(57)【要約】【課題】幅の広い形状のビームを用いた場合にも良好な角度分解能により測角処理を行なうことのできるモノパルス測角レーダ装置を得る。【解決手段】和（Σ）及び差（Δ）のそれぞれのビームパターンで受信したレーダエコー信号により目標のモノパルス測角を行なう際に、これらレーダエコー信号を受信処理してΣ信号及びΔ信号を得た後に、Σ信号における目標の信号対雑音比、または、Σ信号及びΔ信号を用いた測角処理結果としての粗測角値に基づいてΣ信号を減衰させ、この減衰後のΣ信号とΔ信号のレベル比により目標の測角値を算出する。【選択図】図１
2009168490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
和のビームパターン及び差のビームパターンのそれぞれで受信したレーダエコー信号に基づき目標の角度情報を取得するモノパルス測角レーダ装置において、
目標からのレーダエコー信号を和のビームパターン及び差のビームパターンで受信する空中線部と、
前記和のビームパターンで受信したレーダエコー信号及び差のビームパターンで受信したエコー信号をそれぞれ受信処理して和信号及び差信号を得る受信処理部と、
前記和信号を減衰させて出力する減衰器と、
前記減衰器の減衰値を設定する減衰量設定部と、
前記減衰器で減衰後の和信号及び前記受信処理部からの差信号のそれぞれのレベルならびに前記減衰量設定部からの減衰値に基づき前記目標の角度情報を取得する測角処理部とを有することを特徴とするモノパルス測角レーダ装置。
【請求項２】
前記減衰量設定部は、前記受信処理部からの和信号における前記目標の信号対雑音比に基づき前記減衰器の減衰値を設定することを特徴とする請求項１に記載のモノパルス測角レーダ装置。
【請求項３】
前記減衰量設定部は、前記受信処理部からの和信号及び差信号による測角処理により取得した前記目標の角度情報に基づき前記減衰器の減衰値を設定することを特徴とする請求項１に記載のモノパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノパルス測角により目標の角度情報を取得するモノパルス測角レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノパルス測角は、レーダ装置により目標の角度情報を取得する方式として知られている（例えば、非特許文献１参照。）。その中の１つの手法である振幅比較モノパルス方式では、レーダ装置の空中線は、ビーム指向方向に対して和（Σ）のビームパターンと差（Δ）のビームパターンを有しており、差（Δ）のビームパターンで受信したレーダエコー信号のレベルを和（Σ）のビームパターンで受信したレーダエコー信号のレベルで正規化した値（Δ／Σ）を算出し、この値を測角テーブルや近似式等を用いてビーム指向方向中心からの角度誤差に対応させて目標の角度情報を得ている。
【０００３】
目標の測角方式としては他にも種々の手法が知られており、対象目標との位置関係に応じて測角方式を選択し良好な測角精度を得るように構成されたレーダ装置も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２７２４６４号公報（第６ページ、図１）
【非特許文献１】吉田孝監修「改訂レーダ技術」電子情報通信学会、平成８年１０月１日、Ｐ．２６０−２６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、測角の精度に比較的大きな影響を与える誤差要因としては、受信したレーダエコー信号の信号対雑音比や測角時の角度分解能等が挙げられる。信号対雑音比については、レーダエコー信号を受信処理する中で雑音や妨害信号を含む様々な不要信号を除去して精度を劣化させないような種々の信号処理手法が考案されている。
【０００５】
一方、角度分解能については、レーダ装置の空中線で形成されるビーム形状に依存し、さらにこのビーム形状は、レーダ装置全体の性能や運用等に対する種々の要求に基づいた空中線自体の構成や外観的形状に依存する。そして、高い角度分解能を得つつ測角精度を向上させるには、より幅の狭いビームを形成することが必要であり、そのためには十分な開口を有する空中線を必要とする
しかしながら、例えば移動運用を前提とした可搬型に構成されたレーダ装置等では、全体を小型化することも求められるので、必ずしも十分な開口を有する空中線部を構成できるとは限らない。このため、幅の広い形状のビームを用いて測角処理が行なわれることになり、より精度の良い角度情報を必要とするような運用場面においては、十分な角度分解能を得ることが困難であった。
【０００６】
本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、幅の広い形状のビームを用いた場合にも良好な角度分解能により測角処理を行なうモノパルス測角レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のモノパルス測角レーダ装置は、和のビームパターン及び差のビームパターンのそれぞれで受信したレーダエコー信号に基づき目標の角度情報を取得するモノパルス測角レーダ装置において、目標からのレーダエコー信号を和のビームパターン及び差のビームパターンで受信する空中線部と、前記和のビームパターンで受信したレーダエコー信号及び差のビームパターンで受信したエコー信号をそれぞれ受信処理して和信号及び差信号を得る受信処理部と、前記和信号を減衰させて出力する減衰器と、前記減衰器の減衰値を設定する減衰量設定部と、前記減衰器で減衰後の和信号及び前記受信処理部からの差信号のそれぞれのレベルならびに前記減衰量設定部からの減衰値に基づき前記目標の角度情報を取得する測角処理部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、幅の広い形状のビームを用いた場合にも良好な角度分解能により測角処理を行なうことのできるモノパルス測角レーダ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明に係るモノパルス測角レーダ装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明に係るモノパルス測角レーダ装置の第１の実施例の構成を示すブロック図である。この図１に例示したモノパルス測角レーダ装置は、空中線部１１、受信処理部１２、減衰器１３、減衰量算出部１４、及び測角処理部１５から構成されている。空中線部１１は、所定の方向に和（Σ）のビームパターン及び差（Δ）のビームパターンを形成し、それぞれのビームパターンで目標からのレーダエコー信号を受信して受信処理部１２に送出する。受信処理部１２は、空中線部１１の和（Σ）及び差（Δ）のビームパターンで受信したレーダエコー信号をそれぞれに受信処理し、和信号としてのΣ信号及び差信号としてのΔ信号を得る。減衰器１３は、後述する減衰量設定部１４からの減衰値に従って受信処理部１２からのΣ信号を減衰させ、測角処理部１５に送出する。
【００１１】
減衰量設定部１４は、Σ信号における目標の信号対雑音比に基づいて減衰器１３の減衰値を設定する。減衰値は、信号対雑音比が良好なほど、大きな減衰値が設定される。また、減衰値の導出にあたっては、信号対雑音比と減衰値との関係をあらかじめテーブル化しておき、このテーブルを参照する手法等も適用できる。加えて、テーブル化した場合には、Σ信号の信号対雑音比を連続した複数の範囲に区分しておき、これら各範囲内の信号対雑音比に対しては、その範囲毎に対応した固定の減衰値を出力させることもできる。
【００１２】
測角処理部１５は、減衰器１３からの減衰後のΣ信号、及び受信処理部１２からのΔ信号のそれぞれのレベル、ならびに減衰量設定部１４からの減衰値に基づき測角処理を行ない、目標の角度情報としての測角値を取得する。測角処理においては、Δ信号のレベル（ＬΔ）を減衰後のΣ信号のレベル（ＬΣａｔｔ）で正規化した値（ＬΔ／ＬΣａｔｔ）を算出し、この値を角度誤差電圧として減衰量設定部１４からの減衰値に対応した測角テーブルや近似式等を用いてビーム指向方向の中心からの角度誤差に対応させることにより、目標の測角値を得ることができる。
【００１３】
次に、前出の図１、ならびに図２のフローチャート及び図３の説明図を参照して、上述のように構成された本実施例のモノパルス測角レーダ装置の動作について説明する。図２は、図１に例示した本発明に係るモノパルス測角レーダ装置の第１の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下の説明においては、取得する測角値は方位角方向のものとして説明する。
【００１４】
まず、レーダ信号の送信が開始されると（ＳＴ２０１）、そのレーダエコー信号が空中線部１１により所定の方位角方向に形成された和（Σ）のビームパターン及び差（Δ）のビームパターンのそれぞれで受信される（ＳＴ２０２）。受信されたレーダエコー信号は、受信処理部１２において低雑音増幅、フィルタリング、周波数変換、及び目標検出等の一連の受信処理が施され、検出された目標に対するΣ信号、及びΔ信号が後段に出力される（ＳＴ２０３）。
【００１５】
モノパルス測角処理では、基本的にこれらΣ信号及びΔ信号から目標の測角値を得るが、本実施例の測角処理部１５においては、Σ信号における目標の信号対雑音比に基づいてΣ信号を減衰させ、この減衰後のΣ信号と受信処理部１２からのΔ信号とにより、測角処理を行なっている。そこで、減衰量設定部１４では、受信処理部１２からΣ信号を受けとり、この信号中の目標の信号対雑音比を判定する。これには、例えば、Σ信号のレベルを信号対雑音比に対応して数段階のステップ状に設定された複数のしきい値と比較する手法等を適用できる。そして、例えばあらかじめテーブル化された信号対雑音比と減衰値との関係を参照することによって、目標の信号対雑音比に対応した減衰値を得る。減衰値は、信号対雑音比が良好になるにつれ大きな値となるよう、運用環境等に応じて設定される。導出された減衰値は減衰器１３、及び測角処理部１５に送出される（ＳＴ２０４）。
【００１６】
一方、減衰器１３は、この減衰量設定部１４からの減衰値に従って受信処理部１２からのΣ信号を減衰させ、測角処理部１５に送出する。そして、測角処理部１５では、上記したように、減衰器１３による減衰後のΣ信号と受信処理部１２からのΔ信号とにより、目標の測角処理を行なう。この時の測角処理の様子を図３を参照して説明する。
【００１７】
図３は、本実施例における測角処理をモデル化して示す説明図である。図３（ａ）は、受信処理部１２から出力されるΣ信号及びΔ信号を用いたモノパルス測角処理をモデル化したものである。この事例では、Δ信号のレベル（ＬΔ）をΣ信号のレベル（ＬΣ）で正規化した値（ＬΔ／ＬΣ）が±１となる範囲で、測角テーブル等を用いて誤差角度を算出し、目標の角度情報を得ている。これに対し図３（ｂ）は、本実施例のように減衰後のΣ信号を用いた場合を例示している。この場合には、ＬΔ／ＬΣａｔｔを用いることによって方位角方向の角度変化に対する誤差電圧の変化量が大きくなるので、図３（ｂ）中に太線で示したＳ字状の誤差電圧の曲線も、減衰値に応じて図３（ａ）のものに比べてより急峻なものになる。すなわち、この誤差電圧の曲線を用いることにより、特にビーム指向方向の中心付近において、より高分解能で目標の角度情報を算出することができる。
【００１８】
本実施例においては、この誤差電圧の曲線を、例えば減衰量設定部１４からの減衰値に対応した測角テーブルとしてあらかじめ測角処理部１５内に用意しておくものとしている。また、減衰量設定部１４から出力される減衰値が、例えば複数の固定値のいずれかである場合等には、これら減衰値に対応した複数の測角テーブルを測角処理部１５内に準備しておくこともできる。そして、測角処理部１５では、Δ信号のレベルを減衰後のΣ信号のレベルで正規化した値（ＬΔ／ＬΣａｔｔ）を算出し、この値により、そのときのΣ信号レベルの減衰値に対応した測角テーブルを選択・参照して測角処理を行ない、目標の測角値を取得する。取得した測角値は、後段の機器等に向けて出力される（ＳＴ２０５）。この後は、動作の終了が指示されるまで、上述したＳＴ２０１からの動作が繰り返される（ＳＴ２０６）。
【００１９】
以上説明したように、本実施例においては、和（Σ）及び差（Δ）のそれぞれのビームパターンで受信したレーダエコー信号により目標のモノパルス測角を行なう際に、これらレーダエコー信号を受信処理してΣ信号及びΔ信号を得た後に、Σ信号における目標の信号対雑音比に基づいてΣ信号を減衰させ、この減衰後のΣ信号とΔ信号のレベル比によりモノパルス測角処理を行なっている。これにより、ビーム指向方向の中心付近において、より高分解能で目標の測角値を取得することができるので、より精度の良い角度情報を必要とするような運用場面において幅の広い形状のビームを用いた場合にも、良好な角度分解能により測角処理を行なうモノパルス測角レーダ装置を得ることができる。
【実施例２】
【００２０】
図４は、本発明に係るモノパルス測角レーダ装置の第２の実施例の構成を示すブロック図である。また、図５は、このモノパルス測角レーダ装置の第２の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第２の実施例について、図１乃至図３に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、減衰器１３の減衰値の設定に際し、第１の実施例においてはΣ信号における目標の信号対雑音比に基づいて導出したのに対し、第２の実施例においては減衰前のΣ信号とΔ信号を用いて測角処理を行なった結果に基づき導出するようにした点である。以下、前出の図１乃至図３ならびに図４及び図５を参照してその相違点のみを説明する。
【００２１】
図４に例示したように、このモノパルス測角レーダ装置は、空中線部１１、受信処理部１２、減衰器１３、減衰量設定部４４、及び測角処理部４５から構成されている。空中線部１１、受信処理部１２、及び減衰器１３は、第１の実施例と同様に構成される。減衰量設定部４４は、後述する測角処理部４５からの目標の粗測角値に基づいて、減衰器１３の減衰値を設定する。減衰値は、測角処理部４５での目標の粗測角値がビーム指向方向の中心に近いほど、大きな減衰値が設定される。測角処理部４５は、減衰器１３の減衰値を設定するのに先だって受信処理部１２からのΣ信号及びΔ信号に基づき目標の測角処理を行ない、その結果を粗測角値として減衰量設定部１４に送出するとともに、この粗測角値、ならびに減衰器１３からの減衰後のΣ信号、及び受信処理部１２からのΔ信号のそれぞれのレベルに基づき測角処理を行ない、目標の測角値を取得する。
【００２２】
次に図５のフローチャートを参照して、この第２の実施例のモノパルス測角レーダ装置の動作について説明する。まず、第１の実施例と同様な動作により、レーダエコー信号の受信処理により、Σ信号及びΔ信号が取得され、測角処理部４５に送出される（ＳＴ２０１〜ＳＴ２０３）。測角処理部４５では、これらΣ信号及びΔ信号に基づいて、図３（ａ）に例示したようにモノパルス測角処理を行ない、目標の角度情報を取得する。そして、ここで取得された角度情報は、目標の粗測角値として減衰量設定部４４に送出される（ＳＴ５１）。
【００２３】
減衰量設定部４４では、この目標の粗測角値とビーム指向方向の中心との角度誤差に基づき、さらに高分解能での測角処理を行なうために、減衰器１３に設定する減衰値を導出する。減衰値は、角度誤差が小さいほど、すなわち目標がビーム指向方向の中心に近いほど大きく、角度誤差が大きいほど、すなわち目標がビーム指向方向の中心から離れるに従って小さな値が設定される。また、設定値の導出に際しては、テーブル参照等の手法も活用できる。この場合、テーブル内には、例えば角度誤差を連続した複数のステップ状の範囲に区分しておき、これら各範囲内の角度誤差に対しては、その範囲毎に対応した固定の減衰値を出力させることもできる。導出された減衰値は、減衰器１３及び測角処理部４５に送出される（ＳＴ５２）。
【００２４】
この後、測角処理部４５では、減衰器１３による減衰後のΣ信号及び受信処理部からのΔ信号、ならびに減衰量設定部４４からの減衰値に基づき、ＳＴ２０５のステップと同様の動作により目標の測角値を高分解能で取得する。そして、動作の終了が指示されるまで、上述したＳＴ２０１からの動作が繰り返される（ＳＴ２０６）。
【００２５】
以上説明したように、本実施例においては、和（Σ）及び差（Δ）のそれぞれのビームパターンで受信したレーダエコー信号により目標のモノパルス測角を行なう際に、これらレーダエコー信号を受信処理してΣ信号及びΔ信号を得た後に、これらΣ信号及びΔ信号を用いた測角処理結果としての粗測角値に基づいてΣ信号を減衰させ、この減衰後のΣ信号とΔ信号のレベル比によりモノパルス測角処理を行なっている。これにより、ビーム指向方向の中心付近において、より高分解能で目標の測角値を取得することができるので、より精度の良い角度情報を必要とするような運用場面において幅の広い形状のビームを用いた場合にも、良好な角度分解能により測角処理を行なうモノパルス測角レーダ装置を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。特に、取得する測角値については方位角方向として説明したが、仰角方向でもよい。また、これらを組み合せて方位角及び仰角の両方向にわたる測角値を得るように構成するなど、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。また、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るモノパルス測角レーダ装置の第１の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】図１に例示したモノパルス測角レーダ装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本実施例における測角処理をモデル化して例示する説明図。
【図４】本発明に係るモノパルス測角レーダ装置の第２の実施例の構成を示すブロック図。
【図５】図４に例示したモノパルス測角レーダ装置の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００２８】
１１  空中線部
１２  受信処理部
１３  減衰器
１４、４４  減衰量設定部
１５、４５  測角処理部
【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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