(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載するレーダ装置において、
主アンテナと、補助アンテナと、上記各アンテナに接続される受信機と、
上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、
上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記補助アンテナの位相中心が位置するように上記補助アンテナを駆動する補助アンテナ駆動装置と、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるように上記補助アンテナの受信信号に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、
上記の求められる荷重を上記補助アンテナの受信信号に乗じる乗算器と、上記主アンテナの受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
移動体に搭載するレーダ装置において、
主アンテナと、複数の素子アンテナと、上記各アンテナに接続される受信機と、
上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器と、上記各位相と振幅の可変器の出力を合成する加算器と、
上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、
上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの位相中心が位置するように上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器を制御する制御手段と、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるように上記加算器の出力に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、
上記の求められる荷重を上記加算器の出力に乗じる乗算器と、上記主アンテナに接続される受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
上記レーダ装置の荷重計算手段が、
上記移動体自身の速度ベクトル推定手段の出力および上記主アンテナに接続される受信機の出力を入力とし、目標の速度ベクトルを推定する目標速度ベクトル推定手段および上記移動体自身から見た上記目標の方向ベクトルを推定する目標方向ベクトル推定手段の出力に基づき、もしくは上記目標のドップラ周波数を推定する目標のドップラ周波数推定手段の出力に基づき、上記目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を備え、
上記クラッタ入射角度推定手段で推定されるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記レーダ装置の荷重計算手段に代えて、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるのに必要な荷重の位相を推定する荷重位相推定手段を有し、上記荷重位相推定手段で求められる位相に固定し、振幅だけを制御して上記減算器の出力信号電力を最小化する荷重を算出する適応荷重計算手段を備えたことを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項５】
移動体に搭載するレーダ装置において、
主アンテナと、補助アンテナと、上記主アンテナのゲイン関数を記憶するメモリと、上記各アンテナに接続される受信機と、上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、
上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記補助アンテナの位相中心が位置するように上記補助アンテナを駆動する補助アンテナ駆動装置と、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を有し、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して上記クラッタ入射角度推定手段で推定されるクラッタの入射方向の主アンテナゲインを求め、上記主アンテナゲインを用いて上記主アンテナゲインを下げる上記補助アンテナの受信信号に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、
上記の求められる荷重を上記補助アンテナに接続される受信機の出力に乗じる乗算器と、上記主アンテナに接続される受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】
移動体に搭載するレーダ装置において、
主アンテナと、複数の素子アンテナと、上記主アンテナゲイン関数を記憶するメモリと、上記各アンテナに接続される受信機と、上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器と、上記位相と振幅の可変器の出力を合成する加算器と、上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、
上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの位相中心が位置するように上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器を制御する制御手段と、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を有し、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して上記クラッタ入射角度推定手段で推定されるクラッタの入射方向の主アンテナゲインを求め、上記主アンテナゲインを用いて上記主アンテナゲインを下げる上記補助アンテナの受信信号に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、
上記の求められる荷重を上記加算器の出力に乗じる乗算器と、上記主アンテナに接続される受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項７】
上記レーダ装置の荷重計算手段が、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を有し、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して、上記クラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを平均化して、上記クラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項８】
上記レーダ装置の荷重計算手段に代えて、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段と、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して、上記移動体自身の姿勢から主アンテナに入射するクラッタ電力を推定するクラッタ電力推定手段とを有して、クラッタの入射方向の主アンテナゲインを下げる荷重を算出する荷重計算手段を備えたことを特徴とする請求項５もしくは６のいずれかに記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は移動体に搭載するレーダ装置に関し、特に目標からの反射波である目標信号と周波数が重なるクラッタの抑圧に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のレーダ装置は、例えば特開平１１−２７１４３６に示されたパルスドップラレーダ装置があり、図１５は上記文献に示されたレーダ装置の構成図である。
【０００３】
図１５において、１は主アンテナ、２はブロードな指向性を持つ補助アンテナ（またはガードアンテナ）、３は受信機、４は減算器、５は荷重計算手段、７は乗算器、８は移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段である。
また、ｘ０(ｔ）を主アンテナの受信信号、ｘ１(ｔ）を補助アンテナの受信信号、ｚ(ｔ）を減算手段４の出力信号、ｗは荷重計算手段５で計算される荷重値である。
これらの信号の表記式におけるｔは時間を表す因子であり、信号はすべて複素信号とする。
【０００４】
また、図１６は従来のレーダ装置の荷重計算手段の機能説明図である。
上記荷重計算手段５は、レーダ搭載の移動体自身の速度ベクトルＶｍを推定する速度ベクトル推定手段８の出力および主アンテナ１の受信信号を入力し、目標の速度ベクトルＶＴを推定する目標の速度ベクトル推定手段２１、レーダ装置搭載の移動体自身から見た目標の方向ベクトルＢＴを推定する目標の方向ベクトル推定手段２２、目標のドップラ周波数を推定する目標のドップラ周波数推定手段２３、目標信号と周波数が等しいクラッタの入射角度ΨＣを推定する手段２４、およびエレベーション角度がΨＣとなる１入射方向のゲインを最小化するように荷重を計算する手段２５を有している。
【０００５】
次に、上記従来のレーダ装置の動作について説明する。
図１３は、従来および本願のレーダ装置を搭載した移動体自身Ｓから、移動目標Ｔを観測する様子を説明するための図である。
速度ベクトルＶｍで移動するレーダ装置を搭載した移動体より速度ベクトルＶＴで移動する目標を観測する様子を示している。ここでレーダ装置を搭載した移動体から見た目標の方向ベクトルをＢＴとし、上記速度ベクトルＶｍ と上記方向ベクトルＢＴのなす角度をΨｂとする。
また、レーダ装置を搭載した移動体において移動目標からの反射波（以後、目標信号と呼ぶ）の周波数と同一の周波数をもつクラッタの入射方向ベクトルをＶＣとし、ベクトルＶｍとベクトルＶＣのなす角をΨＣとする。また、方向ベクトルＢＴと速度ベクトルＶＴのなす角をθＴとする。
このようなモデルにおけるレーダ装置の受信信号の周波数スペクトルは、模式的に図１４のようになる。
目標以外からの反射波であるクラッタは、ゲインの高い主アンテナのメインビーム方向にある静止体からのクラッタ（メインビームクラッタ）および反射面積が大きい鉛直下方からのクラッタ（直下クラッタ）が大きくなる。その他のクラッタはサイドローブクラッタと呼ばれている。これら静止物体からのクラッタのドップラ周波数ｆｄの範囲は式（１）で表されるように制限されている。
【０００６】
【数１】
0003926646.tif 000002
【０００７】
ここにλは波長である。
一方、目標方向にある静止体からのクラッタのドップラ周波数ｆＭＢは式（２）のようになり、目標が移動していることによる周波数シフト量ｆＴは式（３）で与えられる。
【０００８】
【数２】
0003926646.tif 000003
【０００９】
式（２）および式（３）から、目標信号のドップラ周波数ｆｄＴは式（４）で与えられる。
【００１０】
【数３】
0003926646.tif 000004
【００１１】
式（４）から目標が接近する速度を持つ場合においては、第２項のcosθＴは負となるのでｆｄＴの値はｆＭＢより大きくなり、図１４の目標信号Aに示すようにクラッタが存在しない周波数領域に目標信号がシフトして良好な検出性能を得ることができる。
しかし、図１３に示すように目標の速度ベクトルが、レーダ搭載の移動体自身の速度ベクトルと同方向の場合には第２項のcosθＴは正となりｆｄＴの値はｆＭＢより小さくなるので、図１４の目標信号Bに示すようにクラッタが存在する周波数領域に目標信号がシフトするため検出が困難となる。
このような場合は、目標信号とクラッタの周波数は重なっているので、知られているMTI（ Moving Target Indicator ) のような時間周波数でクラッタを抑圧することは不可能である。
【００１２】
このような課題に対し、図１５に示した従来のレーダ装置では、補助アンテナ２を備えこの受信信号に適当な荷重値を乗じた信号を減算することによりクラッタを空間的な指向性の制御によって抑圧される。
上記の荷重値は図１６に示すような荷重計算手段で求められる。
まず、速度ベクトル推定手段８によりレーダ搭載の移動体自身の速度ベクトルＶｍを推定し、目標速度ベクトル推定手段２１により目標の速度ベクトルＶＴ 、目標方向ベクトル推定手段２２によりレーダ搭載の移動体自身から目標を見た方向ベクトルＢＴをそれぞれ推定する。また、目標ドップラ周波数推定手段２３により目標のドップラ周波数ｆｄＴを推定する。速度ベクトルとなす角度ΨＣの方向からの静止体からのクラッタのドップラ周波数ｆｄｃは式（５）で与えられる。
【００１３】
【数４】
0003926646.tif 000005
【００１４】
目標とクラッタのドップラ周波数が重なるとき、ｆｄｃ＝ｆｄＴであるから、目標とドップラ周波数が重なるクラッタの入射角度ΨＣは式（４）および式（５）から式（６）で与えられる。
【００１５】
【数５】
0003926646.tif 000006
【００１６】
式（６）から判るように、図１６における目標のドップラ周波数推定手段２３か、目標速度ベクトル推定手段２１と目標方向ベクトル推定手段２２の組み合わせのいずれか一方があれば他方の推定値が求まるのでいずれか一方だけを備えればよい。
次に、式（６）で求められたクラッタの入射角度ΨＣから、速度ベクトルＶｍからエレベーション方向で下方にΨＣだけ回転させた方向のアンテナパターンが最小化するようにアンテナゲインを下げクラッタを抑圧する。
主アンテナ１の位相中心に対する補助アンテナの位相中心の位置ベクトルをＤ１、速度ベクトルＶｍからエレベーション方向で下方にΨＣだけ回転させた方向ベクトルをＤＣとすると、主アンテナおよび補助アンテナで受信される方向ベクトルＤＣから入射するクラッタ成分ｘ０Ｃ(ｔ)、ｘ１Ｃ(ｔ)は、それぞれ式（７），式（８）で与えられる。
【００１７】
【数６】
0003926646.tif 000007
【００１８】
ここにＧ０(ＤＣ）は主アンテナ１の方向ベクトルＤＣ方向のゲインであり、ｃ（ｔ）はクラッタ信号の時間波形である。また、補助アンテナは無指向性とした。
減算器４の出力信号ｚ(ｔ）は式（９）で与えられるので、荷重値を式（１０）のように設定することによりＤＣ 方向から入射するクラッタを抑圧することができる。
【００１９】
【数７】
0003926646.tif 000008
【００２０】
以上が、図１５に示した従来のレーダ装置のクラッタ抑圧の原理であるが、目標とドップラ周波数が重なるクラッタはエレベーション方向の下方だけでなく、速度ベクトルＶｍとなす角度がΨＣとなる方向すべてから入射する。
上記のクラッタの入射方向を図示すると、図１５に示すように速度ベクトルＶｍの周りに円錐状になる。補助アンテナ位置を特定しない従来の方式では、目標とドップラ周波数が重なるクラッタの入射方向ベクトルＤＣに応じて式（８）におけるＤ1・ＤＣの値も変わることから、補助アンテナのこれらクラッタに対する受信位相差は一定ではないことが判る。
したがって円錐状に存在するクラッタ入射角のうちの１方向にしか主アンテナのアンテナゲインを下げることができないことになり、十分にクラッタを抑圧できないという課題がある。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置では、目標信号と周波数が重なるクラッタが存在する場合、上記クラッタの入射方向のうち一部の入射方向に対する主アンテナゲインしか下げることができず、十分にクラッタを抑圧できないという課題があった。
【００２２】
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、レーダ装置の補助アンテナをレーダ装置を搭載する移動体自身の速度ベクトル上に位置するように制御するか、またはクラッタの入射方向とそれに対応する主アンテナゲインを推定することにより、目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げることができ、上記クラッタを有効に抑圧することができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の請求項１に係るレーダ装置は、移動体に搭載するレーダ装置において、主アンテナと、補助アンテナと、上記各アンテナに接続される受信機と、上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記補助アンテナの位相中心が位置するように上記補助アンテナを駆動する補助アンテナ駆動装置と、上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるように上記補助アンテナの受信信号に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、上記の求められる荷重を上記補助アンテナの受信信号に乗じる乗算器と、上記主アンテナの受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、この発明の請求項２に係るレーダ装置は、移動体に搭載するレーダ装置において、主アンテナと、複数の素子アンテナと、上記各アンテナに接続される受信機と、上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器と、上記各位相と振幅の可変器の出力を合成する加算器と、上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの位相中心が位置するように上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器を制御する制御手段と、上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるように上記加算器の出力に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、上記の求められる荷重を上記加算器の出力に乗じる乗算器と、上記主アンテナに接続される受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明の請求項３に係るレーダ装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載のレーダ装置の荷重計算手段が、
上記移動体自身の速度ベクトル推定手段の出力および上記主アンテナに接続される受信機の出力を入力とし、
目標の速度ベクトルを推定する目標速度ベクトル推定手段および上記移動体自身から見た上記目標の方向ベクトルを推定する目標方向ベクトル推定手段の出力に基づき、もしくは上記目標のドップラ周波数を推定する目標のドップラ周波数推定手段の出力に基づき、上記目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を備え、上記クラッタ入射角度推定手段で推定されるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することを特徴とする。
【００２６】
また、この発明の請求項４に係るレーダ装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載のレーダ装置の荷重計算手段に代えて、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるのに必要な荷重の位相を推定する荷重位相推定手段を有し、上記荷重位相推定手段で求められる位相に固定し、振幅だけを制御して上記減算器の出力信号電力を最小化する荷重を算出する適応荷重計算手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、この発明の請求項５に係るレーダ装置は、移動体に搭載するレーダ装置において、主アンテナと、補助アンテナと、上記主アンテナゲイン関数を記憶するメモリと、上記各アンテナに接続される受信機と、上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記補助アンテナの位相中心が位置するように上記補助アンテナを駆動する補助アンテナ駆動装置と、上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を有し、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して上記クラッタ入射角度推定手段で推定されるクラッタの入射方向の主アンテナゲインを求め、上記主アンテナゲインを用いて上記主アンテナゲインを下げる上記補助アンテナの受信信号に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、上記の求められる荷重を上記補助アンテナの受信信号に乗じる乗算器と、上記主アンテナに接続される受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
また、この発明の請求項６に係るレーダ装置は、移動体に搭載するレーダ装置において、主アンテナと、複数の素子アンテナと、上記主アンテナのアンテナゲイン関数を記憶するメモリと、上記各アンテナに接続される受信機と、上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器と、上記位相と振幅の可変器の出力を合成する加算器と、上記移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段と、上記速度ベクトル推定手段で推定される移動体自身の速度ベクトル上に上記主アンテナの位相中心に対する上記複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの位相中心が位置するように上記複数の素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器を制御する制御手段と、上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を有し、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して上記クラッタ入射角度推定手段で推定されるクラッタの入射方向の主アンテナゲインを求め、上記主アンテナゲインを用いて上記主アンテナゲインを下げる上記補助アンテナの受信信号に乗じる荷重を求める荷重計算手段と、上記の求められる荷重を上記補助アンテナの受信信号に乗じる乗算器と、上記主アンテナに接続される受信機の出力から上記乗算器の出力を減算する減算器と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、この発明の請求項７に係るレーダ装置は、請求項５もしくは６のいずれかに記載のレーダ装置の荷重計算手段が、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を有し、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して、上記クラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを平均化して、上記クラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することを特徴とする。
【００３０】
また、この発明の請求項８に係るレーダ装置は、請求項５もしくは６のいずれかに記載のレーダ装置の荷重計算手段に代えて、
上記レーダ装置の目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段と、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照して、上記移動体自身の姿勢から主アンテナに入射するクラッタ電力を推定するクラッタ電力推定手段とを有して、主アンテナゲインを下げる荷重を算出する荷重計算手段を備えたことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明のレーダ装置の実施の形態１を示す要部構成図である。
図３は図１の荷重計算手段５ａの機能説明図である。
図１において、１は主アンテナ、２はブロードな指向性をもつ補助アンテナ、３は受信機、４は減算器、５ａは荷重計算手段、７は乗算器、８は移動体自身の速度ベクトルを推定する速度ベクトル推定手段である。
６は上記移動体自身の速度ベクトル推定手段８で推定される速度ベクトル上に上記補助アンテナ２の位相中心が位置するよう駆動する補助アンテナ駆動装置であり、本発明の特徴の１つである。
また、以下、数式で用いる信号の表記は、ｘ０(ｔ）を主アンテナの受信信号、ｘ１(ｔ）を補助アンテナの受信信号、ｚ(ｔ）を減算手段４の出力信号、ｗを荷重計算手段の出力信号である荷重値である。
上記信号の表記式におけるｔは時間を表す因子であり、信号はすべて複素信号とする。
ここで、主アンテナの位相中心に対する補助アンテナの位相中心の位置ベクトルをＤ１、主アンテナの位相中心に対する目標からの反射波である目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向ベクトルをＤＣ(α）とする。この入射方向ベクトルＤＣ(α）は、速度ベクトルＶｍとのなす角が一定であり、図１における円錐の側面に乗るベクトルである。
ＤＣ(α）は、αを図１に示すように円錐底面において鉛直下方からの角度とすると、主アンテナの位相中心からα（０≦α≦２π）に対応した円錐底面の円周上の点を向くベクトルである。
このときｘ０Ｃ(ｔ）、ｘ１Ｃ(ｔ）はそれぞれ式（１１），式（１２）で与えられる。
【００３７】
【数８】
0003926646.tif 000009
【００３８】
ここに、ｃ(α,t）は方向ベクトルＤＣ(α）から入射するクラッタの時間波形、Ｇ０(ＤＣ(α)) は、ＤＣ(α）方向の主アンテナのアンテナゲイン関数を示す。
当該レーダ装置では、補助アンテナの受信信号に荷重を乗じた信号を主アンテナの受信信号から差し引くことによりクラッタ成分を抑圧するが、式（１１）においてアンテナゲイン関数 Ｇ０(ＤＣ(α)) は実数関数であり、式（１２）において補助アンテナの位置ベクトルＤ１は移動体自身の速度ベクトルと平行になるように動かすので、Ｄ１・ＤＣ(α）は角度αによらず一定となる。
すなわち、抑圧すべきクラッタの主アンテナと補助アンテナ間の受信位相差はすべて一定の値となることが分かる。
ここで、仮にアンテナゲイン関数Ｇ０(ＤＣ(α)) が角度αによらず一定であるとすると、ＤＣ(α）方向から入射するクラッタ成分を最小化する荷重は式（１３）で与えられ、これは角度αによらないことが分かる。
すなわち、抑圧すべき全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げることによりこれらを抑圧することができる。
【００３９】
【数９】
0003926646.tif 000010
【００４０】
図３は図１の荷重計算手段５ａの機能説明図で、従来の図１５と図１６の荷重計算手段５の機能説明図と比較して、従来は、目標信号と周波数が重なるクラッタが存在する場合、上記クラッタの入射方向のうち一部の入射方向の主アンテナゲインを下げるブロック２５に対して、実施の形態１は、目標信号と周波数が重なる全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるように上記補助アンテナの受信信号に乗じる荷重をブロック２６で求めるものである。
【００４１】
以上のように、この実施の形態１によれば、補助アンテナをレーダ搭載の移動体自身の速度ベクトル上に位置するように制御することにより、目標からの反射波である目標信号と周波数が重なる全てのクラッタの入射方向の主アンテナゲインを下げる荷重を得ることができる。
【００４２】
実施の形態２．
図２はこの発明のレーダ装置の実施の形態２を示す要部構成図である。
図３は図２の荷重計算手段５ａの機能説明図である。
図２において、１１は素子アンテナ、１２は素子アンテナの受信信号の位相と振幅を変える可変器、１０は位相と振幅の可変器を制御する制御手段、１５は位相と振幅の可変器の出力を合成する合成器である。
図２において、複数の素子アンテナ１１からなるアレーアンテナの受信信号を補助アンテナの受信信号として用いるサイドローブキャンセラの構成をもっている。
【００４３】
実施の形態１では、補助アンテナが移動体自身の速度ベクトル上に位置するように機械的に駆動するが、本実施の形態２では、固定された素子アンテナの受信信号の位相と振幅を制御し、素子アンテナで構成されるアレイアンテナの位相中心が移動体自身の速度ベクトル上に位置するように電気的に制御するものである。
これにより、実施の形態１の場合と同様に、抑圧すべき目標信号と周波数が重なるクラッタの、主アンテナと補助アンテナ間の受信位相差は一定となるので、１つの荷重を制御するだけで抑圧したい全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げることができる。
【００４４】
図３は図１，図２に共通の荷重計算手段５ａの機能説明図であり説明を省く。
【００４５】
以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、補助アンテナを主アンテナ面の外部に配置できるので、補助アンテナが主アンテナをブロックしないように構成することができ、主アンテナの受信環境に与える影響を小さくすることができる効果がある。
【００４６】
実施の形態３．
図４はこの発明のレーダ装置の実施の形態３を示す要部構成図である。
図４において、１３は振幅だけを制御する適応荷重計算手段であり、その他の構成は実施の形態１と同じである。
図５は図４の適応荷重計算手段１３の機能説明図である。
【００４７】
この実施の形態３は、実施の形態１において説明したように、補助アンテナを移動体自身の速度ベクトル上に配置することにより、目標信号と周波数が重なるクラッタの主アンテナと補助アンテナ間の受信位相差がすべて等しくなることから、荷重の位相を式（１０）で求められる荷重の位相に固定し、振幅だけを制御して減算器４の出力信号の電力を最小化するように荷重を算出するものである。従来のサイドローブキャンセラに用いられる適応フィルタでは、減算器４の出力信号電力を最小化する複素数の荷重を算出し、位相と振幅を制御していた。
この場合、補助アンテナの受信信号と相関が高い成分を抑圧するため、目標信号成分も抑圧してしまうという課題と、クラッタ成分を選択的に抑圧できないという課題がある。
【００４８】
これに対し、この発明の実施の形態３は、振幅だけを制御して、目標信号と周波数が重なるクラッタのみを抑圧することができる。
また、主アンテナのクラッタ方向のアンテナゲイン関数Ｇ０(ＤＣ(α)) が角度αに対して一様でない場合も、自動的に抑圧すべきクラッタ電力を最小化する荷重を求めることができる効果がある。
【００４９】
なお、ここでは、補助アンテナの位置を移動体自身の速度ベクトル上に機械的に駆動する構成のレーダ装置について説明したが、これに限らず実施の形態２で説明したように、複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの位相中心を移動体自身の速度ベクトル上に電気的に移動する構成のレーダ装置についても同様に適用することができる。
【００５０】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４を示す要部構成図である。
図６において、主アンテナのアンテナゲイン関数を格納するメモリ１４を備えている。
図７は図６の荷重計算手段５ｂの機能説明図である。
図８は図６の荷重計算手段５ｂの他の機能説明図である。
図９は図６の荷重計算手段５ｂのその他の機能説明図である。
【００５１】
本実施の形態４の実施例１について図６，図７を参照して説明する。
実施例１では、目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向が推定された際に、主アンテナゲイン関数が予め格納されているメモリ１４から上記クラッタの入射方向に対する主アンテナゲイン関数Ｇ０(ＤＣ（α))を参照して、例えば、図７に示す機能説明図のように荷重計算手段５ｂのブロック２９において荷重を算出する。
式（１１）と式（１２）から減算器４の出力信号z(α,t）は、式（１４）のように与えられる。
ここで複素荷重ｗの偏角をｗθ、大きさをｗｒとすると、ｗθは受信位相差をキャンセルするようにｗθ＝exp［ -j2(π/λ)D1・DC(α）］とおき、式（１５）のようになる。
【００５２】
【数１０】
0003926646.tif 000011
【００５３】
次に、本実施の形態４の実施例２について図６，図８を参照して説明する。
実施例２では、式（１５）から、例えば 、ｃ(α,ｔ）の電力が角度αによらず一定ならば、式（１６）に示すようにクラッタ方向の平均値を荷重値の大きさとして与えればよい。
図８に示す機能説明図のように荷重計算手段５ｂのブロック３０において荷重が算出される。
【００５４】
【数１１】
0003926646.tif 000012
【００５５】
これにより、アンテナゲインが角度αに関して一定ではない場合でも、出力信号におけるクラッタ成分を抑圧することができる効果がある。なお、ここでは平均値を計算したが、中間値で置き換えても上記の効果を得ることは可能である。
【００５６】
次に、その他の例として、本実施の形態４の実施例３について図６，図９を参照して説明する。
実施例３では、例えば、移動体自身の姿勢が判る場合には、図９に示す機能説明図のように荷重計算手段５ｂのブロック３１において荷重を算出する。
ここで、ｃ(α,ｔ）の電力は移動体自身の姿勢により、下方からの電力が強いなどある程度の推定をすることが可能であるので、式（１６）における角度αの範囲を下方だけに制限して平均処理の計算を行うことも可能である。
この場合、演算量を減らすことができる効果がある。
勿論、完全にｃ(α,ｔ）の電力が推定可能であるならば、式（１７）のように荷重値の大きさを決定すればより有効にクラッタを抑圧することができる。
【００５７】
【数１２】
0003926646.tif 000013
【００５８】
なお、補助アンテナの位相中心を移動体自身の速度ベクトル上に位置するよう機械的に駆動する構成のレーダ装置について説明したが、これに限らず実施の形態２で説明したように複数の素子アンテナからなるアレーアンテナを補助アンテナとし、その位相中心を移動体自身の速度ベクトル上に電気的に移動する構成のレーダ装置にも同様に適用することができる。
【００５９】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５を示すレーダ装置の要部構成図である。
図１０では、実施の形態４の図６における補助アンテナ駆動装置６を備えず補助アンテナ２の位置は固定されている構成である。
主アンテナゲイン関数はメモリ１４に保管されており、抑圧すべきクラッタの入射方向のゲインを読み出すことができる。目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向ベクトルＤｃ（α）は、実施の形態４の図７〜図９に例示する処理手順により、実施の形態４の荷重計算手段５ｂにおいて求められる。目標信号と周波数が重なるクラッタの方向ベクトルＤｃ（α）に対応した主アンテナゲイン関数Ｇ０（Ｄｃ（α））はメモリ１４から呼び出される。
今、位置が固定されている補助アンテナの位相中心の主アンテナの位相中心に対する位置ベクトルをＤ1とすると、方向ベクトルＤｃ（α）から入射するクラッタの減算器４の出力信号における信号成分ｚ（α，ｔ）は式（１８）で与えられる。この信号成分を最小化する荷重ｗ（α）は式(１９)で与えられる。従来例で説明したように補助アンテナを固定する場合、入射方向Ｄｃ（α）に応じて受信位相差が異なるのでこの荷重ｗ（α）を用いても十分に目標信号と周波数が重なるクラッタを抑圧することができない。そこで、実施の形態４の場合と同様にクラッタｃ（α，ｔ）が、αmin≦α≦αmaxの区間で存在しαに対して電力が一定であるなら式(２０)に示すように上記の区間のｗ（α）の平均を荷重として用いれば、従来の構成で求められる荷重を用いるよりも上記クラッタの抑圧性能が向上する。特に、抑圧すべき上記クラッタが十分狭帯域であり、αの異なるクラッタｃ（α，ｔ）同士の相関が高い場合には、十分に上記クラッタを抑圧することも可能である。
【００６０】
【数１３】
0003926646.tif 000014
【００６１】
式(２０)の積分処理は角度αをサンプリングする場合、式(２１)のように行うこともできる。ここにサンプリングした角度をα1 … αIとした。
【００６２】
【数１４】
0003926646.tif 000015
【００６３】
以上のように、本実施の形態５によれば、式(２０)または式(２１)により荷重を計算することにより、補助アンテナを自機の速度ベクトル上に配置しなくても従来の構成に比べクラッタを有効に抑圧できる。また、補助アンテナを主アンテナ面の外に配置することができる場合には、主アンテナの電波受信特性に与える影響を少なくできる効果がある。
【００６４】
実施の形態６．
図１１は、実施の形態６を示すレーダ装置の要部構成図である。
図１２は図１１の荷重計算手段５ｂの機能説明図である。
実施の形態６では、実施の形態５における主アンテナゲイン関数を記憶するメモリの代わりに主アンテナゲインおよび補助アンテナのゲインを推定するアンテナゲイン推定手段４１を備えている。荷重計算手段５ｂは図７〜図９のメモリを主アンテナゲイン推定手段４１に置き換えて同様に実施することができる。図１２は、図８のメモリを主アンテナゲイン推定手段４１に置き換えた例である。ただし、このアンテナゲイン推定手段は例えば補助アンテナとしてゲインが一定の無指向性のアンテナを用いる場合には、主アンテナのゲインだけを推定すればよい。
【００６５】
次にアンテナゲイン推定手段４１において、主アンテナが複数の無指向性の素子アンテナで構成されるアレーアンテナである場合において、そのアンテナゲインを推定する例を説明する。各素子アンテナの基準点に対する位置ベクトルをｄ1…ｄＭとし、主アンテナのビームフォーミングのために各素子アンテナの受信信号に乗じる荷重をwb1…wbM(|wbm|=1とする) とするとき入射方向単位ベクトルＤｃ（α）が向くクラッタの入射方向のアンテナゲインは式(２２)で与えられる。
【００６６】
【数１５】
0003926646.tif 000016
【００６７】
以上のように、本実施の形態６によれば、アンテナゲイン推定手段を有して、主アンテナゲインを推定することにより、実施の形態５の効果に加え、大量のデータをメモリとして持つ必要がない利点がある。また、主アンテナがフェーズドアレーアンテナである場合はビームの向きが変わるとアンテナパターンが変化するためアンテナゲイン関数をメモリとして持つことは現実的には不可能であるが、本実施の形態６ではビームを形成するためのアレーファクタを用いて主アンテナゲインを推定できるので有効である。なお、本実施の形態６では抑圧すべきクラッタの方向（Ｄｃ（α）の向く方向）だけアンテナゲインの計算を行えばよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、レーダ装置の補助アンテナを移動体自身の速度ベクトル上に位置するように制御することにより、目標信号と周波数が重なるクラッタの一部ないし全ての入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することができ、上記クラッタを有効に抑圧することができるレーダ装置を得ることができる。
【００６９】
また、請求項２に係る発明によれば、レーダ装置の複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの位相中心を移動体自身の速度ベクトル上に位置するよう制御することにより、目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することができ、上記クラッタを有効に抑圧することができるレーダ装置を得ることができる。
また、上記素子アンテナからなるアレーアンテナは主アンテナをブロックすることなく、主アンテナの受信環境に与える影響を小さくすることができる。
【００７０】
また、請求項３に係る発明によれば、請求項１もしくは２記載のレーダ装置の荷重計算手段が、上記移動体自身の速度ベクトル推定手段の出力および上記主アンテナに接続される受信機の出力を入力とし、
上記目標の速度ベクトルを推定する目標速度ベクトル推定手段および上記移動体自身から見た目標の方向ベクトルを推定する目標方向ベクトル推定手段の出力に基づき、もしくは上記目標のドップラ周波数を推定する目標のドップラ周波数推定手段の出力に基づき、上記目標信号と周波数が重なるクラッタの入射角度を推定するクラッタ入射角度推定手段を備え、
上記の推定されるクラッタの一部ないし全ての入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することにより、上記クラッタを有効に抑圧することができるレーダ装置を得ることができる。
【００７１】
また、請求項４に係る発明によれば、請求項１もしくは２のいずれかに記載のレーダ装置の上記荷重計算手段に代えて、
目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げるのに必要な荷重の位相を推定する荷重位相推定手段を有し、上記の推定された位相に固定し、振幅のみを制御して上記減算器の出力信号電力を最小化する荷重を算出する適応荷重計算手段を備え、振幅のみを制御して上記目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタを有効に抑圧することのできるレーダ装置を得ることができる。
また、主アンテナのクラッタ方向の主アンテナゲイン関数が角度αに対して一様ではない場合でも、自動的に抑圧すべきクラッタ電力を最小化する荷重を求めることができる。
【００７２】
また、請求項５に係る発明によれば、レーダ装置の補助アンテナを移動体自身の速度ベクトル上に位置するように制御することにより、目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向が推定された際に、主アンテナゲイン関数を予め記憶するメモリから上記クラッタの入射方向の主アンテナゲイン関数を参照して、荷重計算手段において上記目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することができ、また、上記クラッタの入射方向に対する主アンテナゲインが一定でない場合でも、上記クラッタを有効に抑圧することができるレーダ装置を得ることができる。
【００７３】
また、請求項６に係る発明によれば、レーダ装置の複数の素子アンテナからなるアレーアンテナの位相中心を移動体自身の速度ベクトル上に位置するように電気的に制御することにより、目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向が推定された際に、主アンテナゲイン関数を予め記憶するメモリから上記クラッタの入射方向の主アンテナゲイン関数を参照して、荷重計算手段において上記目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することができ、また、上記クラッタの入射方向に対する主アンテナゲインが一定でない場合でも、上記クラッタを有効に抑圧することができるレーダ装置を得ることができる。
【００７４】
また、請求項７に係る発明によれば、請求項５もしくは６のいずれかに記載のレーダ装置の荷重計算手段が、目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出する際に、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照し、上記目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを平均化し、上記目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出することにより、上記主アンテナゲインが一定でない場合でもクラッタ成分を有効に抑圧することができるレーダ装置を得ることができる。
【００７５】
また、請求項８に係る発明によれば、請求項５もしくは６のいずれかに記載のレーダ装置の荷重計算手段に代えて、
目標信号と周波数が重なるクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重を算出する際に、上記メモリに記憶された主アンテナゲイン関数を参照し、移動体自身の姿勢から主アンテナに入射するクラッタ電力の推定結果に基づいて、上記目標信号と周波数が重なる一部ないし全てのクラッタの入射方向に対する主アンテナゲインを下げる荷重計算手段を備えることにより、上記アンテナゲインが一定でない場合や、クラッタ電力が一定でない場合でも、有効にクラッタ成分を抑圧することができるレーダ装置を得ることができる。
また、クラッタの入射方向の範囲を制限して、荷重計算の演算量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のレーダ装置の実施の形態１を示す要部構成図である。
【図２】  この発明のレーダ装置の実施の形態２を示す要部構成図である。
【図３】  図１，図２の荷重計算手段の機能説明図である。
【図４】  この発明のレーダ装置の実施の形態３を示す要部構成図である。
【図５】  図４の適応荷重計算手段の機能説明図である。
【図６】  この発明のレーダ装置の実施の形態４を示す要部構成図である。
【図７】  図６の荷重計算手段の機能説明図である。
【図８】  図６の荷重計算手段の他の機能説明図である。
【図９】  図６の荷重計算手段のその他の機能説明図である。
【図１０】  この発明のレーダ装置の実施の形態５を示す要部構成図である。
【図１１】  この発明のレーダ装置の実施の形態６を示す要部構成図である。
【図１２】  図１１の荷重計算手段の機能説明図である。
【図１３】  従来およびこの発明のレーダ装置を搭載した移動体自身から、移動目標を観測する様子を説明するための図である。
【図１４】  従来およびこの発明のレーダ装置の受信信号の周波数スペクトルの摸式図である。
【図１５】  従来のレーダ装置を示す要部構成図である。
【図１６】  図１５の荷重計算手段の機能説明図である。
【符号の説明】
１  主アンテナ、  ２  補助アンテナ、  ３  受信機、  ４  減算器、  ５ａ，５ｂ  荷重計算手段、  ６  補助アンテナ駆動装置、  ７  乗算器、  ８  移動体自身の速度ベクトル推定手段、  １０  位相と振幅の可変器の制御手段、  １１  補助アンテナ（アレイアンテナ）、  １２  位相と振幅の可変器、１３  適応荷重計算手段、  １４  メモリ、  １５  合成器。
【図１】
0003926646.tif 000017
【図２】
0003926646.tif 000018
【図３】
0003926646.tif 000019
【図４】
0003926646.tif 000020
【図５】
0003926646.tif 000021
【図６】
0003926646.tif 000022
【図７】
0003926646.tif 000023
【図８】
0003926646.tif 000024
【図９】
0003926646.tif 000025
【図１０】
0003926646.tif 000026
【図１１】
0003926646.tif 000027
【図１２】
0003926646.tif 000028
【図１３】
0003926646.tif 000029
【図１４】
0003926646.tif 000030
【図１５】
0003926646.tif 000031
【図１６】
0003926646.tif 000032