(57)【要約】【課題】目標測角を遠方領域から近傍領域まで行う場合でも、各観測領域において高い精度で目標測角を行うことが可能なレーダ装置を提供する。【解決手段】目標検出処理回路５２０では、不要波抑圧処理回路５１０から出力されるΣデータに基づいて目標検出が行われ、この結果に基づいて測距処理回路５３０では目標までの距離ｒが求められる。測角処理回路５４０では、Σ、ΔＡＺおよびΔＥＬの各データに基づいて誤差電圧Ｅを求める。また測角処理回路５４０は、内蔵するメモリに、目標距離ｒに応じたＮ個の基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を備えている。一方、レーダ制御回路５５０は、距離ｒに対応するｎの値を求める。測角処理回路５４０は、レーダ制御回路５５０が求めたｎに対応する基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）に、上記誤差電圧Ｅと距離ｒを適用して測角演算を行い、目標方向を測角するようにしたものである。【選択図】      図１
2005201788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標からの反射信号に基づいて目標方向を検出するレーダ装置において、
前記反射信号を受信するアンテナ手段と、
このアンテナ手段を通じて、複数のビームに基づく信号を受信する受信手段と、
この受信手段が受信した信号に基づいて、目標までの距離を検出する距離検出手段と、
前記受信手段が受信した信号から誤差電圧を検出する誤差電圧検出手段と、
前記誤差電圧と前記目標方向の角度との関係を示すものであって、観測対象までの距離に応じて変化する前記アンテナのアンテナパターンに応じて作成された複数の測角曲線を記憶する記憶手段と、
この記憶手段が記憶する前記測角曲線のうち、前記距離検出手段が検出した距離に対応する測角曲線と前記誤差電圧検出手段が検出した誤差電圧に基づいて、目標方向の角度を検出する測角手段とを具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記受信手段は、位相モノパルス方式によって、複数のビームに基づく信号を受信す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】
前記受信手段は、振幅モノパルス方式によって、複数のビームに基づく信号を受信す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】
前記受信手段は、ビーム切換方式によって、複数のビームに基づく信号を受信することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遠方領域から近傍領域まで測角を行うレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、モノパルス方式（例えば、非特許文献１参照）や、ビーム切換方式（例えば、非特許文献２参照）等を用いて、遠方領域から近傍領域まで測角を行うレーダ装置では、観測領域までの距離に応じて異なる測角誤差が生じるという問題があった。
【０００３】
これは、目標距離が変化しても、固定された測角曲線に基づいて観測を行うためである。測角曲線は、アンテナパターンの形状に依存するが、アンテナパターンは目標に対する感度であり、遠方界の時と近傍界の時では形状が異なる（例えば、非特許文献３参照）。したがって、目標測角を遠方領域の場合と近傍領域の場合で同じ測角曲線を用いて行うと、最適な測角曲線が必ずしも用いられないため大きな測角誤差が生じてしまう領域があった。
【非特許文献１】電子情報通信学会、「レーダ技術」、pp.275-279
【非特許文献２】電子情報通信学会、「レーダ技術」、pp.271-275
【非特許文献３】電子情報通信学会、「アンテナエ学ハンドブック」、pp.17-19
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のレーダ装置では、目標測角を遠方領域から近傍領域まで行う場合、観測領域によっては大きな測角誤差が生じてしまうという問題があった。  
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、目標測角を遠方領域から近傍領域まで行う場合でも、各観測領域において高い精度で目標測角を行うことが可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、この発明は、目標からの反射信号に基づいて目標方向を検出するレーダ装置において、反射信号を受信するアンテナ手段と、このアンテナ手段を通じて、複数のビームに基づく信号を受信する受信手段と、この受信手段が受信した信号に基づいて、目標までの距離を検出する距離検出手段と、受信手段が受信した信号から誤差電圧を検出する誤差電圧検出手段と、誤差電圧と目標方向の角度との関係を示すものであって、観測対象までの距離に応じて変化するアンテナのアンテナパターンに応じて作成された複数の測角曲線を記憶する記憶手段と、この記憶手段が記憶する測角曲線のうち、距離検出手段が検出した距離に対応する測角曲線と誤差電圧検出手段が検出した誤差電圧に基づいて、目標方向の角度を検出する測角手段とを具備して構成するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
以上述べたように、この発明では、目標までの距離に応じて変化するアンテナパターンに基づいて作成した測角曲線を複数記憶しておき、そして目標までの距離を求めて、この距離に応じた測角曲線を用いて、目標測角を行うようにしている。  
したがって、この発明によれば、目標測角を遠方領域から近傍領域まで行う場合でも、目標までの距離に応じた測角曲線を用いて目標測角を行うので、各観測領域において高い精度で目標測角を行うことが可能なレーダ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態に係わるレーダ装置の構成を示すものである。  
レーダ装置は、複数のアンテナ素子がアレイ配列された主アンテナ１００と、サーキュレータ２００と、送信器３００と、受信器４００と、信号処理器５００とを備えている。ここでは、位相モノパルス方式によって目標測角を行う場合を例に挙げて説明する。
【０００８】
送信器３００にて生成・増幅された送信信号は、サーキュレータ２００を介して、主アンテナ１００に出力され、これより目標方向に向けて空間に放射される。また上記送信信号に基づく反射エコーは、主アンテナ１００で受信され、受信信号としてサーキュレータ２００を介して受信器４００に出力される。
【０００９】
受信器４００は、上記受信信号を周波数変換した後、ディジタル信号に変換して、位相モノパルス測角を行うために、Σ、ΔＡＺおよびΔＥＬの各データに変換し、これらの信号を信号処理器５００に出力する。
【００１０】
信号処理器５００は、不要波抑圧処理回路５１０と、目標検出処理回路５２０と、測距処理回路５３０と、測角処理回路５４０と、レーダ制御回路５５０とを備える。  
不要波抑圧処理回路５１０は、受信器４００から与えられるΣ、ΔＡＺおよびΔＥＬの各データに不要波を抑圧する処理をそれぞれ施し、Σデータについては目標検出処理回路５２０および測角処理回路５４０に出力し、ΔＡＺデータおよびΔＥＬデータについては測角処理回路５４０に出力する。
【００１１】
目標検出処理回路５２０は、不要波抑圧処理回路５１０から出力されるΣデータに基づいて目標検出を行い、この結果に基づいて測距処理回路５３０が目標までの距離ｒを求める。この距離ｒは、測角処理回路５４０とレーダ制御回路５５０に出力される。
【００１２】
測角処理回路５４０は、Σ、ΔＡＺおよびΔＥＬの各データに基づいて、下式（１）に従って誤差電圧Ｅを求める。以下の式において、Ｒｅは実数部を示し、「*」は複素共役を示す。
【数１】
2005201788.tif 000003
【００１３】
また測角処理回路５４０は、内蔵するメモリに、図２に示すような目標距離ｒに応じたＮ個の基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を備えている。そして、測角処理回路５４０は、レーダ制御回路５５０から通知される曲線選択データＳをｎの値とし、このｎに対応する基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）に、上記誤差電圧Ｅと目標検出処理回路５２０で求めた距離ｒを適用し、目標方向の測角演算を行うものである。
【００１４】
主アンテナ１００のアンテナパターンは、例えば図３や図４に示すように、遠方領域と近傍領域とでは異なり、観測対象までの距離に応じて変化する。上記Ｎ個の基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）はこの点に着目して予め求めたものであって、観測領域をＮ個の領域に分割し、各領域について基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を求めたものである。
【００１５】
各領域の基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）は、目標までの距離ｒに対応するΣおよびΔ（ΔＡＺおよびΔＥＬ）のアンテナパターンを測定した結果に基づき、下式（２）により作成したものである。ここで、Σ（ｒ）は目標距離がｒの時のΣビームによる受信信号を示し、Δ（ｒ）は目標距離がｒの時のΔビームによる受信信号を示す。
【数２】
2005201788.tif 000004
【００１６】
レーダ制御回路５５０は、当該レーダ装置の各部を統括して制御するものである。またレーダ制御回路５５０は、図５で示すようなデータ変換テーブルを備えており、このテーブルに基づいて、目標検出処理回路５２０で求めた距離ｒに適した基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を選択するための曲線選択データＳを求め、このデータＳを測角処理回路５４０に出力する。
【００１７】
次に、上記構成のレーダ装置の動作について説明する。  
主アンテナ１００により得られた受信信号は、受信器４００によって周波数変換された後、ディジタル信号に変換され、Σ、ΔＡＺおよびΔＥＬの各データに変換される。これらのデータは、不要波抑圧処理回路５１０によって不要波を抑圧する処理がそれぞれ施される。
【００１８】
目標検出処理回路５２０では、不要波抑圧処理回路５１０から出力されるΣデータに基づいて目標検出が行われ、この結果に基づいて測距処理回路５３０では目標までの距離ｒが求められる。このようにして求められた距離ｒは、測角処理回路５４０とレーダ制御回路５５０に出力される。
【００１９】
測角処理回路５４０では、Σ、ΔＡＺおよびΔＥＬの各データに基づいて誤差電圧Ｅを求める。一方、レーダ制御回路５５０は、図５で示したデータ変換テーブルを参照し、距離ｒに対応するｎの値を求め、これを曲線選択データＳとして測角処理回路５４０に出力する。
【００２０】
これに対して測角処理回路５４０は、レーダ制御回路５５０から通知される曲線選択データＳに対応する基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を選択し、これに上記誤差電圧Ｅと目標検出処理回路５２０で求めた距離ｒを適用して測角演算を行い、目標方向を測角する。この測角結果は目標情報として後段の指示装置（図示しない）に出力される。
【００２１】
以上のように、上記構成のレーダ装置では、観測対象までの距離に応じて変化するアンテナパターンの測定結果に基づいて、観測対象までの距離に応じた基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を予め作成して記憶しておき、そして目標までの距離ｒを求めて、これに応じた基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を用いて、目標測角を行うようにしている。  
したがって、上記構成のレーダ装置によれば、目標測角を遠方領域から近傍領域まで行う場合でも、各観測領域において高い精度で目標測角を行うことができる。
【００２２】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００２３】
その一例として例えば、上記実施の形態では、位相モノパルス方式により目標測角を行うレーダ装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、振幅モノパルス方式のレーダ装置に適用することも可能である。
【００２４】
振幅モノパルス方式のレーダ装置においても、主アンテナ１００のアンテナパターンは、例えば図６や図７に示すように、遠方領域と近傍領域とでは異なり、観測距離に応じて変化する。
【００２５】
位相モノパルス方式のレーダ装置の場合、受信器４００がΣ、ΔＡＺおよびΔＥＬの各データを出力する構成となっていたが、振幅モノパルス方式のレーダ装置の場合、受信器４００はΣ１、Σ２およびΣ３の各データを出力する。
【００２６】
そして、目標検出処理回路５２０がΣ１のデータに基づいて目標検出を行い、この結果に基づいて測距処理回路５３０が目標までの距離ｒを求める。  
測角処理回路５４０は、前述の式（１）に代わり、下式（３）に従って誤差電圧Ｅを求める。また測角処理回路５４０は、目標までの距離ｒに対応するΣ１、Σ２およびΣ３のアンテナパターンを測定した結果に基づき、下式（４）により作成した各領域の基準測角曲線Ｅｎ（ｒ）を記憶する。
【数３】
2005201788.tif 000005
【００２７】
この他、ビーム切換方式のレーダ装置に本発明を適用することも可能である。ビーム切換方式のレーダ装置は、１つのビームを走査して、時分割で上記Σ１、Σ２およびΣ３のビーム出力を得るものである。このようなビーム切換方式のレーダ装置では、測角演算処理が時分割で得られるΣ１、Σ２、Σ３…の各データに基づいて行われる点が異なるだけで、他の処理については、位相モノパルス方式のレーダ装置の場合と同様である。  
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係わるレーダ装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図２】図１に示したレーダ装置の測角処理回路に記憶される複数の測角曲線を示す図。
【図３】図１に示したレーダ装置において遠距離を観測する際のアンテナパターンを示す図。
【図４】図１に示したレーダ装置において近距離を観測する際のアンテナパターンを示す図。
【図５】観測対象距離と、観測に用いる測角曲線の関係を示すデータ変換テーブル。
【図６】振幅モノパルス方式のレーダ装置において遠距離を観測する際のアンテナパターンを示す図。
【図７】振幅モノパルス方式のレーダ装置において近距離を観測する際のアンテナパターンを示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１００…主アンテナ、２００…サーキュレータ、３００…送信器、４００…受信器、５００…信号処理器、５１０…不要波抑圧処理回路、５２０…目標検出処理回路、５３０…測距処理回路、５４０…測角処理回路、５５０…レーダ制御回路。
【図１】
2005201788.tif 000006
【図２】
2005201788.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005201788.tif 000010
【図６】
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【図７】
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