(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機等の飛しょう体に搭載されて、特定方向の地表面までの距離を測定するパルス方式のレーダ装置において、距離測定方向に対してエレ
ベーション方向の上側に、角度変更可能なビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第１のアンテナと、距離測定方向に対してエレベーション方向の下側に、角度変更可能なビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第２のアンテナと、上記飛しょう体の高度を出力する高度計と、距離測定方位角および処理開始レンジビンを出力するレーダ制御器と、上記高度計より出力される高度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角より、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナの距離測定方向に対するビーム中心角度を出力するビーム中心角度出力手段と、上記ビーム中心角度出力手段から出力されるビーム中心角度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角より、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナのビーム中心方向を制御するビーム制御器と、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナで受信された受信信号をそれぞれ増幅・検波し、ビデオ信号として出力する第１、第２の受信機と、上記第１、第２の受信機から出力されるビデオ信号を、それぞれメインビームクラッタ検出に必要なパルス数分積分し、振幅データとして出力する第１、第２の積分器と、上記第１、第２の積分器から出力される振幅データに対し、レンジビン毎の加算および減算によりΣデータおよびΔデータを出力するΣΔ生成器と、上記ΣΔ生成器から出力されるΣデータより、メインビームクラッタを検出し、メインビームクラッタのレンジビンを識別するためのクラッタ検出ゲートを発生するクラッタ検出器と、上記クラッタ検出器から出力されるクラッタ検出ゲートの範囲内で、上記ΣΔ生成器から出力されるΣデータおよびΔデータよりΔ／Σ演算を行い、Δ／Σデータを出力するΔ／Σ演算器とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記ビーム中心角度出力手段は、上記高度計から出力される高度および上記レーダ制御器から出力される距離測定方位角より、上記第１のア
ンテナおよび第２のアンテナの距離測定方向に対するビーム中心角度計算するビーム間隔算出器を有することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
上記ビーム中心角度出力手段は、上記飛しょう体の高度と上記距離測定方位角に応じた、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナの距離測
定方向に対するビーム中心角度が、予め計算され格納されたテーブルを有し、上記高度計より出力される自機高度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角を入力し、当該高度と距離測定方位角に対応した当該ビーム中心角度を上記テーブルから読み出し出力する手段を備えた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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機等飛しょう体のプラットフォームに搭載されて、特定方向の地表面までの距離を測定するパルス方式のレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、航空機に搭載される従来のレーダ装置を示す図であり、１は、距離測定方向に対してエレベーション方向の上側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信するＵｐ（アップ）ビーム用アンテナ、２は、距離測定方向に対してエレベーション方向の下側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信するＤｏｗｎ（ダウン）ビーム用アンテナ、４は、距離測定方位角および処理開始レンジビンを出力するレーダ制御器、６は、上記レーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム中心方向を制御するビーム制御器、７は、パルス状の送信信号を発生する送信機、８は、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２へ、上記送信機７からの送信信号を供給し、受信された受信信号を受信機へ供給するサーキュレータ、９は、上記サーキュレータ８から出力される受信信号を増幅・検波し、ビデオ信号として出力する受信機、１０は、上記受信機９から出力されるビデオ信号をディジタルビデオ信号へ変換するＡ／Ｄ変換器、１１は、上記Ａ／Ｄ変換器１０から出力されるディジタルビデオ信号を、メインビームクラッタ検出に必要なパルス数分積分し、振幅データとして出力する積分器、１２は、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２に対応する上記積分器１１から出力される振幅データに対し、レンジ毎の加算および減算によりΣ（和）データおよびΔ（差）データを出力するΣΔ生成器、１３は、上記ΣΔ生成器１２から出力されるΣデータより、メインビームクラッタを検出し、メインビームクラッタのレンジビンを識別するためのクラッタ検出ゲートを発生するクラッタ検出器、１４は、上記クラッタ検出器１３から出力されるクラッタ検出ゲートの範囲内で、上記ΣΔ生成器１２から出力されるΣデータおよびΔデータよりΔ／Σ演算を行い、Δ／Σデータを出力するΔ／Σ演算器、１５は、上記レーダ制御器４より出力される処理開始レンジビンより、一定数のレンジビンに対して、上記Δ／Σ演算器１４から出力されるレンジビン毎のΔ／Σデータを直線で近似し、傾きおよびオフセット値を出力する直線近似器、１６は、上記直線近似器１５から出力される傾きおよびオフセット値より、直線が０と交差するレンジを測定距離として算出する距離算出器である。
【０００３】
従来のレーダ装置は上記のように構成され、図１０に示すように、プラットフォーム１７に搭載されて、レーダ制御器４より距離測定方向１８を示す距離測定方位角１９が出力される。ビーム制御器６は、距離測定方向１８が距離測定方位角１９となるように、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビームアンテナ２のビーム指向方向を制御する。Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビームアンテナ２は、各ビーム照射範囲２１、２２にてパルス状の送信信号を、地表面２３に対して放射する。送信機７は、図１１に示すようなパルス状の送信信号３２を発生し、地表面２３で反射された電波は、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２で受信され、サーキュレータ８を通って、受信信号として各アンテナに対応した受信機９へ供給される。受信信号は受信機９で増幅・検波され、図１１に示すようなＵｐビーム用アンテナ１に対応したＵｐビームビデオ信号３３と、Ｄｏｗｎビーム用アンテナ２に対応したＤｏｗｎビームビデオ信号３４となる。
【０００４】
これらのビデオ信号はＡ／Ｄ変換器１０で図１１に示すようなＵｐビームディジタルビデオ信号３５およびＤｏｗｎビームディジタルビデオ信号３６にそれぞれ変換され、目標探知に必要なパルス数分積分されたＵｐビーム振幅データ３７およびＤｏｗｎビーム振幅データ３８として、積分器１１から出力される。各振幅データに対して、ΣΔ生成器１２において、各レンジ毎にΣデータ３９＝Ｕｐビーム振幅データ３７＋Ｄｏｗｎビーム振幅データ３８、Δデータ４０＝Ｕｐビーム振幅データ３７−Ｄｏｗｎビーム振幅データ３８として演算を行うと、それぞれ図１２に示す振幅が得られる。
【０００５】
クラッタ検出器１３では、Σデータ３９に対してメインビームクラッタ検出を行い、メインビームクラッタを識別するクラッタ検出ゲート４１を出力する。Δ／Σ演算器１４では、Σデータ３９、Δデータ４０を使用して、クラッタ検出ゲート４１の範囲で、Δ／Σの演算を行い、Δ／Σデータ４２として出力する。直線近似器１５では、レーダ制御器４より出力される処理開始レンジビン４３より、一定数の処理レンジビン数４４に対して、レンジ毎のΔ／Σデータ４２に対して、最小二乗法等によりａｘ＋ｂの直線４５に近似を行い、傾きａとオフセットｂを出力する。距離算出器１６では、ａｘ＋ｂ＝０となるｘを算出し、ｘをビーム指向方向測定距離４６としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のレーダ装置においては、図１３に示すように、距離測定方位角１９が小さい場合２９と通常の場合４７を比較すると、レンジ分解能４８をΔＲとした場合、レンジビン毎のビーム指向方向からの角度４９は、距離測定方位角１９が小さい場合２９の方が小さくなる。このため、Δ／Σデータ４２もレンジビン毎の変化量が少なくなるため、傾きが小さくなり、一定の処理レンジビン数４４を処理する場合、距離測定方位角１９が通常の場合４７は、Δ／Σデータ４２は図１３（ｂ）に示す形状となり、距離測定方位角１９が小さい場合２９は、図１３（ａ）に示す形状となる。実際の観測では、ノイズによりΔ／Σデータ４２に誤差が発生するため、図１３に示すΔ／Σデータ誤差範囲５０にΔ／Σデータ４２が存在することになる。距離測定方位角１９が通常の場合４７は、Δ／Σデータ誤差範囲５０に対し、距離誤差範囲５１は図１３（ｂ）に示すような範囲となるが、距離測定方位角１９が小さい場合２９は、Δ／Σデータ誤差範囲５０に対して、距離誤差範囲５１は図１３（ａ）に示すように大きくなる。このため、Δ／Σデータ４２の近似直線も誤差が大きくなり、結果として距離測定誤差が増大するという問題があった。また、距離測定方位角１９が大きい場合３０は、Δ／Σデータ４２は図１３（ｃ）に示すように処理範囲内で非対称の飽和特性を持つため、直線４５による近似誤差５２が大きくなり、距離測定誤差が増大するという問題があった。
【０００７】
この発明は、かかる問題を解決するために成されたものであり、距離測定方位角１９が小さい場合２９は、処理範囲内において、Δ／Σデータ４２の傾きを一定に保ち、距離測定方位角１９が大きい場合３０には、Δ／Σデータ４２の飽和を防ぐことにより、距離測定誤差増大を防ぎ、精度の良い距離測定が行えるレーダ装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるレーダ装置は、距離測定方向に対してエレベーション方向の上側に、角度変更可能なビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第１のアンテナと、距離測定方向に対してエレベーション方向の下側に、角度変更可能なビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第２のアンテナと、上記飛しょう体の高度を出力する高度計と、距離測定方位角および処理開始レンジビンを出力するレーダ制御器と、上記高度計より出力される高度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角より、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナの距離測定方向に対するビーム中心角度を出力するビーム中心角度出力手段と、上記ビーム中心角度出力手段から出力されるビーム中心角度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角より、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナのビーム中心方向を制御するビーム制御器とを備えたものである。
【０００９】
また第２の発明によるレーダ装置は、第１の発明において上記ビーム中心角度出力手段として、上記高度計より出力される高度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角より、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナの距離測定方向に対するビーム中心角度計算するビーム間隔算出器を備えたものである。
【００１０】
第３の発明によるレーダ装置は、第１の発明において上記ビーム中心角度出力手段として、上記飛しょう体の高度と上記距離測定方位角に応じた、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナの距離測定方向に対するビーム中心角度が、予め計算され格納されたテーブルを有し、上記高度計より出力される自機高度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角を入力し、当該高度と距離測定方位角に対応した当該ビーム中心角度を上記テーブルから読み出し出力する手段を備えたものである。
【００１１】
第４の発明によるレーダ装置は、、距離測定方向に対してエレベーション方向の上側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、ビーム幅が変更可能で、かつパルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第１のアンテナと、距離測定方向に対してエレベーション方向の下側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、ビーム幅が変更可能で、かつパルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第２のアンテナと、上記飛しょう体の高度を出力する高度計と、距離測定方位角および処理開始レンジビンを出力するレーダ制御器と、上記高度計より出力される高度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角から上記第１のアンテナおよび第２のアンテナのビーム幅を出力するビーム幅出力手段と、上記ビーム幅出力手段から出力されるビーム幅および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角から上記第１のアンテナおよび第２のアンテナのビーム中心方向およびビーム幅を制御するビーム制御器とを備えたものである。
【００１２】
第５の発明によるレーダ装置は、第４の発明において上記ビーム幅出力手段として、上記高度計より出力される高度および上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角から上記第１のアンテナおよび第２のアンテナのビーム幅を計算するビーム幅算出器を備えたものである。
【００１３】
また第６の発明によるレーダ装置は、第４の発明において上記ビーム幅出力手段として、上記飛しょう体の高度と上記距離測定方位角に応じた、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナのビーム幅が、予め計算され格納されたテーブルを有し、上記高度計から出力される飛しょう体の高度および上記レーダ制御器から出力される距離測定方位角を入力し、当該高度と距離測定方位角に対応したビーム幅を上記テーブルから読み出し出力する手段を備えたものである。
【００１４】
第７の発明によるレーダ装置は、距離測定方向に対してエレベーション方向の上側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第１のアンテナと、距離測定方向に対してエレベーション方向の下側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信する第２のアンテナと、上記飛しょう体の高度を出力する高度計と、距離測定方位角および処理開始レンジビンを出力するレーダ制御器と、上記高度計から出力される高度および上記レーダ制御器から出力される距離測定方位角からレンジゲート幅を出力するゲート幅出力手段と、上記レーダ制御器より出力される距離測定方位角から上記第１のアンテナおよび第２のアンテナのビーム中心方向を制御するビーム制御器と、上記第１のアンテナおよび第２のアンテナで受信された受信信号をそれぞれ増幅・検波し、ビデオ信号として出力する第１、第２の受信機と、上記第１、第２の受信機から出力されるビデオ信号を、それぞれメインビームクラッタ検出に必要なパルス数分積分し、振幅データとして出力する第１、第２の積分器と、上記第１、第２の積分器から出力される振幅データに対し、レンジビン毎の加算および減算によりΣデータおよびΔデータを出力するΣΔ生成器と、上記ΣΔ生成器から出力されるΣデータより、メインビームクラッタを検出し、メインビームクラッタのレンジビンを識別するためのクラッタ検出ゲートを発生するクラッタ検出器と、上記クラッタ検出器から出力されるクラッタ検出ゲートの範囲内で、上記ΣΔ生成器から出力されるΣデータおよびΔデータよりΔ／Σ演算を行い、Δ／Σデータを出力するΔ／Σ演算器と、上記レーダ制御器から出力される処理開始レンジビンおよび上記ゲート幅出力手段から出力されるレンジゲート幅で示されるレンジビンに対して上記Δ／Σ演算器から出力されるレンジビン毎のΔ／Σデータを直線で近似し、傾きおよびオフセット値を出力する直線近似器とを備えたものである。
【００１５】
また第８の発明によるレーダ装置は、第７の発明において上記ゲート幅出力手段として上記高度計から出力される高度および上記レーダ制御器から出力される距離測定方位角から上記直線近似器に対して近似を行なう範囲を示すためのレンジゲート幅を算出し、レンジゲート幅を出力するゲート幅算出器を備えたものである。
【００１６】
第９の発明によるレーダ装置は、第７の発明において上記ゲート幅出力手段として上記飛しょう体の高度および上記距離測定方位角に応じたレンジゲート幅が、予め計算され、格納されたテーブルを有し、上記高度計から出力される高度および上記レーダ制御器から出力される距離測定方位角を入力し、当該高度と距離測定方位角に対応したレンジゲート幅を上記テーブルから読み出し出力する手段を備えたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す図であり、図において４、７〜１６は従来装置と全く同一のものである。１は、距離測定方向に対してエレベーション方向の上側に、角度変更可能なビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信するＵｐビーム用アンテナ、２は、距離測定方向に対してエレベーション方向の下側に、角度変更可能なビーム中心方向を持ち、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信するＤｏｗｎビーム用アンテナ、３は、自機高度を出力する高度計、５は、高度計３より出力される自機高度およびレーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の距離測定方向に対するビーム中心角度を計算するビーム間隔算出器、６は、ビーム間隔算出器５より出力されるビーム中心角度および上記レーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム中心方向を制御するビーム制御器である。
【００１８】
前記のように構成されたレーダ装置においては、図２（ａ）に示すように、プラットフォーム１７に搭載されて、レーダ制御器４より距離測定方向１８を示す距離測定方位角１９が出力される。ビーム間隔算出器５は、距離測定方位角１９および高度計３から出力される自機高度２０より、処理範囲内でΔ／Σデータの傾きを一定にするために必要な、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の距離測定方向１８に対するビーム中心角度２４を計算する。例えば、距離測定方位角１８をθEL、自機高度２０をＨ、ビームが重なり合う角度をθOVER、ビームが重なり合うレンジビン数をＮ、レンジ分解能４８をΔＲとすると、Ｕｐビーム用アンテナ１により形成されるビーム照射範囲２１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２により形成されるビーム照射範囲２２の、地表面２３からの受信信号が、Ｎレンジビンのみで重なり合うようにするためには、”数１”に従って計算すればよい。
【００１９】
【数１】
0003755349.tif 000002
【００２０】
Ｕｐビーム用アンテナ１により形成されるビーム照射範囲２１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２により形成されるビーム照射範囲２２の、距離測定方向１８における信号レベルを同一とするためには、各ビームのエレベーション方向のアンテナビーム幅θEBWを同一とし、さらに、距離測定方向１８に対するビーム中心角度２４も同一とする必要がある。ビーム中心角度２４をΔθ／２とすると、Δθ／２は”数２”の式で計算される。
【００２１】
【数２】
0003755349.tif 000003
【００２２】
ビーム間隔算出器５は、上記”数１”および”数２”の計算を行い、ビーム中心角度Δθ／２を出力する。ビーム制御器６は、ビーム中心角度Δθ／２および距離測定方位角θELより、Ｕｐビーム用アンテナ１のビーム中心方向をθEL−Δθ／２、Ｄｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム中心方向をθEL＋Δθ／２となるように制御する。これにより、距離測定方位角θELが変化しても、ビームが重なり合うレンジビン数は、常にＮレンジビンに保たれることになる。以後の動作は、従来装置と全く同一であり、直線近似器１５において処理するレンジビン数をＮとすれば、Δ／Σデータは処理レンジビン内で常に一定の傾きを持つことになる。図１３に示す距離測定方位角１９が小さい場合２９は、ビーム中心角度２４が大きくなり、図１３（ｂ）に示すΔ／Σデータの形状を得ることが出来る。また、距離測定方位角１９が大きい場合３０は、ビーム中心角度２４が小さくなるため、Δ／Σデータの飽和特性は発生せず、図１３（ｂ）に示すΔ／Σデータの形状を得ることが出来る。これにより、誤差の増大を防ぎ、精度の良い距離測定を行うことが可能である。
【００２３】
距離測定方位角１９が、レンジ分解能４８に対して大きい場合、図２（ｂ）に示すように、Ｕｐビーム用アンテナ１により形成されるビーム照射範囲２１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２により形成されるビーム照射範囲２２の、地表面２３からの受信信号が、全て１レンジビン内に収まってしまう場合がある。この場合、Ｕｐビーム振幅データ３７およびＤｏｗｎビーム振幅データ３８のメインビームクラッタは、同一レンジビンのみに振幅を持ち、ΣΔ生成器１２より出力されるΔデータ４０は、正側または負側のみに振幅を持つため、以後の処理で距離測定を行うことが不可能となる。この条件を式で表わすと、”数３”となる。
【００２４】
【数３】
0003755349.tif 000004
【００２５】
この条件が成り立つ時、ビーム間隔算出器５において、”数４”に従ってビーム中心角度Δθ／２を算出する。
【００２６】
【数４】
0003755349.tif 000005
【００２７】
このビーム中心角度２４を使用して、ビーム制御器６により各アンテナのビーム中心方向を制御すれば、Ｕｐビーム振幅データ３７およびＤｏｗｎビーム振幅データ３８のメインビームクラッタを１レンジビン以上離すことが可能となる。これにより、ΣΔ生成器１２より出力されるΔデータ４０は、正側および負側の両方に振幅を持つことになり、以後の処理での距離測定が可能となる。
【００２８】
以上のようにこの発明は、距離測定方位角および自機高度に応じて、処理範囲内でΔ／Σデータの傾きを一定にするために必要な、 Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の距離測定方向に対するビーム中心角度を計算し、ビーム中心方向を変更することにより、距離測定方位角に関わらずΔ／Σデータの傾きを一定に保つことが出来る。これにより、距離測定方位角が小さい場合は、距離測定誤差の増大を防ぐことが出来、距離測定方位角が大きい場合には、飽和特性による距離測定誤差増大を防ぐことが出来るため、精度の良い距離測定を行うことが出来る。また、距離測定方位角がレンジ分解能に対して大きく、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の地表面からの受信信号が、全て１レンジビン内に収まってしまい、距離測定が不可能となる場合でも、ビーム中心方向を変更することにより、Ｕｐビーム用アンテナおよびＤｏｗｎビーム用アンテナの地表面からの受信信号を１レンジビン以上離すことが出来、距離測定を可能とすることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示す図であり、図において４、７〜１６は従来装置と全く同一のものである。１〜３、６は実施の形態１と全く同一のものである。２５は、高度計３より出力される自機高度およびレーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の距離測定方向に対するビーム中心角度を、予め計算されたテーブルより参照して出力するビーム間隔テーブルである。
【００３０】
前記のように構成されたレーダ装置においては、実施の形態１と同様に、レーダ制御器４より距離測定方位角１９が出力され、高度計３より自機高度２０が出力される。ビーム間隔テーブル２５には、”数１”および”数２”の計算を、距離測定方位角１９および自機高度２０の各値に関して実施した結果が格納されており、距離測定方位角θELおよび自機高度Ｈを入力すると、テーブルから入力に応じたビーム中心角度Δθ／２を読み出し出力する。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることが出来る。”数１”の演算を高速に実施するためには、複雑な回路が必要となるが、テーブルとすることにより、簡易な構成で実現が可能である。
【００３１】
距離測定方位角１９が、レンジ分解能４８に対して大きい場合、”数３”の条件が成り立つ時のテーブルのデータを”数４”の計算結果としておくことにより、実施の形態１と同様の効果を得ることが出来る。
【００３２】
以上のように、この発明は、距離測定方位角および自機高度に応じて、処理範囲内でΔ／Σデータの傾きを一定にするために必要な、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム中心角度を、予め計算されたテーブルを参照することにより求め、ビーム中心方向を変更することにより、距離測定方位角に関わらずΔ／Σデータの傾きを一定に保つことが出来る。これにより、距離測定方位角が小さい場合は、距離測定誤差の増大を防ぐことが出来、距離測定方位角が大きい場合には、飽和特性による距離測定誤差増大を防ぐことが出来るため、精度の良い距離測定を行うことが出来る。また、距離測定方位角がレンジ分解能に対して大きく、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の地表面からの受信信号が、全て１レンジビン内に収まってしまい、距離測定が不可能となる場合でも、ビーム中心方向を変更することにより、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の地表面からの受信信号を１レンジビン以上離すことが出来、距離測定を可能とすることができる。さらに、この発明の実施の形態１よりも簡易な構成で実現可能である。
【００３３】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す図であり、図において４、７〜１６は従来装置と全く同一のものである。３は実施の形態１と全く同一のものである。
１は、距離測定方向に対してエレベーション方向の上側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、ビーム幅が変更可能で、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信するＵｐビーム用アンテナ、２は、距離測定方向に対してエレベーション方向の下側に、一定角度離れたビーム中心方向を持ち、ビーム幅が変更可能で、パルス状の送信波を放射し、地表面からの反射波を受信するＤｏｗｎビーム用アンテナ、２６は、高度計３より出力される自機高度およびレーダ制御器４より出力される距離測定方向より、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム幅を計算するビーム幅算出器、６は、ビーム幅算出器２６より出力されるビーム幅およびレーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム中心方向およびビーム幅を制御するビーム制御器である。
【００３４】
前記のように構成されたレーダ装置においては、実施の形態１と同様に、レーダ制御器４より距離測定方位角１９が出力され、高度計３より自機高度２０が出力される。ビーム幅算出器２２は、距離測定方位角１９および自機高度２０より、処理範囲内でΔ／Σデータの傾きを一定にするために必要な、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム幅を計算する。実施の形態１と同様にビームが重なり合う角度θOVERを、”数１”により算出する。Ｕｐビーム用アンテナ１により形成されるビーム２１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２により形成されるビーム２２の、距離測定方向１８における信号レベルを同一とするためには、各ビームのエレベーション方向のアンテナビーム幅θEBWを同一とし、さらに、距離測定方向１８に対するビーム中心角度２４も同一とする必要がある。ビーム中心角度２４をΔθ／２とすると、θEBWは”数５”の式で計算される。
【００３５】
【数５】
0003755349.tif 000006
【００３６】
ビーム幅算出器２２は、”数１”および”数５”の計算を行い、ビーム幅θEBWを出力する。ビーム制御器６は、ビーム幅θEBWおよび距離測定方位角θELを、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２に対して設定する。これにより、距離測定方位角１８が変化しても、ビームが重なり合うレンジビン数は、常にＮレンジビンに保たれることになる。以後の動作は、従来装置と全く同一であり、直線近似器１５において処理するレンジビン数をＮとすれば、Δ／Σデータは処理レンジビン内で常に一定の傾きを持つことになる。図１３に示す距離測定方位角１９が小さい場合２９は、ビーム中心角度２４が大きくなり、図１３（ｂ）に示すΔ／Σデータの形状を得ることが出来る。また、距離測定方位角１９が大きい場合３０は、ビーム中心角度２４が小さくなるため、Δ／Σデータの飽和特性は発生せず、図１３（ｂ）に示すΔ／Σデータの形状を得ることが出来る。これにより、誤差の増大を防ぎ、精度の良い距離測定を行うことが可能である。距離測定方位角１９が、レンジ分解能４８に対して大きい場合、”数３”の条件が成り立つ時のビーム幅θEBWを、”数６”に従って算出する。
【００３７】
【数６】
0003755349.tif 000007
【００３８】
このビーム幅θEBWを使用して、ビーム制御器６により各アンテナのビーム幅を設定すれば、実施の形態１と同様の効果を得ることが出来る。
【００３９】
以上のように、この発明は、距離測定方位角および自機高度に応じて、処理範囲内でΔ／Σデータの傾きを一定にするために必要な、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム幅を計算し、ビーム幅を変更することにより、距離測定方位角に関わらずΔ／Σデータの傾きを一定に保つことが出来る。これにより、距離測定方位角が小さい場合は、距離測定誤差の増大を防ぐことが出来、距離測定方位角が大きい場合には、飽和特性による距離測定誤差増大を防ぐことが出来るため、精度の良い距離測定を行うことが出来る。また、距離測定方位角がレンジ分解能に対して大きく、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の地表面からの受信信号が、全て１レンジビン内に収まってしまい、距離測定が不可能となる場合でも、ビーム幅を変更することにより、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２の地表面からの受信信号を１レンジビン以上離すことが出来、距離測定を可能とすることができる。
【００４０】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４を示す図であり、図において４、７〜１６は従来装置と全く同一のものである。１〜３、６は実施の形態３と全く同一のものである。２７は、高度計３より出力される自機高度およびレーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、上記Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム幅を、予め計算されたテーブルより参照して出力するビーム幅テーブルである。
【００４１】
前記のように構成されたレーダ装置においては、実施の形態３と同様に、レーダ制御器４より距離測定方位角１９が出力され、高度計３より自機高度２０が出力される。ビーム幅テーブル２７には、”数１”および”数５”の計算を、距離測定方位角１９および自機高度２０の各値に関して実施した結果が格納されており、距離測定方位角θELおよび自機高度Ｈを入力すると、テーブルに格納されたデータから入力に応じたビーム幅θEBWを読み出し出力する。これにより、実施の形態３と同様の効果を得ることが出来る。”数１”の演算を高速に実施するためには、複雑な回路が必要となるが、テーブルとすることにより、簡易な構成で実現が可能である。
【００４２】
距離測定方位角１９が、レンジ分解能４８に対して大きい場合、”数３”の条件が成り立つ時のテーブルのデータを”数６”の計算結果としておくことにより、実施の形態３と同様の効果を得ることが出来る。
【００４３】
以上のように、この発明は、距離測定方位角および自機高度より、処理範囲内でΔ／Σデータの傾きを一定にするために必要な、Ｕｐビーム用アンテナ１およびＤｏｗｎビーム用アンテナ２のビーム幅を、予め計算されたテーブルを参照することにより求め、ビーム制御器６により各アンテナのビーム幅を変更することにより、距離測定方位角に関わらずΔ／Σデータの傾きを一定に保つことが出来る。
【００４４】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５を示す図であり、図において１、２、４〜１４、１６は従来装置と全く同一のものである。３は、実施の形態１と全く同一のものである。２８は、上記高度計３より出力される自機高度および上記レーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、上記直線近似器１５に対して近似を行う範囲を示すためのレンジゲート幅を算出し、レンジゲート幅を出力するゲート幅算出器、１５は、上記レーダ制御器４より出力される処理開始レンジおよび上記ゲート幅算出器２８より出力されるレンジゲート幅で示されるレンジビンに対して、上記Δ／Σ演算器から出力されるレンジビン毎のΔ／Σデータを直線で近似し、傾きおよびオフセット値を出力する直線近似器である。
【００４５】
前記のように構成されたレーダ装置においては、Δ／Σ演算器１４において、Δ／Σデータ４２を得るまでは、従来装置と全く同一である。レーダ制御器４より距離測定方位角１９が出力され、高度計３より自機高度２０が出力されると、ゲート幅算出器２８は、距離測定方位角１９および自機高度２０より、処理範囲内でΔ／Σデータが飽和特性を持たないために必要な、直線近似器１５において近似を行う範囲を示すためのレンジゲート幅を算出する。例えば、距離測定方位角１９をθEL、自機高度２０をＨ、ビームが重なり合う角度をθOVER、ビームが重なり合うレンジビン数をＮ、レンジビン間隔をΔＲとすると、ビームが重なり合うレンジビン数Ｎは、”数７”に従って計算すればよい。
【００４６】
【数７】
0003755349.tif 000008
【００４７】
なお、ビームが重なり合う角度θOVERは、ビーム幅θEBW、ビーム中心角度Δθ／２を用いて、”数８”のように表わすことが出来る。
【００４８】
【数８】
0003755349.tif 000009
【００４９】
ゲート幅算出器２４は、”数７”および”数８”の計算を行い、レンジゲート幅Ｎを出力する。図７に示すように、距離測定方位角が小さい場合２９は、レンジゲート幅Ｎが大きくなり、距離測定方位角が大きい場合３０は、レンジゲート幅Ｎが小さくなるため、各場合のレンジゲート幅に内のΔ／Σデータは、それぞれ図７（ａ）、図７（ｂ）に示す形状となる。直線近似器１５は、Δ／Σ演算器１４より出力されるΔ／Σデータ４２に対し、レーダ制御器４より出力される処理開始レンジビン４３より、ゲート幅算出器２８に示されるレンジゲート幅内で、レンジビン毎のΔ／Σデータ４２に対して、最小二乗法等によりａｘ＋ｂの直線４５に近似を行い、傾きａとオフセットｂを出力する。距離算出器１６では、ａｘ＋ｂ＝０となるｘを算出し、ｘをビーム指向方向測定距離４６とする。これにより、レンジゲート幅内では、Δ／Σデータ４２が飽和特性を持たないようにすることが出来るため、誤差の増大を防ぎ、精度の良い距離測定を行うことが可能である。
【００５０】
以上のようにこの発明は、距離測定方位角および自機高度より、処理範囲内でΔ／Σデータが飽和特性を持たないようにするために必要なレンジゲート幅を算出し、直線近似器１５において、レンジゲート幅内で直線近似を行うことにより、距離測定方位角に関わらずΔ／Σデータが飽和特性を持たないようにすることが出来る。
【００５１】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６を示す図であり、図において１、２、４〜１４、１６は従来装置と全く同一のものである。３は実施の形態１と全く同一のものである。１５は、実施の形態５と全く同一のものである。３１は、高度計３より出力される自機高度およびレーダ制御器４より出力される距離測定方位角より、近似を行う範囲を示すためのレンジゲート幅を、予め計算されたテーブルより参照して出力するゲート幅テーブルである。
【００５２】
前記のように構成されたレーダ装置においては、Δ／Σ演算器１４において、Δ／Σデータ４２を得るまでは、従来装置と全く同一である。実施の形態５と同様に、レーダ制御器４より距離測定方位角１９が出力され、高度計３より自機高度２０が出力されると、ゲート幅テーブル３１には、”数７”および”数８”の計算を、距離測定方位角１９および自機高度２０の各値に関して実施した結果が格納されており、距離測定方位角θELおよび自機高度Ｈを入力すると、テーブルに格納されたデータから上記入力に応じたレンジゲート幅Ｎを読み出し出力する。これにより、実施の形態５と同様の効果を得ることが出来る。”数７”の演算を高速に実施するためには、複雑な回路が必要となるが、テーブルとすることにより、簡易な構成で実現が可能である。
【００５３】
以上のようにこの発明は、距離測定方位角および自機高度より、処理範囲内でΔ／Σデータの傾きを確保するために必要なレンジゲート幅を、予め計算されたテーブルを参照することにより求め、直線近似器１５において、レンジゲート幅内で直線近似を行うことにより、距離測定方位角に関わらずΔ／Σデータが飽和特性を持たないようにすることが出来る。
【００５４】
【発明の効果】
この発明によれば、距離測定方位角に関わらずΔ／Σデータの傾きを一定に保つことが出来る。
【００５５】
またこの発明によれば、距離測定方位角および自機高度に応じて、処理範囲内でΔ／Σデータが飽和特性を持たないために必要なレンジゲート幅を算出し、レンジゲート幅内で直線近似を行うことにより、距離測定方位角が大きい場合には、飽和特性による距離測定誤差増大を防ぐことが出来るため、精度の良い距離測定を行うことが出来る
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるレーダ装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】  実施の形態１におけるプラットフォーム、ビーム指向方向および地表面の位置関係を示す図である。
【図３】  この発明によるレーダ装置の実施の形態２を示す図である。
【図４】  この発明によるレーダ装置の実施の形態３を示す図である。
【図５】  この発明によるレーダ装置の実施の形態４を示す図である。
【図６】  この発明によるレーダ装置の実施の形態５を示す図である。
【図７】  実施の形態５における距離測定方位角とレンジゲート幅の関係を示す図である。
【図８】  この発明によるレーダ装置の実施の形態６を示す図である。
【図９】  従来のレーダ装置を示す図である。
【図１０】  従来のレーダ装置におけるプラットフォーム、ビーム指向方向および地表面の位置関係を示す図である。
【図１１】  従来のレーダ装置における、送信信号から振幅データを得るまでの経過を示す図である。
【図１２】  従来のレーダ装置における、ビーム指向方向距離の測定方法を示す図である。
【図１３】  従来のレーダ装置における、ビーム指向方向測定距離の誤差を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｕｐビーム用アンテナ、２  Ｄｏｗｎビーム用アンテナ、３  高度計、４レーダ制御器、５  ビーム間隔算出器、６  ビーム制御器、７  送信機、８  サーキュレータ、９  受信機、１０  Ａ／Ｄ変換器、１１  積分器、１２  ΣΔ生成器、
１３  クラッタ検出器、１４  Δ／Σ演算器、１５  直線近似器、１６  距離算出器、１７  プラットフォーム、２５  ビーム間隔テーブル、２６  ビーム幅算出器２７  ビーム幅テーブル、２８  ゲート幅算出器、３１  ゲート幅テーブル。
【図１】
0003755349.tif 000010
【図２】
0003755349.tif 000011
【図３】
0003755349.tif 000012
【図４】
0003755349.tif 000013
【図５】
0003755349.tif 000014
【図６】
0003755349.tif 000015
【図７】
0003755349.tif 000016
【図８】
0003755349.tif 000017
【図９】
0003755349.tif 000018
【図１０】
0003755349.tif 000019
【図１１】
0003755349.tif 000020
【図１２】
0003755349.tif 000021
【図１３】
0003755349.tif 000022