(57)【要約】【課題】捜索や追尾のために用いられ、フォルスの誤探知やクラッタへの誤追尾を抑制するために、僅かな演算処理時間でアンテナパターンを制御することによりグランドクラッタを低減する航空機搭載用のレーダ装置を提供する。【解決手段】レーダ装置は、航空機に搭載され、且つ構成するアクティブモジュールの位相を制御するとアンテナパターンが可変するフェイズドアレイアンテナを備えるレーダ装置において、航空機の姿勢が任意のロール角に制御されているとき、フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンに地表面側に低サイドローブが存在するようアクティブモジュールに設定する位相データが、ロール角毎に予め記憶される位相テーブルが格納される位相データ格納メモリと、入力される航空機のロール角に基づいて選択される位相テーブルから読み出す位相データでアクティブモジュールの位相を設定する位相制御部と、を備える。【選択図】図１
2009002671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に搭載され、且つ構成するアクティブモジュールの位相を制御するとアンテナパターンが可変するフェイズドアレイアンテナを備えるレーダ装置において、
上記航空機の姿勢が任意のロール角に制御されているとき、上記フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンに地表面側に低サイドローブが存在するよう上記アクティブモジュールに設定する位相データが、上記ロール角毎に予め記憶される位相テーブルが格納される位相データ格納メモリと、
入力される上記航空機のロール角に基づいて選択される上記位相テーブルから読み出す位相データで上記アクティブモジュールの位相を設定する位相制御部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記位相制御部は、上記航空機の高度が予め定める閾値未満のとき入力される上記航空機のロール角に基づいて選択される上記位相テーブルから読み出す位相データで上記アクティブモジュールの位相を設定し、また、上記航空機の高度が閾値以上のとき上記フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンに低サイドローブが存在しないよう上記アクティブモジュールの位相を設定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
上記位相制御部は、上記航空機の高度が閾値未満且つ目標機からの受信信号とクラッタとの比が所定の値未満のとき入力される上記航空機のロール角に基づいて選択される上記位相テーブルから読み出す位相データで上記アクティブモジュールの位相を設定し、上記航空機の高度が閾値未満且つ目標機からの受信信号とクラッタとの比が所定の値以上のとき上記航空機の高度が閾値以上または上記航空機の高度が閾値以上のとき上記フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンに低サイドローブが存在しないよう上記アクティブモジュールの位相を設定することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記位相制御部は、上記位相データ格納メモリに格納される位相テーブルの内から隣接する２つのロール角での位相テーブルの位相データを上記隣接する２つのロール角の間に含まれる上記航空機のロール角を用いてアクティブモジュール毎に線形補完して得られる位相データで上記アクティブモジュールの位相を設定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機に搭載されるレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェイズドアレイアンテナタイプの空中線を有するレーダ装置では、各々の素子における位相を制御することで、様々なアンテナパターンを選択し利用することが可能である。
不要波入射方向範囲のサイドローブレベルが下がったアンテナパターンを生成できる不要信号抑圧装置は、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換する受信機と、ＩＦ信号をディジタル同相・直交信号に変換するディジタル同相・直交信号変換手段と、同相・直交信号に基き受信ビームを形成する演算を行うディジタルマルチビーム形成手段と、予め取得したアレイマニフォルドを記憶するアレイマニフォルドデータ記憶手段と、ディジタルマルチビーム形成手段の出力信号から不要波入射方向範囲を計測しアレイマニフォルドデータ記憶手段からアレイマニフォルドを読み出して仮想信号を生成し、仮想信号から相関行列及び相互相関ベクトルを求めて荷重を計算する荷重計算手段と、選択手段に選択された出力信号に荷重を掛ける荷重係数器と、荷重係数器の信号を加算する加算器と、ディジタルマルチビーム形成手段の主ビーム方向に対応する出力信号から加算信号を減算する減算器とを設けた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４８０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フェイズドアレイアンテナを有する航空機搭載用のレーダ装置では、通常ペンシルビームを捜索・追尾に用いているが、ペンシルビームのアンテナサイドローブで受信されるグランドクラッタが原因となり、フォルスに対する誤探知や誤追尾が発生する。
そこで、特許文献１にて提案された不要信号抑圧装置により、グランドクラッタ方向のサイドローブレベルが低いアンテナパターンを用いることができるが、不要波入射方向の特定やアンテナパターンの演算処理に多くの演算時間が必要となるという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、捜索や追尾のために用いられ、フォルスの誤探知やクラッタへの誤追尾を抑制するために、僅かな演算処理時間でアンテナパターンを制御することによりグランドクラッタを低減する航空機搭載用のレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るレーダ装置は、航空機に搭載され、且つ構成するアクティブモジュールの位相を制御するとアンテナパターンが可変するフェイズドアレイアンテナを備えるレーダ装置において、上記航空機の姿勢が任意のロール角に制御されているとき、上記フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンに地表面側に低サイドローブが存在するよう上記アクティブモジュールに設定する位相データが、上記ロール角毎に予め記憶される位相テーブルが格納される位相データ格納メモリと、入力される上記航空機のロール角に基づいて選択される上記位相テーブルから読み出す位相データで上記アクティブモジュールの位相を設定する位相制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るレーダ装置の効果は、フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンが地表面側に低サイドローブが存在するようなアクティブモジュールの位相データが航空機のロール角に対応する位相テーブルに予め記憶されており、入力される航空機のロール角に基づいて位相テーブルから位相データを読み出し、読み出した位相データによりアクティブモジュールの位相を設定するので、航空機の姿勢が変わっても、入力されるロール角を用いて位相テーブルから予め記憶されている位相データを読み出すだけで済み、演算処理時間は僅かで済むということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置１は、航空機に搭載され、航空機の機体の状態を司る慣性航法装置２から機体のロール角のデータが入力される。
この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置１は、アクティブモジュール３から構成されるフェイズドアレイアンテナを有する空中線４、空中線４に送信信号を送信し逆に空中線４から受信信号を受信する励振受信機５、送信信号を空中線４に送信するように励振受信機５を制御する制御信号を送信し逆に励振受信機５からの受信信号を処理する信号処理器６を備える。
また、この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置１は、アクティブモジュール３の位相を制御する位相制御器８、各アクティブモジュール３を制御する位相データが機体のロール角毎に予め記憶されている位相テーブルが格納されている位相データ格納メモリ９を備える。
【０００９】
この発明に係る実施の形態１において、機体のロール角は所定の角度により分割された複数の領域に分けられ、各領域に含まれるロール角は領域内の１つのロール角により代表される。そして代表されるロール角に番号が付番されている。
位相データ格納メモリ９には、図２に示すように、領域を代表するロール角毎の位相テーブルが格納されている。領域を代表するロール角の位相テーブルには、領域に含まれるロール角に機体の姿勢が制御されているときに図３に示すようなアンテナパターンになる位相データがアクティブモジュール３毎に設定されている。
【００１０】
信号処理器６は、アクティブモジュール３で電波を受信するとき、慣性航法装置２から入力されている機体のロール角のデータを制御信号に含めて位相制御器８に送信する。
が含まれるロール角の領域の番号を制御信号に含めて位相制御器８に送信する。
位相制御器８は、アクティブモジュール３で電波を受信するとき、信号処理器６から受信したロール角の領域番号を求め、求めた領域番号に基づいて位相データ格納メモリ９の領域番号に該当する位相テーブルから位相データを読み出し、読み出した位相データで各アクティブモジュール３の位相を設定する。
アクティブモジュール３から構成されるフェイズドアレイアンテナは、位相制御器８により設定された位相のアクティブモジュール３により、常に地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンを示す。
【００１１】
次に、この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置による捜索・追尾処理の手順を図４のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１０１で、入力される機体のロール角からロール角の領域番号を求める。
ステップＳ１０２で、求めた領域番号に該当する位相テーブルを選択する。
ステップＳ１０３で、選択した位相テーブルから各アクティブモジュールの位相データを読み出す。
ステップＳ１０４で、読み出した位相データにより各アクティブモジュール３の位相を設定する。設定された位相のアクティブモジュール３から構成されるフェイズドアレイアンテナでは、地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンを有する。
ステップＳ１０５で、地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンを有するフェイズドアレイアンテナを用いて電波を受信して捜索・追尾処理を行う。
【００１２】
この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置１は、フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンが地表面側に低サイドローブが存在するアクティブモジュール３の位相が機体のロール角に対応する位相テーブルに予め記憶されており、入力される機体のロール角に基づいて位相テーブルから位相データを読み出し、読み出した位相データによりアクティブモジュール３の位相を設定するので、機体の姿勢が変わっても、入力されるロール角を用いて位相テーブルから予め記憶されている位相データを読み出すだけで済み、演算処理時間は僅かである。そして、地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンのフェイズドアレイアンテナを用いて捜索・追尾を行うので、フォルスの誤探知やクラッタへの誤追尾を抑制することができる。
【００１３】
実施の形態２．
図５は、この発明に係る実施の形態２によるレーダ装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態２によるレーダ装置１Ｂは、図５に示すように、実施の形態１によるレーダ装置１と信号処理器６Ｂおよび位相制御器８Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明に係る実施の形態２による信号処理器６Ｂは、実施の形態１による信号処理器６にパターン変更判定回路１１を追加したことが異なり、それ以外は同様である。そして、信号処理器６Ｂには、慣性航法装置２から機体のロール角以外に機体の高度のデータが入力される。
【００１４】
パターン変更判定回路１１は、アクティブモジュール３で電波を受信するとき、慣性航法装置２から入力される機体の高度が所定の閾値以上の場合、基準パターンを選択するように指令する指令信号を制御信号に含めて位相制御器８Ｂに送信し、慣性航法装置２から入力される機体の高度が所定の閾値未満の場合、慣性航法装置２から入力される機体のロール角のデータを制御信号に含めて位相制御器８Ｂに送信する。
【００１５】
位相制御器８Ｂには、フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンが、図６に示すように、地表面側と地表面と反対側のサイドローブのレベルが等しくなるようなアクティブモジュール３の位相が基準パターンとして記憶されている。
そして、位相制御器８Ｂは、アクティブモジュール３で電波を受信するときに、信号処理器６Ｂからロール角のデータを受信した場合、ロール角が含まれる領域番号を求め、求めた領域番号に基づいて位相データ格納メモリ９の領域番号に該当する位相テーブルから位相データを読み出し、読み出した位相データで各アクティブモジュール３の位相を設定する。
また、位相制御器８Ｂは、信号処理器６Ｂから基準パターンを選択する指令信号を受信した場合、基準パターンの位相データを読み出し、読み出した位相データで各アクティブモジュール３の位相を設定する。
【００１６】
次に、この発明に係る実施の形態２によるレーダ装置１Ｂによる捜索・追尾処理の手順を図７のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ２０１で、入力される機体の高度が閾値以上か否かを判断し、機体の高度が閾値以上のときステップＳ２０２に進み、機体の高度が閾値未満のときステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０２で、基準パターンから各アクティブモジュール３用の位相データを読み出し、ステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０３で、入力される機体のロール角からロール角の領域番号を求める。
ステップＳ２０４で、求めた領域番号に該当する位相テーブルを選択する。
ステップＳ２０５で、選択した位相テーブルから各アクティブモジュール３用の位相データを読み出す。
ステップＳ２０６で、読み出した位相データにより各アクティブモジュール３の位相を設定する。
ステップＳ２０７で、地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンまたは低サイドローブが存在しないアンテナパターンを有するフェイズドアレイアンテナを用いて電波を受信して捜索・追尾処理を行う。
【００１７】
この発明に係る実施の形態１のように地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンの場合、低減させた方向の反対側のサイドローブのレベルが高くなり、自機より高い高度からの不要波の影響を受け易くなるので、自機の高度が地表面側からのクラッタの影響を受けない程度に高いときには地表面側に低サイドローブを存在させることは好ましくない。
そこで、この発明に係る実施の形態２のように、自機の高度が閾値未満の場合には地表面側に常に低サイドローブが存在するアンテナパターンを有するフェイズドアレイアンテナにより捜索・追尾するので、地表面側からのクラッタの影響を抑制でき、逆に、自機の高度が閾値以上の場合には、低サイドローブが存在しないアンテナパターンを有するフェイズドアレイアンテナにより捜索・追尾するので、高い自機の高度により地表面側からのクラッタの影響が小さく、且つ自機より高い高度からの不要波の影響も受け難い。
【００１８】
実施の形態３．
図８は、この発明に係る実施の形態３によるレーダ装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態３によるレーダ装置１Ｃは、図８に示すように、実施の形態２によるレーダ装置１Ｂと信号処理器６Ｃが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明に係る実施の形態３による信号処理器６Ｃは、実施の形態２による信号処理器６Ｂとパターン変更判定回路１１Ｃが異なり、それ以外は同様である。そして、パターン変更判定回路１１Ｃには、慣性航法装置２から入力される機体の高度のデータ以外に励振受信機５から目標機の受信信号が入力される。
【００１９】
パターン変更判定回路１１Ｃは、アクティブモジュール３で電波を受信するとき、慣性航法装置２から入力される機体の高度が所定の閾値以上の場合、基準パターンを選択するように指令する指令信号を制御信号に含めて位相制御器８Ｂに送信し、慣性航法装置２から入力される機体の高度が所定の閾値未満且つ受信信号対クラッタ比（以下、Ｓ／Ｃ比と称す）が所定の値以上の場合、基準パターンを選択するように指令する指令信号を制御信号に含めて位相制御器８Ｂに送信し、慣性航法装置２から入力される機体の高度が所定の閾値未満且つＳ／Ｃ比が所定の値未満の場合、慣性航法装置２から入力される機体のロール角のデータを制御信号に含めて位相制御器８Ｂに送信する。
【００２０】
図９は、この発明に係る実施の形態３によるレーダ装置による捜索・追尾処理の手順を示すフローチャートである。
次に、この発明に係る実施の形態３によるレーダ装置１Ｃによる捜索・追尾処理の手順を図９のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ３０１で、入力される機体の高度が閾値以上か否かを判断し、機体の高度が閾値以上のときステップＳ３０２に進み、機体の高度が閾値未満のときステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０２で、基準パターンから各アクティブモジュール３用の位相データを読み出し、ステップＳ３０７に進む。
ステップＳ３０３で、目標機に関するＳ／Ｃ比が所定の値以上か否かを判断し、Ｓ／Ｃ比が所定の値以上のときステップＳ３０２に進み、Ｓ／Ｃ比が所定の値未満のときステップＳ３０４に進み。
ステップＳ３０４で、入力される機体のロール角からロール角の領域番号を求める。
ステップＳ３０５で、求めた領域番号に該当する位相テーブルを選択する。
ステップＳ３０６で、選択した位相テーブルから各アクティブモジュール３用の位相データを読み出す。
ステップＳ３０７で、読み出した位相データにより各アクティブモジュール３の位相を設定する。
ステップＳ３０８で、地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンまたは低サイドローブが存在しないアンテナパターンを有するフェイズドアレイアンテナを用いて電波を受信して捜索・追尾処理を行う。
【００２１】
この発明に係る実施の形態３によるレーダ装置１Ｃは、目標機に係わるＳ／Ｃ比が所定の値以上の場合、フェイズドアレイアンテナのアンテナパターンには低サイドローブが存在しないが、Ｓ／Ｃ比が大きいということは得られる目標機からの受信信号が大きく、地表面側からの相対的に小さなクラッタを間違って追尾することがない。逆に、自機より高い高度からの不要波の影響も受け難い。
【００２２】
実施の形態４．
図１０は、この発明に係る実施の形態４によるレーダ装置の構成を示す図である。
この発明に係る実施の形態４によるレーダ装置１Ｄは、図１０に示すように、実施の形態１によるレーダ装置１と位相制御器８Ｄおよび位相データ格納メモリ９Ｄが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
位相データ格納メモリ９Ｄには、所定の数のロール角に対応する位相テーブルが格納されている。任意のロール角の位相テーブルには、任意のロール角に機体の姿勢が制御されているとき、図３に示すようなアンテナパターンになる位相データがアクティブモジュール３毎に設定されている。
位相制御器８Ｄは、実施の形態１による位相制御器８に線形補完部１２を追加したことが異なり、それ以外は同様である。
線形補完部１２は、信号処理器６から入力されるロール角に位相テーブルが用意されている隣接する２つのロール角の位相テーブルの位相データを位相データ格納メモリ９Ｄから読み出す。また、一方のロール角と信号処理器６から入力されたロール角との差と２つの位相テーブルの２つのロール角の差との比を求める。次に、アクティブモジュール３毎に、２つの位相テーブルから読み出した２つの位相データを先に求めた比を用いて線形補完して位相データを算出する。
【００２３】
このように隣接するロール角での位相データを線形補完することにより、位相データ格納メモリ９Ｄに格納できる位相テーブルの数が限られていても、演算負荷を大幅に増大させることなく、機体のロール角に対応する精度良い位相データを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】位相データ格納メモリに格納されているロール角毎の位相テーブルである。
【図３】地表面側に低サイドローブが存在するアンテナパターンである。
【図４】この発明に係る実施の形態１によるレーダ装置による捜索・追尾処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】この発明に係る実施の形態２によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図６】自機の高度が閾値以上のときの低サイドローブが存在しないアンテナパターンである。
【図７】この発明に係る実施の形態２によるレーダ装置による捜索・追尾処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明に係る実施の形態３によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図９】この発明に係る実施の形態３によるレーダ装置による捜索・追尾処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】この発明に係る実施の形態４によるレーダ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  レーダ装置、２  慣性航法装置、３  アクティブモジュール、４  空中線、５  励振受信機、６、６Ｂ、６Ｃ  信号処理器、８、８Ｂ、８Ｄ  位相制御器、９、９Ｄ  位相データ格納メモリ、１１、１１Ｃ  パターン変更判定回路、１２  線形補完部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009002671.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009002671.tif 000011
【図１０】
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