(57)【要約】【課題】電波吸収体を用いずに、被測定物と地面との間の多重反射を抑圧することのできるレーダ断面積計測システムを得る。【解決手段】地上に配置された被測定物４と、被測定物４に向けて試験電波５ａを送信するとともに、被測定物４からの反射波５ｂを受信して被測定物４のレーダ断面積を計測する測定用アンテナ装置２と、被測定物４を地面１０の上方に支持して回転させるための支持回転機構３とを備える。被測定物４が配置された周辺エリアの地面１０の法線方向は、被測定物４から周辺エリアの地面に対する投影方向とは異なるように設定される。【選択図】図１
2013160705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に配置された被測定物と、
前記被測定物に向けて試験電波を送信するとともに、前記被測定物からの反射波を受信して前記被測定物のレーダ断面積を計測する測定用アンテナ装置と、
前記被測定物を地面の上方に支持して回転させるための支持回転機構と
を備えたレーダ断面積計測システムであって、
前記被測定物が配置された周辺エリアの地面の法線方向は、前記被測定物から前記周辺エリアの地面に対する投影方向とは異なるように設定されたことを特徴とするレーダ断面積計測システム。
【請求項２】
前記周辺エリアの地面形状は、傾斜平面であることを特徴とする請求項１に記載のレーダ断面積計測システム。
【請求項３】
前記周辺エリアの地面形状は、曲面であることを特徴とする請求項１に記載のレーダ断面積計測システム。
【請求項４】
前記周辺エリアの地面形状は、放物面の一部であることを特徴とする請求項３に記載のレーダ断面積計測システム。
【請求項５】
前記周辺エリアの地面形状は、柱状放物面の一部であることを特徴とする請求項３に記載のレーダ断面積計測システム。
【請求項６】
前記周辺エリアの地面において、法線方向が前記他の地面の法線方向とは異なる範囲は、前記被測定物が回転したときの前記被測定物からの投影エリアを含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のレーダ断面積計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、屋外に配置された被測定物に試験電波を送信して反射波を受信することによりレーダ断面積（ＲＣＳ：Ｒａｄａｒ  Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ）を計測するレーダ断面積計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、屋外に配置された被測定物に試験電波を送信して反射波を受信する測定用アンテナ装置を用いたレーダ断面積計測システムは、良く知られている。
図８は屋外でレーダ断面積（ＲＣＳ）を計測する一般的なレーダ断面積計測システムを概略的に示す側断面図であり、図８において、地面１の上方には、測定用アンテナ装置２と、支持回転機構３とが配置され、支持回転機構３の上には、被測定物４が取付けられている。
【０００３】
支持回転機構３は、被測定物４を支持するとともに、被測定物４を所望の向きに回転させる。
測定用アンテナ装置２は、支持回転機構３により被測定物４が所望方向に回転位置決めされた後、被測定物４に向けて試験電波５ａ（実線矢印参照）を送信して、被測定物４からの反射波５ｂ（１点鎖線矢印参照）を受信する。
【０００４】
測定用アンテナ装置２は、あらかじめ別途に、ＲＣＳが既知の校正器（たとえば、導体球など）を同様に測定しておき、被測定物４を設置したときの受信電力と、校正器を設置したときの受信電力とを比較することにより、被測定物４のＲＣＳを計測する。
【０００５】
被測定物４のＲＣＳを計測する場合には、当然ながら、被測定物４からの反射波５ｂのみを受信する必要がある。
試験電波５ａおよび反射波５ｂの伝搬経路５は、図８内の実線矢印および１点鎖線矢印で示す通りである。以下、試験電波５ａが被測定物４で直接反射されて受信される反射波５ｂを直接波成分と呼ぶ。
【０００６】
しかし、実際には、測定用アンテナ装置２に受信される信号には、反射波５ｂ（直接波成分）のみでなく、被測定物４と周辺エリアの地面１０との間の伝搬経路６での多重反射波６ａ、６ｂ（多重反射波成分）に起因した多重反射波６ｃ（破線矢印参照）が含まれている。
【０００７】
なお、多重反射波６ａは、実際には１回反射波であるが、計測対象とは異なる成分なので、計測対象の反射波５ｂと区別するために、以下、多重反射波と総称するものとする。
多重反射波６ｃは、測定用アンテナ装置２→被測定物４→被測定物４の周辺エリアの地面１０→被測定物４→測定用アンテナ装置２、という経路を伝搬して受信される。
【０００８】
このとき、被測定物４と地面１０との距離が、被測定物４の大きさに比べて十分大きい場合には、測定用アンテナ装置２への反射波５ｂ（直接波成分）と多重反射波６ｃ（多重反射波成分）との到達時刻差が大きくなり、時間軸上で両者は明確に分離される。
【０００９】
上記性質を利用すれば、多重反射波６ｃ（多重反射波成分）を除去または抑圧して、反射波５ｂ（直接波成分）のみを抽出することができる。
しかし、被測定物４と地面１０との距離が、被測定物４の大きさに比べて小さい場合には、上記方法を用いて直接波成分のみを抽出することが困難になるので、他の手段を用いて多重反射波成分を除去または抑圧しなければならない。
【００１０】
そこで、従来から、電波吸収体を用いて多重反射波成分を抑圧する技術が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
図９は多重反射波成分を抑圧可能にした従来のレーダ断面積計測システムを概略的に示す側断面図であり、上記非特許文献１に記載の技術を示している。
【００１１】
図９において、被測定物４および支持回転機構３の周辺エリアの地面１０の表面には、被測定物４の地面１０への投影エリアを含むように、電波吸収体７が配置されている。
図９のように、電波吸収体７を配置することにより、被測定物４で反射されて地面１０に入射する多重反射波６ａの大部分が、電波吸収体７で熱損となって消散されるので、多重反射波６ｂ（点線矢印参照）を大幅に抑圧することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｎ．Ｃ．Ｃｕｒｒｉｅ  ｅｄ．，Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｏｆ  Ｒａｄａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ，Ｉｎｃ．，ＭＡ，１９８４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のレーダ断面積計測システムは、非特許文献１に記載の技術（図９）ように、多重反射波６ｂを抑圧するために、電波吸収体７を被測定物４の周辺エリアの地面１０上に配置しているので、被測定物４が大きくて地面１０への投影エリアが非常に広くなる場合には、非常に多くの電波吸収体７が必要になり、コストアップを招くという課題があった。
特に、屋外で電波吸収体７を常に配置した場合には、非常に高い耐候性が要求されることから、電波吸収体７の価格が非常に高価となり、さらにコストアップを招くという課題があった。
【００１４】
また、低価格で一般的な屋内用の（耐候性の低い）電波吸収体７を用いて、好天の計測時のみに電波吸収体７を地面１０上に配置する方法も考えられるが、計測の都度、電波吸収体７を搬出、配置および収納するための多大な労力が必要なうえ、膨大な量の電波吸収体７を収納するための設備を建設する必要もあり、結局、コストアップを回避することができないという課題があった。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電波吸収体を用いずに、被測定物と地面との間の多重反射を抑圧することのできるレーダ断面積計測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】
【００１６】
この発明に係るレーダ断面積計測システムは、地上に配置された被測定物と、被測定物に向けて試験電波を送信するとともに、被測定物からの反射波を受信して被測定物のレーダ断面積を計測する測定用アンテナ装置と、被測定物を地面の上方に支持して回転させるための支持回転機構とを備えたレーダ断面積計測システムであって、被測定物が配置された周辺エリアの地面の法線方向は、被測定物から周辺エリアの地面に対する投影方向とは異なるように設定されたものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、単に被測定物および支持回転機構の周辺エリアの地面形状を異ならせるという簡単で安価な構成を用いることにより、被測定物と地面との間の多重反射を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ断面積計測システムを示すｘｚ面断面図および上面図である。
【図２】この発明の実施の形態１のシミュレーション解析構成を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の効果を図２の解析結果により示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るレーダ断面積計測システム他の構成例を示すｙｚ面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るレーダ断面積計測システムを示すｘｚ面断面図および上面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るレーダ断面積計測システムを示すｘｚ面断面図および上面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るレーダ断面積計測システムの他の構成例を示すｘｚ面断面図および上面図である。
【図８】従来のレーダ断面積計測システムを示すｘｚ面断面図である。
【図９】従来のレーダ断面積計測システムの他の構成例を示すｘｚ面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示すｘｚ面断面図および上面図であり、上側がｘｚ面断面図、下側がｚ方向からみた上面図である。
【００２０】
図１において、この発明の実施の形態１に係るレーダ断面積計測システムは、地面１上に配置された測定用アンテナ装置２と、周辺エリアの地面１０上に配置された支持回転機構３および被測定物４と、支持回転機構３を水平に設置するためのスペーサ８と、を備えている。
【００２１】
図１においては、被測定物４の中心を基準として、測定用アンテナ装置２に対する水平方向をｘ軸、地面１の表面に対する法線方向をｚ軸、ｚｘ面に対して垂直方向をｙ軸とする。
測定用アンテナ装置２は、被測定物４のＲＣＳを計測するために、−ｘ方向に試験電波５ａを送信するとともに、試験電波５ａの反射波５ｂを受信する。
支持回転機構３は、被測定物４を支持するとともに、ｚ軸を中心に被測定物４を回転させて位置決めする。
【００２２】
被測定物４および支持回転機構３の周辺エリアの地面１０は、平坦な面形状からなるものの、ｙ方向には一様な形状であり、−ｘ方向に対しては傾斜している。
すなわち、被測定物４の周辺エリアの地面１０の法線方向は、被測定物４から周辺エリアの地面１０に対する投影方向とは異なるように設定されている。
【００２３】
特に、図１においては、周辺エリアの地面１０の法線方向は、周辺エリア以外の地面１（測定用アンテナ装置２との間の地面１）の法線方向とは異なっている。
具体的には、被測定物４および支持回転機構３の周辺エリアの地面１０は、支持回転機構３の周辺エリア以外の領域（地面１）に対して、−ｘ方向に下降傾斜している。
なお、傾斜させる地面１０の範囲は、様々な角度に回転させた被測定物４の地面１０への投影エリアを含む領域と同等の範囲またはそれよりも広く設定することが望ましい。
【００２４】
上記構成により、測定用アンテナ装置２から送信された試験電波５ａ（実線矢印）のうち、被測定物４で下方に反射されて地面１０に入射する多重反射波６ａ（破線矢印）は、傾斜した地面１０により、スネルの法則にしたがって図中左斜め上方に反射されて、被測定物４に入射しない多重反射波６ｂ（破線矢印）となる。
【００２５】
この結果、被測定物４と地面１０との間に生じる多重反射波６ａ、６ｂは、従来システムのように周辺エリアの地面１０が他の地面１と同一平面に位置する場合（または、他の地面１と平行な場合）に比べて、大幅に低減されることになり、多重反射波成分に起因したＲＣＳ計測誤差を大幅に抑圧することが可能になる。
【００２６】
以下、図２および図３を参照しながら、この発明の実施の形態１の効果を確かめるための電磁界シミュレーション結果について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１のシミュレーション解析構成を示す説明図であり、計測対象となる反射波５ｂ（直接波成分）と、ノイズに相当する多重反射波６ｃ（多重反射波成分）とに注目して、問題を簡単化した解析モデルを示している。
【００２７】
図２において、測定用アンテナ装置２は、被測定物４から非常に離れた遠い位置に配置され、被測定物４の下方の周辺エリアには、図１と同様の平面状に傾斜した地面１０が配置されている。
なお、この場合、被測定物４は、飛行機のような形状を有する導体としている。
【００２８】
試験電波５ａの直接波成分である反射波５ｂ（１回反射成分）の伝搬経路は、測定用アンテナ装置２→被測定物４→測定用アンテナ装置２であり、多重反射波６ｃ（３回反射成分）の伝搬経路は、測定用アンテナ装置２→被測定物４→地面１０→被測定物４→測定用アンテナ装置２となる。
【００２９】
図３は図２の解析モデルを用いたＲＣＳ解析結果（この発明の実施の形態１の効果）を示す説明図であり、横軸は被測定物４から見た測定用アンテナ装置２の測定角度（被測定物４の回転角度（０°〜３６０°）、縦軸はＲＣＳ値（受信レベルに対応）である。
【００３０】
図３においては、周辺エリアの地面１０の傾斜角θをパラメータとして、θ＝０°、θ＝１０°、θ＝２０°に設定した場合での、計測対象となる１回反射成分（反射波５ｂ）のＲＣＳ（破線）と、ノイズとなる３回反射成分（多重反射波６ｃ）のＲＣＳ（実線）とを示している。
すなわち、１回反射成分（反射波５ｂ）がＲＣＳの真値であり、３回反射成分（多重反射波６ｃ）が被測定物４と地面１０との間の多重反射に起因した誤差となる。
【００３１】
図３の解析結果から明らかなように、地面１０が水平（傾斜角θ＝０°）の従来システムに比べて、傾斜角θを大きく（θ＝１０°、θ＝２０°へと）設定することにより、３回反射成分（多重反射波６ｃ）のＲＣＳ値が低下していく傾向を確認することができる。
この理由は、傾斜角θが増加するにつれて、周辺エリアの地面１０での多重反射波６ｂが被測定物４に再び入射する量の割合が減少するからである。
【００３２】
また、図３から明らかなように、図２の解析モデルの場合には、地面１０の傾斜角θを２０°程度に設定した場合での３回反射成分のＲＣＳ値が、ほぼすべての測定角度において、傾斜角θ＝０°の３回反射成分のＲＣＳ値よりも低くなっていることを確認することができる。
この結果、地面１０の傾斜角θを適切（２０°程度）に選定することにより、被測定物４と地面１０との間の多重反射に起因したＲＣＳ計測誤差を低減可能なことが分かる。
【００３３】
なお、上記検討結果から、被測定物４の周辺エリアの地面１０は、図１の構成（−ｘ方向に傾斜）に限らず、多重反射波６ｃの抑圧効果を得るという観点に鑑みれば、どの方向に傾斜してもよいことが分かる。
【００３４】
ただし、周辺エリアの地面１０の下降傾斜方向を、ほぼ＋ｘ方向（測定用アンテナ装置２の方向）い設定した場合には、傾斜角θによっては、被測定物４ではなく地面１０そのものによる反射波が測定用アンテナ装置２で受信されてしまう可能性があるので注意が必要である。
【００３５】
たとえば図４のように、被測定物４の周辺エリアの地面１０は、−ｙ方向（測定用アンテナ装置２と被測定物とを結ぶ直線ｘ軸に直交する方向）に傾斜していてもよい。
図４はこの発明の実施の形態１に係るレーダ断面積計測システム他の構成例を示すｙｚ面断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
図４の構成においても、多重反射波６ｂは、−ｙ方向（図中左斜め上方）に反射されるので、前述と同様に、多重反射波６ｃの抑圧効果を奏することができる。
【００３６】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図４）に係るレーダ断面積計測システムは、地上（地面１０の上）に配置された被測定物４と、被測定物４に向けて試験電波５ａを送信するとともに、被測定物４からの反射波５ｂを受信して被測定物４のＲＣＳ（レーダ断面積）を計測する測定用アンテナ装置２と、被測定物４を地面１０の上方に支持して回転させるための支持回転機構３とを備えている。
【００３７】
被測定物４が配置された周辺エリアの地面１０の法線方向は、被測定物４から周辺エリアの地面１０に対する投影方向とは異なるように設定されている。また、この場合、周辺エリアの地面１０の形状は、傾斜平面である。
さらに、周辺エリアの地面１０において、法線方向が他の地面１の法線方向とは異なる範囲は、被測定物４が回転したときの被測定物４からの投影エリアを含む。
【００３８】
このように、単に被測定物４および支持回転機構３の周辺エリアの地面１０の形状を異ならせるという簡単で安価な構成を用いることにより、電波吸収体を用いずに、被測定物４と地面１０との間の多重反射を抑圧することができる。
【００３９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１〜図４）では、被測定物４の周辺エリアの地面１０を傾斜した平面に設定したが、地面１０の形状は平面に限定されるものではなく、図５のように、曲面形状としてもよい。
【００４０】
図５はこの発明の実施の形態２に係るレーダ断面積計測システムを示すｘｚ面断面図および上面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００４１】
図５において、被測定物４の周辺エリアの地面１０の形状は、曲面（たとえば、パラボラ面）となっている。
すなわち、地面１０の形状は、被測定物４の位置から逸脱した紙面左斜め上方付近に、焦点（または、焦線）Ｆを有するパラボラ面相当の形状となっている。
【００４２】
地面１０のパラボラ面が焦点Ｆを有する場合には、地面１０の形状は、ｘｚ面内においても、ｙｚ面内においても、いずれも一様ではない３次元的な放物面となる。
一方、地面１０のパラボラ面が焦線Ｆを有する場合には、地面１０の形状は、ｙ方向に一様なシリンドリカルパラボラ面となる。
【００４３】
以上のように、この発明の実施の形態２（図５）に係るレーダ断面積計測システムにおいて、周辺エリアの地面１０の形状は、曲面形状となっており、具体的には、放物面の一部、または柱状放物面の一部からなっている。
これにより、前述（図１〜図４）のように地面１０が傾斜平面である場合に比べて、多重反射波６ｂの伝搬経路を確実に被測定物４から逸脱させることが可能となる。
したがって、被測定物４と地面１０との間の多重反射波６ｂが被測定物４に再び入射する量をさらに確実に低減することができる。
【００４４】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２（図１〜図５）では、被測定物４の周辺エリアの傾斜平面または曲面からなる地面１０を、他の地面１の垂直位置よりも下方側に形成したが、これらの構成に限定されることはなく、たとえば図６、図７のように、周辺エリアの地面１０を他の地面１の垂直位置よりも上方に形成してもよい。
【００４５】
図６はこの発明の実施の形態３に係るレーダ断面積計測システムを示すｘｚ面断面図および上面図であり、図７はこの発明の実施の形態３に係るレーダ断面積計測システムの他の構成例を示すｘｚ面断面図および上面図である。
【００４６】
図６、図７において、被測定物４および支持回転機構３の周辺エリアの地面１０は、ｚ軸に関して回転対称な円錐側面形状を有し、他の領域の地面１の垂直位置よりも上方に形成されている。
また、図７において、被測定物４および支持回転機構３は、周辺エリアの地面１０の中央に形成された凹部１０ａに収納されている。
【００４７】
図６、図７のように周辺エリアの地面１０を形成した場合においても、前述と同様に、被測定物４と地面１０との間の多重反射を抑圧する効果が得られる。
また、前述の実施の形態１、２に比べて、周辺エリアの地面１０の実質的な構成量が軽減されるので、安価に地面１０を形成することが可能となる。
【００４８】
なお、図６、図７においては、地面１０の形状を、ｚ軸に関して回転対称な円錐側面形状としたが、所望の多重反射抑圧効果が得られれば、他の曲面形状や平面であってよい。
また、上記実施の形態１〜３（図１〜図７）において、測定用アンテナ装置２は、送信用および受信用に１つずつ、合計２つのアンテナ構成（準モノスタティック）であってもよく、送受信を兼用する１つのアンテナ構成（完全モノスタティック）であってもよい。
【００４９】
たとえば、測定用アンテナ装置２として、２つのアンテナ構成からなる準モノスタティックを適用した場合においても、被測定物４からみた送信アンテナと受信アンテナとの間の離角が小さければ、完全モノスタティックとほぼ同一の測定結果が得られる。
【００５０】
さらに、上記実施の形態１〜３において、地面１０上に支持回転機構３を直接設置する場合を例にとって説明したが、被測定物４の周辺エリアの地面１０の表面形状（法線方向）のみが他の面と異なってさえいれば、何らかの構造物が介在されていてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  地面、２  測定用アンテナ装置、３  支持回転機構、４  被測定物、５ａ  試験電波、５ｂ  反射波、６ａ、６ｂ、６ｃ  多重反射波、１０  地面、θ  傾斜角。
【図１】
2013160705.tif 000003
【図２】
2013160705.tif 000004
【図３】
2013160705.tif 000005
【図４】
2013160705.tif 000006
【図５】
2013160705.tif 000007
【図６】
2013160705.tif 000008
【図７】
2013160705.tif 000009
【図８】
2013160705.tif 000010
【図９】
2013160705.tif 000011