マルチスタティックレーダ装置
【課題】送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置と距離が未知の場合であっても直接波の影響を排除できるマルチスタティックレーダ装置を提供する。
【解決手段】送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置において、受信側のレーダ装置は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する主アンテナ１と、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する補助アンテナ１１ａと、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号の振幅と補助アンテナまたは主チャンネルからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号の振幅とを比較する振幅比較器６と、振幅比較器により主チャンネル信号の振幅が補助チャンネル信号の振幅より大きい場合に、該主チャンネル信号に基づき目標の検出および測角を行う検出／測角器５を備えている。
【解決手段】送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置において、受信側のレーダ装置は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する主アンテナ１と、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する補助アンテナ１１ａと、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号の振幅と補助アンテナまたは主チャンネルからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号の振幅とを比較する振幅比較器６と、振幅比較器により主チャンネル信号の振幅が補助チャンネル信号の振幅より大きい場合に、該主チャンネル信号に基づき目標の検出および測角を行う検出／測角器５を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置に関し、特に送信側のレーダ装置からの直接波を排除して目標を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチスタティックレーダ装置は、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置とを離して設置し、両者間を通信で結んで目標の検出などを行うレーダ装置である。マルチスタティックレーダ装置の詳細については、例えば非特許文献１に説明されている。
【０００３】
図１１は、このような従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ１、第１受信器２１、第２受信器２２および検出／測角器５ａから構成されている。
【０００４】
アンテナ１は、複数のアンテナ素子１１、このアンテナ素子１１と同数の受信モジュール１２および給電回路１３から構成されている。複数のアンテナ素子１１の各々の構成は同じであるので、以下では、１つのアンテナ素子について「アンテナ素子１１」と称して説明する。同様に、複数の受信モジュール１２の各々の構成は同じであるので、以下では、１つの受信モジュールについて「受信モジュール１２」と称して説明する。
【０００５】
アンテナ素子１１は、空中からの電波、つまり送信側のレーダ装置からの直接波および送信側のレーダ装置から送信されて目標で反射された反射波を受信して電気信号に変換し、高周波受信信号として受信モジュール１２に送る。
【０００６】
受信モジュール１２は、図１２に示すように、増幅器１２１および移相器１２２から構成されている。増幅器１２１は、アンテナ素子１１から送られてくる高周波受信信号を増幅し、移相器１２２に送る。移相器１２２は、増幅器１２１から送られてくる増幅された高周波受信信号の位相を調整して中間周波信号に変換し、受信信号として給電回路１３に送る。
【０００７】
給電回路１３は、モノパルス比較器を含む受信合成器（図示は省略する）から構成されている。受信合成器は、複数の受信モジュール１２から送られてくる受信信号を合成してΣビーム信号（以下、単に「Σビーム」と呼ぶ）およびΔビーム信号（以下、単に「Δビーム」と呼ぶ）を生成する。この給電回路１３で生成されたΣビームは、基準ビームとして第１受信器２１に送られ、Δビームは第２受信器２２に送られる。
【０００８】
第１受信器２１は、給電回路１３から送られてくるΣビームを周波数変換し、さらに直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号に変換して検出／測角器５ａに送る。第２受信器２２は、給電回路１３から送られてくるΔビームを周波数変換し、さらに直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号に変換して検出／測角器５ａに送る。
【０００９】
検出／測角器５ａは、第１受信器２１から送られてくるΣビームを所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するとともに、目標が検出された場合に、このΣビームと、第２受信器２２から送られてくるΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出する。なお、位相モノパルス測角の詳細については、例えば非特許文献２に説明されている。検出／測角器５ａで検出された目標を表す信号および測角値は、目標情報として外部に出力される。
【００１０】
次に、上記のように構成される従来の受信側のレーダ装置の動作を説明する。アンテナ素子１１において電波を電気信号に変換することにより得られた高周波受信信号は、受信モジュール１２の増幅器１２１に送られ増幅される。増幅器１２１で増幅された高周波信号は、移相器１２２で位相制御された後、受信信号として給電回路１３に送られる。給電回路１３は、複数の受信モジュール１２からの受信信号に基づきΣビームおよびΔビームを生成し、第１受信器２１および第２受信器２２にそれぞれ送る。
【００１１】
第１受信器２１は、給電回路１３から送られてくるΣビームを、第２受信器２２は、給電回路１３から送られてくるΔビームを、それぞれ周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して検出／測角器５ａに送る。
【００１２】
この状態において、図１３のフローチャートに示すように、検出／測角処理が実行される（ステップＳ５１）。すなわち、検出／測角器５ａは、上述したように、Σビームに基づき目標を検出し、さらに、ΣビームおよびΔビームに基づき測角を行う。検出／測角器５ａで検出された目標を表す信号および測角値は、目標情報として外部に出力される。
【００１３】
上述したように、従来の受信側のレーダ装置においては、Σビームを用いて目標を検出し、目標が検出されたレンジセルでΣビームとΔビームとを用いて位相モノパルス測角により測角している。そのため、受信側のレーダ装置において、送信側のレーダ装置からの直接波が受信されると、目標からの反射波と誤って検出する可能性があった。
【非特許文献１】MERRILL I SKOLNIK, "Radar Handbook second Edition", chap25, pp.25.1-25.29 (1990)
【非特許文献２】吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、pp.262-264（1996）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来のマルチスタティックレーダ装置において、送信側のレーダ装置からの直接波が受信側のレーダ装置に入力されると、この直接波による信号の振幅は、一般に、目標からの反射波による信号の振幅よりも大きいため、目標を観測できないという問題があった。
【００１５】
これを避けるためには、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置との間の距離が正確にわかっていれば、この距離を用いて直接波と反射波とを分離することができる。しかしながら、例えば飛翔体に搭載されるマルチスタティックレーダ装置などの場合は、両者間の距離をリアルタイムに認識することが困難な場合があり、この場合、目標を観測できないという問題がある。
【００１６】
本発明の課題は、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置と距離が未知の場合であっても直接波の影響を排除できるマルチ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】
【００１７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置において、受信側のレーダ装置は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する主アンテナと、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する補助アンテナと、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号の振幅と補助アンテナまたは主チャンネルからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号の振幅とを比較する振幅比較器と、振幅比較器により主チャンネル信号の振幅が補助チャンネル信号の振幅より大きい場合に、該主チャンネル信号に基づき目標の検出および測角を行う検出／測角器を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、第２の発明は、第１の発明において、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および補助アンテナまたは主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、送信側のレーダ装置からのパルス圧縮係数に基づきパルス圧縮するパルス圧縮器を備え、振幅比較器は、パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅とパルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする。
【００１９】
また、第３の発明は、第１の発明において、パルス幅およびチャープ帯域を含むパルス圧縮係数を記憶したデータベースと、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および補助アンテナまたは主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、データベースから取得したパルス圧縮係数のうち最も高い利得が得られるパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮するパルス圧縮器とを備え、振幅比較器は、パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅とパルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、送信側の直接波の影響を抑圧して目標から反射波のみを検出するので、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置と距離が未知の場合であっても直接波の影響を排除できる。
【００２１】
より詳しくは、第１の発明によれば、主チャンネルの目標からの反射波範囲以外の方向からの直接波を抑圧することができる。
【００２２】
また、第２の発明によれば、パルス圧縮レーダの場合に、パルス圧縮後の主チャンネル信号の振幅と補助チャンネル信号の振幅とを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができる。
【００２３】
また、第３の発明によれば、パルス圧縮レーダの場合に、パルス圧縮係数が未知の場合であっても、効率よくパルス圧縮し、圧縮後の主チャンネル信号の振幅と補助チャンネル信号の振幅とを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した従来のレーダ装置の構成部分に相当する部分には、背景技術の欄で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略または簡単化する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の原理を説明するための図である。送信側のレーダ装置から送信された電波は、目標で反射して反射波として受信側のレーダ装置で受信される他に、直接波として受信側のレーダ装置で受信される。このような状況において、主チャンネル信号（以下、「主ＣＨ」と略する）と補助チャンネル信号（以下、「補助ＣＨ」と略する）とを用いて、直接波の抑圧が行われる。
【００２６】
図２は、本発明に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧するための処理の概念を示す図である。受信側のレーダ装置は、図２（ａ）に示すように、主アンテナからの主ＣＨ（Σ（主ＣＨ））の振幅と、補助アンテナ１１ａからの補助ＣＨ（ＡＵＸ（補助ＣＨ））の振幅とを比較し、図２（ｂ）のアンテナパターンに示すように、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅より大きい場合には、反射波である旨を認識してスイッチをオンして主ＣＨを出力する。
【００２７】
逆に、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅以下の場合には、直接波である旨を認識してスイッチをオフして主ＣＨの出力を阻止し、または、主ＣＨにリミットをかけて出力することにより、直接波を抑圧する。
【００２８】
図３は、以上の直接波の抑圧の様子をレンジ軸で表現したものである。すなわち、反射波の場合には、図３（ａ）に示す主ＣＨの振幅が、図３（ｂ）に示す補助ＣＨの振幅より大きいので、図３（ｃ）に示すように主ＣＨが出力される。一方、直接波の場合には、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅以下であるので、図３（ｃ）に示すように主ＣＨの出力が阻止され、または、主ＣＨにリミットがかけられ、直接波の出力が抑圧される。
【００２９】
本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置は、パルス圧縮をしない単パルスを用いて目標の検出および測角を行う。図４は、本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００３０】
受信側のレーダ装置は、図１１に示した従来のレーダ装置における検出／測角器５ａが新たな検出／測角器５に置き換えられるとともに、補助アンテナ１１ａ、受信モジュール１２ａ、第３受信器２３、データ保存部３、補助ビーム形成部９および振幅比較器６が追加されて構成されている。なお、従来のレーダ装置における「アンテナ１」は、「主アンテナ１」に名称が変更されているが、構成および機能などは従来のそれらと同じである。
【００３１】
補助アンテナ１１ａは、空中からの電波、つまり送信側のレーダ装置からの直接波および送信側のレーダ装置から送信されて目標で反射された反射波を受信して電気信号に変換し、高周波受信信号として受信モジュール１２ａに送る。
【００３２】
受信モジュール１２ａは、補助アンテナ１１ａから送られてくる高周波受信信号を増幅し、さらに位相を調整した後に中間周波信号に変換し、受信信号として第３受信器２３に送る。
【００３３】
第３受信器２３は、受信モジュール１２ａから送られてくる信号を周波数変換し、さらに直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号に変換し、ＡＵＸビーム信号（以下、単に「ＡＵＸビーム」という）としてデータ保存部３に送る。なお、第１受信器２１から出力されるΣビームおよび第２受信器２２から出力されるΔビームもデータ保存部３に送られる。
【００３４】
データ保存部３は、第１受信器２１から送られてくるΣビーム、第２受信器２２から送られてくるΔビームおよび第３受信器２３から送られてくるＡＵＸビームを保存する。このデータ保存部３に保存されたΣビームは、主ＣＨとして検出／測角器５および振幅比較器６に送られ、Δビームは補助ビーム形成部９および検出／測角器５に送られ、ＡＵＸビームは補助ビーム形成部９に送られる。
【００３５】
補助ビーム形成部９は、データ保存部３から送られてくるＡＵＸビームまたはΔビームに基づき補助ビームを形成し、補助ＣＨとして振幅比較器６に送る。補助ビームとしては、指向性の広い補助アンテナ１１ａから得られるＡＵＸビームのみを用いて形成することもできるが、Σビームのメインローブ付近の直接波を抑圧するために、Δビームを用いて形成することもできる。位相モノパルス測角を行う場合のΣビームとΔビームを定式化すると次の通りである。
【数１】
【００３６】
ここで、
j ；虚数単位
ｋ ；波数（２π／λ）
λ ；波長
ｄｎ；位相中心からの各素子の距離
θｐ；走査角
Ｎ ；素子数
振幅比較器６は、データ保存部３から送られてくる主ＣＨの振幅と、補助ビーム形成部９から送られてくる補助ＣＨの振幅とを比較する。主ＣＨと補助ＣＨのアンテナパターンは、図３（ｂ）に示した通りである。補助ＣＨとして、補助アンテナ１１ａの出力とΔビームの両者を用いる場合は、補助ビーム形成器９は、補助ＣＨを合成して出力し、振幅比較器６は、合成された補助ＣＨの振幅と主ＣＨの振幅とを比較するように構成できる。
【００３７】
また、補助ビーム形成器９は、補助ＣＨを順次に出力し、振幅比較器６は、補助ビーム形成器９から順次に出力される補助ＣＨの振幅と主ＣＨの振幅とを順次に比較するように構成できる。この場合、主ＣＨの振幅が、いずれかの補助ＣＨの振幅以下になった場合に、検出／測角器５において、その主ＣＨは、直接波によるものと判断される。この振幅比較器６における比較結果は、検出／測角器５に送られる。
【００３８】
検出／測角器５は、データ保存部３から読み出したΣビームから、振幅比較器６から送られてくる比較結果にしたがって反射波のΣビームのみを抽出して所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するための処理を実行し、目標が検出された場合に、そのΣビームと、データ保存部３から読み出したΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出する。
【００３９】
この検出／測角器５で検出された目標を表す信号および測角値は、目標情報として外部に出力される。測角値の算出は、（１）式と（２）式を用いて、Ｅｓ、Ｅｄにより、次式により誤差電圧εを算出し、測角用テーブルと照合することにより行うことができる。
【数２】
【００４０】
ここで、
Ｒｅ；複素数の実数部
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。この目標検出測角処理を開始するに先立って、処理対象とするレンジが初期化されているものとする。
【００４１】
まず、主ＣＨと補助ＣＨのレベルとが比較される（ステップＳ１１）。すなわち、振幅比較器６は、データ保存部３から送られてくる主ＣＨの振幅と、補助ビーム形成部９から送られてくる補助ＣＨの振幅とを比較する。
【００４２】
次いで、主ＣＨが補助ＣＨより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ１２）。すなわち、振幅比較器６は、ステップＳ１１において比較した結果が、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅より大きいことを示しているかどうかを調べる。
【００４３】
ステップＳ１２において、主ＣＨが補助ＣＨより大きいことが判断されると、主ＣＨは反射波であることが認識され、主ＣＨが取り込まれる（ステップＳ１３）。すなわち、検出／測角器５は、データ保存部３から主ＣＨを取り込んで自己の内部に保存する。一方、ステップＳ１２において、主ＣＨが補助ＣＨより大きくないことが判断されると、主ＣＨは直接波であることが認識され、ステップＳ１３の処理はスキップされる。
【００４４】
次いで、全てのレンジに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１４において、全てのレンジに対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、レンジセルの変更が行われる（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００４５】
一方、ステップＳ１３において、全てのレンジに対する処理が終了したことが判断されると、検出／測角処理が実行される（ステップＳ１５）。すなわち、ステップＳ１３で保存した主ＣＨ（Σビーム）を所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するための処理を実行し、目標が検出された場合に、そのΣビームと、データ保存部３から読み出したΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出し、検出した目標を表す信号および測角値を、目標情報として外部に出力する。以上により、目標検出測角処理は終了する。
【００４６】
以上説明したように、本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置によれば、主ＣＨの目標からの反射波範囲以外の方向からの直接波を抑圧することができる。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置は、パルス圧縮を用いて目標の検出および測角を行う。この実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置において、パルス圧縮を行う前の反射波および直接波は、図６に破線で示すように、レンジ方向に広がっているので、パルス圧縮を行う前に主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅を比較すると、直接波を抑圧するための期間が長くなるという問題がある。
【００４８】
この問題を解消するために、実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置においては、主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅とを比較する前に、パルス圧縮を実施するようにしたものである。
【００４９】
図７は、本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。この受信側のレーダ装置は、実施例１に係る受信側のレーダ装置に、パルス圧縮器４およびデータリンク部８が追加されて構成されている。
【００５０】
パルス圧縮器４は、データ保持部３からのΣビームおよびΔビームならびに補助ビーム形成部９からの補助ビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、結果を自己の内部に保存する。パルス圧縮は、例えば次式により実施することができる。
【数３】
【００５１】
ここで、
ＦＴｒ ：レンジセルｒに関するフーリエ変換
ＦＴ ：フーリエ変換
ＩＦＴｆ ：ｆに対する逆フーリエ変換
＊ ：複素共役
ｆ ：周波数
ｘ（ｒ） ：受信信号
ｒ ：レンジセル番号（ｒ＝１〜Ｒ）
Ｘ（ｆ） ：ｘ（r）のフーリエ変換
Ｒｆ（ｆ）：ｒｅｆのフーリエ変換
Ｗ（ｆ） ：パルス圧縮時の複素ウェイト（ｆ＝１〜Ｒ）
ｘr（ｒ） ：パルス圧縮後の波形
ｒｅｆ ：パルス圧縮用参照信号
パルス圧縮用参照信号は、次式で表すことができる。
【数４】
【００５２】
ここで、
Ｂ：チャープ帯域幅
τ：パルス幅
ｔ：時間
このパルス圧縮器４でパルス圧縮されたΣビームは、主ＣＨとして検出／測角器５および振幅比較器６に送られ、Δビームは検出／測角器５に送られ、補助ビームは、補助ＣＨとして振幅比較器６に送られる。
【００５３】
なお、パルス圧縮については、『吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、pp.275-278(1996)』、『Donald R.Wehner,”High-Resolution Radar Second Edition”,Artech House,pp.149-153(1995)』または『Donald R.Wehner,”High-Resolution Radar Second Edition”,Artech House,pp.174-177(1995)』などに説明されている。
【００５４】
データリンク部８は、送信側のレーダ装置から送られてくるパルス圧縮係数を受信し、パルス圧縮用参照信号として、パルス圧縮器４に送る。これにより、パルス圧縮器４は、上述した（４）式にしたがってパルス圧縮を実施することができる。
【００５５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５６】
この目標検出測角処理を開始するに先立って、処理対象とするレンジが初期化されているものとする。目標検出測角処理では、まず、主ＣＨのパルス圧縮が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、パルス圧縮器４は、データ保持部３からのΣビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、自己の内部に保存する。
【００５７】
次いで、補助ＣＨパルス圧縮が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、パルス圧縮器４は、補助ビーム形成部９からの補助ビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、自己の内部に保存する。
【００５８】
次いで、主ＣＨと補助ＣＨのレベルとが比較される（ステップＳ２３）。すなわち、振幅比較器６は、パルス圧縮器４から取得した主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅とを比較する。
【００５９】
次いで、主ＣＨが補助ＣＨより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ２４）。すなわち、振幅比較器６は、ステップＳ２３において比較した結果が、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅より大きいことを示しているかどうかを調べる。
【００６０】
ステップＳ２４において、主ＣＨが補助ＣＨより大きいことが判断されると、主ＣＨは反射波であることが認識され、主ＣＨが取り込まれる（ステップＳ２５）。すなわち、検出／測角器５は、パルス圧縮器４から主ＣＨを取り込んで自己の内部に保存する。一方、ステップＳ２４において、主ＣＨが補助ＣＨより大きくないことが判断されると、主ＣＨは直接波であることが認識され、ステップＳ２５の処理はスキップされる。
【００６１】
次いで、全てのレンジに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２６）。すなわち、ステップＳ２６において、全てのレンジに対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、レンジセルの変更が行われる（ステップＳ２７）。その後、ステップＳ２３に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００６２】
一方、ステップＳ２５において、全てのレンジに対する処理が終了したことが判断されると、検出／測角処理が実行される（ステップＳ２８）。すなわち、ステップＳ２５で保存した主ＣＨ（Σビーム）を所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するための処理を実行し、目標が検出された場合に、そのΣビームと、パルス圧縮器４から読み出したΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出し、検出した目標を表す信号および測角値を、目標情報として外部に出力する。以上により、目標検出測角処理は終了する。
【００６３】
以上説明したように、本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置によれば、パルス圧縮レーダの場合において、パルス圧縮後の主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅とを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができるので、主ＣＨの目標からの反射波範囲以外の方向からの直接波を抑圧することができる。
【実施例３】
【００６４】
本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置は、パルス圧縮係数が未知の場合に、パルス幅およびパルス圧縮係数を格納したデータベースの中から、主ＣＨまたは補助ＣＨを用いて、パルス圧縮を順次に実施して、最もレベルが高くなるパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮するようにしたものである。
【００６５】
図９は、本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。この受信側のレーダ装置は、実施例２に係る受信側のレーダ装置のデータリンク部８がデータベース７に置き換えられて構成されている。
【００６６】
データベース７は、各々がパルス幅およびチャープ帯域を含む複数のパルス圧縮係数を格納している。このデータベース７に格納されているパルス圧縮係数は、パルス圧縮器４によって読み出される。
【００６７】
次に、上記のように構成される本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図８のフローチャートに示した実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の処理と同一または相当する処理を実行するステップには、図８で使用した符号を付して説明を省略する。
【００６８】
この目標検出測角処理を開始するに先立って、処理対象とするレンジが初期化されているものとする。目標検出測角処理では、まず、パルス圧縮が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、パルス圧縮器４は、１つのパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮を実施する。次いで、パルス圧縮（ＰＣ）の結果が保存される（ステップＳ３２）。すなわち、パルス圧縮器４は、ステップＳ３１でパルス圧縮した結果を自己の内部に保存する。
【００６９】
次いで、全てのパルス圧縮（ＰＣ）係数に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３３）。このステップＳ３３において、全てのパルス圧縮（ＰＣ）係数に対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、パルス圧縮（ＰＣ）係数が変更される（ステップＳ３４）。その後、ステップＳ３１に戻り、次のパルス圧縮係数に対して上述した処理が繰り返される。
【００７０】
一方、ステップＳ３３において、全てのパルス圧縮（ＰＣ）係数に対する処理が終了したことが判断されると、主ＣＨのパルス圧縮（ＰＣ）の結果の中から最大値が抽出され、主ＣＨとされる。
【００７１】
次いで、補助ＣＨパルス圧縮が行われる（ステップＳ３７）。すなわち、パルス圧縮器４は、補助ビーム形成部９からの補助ビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、自己の内部に保存する。
【００７２】
以下、上述した実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置と同様の処理（図８参照）が行われる。
【００７３】
以上説明したように、本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置によれば、パルス圧縮レーダの場合において、パルス圧縮係数が未知であっても、効率よくパルス圧縮を実施し、圧縮後の主ＣＨと補助ＣＨを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができる。
【００７４】
なお、上述した実施例１〜実施例３においては、マルチスタティックレーダ装置として説明したが、本発明のマルチスタティックレーダ装置には、送信源が１個のバイスタティックレーダ装置も含まれる。
【００７５】
また、上述した実施例１〜実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置においては、受信器２１〜２３から得られるデータを一旦データ保存部３に保存し、その後、データ保存部３に保存されているデータを用いて処理を実施するように構成したが、リアルタイムに処理できる場合には、データ保存部３を除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、移動体に搭載されるレーダ装置などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧するための処理の概念を示す図である。
【図３】本発明に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧する様子をレンジ軸で表現した図である。
【図４】本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧する処理を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図１１】従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の受信モジュールの構成を示す回路図である。
【図１３】従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側の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】
【００７８】
１ アンテナ（主アンテナ）
１１ アンテナ素子
１１ａ 補助アンテナ
１２、１２ａ 受信モジュール
１３ 給電回路
２１ 第１受信器
２２ 第２受信器
２３ 第３受信器
３ データ保存部
４ パルス圧縮器
５ 検出／測角器
６ 振幅比較器
７ データベース
８ データリンク部
９ 補助ビーム形成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置に関し、特に送信側のレーダ装置からの直接波を排除して目標を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチスタティックレーダ装置は、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置とを離して設置し、両者間を通信で結んで目標の検出などを行うレーダ装置である。マルチスタティックレーダ装置の詳細については、例えば非特許文献１に説明されている。
【０００３】
図１１は、このような従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。このレーダ装置は、アンテナ１、第１受信器２１、第２受信器２２および検出／測角器５ａから構成されている。
【０００４】
アンテナ１は、複数のアンテナ素子１１、このアンテナ素子１１と同数の受信モジュール１２および給電回路１３から構成されている。複数のアンテナ素子１１の各々の構成は同じであるので、以下では、１つのアンテナ素子について「アンテナ素子１１」と称して説明する。同様に、複数の受信モジュール１２の各々の構成は同じであるので、以下では、１つの受信モジュールについて「受信モジュール１２」と称して説明する。
【０００５】
アンテナ素子１１は、空中からの電波、つまり送信側のレーダ装置からの直接波および送信側のレーダ装置から送信されて目標で反射された反射波を受信して電気信号に変換し、高周波受信信号として受信モジュール１２に送る。
【０００６】
受信モジュール１２は、図１２に示すように、増幅器１２１および移相器１２２から構成されている。増幅器１２１は、アンテナ素子１１から送られてくる高周波受信信号を増幅し、移相器１２２に送る。移相器１２２は、増幅器１２１から送られてくる増幅された高周波受信信号の位相を調整して中間周波信号に変換し、受信信号として給電回路１３に送る。
【０００７】
給電回路１３は、モノパルス比較器を含む受信合成器（図示は省略する）から構成されている。受信合成器は、複数の受信モジュール１２から送られてくる受信信号を合成してΣビーム信号（以下、単に「Σビーム」と呼ぶ）およびΔビーム信号（以下、単に「Δビーム」と呼ぶ）を生成する。この給電回路１３で生成されたΣビームは、基準ビームとして第１受信器２１に送られ、Δビームは第２受信器２２に送られる。
【０００８】
第１受信器２１は、給電回路１３から送られてくるΣビームを周波数変換し、さらに直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号に変換して検出／測角器５ａに送る。第２受信器２２は、給電回路１３から送られてくるΔビームを周波数変換し、さらに直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号に変換して検出／測角器５ａに送る。
【０００９】
検出／測角器５ａは、第１受信器２１から送られてくるΣビームを所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するとともに、目標が検出された場合に、このΣビームと、第２受信器２２から送られてくるΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出する。なお、位相モノパルス測角の詳細については、例えば非特許文献２に説明されている。検出／測角器５ａで検出された目標を表す信号および測角値は、目標情報として外部に出力される。
【００１０】
次に、上記のように構成される従来の受信側のレーダ装置の動作を説明する。アンテナ素子１１において電波を電気信号に変換することにより得られた高周波受信信号は、受信モジュール１２の増幅器１２１に送られ増幅される。増幅器１２１で増幅された高周波信号は、移相器１２２で位相制御された後、受信信号として給電回路１３に送られる。給電回路１３は、複数の受信モジュール１２からの受信信号に基づきΣビームおよびΔビームを生成し、第１受信器２１および第２受信器２２にそれぞれ送る。
【００１１】
第１受信器２１は、給電回路１３から送られてくるΣビームを、第２受信器２２は、給電回路１３から送られてくるΔビームを、それぞれ周波数変換し、さらにデジタル信号に変換して検出／測角器５ａに送る。
【００１２】
この状態において、図１３のフローチャートに示すように、検出／測角処理が実行される（ステップＳ５１）。すなわち、検出／測角器５ａは、上述したように、Σビームに基づき目標を検出し、さらに、ΣビームおよびΔビームに基づき測角を行う。検出／測角器５ａで検出された目標を表す信号および測角値は、目標情報として外部に出力される。
【００１３】
上述したように、従来の受信側のレーダ装置においては、Σビームを用いて目標を検出し、目標が検出されたレンジセルでΣビームとΔビームとを用いて位相モノパルス測角により測角している。そのため、受信側のレーダ装置において、送信側のレーダ装置からの直接波が受信されると、目標からの反射波と誤って検出する可能性があった。
【非特許文献１】MERRILL I SKOLNIK, "Radar Handbook second Edition", chap25, pp.25.1-25.29 (1990)
【非特許文献２】吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、pp.262-264（1996）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来のマルチスタティックレーダ装置において、送信側のレーダ装置からの直接波が受信側のレーダ装置に入力されると、この直接波による信号の振幅は、一般に、目標からの反射波による信号の振幅よりも大きいため、目標を観測できないという問題があった。
【００１５】
これを避けるためには、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置との間の距離が正確にわかっていれば、この距離を用いて直接波と反射波とを分離することができる。しかしながら、例えば飛翔体に搭載されるマルチスタティックレーダ装置などの場合は、両者間の距離をリアルタイムに認識することが困難な場合があり、この場合、目標を観測できないという問題がある。
【００１６】
本発明の課題は、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置と距離が未知の場合であっても直接波の影響を排除できるマルチ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】
【００１７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置において、受信側のレーダ装置は、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する主アンテナと、送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する補助アンテナと、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号の振幅と補助アンテナまたは主チャンネルからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号の振幅とを比較する振幅比較器と、振幅比較器により主チャンネル信号の振幅が補助チャンネル信号の振幅より大きい場合に、該主チャンネル信号に基づき目標の検出および測角を行う検出／測角器を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、第２の発明は、第１の発明において、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および補助アンテナまたは主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、送信側のレーダ装置からのパルス圧縮係数に基づきパルス圧縮するパルス圧縮器を備え、振幅比較器は、パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅とパルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする。
【００１９】
また、第３の発明は、第１の発明において、パルス幅およびチャープ帯域を含むパルス圧縮係数を記憶したデータベースと、主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および補助アンテナまたは主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、データベースから取得したパルス圧縮係数のうち最も高い利得が得られるパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮するパルス圧縮器とを備え、振幅比較器は、パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅とパルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、送信側の直接波の影響を抑圧して目標から反射波のみを検出するので、送信側のレーダ装置と受信側のレーダ装置と距離が未知の場合であっても直接波の影響を排除できる。
【００２１】
より詳しくは、第１の発明によれば、主チャンネルの目標からの反射波範囲以外の方向からの直接波を抑圧することができる。
【００２２】
また、第２の発明によれば、パルス圧縮レーダの場合に、パルス圧縮後の主チャンネル信号の振幅と補助チャンネル信号の振幅とを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができる。
【００２３】
また、第３の発明によれば、パルス圧縮レーダの場合に、パルス圧縮係数が未知の場合であっても、効率よくパルス圧縮し、圧縮後の主チャンネル信号の振幅と補助チャンネル信号の振幅とを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した従来のレーダ装置の構成部分に相当する部分には、背景技術の欄で使用した符号と同じ符号を付して説明を省略または簡単化する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の原理を説明するための図である。送信側のレーダ装置から送信された電波は、目標で反射して反射波として受信側のレーダ装置で受信される他に、直接波として受信側のレーダ装置で受信される。このような状況において、主チャンネル信号（以下、「主ＣＨ」と略する）と補助チャンネル信号（以下、「補助ＣＨ」と略する）とを用いて、直接波の抑圧が行われる。
【００２６】
図２は、本発明に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧するための処理の概念を示す図である。受信側のレーダ装置は、図２（ａ）に示すように、主アンテナからの主ＣＨ（Σ（主ＣＨ））の振幅と、補助アンテナ１１ａからの補助ＣＨ（ＡＵＸ（補助ＣＨ））の振幅とを比較し、図２（ｂ）のアンテナパターンに示すように、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅より大きい場合には、反射波である旨を認識してスイッチをオンして主ＣＨを出力する。
【００２７】
逆に、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅以下の場合には、直接波である旨を認識してスイッチをオフして主ＣＨの出力を阻止し、または、主ＣＨにリミットをかけて出力することにより、直接波を抑圧する。
【００２８】
図３は、以上の直接波の抑圧の様子をレンジ軸で表現したものである。すなわち、反射波の場合には、図３（ａ）に示す主ＣＨの振幅が、図３（ｂ）に示す補助ＣＨの振幅より大きいので、図３（ｃ）に示すように主ＣＨが出力される。一方、直接波の場合には、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅以下であるので、図３（ｃ）に示すように主ＣＨの出力が阻止され、または、主ＣＨにリミットがかけられ、直接波の出力が抑圧される。
【００２９】
本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置は、パルス圧縮をしない単パルスを用いて目標の検出および測角を行う。図４は、本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００３０】
受信側のレーダ装置は、図１１に示した従来のレーダ装置における検出／測角器５ａが新たな検出／測角器５に置き換えられるとともに、補助アンテナ１１ａ、受信モジュール１２ａ、第３受信器２３、データ保存部３、補助ビーム形成部９および振幅比較器６が追加されて構成されている。なお、従来のレーダ装置における「アンテナ１」は、「主アンテナ１」に名称が変更されているが、構成および機能などは従来のそれらと同じである。
【００３１】
補助アンテナ１１ａは、空中からの電波、つまり送信側のレーダ装置からの直接波および送信側のレーダ装置から送信されて目標で反射された反射波を受信して電気信号に変換し、高周波受信信号として受信モジュール１２ａに送る。
【００３２】
受信モジュール１２ａは、補助アンテナ１１ａから送られてくる高周波受信信号を増幅し、さらに位相を調整した後に中間周波信号に変換し、受信信号として第３受信器２３に送る。
【００３３】
第３受信器２３は、受信モジュール１２ａから送られてくる信号を周波数変換し、さらに直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号に変換し、ＡＵＸビーム信号（以下、単に「ＡＵＸビーム」という）としてデータ保存部３に送る。なお、第１受信器２１から出力されるΣビームおよび第２受信器２２から出力されるΔビームもデータ保存部３に送られる。
【００３４】
データ保存部３は、第１受信器２１から送られてくるΣビーム、第２受信器２２から送られてくるΔビームおよび第３受信器２３から送られてくるＡＵＸビームを保存する。このデータ保存部３に保存されたΣビームは、主ＣＨとして検出／測角器５および振幅比較器６に送られ、Δビームは補助ビーム形成部９および検出／測角器５に送られ、ＡＵＸビームは補助ビーム形成部９に送られる。
【００３５】
補助ビーム形成部９は、データ保存部３から送られてくるＡＵＸビームまたはΔビームに基づき補助ビームを形成し、補助ＣＨとして振幅比較器６に送る。補助ビームとしては、指向性の広い補助アンテナ１１ａから得られるＡＵＸビームのみを用いて形成することもできるが、Σビームのメインローブ付近の直接波を抑圧するために、Δビームを用いて形成することもできる。位相モノパルス測角を行う場合のΣビームとΔビームを定式化すると次の通りである。
【数１】
【００３６】
ここで、
j ；虚数単位
ｋ ；波数（２π／λ）
λ ；波長
ｄｎ；位相中心からの各素子の距離
θｐ；走査角
Ｎ ；素子数
振幅比較器６は、データ保存部３から送られてくる主ＣＨの振幅と、補助ビーム形成部９から送られてくる補助ＣＨの振幅とを比較する。主ＣＨと補助ＣＨのアンテナパターンは、図３（ｂ）に示した通りである。補助ＣＨとして、補助アンテナ１１ａの出力とΔビームの両者を用いる場合は、補助ビーム形成器９は、補助ＣＨを合成して出力し、振幅比較器６は、合成された補助ＣＨの振幅と主ＣＨの振幅とを比較するように構成できる。
【００３７】
また、補助ビーム形成器９は、補助ＣＨを順次に出力し、振幅比較器６は、補助ビーム形成器９から順次に出力される補助ＣＨの振幅と主ＣＨの振幅とを順次に比較するように構成できる。この場合、主ＣＨの振幅が、いずれかの補助ＣＨの振幅以下になった場合に、検出／測角器５において、その主ＣＨは、直接波によるものと判断される。この振幅比較器６における比較結果は、検出／測角器５に送られる。
【００３８】
検出／測角器５は、データ保存部３から読み出したΣビームから、振幅比較器６から送られてくる比較結果にしたがって反射波のΣビームのみを抽出して所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するための処理を実行し、目標が検出された場合に、そのΣビームと、データ保存部３から読み出したΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出する。
【００３９】
この検出／測角器５で検出された目標を表す信号および測角値は、目標情報として外部に出力される。測角値の算出は、（１）式と（２）式を用いて、Ｅｓ、Ｅｄにより、次式により誤差電圧εを算出し、測角用テーブルと照合することにより行うことができる。
【数２】
【００４０】
ここで、
Ｒｅ；複素数の実数部
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。この目標検出測角処理を開始するに先立って、処理対象とするレンジが初期化されているものとする。
【００４１】
まず、主ＣＨと補助ＣＨのレベルとが比較される（ステップＳ１１）。すなわち、振幅比較器６は、データ保存部３から送られてくる主ＣＨの振幅と、補助ビーム形成部９から送られてくる補助ＣＨの振幅とを比較する。
【００４２】
次いで、主ＣＨが補助ＣＨより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ１２）。すなわち、振幅比較器６は、ステップＳ１１において比較した結果が、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅より大きいことを示しているかどうかを調べる。
【００４３】
ステップＳ１２において、主ＣＨが補助ＣＨより大きいことが判断されると、主ＣＨは反射波であることが認識され、主ＣＨが取り込まれる（ステップＳ１３）。すなわち、検出／測角器５は、データ保存部３から主ＣＨを取り込んで自己の内部に保存する。一方、ステップＳ１２において、主ＣＨが補助ＣＨより大きくないことが判断されると、主ＣＨは直接波であることが認識され、ステップＳ１３の処理はスキップされる。
【００４４】
次いで、全てのレンジに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１４において、全てのレンジに対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、レンジセルの変更が行われる（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００４５】
一方、ステップＳ１３において、全てのレンジに対する処理が終了したことが判断されると、検出／測角処理が実行される（ステップＳ１５）。すなわち、ステップＳ１３で保存した主ＣＨ（Σビーム）を所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するための処理を実行し、目標が検出された場合に、そのΣビームと、データ保存部３から読み出したΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出し、検出した目標を表す信号および測角値を、目標情報として外部に出力する。以上により、目標検出測角処理は終了する。
【００４６】
以上説明したように、本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置によれば、主ＣＨの目標からの反射波範囲以外の方向からの直接波を抑圧することができる。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置は、パルス圧縮を用いて目標の検出および測角を行う。この実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置において、パルス圧縮を行う前の反射波および直接波は、図６に破線で示すように、レンジ方向に広がっているので、パルス圧縮を行う前に主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅を比較すると、直接波を抑圧するための期間が長くなるという問題がある。
【００４８】
この問題を解消するために、実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置においては、主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅とを比較する前に、パルス圧縮を実施するようにしたものである。
【００４９】
図７は、本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。この受信側のレーダ装置は、実施例１に係る受信側のレーダ装置に、パルス圧縮器４およびデータリンク部８が追加されて構成されている。
【００５０】
パルス圧縮器４は、データ保持部３からのΣビームおよびΔビームならびに補助ビーム形成部９からの補助ビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、結果を自己の内部に保存する。パルス圧縮は、例えば次式により実施することができる。
【数３】
【００５１】
ここで、
ＦＴｒ ：レンジセルｒに関するフーリエ変換
ＦＴ ：フーリエ変換
ＩＦＴｆ ：ｆに対する逆フーリエ変換
＊ ：複素共役
ｆ ：周波数
ｘ（ｒ） ：受信信号
ｒ ：レンジセル番号（ｒ＝１〜Ｒ）
Ｘ（ｆ） ：ｘ（r）のフーリエ変換
Ｒｆ（ｆ）：ｒｅｆのフーリエ変換
Ｗ（ｆ） ：パルス圧縮時の複素ウェイト（ｆ＝１〜Ｒ）
ｘr（ｒ） ：パルス圧縮後の波形
ｒｅｆ ：パルス圧縮用参照信号
パルス圧縮用参照信号は、次式で表すことができる。
【数４】
【００５２】
ここで、
Ｂ：チャープ帯域幅
τ：パルス幅
ｔ：時間
このパルス圧縮器４でパルス圧縮されたΣビームは、主ＣＨとして検出／測角器５および振幅比較器６に送られ、Δビームは検出／測角器５に送られ、補助ビームは、補助ＣＨとして振幅比較器６に送られる。
【００５３】
なお、パルス圧縮については、『吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、pp.275-278(1996)』、『Donald R.Wehner,”High-Resolution Radar Second Edition”,Artech House,pp.149-153(1995)』または『Donald R.Wehner,”High-Resolution Radar Second Edition”,Artech House,pp.174-177(1995)』などに説明されている。
【００５４】
データリンク部８は、送信側のレーダ装置から送られてくるパルス圧縮係数を受信し、パルス圧縮用参照信号として、パルス圧縮器４に送る。これにより、パルス圧縮器４は、上述した（４）式にしたがってパルス圧縮を実施することができる。
【００５５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５６】
この目標検出測角処理を開始するに先立って、処理対象とするレンジが初期化されているものとする。目標検出測角処理では、まず、主ＣＨのパルス圧縮が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、パルス圧縮器４は、データ保持部３からのΣビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、自己の内部に保存する。
【００５７】
次いで、補助ＣＨパルス圧縮が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、パルス圧縮器４は、補助ビーム形成部９からの補助ビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、自己の内部に保存する。
【００５８】
次いで、主ＣＨと補助ＣＨのレベルとが比較される（ステップＳ２３）。すなわち、振幅比較器６は、パルス圧縮器４から取得した主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅とを比較する。
【００５９】
次いで、主ＣＨが補助ＣＨより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ２４）。すなわち、振幅比較器６は、ステップＳ２３において比較した結果が、主ＣＨの振幅が補助ＣＨの振幅より大きいことを示しているかどうかを調べる。
【００６０】
ステップＳ２４において、主ＣＨが補助ＣＨより大きいことが判断されると、主ＣＨは反射波であることが認識され、主ＣＨが取り込まれる（ステップＳ２５）。すなわち、検出／測角器５は、パルス圧縮器４から主ＣＨを取り込んで自己の内部に保存する。一方、ステップＳ２４において、主ＣＨが補助ＣＨより大きくないことが判断されると、主ＣＨは直接波であることが認識され、ステップＳ２５の処理はスキップされる。
【００６１】
次いで、全てのレンジに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２６）。すなわち、ステップＳ２６において、全てのレンジに対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、レンジセルの変更が行われる（ステップＳ２７）。その後、ステップＳ２３に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００６２】
一方、ステップＳ２５において、全てのレンジに対する処理が終了したことが判断されると、検出／測角処理が実行される（ステップＳ２８）。すなわち、ステップＳ２５で保存した主ＣＨ（Σビーム）を所定のスレッショルドレベルと比較することにより目標を検出するための処理を実行し、目標が検出された場合に、そのΣビームと、パルス圧縮器４から読み出したΔビームとに基づき、位相モノパルス測角により目標方向の角度を表す測角値を算出し、検出した目標を表す信号および測角値を、目標情報として外部に出力する。以上により、目標検出測角処理は終了する。
【００６３】
以上説明したように、本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置によれば、パルス圧縮レーダの場合において、パルス圧縮後の主ＣＨの振幅と補助ＣＨの振幅とを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができるので、主ＣＨの目標からの反射波範囲以外の方向からの直接波を抑圧することができる。
【実施例３】
【００６４】
本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置は、パルス圧縮係数が未知の場合に、パルス幅およびパルス圧縮係数を格納したデータベースの中から、主ＣＨまたは補助ＣＨを用いて、パルス圧縮を順次に実施して、最もレベルが高くなるパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮するようにしたものである。
【００６５】
図９は、本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。この受信側のレーダ装置は、実施例２に係る受信側のレーダ装置のデータリンク部８がデータベース７に置き換えられて構成されている。
【００６６】
データベース７は、各々がパルス幅およびチャープ帯域を含む複数のパルス圧縮係数を格納している。このデータベース７に格納されているパルス圧縮係数は、パルス圧縮器４によって読み出される。
【００６７】
次に、上記のように構成される本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図８のフローチャートに示した実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の処理と同一または相当する処理を実行するステップには、図８で使用した符号を付して説明を省略する。
【００６８】
この目標検出測角処理を開始するに先立って、処理対象とするレンジが初期化されているものとする。目標検出測角処理では、まず、パルス圧縮が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、パルス圧縮器４は、１つのパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮を実施する。次いで、パルス圧縮（ＰＣ）の結果が保存される（ステップＳ３２）。すなわち、パルス圧縮器４は、ステップＳ３１でパルス圧縮した結果を自己の内部に保存する。
【００６９】
次いで、全てのパルス圧縮（ＰＣ）係数に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３３）。このステップＳ３３において、全てのパルス圧縮（ＰＣ）係数に対する処理が終了していないことが判断されると、次いで、パルス圧縮（ＰＣ）係数が変更される（ステップＳ３４）。その後、ステップＳ３１に戻り、次のパルス圧縮係数に対して上述した処理が繰り返される。
【００７０】
一方、ステップＳ３３において、全てのパルス圧縮（ＰＣ）係数に対する処理が終了したことが判断されると、主ＣＨのパルス圧縮（ＰＣ）の結果の中から最大値が抽出され、主ＣＨとされる。
【００７１】
次いで、補助ＣＨパルス圧縮が行われる（ステップＳ３７）。すなわち、パルス圧縮器４は、補助ビーム形成部９からの補助ビームに対し、データリンク部８からのパルス圧縮係数にしたがってパルス圧縮を実施し、自己の内部に保存する。
【００７２】
以下、上述した実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置と同様の処理（図８参照）が行われる。
【００７３】
以上説明したように、本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置によれば、パルス圧縮レーダの場合において、パルス圧縮係数が未知であっても、効率よくパルス圧縮を実施し、圧縮後の主ＣＨと補助ＣＨを比較することにより、レンジセル単位で直接波を抑圧することができる。
【００７４】
なお、上述した実施例１〜実施例３においては、マルチスタティックレーダ装置として説明したが、本発明のマルチスタティックレーダ装置には、送信源が１個のバイスタティックレーダ装置も含まれる。
【００７５】
また、上述した実施例１〜実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置においては、受信器２１〜２３から得られるデータを一旦データ保存部３に保存し、その後、データ保存部３に保存されているデータを用いて処理を実施するように構成したが、リアルタイムに処理できる場合には、データ保存部３を除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、移動体に搭載されるレーダ装置などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧するための処理の概念を示す図である。
【図３】本発明に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧する様子をレンジ軸で表現した図である。
【図４】本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置で行われる直接波を抑圧する処理を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例２に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例３に係るマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の動作を、目標検出測角処理を中心に示すフローチャートである。
【図１１】従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側のレーダ装置の受信モジュールの構成を示す回路図である。
【図１３】従来のマルチスタティックレーダ装置の受信側の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】
【００７８】
１ アンテナ（主アンテナ）
１１ アンテナ素子
１１ａ 補助アンテナ
１２、１２ａ 受信モジュール
１３ 給電回路
２１ 第１受信器
２２ 第２受信器
２３ 第３受信器
３ データ保存部
４ パルス圧縮器
５ 検出／測角器
６ 振幅比較器
７ データベース
８ データリンク部
９ 補助ビーム形成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置において、
前記受信側のレーダ装置は、
前記送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する主アンテナと、
前記送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する補助アンテナと、
前記主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号の振幅と前記補助アンテナまたは前記主チャンネルからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号の振幅とを比較する振幅比較器と、
前記振幅比較器により主チャンネル信号の振幅が補助チャンネル信号の振幅より大きい場合に、該主チャンネル信号に基づき目標の検出および測角を行う検出／測角器と、
を備えたことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項２】
前記主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および前記補助アンテナまたは前記主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、前記送信側のレーダ装置からのパルス圧縮係数に基づきパルス圧縮するパルス圧縮器を備え、
前記振幅比較器は、前記パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅と前記パルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする請求項１記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項３】
パルス幅およびチャープ帯域を含むパルス圧縮係数を記憶したデータベースと、
前記主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および前記補助アンテナまたは前記主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、前記データベースから取得したパルス圧縮係数のうち最も高い利得が得られるパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮するパルス圧縮器とを備え、
前記振幅比較器は、前記パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅と前記パルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする請求項１記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項１】
送信側のレーダ装置から送信された電波を受信側のレーダ装置で受信して目標を検出するマルチスタティックレーダ装置において、
前記受信側のレーダ装置は、
前記送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する主アンテナと、
前記送信側のレーダ装置から送信された電波を受信する補助アンテナと、
前記主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号の振幅と前記補助アンテナまたは前記主チャンネルからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号の振幅とを比較する振幅比較器と、
前記振幅比較器により主チャンネル信号の振幅が補助チャンネル信号の振幅より大きい場合に、該主チャンネル信号に基づき目標の検出および測角を行う検出／測角器と、
を備えたことを特徴とするマルチスタティックレーダ装置。
【請求項２】
前記主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および前記補助アンテナまたは前記主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、前記送信側のレーダ装置からのパルス圧縮係数に基づきパルス圧縮するパルス圧縮器を備え、
前記振幅比較器は、前記パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅と前記パルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする請求項１記載のマルチスタティックレーダ装置。
【請求項３】
パルス幅およびチャープ帯域を含むパルス圧縮係数を記憶したデータベースと、
前記主アンテナからの信号に基づき生成された主チャンネル信号および前記補助アンテナまたは前記主アンテナからの信号に基づき生成された補助チャンネル信号を、前記データベースから取得したパルス圧縮係数のうち最も高い利得が得られるパルス圧縮係数を用いてパルス圧縮するパルス圧縮器とを備え、
前記振幅比較器は、前記パルス圧縮器で圧縮された主チャンネル信号の振幅と前記パルス圧縮器で圧縮された補助チャンネル信号の振幅とを比較することを特徴とする請求項１記載のマルチ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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１９８３０７（Ｐ２００９−１９８３０７Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４０１２１（Ｐ２００８−４０１２１）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【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９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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