(57)【要約】【課題】  送信ビーム内に目標と障害物が混在し、かつ目標と障害物の距離がレーダの距離分解能よりも近接している場合、目標からの反射波に障害物からの反射波が干渉することに起因する、目標方位の検出精度劣化を防ぐことを課題とする。【解決手段】  アンテナ装置の開口面を２分割して各々の開口面で生成する送信ビームの指向方向を、障害物の方位に応じて、制御できる送信ビーム制御器と、上記送信ビーム制御器で制御された送信ビームとは独立して受信ビームの指向方向を制御できる受信ビーム制御器と、上記送信ビーム制御器で制御された送信ビーム内に、障害物が入り、かつ、同じ距離にある場合、障害物の存在方向を、各部へ送る障害物検出器とを備えることによって、一部が重なり合った２つの送信ビームの指向方向を、障害物からの電波反射を抑圧し、目標方位の検出精度劣化を緩和するようにした。【選択図】    図１
2007147534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナと複数の送受信モジュールとで構成されるアンテナ装置と、
障害物の位置情報を外部より入力し、自己の設置位置と基準方位に基づいて、障害物までの距離と障害物の存在方向を求め、障害物が送信ビーム内に入りかつ、目標と障害物がほぼ同じ距離にある場合、障害物の存在方向を、２個の送信ビーム制御器及び２個の受信ビーム制御器へ送る障害物検出器と、
上記アンテナ装置の開口面を２分割して各々の開口面で生成する２個の送信ビームの指向方向を、上記障害物検出器から受けた障害物の存在方向を基に、本レーダ装置と障害物を結ぶ線を軸として、２個の送信ビームが常に線対称の方向に指向するように計算する２個の送信ビーム制御器と、
追尾中の目標方位に受信ビームが指向するように、受信指向方位を計算する２個の受信ビーム制御器と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記２個の送信ビーム制御器からの送信ビームを、強度が同じで逆相で、互いにうち消しあうように生成することを特徴とする請求項２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、目標を追尾するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置として、アレーアンテナの複数Ｍ個のアンテナ素子で受信された複数Ｍ個の受信信号と形成すべき所定の複数Ｎ個のビームの各主ビームの方向と、受信周波数とに基づいて複数Ｎ個のビーム電界値を演算し、それらの中でしきい値以上のビーム電界値のみを選択して出力し、出力されるビーム電界値に基づいて主ビームを希望波の到来方向に向けかつ不要波の到来方向の受信レベルを零にするような受信信号に対する複数Ｎ個のウエイトを演算し、各ウエイトと送信周波数とに基づいて主ビームを希望波の到来方向に向けかつ不要波の到来方向の送信レベルを零にするような送信信号に対する複数Ｍ個の移相量と複数Ｍ個の振幅量のうちの少なくとも一方を演算して設定することによって送信信号の放射パターンを制御するものは、既に開示されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９６９２１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のレーダ装置は、例えば追尾中のヘリが着艦しようとして母艦に近づくような場合、ヘリの存在方向に送信された電波の一部が、母艦にも照射され、受信信号の中に、ヘリからの反射信号と母艦からの反射信号が混在することがあった。このような場合、レーダ反射面積の大きい母艦からの反射信号は、ヘリからの反射信号に比べて極めて強いため、ヘリからの反射信号が母艦からの反射信号に埋もれてしまい、ヘリの位置が検出できなくなってしまう。このように、受信信号中に目標からの反射信号と障害物からの反射信号が混在すると、目標の位置を正しく検出できないという問題があった。
【０００５】
この発明は、係る課題に鑑み、送信ビーム内に目標と障害物が混在し、かつ目標と障害物の距離がレーダの距離分解能よりも近接している場合、目標からの反射波に障害物からの反射波が干渉する場合でも、目標方位の検出精度の劣化を防ぐことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のレーダ装置は、複数の素子アンテナと複数の送受信モジュールとで構成されるアンテナ装置と、障害物の位置情報を外部より入力し、自己の設置位置と基準方位に基づいて、障害物までの距離と障害物の存在方向を求め、障害物が送信ビーム内に入りかつ、目標と障害物がほぼ同じ距離にある場合、障害物の存在方向を、２個の送信ビーム制御器及び上記２個の受信ビーム制御器へ送る障害物検出器と、アンテナ装置の開口面を２分割して各々の開口面で生成する２個の送信ビームの指向方向を、障害物検出器から受けた障害物の存在方向を基に、本レーダ装置と障害物を結ぶ線を軸として、２個の送信ビームが常に線対称の方向に指向するように計算する２個の送信ビーム制御器と、追尾中の目標方位に受信ビームが指向するように、受信指向方位を計算する２個の受信ビーム制御器とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のレーダ装置では、障害物の存在する位置に照射される電波は、送信ビーム１と送信ビーム２とで強度が同じで逆相として、互いにうち消しあうようにすることによって、目標の位置を検出する際に、障害物が悪影響を及ぼすことがなくなるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明における実施の形態１を示すレーダ装置の構成図であり、１はアンテナ、  ２は送受信モジュール、３は送信用ビーム制御器、４は送信用ビーム制御器、５は受信用ビーム制御器、６は受信用ビーム制御器、７は送信機、８は受信機、９は測角処理器、１０は障害物位置検出器である。
【０００９】
この発明は、目標を追尾するレーダ装置に関し、例えば、航空機に対して電波を照射し、航空機から反射された電波をもとに、航空機の位置を検出するものである。
図１において、レーダ装置は、例えば艦船や海辺などに設置されるものであり、アンテナ１と、複数の送受信モジュール２と、送信用ビーム制御器３と、送信用ビーム制御器４と、受信用ビーム制御器５と、受信用ビーム制御器６と、送信機７と、受信機８と、測角処理器９と、障害物位置検出器１０とを備えて構成される。
【００１０】
次に、図１のレーダ装置の動作を説明する。
障害物位置検出器１０は、障害物の位置情報（緯度経度）を外部より入力し、自己の設置位置（緯度経度）と基準方位（例えば北方向を方位０、水平面方向を仰角０と設定）に基づいて、障害物までの距離と障害物の存在方向を求める。
【００１１】
追尾中の目標の存在方向に電波を送信した場合、障害物が送信ビーム内に入りかつ、同じ距離にある場合、障害物位置検出器１０は、障害物の存在方向を、送信用ビーム制御器３と、送信用ビーム制御器４と、受信用ビーム制御器５と、受信用ビーム制御器６に送る。
【００１２】
なお、レーダ装置が艦船に搭載される場合、艦船に搭載したＧＰＳ受信器や羅針盤や水準器（傾斜計）などによって、移動中の艦船の位置、基準方位や水平面傾斜度が計測されるので、予め自己の設置位置と基準方位とを容易に求めることができる。
【００１３】
障害物の位置は、障害物が協同して運用されている僚艦の場合、通信装置によって位置情報を得ることができる。また、障害物が島、半島などの場合、地図情報から位置情報を得ることができる。
【００１４】
また、上記いずれでも無い場合は、本レーダ装置で捜索を実施することにより障害物の位置情報を得ることができる。
【００１５】
送信時の動作について以下に説明する。
図２はこの発明の実施の形態１による送信ビーム１と送信ビーム２を示す図である。送信用ビーム制御器３は、入力された障害物の方位と追尾中の目標方位をもとに、送信ビーム１の指向方位を計算する。
【００１６】
ここで、送信ビーム１とは、図２に示すように、アンテナ１を左右に２分割し、正面からみて右側の開口面で形成するビームである。同様に、送信用ビーム制御器４は、入力された障害物の方位と追尾中の目標方位をもとに、送信ビーム２の指向方位を計算する。
【００１７】
ここで、送信ビーム２とは、図２に示すように、アンテナ１を左右に２分割し、正面からみて左側の開口面で形成するビームである。
【００１８】
図３はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置、目標、障害物、ビーム指向方向の位置関係を説明する図である。
送信用ビーム制御器３と送信用ビーム制御器４による、送信ビーム１と送信ビーム２の指向方位の計算方法を以下に説明する。
【００１９】
本レーダ装置と目標、障害物が図３に示す位置関係にある場合を考える。
この時、送信用ビーム制御器３は、目標の存在する方位を送信ビーム１の送信指向方位とする。図３の方位１がこの送信指向方位である。
【００２０】
また、送信用ビーム制御器４は、本レーダ装置と障害物を結ぶ線を軸として、目標と対称の位置を求め、この位置の方位を送信ビーム２の送信指向方位とする。図３の方位２がこの送信指向方位である。
【００２１】
すなわち、本レーダ装置と障害物を結ぶ線を軸として、常に送信ビーム１と送信ビーム２が線対称の方向に指向するよう、送信指向方位を計算する。
【００２２】
送信用ビーム制御器３と送信用ビーム制御器４は、以上のように送信ビーム１と送信ビーム２の送信指向方位を算出し、その送信指向方位を送受信モジュール２と測角処理器９へ送出する。
【００２３】
また送信機７は、高周波送信信号を発生し、送受信モジュール２へ送出する。送受信モジュール２は、各送受信モジュール２ごとに、入力された送信指向方位に送信ビームが指向するよう、入力された高周波送信信号の位相をシフトする。
【００２４】
その際、開口面１と開口面２とで、位相差が１８０度となるようにする。送信指向方位は、各送受信モジュール間の位相差によって決まるため、例えば初期位相を開口面１を０°、開口面２を１８０°とすることで、開口面１と開口面２とで、位相差を１８０度とすることができる。
【００２５】
位相をシフトされた高周波送信信号は、電力増幅後にアンテナ１へ送出され、アンテナ１から空中へ放射される。
【００２６】
図４は、この発明の実施の形態１による受信ビーム１と受信ビーム２を示す図である。
次に受信時の動作について説明する。受信用ビーム制御器５は、追尾中の目標方位に受信ビーム１が指向するように、受信指向方位を計算する。
【００２７】
ここで、受信ビーム１とは、図４に示すように、アンテナ１を左右に２分割し、正面からみて右側の開口面で形成するビームである。同様に、受信用ビーム制御器６は、追尾中の目標方位に受信ビーム２が指向するように、受信指向方位を計算する。
【００２８】
ここで、受信ビーム２とは、図４に示すように、アンテナ１を左右に２分割し、正面からみて左側の開口面で形成するビームである。
【００２９】
アンテナ１は、目標からの反射電波を受信し、受信信号を送受信モジュール２へ送出する。送受信モジュール２は、受信信号を電力増幅後、各送受信モジュール２ごとに、入力された受信指向方位に受信ビームが指向するよう、受信信号の位相をシフトする。
【００３０】
位相をシフトされた受信信号は、受信機８に送出される。
受信機８は、開口面１で受信された信号の合成結果から、開口面２で受信された信号の合成結果を減算し、差信号を生成する。また、開口面１で受信された信号の合成結果と開口面２で受信された信号の合成結果を加算し、和信号を生成する。
受信機８は、和信号と差信号それぞれに対して、増幅、周波数変換、位相検波を行い、測角処理器９へ送出する。
【００３１】
測角処理器９は、位相検波後の和信号と差信号を入力し、モノパルス角度誤差検出処理を行い、目標の方位を検出する。ここで、２個の送信ビームは障害物を中心に線対称であり、２個の受信ビームは目標の方位を向いている。
【００３２】
図６は、モノパルス測角誤差検出処理における目標の方位と差信号／和信号の関係を示す図である。モノパルス角度誤差検出処理について以下に説明する。目標の方位と差信号／和信号には、例えば図６に示すような関係がある。
【００３３】
横軸の方位は、受信ビームの中心方位を０°とした時の中心方位からのずれ量である。この関係を表す関数をＦ（θ）とした時、Ｆ（θ）をあらかじめ計測しておけば、差信号／和信号から目標方位を逆算することができる。ここでθは目標方位を表す記号である。
【００３４】
すなわち、追尾目標からの反射電波から差信号と和信号を生成し、差信号／和信号からＦ（θ）を用いて目標方位を検出することができる。この処理をモノパルス角度誤差検出処理と呼ぶ。
【００３５】
本レーダ装置では、あらかじめＦ（θ）を送信ビーム１と送信ビーム２の送信指向方位ごとに計測しておき、目標追尾中に送信ビーム１と送信ビーム２の送信指向方位を入力として、その時々のＦ（θ）を使用することによって、モノパルス角度誤差検出処理を行う。
【００３６】
図５は、この発明の実施の形態１による送信ビーム１と送信ビーム２が障害物位置において互いにうち消すことを説明する図であり、図５（ａ）は本装置、障害物、送信ビーム１、送信ビーム２の位置関係を示す図、図５（ｂ）は障害物位置の受信強度の時間変化を示す図である。
【００３７】
本レーダ装置は、上記のように動作するため、図５（ａ）に示すように、障害物に対して、開口面１で生成した送信ビーム１と開口面２で生成した送信ビーム２を同時に照射することになる。
【００３８】
送信ビーム１と送信ビーム２の送信指向方位は、本レーダ装置と障害物を結ぶ線を軸として、常に線対称の方向に指向するよう制御されているため、障害物の存在する位置に照射される電波の強度は送信ビーム１と送信ビーム２では、同じである。
【００３９】
ただし、送信ビーム１、送信ビーム２ともにビーム中心に対して対称形のビームパターンであるとする。また、送信ビーム１と送信ビーム２の位相差は１８０度となるよう制御しているため、障害物の存在する位置に照射される電波の位相は送信ビーム１と送信ビーム２で互い逆相となる。
【００４０】
すなわち、障害物の存在する位置に照射される電波は、送信ビーム１と送信ビーム２とで強度が同じで逆相となり、互いにうち消しあうため、この位置には、電波が照射されない。
これを図５（ｂ）に示す。
【００４１】
従って、本レーダ装置では、障害物からの反射波を抑圧することができ、このため目標の位置を検出する際に、障害物が悪影響を及ぼすことがなくなるという効果がある。
【００４２】
一方、目標にも送信ビーム１と送信ビーム２の両方で照射するものの、送信ビーム１が目標に指向しているのに対し、送信ビーム２は目標方向を指向しておらず、目標に照射される電波の強度は、送信ビーム１の方が送信ビーム２よりも大きくなる。
【００４３】
このため障害物の場合と違って送信ビーム１と送信ビーム２とで互いにうち消しあうことがなく、目標からの反射波を受信することができる。
従って、モノパルス測角誤差検出処理によって、目標の方位を検出することができる。
【００４４】
また、送信ビーム１と送信ビーム２の送信指向方位が変化するごとに、Ｆ（θ）をかえてモノパルス角度誤差検出処理を行うため、送信ビーム１と送信ビーム２の送信指向方位によって目標方位に検出誤差が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による送信ビーム１と送信ビーム２を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるレーダ装置、目標、障害物、ビーム指向方向の位置関係を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１による受信ビーム１と受信ビーム２を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による送信ビーム１と送信ビーム２が障害物位置において互いにうち消すことを説明する図である。
【図６】モノパルス測角誤差検出処理における目標の方位と差信号／和信号の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  アンテナ、  ２  送受信モジュール、  ３  送信用ビーム制御器、  ４  送信用ビーム制御器、  ５  受信用ビーム制御器、  ６  受信用ビーム制御器、  ７  送信機、  ８  受信機、  ９  測角処理器、  １０  障害物位置検出器。
【図１】
2007147534.tif 000003
【図２】
2007147534.tif 000004
【図３】
2007147534.tif 000005
【図４】
2007147534.tif 000006
【図５】
2007147534.tif 000007
【図６】
2007147534.tif 000008