(57)【要約】【課題】レーダ装置を用いて目標を探知する際、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割し、レーダ装置のリソースを有効活用することを目的とする。【解決手段】レーダ信号の送受信を行う多数の素子アンテナ１０と、各素子アンテナ１０ごとに位相制御を行う多数の送受信モジュール１１と、各送受信モジュール１１における移相量を制御し、アンテナビームを形成するビーム制御部１２とを有するレーダ装置において、受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部１６と、検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する目標Ｓ／Ｎ算出部１７と、目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部１８とを備え、ビーム制御部１２が、開口分割制御部の指示に基づいて、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、上記検出目標に対し、いずれかのアンテナビームを指向させる。【選択図】        図１
2004212248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ信号の送受信を行う多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送受信モジュールと、各送受信モジュールにおける移相量を制御し、アンテナビームを形成するビーム制御部とを有するレーダ装置において、
受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する目標Ｓ／Ｎ算出部と、目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部とを備え、
上記ビーム制御部が、開口分割制御部の指示に基づいて、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、上記検出目標に対し、いずれかのアンテナビームを指向させることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記開口分割制御部は、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高い場合にアンテナ開口面を２等分割し、
上記ビーム制御部は、分割面ごとに独立した送受信ビームを形成し、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高い検出目標に対し、一方のアンテナビームを指向させる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】
ＤＢＦ処理を行って、アンテナ開口面の全面をそれぞれ用いた２以上の受信ビームを形成可能なビーム形成部を備え、
上記開口分割制御部は、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い場合に、アンテナ開口面を２等分割し、
上記ビーム制御部は、分割面ごとに独立した送信ビームを形成し、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い目標に対し、一方の送信ビームを指向させることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記開口分割制御部は、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が所定の分割基準値以上である場合に、分割基準値に応じた分割比によってアンテナ開口面を２分割し、
上記ビーム制御部は、分割面ごとに独立した送信ビームを形成し、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が上記分割基準値以上である目標に対し、一方の送信ビームを指向させることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記開口分割制御部は、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が所定の分割基準値以上である目標が２以上存在する場合に、この目標数に応じた分割数でアンテナ開口面を分割し、
上記ビーム制御部は、分割面ごとに独立した送信ビームを形成し、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が所定の分割基準値以上である各目標に対し、送信ビームをそれぞれ指向させることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
レーダ信号の送受信を行う多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送受信モジュールと、各送受信モジュールにおける移相量を制御し、アンテナビームを形成するビーム制御部とを有するレーダ装置において、
受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について追尾処理を行って、追尾目標の目標距離を求める追尾処理部と、目標距離に基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部とを備え、
上記開口分割制御部は、検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である追尾目標が存在する場合に、分割基準値に応じた分割比によりアンテナ開口面を分割し、
上記ビーム制御部は、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である各追尾目標に対し、いずれかのアンテナビームをそれぞれ指向させることを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
ＤＢＦ処理により、アンテナ開口面を分割することなく２以上の受信ビームを形成可能なビーム形成部を備え、
上記ビーム制御部は、開口分割制御部の指示に基づいて、分割面ごとに独立した送信ビームを形成し、
上記ビーム形成部は、各送信ビームに対応する受信ビームを形成することを特徴とする請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項８】
レーダ送信局及びレーダ受信局からなり、目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部を備えたバイスタティック型のレーダ装置において、
レーダ受信局が、ＤＢＦ処理により２以上の受信ビームを形成可能なビーム形成部と、受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する目標Ｓ／Ｎ算出部とを備え、
レーダ送信局が、レーダ信号を送信する多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送信モジュールと、各送信モジュールにおける移相量を制御し、送信ビームを形成するビーム制御部とを備え、
上記ビーム制御部が、開口分割制御部の指示に基づいて、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、上記検出目標に対し、いずれかのアンテナビームを指向させ、
上記ビーム形成部が、開口分割制御部の指示に基づいて、送信ビームに対応する受信ビームを形成することを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
レーダ送信局及びレーダ受信局からなり、目標距離に基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部を備えたバイスタティック型のレーダ装置において、
レーダ受信局が、ＤＢＦ処理により２以上の受信ビームを形成可能なビーム形成部と、受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について追尾処理を行って、追尾目標までの距離を求める追尾処理部とを備え、
レーダ送信局が、レーダ信号を送信する多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送信モジュールと、各送信モジュールにおける移相量を制御し、送信ビームを形成するビーム制御部とを備え、
上記ビーム制御部が、開口分割制御部の指示に基づいて、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、上記追尾目標に対し、いずれかのアンテナビームを指向させ、
上記ビーム形成部が、開口分割制御部の指示に基づいて、送信ビームに対応する受信ビームを形成することを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
アレイアンテナを介してレーダ信号を送受信する送受信ステップと、
受信信号に基づいて目標を検出する目標検出ステップと、
検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する目標Ｓ／Ｎ算出ステップと、
目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御ステップと、
開口分割制御ステップにより分割された各分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、上記検出目標に対し、いずれかのアンテナビームを指向させるビーム制御ステップとを備えたことを特徴とするアンテナ開口面の分割方法。
【請求項１１】
アレイアンテナを介してレーダ信号を送受信する送受信ステップと、
受信信号に基づいて目標を検出する目標検出ステップと、
検出目標について追尾処理を行って目標距離を求める追尾処理ステップと、
検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である追尾目標が存在する場合に、分割基準値に応じた分割比により、アンテナ開口面を分割する開口分割制御ステップと、
開口分割制御ステップにより分割された各分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である各追尾目標に対し、いずれかのアンテナビームをそれぞれ指向させるビーム制御ステップとを備えたことを特徴とするアンテナ開口面の分割方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置及びアンテナ開口面の分割制御方法に係り、さらに詳しくは、フェーズドアレイアンテナを用いて目標を探知するレーダ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の素子アンテナにより構成されるアレイアンテナは、各素子アンテナの送受信信号に対し位相制御を行うことによって、アンテナの物理的な駆動を伴うことなく、任意の方向にアンテナビームを形成することができる。従来のレーダ装置には、レーダ信号を送受信するための空中線として、アレイアンテナを採用しているものがあった。また、アレイアンテナのアンテナ開口面を分割して使用するレーダ装置があった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数方位に妨害ビームを生成するフェーズドアレイ方式の電波妨害装置が開示されている。この電波妨害装置は、当該電波妨害装置が搭載されたプラットフォームから、妨害目標の妨害実施優先順位、目標距離情報及び目標レーダ諸元が与えられ、これらの情報に基づいて素子配分及び位相制御を行って複数の妨害ビームを形成している。このため、各妨害目標に対し妨害電力を配分し、複数目標に対して同時に妨害を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３５５３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
目標探知を目的とするレーダ装置は、目標方向へレーダ信号を送信し、その反射波を受信することにより目標を探知している。この種のレーダ装置では、受信信号において所定の目標Ｓ／Ｎを確保することができれば、所定の目標探知確率及び誤警報確率を得ることができる。
【０００６】
一般に、探知目標までの距離が近い場合や、目標のレーダ反射断面が大きい場合には、十分に高い目標Ｓ／Ｎを得ることができる。従来のレーダ装置は、この様な場合であっても、アンテナ開口面の全面を用いて信号送受信を行っていた。すなわち、所定の目標探知確率及び誤警報確率を得るために必要なエネルギー以上のエネルギー放射を行っており、レーダ装置のリソース（資源）を有効に活用していないという問題があった。
【０００７】
特許文献１に記載されたレーダ装置は、妨害電波を送出する電波妨害装置に関するものであり、目標探索を目的とするレーダ装置でない。すなわち、指定された方向に妨害電波を送信するのみであって、信号受信を行わず、また、エコー信号の受信を前提とする信号送信も行っていない。このため、特許文献１では、単に外部から与えられた指示に従ってアンテナビームの分割を行っているに過ぎず、目標Ｓ／Ｎを考慮して自律的にアンテナビームの分割制御を行うというものではなかった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、レーダ装置を用いて目標を探知する際、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割し、レーダ装置のリソースを有効活用することを目的とする。
【０００９】
すなわち、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割して、同時に２以上のアンテナビームを形成し、検出目標を引き続き探知しつつ、新たな目標探知を行うことができるレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、目標を探知する際、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割して、同時に２以上のアンテナビームを形成し、検出目標を引き続き探知しつつ、新たな目標探知を行うことができるアンテナ開口面の分割制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【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う多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送受信モジュールと、各送受信モジュールにおける移相量を制御し、アンテナビームを形成するビーム制御部とを有するレーダ装置であって、受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する目標Ｓ／Ｎ算出部と、目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部とを備え、上記ビーム制御部が、開口分割制御部の指示に基づいて、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、上記検出目標に対し、いずれかのアンテナビームを指向させるように構成される。
【００１２】
この様な構成により、受信信号に基づいて目標検出を行い、検出目標の目標Ｓ／Ｎを求めて、目標Ｓ／Ｎに基づいてアンテナ開口面を分割することができる。このため、上記検出目標を引き続き探知するために必要とされるレーダリソースを当該目標のために確保しつつ、その他のレーダリソースを他の目標の探知に割り当てることができる。従って、レーダリソースを有効活用することができる。
【００１３】
特に、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高い場合に、あるいは、ＤＢＦ処理を行っていれば目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い場合に、それぞれアンテナ開口面を２等分割することによって、簡単な構成によりレーダリソースを有効活用することができる。
【００１４】
さらに、目標Ｓ／Ｎが所定の限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が所定の分割基準値以上である場合に、この分割基準値に応じた分割比により、アンテナ開口面を分割すれば、Ｓ／Ｎ差が６ｄＢ以下の場合にもアンテナ開口面を分割することができる。また、アンテナ開口面を３以上に分割することもでき、レーダリソースをより有効活用することができる。
【００１５】
また、本発明によるレーダ装置は、レーダ信号の送受信を行う多数の素子アンテナと、各素子アンテナごとに位相制御を行う多数の送受信モジュールと、各送受信モジュールにおける移相量を制御し、アンテナビームを形成するビーム制御部とを有するレーダ装置であって、受信信号に基づいて目標を検出する目標検出部と、検出目標について追尾処理を行って、追尾目標の目標距離を求める追尾処理部と、目標距離に基づいてアンテナ開口面を分割する開口分割制御部とを備え、上記開口分割制御部が、検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である追尾目標が存在する場合に、この目標数に応じた分割数で、分割基準値に応じた分割比により、アンテナ開口面を分割し、上記ビーム制御部が、分割面ごとに独立したアンテナビームを形成し、検出当初の目標距離に対する現在の目標距離の比が所定の分割基準値以下である各追尾目標に対し、いずれかのアンテナビームをそれぞれ指向させるように構成される。
【００１６】
この様な構成により、受信信号に基づいて目標検出を行い、検出目標について追尾処理を行って、同一目標（追尾目標）の目標距離を継続的に求めることができ、この目標距離に基づいてアンテナ開口面を分割することができる。このため、上記追尾目標を引き続き探知するために必要とされるレーダリソースを当該目標のために確保しつつ、その他のレーダリソースを他の目標の探知に割り当てることができる。従って、レーダリソースを有効活用することができる。
【００１７】
また、本発明は、レーダ送信局及びレーダ受信局からなるバイスタティック型のレーダ装置に適用することもできる。
【００１８】
【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一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置１は、素子アンテナ１０と、送受信モジュール１１と、ビーム制御部１２と、給電部１３と、励振部１４と、受信部１５と、目標検出部１６と、目標Ｓ／Ｎ算出部１７と、開口分割制御部１８により構成される。
【００１９】
素子アンテナ１０は、レーダ信号を空間へ放射するとともに、到来したレーダ信号を受信する空中線であり、多数の素子アンテナ１０が２次元配列されている。送受信モジュール１１は、これらの各素子アンテナ１０ごとに設けられた回路であり、多数の送受信モジュール１１が、対応する素子アンテナ１０の送受信信号の増幅及び位相制御を行っている。
【００２０】
すなわち、多数の素子アンテナ１０によって、フェーズドアレイアンテナ１０Ｒが構成され、レーダ装置１は、このアレイアンテナ１０Ｒを用いてレーダ信号の送受信を行っている。アレイアンテナ１０Ｒのビーム制御は、ビーム制御部１２によって行われる。アンテナビームの方向は、各送受信モジュール１１における移相量の差によって決まり、ビーム制御部１２は、各送受信モジュール１１に対し移相量を指示することにより、アンテナビームを制御している。
【００２１】
励振部１４は、送信信号を生成するレーダ信号送信手段であり、受信部１５において生成された送信種信号に基づいてレーダ送信信号を生成している。受信部１５は、レーダ受信信号の受信処理を行うレーダ信号受信手段である。給電部１３は、励振部１４で生成された送信信号を送受信モジュール１１を介して素子アンテナ１０へ給電している。また、素子アンテナ１０で受信され、送受信モジュール１１で位相制御された受信信号を受信部１５へ給電している。
【００２２】
目標検出部１６は、受信処理後の信号に基づいて、既知の目標検出処理によりアンテナビーム内に存在する目標を検出する目標検出手段であり、受信信号からレーダエコーと呼ばれる目標反射波（目標信号）を抽出している。目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、目標信号の受信レベルから目標Ｓ／Ｎを算出する演算手段である。目標Ｓ／Ｎは、目標検出部１６で検出された目標信号の受信レベルとノイズレベルの比（信号対雑音比）として求められる。
【００２３】
開口分割制御部１８は、アレイアンテナ１０Ｒのアンテナ開口面の分割制御を行っている。アンテナ開口面を分割するか否かは、目標Ｓ／Ｎ算出部１７で求められた目標Ｓ／Ｎに基づいて判断され、ビーム制御部１２は、この判断結果に基づいてビーム制御を行っている。
【００２４】
アンテナ開口面を分割しない場合には、アンテナ開口面の全面を用いて１つのアンテナビームが形成される。一方、アンテナ開口面を分割する場合には、素子アンテナ１０を単位としてアンテナ開口面を分割し、分割された各アンテナ開口面（分割面）ごとに独立した１つのアンテナビームが形成され、同時に２つのアンテナビームが形成される。
【００２５】
図２は、図１の送受信モジュール１１の一構成例を示したブロック図である。この送受信モジュール１１は、移相器１１０と、送受信切替部１１１と、受信アンプ１１２と、送信アンプ１１３と、サーキュレータ１１４により構成される。
【００２６】
移相器１１０は、送信信号及び受信信号について位相制御を行う可変移相器であり、その移相量はビーム制御部１２により与えられる。送受信切替部１１１は、移相器１１０を受信アンプ１１２及び送信アンプ１１３に選択的に接続するスイッチング手段であり、レーダ信号の受信時には受信アンプ１１２側に、レーダ信号の送信時には送信アンプ１１３側に接続される。
【００２７】
送信アンプ１１３は、送信信号を増幅する高周波増幅器であり、受信アンプ１１２は受信信号を増幅する低雑音増幅器である。サーキュレータ１１４は、送信アンプ１１３で増幅された送信信号を素子アンテナ１０へ出力し、素子アンテナ１０からの受信信号を受信アンプ１１２へ出力している。
【００２８】
図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０８は、図１のレーダ装置１の動作の一例を示したフローチャートである。まず最初は、アンテナ開口面の分割が行われておらず、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面を用いて１つのアンテナビームが形成されているものとする。
【００２９】
励振部１４で生成された送信信号は、給電部１３を介して送受信モジュール１１へ給電され、送受信モジュール１１において位相制御された後、素子アンテナ１０から空間へ放射される（ステップＳ１０１）。このとき、各送受信モジュール１１における移相量は、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの送信ビームが形成されるように、ビーム制御部１２によって指定されている。
【００３０】
放射されたレーダ信号の一部は、目標で反射され、目標信号として再び素子アンテナ１０で受信される（ステップＳ１０２）。この目標信号を含む素子アンテナ１０での受信信号は、送受信モジュール１１において位相制御された後、給電部１３を介して受信部１５へ給電される。
【００３１】
このとき、送受信モジュール１１では、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの受信ビームが形成されるように位相制御が行われている。なお、目標を検出するためには、少なくとも目標方向が送信ビーム及び受信ビームの重複領域内である必要がある。ここでは、ビーム制御部１２により制御される送信ビーム及び受信ビームが同一方向であるものとする。
【００３２】
受信部１５は、レーダ受信信号について受信処理を行い、目標検出部１６は、受信処理後の信号に基づいて目標検出を行う（ステップＳ１０３）。さらに、目標Ｓ／Ｎ算出部１７が、目標検出部１６で検出された目標について、目標Ｓ／Ｎを算出する（ステップＳ１０４）。
【００３３】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた目標Ｓ／Ｎを、予め定められた限界Ｓ／Ｎと比較する（ステップＳ１０５）。この限界Ｓ／Ｎは、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要とされるＳ／Ｎ値である。開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高いか否かを判別し、この判別結果に基づいてアンテナ開口面を分割する。すなわち、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも９ｄＢ以上高い場合には、アンテナ開口面を２等分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面の分割を行わない（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。
【００３４】
図４は、アンテナ開口面の分割について説明するための説明図であり、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面が示されている。アレイアンテナ１０Ｒは、多数の素子アンテナ１０を配列させて形成され、アンテナ開口面の分割時には、その開口面全体が２つの開口面（分割面）Ｄ１及びＤ２に等分割される。本実施の形態では、アンテナ開口面を面積比で０．５：０．５となるように等分割しており、各分割面Ｄ１及びＤ２を構成する素子アンテナ１０の数は等しくなっている。
【００３５】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８からの指令に基づいて、ビーム制御を行っている。開口分割制御部１８がアンテナ開口面の２等分割を決定した場合、ビーム制御部１２は、２つの送信ビームを形成するようにビーム制御を変更する（ステップＳ１０８）。
【００３６】
分割しない場合には、アンテナ開口面の全面を用いて、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの送信ビームが形成されるように、各送受信モジュール１１の移相量が制御される。一方、分割する場合には、各分割面Ｄ１、Ｄ２が、それぞれ独立してビームを形成するように各送受信モジュール１１の移相量が制御される。また、アンテナ開口面の分割後は、分割された一方の分割面Ｄ１を限界Ｓ／Ｎに比べて９ｄＢ以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させ、同一目標を引き続き探知させる。同時に他方の分割面Ｄ２をその他の目標に指向させ、同時に異方向の目標を探知する。
【００３７】
ここで、目標Ｓ／Ｎが、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎより９ｄＢ以上高い場合に、アンテナ開口面を２等分割する理由について説明する。
【００３８】
一般に、目標探知距離を決定するレーダアンテナのパラメータには、送信尖頭電力と、送信アンテナ利得と、受信アンテナ利得の３つがある。アンテナ開口面を２等分割した場合、これら３つのパラメータは、原理的に全て１／２になるため、合計利得は１／８となる。つまり、アンテナ開口面を２等分割することによって合計利得は９ｄＢ低下する。
【００３９】
このことは、探知された目標のＳ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎより９ｄＢ以上高い場合には、アンテナ開口面を２等分割し、一方の分割面だけを用いて当該目標の方向へ送受信ビームを形成したとしても、当該目標が探知可能であることを意味する。この場合、他方の分割面を用いて同時に異方向に送受信ビームを形成することができるため、別の目標探知も行うことが可能となる。
【００４０】
この様にして、探知目標までの距離が近い、あるいは、目標のレーダ反射断面が大きいなどの理由により、目標Ｓ／Ｎが十分に高い場合には、アンテナ開口面を分割し、独立した２以上の送受信ビームを形成すれば、レーダリソースを有効活用することができる。
【００４１】
すなわち、目標Ｓ／Ｎに基づいて開口面を分割すれば、目標Ｓ／Ｎの高い目標に対しては必要とされる最小限のレーダリソースのみを用い、残されたリソースを他の目的に活用することができる。従って、受信信号のデータレートを短縮し、あるいは、同じデータレートでより多くの範囲を捜索することが可能となる。
【００４２】
本実施の形態によれば、レーダ装置において、目標信号の受信レベルから目標Ｓ／Ｎを算出し、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎと比較し、９ｄＢ以上高い場合にはアンテナ開口面を２等分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成している。このため、レーダリソースを有効活用することができる。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態１では、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎより９ｄＢ以上高い場合にアンテナ開口面を２等分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態２では、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）アンテナを用いたレーダ装置において、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い場合に、アンテナ開口面を２等分割する場合について説明する。
【００４４】
図５は、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置２を図１のレーダ装置１（実施の形態１）と比較すれば、受信部１５を複数備えるとともに、ビーム形成部２０を備えている点で異なる。
【００４５】
ビーム形成部２０は、複数の受信部１５において受信処理された信号に基づいてＤＢＦ処理を行って、所望の受信ビームを仮想的に形成するデジタル演算手段である。ＤＢＦ処理は、任意の受信ビームで得られる受信信号を生成するデジタル処理である。すなわち、ビーム形成部２０におけるデジタル処理を変更することにより、受信ビームを変更することができ、２以上の異なるデジタル処理を行うことにより、２以上の受信ビームを同時に形成することもできる。この場合、各受信ビームは、それぞれがアンテナ開口面の全面を用いて形成された受信ビームとなる。
【００４６】
目標検出部１６は、ビーム形成部２０で求められた受信信号に基づいて、目標検出を行い、目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、目標検出部１６による検出結果に基づいて目標Ｓ／Ｎを算出している。
【００４７】
図６のステップＳ２０１〜Ｓ２０９は、図５のレーダ装置２の動作の一例を示したフローチャートである。図３のフローチャート（実施の形態１）と比較すれば、ステップＳ２０５、Ｓ２０８及びＳ２０９が異なる。
【００４８】
素子アンテナ１０からの送信信号は目標で反射され、再び素子アンテナ１０で受信される。この受信信号は、受信部１５で受信処理され、ビーム形成部２０でデジタル処理されて受信ビームが形成される（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。目標検出部１６は、このデジタル処理により得られた信号に基づいて目標検出を行い、目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、検出目標について目標Ｓ／Ｎを算出する（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）。
【００４９】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた目標Ｓ／Ｎを、予め定められた限界Ｓ／Ｎと比較する（ステップＳ２０５）。この限界Ｓ／Ｎは、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要とされるＳ／Ｎ値である。開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高いか否かを判別し、その結果に基づいてアンテナ開口面の分割を判断する。すなわち、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも６ｄＢ以上高い場合には、図４（実施の形態１）と同様にして、アンテナ開口面を２等分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面の分割を行わない（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。
【００５０】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８からの指令に基づいて、送信ビームの制御を行っている。また、ビーム形成部２０は、開口分割制御部１８からの指令に基づいて、送信ビームと同じ方向に受信ビームを形成している。開口分割制御部１８がアンテナ開口面の２等分割を決定した場合、ビーム制御部１２は、２つの送信ビームを形成するように送信ビームの制御を変更し（ステップＳ２０８）、ビーム形成部２０も、送信ビームの変更に応じて、受信ビーム形成のためのＤＢＦ処理を変更する（ステップＳ２０９）。
【００５１】
目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高くない場合、アンテナ開口面の分割は行われず、ビーム制御部１２は、アレイアンテナ１０Ｒ全体で１つの送信ビームを形成し、ビーム形成部２０は、この送信ビームと同じ方向に受信ビームを形成する。この場合、送受信ビームは、ともにアレイアンテナ１０Ｒ全体で形成されるビームとなる。
【００５２】
一方、目標Ｓ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高い場合、ビーム制御部１２は、アンテナ開口面を等分割し、２つの分割面Ｄ１，Ｄ２が、それぞれ独立して送信ビームを形成する。また、分割後は、分割された一方の分割面Ｄ１を限界Ｓ／Ｎに比べて６ｄＢ以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させ、同一目標を引き続き探知させる。同時に他方の分割面Ｄ２をその他の目標に指向させ、同時に異方向の目標を探知する。ビーム形成部２０は、これら２つの各送信ビームに対応する同一方向の２つの受信ビームを形成する。これらの受信ビームは、ＤＢＦ処理により生成されたビームであるため、いずれもアレイアンテナ１０Ｒ全体で形成されたビームとなる。
【００５３】
ここで、目標Ｓ／Ｎが、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高い場合にアンテナ開口面を２等分割する理由について説明する。
【００５４】
一般に、目標探知距離を決定するレーダアンテナのパラメータには、送信尖頭電力と、送信アンテナ利得と、受信アンテナ利得の３つがある。アンテナ開口面を２等分割した場合、これら３つのパラメータは、原理的に全て１／２になる。しかしながら、ビーム形成部２０を用いてＤＢＦ処理を行っている場合には、アンテナ開口面全面を用いて受信ビームを形成することになり、合計利得は１／４となる。つまり、アンテナ開口面を２等分割することによって合計利得は６ｄＢ低下する。
【００５５】
このことは、ＤＢＦ処理を行っているならば、探知された目標のＳ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎより６ｄＢ以上高い場合には、アンテナ開口面を２等分割し、一方の分割面だけを用いて当該目標の方向へ送信ビームを形成したとしても、当該目標が探知可能であることを意味する。この場合、他方の分割面を用いて同時に異方向に送信ビームを形成することができるため、別の目標探知が可能となる。
【００５６】
本実施の形態によれば、ＤＢＦアンテナを用いたレーダ装置において、目標信号の受信レベルから目標Ｓ／Ｎを算出し、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎと比較し、６ｄＢ以上高い場合にはアンテナ開口面を２等分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成している。このため、レーダリソースを有効活用することができる。
【００５７】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、目標Ｓ／Ｎが十分に高い場合に、アンテナ開口面を２等分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態２では、目標Ｓ／Ｎに応じた分割比により、アンテナ開口面を２分割する場合について説明する。なお、レーダ装置の構成は、図５（実施の形態２）の場合と同様であるものとする。
【００５８】
図７のステップＳ３０１〜Ｓ３０９は、本発明の実施の形態３によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートであり、図５のレーダ装置２の他の動作が示されている。このフローチャートを図６のフローチャート（実施の形態２）と比較すれば、ステップＳ３０５及びＳ３０６が異なる。
【００５９】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた目標Ｓ／Ｎを、所定の限界Ｓ／Ｎと比較している（ステップＳ３０５）。その結果、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも高く、かつ、その差が分割基準値Ｘ（ｄＢ）以上である場合には、アンテナ開口面を２分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。
【００６０】
ここで、限界Ｓ／Ｎは、実施の形態１及び２の場合と同様、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要とされるＳ／Ｎ値であり、分割基準値Ｘ（ｄＢ）は、任意の正の整数である。これらの限界Ｓ／Ｎ及び分割基準値Ｘは、予め定められ、開口分割制御部１８に与えられている。
【００６１】
本実施の形態では、アンテナ開口面を２等分割するのではなく、目標Ｓ／Ｎ及び限界Ｓ／Ｎの差に応じた分割比により２分割している（ステップＳ３０６）。すなわち、分割基準値Ｘ（ｄＢ）に応じた分割比によりアンテナ開口面が分割される。
【００６２】
図８は、本発明の実施の形態３によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図であり、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面が示されている。本実施の形態では、アンテナ開口面を面積比でｋ：（１−ｋ）となるように分割しており、各分割面Ｄ１及びＤ２を構成する素子アンテナ１０の数も、ｋ：（１−ｋ）となっている。このｋを分割係数と呼ぶことにする。
【００６３】
目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／ＮよりもＸ（ｄＢ）以上高い場合、次式（１）により求められた分割係数ｋを用いてアンテナ開口面を２分割すれば、分割によって得られる一方の分割面Ｄ１（係数ｋに対応する分割面）を用いて、同じ目標を引き続き探知することができる。
【数１】
2004212248.tif 000003
【００６４】
ビーム制御部１２は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／ＮよりＸ（ｄＢ）以上高い場合、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アンテナ開口面をｋ：（１−ｋ）に分割し、２つの分割面Ｄ１，Ｄ２により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。このとき、係数ｋに対応する分割面Ｄ１を、限界Ｓ／Ｎに比べてＸ（ｄＢ）以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させるとともに、係数（１−ｋ）に対応する他方の分割面Ｄ２をその他の目標に指向させて、同時に異方向の目標を探知する。なお、ビーム形成部２０は、実施の形態２の場合と同様、これら２つの各送信ビームと同じ方向の２つの受信ビームをアンテナ開口面の全面を用いて形成している。
【００６５】
本実施の形態によれば、目標Ｓ／Ｎが、所定の目標探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が分割基準値Ｘ（ｄＢ）以上である場合、分割基準値Ｘ（ｄＢ）に応じてアンテナ開口面を２分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成している。このため、レーダリソースを有効活用することができる。
【００６６】
特に、分割基準値Ｘ（ｄＢ）を６ｄＢよりも小さな値にすれば、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎに比べて６ｄＢ以上高い場合でなくても、アンテナ開口面を分割することができる。また、２以上の分割基準値Ｘ（ｄＢ）を予め定め、目標Ｓ／Ｎと限界Ｓ／Ｎの差以下となる最大の分割基準値Ｘ（ｄＢ）に応じて、アンテナ開口面を分割することもできる。
【００６７】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、アンテナ開口面を２分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態４では、アンテナ開口面を３以上に分割する場合について説明する。なお、レーダ装置の構成は、図５（実施の形態２）の場合と同様である。
【００６８】
図９のステップＳ４０１〜Ｓ４０９は、本発明の実施の形態４によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートであり、図５のレーダ装置２の他の動作が示されている。このフローチャートを図７のフローチャート（実施の形態３）と比較すれば、ステップＳ４０５及びＳ４０６が異なる。
【００６９】
ステップＳ４０３において、目標検出部１６が２以上の目標を検出した場合、ステップＳ４０４において、検出された各目標について、目標Ｓ／Ｎ算出部１７が目標Ｓ／Ｎを算出する。
【００７０】
開口分割制御部１８は、目標Ｓ／Ｎ算出部１７によって求められた各目標Ｓ／Ｎを所定の限界Ｓ／Ｎと比較している（ステップＳ４０５）。その結果、目標Ｓ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎよりも高く、かつ、その差が分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上となる目標が存在する場合には、アンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。なお、分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）（ｉ＝１，２，…）は、それぞれ正の整数であり、予め定められている。
【００７１】
アンテナ開口面を分割する場合、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上高い目標の数Ｎ（Ｎは正の整数）に応じて分割数が決定される（ステップＳ４０６）。このときの分割比は、各目標Ｓ／Ｎと限界Ｓ／Ｎの差に応じて決定される。すなわち、目標Ｓ／Ｎが当該Ｓ／Ｎ値よりも高く、その差がそれぞれ分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上の目標がＮ個あれば、分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）の値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【００７２】
図１０は、本発明の実施の形態４によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図であり、アレイアンテナ１０Ｒの開口面全面が示されている。本実施の形態では、アンテナ開口面を面積比でｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）となるように分割しており、各分割面Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮ＋１を構成する素子アンテナ１０の数は、ｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）となっている。
【００７３】
目標Ｓ／Ｎが、限界Ｓ／Ｎよりも分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上高い場合、当該目標をアンテナ開口面の分割後も継続して探知可能な分割係数ｋｉは、分割基準値Ｘｉを用いた次式（２）によって求めることができる。
【数２】
2004212248.tif 000004
【００７４】
ｋ１〜ｋＮの和が１未満であれば、アンテナ開口面をｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）の割合でＮ＋１個に分割することができ、係数ｋ１〜ｋＮにそれぞれ対応する分割面Ｄ１〜ＤＮを用いて、同一目標を引き続き探知することができる。なお、ｋ１〜ｋＮの和が１を越えると、この様な分割を行うことができないため、分割基準値Ｘｉは、任意のＮについてｋ１〜ｋＮの和が１を越えないように予め定めておくことが望ましい。
【００７５】
ビーム制御部１２は、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎより高く、その差が分割基準値Ｘｉ以上となるＮ個の目標が存在する場合、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アンテナ開口面をｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。
【００７６】
このとき、係数ｋｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄｉを、限界Ｓ／Ｎに比べてＸｉ（ｄＢ）以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋｉ）に対応する分割面ＤＮ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。なお、ビーム形成部２０は、実施の形態２の場合と同様、これら各送信ビームに対応させた（Ｎ＋１）個の受信ビームを形成している。つまり、送信ビームと同一の方向を指向させた受信ビームであって、それぞれの受信ビームがアンテナ開口面の全面を用いて形成される。
【００７７】
本実施の形態によれば、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも高く、その差が分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上の目標が検出された場合、検出された目標数に応じてアンテナ開口面を分割している。また、分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）に応じた面積比によりアンテナ開口面を分割している。このため、アンテナ開口面を３以上に分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成して、異方向の目標を同時に探知することができ、レーダリソースを有効活用することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎに比べて分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上高い目標がＮ個あれば、アンテナ開口面をＮ＋１個に分割する場合の例について説明したが、本発明はこの様な場合に限定されない。
【００７９】
例えば、上記条件を満たす２以上の目標が同一方向に検出された場合には、目標数と目標方向の数は一致しなくなる。この様な場合に、２つの分割面を同一方位に指向させ、同一アンテナビームを形成する必要はない。すなわち、アンテナ開口面の分割数は、本来、目標方向の数に基づいて決定されることが望ましい。このため、上記条件を満たす目標が検出された目標方向の数がＮ個の場合に、アンテナ開口面をＮ＋１個に分割すようにしてもよい。
【００８０】
実施の形態５．
実施の形態４では、アンテナ開口面を３以上に分割する際、目標Ｓ／Ｎに応じた面積比により分割する場合の例について説明した。これに対し、実施の形態５では、目標の距離に基づいた分割比により、アンテナ開口面を分割する場合について説明する。
【００８１】
図１１は、本発明の実施の形態５によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置３を図５のレーダ装置２（実施の形態２）と比較すれば、目標Ｓ／Ｎ算出部１７に代えて、追尾処理部２１を備えている点で異なる。
【００８２】
追尾処理部２１は、目標検出部１６で検出された目標について追尾処理を実施する演算処理手段である。追尾処理は、検出目標について位置、速度、加速度などのデータ収集を行いながら、次回の検出位置を予測することにより、同一の目標を継続的に追跡する処理である。
【００８３】
図１２のステップＳ５０１〜Ｓ５０９は、図１１のレーダ装置３の動作の一例を示したフローチャートである。図９のフローチャート（実施の形態４）と比較すれば、ステップＳ５０４及びステップＳ５０５が異なる。
【００８４】
追尾処理部２１は、目標検出部１６において検出された目標について追尾処理を行っている（ステップＳ５０４）。この追尾処理により、レーダ装置３から目標までの距離Ｌが求められ、開口分割制御部１８へ出力される。
【００８５】
開口分割制御部１８は、追尾処理部２１で求められた目標距離Ｌを、当該目標について最初に検出された目標距離Ｌ０と比較している（ステップＳ５０５）。その結果、レーダ装置３に接近し、目標距離ＬがａｉＬ０以下となった追尾目標が存在する場合にはアンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。
【００８６】
上記ａｉ（ｉ＝１，２，…）は、本実施の形態における分割基準値であり、１未満の正の数として予め定められている。すなわち、この分割基準値ａｉは、同じ追尾目標に関する検出当初の距離Ｌ０に対する現在の距離Ｌの比率であり、０＜ａｉ＜１とされる。
【００８７】
アンテナ開口面を分割する場合、目標距離ＬがａｉＬ０以下となる目標の数Ｎ（Ｎは正の整数）に応じて分割数が決定される（ステップＳ５０６）。このときの分割比は、検出当初の距離Ｌ０に対する現在の目標距離Ｌの比率に応じて決定される。すなわち、目標距離ＬがａｉＬ０以下となる目標がＮ個あれば、分割基準値ａｉの値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【００８８】
アンテナ開口面の分割の様子は、図１０の場合と同様である。すなわち、アンテナ開口面を面積比でｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）となるように、アンテナ開口面の全面を分割しており、各分割面Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮ＋１を構成する素子アンテナ１０の数は、ｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）となっている。
【００８９】
目標距離ＬがａｉＬ０以下である場合、当該目標をアンテナ開口面の分割後も継続して探知可能な分割係数ｋｉは、分割基準値ａｉを用いた次式（３）によって求めることができる。
【数３】
2004212248.tif 000005
【００９０】
ｋ１〜ｋＮの和が１未満であれば、アンテナ開口面をｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）の割合でＮ＋１個に分割することができ、係数ｋ１〜ｋＮにそれぞれ対応する分割面Ｄ１〜ＤＮを用いて、同一目標を引き続き探知することができる。なお、ｋ１〜ｋＮの和が１を越えると、この様な分割を行うことができないため、分割基準値ａｉは、任意のＮについてｋ１〜ｋＮの和が１を越えないように予め定めておくことが望ましい。
【００９１】
ビーム制御部１２は、目標距離ＬがａｉＬ０以下となるＮ個の目標が存在する場合、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アンテナ開口面をｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。
【００９２】
このとき、係数ｋｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄｉを、目標距離ＬがａｉＬ０以下である目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋｉ）に対応する分割面ＤＮ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。なお、ビーム形成部２０は、実施の形態４の場合と同様、これら各送信ビームと同じ方向の（Ｎ＋１）個の受信ビームをアンテナ開口面の全面を用いて形成している。
【００９３】
ここで、検出当初の距離がＬ０であった追尾目標が、距離ａｉＬ０まで接近した場合に、上式（３）により分割係数ｋｉを求め、アンテナ開口面を分割する理由について説明する。
【００９４】
図１３は、ある追尾目標がレーダ装置３に接近している場合における目標距離と、目標Ｓ／Ｎとの関係を示した図である。目標が最初に検出されたときの目標距離をＬ０、目標Ｓ／Ｎを（Ｓ／Ｎ）０とする。また、当該目標が、目標距離Ｌ＝ａｉＬ０まで接近したときの目標Ｓ／Ｎを（Ｓ／Ｎ）ｉとすると、（Ｓ／Ｎ）０と（Ｓ／Ｎ）ｉとの間には次式（４）の関係が成立する。
【数４】
2004212248.tif 000006
【００９５】
（Ｓ／Ｎ）０は、所定の探知確率Ｐｄ及び誤警報確率Ｐｆａを得るために必要となる限界Ｓ／Ｎに相当する。このため、（Ｓ／Ｎ）０に対する（Ｓ／Ｎ）ｉの増分を開口面の分割により補正するためには、ＤＢＦ処理を行っている場合、送信尖頭電力及び送信アンテナ利得の影響を考慮し、開口面の割合を（ａｉ４）１／２にする必要がある。このため、アンテナ開口面の分割係数ｋｉの算出式は、上式（３）に示した通りとなる。
【００９６】
本実施の形態によれば、検出当初の距離Ｌ０に対する目標距離Ｌの比が分割基準値ａｉ以下となる目標が検出された場合、検出された目標数に応じてアンテナ開口面を分割している。また、分割基準値ａｉに応じた面積比によりアンテナ開口面を分割している。このため、アンテナ開口面を３以上に分割し、各分割面で独立に送受信ビームを形成して、異方向の目標を同時に探知することができ、レーダリソースを有効活用することができる。
【００９７】
なお、実施の形態４及び５では、レーダの目標探索（サーチ）での探知において、目標Ｓ／Ｎまたは目標距離に基づきいてアンテナ開口面の分割制御を行う場合について説明したが、レーダの特殊なビーム諸元による目標検出（トラッキング）において、同様のアンテナ開口面の分割制御を適用することもでき、同様の作用効果が得られる。すなわち、同時に異方向の目標を探知することにより、データレートを短縮でき、あるいは、同じデータレートでより多くの範囲を捜索でき、レーダリソースを有効活用することができる。
【００９８】
実施の形態６．
実施の形態４は、モノスタティック型のレーダ装置において、アンテナ開口面を目標Ｓ／Ｎに応じた割合で分割する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、送信局及び受信局からなるバイスタティック型のレーダシステムにおいて、目標Ｓ／Ｎに応じてアンテナ開口面の分割を行う場合について説明する。
【００９９】
図１４は、本発明の実施の形態６によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置は、距離をおいて設置されたレーダ送信局４及びレーダ受信局５により構成されるバイスタティックレーダ装置である。レーダ送受信局４及び５は、例えば数ｋｍ又はそれ以上離れた位置に設置される。
【０１００】
レーダ送信局４は、素子アンテナ１０Ａ、送信モジュール１１Ａ、ビーム制御部１２と、給電部１３Ａと、励振部１４と、開口分割制御部１８により構成される。本実施の形態では、レーダ送信局４の開口分割制御部１８が、レーダ受信局５から出力される目標Ｓ／Ｎに基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面の分割制御を行っている。
【０１０１】
励振部１４で生成されたレーダ信号は、給電部１３Ａ及び送信モジュール１１Ａを介して、各素子アンテナ１０Ａへ給電される。素子アンテナ１０は、レーダ信号を空間へ放射する空中線であり、多数の素子アンテナ１０が２次元配列され、アレイアンテナ１０ＲＡを構成している。送信モジュール１１Ａは、これらの各素子アンテナ１０Ａごとに設けられ、送信信号の増幅及び位相制御を行う回路であり、多数の送信モジュール１１Ａが、対応する各素子アンテナ１０Ａの送信信号を位相制御している。
【０１０２】
ビーム制御部１２は、各送信モジュール１１Ａに対し移相量を指示することにより、アレイアンテナ１０ＲＡのビーム制御を行っている。また、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面を分割し、各分割面Ｄ１，Ｄ２，…ごとに送信ビームを形成している。
【０１０３】
レーダ受信局５は、素子アンテナ１０Ｂと、受信モジュール１１Ｂと、給電部１３Ｂと、受信部１５と、ビーム形成部２０と、目標検出部１６と、目標Ｓ／Ｎ算出部１７により構成される。
【０１０４】
素子アンテナ１０Ｂは、到来したレーダ信号を受信する空中線であり、多数の素子アンテナ１０Ｂが２次元配列され、アレイアンテナ１０ＲＢを構成している。受信モジュール１１Ｂは、これらの各素子アンテナ１０Ｂごとに設けられ、受信信号の増幅及び位相調整を行う回路である。素子アンテナ１０Ｂで受信されたレーダ受信信号は、受信モジュール１１Ｂ及び給電部１３Ｂを介して、各受信部１５へ給電されて受信処理される。
【０１０５】
ビーム形成部２０は、受信処理後の信号についてＤＢＦ処理を行って、受信ビームを形成している。このビーム形成は、レーダ送信局４の開口分割制御部１８の指令に基づいて行われている。目標検出部１６は、ＤＢＦ処理によって得られた信号に基づいて、受信ビーム内の目標を検出し、目標Ｓ／Ｎ算出部１７は、検出された各目標について目標Ｓ／Ｎを求め、レーダ送信局４の開口分割制御部１８へ出力している。
【０１０６】
レーダ送信局４の開口分割制御部１８は、実施の形態４の場合と全く同様にして、アンテナ開口面の分割を行っている。すなわち、目標Ｓ／Ｎが限界Ｓ／Ｎよりも高く、かつ、その差が分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上となる目標が存在する場合には、アンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。
【０１０７】
また、アンテナ開口面を分割する場合、目標Ｓ／Ｎが当該Ｓ／Ｎ値よりも高く、その差がそれぞれ分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）以上の目標がＮ個あれば、分割基準値Ｘｉ（ｄＢ）の値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【０１０８】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面をｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。ここで、ｋｉは、Ｘｉを用いた式（２）により与えられる。
【０１０９】
このとき、係数ｋｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄｉを、限界Ｓ／Ｎに比べてＸｉ（ｄＢ）以上高い目標Ｓ／Ｎが得られた目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋｉ）に対応する分割面ＤＮ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。
【０１１０】
一方、レーダ受信局５のビーム形成部２０は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、各送信ビームと同じ方向の受信ビームをアレイアンテナ１０ＲＢの開口面の全面を用いて形成している。
【０１１１】
本実施の形態によれば、実施の形態４と同様のアンテナ開口面の分割制御をバイスタティック・レーダに適用し、サーチ及びトラッキングを行う際に、目標Ｓ／Ｎに応じたアンテナ開口面の分割を行うことができる。従って、バイスタティック・レーダのレーダリソースを有効活用することができる。
【０１１２】
実施の形態７．
実施の形態５は、モノスタティック型のレーダ装置において、アンテナ開口面を目標距離に応じて分割する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、送信局及び受信局からなるバイスタティック型のレーダシステムにおいて、目標距離に応じてアンテナ開口面の分割を行う場合について説明する。
【０１１３】
図１５は、本発明の実施の形態７によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。このレーダ装置は、距離をおいて設置されたレーダ送信局４及びレーダ受信局６により構成されるバイスタティックレーダ装置である。レーダ送受信局４及び６は、通常、数ｋｍ又はそれ以上離れた位置に設置される。
【０１１４】
レーダ送信局４は、素子アンテナ１０Ａ、送信モジュール１１Ａ、ビーム制御部１２と、給電部１３Ａと、励振部１４と、開口分割制御部１８により構成される。本実施の形態では、レーダ送信局４の開口分割制御部１８が、レーダ受信局６から出力される目標距離Ｌに基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面の分割制御を行っている。
【０１１５】
レーダ受信局６は、素子アンテナ１０Ｂと、受信モジュール１１Ｂと、給電部１３Ｂと、受信部１５と、ビーム形成部２０と、目標検出部１６と、追尾処理部２１により構成される。追尾処理部２１は、目標検出部１６によって検出された目標の距離Ｌを求め、レーダ送信局４の開口分割制御部１８へ出力している。
【０１１６】
レーダ送信局４の開口分割制御部１８は、実施の形態５の場合と全く同様にして、アンテナ開口面を分割している。すなわち、目標距離ＬがａｉＬ０以下となった追尾目標が存在する場合にはアンテナ開口面を分割し、それ以外の場合には、アンテナ開口面を分割しない。ここで、Ｌ０は当該目標の検出当初の距離であり、ａｉは分割基準値である。
【０１１７】
また、アンテナ開口面を分割する場合、目標距離ＬがａｉＬ０以下となる目標がＮ個あれば、分割基準値ａｉの値に応じた分割比によって、アンテナ開口面が（Ｎ＋１）分割される。
【０１１８】
ビーム制御部１２は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、アレイアンテナ１０ＲＡの開口面をｋ１：ｋ２：…：ｋＮ：（１−Σｋｉ）の割合でＮ＋１個に分割し、Ｎ＋１個の分割面Ｄ１，Ｄ２，…，ＤＮ＋１により、それぞれ独立した送信ビームを形成する。ここで、ｋｉは、ａｉを用いた式（３）により与えられる。
【０１１９】
このとき、係数ｋｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に対応する分割面Ｄｉを、目標距離ＬがａｉＬ０以下である目標に指向させるとともに、係数（１−Σｋｉ）に対応する分割面ＤＮ＋１をその他の目標に指向させて、同時に（Ｎ＋１）方向の目標を探知する。
【０１２０】
一方、レーダ受信局６のビーム形成部２０は、開口分割制御部１８の指令に基づいて、各送信ビームと同じ方向の受信ビームをアレイアンテナ１０ＲＢの開口面の全面を用いて形成している。
【０１２１】
本実施の形態によれば、実施の形態５と同様のアンテナ開口面の分割制御をバイスタティック・レーダに適用し、サーチ及びトラッキングを行う際に、目標距離に応じたアンテナ開口面の分割を行うことができる。従って、バイスタティック・レーダのレーダリソースを有効活用することができる。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明によれば、レーダ受信信号に基づいてアンテナ開口面を分割することにより、既に検出された目標を引き続き探知するために必要とされるレーダリソースを当該目標のために確保しつつ、その他のレーダリソースを他の目標の探知に割り当てることができ、レーダリソースを有効活用することができる。
【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一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の送受信モジュール１１の一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１の動作の一例を示したフローチャートである。
【図４】アンテナ開口面の分割について説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図６】図５のレーダ装置２の動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４によるレーダ装置の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４によるアンテナ開口面の分割について説明するための説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態５によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１２】図１１のレーダ装置３の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１３】ある追尾目標がレーダ装置３に接近している場合における目標距離と、目標Ｓ／Ｎとの関係を示した図である。
【図１４】本発明の実施の形態６によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態７によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【符号の説明】
１〜３  レーダ装置
４  レーダ送信局、５，６  レーダ受信局、
１０Ｒ，１０ＲＡ，１０ＲＢ  アレイアンテナ、１０  素子アンテナ、
１０Ｒ  フェーズド・アレイアンテナ、１０，１０Ａ，１０Ｂ  素子アンテナ、
１１  送受信モジュール、１１Ａ  送信モジュール、１１Ｂ  受信モジュール、
１２  ビーム制御部、１３，１３Ａ，１３Ｂ  給電部、１４  励振部、
１５  受信部、１６  目標検出部、１７  目標Ｓ／Ｎ算出部、
１８  開口分割制御部、２０  ビーム形成部、２１  追尾処理部、
Ｄ１，Ｄ２，Ｄｉ，ＤＮ  分割面、Ｌ  現在の目標距離、
Ｌ０  検出当初の目標距離、Ｘ，Ｘｉ  分割基準値、ａｉ  分割基準値、
ｋ，ｋ１  分割係数
【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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