(57)【要約】【課題】ダイレクトビームフォーミング方式のレーダなどに必要な素子アンテナごとの受信信号を無線伝送することができるレーダ装置を提供する。【解決手段】受信信号に基づいてビデオ信号を生成するアンテナ部１と、アンテナ部を回転駆動する駆動部２と、ビデオ信号に基づいて信号処理を行う信号処理部３を備え、アンテナ部は、２以上の素子アンテナ８と、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してビデオ信号を生成する受信信号処理部１２と、ビデオ信号により変調された無線伝送信号を生成し、信号処理部に送信する無線伝送部６からなり、信号処理部は、無線伝送信号を受信して復調する無線伝送部４と、復調されたビデオ信号に基づいて探知処理を行う探知処理部２０からなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ信号の送受信を行い、受信信号に基づいてビデオ信号を生成するアンテナ部と、アンテナ部を回転駆動するアンテナ駆動部と、ビデオ信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を備え、
アンテナ部は、２以上の素子アンテナと、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してビデオ信号を生成する受信信号処理部と、ビデオ信号により変調された無線伝送信号を生成し、信号処理部に送信する無線伝送部からなり、
信号処理部は、無線伝送信号を受信して復調する無線伝送部と、復調されたビデオ信号に基づいて探知処理を行う探知処理部からなることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記探知処理部は、素子アンテナごとのビデオ信号からビーム形成を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
上記アンテナ部及び信号処理部の無線伝送部は、回転軸方向に指向性を有し、互いに対向して配置されたアンテナをそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記アンテナ部及び信号処理部の無線伝送部は、水平方向に指向性を有し、互いに対向して配置されたアンテナをそれぞれ備え、
上記アンテナ駆動部が、垂直な回転軸を中心として、３６０°より小さい所定の角度内においてアンテナ部を往復させることを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記アンテナ部の無線伝送部が、ビデオ信号により変調されたミリ波、可視光または赤外線のいずれかを生成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項６】
互いに異なる地点に配置され、レーダ信号の送受信を行い、受信信号に基づいてビデオ信号を生成する２以上の受信装置と、ビデオ信号に基づいて信号処理を行う信号処理装置を備え、
受信装置は、アンテナ部と、アンテナ部を回転駆動するアンテナ駆動部により構成され、
アンテナ部は、２以上の素子アンテナと、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してビデオ信号を生成する受信信号処理部と、ビデオ信号により変調された無線伝送信号を生成し、信号処理装置に送信する無線伝送部からなり、
信号処理装置は、無線伝送信号を受信して復調する無線伝送部と、復調されたビデオ信号に基づいて探知処理を行う探知処理部からなり、
受信装置及び信号処理装置の無線伝送部は、水平方向に指向性を有し、互いに対向して配置されたアンテナをそれぞれ備え、
各受信装置のアンテナ駆動部が、垂直な回転軸を中心として、３６０°より小さい角度内においてアンテナ部を往復させることを特徴とするレーダシステム。
【請求項７】
受信信号に基づいてビデオ信号を生成するビデオ信号生成ステップと、レーダ信号の送受信を行うアンテナ部を垂直な回転軸を中心として回転させるアンテナ駆動ステップと、ビデオ信号に基づいて信号処理を行う信号処理ステップにより構成され、
ビデオ信号生成ステップは、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してビデオ信号を生成する受信信号処理ステップと、ビデオ信号により変調された無線伝送信号を生成し、送信する無線伝送送信ステップからなり、
信号処理ステップは、無線伝送信号を受信して復調する無線伝送受信ステップと、復調されたビデオ信号に基づいて探知処理を行う探知処理ステップからなることを特徴とするレーダ信号無線伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置、レーダシステム及びレーダ信号無線伝送方法に係り、より詳しくは、垂直な回転軸を中心として回転駆動されるアレイアンテナを備えたレーダ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１に記載のレーダ装置は、モニタ部とそれに併設して第１無線伝送部を設け、かつアンテナと、送受信部と、第２無線伝送部と、回転筐体駆動用の電動機と、これらに電力を供給するための太陽電池と蓄電池とを、共通の回転筐体上に設け、モニタ部と送受信部間の信号授受を第１及び第２無線伝送部を介して行うように構成される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２３４２７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のレーダ装置は、単純な１受信信号系からなるレーダであって、送受信性能を低下させないために受信信号をアナログで無線伝送している。従って、多数の素子アンテナからなるアレイアンテナを備えたレーダ装置ではなく、ダイレクトビームフォーミング方式のレーダなどに必要な素子アンテナごとの受信信号を伝送できるものではない。
【０００５】
一方、多数の素子アンテナからなるアレイアンテナを備え、信号処理部をアンテナ部から分離した従来のレーダ装置では、受信信号が回転駆動されるアンテナ部内において電力合成され、合成信号がロータリジョイントを介して信号処理部へ伝送される。ところが、多数の素子アンテナによるダイレクトビームフォーミング方式のレーダなどでは、素子アンテナごとの受信信号を合成せずに信号処理部に伝送しなければならない。そこで、この様な多数の受信信号をロータリジョイントにより伝送しようとすると、機械的接点数を増やさなければならず、実現が困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ダイレクトビームフォーミング方式のレーダなどに必要な素子アンテナごとの受信信号を、ロータリジョイントなどを経由することなく、無線伝送することができるレーダ装置、レーダシステム及びレーダ信号無線伝送方法を提供することを目的としている。また、秘匿性及び抗たん性を向上させたレーダシステムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるレーダ装置は、レーダ信号の送受信を行い、受信信号に基づいてビデオ信号を生成するアンテナ部と、アンテナ部を回転駆動するアンテナ駆動部と、ビデオ信号に基づいて信号処理を行う信号処理部を備え、アンテナ部は、２以上の素子アンテナと、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してビデオ信号を生成する受信信号処理部と、ビデオ信号により変調された無線伝送信号を生成し、信号処理部に送信する無線伝送部からなり、信号処理部は、無線伝送信号を受信して復調する無線伝送部と、復調されたビデオ信号に基づいて探知処理を行う探知処理部からなるように構成される。
【０００８】
この様な構成によれば、素子アンテナごとの受信信号を信号処理部に無線伝送することができる。
【０００９】
本発明によるレーダ信号無線伝送方法は、受信信号に基づいてビデオ信号を生成するビデオ信号生成ステップと、レーダ信号の送受信を行うアンテナ部を垂直な回転軸周りに回転させるアンテナ駆動ステップと、ビデオ信号に基づいて信号処理を行う信号処理ステップにより構成され、ビデオ信号生成ステップは、受信信号を素子アンテナごとにデジタル化してビデオ信号を生成する受信信号処理ステップと、ビデオ信号により変調された無線伝送信号を生成し、送信する無線伝送送信ステップからなり、信号処理ステップは、無線伝送信号を受信して復調する無線伝送受信ステップと、復調されたビデオ信号に基づいて探知処理を行う探知処理ステップからなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の概略構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１００は、アンテナ部１、アンテナ回転駆動部２及び信号処理部３により構成される。アンテナ部１は、アレイアンテナによりレーダ信号の送受信を行ってビデオ信号を生成し、信号処理部３は、このビデオ信号に基づいて探知処理を行っている。
【００１１】
レーダ装置１００は、信号処理部３を固定的に設置する一方、アンテナ部１を回転可能に設置し、アンテナ部１が信号処理部３に対し相対的に移動可能な状態で使用される。アンテナ部１の回転駆動は、アンテナ回転駆動部２によって行われ、アンテナ部１は、垂直な回転軸を中心として、一方向に回転し、あるいは、３６０°よりも小さい所定の角度内を往復する。
【００１２】
ビデオ信号は、アンテナ部１から信号処理部３へ回転軸方向（垂直方向）に無線伝送される。この無線伝送信号は、アレイアンテナを構成する各素子アンテナのビデオ信号からなり、信号処理部３は、この無線伝送信号に基づいてＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）処理を含む探知処理を行っている。
【００１３】
図２は、図１のレーダ装置の構成例を示したブロック図であり、アンテナ部１の詳細を表している。アンテナ部１は、無線伝送部６、送受信アンテナ９、送受信増幅部１０、受信信号処理部１２、時分割多重化処理部１４、周波数分割多重化処理部１６及び送信信号分配器１７により構成される。
【００１４】
無線伝送部６は、ビデオ信号により変調された無線伝送信号を生成する伝送信号生成手段である。無線伝送部６は、指向性を有する伝送アンテナ７を備え、周波数分割多重化処理部１６からのビデオ信号を変調して無線伝送信号を生成し、伝送アンテナ７を介して信号処理部３へ送信する。
【００１５】
無線伝送信号を送信する伝送アンテナ７は、指向方向を垂直方向下方に向けて配置される。従って、無線伝送信号は回転軸方向に無線伝送される。また、伝送アンテナ７を介して送信される無線伝送信号には、指向性の高い高周波信号、例えば、ミリ波、可視光または赤外線などが用いられる。
【００１６】
一方、無線伝送部６は、送信信号により変調された無線伝送信号を伝送アンテナ７を介して受信すると、この無線伝送信号を復調し、復調した送信信号を送信信号分配器１７へ出力する。
【００１７】
送受信アンテナ９は、２以上の素子アンテナ８により構成され、各素子アンテナ８ごとの受信信号が出力される。素子アンテナ８は、例えば、垂直方向に一列に並べて配置される。一方、送受信増幅部１０から素子アンテナ８ごとに入力された送信信号は、各素子アンテナ８を介して空中へ送出される。その送信信号の一部が目標などにより反射されてエコーとなる。送受信アンテナ９は、このエコーを各素子アンテナ８を介して受信し、素子アンテナ８ごとに送受信増幅部１０へ出力している。
【００１８】
送受信増幅部１０は、素子アンテナ８に対応する２以上の送受信増幅器１１により構成され、各送受信増幅器１１ごとに送受信信号の電力増幅が行われている。送受信増幅器１１は、素子アンテナ８ごとに設けられ、それぞれ送信信号増幅用アンプ、受信信号増幅用アンプ、サーキュレータ及びリミッタなどからなる。
【００１９】
送信信号分配器１７から送受信増幅器１１ごとに入力された送信信号は、電力増幅されて素子アンテナ８ごとに送受信アンテナ９へ出力される。一方、送受信アンテナ９から入力された受信信号は、電力増幅されて素子アンテナ８ごとに受信信号処理部１２へ出力される。
【００２０】
受信信号処理部１２は、素子アンテナ８に対応する２以上の受信信号処理回路１３により構成され、各受信信号処理回路１３ごとに受信処理が行われている。
この受信処理により素子アンテナ８ごとのビデオ信号が生成される。受信信号処理回路１３は、素子アンテナ８ごとに設けられ、それぞれ増幅回路、周波数変換回路及びアナログ−デジタル変換回路からなる。
【００２１】
送受信増幅部１０から入力された受信信号は、各受信信号処理回路１３により増幅され、周波数変換（検波）後にアナログ−デジタル変換されてビデオ信号が生成される。このビデオ信号は、素子アンテナ８ごとに時分割多重化処理部１４へ出力される。
【００２２】
時分割多重化処理部１４は、２以上の時分割多重化処理回路１５により構成され、各時分割多重化処理回路１５ごとにビデオ信号の多重化処理が行われている。時分割多重化処理回路１５には、２以上のビデオ信号が入力され、これらの各ビデオ信号に異なるタイムスロットを割り当てることにより、多重化信号が生成される。従って、時分割多重化処理部１４には、素子アンテナ８ごとのビデオ信号が入力され、多重化処理回路１５ごとの多重化信号が出力される。
【００２３】
周波数分割多重化処理部１６は、全ての多重化処理回路１５で生成された多重化信号が入力され、これらの各多重化信号ごとに異なる周波数を割り当てて、新たな多重化信号を生成している。つまり、時分割多重化信号に対し、更に周波数分割処理を行って、全素子アンテナ８のビデオ信号が多重化された多重化信号を生成している。
【００２４】
送信信号分配器１７は、無線伝送部６からの送信信号を電力分配し、素子アンテナ８ごとに送受信増幅部１０へ出力している。
【００２５】
図３は、図１のレーダ装置の構成例を示したブロック図であり、信号処理部３の詳細を表している。信号処理部３は、無線伝送部４、周波数多重化復調部１８、時分割多重化復調部１９、探知処理部２０、表示制御部２１及び基準信号発生部２２により構成される。
【００２６】
無線伝送部４は、垂直方向に指向性を有する伝送アンテナ５を備え、伝送アンテナ５を介して無線伝送信号を受信し、この無線伝送信号の復調を行っている。
復調により得たビデオ信号は、周波数多重化復調部１８へ出力される。無線伝送信号を受信する伝送アンテナ５は、指向性を垂直方向上方に向けて配置され、無線伝送部６の伝送アンテナ７及び無線伝送部４の伝送アンテナ５は、互いに対向している。
【００２７】
ここで、送受信される無線伝送信号は、その指向性について、回転するアンテナ部１の伝送アンテナ７と、信号処理部３の伝送アンテナ５との間の送受信に支障がない程度の広がりを有しているとする。
【００２８】
また、無線伝送部４は、基準信号発生部２２から送信信号が出力されると、この送信信号を変調して無線伝送信号を生成し、伝送アンテナ５を介してアンテナ部１へ送信する。
【００２９】
周波数多重化復調部１８は、無線伝送部４からのビデオ信号に対して、周波数分割による多重化の復調を行っている。復調後のビデオ信号は、それぞれ時分割多重化復調部１９へ出力され、さらに、時分割による多重化の復調が行われる。
復調により素子アンテナ８ごとのビデオ信号が生成される。
【００３０】
探知処理部２０は、復調された素子アンテナ８ごとのビデオ信号に基づいて、探知処理を行っている。探知処理としては、例えば、ビーム形成処理などが行われ、目標についての探知情報が得られる。この様な処理結果は、表示制御部２１へ出力され、表示制御部２１により目標の探知情報などが表示される。
【００３１】
表示制御部２１は、目標情報の表示を行うとともに、各種制御情報の生成を行っている。制御情報の１つとして、送信信号を出力させるための制御信号が基準信号発生部２２へ出力される。基準信号発生部２２は、表示制御部２１からの制御信号に基づいて、送信信号を生成し、無線伝送部４へ出力している。
【００３２】
図４のステップＳ１０１〜Ｓ１１０は、図１のレーダ装置におけるレーダ信号の無線伝送の動作例を示したフローチャートである。表示制御部２１からの制御信号に基づいて、基準信号発生部２２が送信信号を出力する。信号処理部３の無線伝送部４は、この送信信号を変調し、無線伝送信号を生成して伝送アンテナ５を介して送信する。
【００３３】
無線伝送信号は、アンテナ部１の無線伝送部６により伝送アンテナ７を介して受信され、復調された送信信号が送信信号分配器１７に出力される。分配後の送信信号は、送受信増幅部１０によりそれぞれ増幅され、送受信アンテナ９の各素子アンテナ８を介して空中に送出される。
【００３４】
送出された送信信号の一部が目標などにより反射され、反射エコーとなって再び各素子アンテナ８を介して送受信アンテナ９により受信される（ステップＳ１０１）。
【００３５】
受信信号は、素子アンテナ８ごとに出力され、送受信増幅部１０により増幅される。増幅後の受信信号は、受信信号処理部１２によりデジタルビデオ化される（ステップＳ１０２）。
【００３６】
このデジタルビデオ化された素子アンテナ８ごとの受信信号（ビデオ信号）は、時分割多重化処理部１４及び周波数分割多重化処理部１６により多重化される（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。
【００３７】
無線伝送部６は、多重化後のビデオ信号を変調し、無線伝送信号を生成する（ステップＳ１０５）。この無線伝送信号は、伝送アンテナ７を介して無線伝送される（ステップＳ１０６）。
【００３８】
信号処理部３の無線伝送部４は、この無線伝送信号を伝送アンテナ５を介して受信し、無線伝送信号を復調してビデオ信号を生成する（ステップＳ１０７）。
ビデオ信号は、周波数多重化復調部１８及び時分割多重化復調部１９により分割多重化が復調され、復調後のビデオ信号が素子アンテナ８ごとに出力される（ステップＳ１０８，Ｓ１０９）。
【００３９】
探知処理部２０は、素子アンテナ８ごとのビデオ信号に基づいて、探知処理を行い、処理結果を表示制御部２１に出力する（ステップＳ１１０）。
【００４０】
本実施の形態によれば、デジタル多重化することにより、素子アンテナ８ごとのビデオ信号をアンテナ部１から信号処理部３へ無線伝送することができる。従って、アンテナ部１を回転駆動するとともに、固定された信号処理部３において各素子アンテナ８のビデオ信号に基づく探知処理を行うことができる。
【００４１】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。図１のレーダ装置１００（実施の形態１）では、アンテナ部１及び信号処理部３間の無線伝送を垂直な回転軸方向に行っていたが、本実施の形態のレーダ装置１１０では、無線伝送を水平方向に行っている。
【００４２】
アンテナ部１の無線伝送部６において、伝送アンテナ７は指向方向を水平方向、すなわち、回転軸に垂直な一方向に向けて配置される。また、信号処理部３の無線伝送部４における伝送アンテナ５は、伝送アンテナ７に対向して水平方向に配置される。
【００４３】
アンテナ回転駆動部２は、アンテナ部１を垂直な回転軸を中心として、３６０°より小さい所定の角度内において往復駆動をしている。送受信される無線伝送信号は、往復駆動されるアンテナ部１と信号処理部３との間を水平方向に無線伝送される。
【００４４】
ここで、送受信される無線伝送信号は、その指向性について、往復駆動されるアンテナ部１の伝送アンテナ７と、信号処理部３の伝送アンテナ５との間の送受信に支障がない程度の広がりを有しているとする。その他の構成は、図１のレーダ装置１００と同様である。
【００４５】
本実施の形態によれば、アンテナ部１を所定の角度内で揺動させるレーダにおいて、アンテナ部１及び信号処理部３を互いに水平方向に離して設置することができる。
【００４６】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３によるレーダシステムの構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダシステム１２０は、複数の受信装置と信号処理装置との間でビデオ信号の無線伝送を行っている。
【００４７】
このレーダシステム１２０は、２以上の受信装置２３，２４と、信号処理装置２５からなる。各受信装置２３，２４は、互いに異なる地点に設置され、それぞれレーダ信号の送受信を行っている。信号処理装置２５は、各受信装置２３，２４から離して設置されている。
【００４８】
受信装置２３，２４は、無線伝送部６、送受信アンテナ９、送受信増幅部１０、受信信号処理部１２、時分割多重化処理部１４、周波数分割多重化処理部１６及び送信信号分配器１７により構成される。
【００４９】
信号処理装置２５は、無線伝送部４、周波数多重化復調部１８、時分割多重化復調部１９、探知処理部２０、表示制御部２１及び基準信号発生部２２により構成される。各受信装置２３，２４と信号処理装置２５との間において無線伝送信号が送受信される。その他の構成は、図５のレーダ装置１１０（実施の形態２）と同様である。
【００５０】
ここで、各受信装置２３，２４を設置する位置については、無線伝送信号の送受信に支障がない程度の高低差があっても良い。
【００５１】
本実施の形態によれば、受信装置２３，２４と、受信装置２３，２４から離して設置された信号処理装置２５との間を指向性の高い無線伝送信号により無線伝送しているので、無線伝送信号の傍受などを防止することができ、システムの秘匿性が向上する。
【００５２】
また、複数の受信装置２３，２４によりシステムを構成しているので、１つの受信装置に支障が生じても他の受信装置を用いることでシステムを維持することができ、抗たん性が向上する。
【００５３】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４によるレーダシステムの構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダシステム１３０では、各受信装置２３，２４がそれぞれ移動可能な車両Ａ、Ｂに積載されている。その他の構成は、図６のレーダシステム１２０（実施の形態３）と同様である。
【００５４】
本実施の形態によれば、各受信装置２３，２４を自在に移動させることができ、システムの秘匿性及び抗たん性がより向上する。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によるレーダ装置、レーダシステム及びレーダ信号無線伝送方法によれば、ダイレクトビームフォーミング方式のレーダなどに必要な素子アンテナごとの受信信号を無線伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の概略構成例を示したブロック図である。
【図２】図１のレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図３】図１のレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図４】図１のレーダ装置におけるレーダ信号の無線伝送の動作例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３によるレーダシステムの構成例を示したブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態４によるレーダシステムの構成例を示したブロック図である。
【符号の説明】
１  アンテナ部、２  アンテナ回転駆動部、３  信号処理部、
４，６  無線伝送部、５，７  伝送アンテナ、８  素子アンテナ、
９  送受信アンテナ、１０  送受信増幅部、１１  送受信増幅器、
１２  受信信号処理部、１３  受信信号処理回路、１４  時分割多重化処理部、１５  時分割多重化処理回路、１６  周波数分割多重化処理部、
１７  送信信号分配器、１８  周波数多重化復調部、
１９  時分割多重化復調部、２０  探知処理部、２１  表示制御部、
２２  基準信号発生部、２３，２４  受信装置、２５  信号処理装置
【図１】
2004219274.tif 000003
【図２】
2004219274.tif 000004
【図３】
2004219274.tif 000005
【図４】
2004219274.tif 000006
【図５】
2004219274.tif 000007
【図６】
2004219274.tif 000008
【図７】
2004219274.tif 000009