バイスタティックレーダ装置
【課題】送信側と受信側の距離が未知であって、かつ、時刻同期をとらなくても目標位置を同定できる安価なバイスタティックレーダ装置を提供する。
【解決手段】目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信する第２レーダ装置と第１レーダ装置とを備え、第１レーダ装置は、第２レーダ装置を検出するモノスタティック検出器３ａと、検出された第２レーダ装置までの距離Ｒ０・角度θ０を計測する第１測距器４ａ・第１測角器５ａと、第２レーダ装置からの電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器７ａと、検出された第２レーダ装置までの距離・角度θ３を計測する第２測距器８ａ・第２測角器９ａと、角度θ０および角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、距離Ｒ０と第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲおよび距離Ｒ０を用いて目標までの距離Ｒ１を算出して目標位置を同定する目標位置同定器６を備えている。
【解決手段】目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信する第２レーダ装置と第１レーダ装置とを備え、第１レーダ装置は、第２レーダ装置を検出するモノスタティック検出器３ａと、検出された第２レーダ装置までの距離Ｒ０・角度θ０を計測する第１測距器４ａ・第１測角器５ａと、第２レーダ装置からの電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器７ａと、検出された第２レーダ装置までの距離・角度θ３を計測する第２測距器８ａ・第２測角器９ａと、角度θ０および角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、距離Ｒ０と第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲおよび距離Ｒ０を用いて目標までの距離Ｒ１を算出して目標位置を同定する目標位置同定器６を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信と受信を離れた地点で行うことにより目標を検出するバイスタティックレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のモノスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。このモノスタティックレーダ装置は、アンテナ１、送受信器２、モノスタティック検出器３、測距器８および測角器９を備えている。
【０００３】
アンテナ１は、送受信器２から電気信号として送られてくる送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。また、アンテナ１は、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２に送る。
【０００４】
送受信器２は、上述したように送信パルス信号を生成してアンテナ１に送るとともに、アンテナ１から送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３に送る。
【０００５】
モノスタティック検出器３は、送受信器２から送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として測距器８に送る。
【０００６】
測距器８は、モノスタティック検出器３から送られてくる目標信号に基づき目標までの距離（以下、「目標距離」という）を算出し、測角器９に送る。
【０００７】
測角器９は、モノスタティック検出器３から測距器８を介して送られてくる目標信号に基づき、当該モノスタティックレーダ装置から見た目標の角度（以下、「目標角度」という）を算出し、測距器８から送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。
【０００８】
次に、上記のように構成される従来のモノスタティックレーダ装置の動作を、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０００９】
まず、送受信が行われる（ステップＳ５１）。すなわち、送受信器２は、送信パルス信号を生成してアンテナ１に送る。アンテナ１は、送受信器２から送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１は、送信波が目標で反射されて戻ってくる反射波を受信して電気信号に変換して送受信器２に送る。送受信器２は、アンテナ１から送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３に送る。
【００１０】
次いで、モノスタティック検出が行われる（ステップＳ５２）。すなわち、モノスタティック検出器３は、送受信器２から送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として測距器８に送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ５３）。すなわち、測距器８は、モノスタティック検出器３から送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出し、測角器９に送る。
【００１１】
次いで、測角が行われる（ステップＳ５４）。すなわち、測角器９は、モノスタティック検出器３から測距器８を介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出し、測距器８から送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。以上により、モノスタティックレーダ装置の動作は終了する。
【００１２】
上記のように構成される従来のモノスタティックレーダ装置は、レーダ反射断面積（ＲＣＳ；Radar Cross Section）が小さい目標の場合に、システム利得の高い大型のモノスタティックレーダ装置であればともかく、例えば、飛翔体に搭載されるような小型のモノスタティックレーダ装置の場合は、目標を検出することが困難であった。
【００１３】
このような問題を解消するために、送信器と受信器とを離隔して配置して目標を検出するバイスタティックレーダ装置が知られている。例えば、特許文献１は、送受信ビームの先鋭化を行うことなく、高精度の測位を行うことができるバイスタティックレーダ装置を開示している。このバイスタティックレーダ装置は、モノスタティックレーダ局の他に、モノスタティックレーダ送信波の目標からの反射波を受信するバイスタティックレーダ局を、モノスタティックレーダ局から離隔して設置し、バイスタティックレーダ局での受信波と送信波との時間差またはモノスタティックレーダ局での受信波との到来時間差から得られる目標の位置情報と、モノスタティックレーダ局で得られる目標の位置情報との相関処理により、高精度の測位を行う。
【００１４】
また、特許文献２は、バイスタティックレーダ装置において、送信側と受信側との同期をとるのに、タイミング同期専用のチャネルを設け、送信側の送信実信号を一部分配して受信側に送信し、送信タイミングを通知している。
【００１５】
また、非特許文献１は、送信器と受信器を離隔して配置し、大きなバイスタティック角により電波を送受信すると、ＲＣＳが大きく観測されることを利用して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置を開示している。
【特許文献１】特開平４−２９０８０号公報
【特許文献２】特開平３−２７３１８３号公報
【非特許文献１】MERRILL I SKOLNIK, “Radar Handbook second Edition”, chap25, pp.25.1-25.29 (1990)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述した従来のバイスタティックレーダ装置またはマルチスタティックレーダ装置において、目標位置を同定するためには、送信器と受信器との間の距離を正確に測定する必要がある他に、送信器と受信器との間で時刻同期をとる必要がある。この時刻同期をとるために、送信器および受信器に、例えば原子時計といった高価な時計を用いる必要があり、バイスタティックレーダ装置が高価になるという問題がある。
【００１７】
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、送信側と受信側の距離が未知であって、かつ、時刻同期をとらなくても目標位置を同定できる安価なバイスタティックレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、第１の発明は、第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信し、第１レーダ装置は、第２レーダ装置から送信された電波に基づき目標位置を同定するバイスタティックレーダ装置であって、第１レーダ装置は、第２レーダ装置に向けて電波を送受信することにより該第２レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第１測距器と、モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第１測角器と、第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、第１測角器で計測された角度θ０および第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、第１測距器で計測された距離Ｒ０と第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、第１測距器で計測された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、以て目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、第２の発明は、第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信することにより第１レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第３測距器と、モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第３測角器と、第３測距器で計測された距離Ｒ０および第３測角器で計測された角度θ０を第１レーダ装置に送信する送信データリンク装置とを備え、第１レーダ装置は、第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、第２レーダ装置の送信データリンク装置から送信された距離Ｒ０および角度θ０を受信する受信データリンク装置と、受信データリンク装置で受信された角度θ０および第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０と第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、以て目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、互いに距離や方向が未知であって、時刻同期がとれない場合であっても、モノスタティックレーダ装置では検出できないような小目標の位置を同定することができる安価なバイスタティックレーダ装置を提供できる。
【００２１】
具体的には、第１の発明によれば、第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０と第１レーダ装置から目標を経由する第２レーダ装置までの距離との距離差ΔＲ、および、第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０をそれぞれ計測し、これらを用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定するので、第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離が未知で、かつ、時刻同期がとれない場合であっても、目標位置を同定できる。したがって、例えば原子時計といった高価な時計を用いる必要がなく、バイスタティックレーダ装置を安価に構成できる。
【００２２】
また、第２の発明によれば、第２レーダ装置で電波を送受信することにより第１レーダ装置までの距離Ｒ０および第１レーダ装置の角度θ０を第１レーダ装置に送信し、第１レーダ装置では、第２レーダ装置から受信した距離Ｒ０および角度θ０に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、第２レーダ装置から受信した第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０と第１レーダ装置から目標を経由する第２レーダ装置までの距離とに基づき算出した距離差ΔＲ、および、第２レーダ装置から受信した距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定するので、第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離が未知で、かつ、時刻同期がとれない場合であっても、目標位置を同定できる。しかも、第１レーダ装置は、電波を送信することなく、受信するだけで目標位置を同定できるので第１レーダ装置の秘匿性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。このバイスタティックレーダ装置は、第１レーダ装置と第２レーダ装置とから構成されている。
【００２５】
第１レーダ装置は、アンテナ１ａ、送受信器２ａ、モノスタティック検出器３ａ、第１測距器４ａ、第１測角器５ａ、セミアクティブ検出器７ａ、第２測距器８ａ、第２測角器９ａおよび目標位置同定器６を備えている。
【００２６】
アンテナ１ａは、送受信器２ａから電気信号として送られてくる送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。また、アンテナ１ａは、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ａに送る。アンテナ１ａで受信される電波には、アンテナ１ａから空中に放射された送信波が第２レーダ装置で反射されて戻ってくる反射波と第２レーダ装置から放射された電波が含まれる。第２レーダ装置から放射された電波には、第２レーダ装置からの直接波および第２レーダ装置から放射された電波が目標で反射されてアンテナ１ａに到達する反射波が含まれる。
【００２７】
なお、このバイスタティックレーダ装置では、アンテナ１ａから空中に放射された送信波が目標で反射されない場合であっても目標を検出することを想定しているので、ここでは、目標からの反射波はアンテナ１ａで受信されないものとする。
【００２８】
送受信器２ａは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ａに送るとともに、アンテナ１ａから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ａおよびセミアクティブ検出器７ａに送る。この際、アンテナ１ａから空中に放射された送信波の反射波に基づく受信パルス信号は、モノスタティック検出器３ａに送られ、第２レーダ装置から放射された電波に基づく受信パルス信号はセミアクティブ検出器７ａに送られる。
【００２９】
モノスタティック検出器３ａは、送受信器２ａから送られてくる、アンテナ１ａから空中に放射された送信波の反射波に基づく受信パルス信号を用いて目標（第２レーダ装置）を検出し、目標信号として第１測距器４ａに送る。
【００３０】
第１測距器４ａは、モノスタティック検出器３ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離（第２レーダ装置までの距離）Ｒ０を算出し、第１測角器５ａに送る。
【００３１】
第１測角器５ａは、モノスタティック検出器３ａから第１測距器４ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度（基準方向に対する第２レーダ装置の角度）θ０を算出し、第１測距器４ａから送られてくる目標距離Ｒ０とともに、第１目標情報として目標位置同定器６に送る。測角方式としては、位相モノパルス測角方式を用いることができる。なお、位相モノパルス測角方式については、例えば『電子情報通信学会、“改訂レーダ技術”、pp.262-264（1996）』に説明されている。
【００３２】
セミアクティブ検出器７ａは、送受信器２ａから送られてくる、第２レーダ装置から放射された電波に基づく受信パルス信号を用いて目標（第２レーダ装置）を検出し、目標信号として第２測距器８ａに送る。
【００３３】
第２測距器８ａは、セミアクティブ検出器７ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出し、第２測角器９ａに送る。
【００３４】
第２測角器９ａは、セミアクティブ検出器７ａから第２測距器８ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度（基準方向に対する目標の角度）θ３を算出し、第２測距器８ａから送られてくる目標距離とともに、第２目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００３５】
目標位置同定器６は、第１測角器５ａから送られてくる第１目標情報および第２測角器９ａから送られてくる第２目標情報に基づき目標位置を同定する処理を実行する。この目標位置同定器６において行われる処理の詳細は後述する。
【００３６】
第２レーダ装置は、アンテナ１ｂ、送受信器２ｂ、モノスタティック検出器３ｂ、第３測距器４ｂおよび第３測角器５ｂを備えている。
【００３７】
アンテナ１ｂは、送受信器２ｂから電気信号として送られてくる送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。また、アンテナ１ｂは、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ｂに送る。
【００３８】
送受信器２ｂは、上述したように送信パルス信号を生成してアンテナ１ｂに送るとともに、アンテナ１ｂから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ｂに送る。
【００３９】
モノスタティック検出器３ｂは、送受信器２ｂから送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として第３測距器４ｂに送る。第３測距器４ｂは、モノスタティック検出器３ｂから送られてくる目標信号に基づき目標距離を算出し、第３測角器５ｂに送る。
【００４０】
第３測角器５ｂは、モノスタティック検出器３ｂから第３測距器４ｂを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出し、第３測距器４ｂから送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。
【００４１】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の動作を、図２に示すフローチャート、ならびに、図３および図４に示す説明図を参照しながら説明する。
【００４２】
第１レーダ装置においては、第２レーダ装置の位置を観測するために、以下の処理が行われる。まず、第１レーダ送受信が行われる（ステップＳ１１）。すなわち、送受信器２ａは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ａに送る。アンテナ１ａは、送受信器２ａから送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１ａは、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ａに送る。送受信器２ａは、アンテナ１ａから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号を生成する。この生成された受信パルス信号は、第２レーダ装置で反射されて戻ってくる反射波に対応するものである場合は、モノスタティック検出器３ａに送られる。
【００４３】
次いで、モノスタティック検出が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、モノスタティック検出器３ａは、送受信器２ａから送られてくる受信パルス信号に基づき目標（第２レーダ装置）を検出し、目標信号として第１測距器４ａに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、第１測距器４ａは、モノスタティック検出器３ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０が得られる。この第１測距器４ａで算出された距離Ｒ０は、第１測角器５ａに送られる。
【００４４】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、第１測角器５ａは、モノスタティック検出器３ａから第１測距器４ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、図３に示すように、基準方向から第２レーダ装置までの角度θ０が得られる。第１測角器５ａは、第１測距器４ａから送られてくる距離Ｒ０および自己が算出した角度θ０を第１目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００４５】
一方、第２レーダ装置においては、目標に対して電波を照射するために、第２レーダ送信処理が行われる（ステップＳ２１）。具体的には、図示は省略するが、まず、送受信が行われる。すなわち、送受信器２ｂは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ｂに送る。アンテナ１ｂは、送受信器２ｂから送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１ｂは、送信波が目標で反射されて戻ってくる反射波を受信して電気信号に変換して送受信器２ｂに送る。送受信器２ｂは、アンテナ１ｂから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ｂに送る。
【００４６】
次いで、モノスタティック検出が行われる。すなわち、モノスタティック検出器３ｂは、送受信器２ｂから送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として第３測距器４ｂに送る。次いで、測距が行われる。すなわち、第３測距器４ｂは、モノスタティック検出器３ｂから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出し、第３測角器５ｂに送る。
【００４７】
次いで、測角が行われる。すなわち、第３測角器５ｂは、モノスタティック検出器３ｂから第３測距器４ｂを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出し、第３測距器４ｂから送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。
【００４８】
外部においては、図示しないレーダ制御装置は、第３測角器５ｂから出力される目標情報に基づき、第３測角器５ｂで算出された目標角度に第２レーダ装置のアンテナ１ｂを指向させる。その後、第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信する。この際、目標に対して電波を送信できればよいので、送信ビーム幅が広い場合には、精度は低くてもよい。また、この目標角度を他のレーダ装置等から入手できれば、第２レーダ装置では、電波の送信のみを行うように構成することもできる。
【００４９】
この状態で、第１レーダ装置においては、ステップＳ１１の第１レーダ送受信において、送受信器２ａは、アンテナ１ａから送られてくる電気信号が、第２レーダ装置から放射された電波に対応するものである場合は、生成した受信パルス信号をセミアクティブ検出器７ａに送る。この受信パルス信号には、第２レーダ装置から直接に受信されたパルス信号と目標で反射されたパルス信号が含まれる。この様子を図４（ｂ）に示す。これらの距離差をΔＲとする。
【００５０】
次いで、セミアクティブ検出が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、セミアクティブ検出器７ａは、送受信器２ａから送られてくる、目標で反射されたパルス信号に基づき目標（第２レーダ装置）Ｔ０を検出し、目標信号として第２測距器８ａに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、第２測距器８ａは、セミアクティブ検出器７ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第１レーダ装置から目標Ｔ１を経由して第２レーダ装置までの距離Ｒ１＋Ｒ２が得られる。この第２測距器８ａで算出された距離Ｒ０＋Ｒ２は、第２測角器９ａに送られる。
【００５１】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、第２測角器９ａは、セミアクティブ検出器７ａから第２測距器８ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、図３に示すように、基準方向から目標Ｔ１までの角度θ３が得られる。第２測角器９ａは、第２測距器８ａから送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２および自己が算出した角度θ３を第２目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００５２】
次いで、目標位置同定処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、目標位置同定器６は、まず、第２測角器９ａから第２目標情報として送られてくる角度θ３から、第１測角器５ａから第１目標情報として送られてくる角度θ０を減ずることにより、第１レーダ装置から観測した目標Ｔ１の角度θ１を算出する。また、第２測距器８ａから第２測角器９ａを介して第２目標情報として送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２から、第１測距器４ａから第１測角器５ａを介して第１目標情報として送られてくる距離Ｒ０を減ずることにより、距離差ΔＲを算出する。
【００５３】
そして、これら距離Ｒ０、距離差ΔＲおよび角度θ１を用いて、第１レーダ装置から目標Ｔ１までの距離Ｒ１を、下式を用いて算出する。
【数１】
【００５４】
これをＲ１について展開すると、次の通りである。
【数２】
【００５５】
ここで、
Ｒ０；第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離
Ｒ１；第１レーダ装置と目標との間の距離
Ｒ２；目標と第２レーダ装置との間の距離
θ０；基準方向からの第２レーダ装置の角度
θ１；第２レーダ装置からの目標の角度
上記（２）式により、第１レーダ装置と目標との間の距離Ｒ１を算出できるため、第１レーダ装置からの目標位置（Ｒ１、θ１）を同定できたことになる。
【００５６】
以上説明したように、本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置によれば、第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離が未知で、かつ、時刻同期がとれない場合であっても、目標位置を同定できる。したがって、例えば原子時計といった高価な時計を用いる必要がなく、バイスタティックレーダ装置を安価に構成できる。
【実施例２】
【００５７】
本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置は、実施例１に係るバイスタティックレーダ装置おいて、第１レーダ装置は、第２レーダ装置の位置を観測する代わりに、第２レーダ装置で観測された距離Ｒ０を得るようにしたものである。
【００５８】
図５は、本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。このバイスタティックレーダ装置は、実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の第１レーダ装置からモノスタティック検出器３ａ、第１測距器４ａおよび第１測角器５ａが除去されるとともに、受信データリンク装置１０が追加され、また、第２レーダ装置に送信データリンク装置１０ｂが追加されて構成されている。
【００５９】
第１レーダ装置の受信データリンク装置１０ａは、第２レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂから、例えば通信回線を介して送られてくる目標情報（第２レーダ装置から第１レーダ装置までの距離Ｒ０および角度θ０）を受信し、目標位置同定器６に送る。
【００６０】
目標位置同定器６は、受信データリンク装置１０ａから送られてくる目標情報および第２測角器９ａから送られてくる目標情報に基づき目標位置を同定する処理を実行する。この目標位置同定器６において行われる処理の詳細は後述する。
【００６１】
第２レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂは、第３測角器５ｂから送られてくる目標情報（第１レーダ装置までの距離Ｒ０および角度θ０）を、例えば通信回線を介して第１レーダ装置の受信データリンク装置１０ａに送る。
【００６２】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置の動作を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
第２レーダ装置においては、第１レーダ装置の位置を観測するために、以下の処理が行われる。まず、第２レーダ送受信が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、送受信器２ｂは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ｂに送る。アンテナ１ｂは、送受信器２ｂから送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１ｂは、送信波が第１レーダ装置で反射されて戻ってくる反射波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ｂに送る。送受信器２ｂは、アンテナ１ｂから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ｂに送る。
【００６４】
次いで、モノスタティック検出が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、モノスタティック検出器３ｂは、送受信器２ｂから送られてくる受信パルス信号に基づき目標（第１レーダ装置）を検出し、目標信号として第３測距器４ｂに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、第３測距器４ｂは、モノスタティック検出器３ｂから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第２レーダ装置から第１レーダ装置までの距離Ｒ０が得られる。この第３測距器４ｂで算出された距離Ｒ０は、第３測角器５ｂに送られる。
【００６５】
次いで、測角が行われる（ステップＳ２４）。すなわち、第３測角器５ｂは、モノスタティック検出器３ｂから第３測距器４ｂを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、基準方向から第１レーダ装置までの角度θ０が得られる。第３測角器５ｂは、第３測距器４ｂから送られてくる距離Ｒ０および自己が算出した角度θ０を目標情報として送信データリンク装置１０ｂに送る。
【００６６】
次いで、データリンク送信が行われる（ステップＳ２５）。すなわち、送信データリンク装置１０ｂは、第３測角器５ｂから送られてくる目標情報を、第１レーダ装置の受信データリンク装置１０ａに送信する。その後、ステップＳ１８の処理に進む。
【００６７】
一方、第１レーダ装置においては、第１レーダ受信が行われる（ステップＳ１１）。すなわち、アンテナ１ａは、第２レーダ装置から放射された電波を受信し電気信号に変換して送受信器２ａに送る。送受信器２ａは、アンテナ１ａからの電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてセミアクティブ検出器７ａに送る。この受信パルス信号には、第２レーダ装置から直接受信されたパルス信号と目標で反射されたパルス信号が含まれる。この様子を図４（ｂ）に示す。これらの距離差をΔＲとする。
【００６８】
次いで、セミアクティブ検出が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、セミアクティブ検出器７ａは、送受信器２ａから送られてくる、目標で反射されたパルス信号に基づき目標（第２レーダ装置）Ｔ０を検出し、目標信号として第２測距器８ａに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、第２測距器８ａは、セミアクティブ検出器７ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第１レーダ装置から目標Ｔ１を経由して第２レーダ装置までの距離Ｒ１＋Ｒ２が得られる。この第２測距器８ａで算出された距離Ｒ０＋Ｒ２は、第２測角器９ａに送られる。
【００６９】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、第２測角器９ａは、セミアクティブ検出器７ａから第２測距器８ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、図３に示すように、基準方向から目標Ｔ１までの角度θ３が得られる。第２測角器９ａは、第２測距器８ａから送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２および自己が算出した角度θ３を目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００７０】
次いで、目標位置同定処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、目標位置同定器６は、まず、第２測角器９ａから目標情報として送られてくる角度θ３から、第１レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂから受信データリンク装置１０ａを介して目標情報として送られてくる角度θ０を減ずることにより、第１レーダ装置から観測した目標の角度θ１を算出する。この場合、基準方向からの第２レーダ装置の角度は、第２レーダ装置から目標情報として送られてくる基準方向からの第１レーダ装置の角度θ０にほぼ等しいものとしている。また、第２測距器８ａから第２測角器９ａを介して目標情報として送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２から、第２レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂから受信データリンク装置１０ａを介して目標情報として送られてくる距離Ｒ０を減ずることにより、距離差ΔＲを算出する。
【００７１】
そして、これら距離Ｒ０、距離差ΔＲおよび角度θ１を用いて、第１レーダ装置から目標Ｔ１までの距離Ｒ１を上述した（１）式および（２）式を用いて算出する。この（２）式により、第１レーダ装置と目標との間の距離Ｒ１を算出できるため、第１レーダ装置からの目標位置（Ｒ１、θ１）を同定できたことになる。
【００７２】
以上説明したように、実施例２に係るバイスタティックレーダ装置によれば、上述した実施例１に係るバイスタティックレーダ装置による効果に加え、第１レーダ装置では受信しか行われないので、第１レーダ装置の秘匿性を高めることができるという効果が得られる。
【００７３】
なお、以上の実施例では、バイスタティックレーダ装置について説明したが、本発明は、送信源が複数存在するマルチスタティックレーダ装置で実現することもできる。送信源が複数存在するマルチスタティックレーダ装置の場合は、送信周波数を変えれば、各送信源を区別して受信できるため、平均値をとる等の処理を行うことにより、目標位置の精度を向上させることができる。
【００７４】
また、図３には、飛翔体に搭載された第１レーダ装置および第２レーダ装置でバイスタティックレーダ装置を構成する場合を示しているが、地上に配置されたレーダ装置を用いてバイスタティックレーダ装置を構成することもできる。
【００７５】
また、上述した第１レーダ装置および第２レーダ装置で送受信されるパルス信号は、パルス圧縮されたパルス信号を用いるように構成できる。なお、パルス圧縮については、『電子情報通信学会、“改訂レーダ技術”、pp.275-278(1996)』に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ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に係るバイスタティックレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の動作を説明するための第１レーダ装置および第２レーダ装置と目標の位置関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ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２に係るバイスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来のモノスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のモノスタティックレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１ａ、１ｂ アンテナ
２ａ、２ｂ 送受信器
３ａ、３ｂ モノスタティック検出器
４ａ 第１測距器
４ｂ 第２測距器
８ａ 第３測距器
５ａ 第１測角器
５ｂ 第２測角器
９ａ 第３測角器
６ 目標位置同定器
７ａ セミスタティック検出器
１０ａ 送信データリンク装置
１０ｂ 受信データリンク装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信と受信を離れた地点で行うことにより目標を検出するバイスタティックレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のモノスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。このモノスタティックレーダ装置は、アンテナ１、送受信器２、モノスタティック検出器３、測距器８および測角器９を備えている。
【０００３】
アンテナ１は、送受信器２から電気信号として送られてくる送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。また、アンテナ１は、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２に送る。
【０００４】
送受信器２は、上述したように送信パルス信号を生成してアンテナ１に送るとともに、アンテナ１から送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３に送る。
【０００５】
モノスタティック検出器３は、送受信器２から送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として測距器８に送る。
【０００６】
測距器８は、モノスタティック検出器３から送られてくる目標信号に基づき目標までの距離（以下、「目標距離」という）を算出し、測角器９に送る。
【０００７】
測角器９は、モノスタティック検出器３から測距器８を介して送られてくる目標信号に基づき、当該モノスタティックレーダ装置から見た目標の角度（以下、「目標角度」という）を算出し、測距器８から送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。
【０００８】
次に、上記のように構成される従来のモノスタティックレーダ装置の動作を、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０００９】
まず、送受信が行われる（ステップＳ５１）。すなわち、送受信器２は、送信パルス信号を生成してアンテナ１に送る。アンテナ１は、送受信器２から送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１は、送信波が目標で反射されて戻ってくる反射波を受信して電気信号に変換して送受信器２に送る。送受信器２は、アンテナ１から送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３に送る。
【００１０】
次いで、モノスタティック検出が行われる（ステップＳ５２）。すなわち、モノスタティック検出器３は、送受信器２から送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として測距器８に送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ５３）。すなわち、測距器８は、モノスタティック検出器３から送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出し、測角器９に送る。
【００１１】
次いで、測角が行われる（ステップＳ５４）。すなわち、測角器９は、モノスタティック検出器３から測距器８を介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出し、測距器８から送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。以上により、モノスタティックレーダ装置の動作は終了する。
【００１２】
上記のように構成される従来のモノスタティックレーダ装置は、レーダ反射断面積（ＲＣＳ；Radar Cross Section）が小さい目標の場合に、システム利得の高い大型のモノスタティックレーダ装置であればともかく、例えば、飛翔体に搭載されるような小型のモノスタティックレーダ装置の場合は、目標を検出することが困難であった。
【００１３】
このような問題を解消するために、送信器と受信器とを離隔して配置して目標を検出するバイスタティックレーダ装置が知られている。例えば、特許文献１は、送受信ビームの先鋭化を行うことなく、高精度の測位を行うことができるバイスタティックレーダ装置を開示している。このバイスタティックレーダ装置は、モノスタティックレーダ局の他に、モノスタティックレーダ送信波の目標からの反射波を受信するバイスタティックレーダ局を、モノスタティックレーダ局から離隔して設置し、バイスタティックレーダ局での受信波と送信波との時間差またはモノスタティックレーダ局での受信波との到来時間差から得られる目標の位置情報と、モノスタティックレーダ局で得られる目標の位置情報との相関処理により、高精度の測位を行う。
【００１４】
また、特許文献２は、バイスタティックレーダ装置において、送信側と受信側との同期をとるのに、タイミング同期専用のチャネルを設け、送信側の送信実信号を一部分配して受信側に送信し、送信タイミングを通知している。
【００１５】
また、非特許文献１は、送信器と受信器を離隔して配置し、大きなバイスタティック角により電波を送受信すると、ＲＣＳが大きく観測されることを利用して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置を開示している。
【特許文献１】特開平４−２９０８０号公報
【特許文献２】特開平３−２７３１８３号公報
【非特許文献１】MERRILL I SKOLNIK, “Radar Handbook second Edition”, chap25, pp.25.1-25.29 (1990)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述した従来のバイスタティックレーダ装置またはマルチスタティックレーダ装置において、目標位置を同定するためには、送信器と受信器との間の距離を正確に測定する必要がある他に、送信器と受信器との間で時刻同期をとる必要がある。この時刻同期をとるために、送信器および受信器に、例えば原子時計といった高価な時計を用いる必要があり、バイスタティックレーダ装置が高価になるという問題がある。
【００１７】
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、送信側と受信側の距離が未知であって、かつ、時刻同期をとらなくても目標位置を同定できる安価なバイスタティックレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、第１の発明は、第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信し、第１レーダ装置は、第２レーダ装置から送信された電波に基づき目標位置を同定するバイスタティックレーダ装置であって、第１レーダ装置は、第２レーダ装置に向けて電波を送受信することにより該第２レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第１測距器と、モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第１測角器と、第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、第１測角器で計測された角度θ０および第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、第１測距器で計測された距離Ｒ０と第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、第１測距器で計測された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、以て目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、第２の発明は、第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信することにより第１レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第３測距器と、モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第３測角器と、第３測距器で計測された距離Ｒ０および第３測角器で計測された角度θ０を第１レーダ装置に送信する送信データリンク装置とを備え、第１レーダ装置は、第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、第２レーダ装置の送信データリンク装置から送信された距離Ｒ０および角度θ０を受信する受信データリンク装置と、受信データリンク装置で受信された角度θ０および第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０と第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、以て目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、互いに距離や方向が未知であって、時刻同期がとれない場合であっても、モノスタティックレーダ装置では検出できないような小目標の位置を同定することができる安価なバイスタティックレーダ装置を提供できる。
【００２１】
具体的には、第１の発明によれば、第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０と第１レーダ装置から目標を経由する第２レーダ装置までの距離との距離差ΔＲ、および、第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０をそれぞれ計測し、これらを用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定するので、第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離が未知で、かつ、時刻同期がとれない場合であっても、目標位置を同定できる。したがって、例えば原子時計といった高価な時計を用いる必要がなく、バイスタティックレーダ装置を安価に構成できる。
【００２２】
また、第２の発明によれば、第２レーダ装置で電波を送受信することにより第１レーダ装置までの距離Ｒ０および第１レーダ装置の角度θ０を第１レーダ装置に送信し、第１レーダ装置では、第２レーダ装置から受信した距離Ｒ０および角度θ０に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、第２レーダ装置から受信した第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０と第１レーダ装置から目標を経由する第２レーダ装置までの距離とに基づき算出した距離差ΔＲ、および、第２レーダ装置から受信した距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定するので、第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離が未知で、かつ、時刻同期がとれない場合であっても、目標位置を同定できる。しかも、第１レーダ装置は、電波を送信することなく、受信するだけで目標位置を同定できるので第１レーダ装置の秘匿性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。このバイスタティックレーダ装置は、第１レーダ装置と第２レーダ装置とから構成されている。
【００２５】
第１レーダ装置は、アンテナ１ａ、送受信器２ａ、モノスタティック検出器３ａ、第１測距器４ａ、第１測角器５ａ、セミアクティブ検出器７ａ、第２測距器８ａ、第２測角器９ａおよび目標位置同定器６を備えている。
【００２６】
アンテナ１ａは、送受信器２ａから電気信号として送られてくる送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。また、アンテナ１ａは、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ａに送る。アンテナ１ａで受信される電波には、アンテナ１ａから空中に放射された送信波が第２レーダ装置で反射されて戻ってくる反射波と第２レーダ装置から放射された電波が含まれる。第２レーダ装置から放射された電波には、第２レーダ装置からの直接波および第２レーダ装置から放射された電波が目標で反射されてアンテナ１ａに到達する反射波が含まれる。
【００２７】
なお、このバイスタティックレーダ装置では、アンテナ１ａから空中に放射された送信波が目標で反射されない場合であっても目標を検出することを想定しているので、ここでは、目標からの反射波はアンテナ１ａで受信されないものとする。
【００２８】
送受信器２ａは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ａに送るとともに、アンテナ１ａから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ａおよびセミアクティブ検出器７ａに送る。この際、アンテナ１ａから空中に放射された送信波の反射波に基づく受信パルス信号は、モノスタティック検出器３ａに送られ、第２レーダ装置から放射された電波に基づく受信パルス信号はセミアクティブ検出器７ａに送られる。
【００２９】
モノスタティック検出器３ａは、送受信器２ａから送られてくる、アンテナ１ａから空中に放射された送信波の反射波に基づく受信パルス信号を用いて目標（第２レーダ装置）を検出し、目標信号として第１測距器４ａに送る。
【００３０】
第１測距器４ａは、モノスタティック検出器３ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離（第２レーダ装置までの距離）Ｒ０を算出し、第１測角器５ａに送る。
【００３１】
第１測角器５ａは、モノスタティック検出器３ａから第１測距器４ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度（基準方向に対する第２レーダ装置の角度）θ０を算出し、第１測距器４ａから送られてくる目標距離Ｒ０とともに、第１目標情報として目標位置同定器６に送る。測角方式としては、位相モノパルス測角方式を用いることができる。なお、位相モノパルス測角方式については、例えば『電子情報通信学会、“改訂レーダ技術”、pp.262-264（1996）』に説明されている。
【００３２】
セミアクティブ検出器７ａは、送受信器２ａから送られてくる、第２レーダ装置から放射された電波に基づく受信パルス信号を用いて目標（第２レーダ装置）を検出し、目標信号として第２測距器８ａに送る。
【００３３】
第２測距器８ａは、セミアクティブ検出器７ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出し、第２測角器９ａに送る。
【００３４】
第２測角器９ａは、セミアクティブ検出器７ａから第２測距器８ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度（基準方向に対する目標の角度）θ３を算出し、第２測距器８ａから送られてくる目標距離とともに、第２目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００３５】
目標位置同定器６は、第１測角器５ａから送られてくる第１目標情報および第２測角器９ａから送られてくる第２目標情報に基づき目標位置を同定する処理を実行する。この目標位置同定器６において行われる処理の詳細は後述する。
【００３６】
第２レーダ装置は、アンテナ１ｂ、送受信器２ｂ、モノスタティック検出器３ｂ、第３測距器４ｂおよび第３測角器５ｂを備えている。
【００３７】
アンテナ１ｂは、送受信器２ｂから電気信号として送られてくる送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。また、アンテナ１ｂは、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ｂに送る。
【００３８】
送受信器２ｂは、上述したように送信パルス信号を生成してアンテナ１ｂに送るとともに、アンテナ１ｂから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ｂに送る。
【００３９】
モノスタティック検出器３ｂは、送受信器２ｂから送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として第３測距器４ｂに送る。第３測距器４ｂは、モノスタティック検出器３ｂから送られてくる目標信号に基づき目標距離を算出し、第３測角器５ｂに送る。
【００４０】
第３測角器５ｂは、モノスタティック検出器３ｂから第３測距器４ｂを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出し、第３測距器４ｂから送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。
【００４１】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の動作を、図２に示すフローチャート、ならびに、図３および図４に示す説明図を参照しながら説明する。
【００４２】
第１レーダ装置においては、第２レーダ装置の位置を観測するために、以下の処理が行われる。まず、第１レーダ送受信が行われる（ステップＳ１１）。すなわち、送受信器２ａは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ａに送る。アンテナ１ａは、送受信器２ａから送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１ａは、空中からの電波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ａに送る。送受信器２ａは、アンテナ１ａから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号を生成する。この生成された受信パルス信号は、第２レーダ装置で反射されて戻ってくる反射波に対応するものである場合は、モノスタティック検出器３ａに送られる。
【００４３】
次いで、モノスタティック検出が行われる（ステップＳ１２）。すなわち、モノスタティック検出器３ａは、送受信器２ａから送られてくる受信パルス信号に基づき目標（第２レーダ装置）を検出し、目標信号として第１測距器４ａに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、第１測距器４ａは、モノスタティック検出器３ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第１レーダ装置から第２レーダ装置までの距離Ｒ０が得られる。この第１測距器４ａで算出された距離Ｒ０は、第１測角器５ａに送られる。
【００４４】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、第１測角器５ａは、モノスタティック検出器３ａから第１測距器４ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、図３に示すように、基準方向から第２レーダ装置までの角度θ０が得られる。第１測角器５ａは、第１測距器４ａから送られてくる距離Ｒ０および自己が算出した角度θ０を第１目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００４５】
一方、第２レーダ装置においては、目標に対して電波を照射するために、第２レーダ送信処理が行われる（ステップＳ２１）。具体的には、図示は省略するが、まず、送受信が行われる。すなわち、送受信器２ｂは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ｂに送る。アンテナ１ｂは、送受信器２ｂから送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１ｂは、送信波が目標で反射されて戻ってくる反射波を受信して電気信号に変換して送受信器２ｂに送る。送受信器２ｂは、アンテナ１ｂから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ｂに送る。
【００４６】
次いで、モノスタティック検出が行われる。すなわち、モノスタティック検出器３ｂは、送受信器２ｂから送られてくる受信パルス信号に基づき目標を検出し、目標信号として第３測距器４ｂに送る。次いで、測距が行われる。すなわち、第３測距器４ｂは、モノスタティック検出器３ｂから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出し、第３測角器５ｂに送る。
【００４７】
次いで、測角が行われる。すなわち、第３測角器５ｂは、モノスタティック検出器３ｂから第３測距器４ｂを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出し、第３測距器４ｂから送られてくる目標距離とともに、目標情報として外部に出力する。
【００４８】
外部においては、図示しないレーダ制御装置は、第３測角器５ｂから出力される目標情報に基づき、第３測角器５ｂで算出された目標角度に第２レーダ装置のアンテナ１ｂを指向させる。その後、第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信する。この際、目標に対して電波を送信できればよいので、送信ビーム幅が広い場合には、精度は低くてもよい。また、この目標角度を他のレーダ装置等から入手できれば、第２レーダ装置では、電波の送信のみを行うように構成することもできる。
【００４９】
この状態で、第１レーダ装置においては、ステップＳ１１の第１レーダ送受信において、送受信器２ａは、アンテナ１ａから送られてくる電気信号が、第２レーダ装置から放射された電波に対応するものである場合は、生成した受信パルス信号をセミアクティブ検出器７ａに送る。この受信パルス信号には、第２レーダ装置から直接に受信されたパルス信号と目標で反射されたパルス信号が含まれる。この様子を図４（ｂ）に示す。これらの距離差をΔＲとする。
【００５０】
次いで、セミアクティブ検出が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、セミアクティブ検出器７ａは、送受信器２ａから送られてくる、目標で反射されたパルス信号に基づき目標（第２レーダ装置）Ｔ０を検出し、目標信号として第２測距器８ａに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、第２測距器８ａは、セミアクティブ検出器７ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第１レーダ装置から目標Ｔ１を経由して第２レーダ装置までの距離Ｒ１＋Ｒ２が得られる。この第２測距器８ａで算出された距離Ｒ０＋Ｒ２は、第２測角器９ａに送られる。
【００５１】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、第２測角器９ａは、セミアクティブ検出器７ａから第２測距器８ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、図３に示すように、基準方向から目標Ｔ１までの角度θ３が得られる。第２測角器９ａは、第２測距器８ａから送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２および自己が算出した角度θ３を第２目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００５２】
次いで、目標位置同定処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、目標位置同定器６は、まず、第２測角器９ａから第２目標情報として送られてくる角度θ３から、第１測角器５ａから第１目標情報として送られてくる角度θ０を減ずることにより、第１レーダ装置から観測した目標Ｔ１の角度θ１を算出する。また、第２測距器８ａから第２測角器９ａを介して第２目標情報として送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２から、第１測距器４ａから第１測角器５ａを介して第１目標情報として送られてくる距離Ｒ０を減ずることにより、距離差ΔＲを算出する。
【００５３】
そして、これら距離Ｒ０、距離差ΔＲおよび角度θ１を用いて、第１レーダ装置から目標Ｔ１までの距離Ｒ１を、下式を用いて算出する。
【数１】
【００５４】
これをＲ１について展開すると、次の通りである。
【数２】
【００５５】
ここで、
Ｒ０；第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離
Ｒ１；第１レーダ装置と目標との間の距離
Ｒ２；目標と第２レーダ装置との間の距離
θ０；基準方向からの第２レーダ装置の角度
θ１；第２レーダ装置からの目標の角度
上記（２）式により、第１レーダ装置と目標との間の距離Ｒ１を算出できるため、第１レーダ装置からの目標位置（Ｒ１、θ１）を同定できたことになる。
【００５６】
以上説明したように、本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置によれば、第１レーダ装置と第２レーダ装置との間の距離が未知で、かつ、時刻同期がとれない場合であっても、目標位置を同定できる。したがって、例えば原子時計といった高価な時計を用いる必要がなく、バイスタティックレーダ装置を安価に構成できる。
【実施例２】
【００５７】
本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置は、実施例１に係るバイスタティックレーダ装置おいて、第１レーダ装置は、第２レーダ装置の位置を観測する代わりに、第２レーダ装置で観測された距離Ｒ０を得るようにしたものである。
【００５８】
図５は、本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。このバイスタティックレーダ装置は、実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の第１レーダ装置からモノスタティック検出器３ａ、第１測距器４ａおよび第１測角器５ａが除去されるとともに、受信データリンク装置１０が追加され、また、第２レーダ装置に送信データリンク装置１０ｂが追加されて構成されている。
【００５９】
第１レーダ装置の受信データリンク装置１０ａは、第２レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂから、例えば通信回線を介して送られてくる目標情報（第２レーダ装置から第１レーダ装置までの距離Ｒ０および角度θ０）を受信し、目標位置同定器６に送る。
【００６０】
目標位置同定器６は、受信データリンク装置１０ａから送られてくる目標情報および第２測角器９ａから送られてくる目標情報に基づき目標位置を同定する処理を実行する。この目標位置同定器６において行われる処理の詳細は後述する。
【００６１】
第２レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂは、第３測角器５ｂから送られてくる目標情報（第１レーダ装置までの距離Ｒ０および角度θ０）を、例えば通信回線を介して第１レーダ装置の受信データリンク装置１０ａに送る。
【００６２】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置の動作を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
第２レーダ装置においては、第１レーダ装置の位置を観測するために、以下の処理が行われる。まず、第２レーダ送受信が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、送受信器２ｂは、送信パルス信号を生成してアンテナ１ｂに送る。アンテナ１ｂは、送受信器２ｂから送られてきた送信パルス信号を電波に変換し、送信波として空中に放射する。そして、アンテナ１ｂは、送信波が第１レーダ装置で反射されて戻ってくる反射波を受信して電気信号に変換し、送受信器２ｂに送る。送受信器２ｂは、アンテナ１ｂから送られてくる電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてモノスタティック検出器３ｂに送る。
【００６４】
次いで、モノスタティック検出が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、モノスタティック検出器３ｂは、送受信器２ｂから送られてくる受信パルス信号に基づき目標（第１レーダ装置）を検出し、目標信号として第３測距器４ｂに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、第３測距器４ｂは、モノスタティック検出器３ｂから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第２レーダ装置から第１レーダ装置までの距離Ｒ０が得られる。この第３測距器４ｂで算出された距離Ｒ０は、第３測角器５ｂに送られる。
【００６５】
次いで、測角が行われる（ステップＳ２４）。すなわち、第３測角器５ｂは、モノスタティック検出器３ｂから第３測距器４ｂを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、基準方向から第１レーダ装置までの角度θ０が得られる。第３測角器５ｂは、第３測距器４ｂから送られてくる距離Ｒ０および自己が算出した角度θ０を目標情報として送信データリンク装置１０ｂに送る。
【００６６】
次いで、データリンク送信が行われる（ステップＳ２５）。すなわち、送信データリンク装置１０ｂは、第３測角器５ｂから送られてくる目標情報を、第１レーダ装置の受信データリンク装置１０ａに送信する。その後、ステップＳ１８の処理に進む。
【００６７】
一方、第１レーダ装置においては、第１レーダ受信が行われる（ステップＳ１１）。すなわち、アンテナ１ａは、第２レーダ装置から放射された電波を受信し電気信号に変換して送受信器２ａに送る。送受信器２ａは、アンテナ１ａからの電気信号に対して増幅などの処理を施し、受信パルス信号としてセミアクティブ検出器７ａに送る。この受信パルス信号には、第２レーダ装置から直接受信されたパルス信号と目標で反射されたパルス信号が含まれる。この様子を図４（ｂ）に示す。これらの距離差をΔＲとする。
【００６８】
次いで、セミアクティブ検出が行われる（ステップＳ１５）。すなわち、セミアクティブ検出器７ａは、送受信器２ａから送られてくる、目標で反射されたパルス信号に基づき目標（第２レーダ装置）Ｔ０を検出し、目標信号として第２測距器８ａに送る。次いで、測距が行われる（ステップＳ１６）。すなわち、第２測距器８ａは、セミアクティブ検出器７ａから送られてくる目標信号に基づき、目標距離を算出する。これにより、図３に示すように、第１レーダ装置から目標Ｔ１を経由して第２レーダ装置までの距離Ｒ１＋Ｒ２が得られる。この第２測距器８ａで算出された距離Ｒ０＋Ｒ２は、第２測角器９ａに送られる。
【００６９】
次いで、測角が行われる（ステップＳ１７）。すなわち、第２測角器９ａは、セミアクティブ検出器７ａから第２測距器８ａを介して送られてくる目標信号に基づき目標角度を算出する。これにより、図３に示すように、基準方向から目標Ｔ１までの角度θ３が得られる。第２測角器９ａは、第２測距器８ａから送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２および自己が算出した角度θ３を目標情報として目標位置同定器６に送る。
【００７０】
次いで、目標位置同定処理が行われる（ステップＳ１８）。すなわち、目標位置同定器６は、まず、第２測角器９ａから目標情報として送られてくる角度θ３から、第１レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂから受信データリンク装置１０ａを介して目標情報として送られてくる角度θ０を減ずることにより、第１レーダ装置から観測した目標の角度θ１を算出する。この場合、基準方向からの第２レーダ装置の角度は、第２レーダ装置から目標情報として送られてくる基準方向からの第１レーダ装置の角度θ０にほぼ等しいものとしている。また、第２測距器８ａから第２測角器９ａを介して目標情報として送られてくる距離Ｒ１＋Ｒ２から、第２レーダ装置の送信データリンク装置１０ｂから受信データリンク装置１０ａを介して目標情報として送られてくる距離Ｒ０を減ずることにより、距離差ΔＲを算出する。
【００７１】
そして、これら距離Ｒ０、距離差ΔＲおよび角度θ１を用いて、第１レーダ装置から目標Ｔ１までの距離Ｒ１を上述した（１）式および（２）式を用いて算出する。この（２）式により、第１レーダ装置と目標との間の距離Ｒ１を算出できるため、第１レーダ装置からの目標位置（Ｒ１、θ１）を同定できたことになる。
【００７２】
以上説明したように、実施例２に係るバイスタティックレーダ装置によれば、上述した実施例１に係るバイスタティックレーダ装置による効果に加え、第１レーダ装置では受信しか行われないので、第１レーダ装置の秘匿性を高めることができるという効果が得られる。
【００７３】
なお、以上の実施例では、バイスタティックレーダ装置について説明したが、本発明は、送信源が複数存在するマルチスタティックレーダ装置で実現することもできる。送信源が複数存在するマルチスタティックレーダ装置の場合は、送信周波数を変えれば、各送信源を区別して受信できるため、平均値をとる等の処理を行うことにより、目標位置の精度を向上させることができる。
【００７４】
また、図３には、飛翔体に搭載された第１レーダ装置および第２レーダ装置でバイスタティックレーダ装置を構成する場合を示しているが、地上に配置されたレーダ装置を用いてバイスタティックレーダ装置を構成することもできる。
【００７５】
また、上述した第１レーダ装置および第２レーダ装置で送受信されるパルス信号は、パルス圧縮されたパルス信号を用いるように構成できる。なお、パルス圧縮については、『電子情報通信学会、“改訂レーダ技術”、pp.275-278(1996)』に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ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に係るバイスタティックレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ装置の動作を説明するための第１レーダ装置および第２レーダ装置と目標の位置関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係るバイスタティックレーダ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２に係るバイスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係るバイスタティックレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来のモノスタティックレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のモノスタティックレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１ａ、１ｂ アンテナ
２ａ、２ｂ 送受信器
３ａ、３ｂ モノスタティック検出器
４ａ 第１測距器
４ｂ 第２測距器
８ａ 第３測距器
５ａ 第１測角器
５ｂ 第２測角器
９ａ 第３測角器
６ 目標位置同定器
７ａ セミスタティック検出器
１０ａ 送信データリンク装置
１０ｂ 受信データリンク装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、
前記第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信し、
前記第１レーダ装置は、前記第２レーダ装置から送信された電波に基づき目標位置を同定するバイスタティックレーダ装置であって、
前記第１レーダ装置は、
前記第２レーダ装置に向けて電波を送受信することにより該第２レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第１測距器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第１測角器と、
前記第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、
前記第１測角器で計測された角度θ０および前記第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、前記第１測距器で計測された距離Ｒ０と前記第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、前記第１測距器で計測された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器と、
を備えたことを特徴とするバイスタティックレーダ装置。
【請求項２】
第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、
前記第２レーダ装置は、
目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信することにより前記第１レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第３測距器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第３測角器と、
前記第３測距器で計測された距離Ｒ０および前記第３測角器で計測された角度θ０を前記第１レーダ装置に送信する送信データリンク装置とを備え、
前記第１レーダ装置は、
前記第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、
前記第２レーダ装置の送信データリンク装置から送信された距離Ｒ０および角度θ０を受信する受信データリンク装置と、
前記受信データリンク装置で受信された角度θ０および前記第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、前記受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０と前記第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、前記受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器と、
を備えたことを特徴とするバイスタティックレーダ装置。
【請求項１】
第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、
前記第２レーダ装置は、目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信し、
前記第１レーダ装置は、前記第２レーダ装置から送信された電波に基づき目標位置を同定するバイスタティックレーダ装置であって、
前記第１レーダ装置は、
前記第２レーダ装置に向けて電波を送受信することにより該第２レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第１測距器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第１測角器と、
前記第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、
前記第１測角器で計測された角度θ０および前記第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、前記第１測距器で計測された距離Ｒ０と前記第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、前記第１測距器で計測された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器と、
を備えたことを特徴とするバイスタティックレーダ装置。
【請求項２】
第１レーダ装置と第２レーダ装置とを備え、
前記第２レーダ装置は、
目標および第１レーダ装置に向けて電波を送信することにより前記第１レーダ装置を検出するモノスタティック検出器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置までの距離Ｒ０を計測する第３測距器と、
前記モノスタティック検出器で検出された第１レーダ装置の基準方向からの角度θ０を計測する第３測角器と、
前記第３測距器で計測された距離Ｒ０および前記第３測角器で計測された角度θ０を前記第１レーダ装置に送信する送信データリンク装置とを備え、
前記第１レーダ装置は、
前記第２レーダ装置から送信されて目標で反射された電波に基づき第２レーダ装置を検出するセミアクティブ検出器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置までの距離を計測する第２測距器と、
前記セミアクティブ検出器で検出された第２レーダ装置の基準方向からの角度θ３を計測する第２測角器と、
前記第２レーダ装置の送信データリンク装置から送信された距離Ｒ０および角度θ０を受信する受信データリンク装置と、
前記受信データリンク装置で受信された角度θ０および前記第２測角器で計測された角度θ３に基づき算出した第１レーダ装置から見た目標の角度θ１、前記受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０と前記第２測距器で計測された距離との距離差ΔＲ、および、前記受信データリンク装置で受信された距離Ｒ０を用いて所定の演算を行うことにより目標までの距離Ｒ１を算出し、目標位置（Ｒ１およびθ１）を同定する目標位置同定器と、
を備えたことを特徴とするバイスタティックレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２７０８６３（Ｐ２００９−２７０８６３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１９８７６（Ｐ２００８−１１９８７６）
【出願日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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