(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動プラットフォーム上に配設され、移動物体を検出する移動観測用レーダ装置において、
一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、
上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、
上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、
上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、
上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、
Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、
上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、
上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、
上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、
遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、
上記アンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように上記アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段とを備え
上記移動プラットフォームの移動方向とアンテナの指向方向を一致させた状態において、この移動方向およびモノパルス送受信アンテナの２つの受信口を含む平面を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向に対する観測方向のスクイント角をθ、上記移動方向に対する当該観測方向の俯角をφとした場合に、
移動速度を下記式４の条件に設定し、
上記多軸制御手段は、アンテナの指向方向が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記２つの受信口の配列方向が下記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうことを特徴とする移動観測用レーダ装置。
ｕ＝Ｂ／（２ＰＲＩ×ｎ）                                ・・・式４
（但し、ＰＲＩはパルス波の周期、ｎは遅延回路における遅延倍数、Ｂは２つの送受信アンテナの位相中心同士の間隔。）
ψ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎφ／ｔａｎθ）                  ・・・式５
【請求項２】
移動プラットフォーム上に配設され、移動物体を検出する移動観測用レーダ装置において、
一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、
上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、
上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、
上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、
上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、
Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、
上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、
上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、
上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、
上記アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、
当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号あるいは減算信号の一方の位相を補償する位相補償回路と、
位相補償後に、遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、
上記アンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように上記アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段とを備え、
上記移動プラットフォームの移動方向とアンテナの指向方向を一致させた状態において、この移動方向およびモノパルス送受信アンテナの２つの受信口を含む平面を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向に対する観測方向のスクイント角をθ、上記移動方向に対する当該観測方向の俯角をφとした場合に、
移動速度を下記式４の条件に設定し、
上記多軸制御手段は、アンテナの指向方向が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記２つの受信口の配列方向が下記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうことを特徴とする移動観測用レーダ装置。
ｕ＝Ｂ／（２ＰＲＩ×ｎ）                                ・・・式４
（但し、ＰＲＩはパルス波の周期、ｎは遅延回路における遅延倍数、Ｂは２つの送受信アンテナの位相中心同士の間隔。）
ψ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎφ／ｔａｎθ）                  ・・・式５
【請求項３】
移動プラットフォーム上に配設され、移動物体を検出する移動観測用レーダ装置において、
一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、
上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、
上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、
上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、
上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、
Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、
上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、
上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、
上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、
遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、
上記アンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように上記アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段とを備え、
上記振幅調整回路は、下記式３５より得られる係数ｋに基づいて差分信号の振幅を補償することを特徴とする移動観測用レーダ装置。
ｋ＝（２ＰＲＩ×ｕ／Ｂ）ｓｉｎθ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφｔａｎΔφ０）・・・式３５
但し、ＰＲＩはパルス波の送信繰り返し周期、
Ｂはモノパルス送受信アンテナの２つの受信口の間のベースライン長、
ｕは移動プラットフォームの移動速度、
θは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向のスクイント角、
φは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向の俯角、
Δφ０はアンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角である。
【請求項４】
移動プラットフォーム上に配設され、移動物体を検出する移動観測用レーダ装置において、
一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、
上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、
上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、
上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、
上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、
Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、
上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、
上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、
上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、
上記アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、
当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号あるいは減算信号の一方の位相を補償する位相補償回路と、
位相補償後に、遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、
当該アンテナ台を上記移動プラットフォームの移動方向を含む平面内で１軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向のスクイント角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向のスクイント角が小さくなるように当該アンテナ台の位置決め制御を行なう一軸制御手段とを備え、
上記振幅調整回路は、下記式３５より得られる係数ｋに基づいて差分信号の振幅を補償することを特徴とする移動観測用レーダ装置。
ｋ＝（２ＰＲＩ×ｕ／Ｂ）ｓｉｎθ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφｔａｎΔφ０）・・・式３５
但し、ＰＲＩはパルス波の送信繰り返し周期、
Ｂはモノパルス送受信アンテナの２つの受信口の間のベースライン長、
ｕは移動プラットフォームの移動速度、
θは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向のスクイント角、
φは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向の俯角、
Δφ０はアンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角である。
【請求項５】
移動プラットフォーム上に配設され、移動物体を検出する移動観測用レーダ装置において、
一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、
上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、
上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、
上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、
上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、
Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、
上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、
上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、
上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、
上記アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、
当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号あるいは減算信号の一方の位相を補償する位相補償回路と、
位相補償後に、遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、
上記アンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように上記アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段とを備え、
上記振幅調整回路は、下記式３５より得られる係数ｋに基づいて差分信号の振幅を補償することを特徴とする移動観測用レーダ装置。
ｋ＝（２ＰＲＩ×ｕ／Ｂ）ｓｉｎθ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφｔａｎΔφ０）・・・式３５
但し、ＰＲＩはパルス波の送信繰り返し周期、
Ｂはモノパルス送受信アンテナの２つの受信口の間のベースライン長、
ｕは移動プラットフォームの移動速度、
θは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向のスクイント角、
φは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向の俯角、
Δφ０はアンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は航空機や衛星などの移動プラットフォーム上に配設され、地表や海面などの上を移動する移動物体を検出する移動観測用レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
SKOLNIK編，"Radar Handbook second edition"，McGraw-Hill，1990．の１６章４節には移動観測用レーダ装置の２種類の測定原理が記載されている。
【０００３】
図２３はそのうちの第一の測定原理を示す説明図である。図において、１０１は移動プラットフォームの移動方向、１０２は移動プラットフォーム上に配設された第一送受信アンテナの時刻ｔ１における位置、１０３は移動プラットフォーム上に配設された第二送受信アンテナの時刻ｔ１における位置、１０４は第一送受信アンテナの時刻ｔ２における位置、１０５は第二送受信アンテナの時刻ｔ２における位置、１０６は被観測点、１０７は２つの送受信アンテナの指向方向である。
【０００４】
次に動作について説明する。
まず、第一送受信アンテナから第一観測電波を放出するとともに、この第一観測電波の被観測点からの散乱波を第一送受信アンテナで受信する。次に、第二送受信アンテナが上記第一送受信アンテナと同じ位置にきたら、この第二送受信アンテナから第二観測電波を放出するとともに、この第二観測電波の被観測点からの散乱波を第二送受信アンテナで受信する。そして、これら２つの散乱波の差を演算し、この差分信号を出力する。
【０００５】
そして、被観測点が静止物体である場合には、２つの散乱波は同様に反射されるので、上記２つの散乱波の差演算の結果はゼロとなり、移動物体無しの差分信号が出力される。逆に、例えば被観測点に移動物体が存在した場合には、２つの散乱波のエコーに位相差を生じるので、上記２つの散乱波の差演算の結果はゼロとはならない。
【０００６】
従って、この２つの散乱波の差が、所定の閾値以下となるか否かを判断することにより、観測方向における移動物体の有無を示す差分信号を出力することができる。
【０００７】
なお、この観測の際の移動プラットフォームの移動速度は例えば下記式１により得られる速度に設定すれば良い。但し、ｕは移動速度、ｌは２つの送受信アンテナの間隔（位相中心同士の間隔）、ＰＲＩはパルス波の送信繰り返し周期である。
【０００８】
ｕ＝ｌ／（ＰＲＩ）                                      ・・・式１
【０００９】
図２４は第二の測定原理を示す説明図である。図において、１０８は移動プラットフォームの移動方向、１０９は移動プラットフォーム上に配設されたモノパルス送受信アンテナの第一パルス波を出力した時刻ｔ１における位置、１１０はモノパルス送受信アンテナの第二パルス波を出力した時刻ｔ２における位置、１１１は移動方向１０８上に設定される被観測点である。
【００１０】
次に動作について説明する。
まず、時刻ｔ１においてモノパルス送受信アンテナの第一パルス波を放出するとともに、この第一パルス波の被観測点からの散乱波をモノパルス送受信アンテナで受信する。次に、時刻ｔ２においてモノパルス送受信アンテナの第二パルス波を放出するとともに、この第二パルス波の被観測点からの散乱波をモノパルス送受信アンテナ第二送受信アンテナで受信する。
【００１１】
図２５はこの２つのパルス波の散乱波のベクトルを示す複素平面図である。図において、１１２は先に出力された第一パルス波の散乱波のΣ成分である第一Σ受信ベクトル、１１３は第一パルス波の散乱波のΔ成分に所定の係数ｋを乗算した第一Δ受信ベクトル、１１４は第一パルス波より所定の時間の後に出力された第二パルス波の散乱波のΣ成分である第二Σ受信ベクトル、１１５は第二パルス波の散乱波のΔ成分に所定の係数ｋを乗算した第二Δ受信ベクトルである。
【００１２】
そして、移動プラットフォームはこれら２つのパルス波を出力する間に移動する。従って、被観測点１１１が静止物体である場合には、２つの散乱波の複素平面上の回転位相差は２つのパルス波を発生する期間における移動プラットフォームの移動量におけるパルス波の位相回転量に応じた量となる（同図（ａ））。
【００１３】
これに対して、被観測点１１１が移動物体である場合には、２つの散乱波のエコーに位相差を生じるので、２つの散乱波の複素平面上の回転位相差は２つのパルス波を発生する期間における移動プラットフォームの移動量におけるパルス波の位相回転量とは異なる量となる（同図（ｂ））。
【００１４】
従って、この２つの散乱波の複素平面上の回転位相差が、移動プラットフォームの移動量に基づいて予測されるパルス波の位相回転量と同一か否かを判断することによって、観測方向における移動物体の有無を示す差分信号を出力することができる。
【００１５】
以上のように、第一の送受信アンテナと第二送受信アンテナとをタイミングをずらして同一位置に移動させるとともに、これら２つの送受信アンテナの受信波の残差を演算したり、モノパルス送受信アンテナを用いて異なる２つのタイミングで観測するとともに、この２つの受信波の位相差が、その間の移動量に基づいて予測される位相差と一致するか否かに基づいて判断することで、観測方向における移動物体の有無を検出することができる。
【００１６】
しかしながら、これら２つの測定原理ではともに、２つの観測波の残差や観測位相差と予測位相差との残差に基づいて移動物体の検出信号を生成しているので、送受信アンテナの種類や構成を選択すると、それぞれの図に示すように、それに応じて静止物体に基づくエコーを好適にキャンセルすることができる観測方向は一つの方向に一意に決まってしまう。つまり、静止物体に基づく残座を限りなくゼロとすることができる観測方向は一つの方向に一意に決まってしまう。
【００１７】
またこれとともに、これら各測定原理の図からも明らかなように、各測定原理においては、観測点と移動プラットフォームの移動方向や移動速度などとの間に一定の関係が要求されることになるので、送受信アンテナの種類や構成とともに被観測点や被観測経路を決めてしまうと、移動プラットフォームの移動方向や移動速度、移動経路が必然的に一義的に決まってしまうことにもなる。
【００１８】
従って、これらの測定原理に基づいて構成された従来のレーダ装置では、そのいずれにおいても、任意の方向を観測することができないなどの課題があった。
【００１９】
そこで、従来においても、この観測方向に関する制約を緩和するための技術が提案されている。この技術は一般的にクラッター追尾技術とよばれる技術であり、２つの送受信アンテナやモノパルス送受信アンテナの指向方向を観測方向に一致させるとともに、それによる２つの送受信アンテナの観測位置の誤差やモノパルス送受信アンテナの２つの観測電波出力タイミングの間隔の誤差などを、移動プラットフォームの移動速度の制御および受信波の位相補償処理により補正して、これによりあたかも２つの送受信アンテナが同一の観測位置から観測を行なったかのように補正したり、あたかもモノパルス送受信アンテナが適当な出力タイミングにて２つの観測電波を出力しているかのように擬制する技術である。
【００２０】
図２６は２つの送受信アンテナを用いた場合を例としてこのクラッター追尾処理技術の原理を説明する説明図である。同図は、移動プラットフォームの移動方向に対して角度θの方向を観測方向とし、その方向に２つの送受信アンテナの指向方向を一致させた場合のものである。なお、各部の構成は図１８と同様である。
【００２１】
そして、下記式２の速度で移動させるとともに、第一受信波と第二受信波との位相差を下記式３に示される電波路長差に相当する位相分だけ一方の受信波の位相を補償することにより、２つの送受信アンテナがあたかも１０５あるいは１０２の同一の空間位置において観測を行なった場合と同等の関係にある２つの受信波を得ることができ、この２つの補償後の受信波の差に基づいて観測方向における移動物体の有無を検出することができる。なお、モノパルス送受信アンテナを用いた場合の２つの受信波においても同様の補償により移動物体を検出することができる。
【００２２】
ｕ＝ｌ／（２ＰＲＩｓｉｎθ）                            ・・・式２
ｓ＝２ｕ・ＰＲＩｃｏｓθ                                ・・・式３
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の移動観測用レーダ装置は以上のような測定原理に基づいて構成されているので、例えクラッター追尾技術を用いたとしても送受信アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合には静止物体のエコーのキャンセル効果が低下してしまうことになる。他方で、現在の航空機などの移動プラットフォームにおいては、このような制約の下で俯角が生じる方向を観測方向とした場合には、静止物体のエコーのキャンセル効果を一定レベル以上に維持することができず、移動物体を適当に観測することができないなどの課題があった。
【００２４】
図２７は従来におけるアンテナの指向方向のスクイント角度と静止物体のエコーのキャンセル効果レベルとの関係を示す特性図である。図において、横軸はスクイント角度、縦軸は不要波抑圧比である。また、同図の特性曲線は、アンテナの指向方向を俯角１０度に設定するとともにクラッター追尾技術を用い、その条件のもとでアンテナの指向方向からエレベーション角度のみが２度ずれた方向を観測方向とした場合の特性曲線である。
【００２５】
そして、同図から明らかなように、観測方向が送受信アンテナの指向方向とはエレベーション角度において２度ずれただけで、静止物体のエコーのキャンセル効果が低下し、特に、スクイント角度を小さくしていった場合にはそのキャンセル効果の低減が甚だしく発生してしまう。そして、好適な観測を行なうとした場合には、やはりアンテナの指向方向を観測方向と一致させることが必須となり、その結果、観測方向として設定することができる方向がアンテナの姿勢制御の設定分解能によって制限されてしまうことになる。
【００２６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、送受信アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合における静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を抑制することができ、ひいては送受信アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合であってもスクイント角度や俯角に拘わらず静止物体のエコーを効果的にキャンセルすることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、上記アンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように上記アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段とを備えたものである。
【００３０】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、移動プラットフォームの移動方向とアンテナの指向方向を一致させた状態において、この移動方向および第一送受信アンテナならびに第二送受信アンテナを含む平面を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向に対する観測方向のスクイント角をθ、上記移動方向に対する当該観測方向の俯角をφとした場合に、移動速度を下記式４の条件に設定し、多軸制御手段が、アンテナの指向方向が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記第一送受信アンテナと上記第二送受信アンテナとの配列方向が下記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうものである。
ｕ＝Ｂ／（２ＰＲＩ×ｎ）                                ・・・式４
（但し、ＰＲＩはパルス波の周期、ｎは遅延回路における遅延倍数、Ｂは２つの送受信アンテナの位相中心同士の間隔。）
【００３４】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、上記アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号あるいは減算信号の一方の位相を補償する位相補償回路と、位相補償後に、遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、当該アンテナ台を上記移動プラットフォームの移動方向を含む平面内で１軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向のスクイント角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向のスクイント角が小さくなるように当該アンテナ台の位置決め制御を行なう一軸制御手段とを備えたものである。
【００３５】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、上記観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナと、上記モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台と、上記散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機と、上記散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機と、Δ受信信号の大きさを上記移動プラットフォームの移動速度に応じて変換する振幅調整回路と、上記Σ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路と、上記Σ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路と、上記減算信号をパルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる遅延回路と、上記アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号あるいは減算信号の一方の位相を補償する位相補償回路と、位相補償後に、遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路と、上記アンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように上記アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段とを備えたものである。
【００３６】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、移動プラットフォームの移動方向とアンテナの指向方向を一致させた状態において、この移動方向およびモノパルス送受信アンテナの２つの受信口を含む平面を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向に対する観測方向のスクイント角をθ、上記移動方向に対する当該観測方向の俯角をφとした場合に、多軸制御手段が、アンテナの指向方向が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記２つの受信口の配列方向が下記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうものである。
【００３７】
ψ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎφ／ｔａｎθ）                  ・・・式５
【００３８】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、振幅調整回路が、下記式３５より得られる係数ｋに基づいて差分信号の振幅を補償するものである。但し、ＰＲＩはパルス波の送信繰り返し周期、Ｂはモノパルス送受信アンテナの２つの受信口の間のベースライン長、ｕは移動プラットフォームの移動速度、θは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向のスクイント角、φは移動プラットフォームの移動方向に対するアンテナの指向方向の俯角、Δφ０はアンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角である。
【００３９】
ｋ＝（２ＰＲＩ×ｕ／Ｂ）ｓｉｎθ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφｔａｎΔφ０）・・・式３５
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１は一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機、２は観測信号を第一観測電波として放射するとともに、その散乱波を第一散乱波として受信する第一送受信アンテナ、３は第一散乱波が入力され、これに応じた第一受信信号を出力する第一受信機、４は送信機１と第一受信機３との第一送受信アンテナ２に対する接続を切り替える第一切替器、５は第一受信信号に対してクラッター追尾処理を行なう第一クラッター追尾回路、６は第一受信信号をパルス波の周期のｎ倍（ｎは整数）の時間分だけ遅延させる遅延回路である。
【００４１】
また、７は上記観測信号を第二観測電波として放射するとともに、その散乱波を第二散乱波として受信する第二送受信アンテナ、８は第二散乱波が入力され、これに応じた第二受信信号を出力する第二受信機、９は送信機１と第二受信機８との第二送受信アンテナ７に対する接続を切り替える第二切替器、１０は第二受信信号に対してクラッター追尾処理を行なう第二クラッター追尾回路、１１は遅延後の第一受信信号と上記第二受信信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路である。
【００４２】
更に、１２は航空機や衛星などの移動プラットフォーム、１３は第一送受信アンテナ２および第二送受信アンテナ７をそれらの指向方向を揃えて移動プラットフォーム１２上に保持するアンテナ台、１４はこのアンテナ台１３を３軸方向に回転させる回転手段（多軸制御手段）、１５はこの回転手段１４に位置決め信号を出力するアンテナ角度制御手段（多軸制御手段）、１６は２つの送受信アンテナ２，７の中間位置である受信基準位置である。
【００４３】
次に動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１による移動観測用レーダ装置の標準的な観測方法（θ＝θ０＝９０°，φ＝φ０＝９０°）を説明する説明図である。図において、１７は移動プラットフォームの移動方向、１８は移動プラットフォームの移動方向１７に対して垂直方向に設定された２つの送受信アンテナの指向方向、１９は地上などの被観測点、２０はある時点（ｔ＝ｔ１）において被観測点１９の鉛直方向に位置する第一送受信アンテナ２の送受信位置、２１ある時点（ｔ＝ｔ１）における第二送受信アンテナ７の送受信位置、２２はある時点（ｔ＝ｔ２）における第一送受信アンテナ２の送受信位置、２３ある時点（ｔ＝ｔ２）において被観測点１９の鉛直方向に位置する第二送受信アンテナ７の送受信位置である。
【００４４】
図３はこの状態における１回の検出動作における送受信アンテナの動作状態を示す動作説明図である。図において、（ａ）は第一観測波送信時（ｔ＝ｔ１）の各送受信アンテナ２，７の状態であり、（ｂ）は第一受信波受信時（ｔ＝ｔ１）の各送受信アンテナ２，７の状態であり、（ｃ）は第二観測波送信時（ｔ＝ｔ２）の各送受信アンテナ２，７の状態であり、（ｄ）は第二受信波受信時（ｔ＝ｔ２）の各送受信アンテナ２，７の状態である。なお、斜線部分が各時点において１回の検出動作用として機能している部分であり、送信時は２つの送受信アンテナ２，７から同時に電波を放出し、受信は各回毎に一方の送受信アンテナ２または７が受信を行なうので、送信波および受信波の位相中心はそれぞれ各斜線部分の中央部分となる。また、Ｂは２つの送受信アンテナ２，７の受信時位相中心間の間隔であり、一般的にベースライン長と呼ばれている。
【００４５】
そして、同図に示すように、この実施の形態１では、送信時には２つの送受信アンテナ２，７から送信波が同時に出力される一方で、受信波は一方の送受信アンテナ２または７において受信するので、１回目の送信時の位相中心の位置と２回目の受信時の位相中心の位置とが空間上で一致し、２回目の送信時の位相中心の位置と１回目の受信時の位相中心の位置とが空間上で一致するように下記式４を満たすような移動速度で移動させる。但し、ＰＲＩはパルス波の周期、ｎは遅延回路６における遅延倍数、Ｂは２つの送受信アンテナ２，７の位相中心同士の間隔である。
【００４６】
0003789665.tif 000002
【００４７】
そして、第一送受信アンテナ２は観測信号を第一観測電波として放射し、その第一観測電波がアンテナの指向方向１８に存在する被観測点１９から反射された散乱波を第一散乱波として受信する。そして、この第一散乱波は第一受信機３において第一受信信号に変換された後、第一クラッター追尾回路５においてクラッター追尾処理され、遅延回路６においてパルス波のｎ周期分の時間（つまり「ＰＲＩ×ｎ」の時間）だけ遅延されて差分演算回路１１に入力される。
【００４８】
他方、第二送受信アンテナ７は観測信号を第二観測電波として放射し、その第二観測電波がアンテナの指向方向１８に存在する被観測点１９から反射された散乱波を第二散乱波として受信する。そして、この第二散乱波は第二受信機８において第二受信信号に変換された後、第二クラッター追尾回路１０においてクラッター追尾処理されて差分演算回路１１に入力される。
【００４９】
そして、差分演算回路１１はこれら第一受信信号と第二受信信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する。この時、第二送受信アンテナ７は上記遅延時間（ＰＲＩ×ｎの時間）の後に第一送受信アンテナ２と同じ位置に来るので、当該タイミングにおいて差分演算回路１１に入力される第二受信信号は第一受信信号と同じ被観測点１９からの散乱波に基づいた信号となる。
【００５０】
従って、上記２つの観測電波を散乱した物体が固定物体である場合には、第一受信信号と第二受信信号とのエコーに位相差が生じないので、差分演算回路１１から差分信号が出力されることはなく、これに対して、上記２つの観測電波を散乱した物体が移動物体である場合には、第一受信信号と第二受信信号とのエコーに位相差が生じるので、差分演算回路１１から差分信号が出力されることになり、移動物体を検出することができる。なお、この標準的な場合には２つのクラッター追尾回路５，１０はともにクラッター追尾処理をしない。
【００５１】
次に、アンテナの指向方向を上記標準的な方向（１８）から切り替えて、２つの送受信アンテナ２，７の配列方向と移動プラットフォーム１２の移動方向１７とを異ならせるように（つまり、移動方向１７に対してスクイント角度θや俯角φが生じるように（θ＝θ０≠９０°，φ＝φ０≠９０°））アンテナの指向方向を位置決めし、このアンテナの指向方向を観測方向とする場合について説明する。
【００５２】
図４はアンテナの指向方向を標準的な方向以外の方向に制御する場合のジオメトリを説明するための説明図である。図において、２４は移動方向１７とは異なる方向のアンテナの指向方向である。そして、同図において移動方向１７に対するアンテナの指向方向２４のなす角度はスクイント角度θと俯角φとで表わされている。なお、アンテナの指向方向２４は送受信の受信基準位置１６と被観測点１９（指向中心点）とを結ぶビームの中心であるＬＯＳ（Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ）と呼ばれるものと一致する。
【００５３】
そして、アンテナの指向方向２４を観測方向と同じスクイント角度（θ＝θ０）および同じ俯角（φ＝φ０）に設定するとともに、２つの送受信アンテナ２，７が下記式５を満たすひねり角ψと一致するようにアンテナ台１３の位置決め制御を行なう。
【００５４】
図５はこの発明の実施の形態１によるひねり角ψの制御を示すジオメトリの説明図である。図において、２５は２つの送受信アンテナ２，７と移動プラットフォーム１２の移動方向１７とを含む無俯角平面であり、αはこの無俯角平面２５内における移動方向１７に対する指向方向２４の角度差である。
【００５５】
このような位置決め制御の下で下記式６の速度条件で移動させるとともに、第一クラッター追尾回路５は上記角度差αに基づいて２つの送受信アンテナ２，７の受信位置差に相当する分だけ第一受信信号の位相補正処理を行なう。具体的には、２つの送受信アンテナ２，７の受信位置差に相当する位相分だけ、第一受信信号の位相を戻す補正処理を行なう。
【００５６】
ψ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎφ／ｔａｎθ）                  ・・・式５
ｕ  ＝  Ｂ／（２ＰＲＩｓｉｎα×ｎ）                    ・・・式６
【００５７】
このように設定することにより、２つの送受信アンテナ２，７の配設方向と移動プラットフォーム１２の指向方向１７とを含む無俯角平面２５内に観測方向のの被観測点１９（＝指向中心点）を位置させることができ、しかも、その無俯角平面２５内におけるアンテナの指向方向２４のなす角度αに基づいてクラッター追尾処理を行なうことができるので、このアンテナの指向方向２４における静止物体からのエコーを完全にキャンセルすることができ、移動物体を良好に検出することができる。
【００５８】
次にアンテナの指向方向を上記標準的な方向（１８）から切り替えるとともに、２つの送受信アンテナ２，７の指向方向とは異なる方向を観測させる場合（θ≠９０°且つθ≠θ０，φ≠９０°且つφ≠φ０）について説明する。
【００５９】
この実施の形態１では、アンテナの指向方向２４を基準とした観測方向のスクイント角Δθ０および俯角Δφ０がともに最も小さくなるようにアンテナの指向方向２４を設定し、このアンテナの指向方向２４に基づいてひねり角ψ制御、移動速度設定およびクラッター追尾処理を行う。
【００６０】
従って、スクイント角度θのみでアンテナの指向方向を一致させ、この状態でクラッター追尾処理を行っていた従来の移動観測用レーダ装置に比べて格段に、そのアンテナの指向方向２４に対する観測方向の誤差およびクラッター追尾処理の誤差を削減することができ、従来よりも格段に精度良く、アンテナの指向方向２４とは異なる方向である観測方向における固定物体からのエコーをキャンセルすることができる。特に、Δφ０とΔθ０とがともに十分に小さいと見なすことができる範囲においては、Δφ＝Δθ＝０であるアンテナの指向方向２４そのものを観測した場合と同様に、観測方向に存在する固定物からの散乱波を差分演算により効果的にキャンセルすることができる。
【００６１】
図６はこの発明の実施の形態１による移動観測用レーダ装置において、移動方向１７に対する観測方向およびアンテナの指向方向２４の俯角１０度（φ＝φ０＝１０°）、アンテナの指向方向２４に対する観測方向のエレベーション角度差２度（Δφ０＝２°）の条件の下で観測した場合における不要波抑圧特性を示す特性図である。図において、横軸は観測方向のスクイント角度θ０と一致したアンテナの指向方向２４のスクイント角度（θ＝θ０）であり、縦軸は上記観測方向における固定物の抑圧比（ｄＢ）である。そして、同図には、本実施の形態１の制御による場合の特性曲線とともに、スクイント角度θのみを制御した場合の従来の特性曲線が示されており、同図から明らかなように本実施の形態１ではアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測した場合であっても固定物からの散乱波に基づく不要な検出信号を従来に比べて格段に効果的に抑制することができるようになっていることがわかる。特に、スクイント角度が小さい場合においては効果が高い。
【００６２】
以上のように、この実施の形態１によれば、２つの送受信アンテナ２，７の受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、当該２つの送受信アンテナ２，７をそれらの指向方向を揃えて移動プラットフォーム１２上に保持するアンテナ台１３を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォーム１２の移動方向１７に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向２４に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように当該アンテナ台１３の位置決め制御を行なう回転手段１４およびアンテナ角度制御手段１５を備えたので、アンテナの指向方向２４をスクイント角度θのみに基づいて制御する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度θ０とともに俯角φ０が生じるような方向である場合において、アンテナの指向方向２４と観測方向との差を減少させることができる。
【００６３】
従って、アンテナの指向方向２４に対する観測方向の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測方向とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度θや俯角φの変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【００６４】
この実施の形態１によれば、移動プラットフォーム１２の移動方向１７とアンテナの指向方向２４を一致させた状態において、この移動方向１７および第一送受信アンテナ２ならびに第二送受信アンテナ７を含む平面２５を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向１７に対する観測方向のスクイント角をθ、上記移動方向１７に対する当該観測方向の俯角をφとした場合に、アンテナ角度制御手段１５が、アンテナの指向方向２４が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記第一送受信アンテナ２と上記第二送受信アンテナ７との配列方向が上記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうので、俯角をゼロとすることができる。
【００６５】
従って、スクイント角度θのみに基づいてアンテナの指向方向２４の設定や位相補償処理を行う従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度θとともに俯角φが生じるような方向である場合であっても、俯角φをゼロとして取り扱うことができ、第一受信波と第二受信波との位相差を格段に減少させることができる効果がある。
なお、この実施の形態１では、２つの送受信アンテナ２，７が同時に電波を出力する例で説明しているが、２つの送受信アンテナ２，７が別々のタイミングで電波を出力するような場合であっても同様の効果を得ることができる。
【００６６】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、２６はアンテナの指向方向２４に対する観測方向のエレベーション角度Δφ０を計算するエレベーション角算出手段、２７はエレベーション角度Δφ０に基づいて観測方向における固定物に基づく第一受信信号と第二受信信号との位相差を減少させるように第二受信信号の位相を補償する位相補償回路であり、差分演算回路１１にはこの位相補償された第二受信信号と遅延された第一受信信号とが入力される。また、２８は回転手段１４に対してスクイント角度θのみを調整する位置決め信号を出力するアンテナ角度制御手段（一軸制御手段）である。これ以外は実施の形態１と同様の構成であり同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
図８はアンテナの指向方向を標準的な方向以外の方向に制御するとともに、このアンテナの指向方向とは異なる方向を観測する場合のジオメトリを説明するための説明図である。図において、２９はアンテナの指向方向２４とは異なる方向である観測方向である。なお、この実施の形態２ではアンテナの指向方向２４はその俯角が所定の値に固定設定されているものとする。
【００６８】
そして、同図に示すように、観測方向２９がアンテナの指向方向２４と異なるためクラッター追尾処理をしても第一送受信アンテナ２の観測位置と第二送受信アンテナ７の観測位置とを一致させるように補正することはできない。
【００６９】
ここで、観測方向２９のスクイント角（θ−Δθ０）方向をｘ軸、鉛直方向をｚ軸、これらと垂直な方向をｙ軸とする直交座標系を定義し、この座標系で図８に示すｂ↑，ｒ↑，ｒ０↑を表記するとそれぞれ下記式７，８，９となり、クラッター追尾処理では補正しきれないパルス波の経路差は下記式１０のようになる。但し、ｕ０＝Ｂ／（２ＰＲＩｓｉｎθ）である。また、「↑」はベクトルであることを意味する。
【００７０】
0003789665.tif 000003
【００７１】
そして、この実施の形態２では、図９に示すようにアンテナの指向方向２４とスクイント角度θにおいて一致する方向（つまりΔθ０＝０）を観測方向として設定するとともに、位相補償回路２７が下記式１１に示す位相補償処理を行なうように構成した。
【００７２】
0003789665.tif 000004
【００７３】
そして、ｃｏｓΔθ０＝１，ｓｉｎΔθ０＝Δθ０と近時した場合、式１０は下記式１２のように近似することができるので、上記式１１による位相補償により、アンテナの指向方向２４とは異なる方向２９を観測する場合であっても、その観測方向２９に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる（同式１２の右辺第１項をキャンセルすることができる）ことが判る。なお、当然のことながら、アンテナの指向方向２４と一致する方向を観測する場合においても、その観測方向に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる。
【００７４】
0003789665.tif 000005
【００７５】
なお、図９に示すように、被観測点１９が指向中心点から距離ｒｇだけ隔たったレンジであるとした場合、指向中心点を基準としたその被観測点１９のエレベーション角度Δφ０は下記式１３により求めることができる。但し、ｒ０は受信基準位置１６と指向中心点との距離である。
【００７６】
Δφ０  ＝  φ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｒ０／（ｒ０−ｒｇ））×ｓｉｎφ｝・・・式１３
【００７７】
図１０はこの発明の実施の形態２による移動観測用レーダ装置において、移動方向１７に対するアンテナの指向方向２４の俯角１０度（φ＝１０°）、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度差２度（Δφ０＝２°）の条件の下で観測した場合における不要波抑圧特性を示す特性図である。図において、最も上にある特性曲線は上記式１１により位相補償した場合の特性であり、上から２番目にある特性曲線は下記式１４により位相補償した場合の特性であり、上から３番目にある特性曲線は下記式１５により位相補償した場合の特性であり、一番下にある特性曲線はスクイント角度θのみを観測方向θ０に一致させた場合の従来の特性曲線である。これ以外は図６と同様である。そして、同図から明らかなように、本実施の形態２である式１１や式１４や式１５により位相補償することにより、観測方向２９に存在する固定物からの散乱波に基づく不要な検出信号を従来に比べて格段に効果的に抑制することができるようになっている。また特に、スクイント角度θが小さい場合においてはその効果が高いことが判る。
【００７８】
0003789665.tif 000006
【００７９】
以上のように、この実施の形態２によれば、２つの送受信アンテナ２，７の受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度Δφ０を計算するエレベーション角算出手段２６と、当該エレベーション角度Δφ０に基づいて上記観測方向２９における固定物に基づく第一受信信号と第二受信信号との位相差を減少させるように第二受信信号の位相を補償する位相補償回路２７とを設け、この位相補償後に差分演算回路１１が第一受信信号と上記第二受信信号との差分演算を実行するので、スクイント角度θのみに基づいて位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向２９がスクイント角度θとともに俯角φが生じるような方向である場合であっても、第一送受信アンテナ２と第二送受信アンテナ７との受信位置の差に起因する第一受信波と第二受信波との位相差を減少させることができる。
【００８０】
従って、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９の角度差の増加に伴って増加する観測方向２９の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測方向２９とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【００８１】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、３１は下記式１６に基づいて位相補償を行なう位相補償回路である。また、アンテナの指向方向２４はスクイント角度θにおいて一致する方向（Δθ０＝０）を観測方向として設定する。これ以外は実施の形態１の移動観測用レーダ装置と同様の構成および動作である。
【００８２】
0003789665.tif 000007
【００８３】
ところで、図８を参考にして実施の形態１におけるパルス波の経路差を求めると下記式１７のようになり、これをｃｏｓΔθ０＝１，ｓｉｎΔθ０＝Δθ０と近時すると下記式１８のようになる。
【００８４】
0003789665.tif 000008
【００８５】
従って、上記式１６による位相補償によりアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測方向２９する場合であってもその観測方向２９に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる（同式１２の右辺第１項をキャンセルすることができる）。なお、当然のことながら、アンテナの指向方向２４と一致する方向を観測する場合においても、その観測方向に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる。
【００８６】
図１２はこの発明の実施の形態３による移動観測用レーダ装置において、移動方向１７に対するアンテナの指向方向２４の俯角１０度（φ＝１０°）、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度差２度（Δφ０＝２°）の条件の下で観測した場合における不要波抑圧特性を示す特性図である。図において、上にある特性曲線は上記式１６により位相補償した場合の特性であり、下にある特性曲線は実施の形態１での特性曲線である。これ以外は図６と同様である。そして、同図から明らかなように、本実施の形態３のように位相補償することにより、単にアンテナ台１３を３軸にて位置決めした場合に比べて、観測方向２９に存在する固定物からの散乱波に基づく不要な検出信号を従来に比べて格段に効果的に抑制することができるようになっている。特に、スクイント角度θが小さい場合においては効果が高くなっている。
【００８７】
以上のように、この実施の形態３によれば、２つの送受信アンテナ２，７の受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度Δφ０を計算するエレベーション角算出手段２６と、当該エレベーション角度Δφ０に基づいて上記観測方向２９における固定物に基づく第一受信信号と第二受信信号との位相差を減少させるように第二受信信号の位相を補償する位相補償回路３１とを設け、この位相補償後に差分演算回路１１が第一受信信号と上記第二受信信号との差分演算を実行するとともに、２つの送受信アンテナ２，７をそれらの指向方向を揃えて移動プラットフォーム１２上に保持するアンテナ台１３を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォーム１２の移動方向１７に対する観測方向２９の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向２４に対する当該観測方向２９の俯角が小さくなるように当該アンテナ台１３の位置決め制御を行なう回転手段１４およびアンテナ角度制御手段１５を備えているので、スクイント角度θのみに基づいてアンテナの指向方向２４や位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向２９がスクイント角度θとともに俯角φが生じるような方向である場合であっても、アンテナの指向方向２４と観測方向２９との差を減少させることができ、しかも、第一送受信アンテナ２と第二送受信アンテナ７との受信位置の差に起因する第一受信波と第二受信波との位相差を減少させることができる。
【００８８】
従って、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９の角度差の増加に伴って増加する観測方向２９の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測方向２９とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度θや俯角φの変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【００８９】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、３２は遅延回路６と差分演算回路１１との間に直列に接続され、式１６による位相補償量を第一受信信号に加算して位相補償を行う位相補償回路である。これ以外は実施の形態３の移動観測用レーダ装置と同様の構成および動作である。
【００９０】
従って、第二受信信号は遅延回路６や位相補償回路３２などを通らずに第二クラッター追尾回路１０から直接に差分演算回路１１に入力されることになる。
【００９１】
以上のように、この実施の形態４によれば、位相補償回路３２が遅延回路６と直列に接続されているので、第二受信信号は位相補償回路３２や遅延回路６により遅延されることなく差分演算回路１１に入力されることになる。従って、第一観測電波の送信から差分信号出力までの時間を短縮することができ、リアルタイム検出処理能力を向上させることができる効果がある。
【００９２】
実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、３３は一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機、３４は観測信号を観測電波として放射するとともに、その散乱波をΣ成分とΔ成分とに分離して受信するモノパルス送受信アンテナ、３５は散乱波のΣ成分が入力され、これに応じたΣ受信信号を出力するΣ受信機、３６は送信機３３とΣ受信機３５とのモノパルス送受信アンテナ３４に対する接続を切り替える切替器、３７はΣ受信信号に対してクラッター追尾処理を行なうΣクラッター追尾回路である。なお、３４ａはモノパルス送受信アンテナ３４の第一受信口（受信口）、３４ｂはモノパルス送受信アンテナ３４の第二受信口（受信口）である。
【００９３】
また、３８は散乱波のΔ成分が入力され、これに応じたΔ受信信号を出力するΔ受信機、３９はΔ受信信号に対してクラッター追尾処理を行なうΔクラッター追尾回路、４０は移動プラットフォーム４５の移動速度に応じてΔ受信信号の大きさを変換する振幅調整回路である。
【００９４】
次に、４１はΣ受信信号と振幅変換後のΔ受信信号とを加算して加算信号を出力する加算信号生成回路、４２はΣ受信信号から振幅変換後のΔ受信信号を減算して減算信号を出力する減算信号生成回路、４３は減算信号をパルス波の周期のｎ倍（ｎは整数）の時間分だけ遅延させる遅延回路、４４は遅延後の減算信号と上記加算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する差分演算回路である。
【００９５】
更に、４５は航空機や衛星などの移動プラットフォーム、４６はモノパルス送受信アンテナ３４を移動プラットフォーム４５上に保持するアンテナ台、４７はこのアンテナ台４６を３軸方向に回転させる回転手段（多軸制御手段）、４８はこの回転手段４７に位置決め信号を出力するアンテナ角度制御手段（多軸制御手段）、１６はモノパルス送受信アンテナ３４の第一受信口３４ａとおなじ位置となる受信基準位置である。
【００９６】
次に動作について説明する。
図１５はこの発明の実施の形態５による移動観測用レーダ装置の標準的な観測方法（θ＝θ０＝９０゜，φ＝φ０＝０゜）を説明する説明図である。図において、４９は移動プラットフォーム４５の移動方向、５０は移動プラットフォーム４５上に配設されたモノパルス送受信アンテナ３４から第一パルス波を出力した時刻ｔ１における位置、５１はモノパルス送受信アンテナ３４から第二パルス波を出力した時刻ｔ２における位置、５２は移動方向４９上に設定される被観測点である。なお、モノパルス送受信アンテナ３４の指向方向は移動方向４９と一致させている。
【００９７】
また、移動プラットフォーム４５の移動速度ｕは２つの受信口３４ａ，３４ｂの位相中心同士の間隔をベースラインＢとした場合、上記式４の速度となる。
【００９８】
そして、モノパルス送受信アンテナ３４は観測信号を観測電波として放射し、その観測電波がアンテナの指向方向４９に存在する物体から反射された散乱波を散乱波として受信する。そして、この散乱波のΣ成分はΣ受信機３５においてΣ受信信号に変換された後、Σクラッター追尾回路３７においてクラッター追尾処理される。また、散乱波のΔ成分はΔ受信機３８においてΔ受信信号に変換された後、Δクラッター追尾回路３９においてクラッター追尾処理され、振幅調整回路４０において移動プラットフォーム４５の移動速度に応じた下記式１９の係数を乗算することにより大きさが変換される。
【００９９】
ｋ＝（２ＰＲＩ×ｕ／Ｂ）ｓｉｎθｃｏｓφ            ・・・式１９
【０１００】
次に、このΣ受信信号および振幅変換後のΔ受信信号が加算信号生成回路４１において加算されて加算信号に変換され、その後、差分演算回路４４に直接入力される。また、Σ受信信号および振幅変換後のΔ受信信号は減算信号生成回路４２において減算信号にも変換され、遅延回路４３においてパルス波の周期のｎ倍（ｎは整数）の時間分だけ遅延された後、差分演算回路４４に入力される。そして、この差分演算回路４４は同時に入力される加算信号と減算信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の検出信号として出力する。この時、移動プラットフォーム４５の移動速度が上記式４に基づいた速度となっているため、第二受信口３４ｂは上記遅延時間（ＰＲＩ×ｎ）の後に第一受信口３４ａと同じ受信位置に来ることになり、当該タイミングにおいて差分演算回路４４に入力される減算信号は加算信号と同じ物体からの散乱波に基づいた信号と見なすことができる。
【０１０１】
従って、上記物体が固定物である場合には、最初のパルス波の散乱波における位相と２番目のパルス波の散乱波における位相との位相差が、当該２つのパルス波の送信間隔における移動プラットフォーム４５の移動量に相当する回転位相量と一致するので、差分演算回路４４から差分信号が出力されることはなく、これに対して、上記物体が移動物体である場合には、最初のパルス波の散乱波における位相と２番目のパルス波の散乱波における位相との位相差が、当該２つのパルス波の送信間隔における移動プラットフォーム４５の移動量に相当する回転位相量とは異なる値となるので、差分演算回路４４から差分信号が出力されることになり、移動物体を検出することができる。なお、この標準的な場合には２つのクラッター追尾回路３７，３９はともにクラッター追尾処理をしない。
【０１０２】
ここで、上記差分演算処理により被観測点５２の固定物体のエコーをキャンセルすることができる理由を更に詳細に説明する。モノパルス送受信アンテナ３４の２つの受信口３４ａ，３４ｂにて受信される２つの信号をそれぞれ下記式２０、式２１とした場合、この２つの信号により表わされる散乱波のΣ成分およびΔ成分はそれぞれ下記式２２、式２３となり、更にΔ／Σは下記式２４のように表わされる。更に、Δθ０の大きさが１よりもずっと小さい（θ＜＜１）と仮定すると「ΔΦ＜＜１」が成立するので、上記式２４は下記式２５のように近似することができる。但し、Φは散乱波の位相、ΔΦは２つの受信口３４ａ，３４ｂの受信位置の違いに基づく信号の位相差であり下記式２６で表わされる。
【０１０３】
ｓ１＝ｅｘｐ（ｊΦ）                                  ・・・式２０
ｓ２＝ｅｘｐ（ｊ（Φ＋ΔΦ））                        ・・・式２１
Σ＝ｓ１＋ｓ２＝ｅｘｐ（ｊΦ）×（１＋ｅｘｐ（ｊΔΦ））・・・式２２
Δ＝ｓ１−ｓ２＝ｅｘｐ（ｊΦ）×（１−ｅｘｐ（ｊΔΦ））・・・式２３
Δ／Σ（θ，φ）＝（１−ｅｘｐ（ｊΔΦ））／（１＋ｅｘｐ（ｊΔΦ））・・・式２４
Δ／Σ（θ）＝（１−ｅｘｐ（ｊΔΦ））／２            ・・・式２５
ΔΦ（θ，φ）＝（２πＢ／λ）ｓｉｎΔθ０ｃｏｓΔφ０・・・式２６
【０１０４】
図１６は２つのパルス波の散乱波のベクトルを示す複素平面図である。図において、５３は先に出力された第一パルス波の散乱波のΣ成分である第一Σ受信ベクトル、５４は第一パルス波の散乱波のΔ成分に所定の係数ｋを乗算した第一Δ受信ベクトル、５５は第一パルス波より所定の時間の後に出力された第二パルス波の散乱波のΣ成分である第二Σ受信ベクトル、５６は第二パルス波の散乱波のΔ成分に所定の係数ｋを乗算した第二Δ受信ベクトルである。
【０１０５】
そして、同図から明らかなように、移動期間内において移動速度などから予測される位相差η（０）は下記式２７で表わされ、更に式１９を考慮すると下記式２８で表わされ、他方、実際に測定される位相差η（１）は下記式２９で表わされる。
【０１０６】
0003789665.tif 000009
【０１０７】
そして、式２８と式２９とはθ＝９０゜，φ＝０゜では一致する。従って、上記係数乗算後の差分演算処理により被観測点５２の固定物体のエコーをキャンセルすることができる。
【０１０８】
次に、アンテナの指向方向を標準的な方向（４９）から切り替えて、モノパルス送受信アンテナ３４の指向方向と移動プラットフォーム４５の移動方向１７とを異ならせるように（つまり、移動方向１７に対してスクイント角度θや俯角φが生じるように（θ＝θ０≠９０゜，φ＝φ０≠０゜）アンテナ台４６を位置決めし、このアンテナの指向方向２４を観測方向とする場合について説明する。
【０１０９】
この実施の形態５では、モノパルス送受信アンテナ３４の指向方向２４が観測方向と一致するように制御するとともに（つまり、上記アンテナの指向方向２４のスクイント角θと俯角φとが観測方向のそれらθ０，φ０と一致するように位置決め制御するとともに）、ひねり角ψが上記式５で得られる角度と一致するようにアンテナ台４６の位置決め制御を行なう。
【０１１０】
このような位置決め制御の下で上記式６の速度条件で移動させるとともに、各クラッター追尾回路３７，３９は上記角度差αに基づいて２つの受信口３４ａ，３４ｂの受信位置差に相当する分だけΣ受信信号の位相を戻す補正処理を行なう。
【０１１１】
このように設定することにより、２つの受信口３４ａ，３４ｂの配設方向と移動プラットフォーム４５の移動方向１７とを含む無俯角平面２５内に観測方向の被観測点１９を位置させることができ、しかも、その無俯角平面２５内におけるアンテナの指向方向２４のなす角度αに基づいてクラッター追尾処理を行うことができるので、このアンテナの指向方向２４における静止物体からのエコーを完全にキャンセルすることができ、移動物体を良好に検出することができる。
【０１１２】
次にアンテナの指向方向２４を上記標準的な方向（４９）から切り替えるとともに、２つの送受信アンテナ２，７の指向方向２４とは異なる観測方向２９を観測させる場合（θ≠９０°且つθ≠θ０，φ≠９０°且つφ≠φ０）について説明する。
【０１１３】
この実施の形態５では、アンテナの指向方向２４を基準とした観測方向２９のスクイント角差Δθ０および俯角差Δφ０がともに最も小さくなるようにアンテナの指向方向２４を設定し、このアンテナの指向方向２４に基づいてひねり角ψ制御、速度設定およびクラッター追尾処理を行う。
【０１１４】
従って、スクイント角度θのみでアンテナの指向方向を一致させ、この状態でクラッター追尾処理を行っていた従来の移動観測用レーダ装置に比べて格段に、そのアンテナの指向方向２４に対する観測方向２９の誤差およびクラッター追尾処理の誤差を削減することができ、従来よりも格段に精度良く、アンテナの指向方向２４とは異なる方向である観測方向２９における固定物体からのエコーをキャンセルすることができる。特に、Δφ０とΔθ０とがともに十分に小さいと見なすことができる範囲においては、Δφ＝Δθ＝０であるアンテナの指向方向２４そのものを観測した場合と同様に、観測方向２９に存在する固定物からの散乱波を差分演算により効果的にキャンセルすることができる。
【０１１５】
図１７はこの発明の実施の形態５による移動観測用レーダ装置において、移動方向１７に対するアンテナの指向方向２４の俯角１０度（φ＝１０°）、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度差２度（Δφ０＝２°）の条件の下で観測した場合における不要波抑圧特性を示す特性図である。図において、横軸は観測方向２９のスクイント角度と一致したアンテナの指向方向２４のスクイント角度（θ＝θ０）であり、縦軸は上記観測方向２９における固定物の抑圧比（ｄＢ）である。そして、同図には、本実施の形態５の制御による場合の特性曲線とともに、スクイント角度θのみを制御した場合の従来の特性曲線が示されており、同図から明らかなように本実施の形態５ではアンテナの指向方向２４とは異なる観測方向２９における固定物からの散乱波に基づく不要な検出信号を従来に比べて格段に効果的に抑制することができるようになっていることが判る。特に、スクイント角度θが小さい場合においては効果が高い。
【０１１６】
以上のように、この実施の形態５によれば、モノパルス送受信アンテナ３４の２回の受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、当該モノパルス送受信アンテナ３４を移動プラットフォーム４５上に保持するアンテナ台４６を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォーム４５の移動方向１７に対する観測方向２９の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向２４に対する当該観測方向２９の俯角が小さくなるように当該アンテナ台４６の位置決め制御を行なう回転手段４７およびアンテナ角度制御手段４８を備えたので、アンテナの指向方向２４をスクイント角度θのみに基づいて制御する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向２９がスクイント角度θとともに俯角φが生じるような方向である場合において、アンテナの指向方向２４と観測方向２９との差を減少させることができる。
【０１１７】
従って、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９の角度差の増加に伴って増加する観測方向２９の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測方向２９とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度θや俯角φの変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１１８】
この実施の形態５によれば、移動プラットフォーム４５の移動方向１７とアンテナの指向方向２４を一致させた状態において、この移動方向１７およびモノパルス送受信アンテナ３４の２つの受信口３４ａ，３４ｂを含む平面２５を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向１７に対する観測方向２９のスクイント角をθ、上記移動方向１７に対する当該観測方向２９の俯角をφとした場合に、回転手段４７およびアンテナ角度制御手段４８が、アンテナの指向方向２４が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記２つの受信口３４ａ，３４ｂの配列方向が上記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうので、俯角をゼロとすることができる。
【０１１９】
従って、スクイント角度θのみに基づいてアンテナの指向方向２４や位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向２９がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、俯角をゼロとして取り扱うことができ、第一受信波と第二受信波との位相差を格段に減少させることができる効果がある。
【０１２０】
実施の形態６．
図１８はこの発明の実施の形態６による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、５７はアンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度Δφ０を計算するエレベーション角算出手段、５８はエレベーション角度Δφ０に基づいて観測方向２９における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号の位相を補償する位相補償回路であり、差分演算回路４４にはこの位相補償された加算信号と遅延された減算信号とが入力される。また、５９は回転手段４７に対してスクイント角度θのみを調整する位置決め信号を出力するアンテナ角度制御手段（一軸制御手段）である。これ以外は実施の形態５と同様の構成であり同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２１】
そして、この実施の形態６では、アンテナの指向方向２４とスクイント角度θにおいて一致する方向を観測方向として設定する（つまりΔθ０＝０）とともに、位相補償回路５８が下記式３０に示す位相補償を行うように構成した。
【０１２２】
0003789665.tif 000010
【０１２３】
そして、ｃｏｓΔθ０＝１，ｓｉｎΔθ０＝Δθ０の近似条件の下で「η（１）−η（０）」を計算すると下記式３１のようになり、上記式３０による位相補償によりアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測する場合であっても、その観測方向２９に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる（同式３１の右辺第２項をキャンセルすることができる）。なお、当然のことながら、アンテナの指向方向２４と一致する方向を観測する場合においても、その観測方向に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる。また、被観測点５２が指向中心点から距離ｒｇだけ隔たったレンジであるとした場合における被観測点１９のエレベーション角度Δφ０は上記式１３により求めることができる。
【０１２４】
0003789665.tif 000011
【０１２５】
図１９はこの発明の実施の形態６による移動観測用レーダ装置において、移動方向１７に対するアンテナの指向方向２４の俯角１０度（φ＝１０°）、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度差２度（Δφ０＝２°）の条件の下で観測した場合における不要波抑圧特性を示す特性図である。図において、最も上にある特性曲線は後述する実施の形態８の式３６により位相補償した場合の特性であり、上から２番目にある特性曲線はこの実施の形態６により位相補償した場合の特性であり、一番下にある特性曲線はスクイント角度θのみを観測方向に一致させた場合の従来の特性曲線である。これ以外は図６と同様である。そして、同図から明らかなように、本実施の形態６である式３０により位相補償することにより、観測方向２９に存在する固定物からの散乱波に基づく不要な検出信号を従来に比べて格段に効果的に抑制することができるようになっている。特に、スクイント角度θが小さい場合においては効果が高い。なお、上記式３０の代わりに下記式３２を利用しても同様の効果が得られる。
【０１２６】
ΔΦ’＝（４πＰＲＩ×ｕ×Δφ０／λ）ｃｏｓθｓｉｎφ・・・式３２
【０１２７】
以上のように、この実施の形態６によれば、モノパルス送受信アンテナ３４の２つの受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度Δφ０を計算するエレベーション角算出手段５７と、当該エレベーション角度Δφ０に基づいて上記観測方向２９における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号の位相を補償する位相補償回路５８とを設け、この位相補償後に差分演算回路４４が減算信号と加算信号との差分演算を実行するので、スクイント角度のみに基づいて位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、モノパルス送受信アンテナ３４の２回の受信位置の違いに起因する減算信号と加算信号との差分を減少させることができる。
【０１２８】
従って、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測方向２９とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向２４とは異なる観測方向２９を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１２９】
実施の形態７．
図２０はこの発明の実施の形態７による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、６０は下記式３３に基づいて位相補償を行なう位相補償回路である。また、アンテナの指向方向２４はスクイント角θにおいて一致する方向を観測方向２９として設定する（Δθ０＝０）。これ以外は実施の形態５の移動観測用レーダ装置と同様の構成および動作である。
【０１３０】
ΔΦ（θ，Δφ０）＝（４πＰＲＩ×ｕ／λ）
ｃｏｓθ（ｃｏｓΔφ０−１）                            ・・・式３３
【０１３１】
ところで、実施の形態５におけるパルス波の経路差に相当する位相回転量を求めると、下記式３４のようになる。
【０１３２】
η（１）−η（０）＝（４πＰＲＩ×ｕ／λ）
ｃｏｓθ（ｃｏｓΔθ０ｃｏｓΔφ０−１）                ・・・式３４
【０１３３】
したがって、上記式３３による位相補償によりアンテナの指向方向２４とは異なる観測方向２９を観測する場合であってもその観測方向２９に存在する固定物体からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる（同式３４の右辺第１項の少なくとも一部をキャンセルすることができる）。なお、当然のことながら、アンテナの指向方向２４と一致する方向を観測する場合においても、その観測方向に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる。
【０１３４】
図２１はこのような発明の実施の形態７による移動観測用レーダ装置において、移動方向１７に対するアンテナの指向方向２４の俯角１０度（φ＝φ０＝１０°）、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度差２度（Δφ０＝２°）の条件の下で観測した場合における不要波抑圧特性を示す特性図である。図において、上にある特性曲線は上記式３３により位相補償した場合の特性であり、下にある特性曲線は実施の形態５での特性曲線である。これ以外は図６と同様である。そして、同図から明らかなように、本実施の形態７のように位相補償することにより、単にアンテナ台４６を３軸にて位置決めした場合に比べて、観測方向に存在する固定物からの散乱波に基づく不要な検出信号を従来に比べて格段に効果的に抑制することができるようになっている。特に、スクイント角度θが小さい場合においては効果が高い。
【０１３５】
以上のように、この実施の形態７によれば、モノパルス送受信アンテナ３４の２つの受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、モノパルス送受信アンテナ３４を移動プラットフォーム４５上に保持するアンテナ台４６を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォーム４５の移動方向１７に対する観測方向２９の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向２４に対する当該観測方向２９の俯角が小さくなるように当該アンテナ台４６の位置決め制御を行なう回転手段４７およびアンテナ角度制御手段４８とともに、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段５７と、当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向２９における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号の位相を補償する位相補償回路６０とを設け、この位相補償後に差分演算回路４４が減算信号と加算信号との差分演算を実行するので、スクイント角度のみに基づいてアンテナの指向方向や位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向２９がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、モノパルス送受信アンテナ３４の２回の受信位置の違いに起因する減算信号と加算信号との差分を減少させることができ、しかも、アンテナの指向方向２４と観測方向２９との差を減少させることができる。
【０１３６】
従って、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９の角度差の増加に伴って増加する観測方向２９の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測方向２９とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向２４とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１３７】
実施の形態８．
図２２はこの発明の実施の形態８による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、６１は移動プラットフォーム４５の移動速度情報と共にエレベーション角度Δφ０情報が入力され、下記式３５により得られる係数ｋに基づいて差分信号の振幅を補償する振幅調整回路である。但し、ＰＲＩはパルス繰り返し周期、Ｂはモノパルス送受信アンテナ３４の２つの受信口３４ａ，３４ｂの間のベースライン長、ｕは移動プラットフォーム４５の移動速度、θは移動プラットフォーム４５の移動方向に対するモノパルス送受信アンテナ３４の指向方向のスクイント角、φは移動プラットフォーム４５の移動方向１７に対するモノパルス送受信アンテナ３４の指向方向２４の俯角、Δφ０はアンテナ３４の指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角である。これ以外の構成は実施の形態７の移動観測用レーダ装置と同様の構成および動作である。
【０１３８】
ｋ＝（２ＰＲＩ×ｕ／Ｂ）ｓｉｎθ（ｃｏｓφ＋ｓｉｎφｔａｎΔφ０）・・・式３５
【０１３９】
そして、このような振幅調整回路６１における位相補償により、式３１の右辺第１項の分の誤差をもキャンセルすることができるので、アンテナの指向方向２４とは異なる観測方向２９を観測する場合であっても、その観測方向２９に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる。なお、当然のことながら、アンテナの指向方向２４と一致する方向を観測する場合においても、その観測方向に存在する固定物からの散乱波を差分演算によりキャンセルすることができる。
【０１４０】
なお、図１９に、この発明の実施の形態８による移動観測用レーダ装置において、移動方向１７に対するアンテナの指向方向２４の俯角１０度（φ＝φ０＝１０°）、アンテナの指向方向２４に対する観測方向２９のエレベーション角度差２度（Δφ０＝２°）の条件の下で観測した場合における不要波抑圧特性を示す特性図を示す。そして、同図から明らかなように、本実施の形態８のように位相補償することにより、実施の形態６の場合に比べても、観測方向２９に存在する固定物からの散乱波に基づく不要な検出信号を従来に比べて格段に効果的に抑制することができるようになっている。
【０１４１】
また、上記式３５の換わりに下記式３６を使用しても同様の効果が得られる。
ｋ’＝（２ＰＲＩ×ｕ／Ｂ）ｓｉｎθ（ｃｏｓφ＋Δφ０×ｓｉｎφ）・・・式３６
【０１４２】
以上のように、この実施の形態８によれば、振幅調整回路６０が、上記式３５より得られる係数ｋに基づいて差分信号の振幅を補償するので、単に移動プラットフォーム４５の移動速度１７のみに基づいて差分信号の振幅を補償した場合に比べて精度良くΔ信号成分の振幅を補償することができる。従って、移動プラットフォーム４５の移動方向１７に対してスクイント角度および俯角が共に生じるような観測方向２９における固定物に基づく差分信号の発生を抑制することができ、この差分信号に基づいて高度に移動物体を観測することができる効果がある。
【０１４３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、２つの送受信アンテナの受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、当該２つの送受信アンテナをそれらの指向方向を揃えて移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように当該アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段を備えたので、アンテナの指向方向をスクイント角度のみに基づいて制御する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合において、アンテナの指向方向と観測方向との差を減少させることができる。
【０１４４】
従って、アンテナの指向方向に対する観測方向の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１４５】
この発明によれば、２つの送受信アンテナの受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく第一受信信号と第二受信信号との位相差を減少させるように第一受信信号あるいは第二受信信号の一方の位相を補償する位相補償回路とを設け、この位相補償後に差分演算回路が第一受信信号と上記第二受信信号との差分演算を実行するので、スクイント角度のみに基づいて位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、第一送受信アンテナと第二送受信アンテナとの受信位置の差に起因する第一受信波と第二受信波との位相差を減少させることができる。
【０１４６】
従って、アンテナの指向方向に対する観測方向の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１４７】
この発明によれば、２つの送受信アンテナの受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく第一受信信号と第二受信信号との位相差を減少させるように第一受信信号あるいは第二受信信号の一方の位相を補償する位相補償回路とを設け、この位相補償後に差分演算回路が第一受信信号と上記第二受信信号との差分演算を実行するとともに、２つの送受信アンテナをそれらの指向方向を揃えて移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように当該アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段を備えているので、スクイント角度のみに基づいてアンテナの指向方向や位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、アンテナの指向方向と観測方向との差を減少させることができ、しかも、第一送受信アンテナと第二送受信アンテナとの受信位置の差に起因する第一受信波と第二受信波との位相差を減少させることができる。
【０１４８】
従って、アンテナの指向方向に対する観測方向の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１４９】
この発明によれば、移動プラットフォームの移動方向とアンテナの指向方向を一致させた状態において、この移動方向および第一送受信アンテナならびに第二送受信アンテナを含む平面を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向に対する観測方向のスクイント角をθ、上記移動方向に対する当該観測方向の俯角をφとした場合に、多軸制御手段が、アンテナの指向方向が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記第一送受信アンテナと上記第二送受信アンテナとの配列方向が上記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうので、俯角をゼロとすることができる。
【０１５０】
従って、スクイント角度のみに基づいてアンテナの指向方向や位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、俯角をゼロとして取り扱うことができ、第一受信波と第二受信波との位相差を格段に減少させることができる効果がある。
【０１５１】
この発明によれば、位相補償回路が遅延回路と直列に接続されているので、第二受信信号は位相補償回路や遅延回路により遅延されることなく差分演算回路に入力されることになる。従って、第一観測電波の送信から差分信号出力までの時間を短縮することができ、リアルタイム検出処理能力を向上させることができる効果がある。
【０１５２】
この発明によれば、モノパルス送受信アンテナの２回の受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、当該モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように当該アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段を備えたので、アンテナの指向方向をスクイント角度のみに基づいて制御する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合において、アンテナの指向方向と観測方向との差を減少させることができる。
【０１５３】
従って、アンテナの指向方向に対する観測方向の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１５４】
この発明によれば、モノパルス送受信アンテナの２つの受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号あるいは減算信号の一方の位相を補償する位相補償回路とを設け、この位相補償後に差分演算回路が減算信号と加算信号との差分演算を実行するので、スクイント角度のみに基づいて位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、モノパルス送受信アンテナの２回の受信位置の違いに起因する減算信号と加算信号との差分を減少させることができる。
【０１５５】
従って、アンテナの指向方向に対する観測方向の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１５６】
この発明によれば、モノパルス送受信アンテナの２つの受信波の差に基づいて移動物体の検出信号を生成する移動観測用レーダ装置において、モノパルス送受信アンテナを移動プラットフォーム上に保持するアンテナ台を３軸方向に回転させて、上記移動プラットフォームの移動方向に対する観測方向の俯角に比べて、上記アンテナの指向方向に対する当該観測方向の俯角が小さくなるように当該アンテナ台の位置決め制御を行なう多軸制御手段とともに、アンテナの指向方向に対する観測方向のエレベーション角度を計算するエレベーション角算出手段と、当該エレベーション角度に基づいて上記観測方向における固定物に基づく加算信号と減算信号との位相差を減少させるように加算信号あるいは減算信号の一方の位相を補償する位相補償回路とを設け、この位相補償後に差分演算回路が減算信号と加算信号との差分演算を実行するので、スクイント角度のみに基づいてアンテナの指向方向や位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、モノパルス送受信アンテナの２回の受信位置の違いに起因する減算信号と加算信号との差分を減少させることができ、しかも、アンテナの指向方向と観測方向との差を減少させることができる。
【０１５７】
従って、アンテナの指向方向に対する観測方向の角度差の増加に伴って増加する観測方向の静止物体からのエコー残差の大きさを抑制することができ、アンテナの指向方向とは異なる方向を観測方向とした場合であっても従来の移動観測用レーダ装置に比べて静止物体のエコーを好適にキャンセルすることができ、これによりアンテナの指向方向とは異なる方向を観測した場合におけるスクイント角度や俯角の変動に応じた静止物体のエコーのキャンセル効果の低下を従来よりも抑制することができる効果がある。
【０１５８】
この発明によれば、移動プラットフォームの移動方向とアンテナの指向方向を一致させた状態において、この移動方向およびモノパルス送受信アンテナの２つの受信口を含む平面を角度の基準平面とするとともに、上記移動方向に対する観測方向のスクイント角をθ、上記移動方向に対する当該観測方向の俯角をφとした場合に、多軸制御手段が、アンテナの指向方向が当該スクイント角度および俯角となるように位置決め制御するとともに、上記２つの受信口の配列方向が上記式５を満たすひねり角ψとなるように位置決め制御を行なうので、俯角をゼロとすることができる。
【０１５９】
従って、スクイント角度のみに基づいてアンテナの指向方向や位相補償する従来の移動観測用レーダ装置に比べて、特に観測方向がスクイント角度とともに俯角が生じるような方向である場合であっても、俯角をゼロとして取り扱うことができ、第一受信波と第二受信波との位相差を格段に減少させることができる効果がある。
【０１６０】
この発明によれば、振幅調整回路が、上記式３５より得られる係数ｋに基づいて差分信号の振幅を補償するので、単に移動プラットフォームの移動速度のみに基づいて差分信号の振幅を補償した場合に比べて精度良くΔ信号成分の振幅を補償することができる。従って、移動プラットフォームの移動方向に対してスクイント角度および俯角が共に生じるような観測方向における固定物に基づく差分信号の発生を抑制することができ、この差分信号に基づいて高度に移動物体を観測することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による移動観測用レーダ装置の標準的な観測方法を説明するための説明図である。
【図３】  ２つの送受信アンテナから同時に観測電波を送信する場合における２つの受信アンテナの位相中心同士の間隔Ｂの説明図である。
【図４】  この発明の実施の形態１によるアンテナ台の位置決め制御を説明するためのジオメトリの説明図である（その１）。
【図５】  この発明の実施の形態１によるアンテナ台の位置決め制御を説明するためのジオメトリの説明図である（その２）。
【図６】  この発明の実施の形態１による移動観測用レーダ装置において、俯角１０度（θ＝θ０＝１０°）における不要波抑圧比を示す特性図である。
【図７】  この発明の実施の形態２による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】  この発明の実施の形態２による位相補償を説明するためのジオメトリの説明図である（その１）。
【図９】  この発明の実施の形態２による位相補償を説明するためのジオメトリの説明図である（その２）。
【図１０】  この発明の実施の形態２による移動観測用レーダ装置において、俯角１０度における不要波抑圧比を示す特性図である。
【図１１】  この発明の実施の形態３による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】  この発明の実施の形態３による移動観測用レーダ装置において、俯角１０度における不要波抑圧比を示す特性図である。
【図１３】  この発明の実施の形態４による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】  この発明の実施の形態５による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】  この発明の実施の形態５による移動観測用レーダ装置の標準的な観測方法を説明するための説明図である。
【図１６】  この発明の実施の形態５による移動観測用レーダ装置で観測する２つのパルス波の散乱波のベクトルを示す複素平面図である。
【図１７】  この発明の実施の形態５による移動観測用レーダ装置において、俯角１０度（θ＝θ０＝１０°）における不要波抑圧比を示す特性図である。
【図１８】  この発明の実施の形態６による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】  この発明の実施の形態６および８による移動観測用レーダ装置において、俯角１０度における不要波抑圧比を示す特性図である。
【図２０】  この発明の実施の形態７による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】  この発明の実施の形態７による移動観測用レーダ装置において、俯角１０度における不要波抑圧比を示す特性図である。
【図２２】  この発明の実施の形態８よる移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】  ２つの送受信アンテナを用いた従来の移動観測用レーダ装置の測定原理を示す説明図である。
【図２４】  モノパルス送受信アンテナを用いた従来の移動観測用レーダ装置の測定原理を示す説明図である。
【図２５】  ２つのパルス波の散乱波のベクトルを示す複素平面図である。
【図２６】  移動プラットフォームの移動方向に対してアンテナの指向方向にスクイント角を持たせた場合の移動物体の検出原理を示す説明図である。
【図２７】  従来の移動観測用レーダ装置において、俯角１０度における不要波抑圧比を示す特性図である。
【符号の説明】
１，３３  送信機、２  第一送受信アンテナ、３  第一受信機、６，４３  遅延回路、７  第二送受信アンテナ、８  第二受信機、１１，４４  差分演算回路、１２，４５  移動プラットフォーム、１３，４６  アンテナ台、１４，４７  回転手段（多軸制御手段）、１５，４８  アンテナ角度制御手段（多軸制御手段）、２６，５７  エレベーション角算出手段、２７，３１，３２，５８，６０  位相補償回路、２８，５９  アンテナ角度制御手段（一軸制御手段）、３４  モノパルス送受信アンテナ、３４ａ  第一受信口（受信口）、３４ｂ  第二受信口（受信口）、３５  Σ受信機、３８  Δ受信機、４０  振幅調整回路、４１  加算信号生成回路、４２  減算信号生成回路。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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