(57)【要約】【課題】高精度な測位が可能なレーダ装置を提供する。【解決手段】レーダ装置１０は、探知ベクトル算出部１０２、逆ベクトル算出部１０３、レーコン情報取得部１０４、および、位置演算部１０５を備える。探知ベクトル算出部１０２は、レーダ波とレーコン応答波からアンテナ１０１とレーコン２０との距離及びアンテナ１０１に対するレーコン２０の方位を含む探知ベクトルを算出する。逆ベクトル算出部１０３は、探知ベクトルの方位を１８０°反転した方位を有する逆ベクトルを算出する。レーコン情報取得部１０４は、レーコン応答波からレーコン位置を取得する。位置演算部１０５は、レーコン位置、探知ベクトル、および、逆ベクトルを用いて算出された複数のレーダ暫定位置を比較し、この比較結果によってレーダ暫定位置を補正してレーダ位置を算出する。【選択図】  図１
2017110980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してレーコン装置から送信されるレーコン応答波を受信するレーダ装置であって、
前記レーコン応答波に含まれる前記レーコン装置の位置を取得するレーコン情報取得部と、
前記レーコン応答波に基づいて、自装置を基準とした前記レーコン装置までの距離および前記レーコン装置の方位を含む探知ベクトルを算出する探知ベクトル算出部と、
前記探知ベクトルの逆ベクトルを算出する逆ベクトル算出部と、
前記レーコンの位置、前記探知ベクトル、および前記逆ベクトルを用いて算出される複数回のレーダ暫定位置を用いてレーダ位置を算出する位置演算部と、
を備える、レーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置であって、
前記位置演算部は、
前記複数回のレーダ暫定位置の比較結果を用いて前記レーダ暫定位置を補正することによって前記レーダ位置を算出する、
レーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダ装置であって、
前記位置演算部は、
前記レーコン位置および前記逆ベクトルを用いて第１のレーダ暫定位置を算出し、レーコン暫定位置および前記逆ベクトルを用いて第２のレーダ暫定位置を算出するレーダ暫定位置算出部と、
前記レーダ暫定位置および前記探知ベクトルを用いて前記レーコン暫定位置を算出するレーコン暫定位置算出部と、
前記第１のレーダ暫定位置と前記第２のレーダ暫定位置との比較結果から、前記レーダ位置の算出誤差を算出する誤差算出部と、
前記第１のレーダ暫定位置を前記算出誤差によって補正して前記レーダ位置を算出するレーダ位置算出部と、
を備える、レーダ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーダ装置であって、
前記レーコン暫定位置算出部と前記レーダ暫定位置算出部とは、
前記レーコン暫定位置の算出と前記第２のレーダ暫定位置の算出を交互に複数回繰り返し、
前記誤差算出部は、
複数回のレーダ暫定位置から前記算出誤差を算出する、
レーダ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーダ装置であって、
前記レーコン暫定位置算出部と前記レーダ暫定位置算出部とは、前記探知ベクトルの距離が長いほど繰り返し回数を増加させる、
レーダ装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のレーダ装置であって、
前記レーダ暫定位置算出部は、
前記探知ベクトルの仰角を補正する仰角補正部と、
補正された仰角を含む逆ベクトルを用いてレーダ仮位置を算出するレーダ仮位置算出部と、
前記レーダ仮位置の高さを前記レーダ装置の高さに補正してレーダ補正位置を算出するレーダ補正位置算出部と、
を備え、
前記仰角補正部は、
前記仰角の初期値に、０°を設定し、
前記初期値以外の仰角に、前記仰角が初期値の逆ベクトルと、前記レーダ補正位置とレーコン位置を通る逆ベクトルとの角度差を設定し、
前記レーダ仮位置算出部は、前記初期値以外の仰角を用いて算出されたレーダ仮位置を、前記レーダ暫定位置として出力する、
レーダ装置。
【請求項７】
所定周波数の電磁波に応答してレーコン装置から送信されるレーコン応答波に含まれるレーコン装置の位置を取得するレーコン情報取得工程と、
前記レーコン応答波に基づいて、自装置を基準とした前記レーコン装置までの距離および前記レーコン装置の方位を含む探知ベクトルを算出する探知ベクトル算出工程と、
前記探知ベクトルの逆ベクトルを算出する逆ベクトル算出工程と、
前記レーコンの位置、前記探知ベクトル、および前記逆ベクトルを用いて算出される複数回のレーダ暫定位置を用いてレーダ位置を算出する位置演算工程と、
を有する、レーダ測位方法。
【請求項８】
請求項７に記載のレーダ測位方法であって、
前記位置演算工程は、
前記レーコン位置および前記逆ベクトルを用いて第１のレーダ暫定位置を算出し、レーコン暫定位置および前記逆ベクトルを用いて第２のレーダ暫定位置を算出するレーダ暫定位置算出工程と、
前記レーダ暫定位置および前記探知ベクトルを用いて前記レーコン暫定位置を算出するレーコン暫定位置算出工程と、
複数回のレーダ暫定位置の比較結果から、レーダ位置の算出誤差を算出する誤差算出工程と、
前記レーダ暫定位置を前記算出誤差によって補正して前記レーダ位置を算出するレーダ位置算出工程と、
を有する、レーダ測位方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のレーダ測位方法であって、
前記レーダ暫定位置算出工程は、
前記探知ベクトルの仰角を補正する仰角補正工程と、
補正された仰角を含む逆ベクトルを用いてレーダ仮位置を算出するレーダ仮位置算出工程と、
前記レーダ仮位置の高さを前記レーダ装置の高さに補正してレーダ補正位置を算出するレーダ補正位置算出工程と、
を有し、
前記仰角補正工程は、
前記仰角の初期値に、０°を設定し、
他の仰角に、前記仰角が初期値の逆ベクトルと前記レーダ補正位置を通る逆ベクトルとの仰角の差を設定し、
前記レーダ仮位置算出工程は、補正された仰角を用いて算出されたレーダ仮位置を、前記レーダ暫定位置として出力する、
レーダ測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ波から得られるレーコン応答波を用いて測位を行うレーダ装置およびレーダ測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーコン応答波を用いて位置を算出する方法が考案されている。例えば、特許文献１のレーダ測位システムでは、レーダ装置からレーダ波を送信する。レーコンは、レーダ波を受信して、レーコン応答波を送信する。レーコン応答波には、レーコン位置情報が含まれている。レーダ装置は、レーコン応答波を受信し、レーコン位置情報を取得する。
【０００３】
レーダ装置は、レーダ波の送信タイミング、レーコン応答波の受信タイミング、およびレーコン応答波の受信方位からレーダ装置に対するレーコンの相対距離、相対方位を算出する。レーダ装置は、レーコン位置情報とレーコンの相対位置および相対方位とを用いて、レーダ装置の位置を算出する。言い換えれば、レーダ装置の位置の算出に、レーダ装置を始点としレーコンを終点とする探知ベクトルを用いている。
【０００４】
従来、このようなレーダ測位方法では、探知ベクトルの相対方位を１８０°反転した逆ベクトルとレーコン位置情報とを用いてレーダ装置の位置を算出することが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４２６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この方法を用いた場合、次に示す問題が生じる。図１３は、従来のレーダ測位方法の問題点を説明するための図である。なお、図１３では、問題点を分かりやすくするために、誤差を強調して記載している。
【０００７】
図１３において、レーダ装置１０とレーコン２０は、楕円球体からなる地球９０の表面にある。レーダ装置１０の真の位置Ｐ１ｔは、緯度Ｌａ１ｔ、経度Ｌｏ１ｔである。レーコン２０の真の位置Ｐ２ｔは、緯度Ｌａ２ｔ、経度Ｌｏ２ｔに存在している。緯度Ｌａ１ｔは緯度Ｌａ２ｔよりも高い（Ｌａ１ｔ＞Ｌａ２ｔ）。経度Ｌｏ１ｔは経度Ｌｏ２ｔよりも小さい（Ｌａ１ｔ＜Ｌａ２ｔ）。この場合、緯度経度の関係から、等角投影図上（等角航路）では、レーコン２０はレーダ装置１０の南東側に位置することになる。
【０００８】
しかしながら、図１３に示すように、地球９０は楕円球体である。また、レーダ波およびレーコン波は、等角航路ではなく、大圏航路で伝搬する。したがって、レーダ装置１０に対してレーコン２０は、北東方向となる。このため、レーダ装置１０を始点としてレーコン２０を終点する探知ベクトルＥＮＵｖ２１の方位方向は、北東方向となる。
【０００９】
等角航路に基づく従来のレーダ測位システムで算出される逆ベクトルＥＮＵｖｍ１２は、探知ベクトルＥＮＵｖ２１の方位を１８０°反転させる。これにより、逆ベクトルＥＮＵｖｍ１２の方位方向は、南西方向となる。
【００１０】
したがって、等角航路に基づく逆ベクトルＥＮＵｖｍ１２によって算出されるレーダ装置１０ｅの位置Ｐ１ｅは、レーコン２０の南西方向となる。これにより、算出されるレーダ装置１０ｅの位置Ｐ１ｅと、レーダ装置１０の真の位置Ｐ１ｔとの間に、算出誤差ΔεＰ１が生じてしまう。
【００１１】
この算出誤差ΔεＰ１は、レーダ装置１０とレーコン２０の両方が赤道上にある場合とレーダ装置１０とレーコン２０とが同経度である場合とを除いて発生し、レーダ装置１０とレーコン２０との距離が長くなるほど、大きくなってしまう。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、高精度で測位を行うことが可能なレーダ装置およびレーダ測位方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のレーダ装置は、所定周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してレーコン装置から送信されるレーコン応答波を受信する。レーダ装置は、レーコン情報取得部、探知ベクトル算出部、逆ベクトル算出部、および、位置演算部を備える。レーコン情報取得部は、レーコン応答波に含まれるレーコン装置の位置を取得する。探知ベクトル算出部は、レーコン応答波に基づいて、自装置を基準としたレーコン装置までの距離およびレーコン装置の方位を含む探知ベクトルを算出する。逆ベクトル算出部は、探知ベクトルの逆ベクトルを算出する。位置演算部は、レーコンの位置、探知ベクトル、および逆ベクトルを用いて算出される複数回のレーダ暫定位置を用いてレーダ位置を算出する。
【００１４】
この構成では、複数回のレーダ暫定位置がレーダ位置の算出誤差に応じてシフトすることを利用している。したがって、複数回のレーダ暫定位置によって、レーダ位置を算出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、高精度な測位が可能なレーダ装置およびレーダ測位方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の機能ブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る位置演算部の機能ブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法の概念を説明する図
【図４】本願手法による測位結果と従来手法による測位結果との差を示すグラフ
【図５】本発明の第１の実施形態に係るレーダ測位方法のフローチャート
【図６】レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ、算出誤差、レーダ位置Ｐ１の算出処理の第１態様を示すフローチャート
【図７】レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ、算出誤差、レーダ位置Ｐ１の算出処理の第２態様を示すフローチャート
【図８】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置におけるレーダ暫定位置算出部の機能ブロック図
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は、仰角補正を行ったレーダ暫定位置の算出概念を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るレーダ測位方法のフローチャート
【図１１】仰角補正、レーダ暫定位置の算出の第１態様を示すフローチャート
【図１２】仰角補正、レーダ暫定位置の算出の第２態様を示すフローチャート
【図１３】従来のレーダ測位方法の問題点を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の機能ブロック図である。なお、本実施形態では、レーダ装置１０の緯度経度からなる二次元位置を算出する構成を示している。したがって、高さに関しては記載を省略している。
【００１８】
レーダ装置１０は、アンテナ１０１、探知ベクトル算出部１０２、逆ベクトル算出部１０３、レーコン情報取得部１０４、および、位置演算部１０５を備える。レーダ装置１０は、これらの構成部とともに、レーダ探知機能を実現する各機能部を有する。レーダ探知機能を実現する各機能部の構成は、レーダ測位に関係する箇所を除き、図示および説明を省略する。
【００１９】
アンテナ１０１は、水平面に対して平行に回転しながら、所定の送信周期でレーダ波を外部に送信する。これにより、レーダ波は、レーダ装置１０を基準とする全方位に対して所定の方位角間隔で送信されている。
【００２０】
レーコン２０は、レーダ波を受信すると、レーコン応答波を送信する。レーコン応答波には、レーコン２０の位置Ｐ２ｔ（Ｌａ２ｔ，Ｌｏｔ２）等のレーコン位置情報が含まれている。
【００２１】
アンテナ１０１は、レーコン応答波を受信する。アンテナ１０１は、レーコン応答波を探知ベクトル算出部１０２およびレーコン情報取得部１０４に出力する。この際、アンテナ１０１は、レーコン応答波を受信した時のアンテナ方位角（アンテナの特性方向を基準方向とする方位角）を、少なくとも探知ベクトル算出部１０２に出力する。
【００２２】
探知ベクトル算出部１０２は、レーダ波の送信時刻とレーコン応答波の受信時刻から、レーダ装置１０とレーコン２０との距離ｒ２１を算出する。探知ベクトル算出部１０２は、レーコン応答波を受信した時のアンテナ方位角から、レーダ装置１０に対するレーコン２０の方位θ２１を算出する。探知ベクトル算出部１０２は、距離Ｒと方位θによって定義される探知ベクトルＥＮＵ２１（ＥＮ２１）を算出する。探知ベクトル算出部１０２は、探知ベクトルＥＮＵ２１を逆ベクトル算出部１０３および位置演算部１０５に出力する。
【００２３】
逆ベクトル算出部１０３は、探知ベクトルＥＮＵ２１から逆ベクトルＥＮＵｍ１２を算出する。逆ベクトルＥＮＵｍ１２は、距離ｒ１２（＝ｒ２１）と、方位θ１２（＝１８０°−θ２１）によって定義される。すなわち、逆ベクトルＥＮＵｍ１２の距離ｒ１２は、探知ベクトルＥＮＵ２１の距離ｒ２１と同じであり、逆ベクトルＥＮＵｍ１２の方位θ１２は、探知ベクトルＥＮＵ２１の方位θ２１を１８０°反転したものと同じである。逆ベクトル算出部１０３は、逆ベクトルＥＮＵｍ１２を位置演算部１０５に出力する。
【００２４】
レーコン情報取得部１０４は、レーコン応答波を復調して、レーコン位置Ｐ２ｔを取得する。レーコン位置Ｐ２ｔは、緯度Ｌａｔ２と経度Ｌｏｔ２によって定義されている。レーコン情報取得部１０４は、レーコン位置Ｐ２ｔを位置演算部１０５に出力する。
【００２５】
位置演算部１０５は、探知ベクトルＥＮＵ２１、逆ベクトルＥＮＵｍ１２、レーコン位置Ｐ２ｔを用いて、レーダ装置１０の位置を算出する。
【００２６】
次に、位置演算部１０５における具体的なレーダ装置１０の位置の算出方法について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る位置演算部の機能ブロック図である。
【００２７】
位置演算部１０５は、レーダ暫定位置算出部１５１、レーコン暫定位置算出部１５２、誤差算出部１５３、および、レーダ位置算出部１５４を備える。
【００２８】
レーダ暫定位置算出部１５１には、逆ベクトルＥＮＵｍ１２およびレーコン位置Ｐ２ｔが入力される。また、レーダ暫定位置算出部１５１には、レーコン暫定位置算出部１５２で算出されたレーコン暫定位置Ｐ２Ｅが入力される。レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン位置Ｐ２ｔと逆ベクトルＥＮＵｍ１２との組み合わせ、またはレーコン暫定位置Ｐ２Ｅと逆ベクトルＥＮＵｍ１２との組み合わせを用いて、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅを算出する。レーダ暫定位置算出部１５１は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅを、レーコン暫定位置算出部１５２、誤差算出部１５３、および、レーダ位置算出部１５４に出力する。
【００２９】
レーコン暫定位置算出部１５２には、探知ベクトルＥＮＵ２１が入力される。また、レーコン暫定位置算出部１５２には、レーダ暫定位置算出部１５１で算出されたレーダ暫定位置Ｐ１Ｅが入力される。レーコン暫定位置算出部１５２は、探知ベクトルＥＮＵ２１とレーダ暫定位置Ｐ１Ｅとを用いて、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅを算出する。レーコン暫定位置算出部１５２は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅを、レーダ暫定位置算出部１５１に出力する。
【００３０】
レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン暫定位置算出部１５２から入力される新たなレーコン暫定位置Ｐ２Ｅを用いて、新たなレーダ暫定位置Ｐ１Ｅを算出し、レーコン暫定位置算出部１５２は、レーダ暫定位置算出部１５１から入力される新たなレーダ暫定位置Ｐ１Ｅを用いて、新たなレーコン暫定位置Ｐ２Ｅを算出する。このように、レーダ暫定位置算出部１５１によるレーダ暫定位置Ｐ１Ｅの算出と、レーコン暫定位置算出部１５２によるレーコン暫定位置Ｐ２Ｅの算出は交互に行われる。
【００３１】
誤差算出部１５３は、複数回のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅを比較し、レーダ位置の算出誤差を算出する。誤差算出部１５３は、算出誤差をレーダ位置算出部１５４に出力する。
【００３２】
レーダ位置算出部１５４は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅを算出誤差によって補正してレーダ位置Ｐ１を算出する。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法の概念を説明する図である。
【００３４】
レーダ装置１０の真のレーダ位置Ｐ１ｔから送信されたレーダ波は、真の位置（レーコン位置）Ｐ２ｔにあるレーコン２０によって受信され、レーコン応答波が送信される。したがって、レーダ波およびレーコン受信波によって算出される探知ベクトルＥＮＵ２１は、レーダ装置１０の真の位置Ｐ１ｔを始点とし、レーコン２０の真の位置Ｐ２ｔを終点とするベクトルである。しかしながら、レーダ装置１０の真の位置Ｐ１ｔが未知である。
【００３５】
逆ベクトル算出部１０３は、上述のように探知ベクトルＥＮＵ２１から逆ベクトルＥＮＵｍ１２を算出する。上述のように、逆ベクトルＥＮＵｍ１２は、探知ベクトルＥＮＵ２１の方位を１８０°反転したベクトルである。
【００３６】
レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン位置Ｐ２ｔおよび逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を算出する。具体的には、レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン位置Ｐ２ｔを始点とした逆ベクトルＥＮＵｍ１２の終点の座標（緯度経度）を算出することによって、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を算出する。レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）が、本発明の「第１のレーダ暫定位置」に対応する。しかしながら、上述の従来の課題にも示したように、このレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）は、真のレーダ位置Ｐ１ｔとは異なり、誤差ΔεＰ１を含んでいる。
【００３７】
レーコン暫定位置算出部１５２は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）と探知ベクトルＥＮＵ２１を用いて、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（１）を算出する。具体的には、レーコン暫定位置算出部１５２は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を始点とした探知ベクトルＥＮＵ２１の終点の座標（緯度経度）を算出することによって、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（１）を算出する。
【００３８】
レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（１）および逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）を算出する。具体的には、レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（１）を始点とした逆ベクトルＥＮＵｍ１２の終点の座標（緯度経度）を算出することによって、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）を算出する。レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）が、本発明の「第２のレーダ暫定位置」に対応する。このレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）と異なっている。
【００３９】
誤差算出部１５３は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（１）とレーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（２）との差ＥＲ１（１）を算出する。差ＥＲ１（１）は、距離、方位を有するベクトル量で算出される。
【００４０】
ここで、複数回のレーダ暫定位置の算出処理には、共通の逆ベクトルＥＮＵｍ１２が用いられている。また、レーコン暫定位置の算出処理には、レーダ装置１０およびレーコン２０の真の位置によって定義される探知ベクトルＥＮＵが用いられている。
【００４１】
したがって、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）とレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）との差ＥＲ１（１）は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）と真のレーダ位置Ｐ１ｔとの差（誤差ΔεＰ１）と略同じになる。言い換えれば、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を始点としレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）を終点とするベクトルで表される差ＥＲ１は、真のレーダ位置Ｐ１ｔを始点としレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を終点とするベクトルで表される差（誤差ΔεＰ１）と距離および方位が略同じになる。したがって、この逆ベクトルであるレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を始点として差ＥＲ１の方位を１８０°反転したベクトルの終点は、真のレーダ位置Ｐ１ｔとなる。
【００４２】
レーダ位置算出部１５４は、差ＥＲ１の方位を１８０°反転した補正項によって、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を補正する。これによって、レーダ位置算出部１５４によって算出されるレーダ位置Ｐ１は、真のレーダ位置Ｐ１ｔとなる。
【００４３】
このように、本実施形態の構成を用いることによって、真のレーダ位置Ｐ１ｔを算出することができる。この際、演算が容易な等角航跡による逆ベクトルの算出が利用できるので、容易な演算で、レーダ装置１０の位置を高精度に算出することができる。
【００４４】
なお、図３の例では、さらに、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ、および、差ＥＲ１の算出を継続している。
【００４５】
レーコン暫定位置算出部１５２は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）と探知ベクトルＥＮＵ２１を用いて、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（２）を算出する。具体的には、レーコン暫定位置算出部１５２は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）を始点とした探知ベクトルＥＮＵ２１の終点の座標（緯度経度）を算出することによって、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（２）を算出する。
【００４６】
レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（２）および逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（３）を算出する。具体的には、レーダ暫定位置算出部１５１は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（２）を始点とした逆ベクトルＥＮＵｍ１２の終点の座標（緯度経度）を算出することによって、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（３）を算出する。レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（３）も、本発明の「第２のレーダ暫定位置」に対応する。このレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（３）は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１），Ｐ１Ｅ（２）と異なっている。
【００４７】
誤差算出部１５３は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（２）とレーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（３）との差ＥＲ１（２）を算出する。差ＥＲ１（２）は、距離、方位を有するベクトル量で算出される。差ＥＲ１（２）は、差ＥＲ１（１）と略同じになる。
【００４８】
誤差算出部１５３は、差ＥＲ１（１）と差ＥＲ（２）とを用いて，レーダ位置算出部１５４に出力する差ＥＲ１を算出する。例えば、誤差算出部１５３は、差ＥＲ１（１）と差ＥＲ（２）との平均を差ＥＲ１として算出する。
【００４９】
レーダ位置算出部１５４は、差ＥＲ１の方位を１８０°反転した補正項によって、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を補正する。これによって、レーダ位置算出部１５４によって算出されるレーダ位置Ｐ１は、真のレーダ位置Ｐ１ｔとなる。
【００５０】
このように、レーダ暫定位置の差を複数回算出することによって、真のレーダ位置Ｐ１ｔとレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）との差である算出誤差ΔεＰ１を、より高精度に算出できる。これによって、レーダ位置Ｐ１をさらに高精度に算出することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅの算出の繰り返し回数は３回としたが、４回以上であってもよく、２回以上であれば、繰り返し回数は適宜設定すればよい。例えば、探知ベクトルの距離ｒ２１に応じて繰り返し回数を設定すればよい。具体的には、距離ｒ２１が長くなるほど、繰り返し回数を増加すればよい。また、方位や緯度に応じて繰り返し回数を設定してもよい。例えば、レーコン２０または算出するレーダ装置１０の緯度が高緯度になるほど、繰り返し回数を増加すればよい。このような処理によって、レーダ装置１０とレーコン２０の位置関係に応じて、処理負荷の軽減や、高精度な測位結果を得ることができる。
【００５２】
また、誤差算出部１５３は、差ＥＲ１の分散等を算出し、分散が所望の閾値以下になった場合に、差ＥＲ１をレーダ位置算出部１５４に出力してもよい。
【００５３】
図４は、本願手法による測位結果と従来手法による測位結果との差を示すグラフである。図４において、横軸はレーダ装置１０とレーコン２０との距離（二点間距離）ｒであり、縦軸はレーダ装置１０の位置算出結果の水平誤差である。図４に示すように、従来手法では、二点間距離ｒが大きくなるほど水平誤差が大きくなるが、本願手法では二点間距離ｒによることなく水平誤差が殆ど生じない。また、二点間距離が２０ｋｍ程度であっても、本願手法を用いることで、従来手法よりも水平誤差を小さくすることができる。
【００５４】
上述の説明では、測位用の各処理をそれぞれ異なる機能部で実行する態様を示したが、アンテナ１０１を除くレーダ装置１０を情報処理装置で構成して、次に示す測位プログラムを形成し、情報処理装置で実行してもよい。図５は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ測位方法のフローチャートである。
【００５５】
レーダ装置１０は、レーダ波を送信する（Ｓ１０１）。レーダ装置１０は、レーコン応答波を受信する（Ｓ１０２）。レーダ装置１０は、レーダ波とレーコン受信波とから上述のように、探知ベクトルＥＮＵ２１を算出する（Ｓ１０３）。レーダ装置１０は、探知ベクトルＥＮＵ２１の方位成分を１８０°反転した逆ベクトルＥＮＵｍ１２を算出する（Ｓ１０４）。
【００５６】
レーダ装置１０は、上述の図３に示す概念の処理を行うことによって、レーコン位置Ｐ２ｔ、探知ベクトルＥＮＵ２１、逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅを複数回算出する（Ｓ１０５）。
【００５７】
レーダ装置１０は、複数回のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅの比較結果を用いて算出誤差を算出する（Ｓ１０６）。レーダ装置１０は、算出誤差によってレーダ暫定位置Ｐ１Ｅを補正し、レーダ位置Ｐ１を算出する（Ｓ１０７）。
【００５８】
レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ、算出誤差、レーダ位置Ｐ１の算出は、第１態様として、図６に示す処理によって実現されている。第１態様では、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅの差分を一度だけ算出する態様である。図６は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ、算出誤差、レーダ位置Ｐ１の算出処理の第１態様を示すフローチャートである。
【００５９】
レーダ装置１０は、レーコン位置Ｐ２ｔと逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、第１のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を算出する（Ｓ１５１）。レーダ装置１０は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）と探知ベクトルＥＮＵ２１を用いて、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（１）を算出する（Ｓ１５２）。
【００６０】
レーダ装置１０は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（１）と逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、第２のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）を算出する（Ｓ１５３）。
【００６１】
レーダ装置１０は、第１のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）と第２のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）との差を算出し、算出誤差ＥＲ１（１）を算出する（Ｓ１６１）。
【００６２】
レーダ装置１０は、第１のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を、算出誤差ＥＲ１（１）に基づく補正項（算出誤差ＥＲ１（１）の方位が１８０°反転したベクトル）によって補正し、レーダ位置Ｐ１の算出する（Ｓ１７１）。
【００６３】
レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ、算出誤差、レーダ位置Ｐ１の算出は、第２態様として、図７に示す処理によって実現されている。第２態様では、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅの差分を複数回算出する態様である。図７は、レーダ暫定位置Ｐ１Ｅ、算出誤差、レーダ位置Ｐ１の算出処理の第２態様を示すフローチャートである。
【００６４】
レーダ装置１０は、レーコン位置Ｐ２ｔと逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、第１のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を算出する（Ｓ１５１）。レーダ装置１０は、ｎ＝１の初期値を設定する（Ｓ１５４）。
【００６５】
レーダ装置１０は、ｎ回目の第２のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（ｎ）と探知ベクトルＥＮＵ２１を用いて、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（ｎ）を算出する（Ｓ１５５）。
【００６６】
レーダ装置１０は、レーコン暫定位置Ｐ２Ｅ（ｎ）と逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、ｎ＋１回目の第２のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（ｎ＋１）を算出する（Ｓ１５６）。
【００６７】
レーダ装置１０は、終了条件を満たしていなければ（Ｓ１５７：ＮＯ）、ｎ＝ｎ＋１の処理を実行し（Ｓ１５８）、ステップＳ１５５，Ｓ１５６の処理を継続する。すなわち、レーコン暫定位置とレーダ暫定位置の算出を交互に繰り返す。終了条件は、例えば、上述のように決定される繰り返し回数等である。
【００６８】
レーダ装置１０は、終了条件を満たしていれば（Ｓ１５７：ＹＥＳ）、第１のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）と第２のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（２）との差、第２のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（ｎ）と第２のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（ｎ＋１）との差を算出し、算出誤差ＥＲ１を算出する（Ｓ１６２）。算出誤差ＥＲ１は、上述のように、複数回算出された算出誤差の平均等によって算出される。
【００６９】
レーダ装置１０は、第１のレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ（１）を、算出誤差ＥＲ１に基づく補正項（算出誤差ＥＲ１の方位が１８０°反転したベクトル）によって補正し、レーダ位置Ｐ１の算出する（Ｓ１７２）。
【００７０】
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法について、図を参照して説明する。本実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法は、第１の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法に対して、仰角も算出した点で異なる。他の構成および処理は、第１の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法と同じである。したがって、第２の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法における第１の実施形態に係るレーダ装置およびレーダ測位方法と異なる箇所のみを説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置におけるレーダ暫定位置算出部の機能ブロック図である。
【００７１】
レーダ暫定位置算出部１５１Ａは、仰角補正部１５５、レーダ仮位置算出部１５６、および、レーダ補正位置算出部１５７を備える。逆ベクトルＥＮＵｍ１２は、仰角補正部１５５に入力されている。レーコン位置Ｐ２ｔは、仰角補正部１５５およびレーダ仮位置算出部１５６に入力されている。
【００７２】
仰角補正部１５５は、逆ベクトルＥＮＵｍ１２の仰角ψ（ｐｓｉ）を初期値に設定する、または仰角ψ（ｐｓｉ）を補正し、レーダ仮位置算出部１５６に出力する。
【００７３】
レーダ仮位置算出部１５６は、仰角補正された逆ベクトルＥＮＵｍ１２（ｍ）とレーコン位置Ｐ２ｔとを用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１ｎ）を算出する。レーダ仮位置算出部１５６は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１ｎ）をレーダ補正位置算出部１５７に出力する。レーダ仮位置算出部１５６は、所定条件を満たした時点で算出されたレーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１ｎ）をレーダ暫定位置Ｐ１Ｅ１として出力する。
【００７４】
レーダ補正位置算出部１５７は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１ｎ）の高さを、既知であるレーダ装置１０の高さＨ１０に補正し、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１ｎ’）を算出する。レーダ補正位置算出部１５７は、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１ｎ’）を仰角補正部１５５に出力する。
【００７５】
仰角補正部１５５は、レーコン位置Ｐ２ｔを始点としレーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１ｎ’）を通るベクトルと、仰角が初期値（０°）である逆ベクトルＥＮＵｍ１２との成す角（角度差）を算出する。仰角補正部１５５は、この成す角を、逆ベクトルＥＮＵｍ１２の仰角に更新し、レーダ仮位置算出部１５６に出力する。
【００７６】
このような構成によって、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示す処理が実現される。図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、仰角補正を行ったレーダ暫定位置の算出概念を示す図である。図９（Ａ）は、仰角を初期値（０°）とし、この初期値を一度補正する場合を示している。図９（Ｂ）は、仰角を初期値から二度補正する場合を示している。
【００７７】
図９（Ａ）に示すように、仰角補正部１５５は、仰角ψを初期値ψ０（＝０°）に補正（設定）した逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）を算出する。レーダ仮位置算出部１５６は、逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）とレーコン位置Ｐ２ｔを用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１１）を算出する。レーダ補正位置算出部１５７は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１１）の高さをレーダ装置１０の高さＨ１０に補正し、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１１’）を算出する。
【００７８】
仰角補正部１５５は、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１１’）とレーコン位置Ｐ２ｔとを結ぶベクトルと、逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）との成す角を算出する。仰角補正部１５５は、この成す角を新たな仰角ψ１として設定する。
【００７９】
レーダ仮位置算出部１５６は、仰角ψ１に補正した逆ベクトルＥＮＵｍ１２（１）とレーコン位置Ｐ２ｔを用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１２）を算出する。通常、ここまでの処理を行うことによって、仰角およびレーダ暫定位置を高精度に算出できる。したがって、このレーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１２）をレーダ暫定位置として出力する。
【００８０】
図９（Ｂ）に示す場合では、さらに次の処理を行う。図９（Ｂ）に示すように、レーダ補正位置算出部１５７は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１２）の高さをレーダ装置１０の高さＨ１０に補正し、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１２’）を算出する。
【００８１】
仰角補正部１５５は、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１２’）とレーコン位置Ｐ２ｔとを結ぶベクトルと、逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）との成す角を算出する。仰角補正部１５５は、この成す角を新たな仰角ψ２として設定する。
【００８２】
レーダ仮位置算出部１５６は、仰角ψ２に補正した逆ベクトルＥＮＵｍ１２（２）とレーコン位置Ｐ２ｔを用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１３）を算出する。この処理を行うことによって、仰角およびレーダ暫定位置をさらに高精度に算出できる。
【００８３】
上述の説明では、測位用の各処理をそれぞれ異なる機能部で実行する態様を示したが、アンテナ１０１を除くレーダ暫定位置算出部１５１Ａを含むレーダ装置１０の処理を情報処理装置で構成して、次に示す測位プログラムを形成し、情報処理装置で実行してもよい。図１０は、本発明の第２の実施形態に係るレーダ測位方法のフローチャートである。
【００８４】
レーダ装置１０は、レーダ波を送信する（Ｓ２０１）。レーダ装置１０は、レーコン応答波を受信する（Ｓ２０２）。レーダ装置１０は、レーダ波とレーコン受信波とから上述のように、探知ベクトルＥＮＵ２１を算出する（Ｓ２０３）。
【００８５】
レーダ装置１０は、探知ベクトルＥＮＵ２１の方位成分を１８０°反転し、仰角を初期値ψ０（＝０°）とした逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）を算出する（Ｓ２０４）。
【００８６】
レーダ装置１０は、レーコン位置Ｐ２ｔと逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）とを用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１１）を算出する（Ｓ２０５）。
【００８７】
レーダ装置１０は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１１）の高さを、既知であるレーダ装置１０の高さＨ１０に補正し、上述の方法を用いて新たな仰角ψを算出する（Ｓ２０６）。
【００８８】
レーダ装置１０は、新たな仰角ψに補正された逆ベクトルＥＮＵｍ１２を用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅの算出を更新する（Ｓ２０７）。
【００８９】
具体的な仰角補正、レーダ暫定位置の算出の第１態様は、図１１に示す処理によって実現されている。第１態様では、仰角を初期値から一度だけ補正する態様である。図１１は、仰角補正、レーダ暫定位置の算出の第１態様を示すフローチャートである。なお、仰角が初期値の時のレーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１１）の算出は、図１０の処理の通りであり、説明は省略する。
【００９０】
レーダ装置１０は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１１）の高さを、レーダ装置１０の高さＨ１０で補正し、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１１’）を算出する（Ｓ２６１）。レーダ装置１０は、レーコン位置Ｐ２ｔを始点としてレーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１１’）を通るベクトルと、仰角が初期値の逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）との成す角から新たな仰角ψ１を算出する（Ｓ２６２）。
【００９１】
レーダ装置１０は、新たな仰角ψ１で補正した逆ベクトルＥＮＵｍ１２（１）を算出する（Ｓ２７１）。
【００９２】
レーダ装置１０は、レーコン位置Ｐ２ｔと逆ベクトルＥＮＵｍ１２（１）とを用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１２）を算出する（Ｓ２８１）。レーダ装置１０は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１２）をレーダ暫定位置として出力する（Ｓ２８２）。
【００９３】
具体的な仰角補正、レーダ暫定位置の算出の第２態様は、図１２に示す処理によって実現されている。第２態様では、仰角を初期値から複数回補正する態様である。図１２は、仰角補正、レーダ暫定位置の算出の第２態様を示すフローチャートである。なお、仰角が初期値の時のレーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１１）の算出は、図１０の処理の通りであり、説明は省略する。
【００９４】
レーダ装置１０は、ｎ＝１の初期値を設定する（Ｓ２９１）。レーダ装置１０は、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１ｎ）の高さを、レーダ装置１０の高さＨ１０で補正し、レーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１ｎ’）を算出する（Ｓ２９２）。レーダ装置１０は、レーコン位置Ｐ２ｔを始点としてレーダ補正位置Ｐ１Ｅ（１ｎ’）を通るベクトルと、仰角が初期値の逆ベクトルＥＮＵｍ１２（０）との成す角から新たな仰角ψｎを算出する（Ｓ２９３）。
【００９５】
レーダ装置１０は、新たな仰角ψｎで補正した逆ベクトルＥＮＵｍ１２（ｎ）を算出する（Ｓ２９４）。レーダ装置１０は、レーコン位置Ｐ２ｔと逆ベクトルＥＮＵｍ１２（ｎ）とを用いて、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１ｎ＋１）を算出する（Ｓ２９５）。
【００９６】
レーダ装置１０は、終了条件を満たしていなければ（Ｓ２９６：ＮＯ）、ｎ＝ｎ＋１の処理を実行し（Ｓ２９７）、ステップＳ２９２−Ｓ２９５の処理を継続する。すなわち、レーダ補正位置、新たな仰角、および、レーダ仮位置の算出を順次繰り返す。終了条件は、例えば、第１の実施形態と同様に、繰り返し回数等によって設定される。
【００９７】
レーダ装置１０は、終了条件を満たしていれば（Ｓ２９６：ＹＥＳ）、レーダ仮位置Ｐ１Ｅ（１ｎ＋１）をレーダ暫定位置として出力する（Ｓ２９８）。
【符号の説明】
【００９８】
１０：レーダ装置
２０：レーコン
９０：地球
１０１：アンテナ
１０２：探知ベクトル算出部
１０３：逆ベクトル算出部
１０４：レーコン情報取得部
１０５：位置演算部
１５１，１５１Ａ：レーダ暫定位置算出部
１５２：レーコン暫定位置算出部
１５３：誤差算出部
１５４：レーダ位置算出部
１５５：仰角補正部
１５６：レーダ仮位置算出部
１５７：レーダ補正位置算出部
【図１】
2017110980.tif 000003
【図２】
2017110980.tif 000004
【図３】
2017110980.tif 000005
【図４】
2017110980.tif 000006
【図５】
2017110980.tif 000007
【図６】
2017110980.tif 000008
【図７】
2017110980.tif 000009
【図８】
2017110980.tif 000010
【図９】
2017110980.tif 000011
【図１０】
2017110980.tif 000012
【図１１】
2017110980.tif 000013
【図１２】
2017110980.tif 000014
【図１３】
2017110980.tif 000015