(57)【要約】【課題】マルチパスの影響を低減でき、これにより目標情報の計測精度の向上を図ったレーダ装置を提供すること。【解決手段】仰角方向に対して複数の受信マルチビームを形成し、各受信ビームごとに目標の測角データを算出する。すなわちビームスペースダイバーシティ処理により、海面などの方向のマルチパスを受けやすい領域に対して、１つの目標に対して指向仰角の異なる複数の受信ビームを形成し、その各々について測角処理を行う。そして、得られた測角データをビーム間で平均化し、目標追尾に用いるための最終的な測角値を得るようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ送信パルスの送信期間に続く受信期間内に、指向仰角の互いに異なる複数の受信ビームを形成するマルチビーム形成手段と、
前記複数の受信ビームごとに目標に対する測角データを算出する測角手段と、
前記複数の受信ビームごとの測角データの当該複数の受信ビームにわたる平均値を算出する平均化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】
前記測角手段は、振幅比較測角方式により前記測角データを算出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】
前記測角手段は、モノパルス測角方式により前記測角データを算出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】
本発明は、目標の位置情報などを得るためのレーダ装置に関する。特に本発明は、マルチビームを形成して目標の高度情報を得るためのレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機や飛翔体などの目標に関する知見を遠隔地から得るための手段として、レーダ装置が用いられる。近年では受信ビームをマルチビーム化することにより、より精密な目標情報を得られるようにしたレーダ装置が知られている。
【０００３】
目標情報のうち、高度情報はレーダ装置からの仰角から得られる。レーダ装置から見た目標の仰角を得るためには、或る仰角範囲内に受信ビームを形成することになる。しかしながら目標からの反射波は海面や地上など複数の経路を伝わって受信されることがあり、受信ビームデータにはそのマルチパスによる影響が生じることが有る。特に、目標高度が低かったり、また目標までの距離が長い場合にはマルチパスの影響が大きくなり、正しい仰角情報が得られなくなる。
【０００４】
ところで、オフボアした受信ビームを形成して振幅比較測角処理を実施することによりマルチパスの影響を低減するようにしたレーダ装置が知られている。この種のレーダ装置は、海面付近に低高度の目標が検出された場合に、海面方向より少し上を向いた（オフボアした）受信ビームを形成する。これにより海面からの反射波による悪影響を低減し、測高演算の精度を高めようとするものである。しかしながら、如何にオフボアした受信ビームを形成したとしてもビーム幅などの制約があるために、マルチパスによる悪影響から完全に逃れることは困難である。
【０００５】
関連する技術が下記特許文献１および２に開示される。特許文献１には、目標に適した受信ビームを容易に形成することができ、しかも不要信号を確実に抑制することができ、これによって測定精度の向上を図り得るレーダ目標角度測定装置が開示される。この文献に記載の装置は、アンテナ素子信号を一旦メモリに記憶し、複数回にわたる測角演算の結果をもとに振幅比較と位相モノパルスによる仰角測角値のうち高精度側を選択することで、精度の向上を図るようにしている。この文献に記載の装置により測角値を得るには、複数回にわたり受信ビームを形成する手順を要する。
【０００６】
特許文献２には、１つの受信データに基づいて、安定して高精度な目標観測を行なうことが可能なレーダ装置が開示される。この文献に記載の装置では、各アンテナ素子によって得られた１回の受信データに基づいて、複数の異なる測角処理のうち、目標の存在する仰角に適した測角処理とパラメータ設定によって、上記仰角を求め、これを繰り返するようにしている。これにより、目標の存在する仰角によらず、高精度な観測を安定して行なえるようにしている。この文献の図６に示されるように、この文献に記載の装置によっても複数回にわたる演算過程を要する。
【特許文献１】特開平１０−０２００１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１９４１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上述べたように既存のレーダ装置には、特に目標の高度情報を得ようとする場合に、海面や地上などから反射されるレーダ波が混入することで生じるマルチパスの影響により、目標情報の計測精度が劣化するという不具合が有る。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、マルチパスの影響を低減でき、これにより目標情報の計測精度の向上を図ったレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明の一態様によれば、レーダ送信パルスの送信期間に続く受信期間内に、指向仰角の互いに異なる複数の受信ビームを形成するマルチビーム形成手段と、前記複数の受信ビームごとに目標に対する測角データを算出する測角手段と、前記複数の受信ビームごとの測角データの当該複数の受信ビームにわたる平均値を算出する平均化手段とを具備することを特徴とするレーダ装置が提供される。
【０００９】
このような手段を講じることにより、少なくとも仰角方向に対して複数の受信ビームが同時に形成される。そして、目標に対する高度方向の測角データが各受信ビームごとに算出される。それぞれのビームごとに得られた測角データは、例えば相互に加算されたのちビーム本数で除算されることにより平均化される。これにより得られる平均値を最終的な測角値として採用するようにする。マルチパスによる測高精度は、真値を中央値として各ビームごとにばらついていることが知られており、よって各ビームごとの測角データを平均化することにより測高精度のばらつきを低減することができる。従ってマルチパスによる測高精度の劣化を抑圧することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マルチパスの影響を低減することができ、これにより目標情報の計測精度の向上を図ったレーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に係わるレーダ装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。図１において、図示しないレーダ送信部から送出されたレーダパルスは目標により反射され、レーダエコーとしてアンテナ１に到達する。アンテナ１は例えば複数のアンテナ素子を有するアクティブフェーズドアレイなどとして実現される。アンテナ１により捕捉されたレーダエコーはビーム形成回路２に入力される。
【００１２】
ビーム形成回路２は、レーダパルスの送信期間に続く受信期間内に、指向仰角の互いに異なる複数の受信ビームを形成する。形成された複数の受信ビームは２系統に分割され、一方は測角用として測角／測高回路４に与えられる。他方の受信ビームは検出回路３に与えられる。
【００１３】
検出回路３は、複数の受信ビームから目標の有無を検出する。目標が検出された場合にはその旨が測角／測高回路４に通知される。測角／測高回路４は、検出された目標に対する測角データを、モノパルス測角方式、または振幅比較測角方式のいずれかの方式に基づいて複数の受信ビームごとに算出する。
【００１４】
また測角／測高回路４は本発明に係わる新たな処理機能として、例えばソフトウェア演算により実現される平均化処理部４ａを備える。平均化処理部４ａは、受信ビームごとの測角データを互いに加算したのち受信ビームの本数により除算して、測角データの平均値を算出する。この平均値は相関追尾回路５に与えられる。相関追尾回路５は、測角データの平均値に基づいて目標に関する相関追尾処理を行い、その結果を表示部６に表示する。
【００１５】
図２は、本実施形態において形成されるマルチビームを示す概念図である。本実施形態では、高度および距離に対して例えば図２（ａ）の点線に示すような形状の仰角覆域を設定する。図２（ｂ）に示すように、レーダ送信パルスは仰角方向に対して例えばコセカントビーム形状といった、ビーム幅の広い利得の特性をもった方式で放射される。こののちの受信期間においては、受信したレーダエコーに基づいて、仰角方向に複数のペンシルビームを同時に形成する。すなわち、１つの目標に対して指向仰角の異なる複数の受信ビームを形成する。このような処理をビームスペースダイバーシティと称する。
【００１６】
図３は、図１の測角／測高回路４により実施される測角方式の一例を示す概念図である。図３（ａ）に示されるように、モノパルス測角方式においてはマルチビームのうち例えば隣り合う２本のペンシルビームから和ビーム（Σビーム）および差ビーム（Δビーム）を形成する。隣り合う２本のペンシルビームの組み合わせの全てにつきΣビームとΔビームとを形成し、各組み合わせごとに測角データを算出する。その値を平均化することにより最終的な測角値が得られる。
【００１７】
図３（ｂ）に示されるように、振幅比較測角方式においては、各ペンシルビームごとのレーダエコーの受信振幅から測角データを直接算出することができる。各ペンシルビームごとの測角データを平均化し、その結果をもとに目標に対する相関追尾処理を行う。なお一般的には、モノパルス測角方式を用いることによってより高精度なデータを得ることができる。しかしながら振幅比較測角方式は耐マルチパス性能において優れていることが知られており、システム諸元に応じてより適した測角方式を選択することができる。
【００１８】
このように本実施形態では、仰角方向に対して複数の受信マルチビームを形成し、各受信ビームごとに目標の測角データを算出する。すなわちビームスペースダイバーシティ処理により、海面などの方向のマルチパスを受けやすい領域に対して、１つの目標に対して指向仰角の異なる複数の受信ビームを形成し、その各々について測角処理を行う。そして、得られた測角データをビーム間で平均化し、目標追尾に用いるための最終的な測角値を得るようにしている。
【００１９】
マルチパスによる測高精度は真値を中心としてばらついており、平均化処理を実施することにより測高精度のばらつきが低減され、測高値が真値に近づくことが確認されている。従って、マルチパスの影響による測高精度のばらつきを低減することができ、これにより目標情報の計測精度の向上を図ったレーダ装置を提供することが可能となる。
【００２０】
なお本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。例えば測角用のビームに関しては、ビーム幅を多少太くして処理するなどといった手法を考えることもできる。ビーム幅を太らせることにより測角感度は劣化するが、オフボアすることによるＳＮ比の劣化は逆に低減される。よって、複数のペンシルビームの測角データを平均化することによる測高精度の向上効果を、より促進することが可能となる。
【００２１】
また本発明は、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の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係わるレーダ装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】本発明の実施の形態において形成されるマルチビームを示す概念図。
【図３】図１の測角／測高回路４により実施される測角方式の一例を示す概念図。
【符号の説明】
【００２３】
１…アンテナ、２…ビーム形成回路、３…検出回路、４…測角／測高回路、４ａ…平均化処理部、５…相関追尾回路、６…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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