(57)【要約】【課題】本開示は、レーダ装置を大型化及び高コスト化することなく、自装置からの物標の方位を高い精度で検出することを目的とする。【解決手段】本開示は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において共用され異なる指向性を有するアンテナ１を単数備え、各々の受信周波数ｆ１、ｆ２における受信信号の振幅及び上記異なる指向性に基づいて、自装置Ｒからの物標の方位を検出する方位検出部５を備えることを特徴とするレーダ装置Ｒである。【選択図】図２
2017215283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送受信周波数において共用され異なる指向性を有するアンテナを単数備え、
各々の受信周波数における受信信号の振幅及び前記異なる指向性に基づいて、自装置からの物標の方位を検出する方位検出部を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
複数の送受信周波数において共用され異なる指向性を有するアンテナを複数備え、
各々の受信周波数における複数の前記アンテナでの受信信号の位相に基づいて、自装置からの物標の方位を検出する方位検出部を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
前記アンテナは、前記複数の送受信周波数において同時に送受信を行い、
前記方位検出部は、モノパルス方式を適用して、前記物標の方位を検出する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自装置からの物標の方位を高い精度で検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自装置からの物標の方位を高い精度で検出するために、従来はアンテナを大きくする必要があった。しかし、振幅モノパルス方式又は位相モノパルス方式を適用することにより、個々のアンテナを大きくする必要がなくなる（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４９８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、振幅モノパルス方式又は位相モノパルス方式を適用するにあたり、複数のアンテナ及び複数の受信機が必要であるため、レーダ装置が大型化及び高コスト化している。
【０００５】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、レーダ装置を大型化及び高コスト化することなく、自装置からの物標の方位を高い精度で検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、複数の送受信周波数を用いて単数のアンテナにおいて異なる指向性を実現したうえで、受信振幅に基づく方位検出を行うこととした。
【０００７】
具体的には、本開示は、複数の送受信周波数において共用され異なる指向性を有するアンテナを単数備え、各々の受信周波数における受信信号の振幅及び前記異なる指向性に基づいて、自装置からの物標の方位を検出する方位検出部を備えることを特徴とするレーダ装置である。
【０００８】
この構成によれば、送受信周波数の必要数を複数にするのみにより、アンテナの台数を単数にすることができ、受信機の台数も単数にすることができ、レーダ装置を大型化及び高コスト化することなく、自装置からの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、複数の送受信周波数を用いて共用のアンテナにおいて複数の測角系統を実現したうえで、受信位相に基づく方位検出を行うこととした。
【００１０】
具体的には、本開示は、複数の送受信周波数において共用され異なる指向性を有するアンテナを複数備え、各々の受信周波数における複数の前記アンテナでの受信信号の位相に基づいて、自装置からの物標の方位を検出する方位検出部を備えることを特徴とするレーダ装置である。
【００１１】
この構成によれば、送受信周波数の必要数を複数にするのみにより、アンテナの台数を低減することができ、受信機の台数も低減することができ、レーダ装置を大型化及び高コスト化することなく、自装置からの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【００１２】
また、本開示は、前記アンテナは、前記複数の送受信周波数において同時に送受信を行い、前記方位検出部は、モノパルス方式を適用して、前記物標の方位を検出することを特徴とするレーダ装置である。
【００１３】
この構成によれば、静止物標のみならず動く物標に対しても、レーダ装置を大型化及び高コスト化することなく、自装置からの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本開示によれば、レーダ装置を大型化及び高コスト化することなく、自装置からの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の複数の送受信周波数において共用されるアンテナを示す図である。
【図２】本開示の受信振幅に基づく方位検出を行うレーダ装置の構成を示す図である。
【図３】本開示の受信振幅に基づく方位検出を行うレーダ装置の処理を示す図である。
【図４】本開示の受信位相に基づく方位検出を行うレーダ装置の構成を示す図である。
【図５】本開示の受信位相に基づく方位検出を行うレーダ装置の処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００１７】
本開示の複数の送受信周波数において共用されるアンテナを図１に示す。アンテナ１は、複数の送受信周波数において共用され異なる指向性を有する。
【００１８】
アンテナ１は、スロットアレイアンテナ及びパッチアレイアンテナ等のアレイアンテナである。送受信周波数ｆにおけるアンテナ１の指向性が、アンテナ１の正面方向を向くように（図１の上下方向）、アンテナ１のアンテナ素子間隔が、送受信周波数ｆに対応する実効波長λｇの半分に設定されている。すると、送受信周波数ｆから若干ずれた送受信周波数ｆ＋Δｆにおけるアンテナ１の指向性は、アンテナ１の正面方向から若干ずれる（図１の左上方向）。そして、送受信周波数ｆから若干ずれた送受信周波数ｆ−Δｆにおけるアンテナ１の指向性も、アンテナ１の正面方向から若干ずれる（図１の右上方向）。
【００１９】
本開示の受信振幅に基づく方位検出を行うレーダ装置の構成及び処理をそれぞれ図２及び図３に示す。図２に示したレーダ装置Ｒは、単数のアンテナ１、送信部２、単数の受信部３、送受切替部４及び方位検出部５から構成される。
【００２０】
アンテナ１は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において共用され異なる指向性を有する。送信部２は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において送信を行う。受信部３は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において受信を行う。送受切替部４は、送受信を切り替える。
【００２１】
方位検出部５は、各々の受信周波数ｆ１、ｆ２における受信信号の振幅及び上記異なる指向性に基づいて、自装置Ｒからの物標の方位を検出する。
【００２２】
送受信周波数ｆ１におけるアンテナ１の指向性は、アンテナ１の正面方向（図３の上下方向）から図３の左上方向に若干ずれている。送受信周波数ｆ２におけるアンテナ１の指向性は、アンテナ１の正面方向から図３の右上方向に若干ずれている。
【００２３】
図３の（１）の状態では、自装置Ｒからの物標の方位は、アンテナ１の正面方向から図３の左上方向にずれている。すると、方位検出部５は、受信周波数ｆ１における受信信号の振幅Ｐ１が、受信周波数ｆ２における受信信号の振幅Ｐ２より大きいことを検出する。よって、方位検出部５は、自装置Ｒからの物標の方位が、アンテナ１の正面方向から図３の左上方向にずれていることを検出することができる。
【００２４】
図３の（２）の状態では、自装置Ｒからの物標の方位は、アンテナ１の正面方向である。すると、方位検出部５は、受信周波数ｆ１における受信信号の振幅Ｐ１と受信周波数ｆ２における受信信号の振幅Ｐ２が等しいことを検出する。よって、方位検出部５は、自装置Ｒからの物標の方位が、アンテナ１の正面方向であることを検出することができる。
【００２５】
図３の（３）の状態では、自装置Ｒからの物標の方位は、アンテナ１の正面方向から図３の右上方向にずれている。すると、方位検出部５は、受信周波数ｆ２における受信信号の振幅Ｐ２が、受信周波数ｆ１における受信信号の振幅Ｐ１より大きいことを検出する。よって、方位検出部５は、自装置Ｒからの物標の方位が、アンテナ１の正面方向から図３の右上方向にずれていることを検出することができる。
【００２６】
方位検出部５は、（受信周波数ｆ１における受信信号の振幅Ｐ１−受信周波数ｆ２における受信信号の振幅Ｐ２）／（受信周波数ｆ１における受信信号の振幅Ｐ１＋受信周波数ｆ２における受信信号の振幅Ｐ２）と、受信周波数ｆ１、ｆ２におけるアンテナ１の異なる指向性と、に基づいて、自装置Ｒからの物標の方位を定量的に検出することができる。
【００２７】
方位検出部５は、（受信周波数ｆ１における受信信号の振幅Ｐ１）／（受信周波数ｆ２における受信信号の振幅Ｐ２）と、受信周波数ｆ１、ｆ２におけるアンテナ１の異なる指向性と、に基づいて、自装置Ｒからの物標の方位を定量的に検出することができる。
【００２８】
なお、送信部２及びアンテナ１は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において同時に送受信を行ってもよく、方位検出部５は、振幅モノパルス方式を適用して、自装置Ｒからの物標の方位を検出してもよい。また、送信部２及びアンテナ１は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において時分割で送受信を行ってもよく、方位検出部５は、コニキャルスキャンを応用して、自装置Ｒからの物標の方位を検出してもよい。前者の方式の場合には、静止物標のみならず動く物標に対しても、レーダ装置Ｒを大型化及び高コスト化することなく、自装置Ｒからの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【００２９】
このように、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２を用いて単数のアンテナ１において異なる指向性を実現したうえで、受信振幅に基づく方位検出を行う。よって、送受信周波数ｆの必要数を複数にするのみにより、アンテナ１の台数を単数にすることができ、受信部３の台数も単数にすることができ、レーダ装置Ｒを大型化及び高コスト化することなく、自装置Ｒからの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【００３０】
本開示の受信位相に基づく方位検出を行うレーダ装置の構成及び処理をそれぞれ図４及び図５に示す。図４に示したレーダ装置Ｒは、複数のアンテナ１−１、１−２、送信部２、複数の受信部３−１、３−２、送受切替部４及び方位検出部５から構成される。
【００３１】
アンテナ１−１は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において共用され異なる指向性を有する。アンテナ１−２も、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において共用され異なる指向性を有する。送信部２は、アンテナ１−１、１−２を用いて、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において送信を行う。受信部３−１は、アンテナ１−１を用いて、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において受信を行う。受信部３−２は、アンテナ１−２を用いて、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において受信を行う。送受切替部４は、送受信を切り替える。
【００３２】
方位検出部５は、各々の受信周波数ｆ１、ｆ２における複数のアンテナ１−１、１−２での受信信号の位相に基づいて、自装置Ｒからの物標の方位を検出する。
【００３３】
物標からの電磁波の到来方向は、アンテナ１−１、１−２の正面方向（図５の上下方向）から図５の右上方向に角度θだけずれている。そして、アンテナ１−１、１−２の配置位置は、図５の左右方向に距離ｄだけ離れている。すると、物標からアンテナ１−１への光路長と、物標からアンテナ１−２への光路長と、の差分は、ｄｓｉｎθとなる。
【００３４】
方位検出部５は、受信周波数ｆ１において、アンテナ１−１での受信信号の位相と、アンテナ１−２での受信信号の位相と、の差分２πｆ１ｄｓｉｎθ／ｃ（ｃは光速）に基づいて、自装置Ｒからの物標の方位（角度θ）を定量的に検出することができる。
【００３５】
方位検出部５は、受信周波数ｆ２において、アンテナ１−１での受信信号の位相と、アンテナ１−２での受信信号の位相と、の差分２πｆ２ｄｓｉｎθ／ｃ（ｃは光速）に基づいて、自装置Ｒからの物標の方位（角度θ）を定量的に検出することができる。
【００３６】
なお、送信部２及びアンテナ１−１、１−２は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において同時に送受信を行ってもよく、方位検出部５は、位相モノパルス方式を適用して、自装置Ｒからの物標の方位を検出してもよい。また、送信部２及びアンテナ１−１、１−２は、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２において時分割で送受信を行ってもよく、方位検出部５は、コニキャルスキャンを応用して、自装置Ｒからの物標の方位を検出してもよい。前者の方式の場合には、静止物標のみならず動く物標に対しても、レーダ装置Ｒを大型化及び高コスト化することなく、自装置Ｒからの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【００３７】
このように、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２を用いて共用のアンテナ１−１、１−２において複数の測角系統を実現したうえで、受信位相に基づく方位検出を行う。よって、送受信周波数ｆの必要数を複数にするのみにより、アンテナ１の台数を低減することができ（例えば、特許文献１の図１の４個のアンテナ受信素子、本開示の図４の２台のアンテナ。）、受信部３の台数も低減することができ（例えば、特許文献１の図１の送受信器内の４個のミキサ、本開示の図４の２台の受信部。）、レーダ装置Ｒを大型化及び高コスト化することなく、自装置Ｒからの物標の方位を高い精度で検出することができる。
【００３８】
本実施形態では、受信振幅に基づく方位検出及び受信位相に基づく方位検出を独立して行っている。変形例として、受信振幅に基づく方位検出及び受信位相に基づく方位検出を併用して行ってもよい。変形例の場合には、アンテナ１の台数は、複数であり、受信部３の台数も、複数であり、振幅モノパルス方式は、各アンテナ１により独立して適用され、位相モノパルス方式は、全アンテナ１により協調して適用される。
【００３９】
図２から図５まででは、複数の送受信周波数ｆ１、ｆ２を用いて、物標の方位検出を行っている。図１のように、中心の送受信周波数ｆを用いて、物標の存在検出を行ったうえで、複数の送受信周波数ｆ＋Δｆ、ｆ−Δｆを用いて、物標の方位検出を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本開示のレーダ装置は、レーダ装置を大型化及び高コスト化することなく、自装置からの物標の方位を高い精度で検出する目的において、適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｒ：レーダ装置
１、１−１、１−２：アンテナ
２：送信部
３、３−１、３−２：受信部
４：送受切替部
５：方位検出部
【図１】
2017215283.tif 000003
【図２】
2017215283.tif 000004
【図３】
2017215283.tif 000005
【図４】
2017215283.tif 000006
【図５】
2017215283.tif 000007