記第１及び第２のコンポジット信号の相対位相を揃え、それによって揃った第１のコンポジット信号及び揃った第２のコンポジット信号を提供すること、
前記揃った第１のコンポジット信号及び前記揃った第２のコンポジット信号を加算すること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記コヒーレントに加算することは、
前記第１のコンポジット信号と前記第２のコンポジット信号との間の位相に従って位相残差を測定すること、
前記位相残差に従ってコンポジット信号位相関係を生成すること、
前記コンポジット信号位相関係からコンポジット位相値を予測すること、
をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記コンポジット信号位相関係はアルファ関数を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第２の調整信号を前記ペアレーダで送信すると共に前記未調整信号を前記基準レーダで送信し、前記第２の調整信号は、前記初期化値、前記較正値、及び前記コンポジット位相値に従って生成される、第２の調整信号を前記ペアレーダで送信すると共に前記未調整信号を前記基準レーダで送信すること、
第３のコンポジット信号を前記基準レーダで送信すると共に第４のコンポジット信号を前記ペアレーダで送信し、前記第３のコンポジット信号及び第４のコンポジット信号は前記第２の調整信号及び前記未調整信号に関連する、第３のコンポジット信号を前記基準レーダで送信すると共に第４のコンポジット信号を前記ペアレーダで送信すること、
前記第３のコンポジット信号及び前記第４のコンポジット信号をコヒーレントに加算し、それによって第２の最終信号を提供すること、
をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３のコンポジット信号及び前記第４のコンポジット信号をコヒーレントに加算することは、
前記第３のコンポジット信号と前記第４のコンポジット信号との間の位相を測定すること、
前記第３のコンポジット信号と前記第４のコンポジット信号との間で測定される前記位相に従って、前記第３のコンポジット信号及び前記第４のコンポジット信号の相対位相を揃え、それによって揃った第３のコンポジット信号及び揃った第４のコンポジット信号を提供すること、
前記揃った第３のコンポジット信号及び前記揃った第４のコンポジット信号を加算すること、
を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第３のコンポジット信号及び前記第４のコンポジット信号をコヒーレントに加算することは、
前記第３のコンポジット信号と前記第４のコンポジット信号との間の位相に従って第２の位相残差を測定すること、
前記第２の位相残差に従って前記コンポジット信号位相関係を更新すること、
更新した前記コンポジット信号位相関係から更新したコンポジット位相値を予測すること、
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
複数のレーダを較正する装置であって、
基準レーダ及びペアレーダを含む、前記複数のレーダの中からのレーダ対のそれぞれにより提供される少なくともそれぞれ１つの物標トラックを関連付ける関連プロセッサと、
前記関連プロセッサに結合されて前記レーダ対に関連する較正値を提供する較正プロセッサと、
前記較正プロセッサに結合されて前記レーダ対に関連する初期化値を提供する初期化プロセッサと、
前記初期化プロセッサに結合され、前記基準レーダにより送信される第１の信号及び前記ペアレーダにより送信される第２の信号のうちの少なくとも一方を、前記初期化値及び前記較正値に従って調整すると共に、前記基準レーダにより受信される第１のコンポジット信号と前記ペアレーダにより受信される第２のコンポジット信号とをコヒーレントに加算するコヒーレンス保持プロセッサと、
を備える装置。
【請求項１４】
前記較正プロセッサは、
前記関連プロセッサに結合され、前記基準レーダ及び前記ペアレーダにより受信されるバイスタティック物標エコー間の位相に従って位相較正関係を生成すると共に位相較正値を生成する位相較正プロセッサと、
前記関連プロセッサに結合され、前記基準レーダ及び前記ペアレーダにより受信されるバイスタティック物標エコー間の時間遅延に従ってレンジ較正関係を生成すると共にレンジ較正値を生成するレンジ較正プロセッサと、
を備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記初期化プロセッサは、
前記較正プロセッサに結合され、前記基準レーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相及び前記ペアレーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相に従って位相初期化関係を生成する位相予測プロセッサと、
前記較正プロセッサに結合され、前記基準レーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の時間遅延及び前記ペアレーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の時間遅延に従
ってレンジ初期化関係を生成するレンジ予測プロセッサと、
を備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記位相予測プロセッサ及び前記レンジ予測プロセッサはそれぞれ、それぞれの最小二乗近似プロセッサを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記位相予測プロセッサはさらに、前記位相初期化関係に従って位相初期化値を生成し、前記レンジ初期化関係に従ってレンジ初期化値を生成する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記コヒーレンス保持プロセッサは、
前記第１のコンポジット信号と前記第２のコンポジット信号との間の位相を測定する測定プロセッサと、
前記測定プロセッサに結合され、コンポジット信号位相関係を生成する位相レートフィルタと、
前記位相レートフィルタに結合され、前記コンポジット信号位相関係に従ってコンポジット位相値を予測する予測プロセッサと、
を備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記位相レートフィルタはアルファ関数フィルタを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記位相レートフィルタはカルマンフィルタを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記位相レートフィルタは最小二乗近似プロセッサを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
複数のレーダを較正する装置であって、
基準レーダ及びペアレーダを含む、前記複数のレーダの中からのレーダ対のそれぞれにより提供される少なくともそれぞれ１つの物標トラックを関連付ける関連プロセッサと、
前記関連プロセッサに結合される較正プロセッサであって、
前記基準レーダ及び前記ペアレーダにより受信されるバイスタティック物標エコー間の位相に従って位相較正関係を生成すると共に、位相較正値を生成する位相較正プロセッサと、
前記基準レーダ及び前記ペアレーダにより受信されるバイスタティック物標エコー間の時間遅延に従ってレンジ較正関係を生成すると共に、レンジ較正値を生成するレンジ較正プロセッサと、
を含む、較正プロセッサと、
前記較正プロセッサに結合される初期化プロセッサであって、
前記較正プロセッサに結合され、前記基準レーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相及び前記ペアレーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相に従って位相初期化関係を生成する位相予測プロセッサと、
前記較正プロセッサに結合され、前記基準レーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の時間遅延及び前記ペアレーダにより受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の時間遅延に従ってレンジ初期化関係を生成するレンジ予測プロセッサと、
を含む、初期化プロセッサと、
前記初期化プロセッサに結合され、前記基準レーダにより送信される第１の信号及び前記ペアレーダにより送信される第２の信号のうちの少なくとも一方を、前記位相初期化値、前記レンジ初期化値、前記位相較正値、及び前記レンジ較正値に従って調整すると共に、前記基準レーダにより受信される第１のコンポジット信号と前記ペアレーダにより受信される第２のコンポジット信号とをコヒーレントに加算するコヒーレンス保持プロセッサ
であって、
前記第１のコンポジット信号と前記第２のコンポジット信号との間の位相を測定する測定プロセッサと、
前記測定プロセッサに結合され、コンポジット信号位相関係を生成する位相レートフィルタと、
前記位相レートフィルタに結合され、前記コンポジット信号位相関係に従ってコンポジット位相値を予測する予測プロセッサと、
を含む、コヒーレンス保持プロセッサと、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的にはレーダシステム及びレーダ方法に関し、特に、複数のレーダをコヒーレントに組み合わせるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のように、単一のレーダは、所与のレンジでの所与のサイズの物標（目標）に対して理論上の最大信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する。信号対雑音比は、レーダが物標を検出し、追尾し、識別する能力に直接影響する。最大信号対雑音比は、レーダアンテナのサイズ、レーダの送信パワー、及びレーダ受信機のノイズレベルを含むがこれらに限定されない種々のレーダ特性によって決まる。こういった各レーダ特性は、任意の特定のレーダに対してほぼ一定である。したがって、検出性能、追尾性能、又は物標の識別性能を向上させるには、一般に、新しいレーダ特性を有する新しいレーダを設計する必要があった。新しいレーダの再設計は非常に長く費用の嵩むプロセスであり、既存のレーダを利用しない。
【０００３】
別法として、それぞれが別個のアンテナを有する複数のレーダ（たとえば、既存のレーダ）からの受信信号を一緒に処理して、それらを組み合わせてシステムの感度を増大させ（すなわち、所与のレンジでの所与のサイズの物標に対するＳＮＲを増大させ）、ひいては検出性能、追尾性能、又は物標識別性能を向上させることが可能である。
【０００４】
複数のレーダからの受信信号、すなわち物標エコーを一緒に処理するには、複数のレーダのそれぞれが受信する物標エコーを、相対位相差がないようにコヒーレントに一緒に組み合わせることが有利である。このようにすれば、任意の１基のレーダと比較して、複数のレーダにより提供されるレーダ感度の向上の程度が最大になる。
【０００５】
複数のレーダのうちの各レーダのレーダアンテナの相対位置が波長のごく分数部分以内であることが分かれば、コヒーレントな同相処理を可能にするのに十分な精度で位相の補正を行えることを当業者は理解しよう。しかし、一般に、レーダアンテナ間の距離は波長と比較してかなり大きくなり、その結果として測定の精度が落ちることになり得るため、レーダアンテナの位置を単に機械的に測定するだけでは不十分である。さらに、レーダ間の機械的な隔たりだけがわかっても、これはレーダ間の時間遅延又は位相シフトの内部の電気的な相違を考慮していないため不十分である。機械的な隔たりの測定は、温度変化、老化、部品の交換等による、時間に伴うこれらの電気的パラメータの変化も考慮していない。
【０００６】
上記複数のレーダをモバイルレーダとして提供することが有用である。しかし、モバイルレーダは波長よりもはるかに大きな相対位置変更を受けるため、モバイルレーダが移動する都度、モバイルレーダのアンテナの相対位置の較正を行う必要がある。
【０００７】
複数のレーダアレイの相対位置の較正は難しく、複数のレーダアンテナの隔たりが増すにつれてますます誤差が生じやすくなることを当業者は理解しよう。また、このような較正は別個のプロセスであり、レーダの実際の動作とは別の時間を必要とすることも理解するであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複数のレーダ、たとえば２基のレーダを使用して物標に向けてレーダ信号を送信する場合、各レーダは、各自が送信したレーダ信号に対応するモノスタティック物標エコー及び他方のレーダから送信されたレーダ信号に対応するバイスタティック物標エコーを受信する。各レーダがモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーの両方を受信し、共にコヒーレントに処理する場合、モノスタティック物標エコーのみが処理される場合に達成される感度を超えるさらに高いシステム感度を達成できることを当業者は認めよう。しかし、各レーダが受信するモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーは一般に異なるレンジ（時間遅延）及び異なる位相を示すため、一般に、位相差なしでコヒーレントには加算されない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数のレーダをコヒーレントに同相結合するシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法では、２基以上のレーダの相対位置を知る必要がない。
本発明によれば、複数のレーダを較正する方法は、複数のレーダの中から基準レーダを選択すること、及び１つ又は複数のレーダ対を選択し、各レーダ対の一方は基準レーダを含み、その各ペアレーダは複数のレーダの中からのレーダである、ことを含む。この方法は、基準レーダ及びペアレーダに関連する較正値を生成すること、及び基準レーダ及びペアレーダに関連する初期化値を生成することも含む。この方法は、ペアレーダで調整信号を送信すると共に基準レーダで未調整信号を送信し、調整信号は初期化値及び較正値に従って生成される、ことをさらに含む。第１の複合（コンポジット）信号を基準レーダで受信し、第２のコンポジット信号をペアレーダで受信し、これらのコンポジット信号は調整信号及び未調整信号に関連する。この方法は第１のコンポジット信号と第２のコンポジット信号とをコヒーレントに加算して、コヒーレント信号（cohered signal）を提供する。この特定の構成において、この方法は複数のレーダをコヒーレント結合して、向上した信号利得を提供することができる。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、複数のレーダを較正する装置は、複数のレーダの中からの、基準レーダ及びペアレーダを含む各レーダ対により提供される少なくともそれぞれ１つの物標トラックを関連付ける関連プロセッサを備える。この装置は、関連プロセッサに結合され、レーダ対に関連する較正値を提供する較正プロセッサ、較正プロセッサに結合され、レーダ対に関連する初期化値を提供する初期化プロセッサ、及び初期化プロセッサに結合され、基準レーダにより送信される第１の信号及びペアレーダにより送信される第２の信号のうちの少なくとも一方を、初期化値及び較正値に従って調整し、基準レーダが受信する第１のコンポジット信号と、ペアレーダが受信する第２のコンポジット信号とをコヒーレントに加算するコヒーレンス保持プロセッサも備える。この特定の構成において、この装置は複数のレーダを結合して向上した信号利得を提供することができる。
【００１１】
本発明の上記特徴及び本発明自体は、以下の詳細な説明からより十分に理解することができるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のシステム及び方法について説明する前に、予備的ないくつかの概念及び用語について説明する。本明細書において使用する「基準レーダ」なる用語は、２基以上のレーダ群の中から選択される１基のレーダを述べるために使用される。本明細書において使用する「ペア（対）レーダ」なる用語は、２基以上のレーダ群の中から選択される、基準レーダ以外の任意のレーダを述べるために使用される。
【００１３】
以下の考察の多くは１つのみのペアレーダについて説明するが、任意の数のペアレーダがあり得ること、及び以下に説明するものと同じ装置及び方法が各ペアレーダに適用できることを理解されたい。後述する基準レーダ及びペアレーダは種類の異なるレーダであり得る。本明細書では、ペアレーダを「レーダ１」と呼び、基準レーダを「レーダ２」と呼ぶことがある。
【００１４】
本明細書において使用する「レンジ（距離）」及び「時間遅延」なる用語は同義で使用されることがある。レーダシステムがレーダパルスを送信してから対応する目標（物標）エコーを受信するまでの時間を使用して物標までのレンジを求めることを当業者は理解しよう。
【００１５】
本明細書において使用する「コンポジット（複合）信号」、「コンポジットエコー」、及び「コンポジットリターン」なる用語は、重複して加算するように同時に受信される同じ周波数のレーダ信号を指すために使用される。特に、「コンポジット信号」、「コンポジットエコー」、及び「コンポジットリターン」なる用語は、レーダに同時に到着して重なり合い加算されるモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーを述べるために使用される。
【００１６】
図１を参照すると、レーダシステム１０は、ペアレーダアンテナ１４、第１の送信機／受信機１８、第１のサーチ（探索）プロセッサ２０、及び第１の追尾プロセッサ２２を有
するペアレーダシステム１６を含む。レーダシステム１０は、基準レーダアンテナ２５、第２の送信機／受信機２８、第２のサーチプロセッサ３０、及び第２の追尾プロセッサ３２を含む基準レーダシステム２６も含む。第１の追尾プロセッサ２２及び第２の追尾プロセッサ３２は、物標１２に関連する各物標トラックを生成する。
【００１７】
レーダシステム１０は、第１の追尾プロセッサ２２及び第２の追尾プロセッサ３２のそれぞれにより提供される少なくともそれぞれ１つの物標トラックを関連付ける関連プロセッサ３６、位相及びレンジの較正値３８ａを提供する較正プロセッサ３８、並びに位相及びレンジの初期化値４０ａを提供する初期化プロセッサ４０を有するコヒーレンスプロセッサ３４をさらに備える。レーダシステム１０は、基準レーダアンテナ２５により送信される第１の信号及びペアレーダアンテナ１４により送信される第２の信号のうちの少なくとも一方を、初期化値４０ａ及び較正値３８ａに従って調整し、基準レーダアンテナ２５が受信する第１のコンポジット信号２７とペアレーダアンテナ１４が受信する第２のコンポジット信号２４とをコヒーレントに加算するコヒーレンス保持プロセッサ４２をさらに含む。
【００１８】
一実施形態では、ペアレーダアンテナ１４が送信する信号のみが、基準レーダアンテナ２５が送信する信号に対して調整される。この特定の構成では、複数のレーダの中からの任意の数のペアレーダを単一の基準レーダに対して調整することができる。
【００１９】
動作に際して、関連プロセッサ３６は、物標１２の追尾時に、基準レーダシステム２６及びペアレーダシステム１６のそれぞれにより生成される各モノスタティック物標トラック及び各バイスタティック物標トラックを識別する。較正プロセッサ３８は、基準レーダシステム２６及びペアレーダシステム１６に関連する位相及びレンジの較正値３８ａを識別し、これらの値を、たとえば初期化プロセッサ４０によりコヒーレンスプロセッサ３４内の種々の場所に適用することができる。位相及びレンジの較正値３８ａは、たとえば、第１のレーダシステム１６及び第２のレーダシステム２６内の電気回路に関連する相対時間遅延（たとえば、相対レンジ）及び相対位相に対応することができる。
【００２０】
初期化プロセッサ４０は、基準レーダシステム２６及びペアレーダシステム１６に関連する位相及びレンジの初期化値４０ａを識別し、これらの値を、較正プロセッサ３８により生成される較正値３８ａと共に、コヒーレンス保持プロセッサ４２により開始相対位相及び相対レンジ（すなわち、時間遅延）として適用することができる。コヒーレンス保持プロセッサ４２は、レンジ及び位相の予測値を生成して、ペアレーダシステム１６により送信される後続する各レーダパルスに適用し、ほぼ「送信時にコヒーレント」なレーダパルスを提供する。すなわち、ペアレーダシステム１６及び基準レーダシステム２６のそれぞれからのパルスが物標１２にほぼ同時に同じ位相で到着する。より十分に後述するように、送信時のコヒーレント化により、モノスタティックエコー及びバイスタティックエコーが基準レーダ及びペアレーダにおいて重なることになる。コヒーレンス保持プロセッサ４２が物標１２から受信する物標エコーは、コヒーレンス保持プロセッサ４２において「受信時にコヒーレント化」され、すなわち、さらに後述するように、受信後にほぼ同相で加算される。
【００２１】
上記「送信時のコヒーレント化」及び「受信時のコヒーレント化」について、図に関連してより十分に以下に説明する。図２〜図２Ｂに関連して、レーダパルスが送信時にコヒーレント化される場合、ペアレーダアンテナ１４が受信するモノスタティック物標エコーの時間及び位相が、ペアレーダアンテナ１４が受信するバイスタティック物標エコーとほぼ位置合わせされる（揃えられる）ことが明白になろう。また、基準レーダアンテナ２５が受信するモノスタティック物標エコーの時間及び位相も、基準レーダアンテナ１４が受信するバイスタティック物標エコーとほぼ揃えられる。
【００２２】
これより図２を参照すると、ペアレーダ及び基準レーダはそれぞれ、Ｔｘ１及びＴｘ２としてそれぞれ識別されるレーダパルスを生成する。ペアレーダは、Ｍ１として識別される対応するモノスタティック物標エコー及びＢ１として識別される対応するバイスタティック物標エコーを受信する。本明細書において使用する「物標エコー対」なる用語は、単一のレーダにより受信され、且つ単一の送信パルスセット、たとえばＴｘ１、Ｔｘ２に対
応するモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコー、たとえばＭ１及びＢ１を指す。物標エコーＭ１及びＢ１は一般に異なる時間に受信される。
【００２３】
同様に、基準レーダも、Ｍ２として識別される対応するモノスタティック物標エコー及びＢ２として識別される対応するバイスタティック物標エコーを受信する。物標エコーＭ２及びＢ２も一般的に異なる時間に受信される。しかし、２つのバイスタティック物標エコーＢ１及びＢ２が同時に受信されることが理解されよう。しかし、各レーダに関連する受信電気回路により、各レーダの見掛けのバイスタティック物標エコーの時間及び／又は位相がずれることがある。上述され且つより十分に後述される較正位相値及び較正レンジ値を使用して、バイスタティック物標エコーのずれを補正することができる。
【００２４】
バイスタティック物標エコーＢ１、Ｂ２は、ペアレーダアンテナから物標まで、そして物標から基準レーダアンテナに戻るまでの往復距離が、基準レーダアンテナから物標まで、そして物標からペアレーダアンテナに戻るまでの往復距離と同じであるため、同時に受信される。しかし、各レーダから物標までの距離は異なる可能性があり、例示するように、結果としてモノスタティック物標エコーＭ１及びＭ２は異なる時間に到着することになり得る。
【００２５】
受信モノスタティック物標エコーＭ１と受信バイスタティック物標エコーＢ１との時間遅延が、受信バイスタティックエコーＢ１と受信モノスタティック物標エコーＭ２との時間遅延と同じであることが理解されよう。
【００２６】
図２の同様の要素が同様の参照符号を有して示される図２Ａをこれより参照すると、ペアレーダが送信したパルスＴｘ１が、基準レーダが送信したパルスＴｘ２に対して時間的に遅延する（すなわち、遅れた時間に送信される）。ペアレーダに付加される時間遅延が、ペアレーダが受信するモノスタティック物標エコーＭ１及び基準レーダが受信するバイスタティック物標エコーＢ２（それぞれ、送信パルスＴｘ１から生じる物標エコー）を遅延させる影響を有することが理解されよう。ペアレーダの送信パルスＴｘ１に特定の所望の時間遅延を付加すると、モノスタティックリターン及びバイスタティックリターンをペアレーダ及び基準レーダにおいて示すように重なり合わせて、第１のコンポジットリターン（Ｍ１、Ｂ１）及び第２のコンポジットリターン（Ｍ２、Ｂ２）を提供することができる。ペアレーダの送信パルスＴｘ１及び基準レーダの送信パルスＴｘ２が両方とも同じ周波数にある場合に、時間的に重なると、もはや第１のモノスタティックリターンＭ１を第１のバイスタティックリターンＢ１と区別すること、又は第２のモノスタティックリターンＭ２を第２のバイスタティックリターンＢ２と区別することが不可能になることが理解されよう。
【００２７】
上記所望の時間遅延をペアレーダの送信パルスＴｘ１に付加することにより、ペアレーダの送信パルスＴｘ１及び基準レーダの送信パルスＴｘ２が両方とも同じ周波数にある場合、モノスタティックリターンＭ１とバイスタティックリターンＢ１とを基本的にコヒーレントに加算して、ペアレーダにおいて向上したＳＮＲを提供することができる。同様に、モノスタティックリターンＭ２とバイスタティックリターンＢ２とを基本的にコヒーレントに加算して、基準レーダにおいて向上したＳＮＲを提供することができる。コンポジットリターン（Ｍ１、Ｂ１）とコンポジットリターン（Ｍ２、Ｂ２）とをコヒーレントに加算して、さらなる処理利得を提供することがさらに望ましい。
【００２８】
図２及び図２Ａの同様の要素が同様の参照符号を有して示される図２Ｂをこれより参照すると、ベクトル図に、図２による、すなわち所望の時間遅延が図２Ａに関連して上述したようには付加されない場合の物標エコーＭ１、Ｂ１、Ｍ２、Ｂ２のベクトル表現が示される。第１のモノスタティック物標エコーＭ１及び第１のバイスタティック物標エコーＢ１は、位相差θで受信される。第２のモノスタティック物標エコーＭ２及び第２のバイスタティック物標エコーＢ２は、同じ大きさθを有するが符号が逆の位相差で受信される。図２に関連して上述したように、第１のモノスタティック物標エコーＭ１は、第１のバイスタティック物標エコーＢ１と時間的に重ならず、第２のモノスタティック物標エコーＭ２は、第２のバイスタティック物標エコーＢ２と時間的に重ならない。この場合、信号は図２Ａによるようには加算されない。
【００２９】
上述したように、物標へのバイスタティックパス長及び物標からのバイスタティックパス長が２基のレーダで同一であるため、第１のバイスタティック物標エコーＢ１と第２のバイスタティック物標エコーＢ２の位相差がほぼゼロ（２基のレーダの内部の位相差を考慮せずに）であることが分かる。
【００３０】
図２Ｂに示すベクトルは、両方のレーダからのパルスが同時に同相で送信され（すなわち、内部位相オフセットが２基のレーダ間に生じない）、且つ２基のレーダの内部電子回路間の非意図的ないかなる位相差も除去されている（たとえば、図１のブロック３８に関連して上述したように工場での較正又は現場での較正により）ものと仮定している。
【００３１】
上述したように、第１のモノスタティック物標エコーＭ１と第１のバイスタティック物標エコーＢ１との位相差の大きさは、第２のモノスタティック物標エコーＭ２と第２のバイスタティック物標エコーＢ２との位相差の大きさと同じである。これは、以下の考察から明らかになるように重要な特徴である。
【００３２】
図２〜図２Ｂの同様の要素が同様の参照符号を有して示される図２Ｃをこれより参照して、ベクトル図に、図２Ａによる、すなわち所望の時間遅延が図２Ａに関連して上述したように付加される場合の物標エコーＭ１、Ｂ１、Ｍ２、Ｂ２のベクトル表現を示す。図２Ａに関連して上述したように、物標エコーは時間的に重なり、レーダ内で加算されてコンポジットエコーを形成する。ペアレーダ及び基準レーダで観察されるコンポジット物標エコーはそれぞれ合成ベクトルＣ１及びＣ２として表すことができる。コンポジットベクトルＣ１及びＣ２の位相は位相角θだけ異なり、これはベクトル対Ｍ１、Ｂ１及びＭ２、Ｂ２間の位相差に合致する。
【００３３】
モノスタティックリターン及びバイスタティックリターンが、コヒーレント利得を実現するために必要な、図２Ａ及び図２Ｃに示すように時間的に重なるように位置合わせされると、モノスタティックエコーとバイスタティックエコーとの位相差はもはや直接測定することはできないことが認められよう。しかし、位相差は、コンポジットベクトルＣ１、Ｃ２の位相差を測定することにより間接的に測定することができる。測定されるこの位相差はパルス毎にモニタし、これを使用して、モノスタティックリターンとバイスタティックリターンとの位相角がゼロになるようにペアレーダからの次の送信パルスのオフセットとして使用すべき位相を予測することができる。ゼロ位相角は、結果として完全にコヒーレントな利得となる。結果得られるゼロ位相角を以下の図２Ｄに示す。
【００３４】
これより図２Ｄを参照すると、ペアレーダ及び基準レーダのそれぞれにおいてモノスタティック及びバイスタティック受信信号Ｍ１、Ｂ１及びＭ２、Ｂ２の位相角がゼロになるようにペアレーダからの送信パルスに位相オフセットを提供するプロセスがベクトルで示される。特に、位相シフト（上述した所望の時間遅延の他に）が、ペアレーダにより送信されるパルスＴｘ１（図２Ａ）に加えられ、第１のモノスタティック物標エコーＭ１の位相及び第２のバイスタティック物標エコーＢ２の位相は、図２Ｃに示す同じベクトルと比較して、ここでは時計回りに示すように同じ方向に同量回転する。
【００３５】
パルスＴｘ１に加えられる位相シフトは、例示するようにモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの位相合わせ及びコヒーレントな加算を実現して、コンポジットベクトルＣ１及びＣ２でのコヒーレントな加算を実現するように選択することができる。そうすることで、モノスタティック成分とバイスタティック成分とが位置合わせされて、最大の大きさを有するコンポジットベクトルが生成される上記「送信時のコヒーレント化」が実現される。
【００３６】
２つのコンポジットベクトルＣ１、Ｃ２の位相角θが、ペアレーダにより送信されるＴｘ１パルスに適用されるいかなる位相調整によっても影響を受けないことに留意することが重要である。換言すれば、Ｔｘ１パルスの位相を調整すると、モノスタティックリターン及びバイスタティックリターンＭ１、Ｂ１、及びＭ２、Ｂ２の間の位相が両方のレーダにおいて変化するが、その変化はコンポジットベクトルＣ１、Ｃ２間の位相が影響を受けないようなものである。したがって、コンポジットベクトルＣ１とＣ２の間で測定される位相は、Ｔｘ１パルスに行われる位相調整に誤りがあった場合でもなお、レーダ間の位相を予測することができる。
【００３７】
さらに後述するように、位相又はレンジの予測誤差は、レーダ間で予測された位相差を実際に測定された位相差と比較することにより測定することができ、それによりパルス間の位相レートが提供され、これを使用して位相レートフィルタを更新することができる。換言すれば、位相又はレンジの予測誤差はパルス毎に修正されるため、物標追尾中に累積されない。
【００３８】
角度θが、たとえば、図１の初期化プロセッサ４０により提供される初期化プロセスから行われたモノスタティックパスとバイスタティックパスとの間の明確なすべての位相変化に対応することを理解されたい。物標（たとえば、図１の１２）が移動すると、観察ジオメトリ（幾何学的配置）が変化し、角度θがそのジオメトリに従って変化する。特定のときに、送信時に首尾良くコヒーレント化するために、コンポジットベクトルＣ１とＣ２との間で測定される位相θを使用して、次の送信パルスＴｘ１に適用する位相調整を予測することができる。また、角度θは初期化以後の位相の絶対的で明確な変化であるため、初期化以後のレンジ遅延の絶対変化に直接変換することができ（１波長／３６０度）、これを使用して次の予測パルスＴｘ１のレンジオフセットを更新することができる。
【００３９】
上記技法は上記送信時のコヒーレント化を提供し、結果として、２つのコンポジットベクトルＣ１、Ｃ２が実質的に、関連するモノスタティックリターンとバイスタティックリターンをコヒーレントに加算したものになる。その後、２基のレーダからの２つのコンポジットベクトルＣ１、Ｃ２を、２つのコンポジットベクトルＣ１とＣ２との間のさらなる位相回転θを測定して適用することによってコヒーレントに結合（たとえば、加算）して、上記「受信時のコヒーレント化」を実現することができる。
【００４０】
送信時のコヒーレント化は、ペアレーダの送信パルスへの予測調整を使用してリアルタイムで行われなければならない。これは、パルスが受信されてしまえば、モノスタティックリターンとバイスタティックリターンとの間の位相を後続処理によって変更することができないためである。これとは対照的に、受信時のコヒーレント化は、コンポジットベクトルＣ１、Ｃ２が別個のレーダで別個に利用できるため、パルス受信後に行うことができる。コンポジット信号Ｃ１、Ｃ２は別個に利用できるため、コンポジット信号Ｃ１とＣ２との位相角θを測定することができる。この測定を使用して、ペアレーダの次の送信パルスに使用する位相オフセットの予測を改良することができる（最後の予測が完全であった場合、結果得られるコンポジットベクトル間で測定される位相角は予測されたものとまったく同じになる）。コンポジット信号Ｃ１とＣ２との間で測定される位相角θはまた、ゼロ位相で加算されて受信時のコヒーレント化を提供するようにこれらのベクトルを結合する際に使用する位相回転をそのまま提供する。
【００４１】
図２Ｂ〜図２Ｄのベクトル図は、ベクトル図をさらに詳細に示す図８〜図８Ｃの以下の考察からさらに理解されよう。
これより図３を参照すると、レーダシステム２００は、ペアレーダアンテナ２０２、第１の送信機／受信機２０４、第１のサーチプロセッサ２２０、及び第１の追尾プロセッサ２２４を有するペアレーダシステム２０１を含む。レーダシステム２００は、基準レーダアンテナ２７０、第２の送信機／受信機２７２、第２のサーチプロセッサ２２６、及び第２の追尾プロセッサ２３０を有する基準レーダシステム２６９も含む。第１の追尾プロセッサ２２４及び第２の追尾プロセッサ２３０は、物標（図示せず）に関連する物標トラックを生成する。
【００４２】
レーダシステム２００は、第１の追尾プロセッサ２２４及び第２の追尾プロセッサ２３０のそれぞれにより提供される物標トラックを関連付ける関連プロセッサ２１０、位相較正値２３８ａ及びレンジ（距離）較正値２４０ａをそれぞれ提供する較正プロセッサ２１２、並びに位相初期化値２５０ａ及びレンジ初期化値２５２ａをそれぞれ提供する初期化プロセッサ２１４をさらに含む。レーダシステム２００は、初期化値２５０ａ、２５２ａ、較正値２３８ａ、２４０ａ、及びより十分に後述するさらなる調整に従ってペアレーダアンテナ２０２により送信される信号を調整して、上記「送信時のコヒーレント化」を提供するようになっているコヒーレンス保持プロセッサ２１６をさらに備える。コヒーレンス保持プロセッサは、基準レーダアンテナ２７０が受信する第１のコンポジット信号２７
２ａをペアレーダアンテナ２０２が受信する第２のコンポジット信号２０４ａとをコヒーレントに加算して、上記「受信時のコヒーレント化」に従って最終信号２６８をさらに提供するようになっている。
【００４３】
較正プロセッサ２１２は、位相較正プロセッサ２３８及びレンジ較正プロセッサ２４０を含む。動作に際して、位相較正プロセッサ２３８は、ペアレーダシステム２０１と基準レーダシステム２６９との内部位相差に対応する位相較正値２３８ａを特定するようになっている。レンジ較正プロセッサ２４０は、ペアレーダシステム２０１と基準レーダシステム２６９との内部レンジ差に対応するレンジ較正値２４０ａを特定するようになっている。位相較正値２３８ａ及びレンジ較正値２４０ａについては図５及び図５Ａに関連してより十分に以下において考察する。しかし、ここでは、ペアレーダシステム２０１、基準レーダシステム２６９が同じ物標を追尾する場合に、位相較正値２３８ａ及びレンジ較正値２４０ａがペアレーダシステム２０１と基準レーダシステム２６９との間で測定されるレンジ差及び位相差に対応すると言うにとどめておく。より十分に以下において説明するように、第１のバイスタティックリターンＢ１及び第２のバイスタティックリターンＢ２（図２）を使用して、位相較正値及びレンジ較正値を生成することができる。第１のバイスタティックリターンＢ１及び第２のバイスタティックリターンＢ２を使用すると、位相較正値２３８ａ及びレンジ較正値２４０ａが追尾される物標の移動による影響を相対的に受けないことが理解されよう。これは、較正中、２基のレーダがバイスタティックパスをほぼ同じ時刻に測定することから言えることである。
【００４４】
初期化プロセッサ２１４は、位相予測プロセッサ２５０及びレンジ予測プロセッサ２５２を含む。動作に際して、位相予測プロセッサは、ペアレーダシステム２０１と基準レーダシステム２６９との次のパルスの予測位相差に対応する位相初期化値２５０ａを提供するようになっている。レンジ予測プロセッサ２５２は、ペアレーダシステム２０１と基準レーダシステム２６９との次のパルスの予測レンジ差に対応するレンジ初期化値２５２ａを提供するようになっている。位相初期化値２５０ａ及びレンジ初期化値２５２ａについては、図７及び図７Ａに関連してより十分に以下において考察する。しかし、ここでは、システムが同じ物標を追尾する場合に、位相初期化値２５０ａ及びレンジ初期化値２５２ａがペアレーダシステム２０１と基準レーダシステムとの間で予測されるレンジ差及び位相差に対応すると言うにとどめておく。
【００４５】
物標が移動している物標である可能性があり、位相初期化値２５０ａ及びレンジ初期化値２５２ａが、最後の物標位置から移動した新しい物標位置で予測されるレンジ及び位相に対応することを理解されたい。より十分に以下において説明するように、モノスタティックリターン及びバイスタティックリターンＭ１、Ｂ１、Ｍ２、Ｂ２（図２）を使用して、位相初期化値及びレンジ初期化値を生成することができる。
【００４６】
コヒーレンス保持プロセッサ２１６は、測定プロセッサ２６０、位相レートフィルタ２６２、コンポジット信号位相／レンジ予測プロセッサ２５８、及び加算プロセッサ２６４を含む。動作に際して、コンポジット信号位相／レンジ予測プロセッサ２５８は、位相較正位相初期化値２５０ａ及びレンジ初期化値２５２ａ（いくつかの実施形態では、これらに加えて位相較正値２３８ａ及びレンジ較正値２４０ａ）を受け取り、送信時にコヒーレント化された（たとえば、図２Ａ参照）基準レーダアンテナ２７０及びペアレーダアンテナ２０２からの第１の送信パルスを生成する。コンポジット信号位相／レンジ予測プロセッサ２５８は、後続の送信パルスの生成に使用される新しい位相／レンジ予測を生成するようになっている。測定プロセッサ２６０はコンポジット信号（たとえば、図２ＢのＣ１、Ｃ２参照）を受け取り、これらのコンポジット信号の相対位相を測定して、位相レートフィルタ２６２を更新する。位相レートフィルタ２６２は、コンポジット信号位相／レンジ予測プロセッサ２５８と共に、後続の送信パルスの生成に使用される上記新しい位相／レンジ予測を生成する。加算プロセッサ２６４は、大体位相の合った（すなわち、受信時にコヒーレントな）コンポジット信号を加算する。
【００４７】
位相レートフィルタ２６２は、物標が移動するにつれて、コンポジット信号間、ひいてはモノスタティックエコーとバイスタティックエコーとの間の位相θ（たとえば、図２Ｄ
参照）が変化するレートを推定する。このレートを使用して、両方のレーダでのモノスタティックリターン及びバイスタティックリターンが受信時に同相で加算される（すなわち、リターンが送信にてコヒーレント化される）ように、ペアレーダシステム２０１から次に送信されるパルスに適用する位相補正を予測する。特定の一実施形態では、位相レートフィルタは単一パラメータフェージングメモリフィルタ（及びアルファフィルタと呼ばれることもある）である。この種のフィルタの方程式は以下のように書くことができる。
[数１]
dθ/dt(n+1)=α[dθ/dt(n)]+(1-α)(Δθ/Δt)
式中、
ｎ＝送信パルス数、
ｄθ／ｄｔ（ｎ＋１）＝次の送信パルスの位相計算に使用すべき位相レート、
α＝０〜１の定数、
ｄθ／ｄｔ（ｎ）＝最後の送信パルスの位相計算に使用された位相レート、
Δθ＝θ（ｎ）−θ（ｎ−１）＝最後の２つのパルス間のコンポジットリターン間の位相角θの変化、
Δｔ＝最後の２つの送信パルス間の時間である。
【００４８】
定数αが、予測位相レートが最新の測定により影響を受ける程度（最近の変化に対する応答性が最も高いが、ノイズによる汚染を最も受けやすい）及び予測位相レートがそれまでのすべての測定にわたって行われた平滑化推定により影響を受ける程度（測定ノイズの影響を最も受けにくいが、最近の変化に対する応答性が最も低い）を決めることが認められよう。
【００４９】
パフォーマンスの改良が、いくつかの物標タイプ、物標速度、測定ジオメトリ、パルス反復レート、及びＳＮＲの複雑性が高いフィルタを使用することにより得られることを理解されたい。たとえば、位相のより高次の時間微分を計算して使用するフィルタを、ＳＮＲ及びこれらの微分の大きさが十分に高い場合に上記アルファフィルタに代えて使用することができる。別の例では、特に関心物標が衛星又は弾道ミサイルの場合に、重力の影響下で移動している物標の動きの方程式を組み込んだカルマンフィルタを上記アルファフィルタに代えて使用することができる。
【００５０】
位相レートフィルタ２６２の出力は、コンポジット信号位相／レンジ予測プロセッサ２５８により使用されて、ペアレーダシステム２０１により生成される次の送信パルスに使用される、レーダ間の位相オフセット及びレンジオフセットが予測される。予測位相オフセットは以下のように書くことができる。
[数２]
θ(n+1)=θ(n)+[dθ/dt(n+1)]Δt
予想レンジオフセットは以下のように書くことができる。
[数３]
ΔR(n+1)=[θ(n+1)/360]λ
式中、
λはレーダ波長であり、
θは度単位のコンポジットリターン間で測定される角度である。
【００５１】
角度θが、コヒーレント初期化プロセスが開始されてからのレーダ間の累積絶対位相差であることに留意することが重要である。
近代のレーダでは、用途又は機能に最もよく合うように、波形の中心周波数及び波形の帯域幅をパルス毎に変更できることが理解されよう。レーダシステム２００では、機能は、たとえば、サーチプロセッサ２０６に関連するサーチ機能、追尾プロセッサ２０８に関連する追尾機能、較正プロセッサ２１２に関連する較正機能、初期化プロセッサ２１４に関連する初期化機能、コヒーレンス保持プロセッサ２１６に関連するコヒーレンス保持機能、及び関連するプロセッサが図示されていない物標特性機能を含む。
【００５２】
一般に、波形の帯域幅が広いほど、良好なレンジ分解能になることが理解されよう。いくつかの実施形態では、狭帯域（ＮＢ）パルスのレンジ限界は物標限界と比較して大きく
（レンジで）、中帯域（ＭＢ）パルスのレンジ限界は物標限界におおよそ合致し、広帯域（ＷＢ）パルスのレンジ限界は物標限界と比較して小さい。ブロック２１８及び２２８は、狭帯域（ＮＢ）パルスをサーチ機能に使用することができる（すなわち、サーチボリュームをカバーするのに必要なレンジセル数を最小化し、それによって信号処理負荷及び誤警報率を最小化する）ことを示す。ブロック２１８及び２２８は、ペアレーダシステム２０１及び基準のレーダシステム２６９がそれぞれ、サーチ機能に異なる中心周波数ｆ１及びｆ２で動作できる（すなわち、同じ場所にあるレーダからのサーチパルスを同時に、相互干渉を生じさせることなく送信できる）ことも示す。ブロック２２２及び２３２は、中帯域（ＭＢ）パルスを追尾機能に使用することができ（すなわち、レンジ範囲にわたり改良された追尾測定精度を提供するため）、サーチ機能に使用されるものと同じ中心周波数ｆ１、ｆ２を使用して追尾を行える（サーチから追尾へのハンドオーバが簡易化される）ことを示す。ブロック２１２及び２４２は、ペアレーダシステム２０１及び基準レーダシステム２６９をそれぞれ、同じ中心周波数ｆ０を有する広帯域パルス（ＷＢ）を使用して較正できる（すなわち、機器によるあらゆる位相差又は時間遅延をなくすため）ことを示す。十分に期間の短い広帯域パルスを較正機能に使用して、ペアレーダシステム２０１及び基準レーダシステム２６９の両方でのバイスタティックリターンをそれぞれモノスタティックリターンから時間的に隔てることができ、ひいてはモノスタティックリターン（たとえば、図２参照）から汚染なしで検査することができる。ブロック２４８及び２６４は、初期化機能にも、２基のレーダシステム２０１、２６９のそれぞれから同じ中心周波数ｆ０を有する広帯域（ＷＢ）パルスを使用できることを示す。ブロック２５６及び２６６は、コヒーレント保持機能にも、２基のレーダシステム２０１、２６９のそれぞれから同じ中心周波数ｆ０を有する広帯域（ＷＢ）パルスを使用できることを示す。
【００５３】
上述したように、例示的なレーダシステム２００は、物標特定（図示せず）に広帯域（ＷＢ）パルスのみを使用することができ、これらのパルスは最終的に結合される。上記サーチ機能及び追尾機能で検出できる必要があるのは、物標の最大散乱体だけである。しかし、大きな散乱体及び小さな散乱体の両方が検出可能である必要があるため、物標特定にはさらに高いＳＮＲが必要である。しかし、本明細書に記載するシステム及び方法が上記のレーダ波形及び機能の任意のもの（たとえば、追尾に使用されるＭＢ波形）に適用可能であることを理解されたい。
【００５４】
レーダシステム２００では、較正機能が較正プロセッサ２１２により実行された後、且つ初期化機能が初期化プロセッサ２１４により実行された後、同じ中心周波数を有する同じ形の広帯域パルスを、本発明により提供されるコヒーレンス追加技法及び装置を使用しない場合には物標特定機能の実行に使用されていた物標追尾の残り中に、コヒーレンス保持プロセッサ２１６により実行されるコヒーレント保持機能に使用できることが理解されよう。換言すれば、追尾中のコヒーレント信号の加算を保持するために追加のレーダリソースを使用する必要がない。
【００５５】
図４〜図４Ｄが、コンピュータ化されたレーダシステム、たとえばレーダシステム１０（図１）で実施される以下に考察する技法に対応するフローチャートを示すことを理解されたい。本明細書では「処理ブロック」を示す矩形要素（図４の要素３０２により代表される）は、コンピュータソフトウェア命令又は命令群を表す。本明細書では「判断ブロック」を示す菱形要素（図４Ｄの要素５１０により代表される）は、処理ブロックにより表されるコンピュータソフトウェア命令の実行に影響するコンピュータソフトウェア命令又は命令群を表す。複数のプロセッサが本明細書において教示されるが、コスト及び処理要件に応じて、プロセッサのうちの１つ又は複数を単一のプロセッサに組み合わせることができ、このプロセッサの動作に必要なコンピュータ命令がそれに従って含められることを理解されたい。
【００５６】
別法として、処理ブロック及び判断ブロックは、デジタル信号プロセッサ回路又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の機能的に等価の回路によって実行される。流れ図（フローチャート）は、いかなる特定のプログラミング言語のシンタックスも示していない。むしろ、流れ図は、当業者が回路を組み立てるか、又はコンピュータソフトウェアを生成
して特定の装置に求められる処理を実行するために必要な機能情報を示す。ループ及び変数の初期化並びに一時変数の使用等の多くのルーチンプログラム要素が示されていないことに留意されたい。本明細書において別段に示されない限り、説明されるブロックの特定の順番は単なる例示にすぎず、本発明の精神から逸脱することなく変更可能なことを当業者には認められよう。したがって、別段に記されない限り、以下に説明するブロックは順不同であり、これは、可能な場合にはステップを任意の都合のよい、又は所望の順番で実行できることを意味する。
【００５７】
図４〜図４Ｄにおいて識別されるプロセスについても、図５〜図８Ｃに関連して図を用いて説明する。
これより図４を参照すると、レーダをコヒーレント化するプロセス３００がブロック３０２において開始され、基準レーダ及びペアレーダが複数のレーダの中から選択される。本明細書において説明するプロセスでは１基のみのペアレーダが説明されるが、同じ技法を用いて、基準レーダと併せて任意の数のペアレーダを処理可能なことが認められよう。
【００５８】
ブロック３０４において、ペアレーダ及び基準レーダは１つ又は複数の物標を特定するサーチを実行し、ブロック３０６において、ペアレーダ及び基準レーダは、１つ又は複数の物標に関連する１つ又は複数の物標トラックを生成する。たとえば、サーチは図１のサーチプロセッサ２０、３０を使用して行うことができ、追尾は図１の追尾プロセッサ２２、３２を使用して行うことができる。物標トラックは、たとえば、物標までのレンジ、物標までの仰角、及び物標までの方位角をそれぞれ有するタイムポイントを含むことがわかっている。物標は時間と共に移動し得る。
【００５９】
ブロック３０８において、ペアレーダ及び基準レーダからの物標トラックが関連付けられる。この構成では、関連付けにより、同じ物標に対応するトラックを共にグループ化することができる。物標トラックは、ペアレーダ及び基準レーダからのモノスタティック物標トラック及びバイスタティック物標トラックを含むことができる。このようにして、たとえば、物標エコーＭ１、Ｂ１、Ｍ２、Ｂ２（図２）を、同じ物標からのリターンとして識別することができる。関連付けは、たとえば、図１の関連プロセッサ３６又は図３の関連プロセッサ２１０により行うことができる。
【００６０】
ブロック３１０において、位相較正値及びレンジ較正値を含む較正値が測定される。較正値は、たとえば、図１の較正プロセッサ３８又は図３の較正プロセッサ２１２により測定することができ、たとえば、図３の較正値２３８ａ、２４０ａに対応することができる。ブロック３１０のプロセスについて図４Ａに関連してさらに説明する。
【００６１】
ブロック３１２において、較正値が基準レーダ及びペアレーダのうちの一方又は両方に適用される。
ブロック３１４において、位相初期化値及びレンジ初期化値を含む初期化値が生成される。初期化値は、たとえば、図１の初期化プロセッサ４０又は図３の初期化プロセッサ２１４により生成することができ、たとえば、図３の初期化値２５０ａ、２５２ａに対応することができる。ブロック３１４のプロセスについては、図４Ｂ及び図４Ｃに関連してさらに説明する。
【００６２】
ブロック３１６において、調整された信号が、ペアレーダ又は基準レーダにより較正値及び初期化値に従って送信される。特定の一実施形態では、調整信号はペアレーダにより送信され、基準レーダは未調整の信号を送信する。調整信号は、コンポジット信号、すなわち図２ＤのコンポジットベクトルＣ１及びＣ２を実現するように時間遅延及び位相において調整される。
【００６３】
ブロック３１８において、コンポジット信号がペアレーダ及び基準レーダにより受信される。コンポジット信号は、たとえば、図２ＤのコンポジットベクトルＣ１及びＣ２に対応することができる。ブロック３１８において受信される信号は、図１のコヒーレンス保持プロセッサ４２又は図３のコヒーレンス保持プロセッサ２１６により使用される第１の信号対のみに対応する。
【００６４】
ブロック３２０において、ブロック３１８において受信されたコンポジット信号は、受信にてコヒーレント化される。すなわち、位相シフト及び同相加算が行われる。加算は、
たとえば、図３の加算プロセッサ２６４により行うことができる。続いて受信されるコンポジット信号も受信にてコヒーレント化される。ブロック３２０のプロセスについては、図４Ｄに関連して以下においてさらに説明する。
【００６５】
これより図４Ａを参照すると、上記較正値を生成するプロセス３５０がブロック３５２において開始され、所定の相対時間遅延が、基準レーダを基準にしてペアレーダにより送信される信号間の時間遅延に対応して設定される。ブロック３５４において、ペアレーダ送信パルスと基準レーダ送信パルスとの間の相対位相差がゼロに設定される。
【００６６】
特定の一実施形態では、ブロック３５２での所定の相対時間遅延は、少なくとも、レーダエネルギーがペアレーダから基準レーダに移動するために必要な時間遅延と同じ長さである。この構成では、レーダパルスがペアレーダ及び基準レーダにより物標に向けて送信される場合、たとえば、図２Ａに示したように、いずれのレーダでもモノスタティックリターン及びバイスタティックリターンが時間的に重なることは不可能である。較正中に、モノスタティックリターンとは別個に且つ離れて、各レーダでバイスタティックリターンを識別して比較できることが望ましい。
【００６７】
上述したように、バイスタティックリターンは、いかなる瞬間でも全く同じパス長を有する。したがって、ペアレーダ及び基準レーダからの送信パルスが全く同じ時間に送信された（一般にはこれは当てはまらない）ならば、各レーダでバイスタティックリターンをまったく同じ時間遅延で、すなわち同時に受信するはずである。ブロック３５２での所定の時間遅延は分かっているため、これを受信バイスタティックリターンの相対時間遅延から差し引くことができ、したがって、任意の残りの時間遅延が２基のレーダに関連する内部時間遅延差に対応する。パルスを送信している時間中のバイスタティックパス長の変化に対する軽微な補正はいずれも、以下において明白になるように、物標トラックから利用可能なレンジレート情報に従って求めることができる。同様に、受信バイスタティック物標エコーの任意の残りの位相差も、２基のレーダに関連する内部位相差に対応する。
【００６８】
上記時間遅延差及び位相差には、２基のレーダの異なる電子回路応答を含むがこれに限定されない種々の要因が関連し得ることが認められよう。
位相差だけでは３６０度のすべてで曖昧であるため、レンジ較正及び位相較正を両方とも以下にさらに説明するように行う必要があることも認められよう。たとえば、レーダ間の位相差のみが測定され、これがゼロであったならば、レーダ間のレンジ差もゼロであるか、それとも或る整数波長であるかを判断する方法はない。レーダ間のレンジ差及び位相差を別個に測定することにより、いかなる較正の曖昧さも回避する。
【００６９】
ブロック３５６において、所定の相対時間遅延及びゼロ位相差を有する１つ又は複数のパルスが、ペアレーダ及び基準レーダにより送信され、その結果として、ブロック３５８において、各レーダでバイスタティック物標エコーを受信する。
【００７０】
ブロック３６０において、２基のレーダでのバイスタティックリターン間の上記位相差に基づいて、位相較正値が特定される。同様に、ブロック３６２において、バイスタティックリターン間の上記時間遅延差に基づいて、レンジ較正値が特定される。
【００７１】
ブロック３５２での所定の時間遅延が、ブロック３５６においてペアレーダにより送信されるパルスに適用される場合であっても、物標エコーを受信したときに、所定の時間遅延を、測定された時間遅延から差し引くことができることを認められたい。上述したように、ブロック３５２において選択され、ブロック３５６において適用される所定の相対時間遅延によってでは、たとえば、図２Ａでのようには、モノスタティックリターンとバイスタティックリターンとは重ならない。
【００７２】
これより図４Ｂを参照すると、上記位相初期化値及びレンジ初期化値を生成するプロセス４００がブロック４０２において開始され、ペアレーダ送信パルスを基準レーダ送信パルスから遅延させる所定の時間遅延が選択される。所定の時間遅延は、図４Ａのブロック３５２に関連して上述した方法及び理由とほぼ同じ方法及び理由で選択される。
【００７３】
ブロック４０４において、ペアレーダ送信パルスと基準レーダ送信パルスとの間の相対位相差がゼロに設定される。
ブロック４０６において、２つ以上の初期化信号、すなわち送信パルスが、ペアレーダ
及び基準レーダにより送信され、ブロック４０８において、対応する物標エコーがペアレーダ及び基準レーダにより受信される。受信された物標エコーは、たとえば図２に示すＭ１、Ｂ１、Ｍ２、及びＢ２として述べたものと同様であることができる。モノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーはまだ、たとえば図２Ａに示すようには重なっていない。
【００７４】
受信された物標エコーから、ブロック４１０において、位相初期化関係が、各レーダで受信されたモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相差に対応して生成されるか、又は更新される。ペアレーダにより受信された受信モノスタティック物標エコーと受信バイスタティック物標エコーとの各対間の位相差を用いて、位相初期化関係に新しいデータポイントを提供することができる。また、基準レーダにより受信された受信モノスタティック物標エコーと受信バイスタティック物標エコーとの各対間の位相差を用いて、位相初期化関係に別の新しいデータポイントを提供することができる。
【００７５】
特定の一実施形態では、位相初期化関係は、位相差データポイント間の線形最小二乗近似を生成することによって形成される位相レート関係である。しかし、他の実施形態では、線形最小二乗近似以外の数学的関係を用いることができる。位相初期化関係については、図７に関連して以下にさらに説明する。
【００７６】
初期化プロセスに使用するパルスレートは、レーダ間の位相変化レートを明確に測定できるようにするために、２基のレーダのコンポジットベクトル間の位相変化がパルス間で＋／−１８０度未満であるようにするのに十分高くなければならない。これにより、初期化プロセスの完了後、パルスレートが低減される（レーダリソース節減のため）場合であってもパルス間の時間にわたる位相変化を明確に測定できるようになり、ひいては、測定された位相レートをレンジレートに直接変換できるようになる（モノスタティック成分及びバイスタティック成分のレンジが重なり、もはや別個に測定できなくなった後でレンジアラインメントを保つため）。
【００７７】
同様に、ブロック４１２において、レンジ初期化関係が、各レーダで受信されたモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間のレンジ差に対応して生成されるか、又は更新される。
【００７８】
ペアレーダにより受信された受信モノスタティック物標エコーと受信バイスタティック物標エコーとの各対間のレンジ（時間遅延）差を用いて、レンジ初期化関係に新しいデータポイントを提供することができる。また、基準レーダにより受信された受信モノスタティック物標エコーと受信バイスタティック物標エコーとの各対間のレンジ（時間遅延）差を用いて、レンジ初期化関係に別の新しいデータポイントを提供することができる。
【００７９】
特定の一実施形態では、レンジ初期化関係は、レンジ（時間遅延）データポイント間の線形最小二乗近似を生成することによって形成されるレンジレート関係である。しかし、他の実施形態では、線形最小二乗近似以外の数学的関係を用いることができる。レンジ初期化関係については、図７Ａに関連して以下にさらに説明する。
【００８０】
ブロック４０２での所定の時間遅延が、ブロック４０６においてペアレーダにより送信されるパルスに適用される場合であっても、物標エコーを受信したときに、所定の時間遅延を、測定された時間遅延から差し引くことができることを認められたい。ブロック４０２において選択され、ブロック４０６において適用される所定の相対時間遅延によってでは、たとえば、図２Ａでのようには、モノスタティックリターンとバイスタティックリターンとが重ならないことも理解されたい。
【００８１】
これより図４Ｃを参照すると、プロセス４５０は図４Ｂのプロセス４００の続きである。ブロック４５２において、位相初期化値が位相初期化関係から予測される。この予測は、次のパルス対がペアレーダ及び基準レーダによって送信されたときに、各レーダで受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの予想位相に対応する。予測位相が部分的に物標の移動に関連することが理解されよう。
【００８２】
特定の一実施形態では、位相初期化値は、位相データポイント間の上記線形最小二乗関係を用い（図４Ｂのブロック４１０）、次に受信する物標エコー対の時間まで、線上で時間的に将来を見ることで予測される。位相初期化関係の最小二乗近似及び予測については
図７に関連して図を用いて以下に説明する。
【００８３】
ブロック４５４において、レンジ（時間遅延）初期化値がレンジ初期化関係から予測される。この予測は、ペアレーダ及び基準レーダにより次のパルス対が送信されたときに、各レーダで受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の予想レンジ（時間遅延）に対応する。予測レンジが部分的に物標の移動に関連することが理解されよう。
【００８４】
特定の一実施形態では、レンジ初期化値は、レンジデータポイント間の上記線形最小二乗関係を用い（図４Ｂのブロック４１２）、次に受信する物標エコー対の時間まで、線上で時間的に将来を見ることで予測される。レンジ（時間遅延）初期化関係の最小二乗近似及び予測については図７Ａに関連して図により以下において説明する。
【００８５】
ブロック４５６において、予測位相初期化値を用いて、ペアレーダで次に送信されるパルスの位相が調整され、ブロック４５８において、予測レンジ（時間遅延）初期化値を用いて、ペアレーダで次に送信されるパルスのレンジ（時間遅延）が調整される。さらに、図４Ｂのブロック４０２において適用される所定の時間遅延が除去される。
【００８６】
ブロック４６０において、第１のコヒーレント信号、すなわち送信パルスが、ペアレーダ及び基準レーダにより送信される。これらのコヒーレント信号は送信時のみコヒーレントである。前のブロックにおいて受信された物標エコーは、図２に示す物標エコーを典型とするエコーを提供するが、ブロック４６０の送信コヒーレント信号は、図２Ａの物標エコーを典型とする物標エコーとを提供し、各レーダでモノスタティック及びバイスタティックの物標エコーが時間的に重なり、図２ＣのコンポジットベクトルＣ１及びＣ２を典型とするコンポジット信号を提供する。
【００８７】
これより図４Ｄを参照すると、プロセス５００が、図４Ｃのブロック４６０において最初に提供された送信コヒーレンシ（送信時にコヒーレント化する）を、ここでは続いて送信されるパルスに対して保持する。プロセス６００も、受信コンポジット信号の同相加算により受信時にコヒーレンシを提供する。
【００８８】
プロセス５００は、図４Ｃのブロック４６０での信号送信に関連するコンポジット物標エコーを受信し、その位相差を測定することによりブロック５０２において開始される。受信された物標エコーは、たとえば、モノスタティックリターン及びバイスタティックリターンが同じ信号周波数であり（図３参照）、同時に現れる図２Ｃに表されるコンポジット信号である。
【００８９】
ブロック５０４において、ペアレーダにより受信されたコンポジット信号の位相が、基準レーダにより受信されたコンポジット信号の位相と比較される。図２Ｄに関連して上述したように、コンポジット信号間の位相差は、ペアレーダの位相が変更した場合には一定のままであるが、位相差は物標の移動に応答して（また、システムノイズにも応答して）変化する。
【００９０】
仮に、図４Ｃのブロック４６０において送信されるレーダ信号に適用されたレンジ初期化値及び位相初期化値が完全な予測であるならば、２つのコンポジット物標エコー間の位相角が位相予測と全く同じになるものと予想される。しかし、図４Ｃのブロック４６０において送信されるレーダ信号に適用されるレンジ初期化値及び位相初期化値、特に位相予測値は必ずしも完全な予測ではない（測定ノイズ及び予期しない物標の移動により）。したがって、コンポジット信号間の位相残差は位相初期化値の誤差に対応する。残差は、ブロック５０４において、たとえば図３の測定プロセッサ２６０により求められる。
【００９１】
ブロック５０６において、ペアレーダ及び基準レーダで受信したコンポジット信号間の位相残差を用いて、コンポジット信号位相関係が生成され、且つ／又は更新される。コンポジット信号位相関係については図８Ａ及び図８Ｂに関連して以下により十分に説明する。
【００９２】
コンポジット信号位相関係は、たとえば、図３の位相レートフィルタ２６２により保持することができる。上述したように、位相レートフィルタ２６２は、一般に「アルファ」フィルタとして知られている単純な単一パラメータ平滑化フィルタ（上述）、位相のより高次の時間微分を推定する多項式フィルタ、又は物標の移動モデルを含むことができるカ
ルマンフィルタを含むがこれらに限定されない種々のフィルタのうちの１つ又は複数のフィルタにより実施することができる。
【００９３】
ブロック５０８において、ブロック５０２において測定されたペアレーダ及び基準レーダで受信されたコンポジット物標エコー間の位相を知ることで、ペアレーダ及び基準レーダで受信されたコンポジット物標エコーがコヒーレントに、すなわち同相で加算されて、最終信号、たとえば図３の最終信号２６８を提供する。
【００９４】
判断ブロック５１０において、信号が最後の信号ではない場合、プロセスはブロック５１２に進み、ブロック５０８の位相関係を用いて、ペアレーダにより次に送信されるパルスでのペアレーダの調整に併せて使用される位相（及びレンジ）について予測が行われる。本明細書では、この予測を「コンポジット位相値」と呼ぶ。いくつかの実施形態では、この予測は、最後のパルスで測定された位相及びレンジ、更新された位相及びレンジレートを用いて線形に行われる。しかし、他の実施形態では、この予測は図３の位相レートフィルタ２６２により生成される。レーダ間の更新レンジは、レンジが３６０度の位相変化毎に１波長ずつ変化することを利用して、更新された位相から直接計算することができる。
【００９５】
ブロック５１４において、予測位相（及びレンジ）がペアレーダに適用され、ブロック５１６において、次のパルス対が２基のレーダにより送信され、ここで、予測はペアレーダに対してのみ適用される。
【００９６】
ブロック５１８において、受信コンポジット物標エコー間の位相差が再び測定される。ブロック５２０において、測定された位相がブロック５１２の予測と比較され、ブロック５２２において、コンポジット信号位相関係が更新される。
【００９７】
図４Ｄの技法を用いて、ペアレーダにより送信されるパルスの位相（及び時間遅延）を、ブロック５２２のコンポジット信号位相関係により行われる予測に従って（たとえば、位相レートフィルタに従って）調整して、図２Ｄに図で示す送信時のコヒーレント性を保持することができる。これにより、モノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーがコヒーレントに同相加算され、それにより信号利得が向上する。コヒーレント化されたコンポジット信号はブロック５０８において加算され、さらに高い処理利得を実現する。
【００９８】
図５〜図８Ｃは、図４〜図４Ｄに関連して説明したプロセスを絵図の形態で示す。
これより図５を参照すると、グラフにより、図４のブロック３１０及び図４Ａの較正プロセス３５０の絵図表現が示される。このグラフは、時間単位の横軸及び図１のペアレーダ１６及び基準レーダ２６により受信されるバイスタティック物標エコー間の位相差に対応する縦軸を有する。点は、連続した送信レーダパルスに対応してペアレーダ及び基準レーダで受信されるバイスタティック物標エコー間の位相差ψの連続した測定値に対応する。図２Ａに関連して説明したように、仮に２基のレーダに内部位相差がなければ、２つのバイスタティックリターンの位相が揃うものと予想される。しかし、位相差ψが２基のレーダでのバイスタティックリターン間で測定される。位相差ψは上述した較正値である。
【００９９】
位相較正値は、ペアレーダ及び基準レーダにより送信される１つのみのパルスを用いて求めることができる。しかし、示すように複数のパルス及び対応する複数の位相測定データポイントを使用して、その結果得られる位相較正値の精度を向上させることができる。
【０１００】
バイスタティック物標エコー間の位相が、物標が移動するときであっても本質的に一定であると予想されることを理解されたい。したがって、２基のレーダでのバイスタティック物標エコー間の位相測定は移動している物標に対しても行うことができる。
【０１０１】
これより図５Ａを参照すると、グラフで、図４のブロック３１０及び図４Ａの較正プロセス３５０のさらなる態様の絵図表現が示される。このグラフは、時間単位の横軸及び図１のペアレーダ１６及び基準レーダ２６により受信されるバイスタティック物標エコー間のレンジ（時間遅延）差に対応する縦軸を有する。点は、ペアレーダ及び基準レーダで受信されるバイスタティック物標エコー間のレンジ差の連続した測定値に対応する。図２Ａに関連して説明したように、仮に２基のレーダに内部レンジ（時間遅延）差がなければ、２つのバイスタティックリターンのレンジが揃うものと予想される。しかし、示すように
、レンジ差Ｒが２基のレーダのバイスタティックリターン間で測定される。値Ｒは上述したレンジ較正値である。
【０１０２】
レンジ較正値は、ペアレーダ及び基準レーダにより送信される１つのみのパルスを用いて求めることができる。しかし、示すように複数のパルス及び対応する複数のレンジ測定ポイントを使用して、その結果得られるレンジ較正値の精度を向上させることができる。
【０１０３】
バイスタティック物標エコー間の時間遅延（レンジ）が、物標が移動するときであっても一定であると予想されることを認められたい。したがって、２基のレーダでのバイスタティック物標エコー間のレンジ測定は移動している物標に対しても行うことができる。
【０１０４】
図４Ａのボックス３５２に関連して上述したように、基準レーダを基準にして所定の時間遅延をペアレーダに適用することが望ましいことがある。所定の時間遅延を受信バイスタティック信号から除去して、図５Ａの測定値に辿り着くことができる。
【０１０５】
これより図６を参照すると、グラフにより、図４のブロック３１０及び図４Ａの較正プロセス３５０に関連するベクトルが示される。ベクトルＢ１及びＢ２は、図５に関連して上述したように、位相差ψを有する未較正のペアレーダ及び未較正の基準レーダで受信されるバイスタティック物標エコーに対応する。ベクトルＭ１及びＭ２は、ペアレーダ及び基準レーダのそれぞれで受信されるモノスタティック物標エコーに対応する。
【０１０６】
これより図６Ａを参照すると、グラフで、位相較正値ψが送信パルス（図示せず）に適用されて２つのバイスタティック物標エコーＢ１及びＢ２が揃えられた後、図６の物標エコー後に受信される物標エコーのベクトル表現が示される。
【０１０７】
これより図６Ｂを参照すると、グラフにより、レンジ較正値Ｒが送信パルス（図示せず）に適用されて、ベクトルＢ１及びＢ２で示される２つのバイスタティック物標エコーの位相がさらに揃えられた後、図６Ａの物標エコー後に受信される物標エコーのベクトル表現が示される。レンジ較正値は単に３６０度の倍数に対応することができ、それにより、図６Ａに示される２つのバイスタティック物標エコーＢ１及びＢ２と同じように揃った位相になる。
【０１０８】
したがって、図６Ａに示されるベクトル関係が、図６Ｂでのようにレンジ較正が適用された後でもあまり変わらないことを理解されたい。デジタル波形ジェネレータにより開始時間及び位相の両方を独立して制御可能な近代のレーダが使用されるものと仮定される。したがって、較正プロセスを行う必要があるのは、追尾中に１回だけである。位相較正値及びレンジ較正値が一般に同時に使用されることが認められよう。
【０１０９】
これより図７を参照すると、グラフにより、図４のブロック３１４及び図４Ｃのブロック４５２での予測位相初期化値の生成が示される。横軸が時間に対応し、縦軸が、ペアレーダ及び基準レーダで受信されるモノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の位相差に対応する。黒丸のデータポイントが、ペアレーダでの位相差を表し、白丸のデータポイントがペアレーダ及び基準レーダにより送信される複数のレーダパルスに対応する基準レーダでの位相差を表す。レーダ間の初期位相パラメータ及び位相レートパラメータを求めるために、少なくとも２つのレーダパルスが必要である。しかし、例示するように、３つ以上のパルスを使用してパラメータ推定精度を向上させることができる。最後に測定されたデータポイントは時間ｔｍにおいて行われる。
【０１１０】
移動している物標に対してであってもほぼ一定の位相差を有する、ペアレーダ及び基準レーダにより受信されるバイスタティック物標エコー間の図５に描かれる位相差と異なり、モノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーとの間の図７に描かれる位相差は一定ではなく、示すように移動している物標に伴って変化する。
【０１１１】
図示する傾き（ｄθ／ｄｔ）０を有する最小二乗近似線を生成することができる。次に、両方のレーダからのデータポイントに基づく最小二乗近似線を用いて、時間ｔｐにおいて行われるペアレーダ及び基準レーダから次に送信されるレーダ信号に関連する予想位相差を予測することができる。時間ｔｐでの各レーダの予測位相は、図７において対応する四角で表される。
【０１１２】
時間ｔｐでの最小二乗近似線に沿った位相は、図４Ｃのボックス４５２に関連して上述した予測位相初期化値に対応する。
これより図７Ａを参照して、グラフで、図４のブロック３１４及び図４Ｃのブロック４５４でのようなレンジ初期化値の生成を絵図で示す。横軸が時間に対応し、縦軸が、ペアレーダ及び基準レーダで受信されるモノスタティック及びバイスタティックの物標エコー間のレンジ（時間遅延）差に対応する。黒丸のデータポイントが、ペアレーダで行われるレンジ差測定を表し、白丸のデータポイントがペアレーダ及び基準レーダにより送信される複数のレーダパルスに対応する基準レーダで同時に行われるレンジ差測定を表す。レンジ差及び位相差の両方を、初期化中に各レーダで各パルスについて測定することができるため、初期位相予測及び初期レンジ予測の生成に別個のパルストレインは必要ない。最後に測定されるデータポイントは時間ｔｍにおいて行われる。
【０１１３】
移動している物標に対してであってもほぼ一定のレンジ差を有する、ペアレーダ及び基準レーダにより受信されるバイスタティック物標エコー間の図５Ａに描かれるレンジ（時間遅延）差と異なり、モノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコー間の図７に描かれるレンジ差は一定ではなく、示すように移動している物標に伴って変化する。
【０１１４】
図示するような傾き（ｄＲ／ｄｔ）０を有する最小二乗近似線を生成することができる。次に、最小二乗近似線を用いて、時間ｔｐにおいてペアレーダ及び基準レーダから次に送信されるレーダ信号に関連する予想レンジ（時間遅延）差を予測することができる。２基の各レーダの予測レンジ差は対応する四角で表される。
【０１１５】
時間ｔｐでの最小二乗近似線に沿ったレンジは、図４Ｃのボックス４５４に関連して上述した予測レンジ初期化値に対応する。
これより図８を参照して、ベクトル図に、上記位相較正値、レンジ較正値、位相初期化値、及びレンジ初期化値が最初にペアレーダにより送信されるパルスに適用されるとき、すなわち較正機能及び初期化機能後に、ペアレーダ及び基準レーダのそれぞれで受信される物標エコーを示す。モノスタティック物標エコーＭ１及びバイスタティック物標エコーＢ１がペアレーダにより受信され、モノスタティック物標エコーＭ２及びバイスタティック物標エコーＢ２が基準レーダにより受信される。上述した初期化値が（及び上記較正値も）送信パルスに適用されると、モノスタティック物標エコーＭ１及びバイスタティック物標エコーＢ１並びにモノスタティック物標エコーＭ２及びバイスタティック物標エコーＢ２も、たとえば図２Ｄにも示すように、時間的に重なるとともに、大まかに位相でも重なる。モノスタティック物標エコーとバイスタティック物標エコーは時間及び位相で重なるため、ペアレーダで受信される信号はベクトルＣ１として表されるコンポジット信号であり、基準レーダで受信される信号はベクトルＣ２で表されるコンポジット信号である。
【０１１６】
モノスタティック物標エコーＭ１の位相がバイスタティック物標エコーＢ１の位相と必ずしも完全に揃うわけではなく、したがって、第１のコンポジットベクトルＣ１が必ずしも２つの信号を完全にコヒーレントに加算したものではないことが認識されよう。同様に、モノスタティック物標エコーＭ２の位相がバイスタティック物標エコーＢ２の位相と必ずしも完全に揃うわけではなく、したがって、第２のコンポジットベクトルＣ２が必ずしも２つの信号を完全にコヒーレントに加算したものではないことが認識されよう。モノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーの間の位相差は、位相残差θＥとして表される。ここで、θＥは、レーダ間の予測位相（最後の送信パルス対間の相対位相を設定するために使用される）とレーダ間の実際の位相（最新の送信パルスを受信した後にコンポジットベクトルＣ１とＣ２とを比較することにより測定される）との差である。上述したように、位相誤差θＥは送信時での完全なコヒーレント性の欠如に関与し、さらなる処理によって回復することができない。それに代えて、θＥは、先に述べたように次の位相予測に使用される位相レートの補正に使用され、測定の有限ＳＮＲが許す限り、送信時のコヒーレント性の欠如をゼロに近づける。
【０１１７】
位相角θＥは直接測定できないが、後述するように、２つのコンポジット信号Ｃ１及びＣ２間の位相角θを測定し、測定値を前のパルス対のときに生成された予測位相角θＰと比較することにより得ることができる。
【０１１８】
これより図８Ａを参照すると、上述したように、最後の位相予測θＰが、コンポジットベクトル間の位相差から図４Ｄのブロック５０４に従って減算されて、位相残差θＥが特
定される。
【０１１９】
これより図８Ｂを参照すると、グラフは、時間単位の横軸及び位相角単位の縦軸を有する。黒丸の点は、図８Ａに関連して上述したように、いくつかの送受信されたレーダパルスに関連して得られる位相残差θＥに対応する。いくつかの送受信されたレーダパルスに関連して測定される位相残差は、図４Ｄのブロック５０６及び５２２に従って、γで示される曲線を典型とするコンポジット信号位相関係を提供することができる。時間ｔＰでの四角は、時間ｔＰで送信されるパルス対に関連して発生する次の予測位相誤差に対応し、これを用いて、次のパルス対でペアレーダに適用される次の予測位相を生成することができる。
【０１２０】
曲線γ及び将来の時間ｔＰでの予測位相誤差を図３の位相レートフィルタ２６２により生成することができ、したがって、位相レートフィルタ２６２が、コンポジット信号位相／レンジ予測プロセッサ２５８（図３）と併せて、黒丸の点で示される、前に送信されたパルス対に関連して測定された位相誤差を考慮して、時間ｔＰにおいて次に送信されるパルス対に関連する位相推定を提供できることが認められよう。
【０１２１】
本質的に、新しく予測された位相残差を用いて新しいコンポジット位相値を生成し、ペアレーダにより送信される次のレーダパルスの位相を調整することができる。
これより図８Ｃを参照すると、図８Ａでのように最後のパルスからのコンポジットベクトルＣ１、Ｃ２間の位相差θを両方のレーダで測定することができ、また、ベクトルＣ１及びＣ２で表される信号を位相回転させることができ、その結果、それらの信号を同相加算して（受信時でのコヒーレント化）、ベクトルＣ３で表される受信時コヒーレント信号を生成する。
【０１２２】
上記プロセスは次の送信パルス対に対して繰り返され、物標がレーダのカバレージゾーンを去るまで繰り返される。各パルス対の処理は、最後のパルス対が処理されてからレーダ間の位相で実際に起こった変化に関連する予測位相残差値θＥを生成し、したがって、実際の位相レートを提供する。実際の位相レートを用いて、図３の位相レートフィルタ２６２が更新され、次いで、実際のレンジレートが計算され、その結果、レーダ間のレンジ変更を計算して、次のパルス対に対するレーダ間の相対レンジオフセット及び相対位相オフセットの設定時に考慮に入れることができる。
【０１２３】
本明細書において引用したすべての参照は、参照により全体が本明細書に援用される。
本発明の好ましい実施形態について説明したが、ここで、それぞれの概念を組み込む他の実施形態を使用できることが当業者には明白であろう。したがって、これらの実施形態は開示される実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定されるべきであると考える。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明によるコヒーレンスプロセッサを有する例示的なレーダシステムのブロック図である。
【図２】両方のレーダが同時に送信する場合に２基の各レーダが受信するモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーの図である。
【図２Ａ】モノスタティックリターンとバイスタティックリターンが両方のレーダで時間的に重なるように一方のレーダからの送信が他方のレーダからの送信に対して遅延する場合に、２基の各レーダが受信するモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーの図である。
【図２Ｂ】モノスタティックリターンとバイスタティックリターンが両方のレーダで時間的に重ならない場合に、図２による２基のレーダが受信するモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーの相対位相を示すベクトル図である。
【図２Ｃ】モノスタティックリターンとバイスタティックリターンが時間的に重なるように一方のレーダからのパルスの開始時間が調整されている、図２Ａによる２基のレーダが受信するモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーの相対位相を示すベクトル図である。
【図２Ｄ】モノスタティックリターンとバイスタティックリターンが時間的に重なり、且つ位相が位置合わせされるように、一方のレーダの開始時間及び位相の両方が調整されている、図２Ａによる２基のレーダが受信するモノスタティック物標エコー及びバイスタティック物標エコーの相対位相を示すベクトル図である。
【図３】図１の要素をさらに詳細に示すレーダシステムのブロック図である。
【図４】２基のレーダをコヒーレント化する方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】２基のレーダの較正を含む、図４の方法の一部をさらに詳細に示すフローチャートである。
【図４Ｂ】２基のレーダの初期化を含む、図４の方法の別の部分をさらに詳細に示すフローチャートである。
【図４Ｃ】２基のレーダの初期化を含む、図４の方法の別の部分をさらに詳細に示すフローチャートである。
【図４Ｄ】２基のレーダのコヒーレンス保持を含む、図４の方法のさらに別の部分をさらに詳細に示すフローチャートである。
【図５】図４Ａの較正方法に関連する絵図を示すグラフである。
【図５Ａ】図４Ａの較正方法に関連する絵図を示すグラフである。
【図６】図４Ａの較正方法に関連する別の絵図を示すベクトル図である。
【図６Ａ】図４Ａの較正方法に関連する別の絵図を示すベクトル図である。
【図６Ｂ】図４Ａの較正方法に関連する別の絵図を示すベクトル図である。
【図７】図４Ｂ及び図４Ｃの初期化方法に関連する絵図を示すグラフである。
【図７Ａ】図４Ｂ及び図４Ｃの初期化方法に関連する絵図を示すグラフである。
【図８】図４Ｄのコヒーレンス保持に関連する絵図を示すグラフである。
【図８Ａ】図４Ｄのコヒーレンス保持に関連する絵図を示すグラフである。
【図８Ｂ】図４Ｄのコヒーレンス保持に関連する絵図を示すグラフである。
【図８Ｃ】図４Ｄのコヒーレンス保持に関連する絵図を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【国際調査報告】
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