(57)【要約】【課題】  機動性を損なうことなく全方位を監視し位置標定を行なうことの可能な標定レーダ装置を得る。【解決手段】  標定レーダ装置の空中線部１１を、互いに異なる仰角にペンシルビームを有する２つのアンテナ１１１及び１１２で構成するとともに、これら２つのアンテナを、方位方向の指向方位が互いに反対となるように配置する。そして、この空中線部１１を駆動部１２により方位方向に高速回転駆動することによって、異なる２つの仰角の全周方向に目標を捕捉するためのビーム幕を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速で弾道飛行する目標を異なる２つの仰角に形成したビーム幕で捕捉し、この捕捉情報に基づき前記目標の位置標定を行なう標定レーダ装置であって、
互いに異なる仰角方向にペンシルビームを有する２つのアンテナを、これら２つのペンシルビームの方位方向における指向方位が互いに反対方向となるように配置した空中線部と、
この空中線部を方位方向に回転して前記互いに異なる仰角方向にビーム幕を形成させる駆動部と、
これらビーム幕を通過した前記目標を捕捉し、その捕捉情報を取得するレーダ送受信部と、
これら目標の捕捉情報に基づき前記目標に対する位置標定の演算を行なう演算処理部とを備えたことを特徴とする標定レーダ装置。
【請求項２】
前記アンテナをプラナアレイ型としたことを特徴とする請求項１に記載の標定レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で飛翔する、例えば砲弾等の目標を捕捉し、その発射位置及び着弾位置等を標定する標定レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダビームを走査することによってビーム幕を形成しておき、高速で飛翔する砲弾等の目標がこのビーム幕の中を通過したときの位置情報から目標の弾道経路を推定し、目標の発射された位置または着弾する位置（以下、標定位置と表わす）を算出する標定レーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１に開示された標定レーダ装置においては、高低方向に幅の広いレーダビームを所定の速度で方位方向に走査を繰り返すことによってビーム幕を形成しておき、砲弾等の目標がこのビーム幕を通過している間にその目標に対して位置情報や時刻情報を含む複数点の捕捉情報を取得する。そして、これら取得した捕捉情報に基づいて標定位置を算出する。標定位置を算出する際には、まず、複数点の捕捉情報を得た区間における目標の弾道を推定するための弾道計算を行った後、得られた弾道を前後に辿ることによって標定位置を算出している。
【特許文献１】特開平９−１０１３６３号公報（第４ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の標定レーダ装置においては、高速なビーム走査によってビーム幕を形成する必要があることから、空中線系には、例えば、アンテナ素子を２次元に配列したフェーズドアレイによる電子走査アンテナを用い、電子的な制御によりビーム走査を行なって監視対象とする所定の方向にビーム幕を形成する。
【０００５】
そして、そのときに監視対象とする方位方向の範囲は、空中線系に対する、例えば寸法や質量等の制約がある中で目標を確実に捕捉できるように、アンテナ素子の配列面の正面、すなわち、配列面に垂直な方向を中心とした９０度程度の幅とされることが多い。
【０００６】
従来の標定レーダ装置の空中線系はこのように構成されているため、監視対象の方位方向の範囲は制限されてしまう。すなわち、側方及び後方に対しては十分に監視することができず、これらの方向に対しては飛翔する目標を捕捉し位置標定することが困難であった。
【０００７】
また、監視対象の方位方向の範囲を拡大するには、アンテナ素子の配列面を例えば４面設けるなど多面化したり、あるいは円筒型に配列する等の手法により空中線系を構成することも考えられるが、これら手法を用いた場合には、特に空中線系を中心に装置全体が大規模・大型化するとともに、全方向に所定のビーム幕を形成するためのビーム制御も複雑化し、装置全体の機動性を低下させていた。
【０００８】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、機動性を損なうことなく全方位を監視し位置標定を行なう標定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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の標定レーダ装置は、高速で弾道飛行する目標を異なる２つの仰角に形成したビーム幕で捕捉し、この捕捉情報に基づき前記目標の位置標定を行なう標定レーダ装置であって、互いに異なる仰角方向にペンシルビームを有する２つのアンテナを、これら２つのペンシルビームの方位方向における指向方位が互いに反対方向となるように配置した空中線部と、この空中線部を方位方向に回転して前記互いに異なる仰角方向にビーム幕を形成させる駆動部と、これらビーム幕を通過した前記目標を捕捉し、その捕捉情報を取得するレーダ送受信部と、これら目標の捕捉情報に基づき前記目標に対する位置標定の演算を行なう演算処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、機動性を損なうことなく全方位を監視し位置標定を行なうことの可能な標定レーダ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る標定レーダ装置を実施するための最良の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係る標定レーダ装置の一実施例を示すブロック図である。図１に示すように、この標定レーダ装置は、空中線部１１、駆動部１２、第１の送受信部１３ａ、第２の送受信部１３ｂ、標定演算部１４、及び操作表示部１５から構成されている。
【００１３】
空中線部１１の構成の概念図を図２に示す。図２（ａ）は、その側面からの、また図２（ｂ）は上面からの概念図を示している。この図２に例示したように、空中線部１１は、異なる仰角にペンシルビームを有する２つのアンテナ、すなわちＬビームを有するアンテナ１１１、及びＵビームを有するアンテナ１１２から構成されている。本実施例においては、これら２つのアンテナ１１１及び１１２は、例えば複数のアンテナ素子を平面に配列した、簡素な形状のプラナアレイ型としている。
【００１４】
それぞれのアンテナの仰角面におけるビーム方向は、図２（ａ）に示すように、アンテナ１１１のＬビームは比較的低仰角に、また、アンテナ１１２のＵビームはこれよりも高い仰角に指向している。一方、方位面においては、図２（ｂ）に示すように、例えば、これら２つのアンテナ１１１及び１１２を背中合わせに配置するなどして、ＬビームとＵビームとを互いに反対方向に指向させている。
【００１５】
駆動部１２は、これら２つのアンテナ１１１及び１１２で構成される空中線部１１を方位方向に高速回転駆動させるとともに、空中線部１１と後述する送受信部１３ａ及び１３ｂとの間で授受されるレーダ送受信信号を通過させる。
【００１６】
第１の送受信部１３ａ及び第２の送受信部１３ｂは、それぞれ空中線部１１の２つのアンテナ１１１及び１１２に対応して設けられ、パルス状のレーダ送信信号を生成して空中線部１１の２つのアンテナ１１１及び１１２のそれぞれに供給するとともに、それぞれのアンテナで受信したレーダ受信信号を受信処理する。本実施例においては、第１の送受信部１３ａはアンテナ１１１に、また第２の送受信部１３ｂはアンテナ１１２に、それぞれ接続されているものとしている。
【００１７】
これら２つの送受信部１３ａ、及び１３ｂは同一に構成されており、いずれも送信器１３１、受信器１３２、及びサーキュレータ１３３を有している。送信器１３１は、所定のタイミングでレーダ送信信号を生成し空中線部１１に送出する。受信器１３２は、空中線部１１からのレーダ受信信号に対して低雑音増幅、周波数変換、検波等の処理を行ない、レーダ送信信号に対する反射波成分を抽出して目標の捕捉情報を取得する。また、サーキュレータ１３３は、送信時には送信器１３１からのレーダ送信信号を空中線部１１に向けて通過させるとともに、受信時には空中線部１１からのレーダ受信信号を受信器１３２に向けて通過させる。
【００１８】
標定演算部１４は、２つの送受信部１３ａ及び１３ｂからの目標の捕捉情報に基づいて、これら目標に対してその発射位置や着弾位置等の位置標定演算を実行する。操作表示部１５は、標定演算部１４での演算結果を表示するとともに、操作員等が行なう装置に対する各種の指示操作を受けつける。
【００１９】
次に、前述の図１及び図２を参照して、上述のように構成された本発明に係る標定レーダ装置の動作を説明する。
【００２０】
まず、送受信部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの送信器１３１で生成されたレーダ送信信号は、駆動部１２を介して空中線部１１の対応するアンテナ１１１及び１１２に送られる。これら２つのアンテナ１１１及び１１２は、図２に例示したように、互いに異なる仰角に指向性を有するとともに、方位方向における指向性は互いに反対方向となるように配置されている。そして、空中線部１１は、駆動部１２により方位方向に高速回転駆動されながら、レーダ送信信号が空中線部１１から放射される。これによって、方位方向には全周、また仰角方向には互いに異なる２つの仰角に、レーダ送信信号によるビーム幕が形成される。本実施例では、アンテナ１１１の有するＬビームにより比較的低い仰角と、アンテナ１１２の有するＵビームによりこれよりも高い仰角との２つの仰角方向全周にわたってビーム幕を形成している。
【００２１】
この後、高速で弾道飛行する砲弾等の目標がこれら２つのビーム幕を通過すると、これら目標からの反射エコーは空中線部１１のそれぞれのアンテナ１１１、及び１１２で受信され、レーダ受信信号として駆動部１２を介して対応する送受信部１３ａ、及び１３ｂに送られる。送受信部１３ａ及び１３ｂでは、これらレーダ受信信号をそれぞれに受信処理して目標を抽出するとともに、捕捉情報としてその方向、距離、時刻情報等を取得する。
【００２２】
このときに、送受信部１３ａでは、Ｌビームにより形成したビーム幕による目標の捕捉情報が、また、送受信部１３ｂでは、Ｕビームにより形成したビーム幕による目標の捕捉情報が、それぞれ取得される。取得された捕捉情報は、標定演算部１４に送出される。
【００２３】
標定演算部１４では、これら目標の捕捉情報に基づいて、目標の位置標定演算を行なう。すなわち、仰角の異なる２つのビーム幕によって取得された捕捉情報に基づき弾道計算等の演算を行ない、その軌跡から発射位置及び着弾位置等を標定する。そして、標定結果は操作表示部１５に送出され、操作表示部１５は、これを表示する。
【００２４】
以上説明したように、本実施例の標定レーダ装置においては、空中線部１１を、互いに異なる仰角にペンシルビームを有する２つのアンテナ１１１及び１１２で構成するとともに、これら２つのアンテナを、方位方向の指向方位が互いに反対となるように配置している。そして、この空中線部１１を駆動部１２により方位方向に高速回転駆動することによって、異なる２つの仰角の全周方向にビーム幕を形成し、目標を捕捉している。これにより、例えば、電子走査方式のアンテナにより同様のビーム幕を形成する場合等に比べ、空中線系を大規模・大型化することなく簡素に構成できる。
【００２５】
また、ビーム形成及びビーム走査のための複雑な制御機能も必要としない。さらに、駆動部１２において、空中線部１１と２つの送受信部１３ａ、及び１３ｂとの間をインターフェースする、例えばロータリジョイント等の機構は、レーダ送受信信号のみを授受できれば良く、単純な機構とすることができる。加えて、空中線部１１も簡素な形状のプラナアレイ型としており、駆動部１２全体を複雑化することなく構成することができる。従って、機動性を損なうことなく、全方位を監視し位置標定を行なうことのできる標定レーダ装置を得ることができる。
【００２６】
なお、本実施例の標定レーダ装置においては、駆動部１２により空中線部１１を高速回転駆動しているが、その回転数は、例えば、距離２キロメートル付近から発射された比較的高射角で放物線状の弾道を有する砲弾等に対する場合は、Ｌビームの仰角を５０〜１００ミル（１ミル＝３６０度÷６４００）、Ｕビームの仰角を１５０〜２００ミルとして、これら仰角に形成したビーム幕を通過中にそれぞれのビーム幕で少なくとも１点以上の捕捉情報を取得するものとすると、約６４ｒｐｍ程度である。
【００２７】
また、アンテナ１１１及び１１２は、ペンシルビームを有するアンテナとしてプラナアレイ型の構成としたが、これに限定されるものではない。反射鏡を有する、例えばパラボラアンテナを用いて構成するなど、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る標定レーダ装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】空中線部の構成の一例を示す概念図。
【符号の説明】
【００２９】
１１  空中線部
１２  駆動部
１３ａ、１３ｂ  送受信部
１４  標定演算部
１５  操作表示部
【図１】
2007285899.tif 000003
【図２】
2007285899.tif 000004