(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の回転速度で機械的走査されるように構成されたアクティブ電子走査アレイであって、
放射素子ごとの送信器及び受信器の機能を提供する送受信モジュールを含む複数の放射素子と、
前記複数の送受信モジュールに結合されたコントローラであり、動的な電子アジマスビーム操舵を提供して、不均一な損失の存在下で方位角の関数として実質的に一定の平均ターゲット検出レンジを維持するように、滞留時間が増大される方位角でプログレッシブ走査逆回転を用い、低減された滞留時間が使用されるところでプログレッシブ走査順回転を用いて、正味の方位角ビーム走査速度を変化させるように構成されたコントローラと、
を有し、
前記動的な電子アジマスビーム操舵は、方位角オフセットプロファイルに従って特定された方位角で、或る速さの順方向走査又は逆方向走査を提供し、
前記方位角オフセットプロファイルは、
イニシャル方位角オフセットプロファイルを生成し、
各セクタにおける電子走査の量を足し合わせ、次いで、各セクタにおける前記電子走査に線形補正を適用して傾きを除去することによって、レーダの完全な機械的回転の期間の正味の電子走査が実質的にゼロであることを確保するよう、前記イニシャル方位角オフセットプロファイルをスケーリングし、
前記電子走査が、オフ方位角ブロードサイドで通常の電子的監視走査角に対するものであることを、平均方位角走査オフセットを減算し且つ通常の監視方位角を加算することによって確保するよう、前記スケーリングされた方位角オフセットプロファイルをバイアスし、且つ
最大の累積的な電子オフセットが所定値で制限されるよう、前記バイアスされた方位角オフセットプロファイルをスケーリングする
ことによって導出される、
アクティブ電子走査アレイ。
【請求項２】
前記方位角オフセットプロファイルに従って特定された方位角での順方向走査又は逆方向走査の前記速さは、所与の方位角領域の中で送信に費やされる時間の量を制御して、方位角の関数として不均一なレーダエネルギーの分布を可能にすることで、不均一な気象損失条件の存在下でいっそう均一な検出確率（Ｐｄ）を提供する、請求項１に記載のアクティブ電子走査アレイ。
【請求項３】
前記コントローラは、機械的速さ及び前記方位角オフセットプロファイルに基づいて、予め設定された方位間隔の探索ビームを達成する継続時間を有するテンプレートを使用する、請求項１に記載のアクティブ電子走査アレイ。
【請求項４】
前記コントローラは、３６０°の方位角全てに単一のテンプレートを使用し、順方向走査及び逆方向走査の前記速さに比例して方位間隔が増減する、請求項３に記載のアクティブ電子走査アレイ。
【請求項５】
前記コントローラは、複数のテンプレートを使用する、請求項３に記載のアクティブ電子走査アレイ。
【請求項６】
前記コントローラは、プログレッシブ順方向走査中に、通常テンプレートよりも広い間隔を持つプログレッシブ順方向走査テンプレートを使用し、前記プログレッシブ逆方向走査中に、通常の間隔を持つ高エネルギーテンプレートを使用することによって、前記複数のテンプレートを使用する、請求項５に記載のアクティブ電子走査アレイ。
【請求項７】
前記コントローラは、プログレッシブ順方向走査において、通常走査よりも広い間隔を使用し、プログレッシブ逆方向走査において、より大きいビーム重なりで、より狭い間隔を使用する、請求項１に記載のアクティブ電子走査アレイ。
【請求項８】
前記方位角オフセットプロファイルは、オペレータにより定められた利得特性に対応する、請求項１に記載のアクティブ電子走査アレイ。
【請求項９】
一定の回転速度で機械的走査されるように構成されたアクティブ電子走査アレイにおいて動的な方位角走査を提供する方法であって、
方位損失情報から導出された、３６０°の機械的回転の様々な方位角で使用されるアンテナアレイからのレーダビームのエネルギーの量に基づいて、利得改善を決定し、
方位角で適用されるべき利得を特定するために、前記決定された利得改善に基づいて利得プロファイルを生成し、且つ
前記利得プロファイルを用いて方位角オフセットプロファイルを導出し、該方位角オフセットプロファイルは、環境損失の領域内で損失を補償する追加のパワーを提供するためにプログレッシブ逆方向走査が使用される方位角を規定するとともに、低損失の領域内でプログレッシブ順方向走査が使用される方位角を規定する、
ことを有し、
前記方位角オフセットプロファイルを導出することは更に、
イニシャル方位角オフセットプロファイルを生成し、
各セクタにおける電子走査の量を足し合わせ、次いで、各セクタにおける前記電子走査に線形補正を適用して傾きを除去することによって、レーダの完全な機械的回転の期間の正味の電子走査が実質的にゼロであることを確保するよう、前記イニシャル方位角オフセットプロファイルをスケーリングし、
前記電子走査が、オフ方位角ブロードサイドで通常の電子的監視走査角に対するものであることを、平均方位角走査オフセットを減算し且つ通常の監視方位角を加算することによって確保するよう、前記スケーリングされた方位角オフセットプロファイルをバイアスし、且つ
最大の累積的な電子オフセットが所定値で制限されるよう、前記バイアスされた方位角オフセットプロファイルをスケーリングする
ことを有する、
方法。
【請求項１０】
動的な電子アジマスビーム操舵を提供して、不均一な損失の存在下で方位角の関数として実質的に一定の平均ターゲット検出レンジを維持するように、追加の滞留時間が使用される方位角でプログレッシブ逆方向走査を用い、低減された滞留時間が許されるところでプログレッシブ順方向走査を用いて、正味の方位角ビーム走査速度を変化させる、ことを更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記スケーリングされてバイアスされた方位角オフセットプロファイルを、前記レーダが回転するときにレーダスケジューラで使用される機械的ブロードサイド方位角の関数へとマッピングする、ことを更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、３６０°の方位角全てに単一のテンプレートを使用することを有し、順方向走査及び逆方向走査の速さに比例して方位間隔が増減する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、前記プログレッシブ順方向走査において、通常走査よりも広い間隔を使用し、前記プログレッシブ逆方向走査において、より大きいビーム重なりで、より狭い間隔を使用することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、複数のテンプレートを使用することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のテンプレートを使用することは更に、前記プログレッシブ順方向走査中に、通常テンプレートよりも広い間隔を持つプログレッシブ順方向走査テンプレートを使用し、前記プログレッシブ逆方向走査中に、通常の間隔を持つ高エネルギーテンプレートを使用することを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、不均一な損失の存在下で略均一のターゲットレンジ性能を動的走査が提供することを有し、嵐の領域における損失が、晴天領域で使用されたであろうパワーを用いることによって補償される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
方位損失調査測定から導出された、３６０°の機械的回転の様々な方位角で使用されるレーダビームのエネルギーの量に基づいて、利得改善を決定することは、気象調査測定を用いて、各方位角で雨を検出して分類するための専用の気象調査滞留テンプレートを用いることによって、方位角の関数として環境損失を推定することを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
命令を格納した少なくとも１つの非一時的な機械読み取り可能媒体であって、前記命令は、機械によって実行されるときに該機械に、請求項９乃至１７の何れか一項に記載の方法を実行させる、非一時的な機械読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
回転式３次元監視レーダは、通常、監視体積の高度範囲をカバーし且つアンテナの機械的方位へと操舵される探索ビームのテンプレート又は広がりを使用する。このアプローチは、方位的に対称な環境条件を与えられるときに、方位角の関数として均一なレーダーエネルギーの分布及び検出確率を提供する。しかしながら、環境条件が、例えば、局所的に強い反射波の存在又は特定の方位角における気象条件においてなどで、方位的に対称でない場合、この走査アプローチは、これらの角度で局所的に低減された検出確率及びターゲットレンジをもたらす。マイクロ波領域における雨の干渉は、航空機の追跡又は何らかの物体の追跡が不可能ではないにしても困難になるような強度のものであり得る。
【０００２】
このような種類の条件を補償するために低周波帯が使用されている。何故なら、低めの周波数（例えば、極超短波（ＵＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、Ｌバンド、Ｓバンド）では、降雨及び雲の損失が有意に低いためである。しかしながら、回転式３次元（３Ｄ）監視レーダにおいて単位方位角当たりに費やされるエネルギー量が、通常、回転速度によって制限され、例えば、１２ＲＰＭアンテナでは、１°の方位角ごとに１３．８ミリ秒のレーダ資源が利用可能である。
【０００３】
孤立した方位角領域に大雨のセルが存在する場合、ターゲットＳＮＲが低下し、その方位角における検出確率（Ｐｄ）を低下させる。デューティ制約を仮定すると、余分な損失に対抗するために単純にもっと高いエネルギーテンプレートを使用することは効果的でない。より多いエネルギーは、テンプレートの所要時間ひいては方位間隔を増大させる。しかし、増大された方位間隔はビーム形状の損失を増加させ、そして、増加されたビーム形状損失は、印加された増大されたエネルギーに反作用する。その結果、ターゲット検出レンジが、嵐のセルを持つ方位角において大きく減少する一方で、その他の場所では高いままである。
【０００４】
既存の回転式３Ｄ監視レーダ設計は、オフ・ブロードサイドで静的な方位角走査角を使用し、仰角において電子的に走査する。その他のオプションのレーダ設計トレードオフは、探索高度範囲の減少を認めることで、劣化条件が存在する方位角で、単位時間当たり、ステラジアン当たりのエネルギーをより多くすることを可能にし得る。また、最悪ケースの嵐に合わせてシステム感度を設計することは、その他の場所に余分なマージンを生じさせ、すなわち、コストを上昇させる。さらに、低い高度でいっそう多くのエネルギーをスケジューリングすることができるように、大雨における最大高度を制限することは、探索体積を削減してしまう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様において、アクティブ電子走査アレイは、放射素子ごとの送信器及び受信器の機能を提供する送受信モジュールを含む複数の放射素子と、複数の送受信モジュールに結合されたコントローラであり、動的な電子アジマスビーム操舵を提供して、不均一な損失の存在下で方位角の関数として実質的に一定の平均ターゲット検出レンジを維持するように、滞留（ドウェル）時間が増大される方位角でプログレッシブ走査逆回転を用い、低減された滞留時間が使用されるところでプログレッシブ走査順回転を用いて、正味の方位角ビーム走査速度を変化させるように構成されたコントローラと、を有する。
【０００６】
このアレイは更に、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる：動的な電子アジマスビーム操舵は、方位角オフセットプロファイルに従って特定された方位角で、或る速さの順方向走査又は逆方向走査を提供する；方位角オフセットプロファイルに従って特定された方位角での順方向走査又は逆方向走査の速さは、所与の方位角領域の中で送信に費やされる時間の量を制御して、方位角の関数として不均一なレーダエネルギーの分布を可能にすることで、不均一な気象損失条件の存在下でいっそう均一な検出確率（Ｐｄ）を提供する；コントローラは、機械的速さ及び方位角オフセットプロファイルに基づいて、予め設定された方位間隔の探索ビームを達成する継続時間を有するテンプレートを使用する；コントローラは、３６０°の方位角全てに単一のテンプレートを使用し、順方向走査及び逆方向走査の速さに比例して方位間隔が増減する；コントローラは、複数のテンプレートを使用する；コントローラは、プログレッシブ順方向走査中に、通常テンプレートよりも広い間隔を持つプログレッシブ順方向走査テンプレートを使用し、プログレッシブ逆方向走査中に、通常の間隔を持つ高エネルギーテンプレートを使用することによって、複数のテンプレートを使用する；コントローラは、プログレッシブ順方向走査において、通常走査よりも広い間隔を使用し、プログレッシブ逆方向走査において、より大きいビーム重なりで、より狭い間隔を使用する；及び／又は、方位角オフセットプロファイルは、オペレータにより定められた利得特性に対応する。
【０００７】
本発明の他の一態様において、動的な方位角走査を提供する方法は、方位損失情報から導出された、３６０°の機械的回転の様々な方位角で使用されるアンテナアレイからのレーダビームのエネルギーの量に基づいて、利得改善を決定し、方位角で適用されるべき利得を特定するために、決定された利得改善に基づいて利得プロファイルを生成し、且つ利得プロファイルを用いて方位角オフセットプロファイルを導出し、該方位角オフセットプロファイルは、環境損失の領域内で損失を補償する追加のパワーを提供するためにプログレッシブ逆方向走査が使用される方位角を規定するとともに、低損失の領域内でプログレッシブ順方向走査が使用される方位角を規定する、ことを有する。
【０００８】
この方法は更に、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる：動的な電子アジマスビーム操舵を提供して、追加の滞留時間が使用される方位角でプログレッシブ逆方向走査を用い、不均一な損失の存在下で方位角の関数として実質的に一定の平均ターゲット検出レンジを維持するために低減された滞留時間が許されるところでプログレッシブ順方向走査を用いて、正味の方位角ビーム走査速度を変化させる；方位角オフセットプロファイルを導出することは更に、イニシャル方位角オフセットプロファイルを生成し、各セクタにおける電子走査の量を足し合わせ、次いで、各セクタにおける電子走査に線形補正を適用して傾きを除去することによって、レーダの完全な回転の期間の正味の電子走査が実質的にゼロであることを確保するよう、イニシャル方位角オフセットプロファイルをスケーリングし、電子走査が、オフ方位角ブロードサイドで通常の電子的監視走査角に対するものであることを、平均方位角走査オフセットを減算し且つ通常の監視方位角を加算することによって確保するよう、スケーリングされた方位角オフセットプロファイルをバイアスし、且つ最大の累積的な電子オフセットが所定値で制限されるよう、バイアスされた方位角オフセットプロファイルをスケーリングすることを有する；スケーリングされてバイアスされた方位角オフセットプロファイルを、レーダが回転するときにレーダスケジューラで使用される機械的ブロードサイド方位角の関数へとマッピングする；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、３６０°の方位角全てに単一のテンプレートを使用することを有し、順方向走査及び逆方向走査の速さに比例して方位間隔が増減する；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、プログレッシブ順方向走査において、通常走査よりも広い間隔を使用し、プログレッシブ逆方向走査において、より大きいビーム重なりで、より狭い間隔を使用することを有する；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、複数のテンプレートを使用することを有する；複数のテンプレートを使用することは更に、プログレッシブ順方向走査中に、通常テンプレートよりも広い間隔を持つプログレッシブ順方向走査テンプレートを使用し、プログレッシブ逆方向走査中に、通常の間隔を持つ高エネルギーテンプレートを使用することを有する；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、不均一な損失の存在下で略均一のターゲットレンジ性能を動的走査が提供することを有し、嵐の領域における損失が、晴天領域で使用されたであろうパワーを用いることによって補償される；及び／又は、方位損失調査測定から導出された、３６０°の機械的回転の様々な方位角で使用されるレーダビームのエネルギーの量に基づいて、利得改善を決定することは、気象調査測定を用いて、各方位角で雨を検出して分類するための専用の気象調査滞留テンプレートを用いることによって、方位角の関数として環境損失を推定することを有する。
【０００９】
本発明の更なる一態様において、少なくとも１つの非一時的な機械読み取り可能媒体は命令を有し、該命令は、機械によって実行されるときに該機械に、方位損失情報から導出された、３６０°の機械的回転の様々な方位角で使用されるレーダビームのエネルギー増加の量に基づいて、利得改善を決定し、各方位角で適用されるべき利得を特定するために、決定された利得改善に基づいて利得プロファイルを生成し、利得プロファイルを用いて方位角オフセットプロファイルを導出し、該方位角オフセットプロファイルは、環境損失の領域内で損失を補償する追加のパワーを提供するためにプログレッシブ逆方向走査が使用される方位角を規定するとともに、レーダビームが遅れを取り戻すことを可能にするために低損失の領域内でプログレッシブ順方向走査が使用される方位角を規定し、且つ、動的な電子アジマスビーム操舵を提供して、追加の滞留時間が使用される方位角でプログレッシブ逆方向走査を用い、不均一な損失の存在下で方位角の関数として略一定の平均ターゲット検出レンジを維持するために低減された滞留時間が許されるところでプログレッシブ順方向走査を用いて、正味の方位角ビーム走査速度を変化させる、ための処理を実行させる。
【００１０】
この機械読み取り可能媒体は更に、以下の特徴のうちの１つ以上のための命令を含むことができる：方位角オフセットプロファイルを導出することは更に、イニシャル方位角オフセットプロファイルを生成し、各セクタにおける電子走査の量を足し合わせ、次いで、各セクタにおける電子走査に線形補正を適用して傾きを除去することによって、レーダの完全な回転の期間の正味の電子走査が実質的にゼロであることを確保するよう、イニシャル方位角オフセットプロファイルをスケーリングし、電子走査が、オフ方位角ブロードサイドで通常の電子的監視走査角に対するものであることを、平均方位角走査オフセットを減算し且つ通常の監視方位角を加算することによって確保するよう、スケーリングされた方位角オフセットプロファイルをバイアスし、且つ最大の累積的な電子オフセットが所定値で制限されるよう、バイアスされた方位角オフセットプロファイルをスケーリングすることを有する；スケーリングされてバイアスされた方位角オフセットプロファイルを、レーダが回転するときにレーダスケジューラで使用される機械的ブロードサイド方位角の関数へとマッピングする；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、３６０°の方位角全てに単一のテンプレートを使用することを有し、順方向走査及び逆方向走査の速さに比例して方位間隔が増減する；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、プログレッシブ順方向走査において、通常走査よりも広い間隔を使用し、プログレッシブ逆方向走査において、より大きいビーム重なりで、より狭い間隔を使用することを有する；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、複数のテンプレートを使用することを有する；複数のテンプレートを使用することは更に、プログレッシブ順方向走査中に、通常テンプレートよりも広い間隔を持つプログレッシブ順方向走査テンプレートを使用し、プログレッシブ逆方向走査中に、通常の間隔を持つ高エネルギーテンプレートを使用することを有する；動的な電子アジマスビーム操舵を提供することは更に、不均一な損失の存在下で略均一のターゲットレンジ性能を動的走査が提供することを有し、嵐の領域における損失が、晴天領域で使用されたであろうパワーを用いることによって補償される；及び／又は、方位損失調査測定から導出された、３６０°の機械的回転の様々な方位角で使用されるレーダビームのエネルギーの量に基づいて、利得改善を決定することは、気象調査測定を用いて、各方位角で雨を検出して分類するための専用の気象調査滞留テンプレートを用いることによって、方位角の関数として環境損失を推定することを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に従ったアクティブ電子走査アレイ（active  electronically  scanned  array；ＡＥＳＡ）レーダシステムを例示している。
【図２】一実施形態に従ったアクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）を例示している。
【図３ａ】図３ａ−３ｂは、通常走査と一実施形態に従った動的走査との間の比較を示している。
【図３ｂ】図３ａ−３ｂは、通常走査と一実施形態に従った動的走査との間の比較を示している。
【図４】単一のテンプレートを使用する従来の走査を例示している。
【図５】一実施形態に従った単一のテンプレートを使用する動的走査を例示している。
【図６】一実施形態に従った複数のテンプレートを使用する動的走査を例示している。
【図７ａ】図７ａ−７ｂは、一実施形態に従った動的方位角走査の利益を例示している。
【図７ｂ】図７ａ−７ｂは、一実施形態に従った動的方位角走査の利益を例示している。
【図８ａ】図８ａ−８ｂは、一実施形態に従った動的走査オフセットプロセスの概観を示している。
【図８ｂ】図８ａ−８ｂは、一実施形態に従った動的走査オフセットプロセスの概観を示している。
【図９】一実施形態に従った滞留時間ジオメトリを示している。
【図１０】一実施形態に従った利得プロファイルの第１の例を示している。
【図１１】一実施形態に従った様々なビーム方位角での走査オフセットプロファイルを示している。
【図１２】一実施形態に従った最終的な走査オフセットプロファイルを示している。
【図１３】一実施形態に従った利得プロファイルの比較を示している。
【図１４】一実施形態に従った雨環境の第２の例についてビーム方位空間にマッピングされた線形利得係数を示している。
【図１５】一実施形態に従ったビーム方位角の関数として走査プロファイルを生成するプロセスステップを示している。
【図１６】一実施形態に従った機械的なブロードサイド方位角の関数としての最終的な利得プロファイルを示している。
【図１７】元の目標走査利得及び達成される走査利得を示している。
【図１８】回転式アクティブ電子走査アレイレーダに関して動的方位角走査を実行する方法のフローチャートである。
【図１９】一実施形態に従った回転式アクティブ電子走査アレイレーダに対して動的方位角走査を提供する機械の一例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記述及び図面は、特定の実施形態を、当業者がそれらを実施することを可能にするために十分に説明するものである。他の実施形態は、構造的、論理的、電気的、プロセス的、及び他の変形を組み込み得る。一部の実施形態の部分及び特徴が、他の実施形態のそれらに含められたり代用されたりしてもよい。請求項に記載される実施形態は、それらの請求項の利用可能な均等物を包含する。一実施形態によれば、追加の滞留時間が使用される（例えば大雨の損失を補償するため）方位角での減速と、短縮された滞留時間が許される（例えば、小雨のセクタで利用可能なマージンによって）ところでの高速化とを用いて、正味の方位角ビーム走査速度（機械的及び電子的の和）を変化させる電子アジマスビーム操舵（ステアリング）が決定される。雨損失は、気象調査ドウェル（dwell）からの拡張ターゲット検出を処理することによって決定される。故に、局所的に増加した方位角領域の損失を補償するように、アクティブに電子操舵されるフェイズドアレイ監視レーダを回転させるための電子アジマス走査ストラテジが提供される。
【００１３】
一実施形態に従った電子アジマス走査ストラテジは、環境損失を推定して方位角オフセットプロファイルを生成することを含む。推定される環境損失は、雨による損失を含み得る。例えば気象調査測定といった方位角損失調査測量を用いて、これらの損失を方位角の関数として推定し得る。方位角オフセットプロファイルを用いて、ブロードサイド方位角の関数として、機械的な方位ブロードサイドに対する順方向走査又は逆方向走査の量が設定される。高度において、監視体積の高度範囲をカバーする探索ビームのテンプレート又は広がりが規定される。方位角は、オフセットプロファイルにおける方位角を使用して、回転しながら、機械的なアレイのブロードサイド角度に対して電子的に走査される。順方向走査又は逆方向走査の速さは、所与の方位角領域内で送信に費やされる時間量の制御を可能にし、方位角の関数として不均一なレーダエネルギーの分布を可能にすることで、不均一な損失条件の存在下でいっそう均一な検出確率（Ｐｄ）を提供する。
【００１４】
一実施形態に従った電子アジマス走査ストラテジは、雨による損失を克服することにより、例えばＣバンドといったより高い周波数帯のレーダを長距離（ロングレンジ）監視ミッションに使用することを可能にする。より高い周波数帯を使用することは、戦闘機にとってのより高品質のデータ及びより多くの能力と、射撃統制ミッションを支援するためのより良い精度と、より良い角度分解能と、識別及び電子的保護のためにＣバンド、Ｘバンドなどでサポートされるより広い帯域幅とを意味する。テンプレートは、（例えば、３ｄＢ  Ａｚビーム幅で間隔付けるよう）機械的速さに基づく探索ビームの予め設定された方位間隔を達成する継続時間で展開される。
【００１５】
図１は、一実施形態に従ったアクティブ電子走査アレイ（active  electronically  scanned  array；ＡＥＳＡ）レーダシステム１００を例示している。図１において、ＡＥＳＡレーダシステム１００は、信号生成モジュール１１０、ビームフォーマ１２０、送信／受信（ＴＲ）モジュール１３０、及びアンテナアレイ１４０を含んでいる。ＴＲモジュール１３０は、アンテナアレイによって放射される送信信号１３２の信号強度及び継続時間を提供する。図１は、アンテナアレイ１４０がビーム操舵なしで送信信号１３２を放射しているときの機械的なボアサイト（照準）１３６を示している。大抵のアンテナでは、ボアサイトはアンテナの対称軸である。しかしながら、アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）レーダシステム１００は、ビームを電子的に操舵し、アンテナアレイ１４０の平面に対する操舵レーダビームの角度を変化させることができる。受信信号１３４が受信器１５０に供給され、受信器１５０が、信号処理のために受信信号１３４の周波数をダウンコンバートする。信号プロセッサ１６０が、ダウンコンバートされた受信信号１５２から受信測定結果１７０を生成する。例えば、信号プロセッサ１６０は、既知の処理方法を用いて、ダウンコンバートされた受信信号１５２を処理して、位置、速度、動きの方向、及びターゲットのタイプを抽出し得る。ＡＥＳＡレーダシステム１００の送信及び受信の機能を制御するために、コントローラ１８０が設けられ得る。
【００１６】
図２は、一実施形態に従ったアクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）２００を例示している。ＡＥＳＡ２００は、３６０°回転するペデスタル（図２には図示せず）に取り付けられている。アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）アンテナ２００は、複数の放射器２１０を含むアンテナである。物理的又は機械的にアンテナを動かすことを使用することなく、送信又は受信ビームを電子的に操舵することができるように、放射器２１０の各々の相対的な振幅及び位相を制御することができる。このようなアンテナは、自由空間を進行する波を送信又は受信するための開口部を含むとともに、送信される信号を生成するため及び受信した信号を処理するための電子モジュール２２０を有するバックエンド回路を含み得る。
【００１７】
図３ａ−３ｂは、通常走査と一実施形態に従った動的走査との間の比較を提供している。図３ａは、機械的なボアサイト方位角３２０からの、例えば０°といった一定のオフセット３１０を示している。図３ｂは、回転中に方位角オフセットが変更される動的走査を示している。図３ｂでは、プログレッシブ（漸進的）順方向走査３５０が０°から約２４０°まで提供されている。プログレッシブ逆方向走査３６０が、約２４０°から約３００°まで提供されている。次いで、約３００°から３６０°まで、再びプログレッシブ順方向走査３７０が適用されている。
【００１８】
通常、動的走査なしで、ビーム方位間隔はテンプレート継続時間に機械的回転速度を乗じたものに等しい。動的走査では、３６０°全ての方位角に対して単一のテンプレートが使用される場合、方位間隔は、順方向／逆方向走査の速さに比例して増減する。より狭い方位間隔は、より大きい重なり、及びより高い累積検出確率を意味する。動的走査では、逆方向走査の速さが指定された閾値よりも高い場合に、より多くのパワーを出すために、より高エネルギーのテンプレートへとテンプレートを切り替えてもよい。しかしながら、より高エネルギーの波形はより長い時間を要し、動的走査は、単位方位角当たり通常動作よりも多くの時間を費やすことを可能にする。高エネルギーテンプレートでの方位間隔は、動的走査なしでの通常の方位間隔と同等である。
【００１９】
図４は、単一のテンプレートを使用する従来の走査４００を例示している。図４において、単一のテンプレートを使用する通常走査４００は、全ての角度４２０で固定された電子的方位角及び同じ仰角走査テンプレートを提供している。単一のテンプレート４００を使用する通常走査は、機械的なボアサイト方位角４４０から、例えば０°といった一定のオフセット４３０を提供する。１つの列４５０が、単一の仰角走査を表している。全ての方位角で同一のテンプレートが使用される。また、仰角走査の各々間に、例えば１５°といった一定の方位間隔４６０が与えられる。
【００２０】
図５は、一実施形態に従った単一のテンプレートを使用する動的走査５００を例示している。図５では、同じ仰角走査テンプレート５１０が全ての角度で使用されている。しかしながら、プログレッシブ順方向走査５２０の間、通常の間隔５２２よりも僅かに広い間隔が与えられる。プログレッシブ逆方向走査５３０の間、より大きい重なりを持った、より狭い間隔５３２が使用される。次いで、プログレッシブ順方向走査５４０では再び、間僅かに広い間隔５４２へと間隔が変化される。
【００２１】
図６は、一実施形態に従った複数のテンプレートを使用する動的走査６００を例示している。プログレッシブ順方向走査６１０の間、例えば通常テンプレート６１２といった第１のテンプレートが使用される。プログレッシブ順方向走査のための通常テンプレート６１２は、図４−５に示した通常テンプレートよりも僅かに広い間隔６１４を持つ。プログレッシブ逆方向スキャン６２０の間、通常の間隔６２４を持った、より高エネルギーのテンプレート６２２が使用される。より高エネルギーのテンプレート６２２は、テンプレート当たり、より長い継続時間にわたって、より長いパルス幅及びより多くのパルスを提供し得る。
【００２２】
図７ａ−７ｂは、一実施形態に従った動的方位角走査の利益を例示している。図７ａは、既存のシステム７００を示している。晴天領域７１０では、最大のターゲットレンジ７１２が達成される。しかしながら、ターゲットレンジは嵐の領域７３０で損なわれる（７２０）。図７ａは、嵐の領域７３０において、晴天での最大ターゲットレンジ７４０がどのようなものであるかを示している。
【００２３】
図７ｂは、一実施形態に従った動的走査７５０の効果を示している。図７ｂに示される動的走査７５０は、不均一な損失の存在下で実質的に均一なターゲットレンジ性能７６０を提供する。動的走査での最大レンジ７７０は、動的走査なしで最大レンジ７９０よりも小さい。このように、動的走査７５０は、晴天領域７１０で使用されたであろうパワーを用いて、嵐領域７８０における損失を補償する。
【００２４】
図８ａ−８ｂは、一実施形態に従った動的走査オフセットプロセス８００の概観を示している。図８ａにて、気象調査を用いて雨損失が測定される。３６０°の機械的回転の様々な方位角で使用されるエネルギー増加の量に基づいて、利得改善８１０が決定される。図８ａに示されるように、嵐による損失を克服するために、嵐の中心で、３．８ｄＢのエネルギー増加８２０が使用される。嵐の縁（へり）では１．３ｄＢのパワー増加８３０が使用される。
【００２５】
次いで、この利得プロファイルを用いて、図８ｂに示す方位角オフセットプロファイル８５０が導出される。嵐の領域では、雨損失を補償する追加のパワーを供給するために、プログレッシブ逆方向走査８６０が使用される。低損失の領域では、ビームが遅れを取り戻す（キャッチアップする）ことを可能にするためにプログレッシブ順方向走査８７０が使用され、すなわち、プログレッシブ逆方向走査に関する調整を行うようにビームの方位角が順方向に走査される。
【００２６】
また、達成される利得プロファイルを用いて、最大方位間隔を保持しながら、より高エネルギー（より長い継続時間）のテンプレートへの切り替えが決定される。達成される利得の様々な段差に合わせて、例えば小雨、中程度の雨、大雨といった、複数の異なるテンプレート型が使用されてもよい。例えば、０−１．５ｄＢ＝小雨、１．５−３ｄｂ＝中程度の雨、＞３ｄｂ＝大雨などである。各テンプレートは、段差に見合ったエネルギー量の増大を提供し、例えば、＞３ｄＢの利得のために使用される大雨テンプレートは、総送信エネルギーの倍増及び継続時間の倍増を提供する。達成される利得プロファイルが、割り当てられたテンプレートエネルギー増加を超える（例えば、１．５ｄＢ大きいエネルギーを提供するテンプレートに対して２．５ｄＢ利得プロファイルが使用される）場合、方位間隔が縮小される。より小さい方位間隔は、全体的なビーム形状損失を減少させ、累積検出確率Ｐｄを向上させる。
【００２７】
より具体的には、気象調査機能は、専用の気象調査ドウェルテンプレートを使用して、各方位角で雨を検出して分類する。この調査は１０分ごとに完了される。各ドウェルについて、信号プロセッサが、雨検出各々のレーダー断面積、レンジ、及びレンジ範囲を提供する。そして、データプロセッサが、この情報を使用して、各検出範囲についての雨量及び損失を計算する。所与の方位角での全損失が、所与のドウェル方位角における全ての検出の損失を合計することによって計算される。損失は、方位角ビン（瓶）に離散化され、次いで、動的走査オフセットに使用されるものであるＧ（ｉ）を解くために反転される。Ｇ（ｉ）は、雨損失の逆数である逆利得である。
【００２８】
各気象調査ドウェルについて、信号プロセッサは、雨検出各々に関するレーダー断面積（ＲＣＳ）及びレンジ（Ｒ）を提供する。方位角は、ドウェル送信の中心方位角に等しいと仮定する。検出の範囲は、メートルの単位で、レーダデータプロセッサ及び信号プロセッサによってアクセス可能なシステム調節可能パラメータ（system  adjustable  parameter；ＳＡＰ）値（ここでは、ＥＸＴＥＮＴとして参照する）に等しい。
【００２９】
各検出の雨量は、雨量＝（ＲＣＳ／（Ｋｆ４））０．６２５のように、ＲＣＳから導出され得る。ただし、ＲＣＳ＝正規化された雨ＲＣＳ（リニア単位ｍ２／ｍ３）、Ｋ＝７×１０−４８、ｆ＝気象調査ドウェルに使用される周波数（Ｈｚ）、且つ雨量＝降水量（ｍｍ／ｈｒ）である。雨量が所与の検出について分かると、降水減衰が、γ＝ｋｒαのようにして推定され得る。ただし、γ＝減衰係数（ｄＢ／ｋｍ）であり、ｋは、周波数の関数として表１に与えられるｋ値（ｄＢ／ｋｍ）であり、監視動作周波数帯の中心の周波数に線形補間される。
【００３０】
【表１】
0006416403.tif 000002
さらに、α＝無単位の係数、ｒ＝検出された雨量（ｍｍ／ｈｒ）である。雨検出に関する降雨（precipitation）による総損失Ｌｐｒｅｃｉｐは、Ｌｐｒｅｃｉｐ＝γＥＸＴＥＮＴ／１０００（ｄＢ）によって与えられる。ここで、ＥＸＴＥＮＴ／１０００は、ｋｍに変換された、メートル単位の雨検出範囲システム調節可能パラメータ（ＳＡＰ）である。
【００３１】
降水減衰に加えて、雲減衰も存在すると仮定される。検出の雨量が４ｍｍ／ｈｒ未満である場合、雲減衰係数Ａは、表２の、監視中心周波数に対する少量欄のＡ値の線形補間に等しいと仮定される。検出の雨量が４ｍｍ／ｈｒ以上である場合には、雲減衰係数は、表２の、と監視中心周波に対する多量欄のＡ値の線形補間に等しいと仮定される。
【００３２】
【表２】
0006416403.tif 000003
損失は、所与の検出における雲（clouds）からのものであり、Ｌｃｌｏｕｄｓは、Ｌｃｌｏｕｄｓ＝Ａ  ＥＸＴＥＮＴ／１０００（ｄＢ）に等しい。
【００３３】
検出（detection）についての総合の雨損失は、Ｌｄｅｔ＝Ｌｐｒｅｃｉｐ＋Ｌｃｌｏｕｄｓ（ｄＢ）に等しい。気象調査ドウェルについてのトータル雨損失Ｌｔｏｔａｌ（ｄＢ単位の正値）は、ドウェル内の全ての雨検出のＬｄｅｔの合計に等しい。この損失が、Ｇｍｅａｓ＝１０＾（Ｌｔｏｔａｌ／１０）のように、損失を克服するために使用される線形利得を解くために線形に変換される。
【００３４】
気象マップは、Ｎ個の方位角セクタを含み、個々のセクタ各々について：
・  雨が検出されたかどうかを指し示すブールインジケータ
・  後述のように計算されるマッピングされた利得値Ｇｍａｐ
・  本書のセクション３に記載されるセクタエッジに関する動的走査オフセット値
・  本書のセクション３に記載されるスケジュールされた利得値Ｇｓｃｈｅｄ
・  気象テンプレート選択（小、中、又は大）
を格納する。
【００３５】
気象マップの各セクタｉについて、気象検出インジケータが、そのセクタにおける全ての気象調査ドウェルが現在の気象調査サイクルについて１つ以上の雨検出を有する場合に真（true）に設定される。各セクタｉのＧｍｅａｓ値は、現在の気象調査サイクルのそのセクタにおける全ドウェルの平均Ｇｍｅａｓ値に設定される。
【００３６】
雨検出インジケータが真に設定されている全てのセクタについて、Ｇｍｅａｓ値が、雨環境のレンジ緩和（リラクゼーション）を説明する定数によってスケーリングされ、最小値及び最大値に制限される。これらのスケーリングパラメータ（ＳＣＡＬＥ＿ＳＡＰ）及び上／下限（ＭＩＮ＿ＳＡＰ、ＭＡＸ＿ＳＡＰ）は、ＳＡＰ調節可能値である。最終的に格納されるＧｍａｐ値を計算するための公式は、Ｇｍａｐ（ｉ）＝ＭＡＸ（ＭＩＮ（Ｇｍｅａｓ（ｉ）／ＳＣＡＬＥ＿ＳＡＰ、ＭＡＸ＿ＳＡＰ）、ＭＩＮ＿ＳＡＰ）の通りである。ただし、ＳＣＡＬＥ＿ＳＡＰは通常、雨が存在するときの感度低下に対する調節可能なレーダーシステム割り当てである１．５リニアすなわち１．８ｄＢに設定され、ＭＩＮ＿ＳＡＰは通常、少なく分布した雨に対する１０％の高速化に一致するものである０．９１リニアすなわち−０．４ｄＢに設定され、そして、ＭＡＸ＿ＳＡＰは通常、大雨で使用される低速化（通常走査の０．４５倍）に一致するものである２．２２リニアすなわち３．４デシベルに設定される。現在の気象調査サイクルで所与のセクタについて全ての気象調査ドウェルで雨が検出されなかった場合、Ｇｍａｐ（ｉ）が１．０に設定され、気象検出インジケータが偽（false）に設定される。
【００３７】
気象調査が完了するたびに、動的走査オフセットの走査プロファイルが、後述のようにしてＧｍａｐ（以下、単にＧとして参照する）から計算される。次いで、スケジューラが、ドウェルベースで走査プロファイルを使用して、ブロードサイドに対する方位角オフセットを決定する。回転するアンテナの滞留時間は、一定の機械的回転速度と方位角における電子走査の速度との和である方位角でビームが掃引する速度に反比例する。
【００３８】
図９は、一実施形態に従った滞留時間ジオメトリ９００を示している。図９には、幅ΔＡｚ９１０の方位角セクタが示されている。電子的な走査角度は、アンテナ回転角度がΩ１  ９１４であるこのセクタの始点において量Δθ１  ９１２だけ進められる。ビームは、アンテナ回転角度がΩ２  ９２２であるこのセクタの終点において電子的走査角度が量Δθ２  ９２０だけ後方にあるように、セクタを横切って一定速度で逆方向走査される。トータルの機械的回転ΔΩ  ９３０はΩ２−Ω１に等しい。トータルの電子走査Δθ  ９３０は、Δθ１＋Δθ２に等しい。この方位角セクタにおけるトータルの滞留時間は、電子走査なしでの通常時間に対して、式１にて与えられる係数Ｇだけ増加される。式２は、これをトータル走査角度Δθについて解いて、指定のセクタ幅に対する指定の利得を得るものである。所与の利得を必要とする方位角セクタの幅は、式３にて与えられる受け入れ可能な走査損失に対して許容される最大走査角度によって制限される。表１及び図１０が幾つかの例を与えている。
【００３９】
【数１】
0006416403.tif 000004
気象調査機能が、係数Ｇ（雨損失の逆数）をビーム方位角の関数としてマッピングすることができるように、雨の激しさをビーム方位角の関数として決定する。Ｎ個の同サイズのセクタが方位空間の全体を分割していると仮定して、気象調査機能は、幅ΔＡｚ＿ｉ＝３６０／Ｎの各セクタｉについてＧ（ｉ）を生成する。Ｇ（ｉ）は、動的走査で回復されることができる損失量の限界を表すＧｍａｘ（ＳＡＰとして設定）以下であるように制約され、Ｇ（ｉ）＝ＭＡＸ（Ｇ（ｉ）、Ｇｍａｘ）である。
【００４０】
レーダが、一部の方位での気象（Ｗｅａｔｈｅｒ）セクタと、他の方位での通常（Ｎｏｍｉｎａｌ）又は反射波（Ｃｌｕｔｔｅｒ）セクタとの混合セクタを使用している場合、通常セクタ及び反射波セクタは１．０のＧを使用する。これは、マージンがないことを仮定するものである。３６０°全ての方位をカバーしない監視セクタ定義の結果として放射が指示されないセクタは、特殊なケースを表す。これは、監視セクタが３６０°全体に及んでいない場合に起こり、また、ＲＦ（無線周波数）ブランキングセクタが使用されるときにも常に起こる。放射のないこれらのセクタには、時間を取り戻すように走査角度において前方にジャンプする機会が存在する。これらのセクタ内で増加されることができる走査の量は理論的にはセクタの幅であるが、実際には、過剰な走査損失を避けるためにアルゴリズムがこの値を制限する。放射しないセクタについては、それを小雨と同じに扱うよう、０．９１すなわち（１／１．１）のＧが仮定される。他の実施形態では、ブランキングセクタが利用される。
【００４１】
動的走査オフセットは、全てのセクタを均衡させることによって、ターゲットＧプロファイル目標に可能な限り近づけるように機能する。雨性能を満足するために使用される逆方向走査の量が達成可能でない場合、雨を含む全てのセクタの逆方向走査スロープを一様に低下させるように、逆方向走査プロファイルが傾斜される。現在、上述のように、走査時間マージンを提供するセクタは、小雨のセクタ（〜１ｍｍ／ｈｒ）及び放射のないセクタである。極端なケース例として、１８０°の方位角に大雨が存在し（Ｇ＝２．２、最大値）、他の１８０°は通常である（Ｇ＝１）とすることができ、このプロセスは理想的なＧ値に対して各セクタを劣化させ、全てのスケーリング及び制限が完了した後に、大雨セクタは１．２２のＧを有し、通常セクタは０．７８のＧを有することになる。制限を課す主たるものは、この例では２０°に設定されている走査オフセット限界である。大雨セクターは、その目標より２．５ｄＢ足りないものとなり、通常セクタはその目標より１．１ｄＢ足りないものとなる。
【００４２】
Ｇ（ｉ）を設定した後、各セクタで使用される電子走査の量が、（式４）によって与えられる。
【００４３】
【数２】
0006416403.tif 000005
方位角の関数としての動的走査プロファイルをスケジューリングすることができることを保証するために、プロファイルが、レーダの回転期間の全体についての正味の電子走査がゼロであることを確保するようにスケーリングされる。これは、ｉ＝１．．．Ｎとして、（式５のように）各セクタにおける電子走査の量を合計し、式６のようにｉの関数として各セクタの電子走査に線形補正を適用することによって行われる：
【００４４】
【数３】
0006416403.tif 000006
ここで、ｃｕｍｓｕｍは配列内の要素の累積和である。最初のビンの０°の方位エッジを表すために、０の値が先頭に連結される。現在の値の配列は、ｉ＝０からｉ＝Ｎまでの各セクタエッジ位置ｉ＊３６０／Ｎにおける角度オフセットを表す。
【００４５】
【数４】
0006416403.tif 000007
式７にて計算されるプロファイルは、ｉ＝０（０°の方位角）での電子走査角がｉ＝Ｎ（３６０度）の電子走査角に等しいという点で一貫している。走査プロファイルは、次に、オフ方位角ブロードサイドで通常の電子的監視走査角に対するものであることを確保するためにバイアスされる。これは、式８のように、平均走査オフセットを減算し、通常の監視角度αｎｏｍｉｎａｌを加算することによって行われる。
【００４６】
【数５】
0006416403.tif 000008
これは、もはや一貫性があり（隙間なく全ての回転で同じ走査角に戻る）、且つ通常の監視操舵角度αｎｏｍｉｎａｌ（システム調節可能パラメータとして設定される）を適切に中心とするプロファイルを生み出す。このプロファイルへの最終的な調整は、最大累積電子的オフセットθｍａｘがθｌｉｍｉｔ（システム調節可能パラメータとして設定される）で制限されるように、プロファイルをスケーリングすることである。これは、レーダの電子走査限界に違反するか又は過剰な走査損失を引き起こすかの何れかとなるオフ・ブロードサイドの過剰な電子走査を防止するために行われる。
【００４７】
【数６】
0006416403.tif 000009
0006416403.tif 000010
最後のステップは、線形補間を用いて所与のドウェルについてビーム方位角の関数として正確な電子走査オフセットを計算する式を提供することである。包括的なレーダ方位角Ａｚが、セクタエッジが方位角（ｎ−１）＊３６０／Ｎ及びｎ＊３６０／Ｎにあるセクタｎに入ることを所与として、ｎがＮに等しくない場合、ドウェルの電子走査オフセットは、式１１：
【００４８】
【数７】
0006416403.tif 000011
によって与えられる。
【００４９】
しかしながら、レーダデータプロセッサスケジューラは、ビーム方位の関数としてオフセットを使用しない。むしろ、それは、機械的なブロードサイド角度の関数としてビームオフセットを使用する。機械的なＡｚ（Ａｚｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）は、式１３にて以下のようにビーム方位角と関係する。
【００５０】
【数８】
0006416403.tif 000012
機械的ブロードサイド方位角の関数としてのオフセットは、式１３を式１２に代入し、その結果を、それが＋／−１８０インターバルの中心にあることを確保するようにラッピングすることによって見出される。
【００５１】
【数９】
0006416403.tif 000013
ビーム方位角に関する最終的なプロファイルの導関数が、最終プロファイルがどの程度の利得を達成したかを決定するために使用されるとともに、テンプレート選択を支援するために使用される。より高い利得プロファイルは、方位角当たりいっそう長い滞留時間が費やされることを意味し、故に、より長いテンプレートが使用され得る。
【００５２】
機械的ブロードサイド方位角のＡＺＳＴＥＰ度（通常、ＡＺＳＴＥＰは１°に設定される）のインクリメントｍごとに、通常走査に対する利得の実現量が、機械的ブロードサイド方位角に対するオフセットのプロファイルの第１の差から計算される。
【００５３】
【数１０】
0006416403.tif 000014
この値Ｇｓｃｈｅｄは、スケジュールされる走査プロファイルの実際の利得を表す。テンプレートの選択は、このパラメータに基づいて次のように行われる。Ｇｓｃｈｅｄ（ｍ）がＬＩＧＨＴ＿ＳＡＰよりも小さい場合、小雨気象テンプレートが使用される。そうでなく、Ｇｓｃｈｅｄ（ｍ）がＭＥＤＩＵＭ＿ＳＡＰよりも小さい場合、中雨気象テンプレートが使用される。それ以外の場合には、大雨気象テンプレートを使用する。各セクタにおけるテンプレートをスケジューリングするとき、テンプレートが変わるセクタ間の移行において仰角のスキップがないことを確保するために、先行するセクタからのテンプレートの仰角走査が、次のセクタにおける異なるテンプレートによる仰角走査を開始する前に、完了まで動作されることが可能にされる。
【００５４】
図１０は、一実施形態に従った第１の例の利得プロファイル１０００を示している。図１０において、第１の例の利得プロファイル１０００は、１ｘ利得（通常―雨なし）、０．９ｘ利得（小雨）、２ｘ利得（中程度の雨）、及び３ｘ利得（大雨）のセクタからなるビーム方位角の関数である。このプロファイル例は、各々５°の幅の７２セクタを使用している。図の各ドットが、１つのセクタの利得値を表している。この利得データＧ（ｉ）が、式４−１１を用いて角度オフセットに変換される。
【００５５】
図１１は、一実施形態に従った様々なビーム方位角での走査オフセットプロファイルを示している。図１１には、イニシャル走査オフセットプロファイル１１１０と、傾きを除去するために線形補正が適用された走査オフセットプロファイル１１２０と、平均が除去され且つ通常監視角度が調節された走査オフセットプロファイル１１３０と、最大オフセットにスケーリングされた最終的な走査オフセットプロファイル１１４０とがプロットされている。
【００５６】
方位角セクタにおける全滞留時間が、式１で与えられる電子走査なしでの通常時間に対して係数Ｇだけ増加される。イニシャルプロファイル１１１０の計算後、３６０°の方位角での走査角が０°での走査オフセットに等しくないことは明らかである。これが、式６のように線形補正を適用することによって補正されることで、線形補正が適用されて傾きが除去された走査オフセットプロファイル１１２０が作り出され、そして、式８のように平均の除去及び通常監視角度の調節が続くことで、平均除去された走査オフセットプロファイル１１３０が作り出される。最後に、走査オフセットが、式１０のように最大オフセットにスケーリングされることで、最終的な走査オフセットプロファイル１１４０が作り出される。
【００５７】
図１１において、負の走査オフセットは、電子的なビーム操舵が機械的なボアサイトに遅れていることを意味し、正のオフセットは電子的なビーム操舵が機械的なボアサイトに先行していることを意味する。
【００５８】
図１２は、最終的な走査オフセットプロファイル１２００を示している。図１２において、最終的な走査オフセットプロファイル１２００は、レーダが回転するときにレーダスケジューラで使用される機械的ブロードサイド方位角１２１０の関数にマッピングされている。図１１と図１２とを比較すると、機械的方位角はビーム方位角から走査オフセットを差し引いたものに等しいという関係がある。
【００５９】
図１３は、利得プロファイルの比較１３００を示している。一実施形態に従った最終的に達成される走査利得プロファイル１３１０が、図１０の元の利得目標１３２０と比較されている。なお、達成される利得１３１０は、元の目標１３２０よりも僅かに低い。この僅かに低い利得は、制限された走査損失及び最大の電子的方位走査角度制約を用いて一貫したスケジュールを確保するために使用される傾き除去及びスケーリングのプロセスの結果である。
【００６０】
図１４は、一実施形態に従った雨環境の第２の例についてビーム方位空間内にマッピングされた線形利得係数を示している。この第２の例では、雨環境は、単一の方位角に共に位置する２つの嵐セルを有し、その他の場所で小雨を有している。セルに目を通すと、１．８ｄＢの雨レンジ緩和では補われることができないおよそ３．５ｄＢの余分な平均損失が存在している。これは、２．２リニアの係数１４１０に等しく、およそ１５°の方位角の領域１４２０に及んでいる。この領域のすぐ左及び右に、放射経路上に雨に近いセルが存在する方位角１４３０がある。これらの領域には、１．８ｄＢのレンジ緩和又は１．２５の線形利得係数１４４０によっては補償されないおよそ１ｄＢの余分な損失が存在する。このセル領域は、約６０°のトータルスパン１４５０に及んでいる。残りの領域は小雨である。小雨においては、１．８ｄＢのレンジ緩和を採用した後、余分に約０．４ｄＢのマージンが存在する。これは、０．９の線形利得係数１４６０に等しい。
【００６１】
図１５は、一実施形態に従ったビーム方位角の関数として走査プロファイルを生成するプロセスステップ１５００を示している。図１５には、イニシャル走査オフセットプロファイル１５１０と、傾きを除去するために線形補正が適用された走査オフセットプロファイル１５２０と、平均が除去され且つ通常監視角度が調節された走査オフセットプロファイル１５３０と、最大オフセットにスケーリングされた最終的な走査オフセットプロファイル１５４０とがプロットされている。しかしながら、観察されるように、このケースでは、イニシャルプロファイルから、この環境損失プロファイルが動的走査で補償され得ることを指し示す最小限に変更が使用されている。
【００６２】
図１６は、一実施形態に従った機械的なブロードサイド方位角の関数としての最終的な利得プロファイル１６００を示している。
【００６３】
図１７は、達成される走査利得１７１０及び元の目標走査利得１７２０を示している。動的走査により達成される利得は、元の目標利得プロファイルに略等しい。
【００６４】
動的な電子的方位角走査を、雨及び気象調査を用いて記述したが、動的方位角走査は、強化監視セクタのためにオペレータによって定められた利得プロファイルに適用されてもよい。例えば、オペレータは、より高い検出確率Ｐｄ又はより長距離のターゲットレンジを好む方位角のセクタを定め得る。これは、オペレータが高関心領域にリソースを集中させることを可能にする。
【００６５】
図１８は、一実施形態に従った動的方位角走査を提供する方法のフローチャート１８００である。１８１０にて、方位角の関数として環境損失を推定するために、例えば気象調査測定といった方位損失調査測定が実行される。１８２０にて、気象調査測定から導出された様々な方位角で使用されるエネルギー増加の量に基づいて、利得改善が決定される。１８３０にて、決定された利得改善に基づいて利得プロファイルが生成される。１８４０にて、利得プロファイルを用いて、方位角オフセットプロファイルが導出され、該方位角オフセットプロファイルが、環境損失の領域内で損失を補償する追加のパワーを提供するためにプログレッシブ逆方向走査が使用される方位角を規定するとともに、ビームが遅れを取り戻すことを可能にするために低損失の領域内でプログレッシブ順方向走査が使用される方位角を規定する。１８５０にて、動的な電子アジマスビーム操舵が提供されて、不均一な損失の存在下で方位角の関数として略一定の平均ターゲット検出レンジを維持するように、プログレッシブ逆方向走査及びプログレッシブ順方向走査を用いて、正味の方位角ビーム走査速度が変化される。実質的に一定の平均ターゲット検出レンジを達成するために、放射エネルギーに対応して回転が加速及び減速される。
【００６６】
プログレッシブ逆方向走査は、損失を補償するための追加のパワーを提供し、プログレッシブ順方向走査は、低損失の領域で、ビームがゼロまで遅れを取り戻すことを可能にするために使用される。
【００６７】
図１９は、一実施形態に従った回転式アクティブ電子走査アレイレーダに対して動的方位角走査を提供する機械（マシン）１９００の一例のブロック図を例示しており、この上で、ここで説明された技術（例えば、方法）のうちの何れか１つ以上が行われ得る。これに代わる実施形態では、機械１９００は、スタンドアロン装置として動作してもよいし、他の機械に接続（例えば、ネットワーク化）されてもよい。ネットワーク化された展開では、機械１９００は、サーバ−クライアントネットワーク環境内のサーバマシン及び／又はクライアントマシンの能力で動作し得る。一例において、機械１９００は、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）（又はその他の分散）ネットワーク環境におけるピアマシンとして動作し得る。機械１９００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ機器、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又はこの機械によって採られるべきアクションを規定する命令（シーケンシャル又はその他）を実行可能な何らかのマシンとし得る。また、単一の機械が図示されているが、用語“機械”は、例えば、クラウドコンピューティング、サービス型ソフトウェア（ＳａａＳ）、その他のコンピュータクラスタ構成など、命令のセット（又は複数のセット）を個別又は連帯して実行してここで論じられた方法のうちの何れか１つ以上を行う複数の機械の集合をも含むものとして解されるべきである。
【００６８】
ここに記載されるような例は、ロジック又は多数のコンポーネント、モジュール、又は機構を含むことができ、あるいはその上で動作することができる。モジュールは、指定された動作を実行することができる有形のエンティティ（例えば、ハードウェア）であり、特定の方法で構成又は配置され得る。一例において、回路が、モジュールとして、特定のやり方で（例えば、内部的に、又は他の回路などの外部エンティティに対して）構成され得る。一例において、１つ以上のコンピュータシステム（例えば、スタンドアロン、クライアント又はサーバコンピュータシステム）又は１つ以上のハードウェアプロセッサ１９０２の少なくとも一部が、指定された処理を実行するように動作するモジュールとして、ファームウェア又はソフトウェア（例えば、命令、アプリケーション部分、又はアプリケーション）によって構成され得る。一例において、ソフトウェアは、少なくとも１つの機械読み取り可能媒体上に存在し得る。一例において、ソフトウェアは、基礎とするモジュールのハードウェアによって実行されるときに、該ハードウェアに指定された処理を実行させる。
【００６９】
従って、用語“モジュール”は、有形のエンティティを包含するように理解され、物理的に構成され、具体的に構成され（例えばハードワイヤード）、又は一時的に（例えば、一過的に）構成されて（例えば、プログラムされて）、指定されたように動作する又はここに記載された何れかの動作の少なくとも一部を実行するエンティティであるように理解される。モジュールが一時的に構成される例を考えると、如何なる瞬間にもモジュールをインスタンス化できるわけではない。例えば、モジュールが、ソフトウェアを用いて構成された汎用ハードウェアプロセッサ１９０２を含む場合、その汎用ハードウェアプロセッサは、異なる時点でそれぞれ異なるモジュールとして構成され得る。従って、ソフトウェアは、ハードウェアプロセッサを、例えば、ある瞬間に特定のモジュールを構成するように、そして、異なる瞬間に異なるモジュールを構成するように設定し得る。用語“アプリケーション”又はその変形は、ここでは、ルーチン、プログラムモジュール、プログラム、コンポーネント、及びこれらに類するものを含むように広く使用され、また、シングルプロセッサ若しくはマルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのエレクトロニクス、シングルコア若しくはマルチコアシステム、これらの組み合わせ、及びこれらに類するものを含め、様々なシステム構成で実装され得る。故に、アプリケーションなる用語は、ソフトウェアの実施形態、又はここに記載された何れかの処理の少なくとも一部を実行するように構成されたハードウェアを指すために使用され得る。
【００７０】
機械（例えば、コンピュータシステム）１９００は、ハードウェアプロセッサ１９０２（例えば、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、ハードウェアプロセッサコア、又はこれらの何らかの組み合わせ）、メインメモリ１９０４、及びスタティックメモリ１９０６を含むことができ、これらのうちの少なくとも一部がインターリンク（例えば、バス）１９０８を介して他のものと通信し得る。機械１９００は更に、ディスプレイユニット１９１０、英数字入力装置１９１２（例えば、キーボード）、及びユーザインタフェース（ＵＩ）ナビゲーション装置１９１４（例えば、マウス）を含み得る。一例において、ディスプレイユニット１９１０、入力装置１９１２及びＵＩナビゲーション装置１９１４は、タッチスクリーンディスプレイとし得る。機械１９００は更に、記憶装置（例えば、駆動ユニット）１９１６、信号生成装置１９１８（例えば、スピーカ）、ネットワークインタフェース装置１９２０、及び、例えばグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）センサ、方位計、加速度計、又はその他のセンサなどの１つ以上のセンサ１９２１を含み得る。機械１９００は、１つ以上の周辺機器（例えば、プリンタ、カードリーダ、等々）と通信する又はそれを制御するために、例えばシリアル（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ））、パラレル、又はその他の有線若しくは無線（例えば、赤外線（ＩＲ））の接続などの、出力コントローラ１９２８を含み得る。
【００７１】
記憶装置１９１６は、ここに記載された技術又は機能のうちの何れか１つ以上を具現化する又はそれによって使用される一組以上のデータ構造又は命令１９２４（例えば、ソフトウェア）を格納した、少なくとも１つの機械読み取り可能媒体１９２２を含み得る。命令１９２４はまた、少なくとも部分的に、例えば、メインメモリ１９０４、スタティックメモリ１９０６、又は機械１９００によるその実行中のハードウェアプロセッサ１９０２の中などの、追加の機械読み取り可能メモリに存在してもよい。一例において、ハードウェアプロセッサ１９０２、メインメモリ１９０４、スタティックメモリ１９０６、又は記憶装置１９１６のうちの１つ又は何らかの組み合わせが、機械読み取り可能媒体を構成し得る。
【００７２】
機械読み取り可能媒体１９２２は単一の媒体として図示されているが、用語“機械読み取り可能媒体”は、１つ以上の命令１９２４を格納するように構成された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型若しくは分散型データベース、及び／又は関連するキャッシュやサーバ）を含み得る。用語“機械読み取り可能媒体”は、機械１９００による実行のために命令を格納、エンコード、又は搬送することができ且つ機械１９００に本開示の技術の何れか１つ以上を実行させる、あるいはそのような命令によって使用されるデータ構造若しくはそのような命令に関連付けられたデータ構造を格納、エンコード、又は搬送することができる、如何なる媒体をも含み得る。非限定的な機械読み取り可能媒体の例は、ソリッドステートメモリ、並びに光学媒体及び磁気媒体を含み得る。機械読み取り可能媒体の具体例は、例えば半導体メモリデバイス（例えば、電気的プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ））及びフラッシュメモリデバイスなどの不揮発性メモリ、例えば内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク；及びコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）及びデジタルビデオディスク読み出し専用メモリ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）ディスクを含み得る。
【００７３】
命令１９２４は更に、幾つもある伝送プロトコル（例えば、フレームリレー、インターネットプロトコル（ＩＰ）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、等々）のうちの何れか１つを利用するネットワークインタフェース装置１９２０を介して、伝送媒体を用いる通信ネットワーク１９２６上で送信又は受信されてもよい。通信ネットワーク例は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、パケットデータネットワーク（例えばインターネット）、移動電話ネットワーク（例えば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）、及び直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を含むチャネルアクセス法、並びに、例えば、グローバル・システム・フォー・モバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ（登録商標））、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）、ＣＤＭＡ２０００  １ｘ＊規格及びロングタームエボリューション（ＬＴＥ）などの携帯電話ネットワーク）、プレイン・オールド・テレフォン（ＰＯＴＳ）ネットワーク、及び無線データネットワーク（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格（ＷｉＦｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１６規格（ＷｉＭａｘ（登録商標））及びその他を含む米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２ファミリの規格）、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、又は現在知られている若しくは今後開発されるその他のプロトコルを含み得る。
【００７４】
例えば、ネットワークインタフェース装置１９２０は、通信ネットワーク１９２６に接続するための１つ以上の物理的ジャック（例えば、イーサネット（登録商標）、同軸、又は電話ジャック）又は１つ以上のアンテナを含み得る。一例において、ネットワークインタフェース装置１９２０は、シングル入力マルチ出力（ＳＩＭＯ）、マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）、又はマルチ入力シングル出力（ＭＩＳＯ）技術のうちの少なくとも１つを用いて無線通信する複数のアンテナを含み得る。用語“伝送媒体”は、機械１９００による実行のために命令を格納、エンコード又は搬送することが可能な如何なる無形媒体をも含むように解されるべきであり、また、デジタル若しくはアナログの通信信号、又はソフトウェアの通信を容易にするための他の無形媒体を含む。
【００７５】
以上の詳細な説明は、この詳細な説明の一部を形成するものである添付図面の参照を含んでいる。図面は、例示として、実施され得る特定の実施形態を示している。これらの実施形態はまた、ここでは“例”として参照される。このような例は、図示若しくは記述されたものに加えて要素を含み得る。しかし、図示又は記述された要素を含む例も企図される。さらに、特定の例（又はその１つ以上の態様）に関して、又はここに図示若しくは記述されたもの以外の例（又はその１つ以上の態様）に関しての何れかで、図示若しくは記述された要素（又はその１つ以上の態様）の組み合わせ又は置換を用いる例も企図される。
【００７６】
この文書内で参照される刊行物、特許及び特許文献を、参照によって個々に組み込まれているかのように、それらの全体をここに援用する。この文書と援用するそれらの文献との間に一貫性のない用法がある場合、援用する（１つ以上の）参照文献での用法は、この文書でのそれに対する補足的なものであり、相容れない矛盾については、この文書での用法が支配する。
【００７７】
この文書において、用語“ａ”又は“ａｎ”は、特許文献で一般的なように、“少なくとも１つ”若しくは“１つ以上の”というその他の例又は使用と関係なく、１つではなく、１つ以上を含むように使用されている。この文書において、用語“ｏｒ（又は）”は、別のことが指し示されない限り、非排他的なｏｒを意味し、故に、“Ａ又はＢ”は、“ＢではなくＡ”、“ＡではなくＢ”、及び“Ａ及びＢ”を含む。この文書において、用語“含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”及び“それにおいて（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）”は、それぞれ“有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”及び“そこでは（ｗｈｅｒｅｉｎ）”のプレイン・イングリッシュでの同義語として使用されている。また、以下の請求項において、用語“含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）”及び“有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”は、非限定的（オープンエンド）であり、すなわち、請求項内でそれらの用語の後に列挙されるものに加えての要素を含むシステム、デバイス、品目、又はプロセスもなおも、その請求項の範囲に入ると見なされる。また、以下の請求項において、用語“第１の”、“第２の”及び“第３の”などは、単にラベルとして使用されており、それらのものに関する数的順序を示唆することを意図したものではない。以上の説明は、限定的ではなく、例示的であることを意図している。例えば、上述の例（又はそれらの１つ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。以上の説明を検討した例えば当業者によって、その他の実施形態も使用され得る。要約書は、読者が技術的開示の本質を素早く確かめることを可能にするものである。それは、請求項の範囲又は意味を解釈あるいは限定するためには使用されないという理解の下で提出されている。また、以上の詳細な説明においては、開示を効率化するために、様々な特徴が一緒に集められていることがある。しかしながら、請求項は、ここに開示される複数の特徴を記載していないことがある。何故なら、実施形態は、それらの特徴のうちのサブセットを含むことがあるからである。また、実施形態は、特定の例にて開示されるものよりも少ない特徴を含むことがある。故に、以下の請求項は、各請求項がそれ自身の別個の実施形態の上に立つものとして、ここにて詳細な説明に組み込まれる。ここに開示される実施形態の範囲は、添付の請求項を参照して、それら請求項が権利を与えられる全ての均等範囲とともに決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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