(57)【要約】【課題】高精度に測角できる測角装置。【解決手段】サブアレイ信号に基づき位相モノパルスビーム（Σ、Δ）を形成するモノパルスビーム再形成部４１と、ΣビームをＦＦＴする第１ＦＦＴ部４２と、第１ＦＦＴ部からの信号から所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出し、抽出した信号のバンク番号の平均値または重心値を算出し、そのバンク番号のΣビームを出力するスレショルド抽出部４３と、ΔビームをＦＦＴする第２ＦＦＴ部４４と、スレショルド抽出部からのΣビームと第２ＦＦＴ部からのΔビームに基づき測角する測角部４５と、測角により得られた測角値で示される目標方向がビーム中心方向にない場合は指向角を指示するレーダ制御部４６を備え、モノパルスビーム再形成部は、指示された指向角をビーム中心方向とする位相モノパルスビームを再形成し、測角部は、再形成された位相モノパルスビームに基づき測角する。【選択図】図１
2009156807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナからのサブアレイ信号に基づきΣビームおよびΔビームを含む位相モノパルスビームを形成するモノパルスビーム再形成部と、
前記モノパルスビーム再形成部からのΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、
前記第１ＦＦＴ部からの周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出し、抽出した信号に対応するフィルタバンクのバンク番号の平均値または重心値を算出し、算出した平均値または重心値に対応するバンク番号のΣビームを出力するスレショルド抽出部と、
前記モノパルスビーム再形成部からのΔビームを高速フーリエ変換する第２ＦＦＴ部と、
前記スレショルド抽出部からのΣビームと前記第２ＦＦＴ部からのΔビームに基づき測角を行う測角部と、
前記測角部での測角により得られた測角値によって示される目標の方向がビーム中心方向にない場合は、前記モノパルスビーム再形成部に指向角を指示するレーダ制御部とを備え、
前記モノパルスビーム再形成部は、前記レーダ制御部から指示された指向角をビーム中心方向とする位相モノパルスビームを再形成し、
前記測角部は、前記モノパルスビーム再形成部により再形成された位相モノパルスビームに基づき測角することにより得られた測角値を目標情報として外部に出力することを特徴とする測角装置。
【請求項２】
アンテナからのサブアレイ信号に基づきΣビームおよびΔビームを含む位相モノパルスビームを形成するモノパルスビーム再形成部と、
前記モノパルスビーム再形成部からのΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、
前記第１ＦＦＴ部からの周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号を抽出してΣビームとして出力するスレショルド抽出部と、
前記モノパルスビーム再形成部からのΔビームを高速フーリエ変換する第２ＦＦＴ部と、
前記スレショルド抽出部からのΣビームと前記第２ＦＦＴ部からのΔビームに基づき測角を行って順次蓄積し、前記スレショルド抽出部で抽出された全ての信号に対する測角が終了した場合に、測角によって得られた値の平均値または重心値を算出し、測角値として出力する測角部と、
前記測角部での測角により得られた測角値によって示される目標の方向がビーム中心方向にない場合は、前記モノパルスビーム再形成部に指向角を指示するレーダ制御部とを備え、
前記モノパルスビーム再形成部は、前記レーダ制御部から指示された指向角をビーム中心方向とする位相モノパルスビームを再形成し、
前記測角部は、前記モノパルスビーム再形成部により再形成された位相モノパルスビームに基づき測角することにより得られた測角値を目標情報として外部に出力することを特徴とする測角装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな目標や、ビーム幅内に存在する複数の目標や干渉物を検出するレーダ装置上で実現される測角装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の測角装置の構成を示すブロック図である。この測角装置は、励振器１、アンテナ２ａ、第１受信器３1、第２受信器３2および信号処理器４ａから構成されている。
【０００３】
励振器１は、信号発生器（図示しない）で発生されたパルス信号をアンテナ２ａに送る。アンテナ２ａは、複数のアンテナ素子２１、複数（アンテナ素子２１と同数）の送受信モジュール２２および給電回路２３から構成されている。複数のアンテナ素子２１の各々の構成は同じであるので、以下では、１つのアンテナ素子について「アンテナ素子２１」と称して説明する。同様に、複数の送受信モジュール２２の各々の構成は同じであるので、以下では、１つの送受信モジュールについて「送受信モジュール２２」と称して説明する。
【０００４】
アンテナ素子２１は、送受信モジュール２２から送られてくる高周波信号を空中に向けて送信するとともに、空中からの信号、つまり目標からの反射波を受信し、送受信モジュール２２に送る。
【０００５】
送受信モジュール２２は、図１２に示すように、サーキュレータ２２１、送信側増幅器２２２ａ、送信側移相器２２３ａ、受信側増幅器２２２ｂおよび受信側移相器２２３ｂから構成されている。サーキュレータ２２１は、送信側増幅器２２２ａから送られてくる高周波送信信号をアンテナ素子２１に送るか、アンテナ素子２１から送られてくる高周波受信信号を受信側増幅器２２２ｂに送るかを切り替える。
【０００６】
送信側増幅器２２２ａは、送信側移相器２２３ａから送られてくる高周波送信信号を増幅し、サーキュレータ２２１を介してアンテナ素子２１に送る。送信側移相器２２３ａは、給電回路２３から送られてくる送信信号の位相を調整して高周波送信信号に変換し、送信側増幅器２２２ａに送る。
【０００７】
受信側増幅器２２２ｂは、アンテナ素子２１からサーキュレータ２２１を介して送られてくる高周波受信信号を増幅し、受信側移相器２２３ｂに送る。受信側移相器２２３ｂは、受信側増幅器２２２ｂから送られてくる高周波受信信号の位相を調整して中間周波信号に変換し、受信信号として給電回路２３に送る。
【０００８】
給電回路２３は、送信分配器とモノパルス比較器を含む受信合成器（いずれも図示は省略する）とから構成されている。送信分配器は、励振器１から送られてくるパルス信号を電力分配して複数の送受信モジュール２２に送る。また、受信合成器は、複数の送受信モジュール２２から送られてくる受信信号を合成してΣビーム信号（以下、単に「Σビーム」と呼ぶ）およびΔビーム信号（以下、単に「Δビーム」と呼ぶ）を生成する。Δビームは、ΔＡＺビームとΔＥＬビームとから成る。この給電回路２３で生成されたΣビームは、基準ビームとして第１受信器３1に送られ、Δビームは第２受信器３2に送られる。
【０００９】
第１受信器３1は、給電回路２３から送られてくるΣビームを周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して信号処理器４ａに送る。第２受信器３2は、給電回路２３から送られてくるΔビームを周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して信号処理器４ａに送る。
【００１０】
信号処理器４ａは、検出部４７および測角部４８を備えている。検出部４７は、第１受信器３1から送られてくるΣビームを所定のスレショルドレベルと比較することにより目標を検出するとともに、その時のΣビームを、測角部４８に送る。測角部４８は、検出部４７から送られてくるΣビームと、第２受信器３2から送られてくるΔビームとに基づき目標方向の角度を表す測角値を算出し、目標情報として外部に出力する。
【００１１】
上記のように構成される従来の測角装置の動作を説明する。励振器１から送り出された信号は、アンテナ２ａ内の給電回路２３の送信分配器で分配されて、送受信モジュール２２に送られる。そして、送受信モジュール２２の送信側移相器２２３ａで位相制御された後に、送信側増幅器２２２ａで増幅され、サーキュレータ２２１を経由して、アンテナ素子２１から空間に放射される。
【００１２】
また、アンテナ素子２１から入力した信号は、送受信モジュール２２のサーキュレータ２２１を経由して受信側増幅器２２２ｂに送られ増幅される。この受信側増幅器２２２ｂで増幅された信号は、受信側移相器２２３ｂで位相制御された後、給電回路２３に送られる。給電回路２３は、受信側移相器２２３ｂから送られてくる信号を受信合成器で合成してΣビームおよびΔビームを生成し、第１受信器３1および第２受信器３2にそれぞれ送る。
【００１３】
第１受信器３1は、給電回路２３から送られてくるΣビームを、第２受信器３2は、給電回路２３から送られてくるΔビームを、それぞれ周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して信号処理器４ａに送る。信号処理器４ａは、上述したように、Σビームに基づき目標を検出し、さらに、ΣビームおよびΔビームに基づき測角を行う。
【００１４】
なお、測角方式としては、位相モノパルス（位相比較モノパルス）方式およびスクイント測角（振幅比較モノパルス）方式が知られている。位相モノパルス方式については非特許文献１に、スクイント測角方式については非特許文献２にそれぞれ説明されている。
【非特許文献１】吉田、”改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.262-264(1996)
【非特許文献２】吉田、”改訂レーダ技術”、電子情報通信学会、pp.260-262(1996)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のように構成される測角装置においては、モノパルスビーム（ΣビームおよびΔビーム）を用いて測角しているので、ビーム幅内に広がりをもった複数の目標や干渉物がある場合には、目標や干渉物を分離できず、また、分離できたとしても、オフボアサイトの測角になる場合は、測角精度が悪いという問題がある。
【００１６】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、ビーム幅内の目標や干渉物を分離し、高精度に測角することができる測角装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、アンテナからのサブアレイ信号に基づきΣビームおよびΔビームを含む位相モノパルスビームを形成するモノパルスビーム再形成部と、モノパルスビーム再形成部からのΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、第１ＦＦＴ部からの周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出し、抽出した信号に対応するフィルタバンクのバンク番号の平均値または重心値を算出し、算出した平均値または重心値に対応するバンク番号のΣビームを出力するスレショルド抽出部と、モノパルスビーム再生成部からのΔビームを高速フーリエ変換する第２ＦＦＴ部と、スレショルド抽出部からのΣビームと第２ＦＦＴ部からのΔビームに基づき測角を行う測角部と、測角部での測角により得られた測角値によって示される目標の方向がビーム中心方向にない場合は、モノパルスビーム再形成部に指向角を指示するレーダ制御部とを備え、モノパルスビーム再形成部は、レーダ制御部から指示された指向角をビーム中心方向とする位相モノパルスビームを再形成し、測角部は、モノパルスビーム再形成部により再形成された位相モノパルスビームに基づき測角することにより得られた測角値を目標情報として外部に出力することを特徴とする。
【００１８】
また、第２の発明は、アンテナからのサブアレイ信号に基づきΣビームおよびΔビームを含む位相モノパルスビームを形成するモノパルスビーム再形成部と、モノパルスビーム再生成部からのΣビームを高速フーリエ変換する第１ＦＦＴ部と、第１ＦＦＴ部からの周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号を抽出してΣビームとして出力するスレショルド抽出部と、モノパルスビーム再形成部からのΔビームを高速フーリエ変換する第２ＦＦＴ部と、スレショルド抽出部からのΣビームと第２ＦＦＴ部からのΔビームに基づき測角を行って順次蓄積し、スレショルド抽出部で抽出された全ての信号に対する測角が終了した場合に、測角によって得られた値の平均値または重心値を算出し、測角値として出力する測角部と、測角部での測角により得られた測角値によって示される目標の方向がビーム中心方向にない場合は、モノパルスビーム再形成部に指向角を指示するレーダ制御部とを備え、モノパルスビーム再形成部は、レーダ制御部から指示された指向角をビーム中心方向とする位相モノパルスビームを再形成し、測角部は、モノパルスビーム再形成部により再形成された位相モノパルスビームに基づき測角することにより得られた測角値を目標情報として外部に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ビーム幅内に広がりをもった複数の目標や干渉物がある場合であっても、より高精度に目標を測角することができる。
【００２０】
具体的には、第１の発明によれば、高速フーリエ変換によりドップラー周波数軸上で分離された信号のうち、スレショルドを超えたフィルタバンクのバンク番号の平均値または重心値により測角することにより、広がりをもった目標の中心付近を測角できるため、測角精度が向上し、さらに、その方向にビーム再形成することにより、高精度に測角することができる。
【００２１】
また、第２の発明によれば、高速フーリエ変換によりドップラー周波数軸上で分離された信号のうち、スレショルドを超えた信号を抽出して測角し、測角値が幅をもつ場合には、測角値の平均値または重心値を測角値とすることにより、測角精度が向上し、さらに、その方向にビーム再形成することにより、高精度に測角することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した従来の測角装置の構成部分に相当する部分には、背景技術の欄で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略または簡単化する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る測角装置の構成を示すブロック図であり、レーダ装置上で実現される。この測角装置は、励振器１、アンテナ２、第１受信器３1〜第Ｎ受信器３N（Ｎは正の整数）および信号処理器４から構成されている。以下においては、背景技術の欄で説明した従来の測角装置と同一または相当する構成部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００２４】
アンテナ２は、従来の測角装置のアンテナ２ａに、サブアレイ毎の合成回路２４1〜２４Nが追加されて構成されている。合成回路２４1〜２４Nは、給電回路２３から送られてくる信号を合成し、第１受信器３1〜第Ｎ受信器３Nにそれぞれ送る。
【００２５】
第１受信器３1〜第Ｎ受信器３Nは、合成回路２４1〜２４Nからそれぞれ送られてくる信号を周波数変換し、さらにデジタル信号に変換する。これらの第１受信器３1〜第Ｎ受信器３Nで得られたデジタル信号は、サブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮとして信号処理器４に送られる。図２は、このように構成されるアンテナ２を概念的に示す図であり、Ｎ個のサブアレイからサブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮが得られる様子を示している。
【００２６】
信号処理器４は、モノパルスビーム再形成部４１、第１ＦＦＴ部４２、スレショルド抽出部４３、第２ＦＦＴ部４４、測角部４５およびレーダ制御部４６を備えている。
【００２７】
モノパルスビーム再形成部４１は、レーダ制御部４６から指定された指向角をビーム中心方向として、第１受信器３1〜第Ｎ受信器３Nからのサブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮに基づき位相モノパルスビーム（ΣビームおよびΔビーム）を生成する。なお、モノパルスビーム再形成部４１は、１つの目標を測角するために取得したサブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮを図示しないメモリに記憶しておき、同一の目標に対して、レーダ制御部４６から再び指向角が指定された場合に、メモリに記憶されているサブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮを用いて、位相モノパルスビームを生成するように構成できる。
【００２８】
ここでは、位相モノパルス測角（非特許文献１参照）を行う場合の簡易な方式として、リニアアレイを用いる場合について説明する。位相モノパルス測角を行う場合の位相モノパルスビームは、ΣビームｂσとΔビームｂδとに分けて、次式で表すことができる。
【数１】
2009156807.tif 000003
【００２９】
ここで、
Ｗσｎ；Σビームｂσのｎ番目の素子の複素ウェイト
Ｗδｎ；Δビームｂδのｎ番目の素子の複素ウェイト
Ａσｎ；Σビームの振幅ウェイト
Ａδｎ；Δビームの振幅ウェイト
Θｂ  ；ビーム走査角
ｂσ  ；Σビーム
ｂδ  ；Δビーム
ｅｎ  ；ｎ番目の素子パターン（ｎ＝１〜Ｎ）
ｄｎ  ；ｎ番目の素子の基準位置からの距離（ｎ＝１〜Ｎ）
ｊ    ；虚数単位
ｋ    ；波数（２π／λ）
λ    ；波長
このΣビームｂσとΔビームｂδにより位相モノパルス測角を行うには、次式の誤差電圧と、あらかじめ取得しておいた基準誤差電圧のテーブルとを比較することにより、目標角度が算出される。
【数２】
2009156807.tif 000004
【００３０】
ここで、
Ｅ        ；誤差電圧
Ｒｅ［  ］；実部
＊        ；複素共役
このモノパルスビーム再形成部４１で生成されたΣビームは第１ＦＦＴ部４２に送られ、Δビームは第２ＦＦＴ部４４に送られる。
【００３１】
第１ＦＦＴ部４２は、モノパルスビーム再形成部４１から送られてくるΣビームを高速フーリエ変換し、その結果をスレショルド抽出部４３に送る。ここで、図３に示すように、広がりを有する目標を検出する場合を考える。この場合、レンジＲは同一であり、レンジセルによる分離はできないものとする。この場合、Σビームを高速フーリエ変換すると、目標は、図４（ａ）に示すようなドップラー周波数特性をもつことになる。これは、反射点の角度θに応じて、目標内の反射点の速度が異なることに起因する。
【００３２】
目標内の反射点のドップラー周波数は、次式で表される。
【数３】
2009156807.tif 000005
【００３３】
ここで、
ｆｄ；目標内の反射点のドップラー周波数
θ  ；反射点の角度
Ｖ  ；レーダと目標の相対速度
スレショルド抽出部４３は、第１ＦＦＴ部４２から送られてくる、図４（ａ）に示すような周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出する。そして、抽出した信号に対応するフィルタバンクのバンク番号の平均値を算出し、この算出した平均値に対応するバンク番号のΣビームを測角部４５に送る。
【００３４】
なお、フィルタバンクのバンク番号の平均値を算出する代わりに、（４）式によりバンク番号の重心値を算出し、この算出した重心値に対応するバンク番号のΣビームを測角部４５に送るように構成することもできる。
【数４】
2009156807.tif 000006
【００３５】
ここで、
Ｂ      ；選定したバンク番号
Ａ（ｍ）；ｍバンクの振幅
Ｍ      ；抽出バンク数
第２ＦＦＴ部４４は、モノパルスビーム再形成部４１から送られてくるΔビームを高速フーリエ変換し、その結果を測角部４５に送る。
【００３６】
測角部４５は、スレショルド抽出部４３から送られてくる、抽出されたバンク番号のΣビームと第２ＦＦＴ部４４から送られてくるΔビームを使用して測角値を算出する。測角値の算出は、上述した（２）式を用いて行うことができる。測角部４５で算出された測角値は、レーダ制御部４６に送られるとともに、目標情報として外部に出力される。
【００３７】
レーダ制御部４６は、測角部４５から送られてくる測角値によって示される目標の方向（目標角度）が、図４（ｂ）に示すように、ビーム中心方向（真値）にない場合には、モノパルスビーム再形成部４１に対し、指向角を指示する。
【００３８】
これにより、モノパルスビーム再形成部４１は、メモリに記憶されている、または、新たに取得した同一のサブアレイ信号を用いて、位相モノパルスビームを再形成する。以下、第１ＦＦＴ部４２、スレショルド抽出部４３、第２ＦＦＴ部４４および測角部４５により、再度測角が行われる。これにより、図４（ｃ）に示すように、ビーム中心付近で測角が行われるので、高精度の測角が可能となる。
【００３９】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る測角装置の動作を、測角処理を中心に図５に示すフローチャートおよび図６に示す説明図を参照しながら説明する。
【００４０】
測角処理では、まず、ビームデータが取得される（ステップＳ１１）。すなわち、モノパルスビーム再形成部４１は、第１受信器３1〜第Ｎ受信器３Nからサブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮを取得し、このサブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮから、図６（ａ）に示すようなΣＵビームおよびΣｄビームを生成する。
【００４１】
さらに、これらに基づいて、図６（ｂ）に示すように、レーダ制御部４６から指定された指向角をビーム中心方向とする位相モノパルスビーム（ΣビームおよびΔビーム）を生成する。このモノパルスビーム再形成部４１で生成されたΣビームは第１ＦＦＴ部４２に送られ、Δビームは第２ＦＦＴ部４４に送られる。
【００４２】
次いで、ＦＦＴが行われる（ステップＳ１２）。第１ＦＦＴ部４２は、モノパルスビーム再形成部４１から送られてくるΣビームを高速フーリエ変換し、その結果をスレショルド抽出部４３に送る。また、第２ＦＦＴ部４４は、モノパルスビーム再形成部４１から送られてくるΔビームを高速フーリエ変換し、その結果を測角部４５に送る。
【００４３】
次いで、スレショルド抽出が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、スレショルド抽出部４３は、周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出する。
【００４４】
次いで、平均バンク番号が抽出される（ステップＳ１４）。すなわち、スレショルド抽出部４３は、ステップＳ１３で抽出した信号に対応するフィルタバンクのバンク番号の平均値を算出し、算出した平均値に対応するバンク番号のΣビームを測角部４５に送る。
【００４５】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、測角部４５は、図６（ｃ）に示すように、スレショルド抽出部４３から送られてくるΣビームと第２ＦＦＴ部４４から送られてくるΔビームを使用して測角値θｏを算出し、レーダ制御部４６に送る。
【００４６】
次いで、ビーム再形成が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、レーダ制御部４６は、測角部４５から送られてくる測角値θｏを指向角としてモノパルスビーム再形成部４１に送る。モノパルスビーム再形成部４１は、レーダ制御部４６から指定された指向角をビーム中心方向として、図示しないメモリに記憶されているサブアレイ信号Ｘ１〜ＸＮに基づき位相モノパルスビーム（ΣビームおよびΔビーム）を生成する。これにより、図６（ｄ）に示すように、指向方向θｏをビーム中心方向とする位相モノパルスビームが生成される。
【００４７】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、上述したステップＳ１２〜Ｓ１４と同様の処理（図示は省略）がなされた後、測角部４５は、図６（ｄ）に示すように、スレショルド抽出部４３から送られてくるΣビームと第２ＦＦＴ部４４から送られてくるΔビームを使用して測角値θｔを算出し、レーダ制御部４６に送る。
【００４８】
次いで、目標終了であるかどうかが調べられる（ステップＳ１８）。すなわち、レーダ制御部４６は、測角部４５から送られてくる測角値θｔが目標方向を示しているかどうかを調べる。ステップＳ１８において、目標終了でないことが判断されると、ビーム指向方向が変更される（ステップＳ１９）。レーダ制御部４６は、先に指示した指向角から所定角度だけずらした指向角をモノパルスビーム再形成部４１に送る。その後、ステップＳ１６に戻って上述した処理が繰り返される。
【００４９】
一方、ステップＳ１８において、目標終了であることが判断されると、測角値が出力される（ステップＳ２０）。すなわち、測角部４５は、ステップＳ１７で算出した測角値θｔを目標情報として外部に出力する。以上により、測角処理は終了する。
【００５０】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る測角装置によれば、ビーム中心付近で測角できるため、高精度な測角が可能となる。
【００５１】
なお、上述した実施例１では、位相モノパルス測角を行う場合について説明したが、スクイント測角（非特許文献２参照）等といった他の測角方式を用いて測角を行うように構成することもできる。
【００５２】
また、上述した実施例１では、リニア配列のサブアレイを用いた場合について説明したが、サブアレイとしては、リニア配列のサブアレイに限らず、２次元配置のサブアレイを用いることもできる。
【実施例２】
【００５３】
本発明の実施例２に係る測角装置は、実施例１に係る測角装置が、スレショルドを超えたフィルタバンクの信号の中から選定された１つのフィルタバンクの信号を用いて測角値を算出したのに対し、スレショルドを超えた全フィルタバンクの信号に対して測角値を算出し、その平均値を求めて測角値とするようにしたものである。
【００５４】
本発明の実施例２に係る測角装置の構成は、信号処理器４のスレショルド抽出部４３および測角部４５の機能を除き、図１に示した実施例１に係る測角装置の構成と同じである。以下、実施例１に係る測角装置と相違する部分を中心に説明する。
【００５５】
スレショルド抽出部４３は、図７（ａ）に示すような周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号を抽出し、Σビームとして順次に測角部４５に送る。
【００５６】
測角部４５は、スレショルド抽出部４３から送られてくるΣビームと第２ＦＦＴ部４４から送られてくるΔビームを使用して、（２）式を用いて測角値を算出し、内部に順次に蓄積する。これにより、図７（ｂ）に示すような角度プロフィールが得られる。角度幅をもつ場合には、内部に蓄積している測角値の平均値または重心値を測角値として算出する。重心値の算出式を（５）式に示す。
【数５】
2009156807.tif 000007
【００５７】
ここで、
θ      ；測角値（重心）
Ａ（ｌ）；ｌ番目の測角値に対応する振幅
Ｌ      ；角度幅をもつ信号数
また、測角部４５で算出された測角値は、レーダ制御部４６に送られるとともに、目標情報として外部に出力される。このようにして得られた測角値によって示される方向がビーム中心方向にない場合には、サブアレイにより、ビームを再形成し、再度測角が行われる。
【００５８】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係る測角装置の動作を、測角処理を中心に図８に示すフローチャートおよび図６に示す説明図を参照しながら説明する。なお、上述した実施例１に係る測角装置における測角処理（図５参照）と同じ処理を行うステップには、図５のフローチャートで用いた符号と同一符号を付して説明を簡略化する。
【００５９】
測角処理では、まず、ビームデータが取得される（ステップＳ１１）。次いで、ＦＦＴが行われる（ステップＳ１２）。次いで、スレショルド抽出が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、スレショルド抽出部４３は、周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみを抽出する。
【００６０】
次いで、測角が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、測角部４５は、図６（ｃ）に示すように、スレショルド抽出部４３から送られてくるΣビームと第２ＦＦＴ部４４から送られてくるΔビームを使用して測角値を算出し、内部に記憶する。
【００６１】
次いで、バンク終了であるかどうかが調べられる（ステップＳ２２）。すなわち、ステップＳ１３で抽出されたフィルタバンクの全てに対する処理が終了したかどうかが調べられる。ステップＳ２２において、バンク終了でないことが判断されると、次いで、バンク変更が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、測角の対象が、次のフィルタバンクの信号に変更される。その後、ステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００６２】
一方、ステップＳ２２において、バンク終了であることが判断されると、次いで、平均処理が行われる（ステップＳ２４）。すなわち、測角部４５は、自己の内部に記憶している測角値の平均値を算出し、測角値θｏとしてレーダ制御部４６に送る。
【００６３】
次いで、ビーム再形成が行われる（ステップＳ１６）。これにより、図６（ｄ）に示すように、指向方向θｏをビーム中心方向とする位相モノパルスビームが生成される。次いで、測角が行われる（ステップＳ１７）。次いで、目標終了であるかどうかが調べられる（ステップＳ１８）。ステップＳ１８において、目標終了でないことが判断されると、ビーム指向方向が変更される（ステップＳ１９）。その後、ステップＳ１６に戻って上述した処理が繰り返される。一方、ステップＳ１８において、目標終了であることが判断されると、測角値が出力される（ステップＳ２０）。以上により、測角処理は終了する。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施例２に係る測角装置によれば、ビーム中心付近で測角できるため、高精度な測角が可能となる。
【００６５】
次に、実施例２の別のモデルとして、図９に示すように、目標と、ドップラー周波数軸で広がりをもつような干渉物（チャフ）とが異なる方向にある場合を考える。この場合、レンジＲは同一であり、レンジセルによる分離はできないものとする。この場合、Σビームを高速フーリエ変換すると、目標と干渉物は、図１０（ａ）に示すようなドップラー周波数特性をもつことになる。
【００６６】
図１０（ａ）に示すような周波数軸上の信号から、所定のスレショルドを超えたフィルタバンクの信号のみ抽出し、抽出した各信号について、（２）式により測角すると、図１０（ｂ）に示すような角度プロフィールが得られる。角度幅をもつ場合には、その平均値または重心値を測角値とする。この測角値の方向がビーム中心方向にない場合は、サブアレイにより、ビームを再形成し、再度測角する。これにより、ビーム中心付近で測角できるため、高精度に測角が可能となる。
【００６７】
なお、上述した実施例２では、位相モノパルス測角を行う場合について説明したが、スクイント測角（非特許文献２参照）等といった他の測角方式を用いて測角を行うように構成することもできる。
【００６８】
また、上述した実施例３では、リニア配列のサブアレイを用いた場合について説明したが、サブアレイとしては、リニア配列のサブアレイに限らず、２次元配置のサブアレイを用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、大きな目標の測角や、ビーム幅内の目標や干渉物を分離して目標を高精度に測角することが要求される測角装置などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例１に係る測角装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る測角装置で使用されるアンテナを概念的に示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る測角装置で測角される目標のモデルを示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る測角装置の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る測角装置の動作を、測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係る測角装置の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例２に係る測角装置の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例２に係る測角装置の動作を、測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係る測角装置で測角される目標の他のモデルを示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る測角装置の動作を説明するための図である。
【図１１】従来の測角装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の測角装置で使用される送受信モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  励振器
２  アンテナ
３1〜３N  第１受信器〜第Ｎ受信器
４  信号処理器
２１  アンテナ素子
２２  送受信モジュール
２３  給電回路
２４1〜２４N  合成回路
４１  モノパルスビーム再形成部
４２  第１ＦＦＴ部
４３  スレショルド抽出部
４４  第２ＦＦＴ部
４５  測角部
４６  レーダ制御部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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