(57)【要約】【課題】  レーダでの目標検出とともに通信対象である移動体への無線通信を行うレーダ装置において、１パルスが符号データ１ビットに対応しており、大量の符号データを伝送するには、長時間にわたってパルス変調を施したパルス列を送信しなくてはならない。【解決手段】  移動体への伝送情報を表す符号データを出力する符号生成器と、符号データに基づき位相切替えタイミング信号を出力するとともに、符号データとレーダ波におけるパルス幅とパルス繰返し周期を示すタイミング信号とを出力するタイミング生成器と、位相切替えタイミング信号を用いて送信波に位相変調を行う励振機と、位相変調を施した送信波を出力する送信アンテナと、目標からの反射波を受信し受信波として出力する受信アンテナと、符号データとタイミング信号とに基づき復調コードを生成し復調コードと受信波との相関処理を行い目標を検出する相関器と、を備えるレーダ装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信対象である移動体へ伝送する情報を有する送信波を出力するとともに、上記送信波を検出対象である目標に対して出力して目標検出を行うレーダ装置において、
上記移動体へ伝送する情報内容を表す符号データを出力する符号生成器と、
上記符号生成器より出力された符号データに基づき送信波の位相を切替えるトリガ信号である位相切替えタイミング信号を出力するとともに、上記符号データと、レーダ波におけるパルス幅とパルス繰返し周期を示すタイミング信号と、を出力するタイミング生成器と、
上記タイミング生成器から出力された位相切替えタイミング信号を用いて、送信波に位相変調を行う励振機と、
上記励振機より出力された位相変調を施した送信波を出力する送信アンテナと、
上記目標からの反射波を受信し、受信波として出力する受信アンテナと、
上記タイミング生成器より出力された符号データと上記タイミング信号とに基づき復調コードを生成し、上記復調コードと上記受信アンテナより出力された受信波との相関処理を行うことで上記目標を検出する相関器と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記相関器で生成する復調コードは、上記パルス幅で表される区間を、上記符号データを構成するビットのうち、一連の複数のビットより構成されることを特徴とする請求項１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、レーダでの目標検出とともに無線通信を行うレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ波に対して周波数変調またはパルス変調を施すことにより、レーダでの目標検出と共に無線通信を行い得るレーダに関しては、既に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のレーダ装置においては、レーダによる目標検出とともに無線通信を行うために、無線通信を行うために生成した符号データに基づき、パルス繰返し周期を変えてパルス変調などを行った送信波を目標に対して出力する。また目標から反射された反射波は、周波数変換、利得調整、Ａ／Ｄ変換等を行った後、送信時に行ったパルス変調のタイミングをもとに、目標の検出処理を実施する。
【０００４】
送信波にパルス変調を行う場合、所定の幅をもつパルスに対し、符号データが「０」のときは次パルスまでの出力間隔をａ秒、符号データが「１」のときは次パルスまでの出力間隔をｂ秒などとし、符号データに応じて次パルスまでの出力間隔を変えることで変調を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８７８５２号公報（第１３頁、第１２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、パルス変調を施したパルス列を送信波として使用した場合には、１つのパルスが符号データの１ビットに対応しているため、大量の符号データを伝送するためには、長時間にわたってパルス変調を施したパルス列を送信しなくてはならない。
【０００７】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、レーダでの目標検出とともに無線通信を行うレーダ装置において、長時間にわたるパルス列を送信することなく伝送量を増大させることができる無線通信を同時に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るレーダ装置は、
通信対象である移動体へ伝送する情報を有する送信波を出力するとともに、上記送信波を検出対象である目標に対して出力して目標検出を行うレーダ装置において、
上記移動体へ伝送する情報内容を表す符号データを出力する符号生成器と、
上記符号生成器より出力された符号データに基づき送信波の位相を切替えるトリガ信号である位相切替えタイミング信号を出力するとともに、上記符号データと、レーダ波におけるパルス幅とパルス繰返し周期を示すタイミング信号と、を出力するタイミング生成器と、
上記タイミング生成器から出力された位相切替えタイミング信号を用いて、送信波に位相変調を行う励振機と、
上記励振機より出力された位相変調を施した送信波を出力する送信アンテナと、
上記目標からの反射波を受信し、受信波として出力する受信アンテナと、
上記タイミング生成器より出力された符号データと上記タイミング信号とに基づき復調コードを生成し、上記復調コードと上記受信アンテナより出力された受信波との相関処理を行うことで上記目標を検出する相関器と、
を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、符号データをもとにＰＳＫ変調を施すための位相切替えタイミング信号を生成するので、タイミング生成器において、送信波のビットレートが高くなるようにタイミングを生成することによって、無線通信における伝送量の増大を図ることができる。また、目標より反射された受信波に対して、符号データと、パルス幅τ、パルス繰返し周期ＰＲＩのタイミング信号に基づき、１ビットをサブパルスとし、複数のサブパルスより構成されパルス幅τの復調コードを生成し、受信波と復調コードの相関処理を行うことにより、目標検出を行うことができる。また目標距離の算出精度は、サブパルス幅ｔに依存するため、ビットレートを高くして伝送量を上げることにより、サブパルス幅ｔも短くなり、目標距離の算出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本発明のレーダ装置は、通信対象である移動体へ伝送する情報を有する送信波を出力するとともに、送信波を検出対象である目標に対して出力して目標検出を行う場合などに用いる。例えば、本発明のレーダ装置を搭載する航空機において、通信対象である移動体は、僚友の航空機または僚友の航空機に搭載する飛しょう体などを指す。また検出対象である目標としては、相手方の航空機や飛しょう体などを指す。また通信対象である移動体へ伝送する情報は、目標などの位置情報や僚友の航空機に搭載する飛しょう体の到着地点を示す目的地などである。
【００１１】
符号生成器１は、通信対象である移動体へ伝送する情報内容を表す符号データを生成、出力する機能を有する。
【００１２】
タイミング生成器２は、符号生成器１にて生成した符号データをもとに、送信波の位相を切替えＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ディジタル位相）変調を施すためのトリガ信号となる位相切替えタイミング信号を生成し、励振機３に出力する機能を有する。ここで、本発明に用いるＰＳＫ変調は、符号データに応じて、位相を０ラジアン（正転）またはπラジアン（反転）に変化させるＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：２値ディジタル位相変調）に基づいて説明する。
【００１３】
また、タイミング生成器２は後述する相関器７と時間同期が取れており、上記符号データ、及びレーダ波におけるパルス幅τとパルス繰返し周期ＰＲＩなどを示すタイミング信号などを相関器７に出力する機能を有する。
【００１４】
なお、符号生成器１の機能とタイミング生成器２の機能を合わせたものを改めてタイミング生成器としてもよい。
【００１５】
励振機３は、内部に発振機能や変調機能等を有し、励振機３内部の発振器などにより生成した送信波に対し、タイミング生成器２により出力された位相切替えタイミング信号に同期させることによるＰＳＫ変調を行う機能を有する。
【００１６】
送信アンテナ４ａは、励振機３から出力されるＰＳＫ変調を施した送信波を出力する機能を有する。
【００１７】
送信波を検出対象である目標に対して出力する場合、送信波は、レーダ波としての役割をもつ。一方、送信波を通信対象である移動体に対して出力する場合、送信波は、無線通信波としての役割をもつ。なお無線通信波としての役割をもつ場合は、本発明のレーダ装置を搭載した移動体を送信側、通信対象である移動体を受信側とした片方向の無線通信としてよい。
【００１８】
受信アンテナ４ｂは、目標からの反射波を受信し、受信機５へ受信波として出力する機能を有する。
【００１９】
受信機５は、周波数変換機能、利得制御機能、帯域制限機能、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換機能などを有している。受信機５は、受信アンテナ４ｂより出力された受信波に対して周波数変換、利得制御、および帯域制限等の処理を実施する。そして処理後のアナログ信号をディジタル信号に変換し出力する。
【００２０】
ドップラ補正器６は、受信機５から出力されたディジタル信号に対して、本発明のレーダ装置を搭載した移動体が移動することにより発生するドップラ周波数を補正する機能を有する。ドップラ補正器６は、ディジタル信号をドップラ補正して補正ディジタル信号を出力する。
【００２１】
なお、受信アンテナ４ｂからドップラ補正器６までの機能を合わせたものを改めて受信アンテナとしてもよい。その場合、ドップラ補正された補正ディジタル信号を改めて受信波と呼んでよい。
【００２２】
相関器７は、タイミング生成器２から出力されるクロック信号により、タイミング生成器２と時間同期が取れている。また相関器７は、タイミング生成器２より出力される符号データ、及びパルス幅τとパルス繰返し周期ＰＲＩなどのタイミング信号をもとに復調コードを生成し、ドップラ補正器６より入力される補正ディジタル信号と、生成した復調コードとの相関処理を行い、本発明のレーダ装置と目標との距離を算出し、目標検出を行う。
【００２３】
速度検出器８は、相関器７から出力されたディジタル信号より、目標の速度を算出する機能を有する。
【００２４】
なお、相関器７と速度検出器８の機能を合わせたものを改めて相関器としてもよい。
【００２５】
図２は、本発明における送信波、受信波、レーダ波の一例、復調コードを示している。図２（ａ）は、本発明のレーダ装置にてサブパルス幅ｔでＰＳＫ変調を施した送信波を表している。本送信波において伝送量を増大させるためには、ビットレートを上げる、即ちサブパルス幅ｔを短くすればよく、後述するパルス幅τ、パルス繰返し周期ＰＲＩ（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は変わることはない。
【００２６】
図２（ｂ）は、本発明のレーダ装置にて受信する受信波を表している。図２（ｃ）は、一般にレーダで用いられるパルス幅τ、パルス繰返し周期がＰＲＩのパルス変調を施したレーダ波の例である。
【００２７】
図２（ｄ）は、本発明のレーダ装置が受信した受信波より、目標との距離を求めるために生成する復調コードであり、図２(ａ)で示す送信波を、図２（ｃ）に示すレーダ波と同様に、パルス状に切り出した信号である。つまり本発明では、サブパルス幅ｔ毎にＰＳＫ変調を施したパルス幅τ、パルス繰返し周期ＰＲＩの復調コードを使用して、図２（ｂ）に示す受信波より目標との距離を求める。
【００２８】
次に実施の形態１の送信動作について説明する。符号生成器１は、通信対象である移動体へ伝送する情報内容に応じた符号データを生成し、生成した符号データをタイミング生成器２へ出力する。タイミング生成器２では、符号生成器１にて生成された符号データを元に、図２（ａ）に示したサブパルス幅ｔ毎に位相を切替えるトリガ信号として位相切替えタイミング信号を出力する。
【００２９】
励振機３では、内部の発振器等にて生成した送信波に対して、タイミング生成器２から出力された位相切替えタイミング信号によってＰＳＫ変調を施すことにより、ＰＳＫ変調された送信波を生成し、送信アンテナ４ａへ出力する。送信アンテナ４ａは、励振機３からのＰＳＫ変調された送信波を送信する。
【００３０】
次に実施の形態１の受信動作について説明する。送信アンテナ４ａから目標に対して送信波を出力した場合、送信波は、目標にて反射された後に受信アンテナ４ｂに受信波として受信される。受信アンテナ４ｂは、受信波を受信機５に出力する。受信機５は、受信波に周波数変換、利得調整、帯域制限等を実施した後にＡ／Ｄ変換を実施し、ドップラ補正器６にディジタル信号を出力する。
【００３１】
ドップラ補正器６は、本発明のレーダ装置を搭載する移動体が動いている場合、移動体の移動速度をもとに受信波に対して生ずるドップラ周波数を補正する。処理としては、受信機５より出力されるディジタル信号に対して、移動体が搭載する速度計より得られた移動速度をもとにドップラ周波数補正を施し、補正ディジタル信号を相関器７に出力する。
【００３２】
相関器７は、タイミング生成器２から入力された符号データ、及び図２（ｃ）に示すようなパルス幅τとパルス繰返し周期ＰＲＩをもとに、図２（ｄ）に示す復調コードを生成する。復調コードは、パルス幅τで表される区間を、符号データを構成するビットのうち一連の複数ビットより構成される。ここで符号データ１ビットは、１サブパルスに相当する。
【００３３】
そして、生成した復調コードとドップラ補正器６より出力される補正ディジタル信号との相関処理を行う。ここで、図２（ｄ）に示すパルス幅τ、パルス繰返し周期ＰＲＩは、Ｈ−ＰＲＦ（Ｈｉｇｈ−Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高パルス繰返し周波数）、Ｍ−ＰＲＦ（Ｍｅｄｉｕｍ−Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：中パルス繰返し周波数）、Ｌ−ＰＲＦ（Ｌｏｗ−Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：低パルス繰返し周波数）により異なる。
【００３４】
相関処理は、補正ディジタル信号に対して、前述の図２（ｄ）に示した復調コードを用いて相関処理を行う。
【００３５】
図３は、補正ディジタル信号である受信信号と復調コードとの相関処理内容を示す図である。図３においては、パルス幅τで表される区間を「π００π０π０ππ」の位相値を表す一連の複数のビットより構成される。
【００３６】
相関処理は、図３に示すように、受信信号の位相値（０またはπ）と、復調コードの位相値（０またはπ）の乗算を行い、時間方向に積分したものを相関値とするものであり、相関値のピーク、つまり電力のピークを得ることのできた時間に、当該復調コードを受信したものとする。
【００３７】
ここで、図３に示した受信信号及び復調コードのコード長、コード内容はあくまで一例であり、コード長やコード内容はこれに限定するものではない。また変調方式もＢＰＳＫに限定する必要は無い。
【００３８】
上記相関処理時には、復調コード生成に使用していないサブパルスの反射波を含む受信信号に対しても相関処理を行う。しかし、復調コード生成に使用していないサブパルスについては、復調コードとは別個の符号であるため、復調コードとの相関は無い。従って、上記復調コード生成に使用していないサブパルスに対して相関処理を行った場合、その相関値が、復調コードによって復調されたパルスの相関値を超えることは無い。
【００３９】
図４は、本発明のレーダ装置において、Ｌ−ＰＲＦレーダを用いた場合の相関処理を示す図である。
【００４０】
例えば、Ｌ-ＰＲＦレーダの場合には、送信波を出力してから受信波を受けるまでの期間は１ＰＲＩ内であるため、復調コードの一意に決まる。例えば送信時において、１ＰＲＩ区間内にＣ＿１のコードを示す符号データが含まれている場合、相関をとる復調コードもＣ＿１で行う。そして復調コードで相関処理を行い、相関値のピークが得られた時間において、受信したことになる。図４に示すようにｎ番目のレンジビンで検出できた場合には数１の値が目標との距離となる。
【００４１】
【数１】
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【００４２】
図５は、本発明のレーダ装置において、Ｈ−ＰＲＦまたはＭ−ＰＲＦレーダを用いた場合の相関処理を示す図である。レーダがＭ-ＰＲＦ、Ｈ-ＰＲＦレーダの場合、送信波を出力してから受信波を受けるまでの期間は１ＰＲＩ以上であるため、復調コードは一意に決まらない。例えば送信時において１ＰＲＩ内にＣ＿１のコードを示す符号データが含まれていても、受信波を受ける期間は１ＰＲＩ以上過ぎているため、相関をとる復調コードは、Ｃ＿１とは限らない。そのため、図５に示すように、復調コードにおいてＰＲＩ毎に設定されているコードと受信波との相関処理を行う。
【００４３】
例えば図５において、復調コードｃ＿１、ｃ＿２、・・・、ｃ＿ｐ、・・・と各々相関処理を行う。各復調コードのうち、ｑ番目のＰＲＩにおいて、受信信号と復調コードｃ＿ｐとの相関処理で、相関値のピークが得られるとする。ｐ番目のＰＲＩで送信したパルス（ｃ＿ｐ）をｑ番目のＰＲＩのうち、ｎ番目のレンジビンで検出できた場合には、数２の値が目標の距離となる。
【００４４】
【数２】
2009244135.tif 000004
【００４５】
相関器７での相関処理において、目標距離の算出精度は、サブパルス幅ｔに比例した値となる。従来のレーダでの目標距離の算出精度は、パルス幅τに比例した値であり、従来と比べ、パルス幅τとサブパルス幅ｔの比率分だけ目標距離の算出精度は向上する。
【００４６】
相関器７は、上記相関処理によって得られたディジタル信号を速度検出器８に出力し、速度検出器８は相関器７からのディジタル信号より、目標の速度を検出する。
【００４７】
また本発明のレーダ装置より送信波を通信対象である移動体に出力した場合、通信対象である移動体は送信波を復調し、通信内容を取得する。受信に関する処理は、ＰＳＫ変調に対する一般的な復調処理と同様で構わない。
【００４８】
本発明によれば、通信対象である移動体に対し伝送する情報内容に基づいた符号コードを生成し、その符号コードをもとにタイミング生成器にて位相切替えタイミング信号を生成するので、タイミング生成器において送信波のビットレートが高くなるようにタイミングを生成することにより、無線通信における伝送量の増大を図ることができる。
【００４９】
また本発明によれば、目標によって反射された受信波に対して、相関器はタイミング生成器から入力された符号データと、パルス幅τ、パルス繰返し周期ＰＲＩのタイミング信号に基づき、符号データの１ビット分をサブパルスとし、複数のサブパルスより構成されパルス幅τの復調コードを生成し、受信波と復調コードの相関処理を行うことにより、目標検出を行うことができる。また目標距離の算出精度は、サブパルス幅ｔに依存するため、ビットレートを高くして伝送量を上げることにより、サブパルス幅ｔも短くなり、目標距離の算出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明における送信波、受信波、レーダ波の一例、復調コードを示している。
【図３】補正ディジタル信号である受信信号と復調コードとの相関処理内容を示す図である。
【図４】本発明のレーダ装置において、Ｌ−ＰＲＦレーダを用いた場合の相関処理を示す図である。
【図５】本発明のレーダ装置において、Ｈ−ＰＲＦまたはＭ−ＰＲＦレーダを用いた場合の相関処理を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１．  符号生成器
２．  タイミング生成器
３．  励振機
４ａ．送信アンテナ
４ｂ．受信アンテナ
５．  受信機
６．  ドップラ補正器
７．  相関器
８．  速度検出器
【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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