(57)【要約】【課題】レーダ装置の送信ブラインド内に存在する目標を探知・追尾することを可能にする。【解決手段】パルス列のレーダ送信波を放射し、移動目標からの目標反射波を受信して測位を行うレーダ装置と、当該レーダ装置から離隔した位置に設置した受信専用装置とを備え、当該受信専用装置は、レーダ送信波の送信中において、レーダ装置のレーダ空中線からのバックローブ直接波と目標反射波の重畳信号を受信し、当該重畳信号から目標反射波信号を抽出して目標の位置情報を算出し、算出した位置情報をレーダ装置に送り、レーダ装置は、受信専用装置から受信した位置情報に基づいて、送信ブラインド領域における目標の探知・追尾を行う。【選択図】図１
2007256009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス列のレーダ送信波を放射し、移動目標からの目標反射波を受信して測位を行うレーダ装置と、当該レーダ装置から離隔した位置に設置した受信専用装置とを備え、
当該受信専用装置は、前記レーダ送信波の送信中において、前記レーダ装置のレーダ空中線からのバックローブ直接波と目標反射波の重畳信号を受信し、当該重畳信号から目標反射波信号を抽出して目標の位置情報を算出し、算出した位置情報を前記レーダ装置に送り、
前記レーダ装置は、前記受信専用装置から受信した位置情報に基づいて、送信ブラインド領域における目標の探知・追尾を行うことを特徴とするレーダシステム。
【請求項２】
受信専用装置の受信空中線は、レーダ空中線の利得が著しく低減するサイドローブ方向またはバックローブ方向に設置されることを特徴とする請求項１記載のレーダシステム。
【請求項３】
受信専用装置は、目標反射波信号を抽出する際に、重畳信号を相関処理することにより目標反射波信号を同定し、当該目標反射波信号を積分処理することを特徴とする請求項1または請求項２記載のレーダシステム。
【請求項４】
受信専用装置は、受信空中線を複数の空中線素子から構成されるアレイ構造とし、前記複数の空中線素子のそれぞれで受信して抽出した各目標反射波信号の位相情報に基づいて、目標の方位を算出することを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーダシステム。
【請求項５】
受信専用装置は、相関処理により自己相関関数の時間差から目標の距離を算出することを特徴とする請求項３記載のレーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ装置の送信ブラインド発生時に対しても目標を測位可能にするレーダシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機等の移動物体を探知・追尾するレーダ装置は、主に単体で使用されることが多かった。単体で使用した場合は、レーダ装置の原理的特性上、電波発射時に自己の送信パルス幅に比例した、所謂送信ブラインドと呼ばれる不感領域が発生し、過大な送信電波が受信系へ漏れ込むため、電波発射時に合わせて受信動作を行うことができず、目標物の探知・追尾ができなかった。この問題を解消する方法として、送信側レーダ装置から離隔して受信装置を設け、当該受信装置により、送信側レーダ装置の送信電波を直接受信する方位にヌルを形成して、目標の検出を行うバイスタティックレーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４２２４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上の従来のバイスタティックレーダ装置の構成では、送信動作時間と受信動作時間を交互に繰り返すようにしており、そのため、ブラインド状態が存在する電波送信中は受信ができず、パルス送信時間に相当する距離より近い距離に位置する目標については探知・追尾は不可能であった。
【０００５】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、レーダ装置の送信ブラインド内に存在する目標を探知・追尾することを可能にするレーダシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るレーダシステムは、パルス列のレーダ送信波を放射し、移動目標からの目標反射波を受信して測位を行うレーダ装置と、当該レーダ装置から離隔した位置に設置した受信専用装置とを備え、当該受信専用装置は、レーダ送信波の送信中において、レーダ装置のレーダ空中線からのバックローブ直接波と目標反射波の重畳信号を受信し、当該重畳信号から目標反射波信号を抽出して目標の位置情報を算出し、算出した位置情報をレーダ装置に送り、レーダ装置は、受信専用装置から受信した位置情報に基づいて、送信ブラインド領域における目標の探知・追尾を行うものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、従来のレーダ装置に対して簡便な受信専用装置を付加してシステムとすることにより、レーダ装置のみでは探知・追尾のできなかった送信ブラインド中の目標の測位を可能とし、レーダシステムとしたことで覆域の拡大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の各実施の形態によるレーダシステムの構成を示す概念図である。
図において、この発明のレーダシステムは、レーダ装置２０と受信専用装置４００から構成されている。レーダ装置２０は、レーダ送信部３０、レーダ受信信号処理部４０、レーダ空中線５０、送受信切り替え部６０、表示装置７０からなる一般的な構成を持つ。一方、受信専用装置４００は、受信空中線５００および信号処理部６００からなる。
【０００９】
周知のように、レーダ装置２０では、パルス列の送信信号をレーダ送信部３０で生成し、レーダ空中線５０によりパルス状電磁波のレーダ送信波８０として放射し、移動目標３００からその反射波８１を受信する。そして、その目標反射波８１の受信信号をレーダ受信信号処理部４０において処理することにより、目標の位置、速度等を計測して探知・追尾を行う。しかし、レーダ送信波８０の放射時は、送信ブラインド領域１００が発生し、レーダ装置２０だけは受信動作ができないため、この間、目標３００の探知・追尾は不可能となる。そこで、この発明のレーダシステムでは、受信専用部４００をレーダ装置２０から離れた場所に設置し、常に受信状態にしてレーダ送信波８０の直接波に比較して強度が減衰したバックローブ直接波８５と目標反射波９０を、同時に受信空中線５００を用いて受信する。受信専用部４００の信号処理部６００では、受信空中線５００より得られる受信信号から目標反射波９０の受信成分を抽出し、目標の位置を測定した後、その情報を、受信処理信号伝送路７００を通じてレーダ受信信号処理部２００に送信する。レーダ受信信号処理部２００では、受信専用装置４００で測定した目標の位置を、通常時に受信し測定した目標情報等と共に表示部７０にて表示する。
【００１０】
次に、このレーダシステムによる動作を、信号を用いて説明する。図２はレーダ装置２０より放射される送信パルス列と目標反射信号の関係を示す説明図である。
レーダ装置２０は、図２（ａ）に示すパルス列のレーダ送信波８０を放射する。ここで、レーダ送信波８０の送信期間８０’と受信期間８２は、送受信切り替え装置６０により制御される。送信期間８０’の間は、送信ブラインド状態となるため、レーダ装置２０では受信ができず、レーダ送信波のパルス幅に相当する距離以内、例えば１００μｓｅｃのパルス幅では１５ｋｍ以内に位置する目標については探知できなくなる。そのため、通常のレーダ装置では、受信期間８２において、図２（ｂ）に示すように、パルス幅相当の距離以遠に存在する目標についてだけ、反射信号９０（図上では期間８３を過ぎた時刻に現れる）を得て、測位を行っている。この発明の場合は、レーダ装置２０から離隔した位置に設置した別途受信専用装置４００により、図２（ｃ）に示すように、レーダ装置２０のバックローブ直接波８５と目標反射波９０が重畳された信号を同時に受信する。そして、この受信した重畳信号から目標反射波９０のみを抽出して測位処理を行う。したがって、レーダ送信波８０のパルス幅に相当する距離以内に位置する目標についても測位することができる。
【００１１】
以上のように、この実施の形態１によれば、パルス列のレーダ送信波を放射して移動目標からの目標反射波を受信して測位を行うレーダ装置２０に対して、離隔した位置に受信専用装置４００を設置し、この受信専用装置４００により、レーダ送信波の送信中におけるレーダ空中線のバックローブ直接波と目標反射波の重畳信号を受信し、当該重畳信号から目標反射波信号を抽出して目標の位置情報を算出し、算出した位置情報をレーダ装置２０に送るようにしたので、簡便な受信専用装置４００をレーダ装置２０に付加してシステムとすることにより、レーダ装置のみでは探知・追尾のできなかった送信ブラインド中の目標の測位を可能とすると共に、レーダシステムとしたことで覆域の拡大を図ることが可能となる。
【００１２】
実施の形態２．
この実施の形態２では受信専用装置４００の機能を有効にする設置位置について説明する。
図１の構成において、レーダ装置２０の送信動作中、レーダ空中線５０のボアサイト方向へは強力な電磁波が放出される。この電磁波が受信専用装置４００に直接入力されると受信機能に飽和や破損が生じることが懸念される。また、受信専用装置４００の位置において、レーダ送信波の直接波と目標反射波のＳ／Ｉ比が著しく高くなると、その後の信号処理において目標反射波の抽出が不可能になる恐れもある。よって、受信専用装置４００の配置は、上記飽和、破損を回避し、Ｓ／Ｉ比を十分低下させることのできる位置に定める必要がある。そのため、受信専用装置４００、特にその受信空中線５００の設置場所を、レーダ空中線５０の利得が著しく減衰するサイドローブ領域またはバックローブ領域２００にする。しかし、レーダ装置２０と極端に離隔すると、電磁波発生地点と受信地点が異なるバイスタティックレーダとなるため、新たな送信ブラインド領域の発生を招く恐れがある。このため、受信専用装置４００は、レーダ装置２０に対し実用上モノスタティックレーダとみなせる位置に設置することが必要となる。
【００１３】
以上のように、この実施の形態２によれば、受信専用装置４００の受信空中線５００を、レーダ空中線５０の利得が著しく低減するサイドローブ方向またはバックローブ方向の位置に設置するようにしたので、受信専用装置４００の飽和、破損を防止することができる。さらに、新たな送信ブラインド領域の発生を招かない位置を選定して受信空中線５００を設置すれば、その後の信号処理において効率よく目標反射波の抽出することが可能となる。
【００１４】
実施の形態３．
図３はこの実施の形態３に係る受信専用装置４００の機能構成を示す説明図である。
受信空中線５００は、複数の空中線素子５１０から構成されたアレイ構造を持ち、バックローブ直接波８５と目標反射波９０の重畳信号を、各空中線素子５１０により受信する。各空中線素子５１０で検出されたそれぞれの受信信号は、対応する受信機６１０によりＡ／Ｄ変換されディジタル受信信号となる。このディジタル受信信号は、目標反射波抽出部６２０で直交検波により目標反射波信号として抽出される。目標方位算出部６３０では、目標反射波抽出部６２０で抽出された目標反射波信号の位相情報から目標の方位が求められる。また、目標距離算出部６４０では、レーダ送信波の直接波に対する目標反射波の遅延時間から目標の距離が求められる。次に、求められた目標の方位と距離からなる目標位置情報は、目標位置送出部６５０から受信処理信号伝送路７００を介してレーダ装置２０のレーダ受信信号処理部４０に伝送される。
【００１５】
目標反射波抽出部６２０における目標反射波信号の抽出方法について図４に示す。図４（ａ）は受信専用装置４００で受信したバックローブ直接波８５に目標反射波９０が遅延時間（時間差）τを持って重畳されている様子を示している。目標反射波抽出部６２０において、この重畳信号に対し自己相関処理を行うと、図４（ｂ）に示すように、重畳信号の受信開始から時間τを経過した時刻に自己相関係数＞０となる信号６２５が得られる。この信号６２５をもって目標反射波信号とする。ここで、この信号の抽出処理だけでは十分なＳ／Ｎ比が得られるとは限らない。そのため、さらに送信パルスの繰り返しに応じた積分処理、すなわちレーダ送信部３０より送出される各パルス発生時刻を基準として遅延時間τに相当する自己相関係数の総和を求める処理を行って、Ｓ／Ｎ比を改善する。
【００１６】
次に、受信専用装置４００による目標の方位測定について説明する。
レーダ装置２０では、目標の方位を測定する場合、通常、レーダ空中線５０を回転させてその回転角を計測するか、または予め電磁波放出方位の定まった先鋭なペンシルビームを用いて方位測定を行っている。これに対し、受信専用装置４００の場合、受信空中線５００は複数の空中線素子５１０から構成されたアレイ構造としており、このアレイ構造により受信して得られる目標反射波９０の位相情報に対して、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）等の高精度方向探知アルゴリズムによる方位算出処理を行うことにより目標の方位を求める。つまり、複数の空中線素子５１０間で同一の目標反射波９０を受信しても、目標反射波９０の入射方位に依存してそれぞれの位相の異なる受信信号が得られることを利用する。この方位算出処理は、図３における目標反射波抽出部６２０により目標反射波信号が抽出された後、目標方位算出部６３０で実施される。
したがって、受信空中線５００をアレイ構造としたことで、空中線の回転や先鋭な受信ビームの形成を行うことなく、目標の方位を測定することができる。なお、受信空中線５００のアレイ構造としては一次元、２次元のいずれの配列構成としてもよく、方位角および仰角の測定を同時に行うことが可能である。
【００１７】
次に、受信専用装置４００による目標の距離測定について説明する。
目標反射波抽出部６２０において抽出された目標反射波信号は、図４に示したように、パルス開始時刻から遅延時間τだけ遅延している。受信専用装置４００はレーダ装置２０に対し実用上モノスタティックレーダとみなせる位置に設置されることになるので、遅延時間τは、放射されたレーダ送信波８０の目標に対する往復時間に相当する。したがって、目標距離算出部６４０は、目標までの距離ｄを、光速をｃとして、ｄ＝ｃτ／２の式から求める。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の各実施の形態によるレーダシステムの構成を示す概念図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る送信パルス列と目標反射信号の関係を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る受信専用装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る受信専用装置における目標信号の抽出方法について示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
２０  レーダ装置、３０  レーダ送信部、４０  レーダ受信信号処理部、５０  レーダ空中線、６０  送受信切り替え部、７０  目標等表示部、４００  受信専用装置、５００  受信空中線、５１０  空中線素子、６００  信号処理部、６１０受信機、６２０  目標反射波抽出部、６３０  目標方位算出部、６４０  目標距離算出部、６５０  目標位置送出部、７００  受信処理信号伝送路。
【図１】
2007256009.tif 000003
【図２】
2007256009.tif 000004
【図３】
2007256009.tif 000005
【図４】
2007256009.tif 000006