レーダシステム
【課題】 クロスレンジ分解能を向上し、マルチパス環境下においても測角精度を確保することができ、妨害環境下においても探知／追尾性能を確保することができるレーダシステムを提供する。
【解決手段】 目標４の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、レーダ装置１，２の距離分解能に応じて決定された離隔距離Ｌだけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１から目標４までの距離Ｒt１が基準距離を超える場合には、レーダ装置１で測角して生成された方位情報に基づいて目標４の位置を特定し、基準距離以下の場合には、レーダ装置１，２で測定して生成された距離情報に基づいて目標４の位置を特定する。
【解決手段】 目標４の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、レーダ装置１，２の距離分解能に応じて決定された離隔距離Ｌだけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１から目標４までの距離Ｒt１が基準距離を超える場合には、レーダ装置１で測角して生成された方位情報に基づいて目標４の位置を特定し、基準距離以下の場合には、レーダ装置１，２で測定して生成された距離情報に基づいて目標４の位置を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーダ装置を用いて捜索又は追尾を実施するレーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の捜索又は追尾レーダ装置において、クロスレンジ分解能を向上するには、距離方向にはパルス圧縮のチャープ帯域を広げることにより距離分解能を向上することができる（例えば、非特許文献１、p.275-278参照）。一方、角度分解能を向上するためには、ビーム幅を狭くする必要がある。このためには、アンテナ開口を大きくすることになる。
【０００３】
また、マルチパス環境下においては、目標の高度または仰角を観測する際に、直接波の他にマルチパス波を受信する。このため、信号レベルが低下したり、測角精度が劣化したりすることがある。そこで、従来のレーダ装置では、送信周波数を変えることによりマルチパス波の影響を軽減する周波数ダイバーシティ等の方法を用いている。
【０００４】
また、妨害環境下においては、メインローブやサイドローブから妨害を受信すると、妨害強度に埋もれて目標が観測できないことがあった。そこで、従来のレーダ装置では、サイドローブキャンセラ（ＳＬＣ；SideLobe Canceller）等の妨害抑圧手段を用いている（例えば、非特許文献１、p.295-296参照）。
【非特許文献１】吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、電子情報通信学会、1996年、p.260-262、p.262-264、p.275-278、p.295-296
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、角度分解能を向上するためにアンテナ開口を大きくすると、アンテナ規模が大きくなり、コスト増になっていた。
【０００６】
また、マルチパス環境下において、周波数ダイバーシティによってマルチパス波の影響を軽減するためには、送信周波数帯域を大きく変える必要がある。このため、十分な周波数帯域を用いることができない状況では周波数ダイバーシティを用いることができず、マルチパス対策として十分でなかった。
【０００７】
また、妨害環境下において、ＳＬＣ等の妨害抑圧手段を用いても、サイドローブレベルが高いと妨害のＳＬＣ前のレベルが大きくなり、妨害を抑圧しきれなかった。
【０００８】
このように、従来のレーダ装置では、クロスレンジ分解能の向上、マルチパス環境下の測角精度確保、妨害環境下の探知／追尾性能確保が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、クロスレンジ分解能を向上し、マルチパス環境下においても測角精度を確保することができ、妨害環境下においても探知／追尾性能を確保することができるレーダシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、各レーダ装置の距離分解能に応じて決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記複数のレーダ装置の中から基準レーダ装置を選定し、前記基準レーダ装置から前記目標までの距離が基準距離を超える場合には、前記基準レーダ装置で前記目標の方位を測角して生成された方位情報に基づいて前記目標の位置を特定し、前記基準距離以下の場合には、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記基準レーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とその他のレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とに基づいて前記目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最大の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の高度を測定して生成された高度情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルドを超える受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された高度情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最小の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルド以下の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーダシステムによれば、離隔して配置された複数のレーダ装置により観測した距離情報に基づいて目標の位置を特定するので、目標の位置をレーダ装置の角度分解能によらず特定でき、クロスレンジ分解能を向上することができる。
【００１６】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の高度以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、最大の受信レベルをもつレーダ装置の位置高度情報に基づいて目標の位置を特定するので、マルチパス環境下でも測角精度を確保することができる。
【００１７】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の高度以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、受信レベルがスレショルドを超えたレーダ装置の高度情報の平均値に基づいて目標の位置を特定するので、マルチパス環境下でも測角精度を確保することができる。
【００１８】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の距離以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、最小の受信レベルを持つレーダ装置の位置情報に基づいて目標の位置を特定するので、妨害環境下でも探知／追尾性能を確保することができる。
【００１９】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の距離以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、受信レベルがスレショルド以下となるレーダ装置の位置情報の平均値に基づいて目標の位置を特定するので、妨害環境下でも探知／追尾性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のレーダシステムを実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。簡単のため、２台のレーダ装置が配置されている場合を示す。第１の実施の形態のレーダシステムは、目標を観測して受信信号を送信するレーダ装置１，２と、レーダ装置１，２と通信可能で、レーダ装置１，２からの受信信号に基づいて目標の位置を特定する統合装置３とを備える。レーダ装置１，２は、離隔距離Ｌだけ離隔して配置される。また、統合装置３は、距離、方位、高度等、あるいはこれらのいずれかによる相関ゲートを備え、レーダ装置１，２が観測した目標が同じ相関ゲート内であれば同一であると判断する。
【００２２】
ここで、離隔距離Ｌの算出方法について説明する。なお、レーダ装置１を基準レーダ装置とする。
【００２３】
図１において、レーダ装置１から目標４を観測すると、距離分解能ΔＲ１により分解される。一方、離隔距離Ｌだけ離隔したレーダ装置２から目標４を観測すると、距離分解能ΔＲ２により分解される。この場合、レーダ装置１及びレーダ装置２の両者によるレーダ装置１から観測した分解能は、図１の斜線で示した範囲になり、以下の（数式１）〜（数式４）で定式化される。
【数１】
【００２４】
ここで、Ｒt１はレーダ装置１からみた目標４の距離、Ｒｃはレーダ装置１とレーダ装置２の観測値の統合によるレーダ装置１からみたクロスレンジ分解能、ΔＲ１はレーダ装置１の距離分解能、ΔＲ２はレーダ装置２の距離分解能、θ２はレーダ装置１，２によるベースラインと、レーダ装置２と目標４を結ぶ直線とのなす角である。
【００２５】
例えば、Ｒt１＝２０ｋｍ，ΔＲ１＝ΔＲ２＝３０ｍ，Ｌ＝３ｋｍとすると、（数式１）〜（数式４）より、Ｒｃ＝４０２ｍとなる。
【００２６】
一方、アンテナビーム幅を２度とすると、Ｒt１＝２０ｋｍの地点のレーダ装置１のクロスレンジ分解能は、
２×ｔａｎ１°×２０ｋｍ＝６９８ｍ
であるので、レーダ装置１とレーダ装置２の観測値の統合によりクロスレンジ分解能が改善されていることがわかる。
【００２７】
したがって、捜索又は追尾する目標のおおよその距離Ｒt１を指定し、所望のクロスレンジ分解能、各々のレーダ装置の距離分解能がわかれば、（数式４）により、レーダ装置１，２間の必要な離隔距離Ｌを決めることができる。
【００２８】
次に、離隔距離Ｌを決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作を説明する。図２は第１の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、ステップＳ１１０では、統合装置３は、レーダ装置１，２に捜索または追尾する目標４の距離を測定させる。
【００３０】
次に、ステップＳ１２０では、統合装置３は、基準レーダ装置を選定し、選定したレーダ装置１で生成された距離情報を受信し、レーダ装置１からみた目標４の距離Ｒt１が基準距離以下であるかどうかを判断する。基準距離以下である（ＹＥＳ）場合はステップＳ１３０に進み、基準距離以下でない（ＮＯ）場合はステップＳ１４０に進む。
【００３１】
ここで、基準レーダ装置を選定する方法としては、以下のような方法が考えられる。（１）目標までの距離が最小となるレーダ装置を選定する（可変）（２）クラッタや妨害などの不要信号レベルが最小となるレーダ装置を選定する（可変）（３）最も見通しのよい場所に設置したレーダ装置を選定する（固定）（４）性能の異なる複数レーダ装置を使用する場合は、最も高い性能のレーダ装置を選定する（固定）。
【００３２】
また、基準距離は、レーダ装置１の角度分解能と、レーダ装置１，２の観測値の統合によるクロスレンジ分解能とが同等になる条件より決める。目標４の距離Ｒt１が基準距離以下の場合は、レーダ装置１，２の観測値の統合によるクロスレンジ分解能の方がレーダ装置１の角度分解能より高い。
【００３３】
ステップＳ１３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２が観測した目標が同一であるかどうかを判断する。レーダ装置１，２が観測した目標が同じ相関ゲート内であれば同一であると判断する。同一である（ＹＥＳ）場合はステップＳ１５０に進み、同一でない（ＮＯ）場合はステップＳ１１０に戻る。
【００３４】
そして、ステップＳ１５０では、統合装置３は、レーダ装置２から同じ相関ゲート内の距離情報を受信する。次に、ステップＳ１６０では、統合装置３は、レーダ装置１とレーダ装置２からの距離情報に基づいて目標４の位置（距離、方位）を特定する。
【００３５】
ステップＳ１２０で基準距離以下でない（ＮＯ）場合は、レーダ装置１の角度分解能の方がレーダ装置１，２の観測値の統合によるクロスレンジ分解能より高い。このため、ステップＳ１４０では、統合装置３は、レーダ装置１に測角させ、これによって生成された方位情報をレーダ装置１から受信し、この方位情報を用いて目標４の位置を特定する。
【００３６】
そして、ステップＳ１７０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ１１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３７】
第１の実施の形態に係るレーダシステムによれば、目標４の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、レーダ装置１，２の距離分解能に応じて決定された離隔距離Ｌだけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１から目標４までの距離Ｒt１が基準距離を超える場合には、レーダ装置１により測角した方位情報に基づいて目標４の位置を特定し、基準距離以下の場合には、レーダ装置１，２からの距離情報に基づいて目標４の位置を特定するので、目標４の位置をレーダ装置１の角度分解能によらず特定でき、クロスレンジ分解能を向上することができる。
【００３８】
なお、位置精度は、パルス圧縮のチャープ帯域を広げて距離分解能を向上すれば更に向上し、結果としてクロスレンジ分解能を向上したのと等価となる。
【００３９】
また、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。レーダ装置３台以上でレーダシステムを構成する場合、基準距離は、基準レーダ装置とその他の各レーダ装置との観測値の統合によるクロスレンジ分解能が基準レーダ装置の角度分解能と同等になる距離のうち最大のものを用いればよい。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。第２の実施の形態のレーダシステムは、第１の実施の形態と同様の構成であるが、レーダ装置１，２の配置が異なる。
【００４１】
第２の実施の形態のレーダシステムでは、マルチパス環境下においてマルチパス波の影響を軽減するために、それぞれのレーダ装置を設置する高度を決める。マルチパス環境下においては、直接波とマルチパス波については、比較的近距離であり、地球の湾曲を考慮せず地球を平面と考えると、図３より、以下の（数式５）〜（数式７）で定式化できる。
【数２】
【００４２】
ここで、Ｒ（ｎ）はレーダ装置ｎ（ｎ＝１，２）からみた目標４の水平距離、ｈtは目標４の高度、ｈa（ｎ）はレーダ装置ｎの高度、Ｒd（ｎ）は直接波経路の距離、Ｒｍ１（ｎ）＋Ｒｍ２（ｎ）はマルチパス経路の距離、φ（ｎ）はレーダ装置ｎにおける直接波とマルチパス波の位相差、λは波長である。
【００４３】
例えば、周波数１０ＧＨｚ、λ＝０．０３ｍ，Ｒ（１）＝Ｒ（２）＝２０ｋｍ，ｈｔ＝５０ｍ，ｈa（１）＝１０ｍ，ｈa（２）＝１１ｍとすると、レーダ装置１，２における位相φ（１）とφ（２）の差は、２６８度となる。これは、直接波とマルチパス波による合成信号が、反射点における位相も含めて逆相になる場合にレベルが小になることより、アンテナ高度の異なる２台のレーダ装置１，２の両方で直接波とマルチパス波とが逆相になることを防ぐためには、位相において十分有意差がある値である。
【００４４】
したがって、捜索又は追尾する目標４の高度ｈtと目標４の水平距離Ｒ（ｎ）のおおよその値を指定すれば、（数式７）により、レーダ装置１，２の必要な高度ｈa（１），ｈa（２）を決めることができる。例えば、目標４の水平距離Ｒ（ｎ）と高度ｈtの範囲を指定して、レーダ装置１，２の（数式７）の位相φ（１）とφ（２）が、範囲内のいずれの距離、高度においても有意差があるように、レーダ装置１，２の高度ｈa（１），ｈa（２）を決めればよい。
【００４５】
次に、高度ｈa（１），ｈa（２）を決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作を説明する。図４は第２の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、ステップＳ２１０では、統合装置３は、レーダ装置１，２に捜索または追尾する目標４を観測させ、レーダ装置１，２が観測した目標が同じ相関ゲート内であるかどうかにより目標が同一であるかどうかを判断する。同一である（ＹＥＳ）場合はステップＳ２２０に進み、同一でない（ＮＯ）場合はステップＳ２１０に戻る。
【００４７】
次に、ステップＳ２２０では、統合装置３は、レーダ装置１，２の同じ相関ゲート内の受信レベルを測定する。
【００４８】
次に、ステップＳ２３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２の受信信号から最大受信レベルを抽出する。そして、ステップＳ２４０では、統合装置３は、最大受信レベルのレーダ装置を選定し、選定したレーダ装置に測角を行わせ、このレーダ装置で生成された高度情報（測角値）を受信し、この高度情報を用いて目標４の位置を特定する。測角方式としては、位相モノパルス（例えば、非特許文献１、p.262-264参照）でもスクイント測角（例えば、非特許文献１、p.260-262参照）でもよい。
【００４９】
ここで、最大受信レベルのレーダ装置を選定する方法を説明する。図５は第２の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図５において、目標４までの水平距離がｒ１〜ｒ２，ｒ４〜ｒ５ではレーダ装置１、ｒ２〜ｒ３，ｒ５〜ｒ６ではレーダ装置２を選定する。それ以外の距離ではレーダ装置１，２のどちらでもよい。
【００５０】
そして、ステップＳ２５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ２１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００５１】
第２の実施の形態に係るレーダシステムによれば、レーダ装置１，２で観測される目標４からの直接波とマルチパス波の位相差が、目標４の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１，２のうち最大の受信レベルを持つレーダ装置の高度情報に基づいて目標４の位置を特定するので、レーダ装置１とレーダ装置２とでは直接波とマルチパス波の位相関係が異なることにより、マルチパス環境下でも測角精度を確保することができる。
【００５２】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係るレーダシステムは第２の実施の形態と同様の構成であり、レーダ装置１，２の配置も同様であるが、高度ｈa（１），ｈa（２）を決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作が異なる。
【００５４】
図６は第３の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ３１０，Ｓ３２０では、第２の実施の形態で説明した図４のＳ２１０，Ｓ２２０と同様の動作を行う。
【００５６】
次に、ステップＳ３３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２のうち受信レベルがスレショルドを超えるレーダ装置に測角を行わせる。
【００５７】
そして、ステップＳ３４０では、統合装置３は、測角を行ったレーダ装置で生成された高度情報（測角値）を受信し、この高度情報の平均値を算出し、これを用いて目標４の位置を特定する。測角方式としては、位相モノパルスでもスクイント測角でもよい。
【００５８】
ここで、受信レベルがスレショルドを超えるレーダ装置を選定する方法を説明する。図７は第３の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図７において、目標４までの水平距離がｒ７〜ｒ８，ｒ１１〜ｒ１２ではレーダ装置１、ｒ９〜ｒ１０，ｒ１３〜ｒ１４ではレーダ装置２の高度情報を用いる。それ以外の距離ではレーダ装置１とレーダ装置２の高度情報の平均値を用いる。
【００５９】
そして、ステップＳ３５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ３１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００６０】
第３の実施の形態に係るレーダシステムは、第２の実施の形態と同様にレーダ装置１，２を配置し、受信レベルがスレショルドを超えるレーダ装置の高度情報の平均値に基づいて目標４の位置を特定する。これにより、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００６２】
（第４の実施の形態）
図８は本発明の第４の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。第４の実施の形態のレーダシステムは、第１の実施の形態と同様の構成であるが、レーダ装置１，２の配置の決め方が異なる。
【００６３】
第４の実施の形態のレーダシステムでは、妨害環境下において妨害の影響を軽減するために、それぞれのレーダ装置の配置を決める。妨害環境下においては、目標と妨害の距離及び角度については、図８より、以下の（数式８）〜（数式１３）で定式化できる。
【数３】
【００６４】
ここで、Ｌはレーダ装置１とレーダ装置２の離隔距離、Ｒt１はレーダ装置１からみた目標４の距離、ＲＪはレーダ装置１とレーダ装置２のベースラインからの妨害５の距離、ΘＪ１はレーダ装置１からみた目標４と妨害５の角度、ΘＪ２はレーダ装置２からみた目標４と妨害５の角度である。
【００６５】
例えば、Ｒｔ＝２０ｋｍ、ＲＪ＝５０ｋｍ、ΘＪ１＝１度、Ｌ＝１ｋｍとすると、レーダ装置２から観測した妨害角度ΘＪ２は、目標４に対して２．１度となり、レーダ装置１から観測した場合の目標に対する妨害角度ΘＪ１＝１度と比べて、サイドローブ方向を変える点に関して、十分有意差がある。
【００６６】
したがって、捜索又は追尾する目標４の範囲、妨害５の距離及び方向がわかれば、（数式１２）により、レーダ装置間の必要な離隔距離Ｌを決めることができる。
【００６７】
次に、離隔距離Ｌを決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作を説明する。図９は第４の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００６８】
ステップＳ４１０，Ｓ４２０では、第２の実施の形態で説明した図４のＳ２１０，Ｓ２２０と同様の動作を行う。
【００６９】
次に、ステップＳ４３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２の受信信号から最小受信レベルを抽出する。妨害信号を受信すると、受信レベルが大きくなるため、最小の受信レベルの信号を用いて測距及び測角を実施する。
【００７０】
そして、ステップＳ４４０では、統合装置３は、最小受信レベルのレーダ装置を選定し、選定したレーダ装置に測距及び測角を行わせ、選定したレーダ装置で生成された位置情報（測距値、測角値）を受信し、この位置情報を用いて目標４の位置を特定する。
【００７１】
ここで、受信レベル最小のレーダ装置を選定する方法を説明する。図１０は第４の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図１０において、目標４までの水平距離がｒ１５まではレーダ装置１、ｒ１５以上ではレーダ装置２を選定する。
【００７２】
そして、ステップＳ４５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ４１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００７３】
第４の実施の形態に係るレーダシステムによれば、レーダ装置１，２で観測される目標４と妨害５との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１，２うち最小の受信レベルを持つレーダ装置の位置情報に基づいて目標の位置を特定するので、目標方向と妨害方向の角度関係が異なることにより、妨害環境下でも探知／追尾性能を確保することができる。
【００７４】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００７５】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係るレーダシステムは第４の実施の形態と同様の構成であり、レーダ装置１，２の配置も同様であるが、離隔距離Ｌを決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作が異なる。
【００７６】
図１１は第５の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００７７】
ステップＳ５１０，Ｓ５２０では、第２の実施の形態で説明した図４のＳ２１０，Ｓ２２０と同様の動作を行う。
【００７８】
次に、ステップＳ５３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２のうち受信レベルがスレショルド以下のレーダ装置に測距及び測角を行わせる。
【００７９】
そして、ステップＳ５４０では、統合装置３は、測距及び測角を行ったレーダ装置で生成された位置情報（測距値、測角値）を受信し、この位置情報の平均値を算出し、これを用いて目標４の位置を特定する。
【００８０】
ここで、受信レベルがスレショルド以下のレーダ装置を選定する方法を説明する。図１２は第５の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図１２において、目標４までの水平距離がｒ１６〜ｒ１７ではレーダ装置１の位置情報を用い、ｒ１７以上では距離ではレーダ装置１とレーダ装置２の位置情報の平均値を用いる。
【００８１】
そして、ステップＳ５５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ５１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００８２】
第５の実施の形態に係るレーダシステムは、第４の実施の形態と同様にレーダ装置１，２を配置し、受信レベルがスレショルド以下のレーダ装置の位置情報の平均値に基づいて目標４の位置を特定する。これにより、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００８４】
また、第１乃至第５の実施の形態において、クロスレンジ分解能の向上、マルチパス環境下の測角精度及び妨害環境下の観測精度の向上のために、各々の場合について、複数レーダ装置の離隔距離や離隔高度について説明したが、一部又はすべての条件を満足するように配置を選定すれば、複合した効果を得ることができる。
【００８５】
また、レーダ装置としては、地上レーダのみでなく、搭載レーダにより、ネットワークを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。
【図４】第２の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【図６】第３の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。
【図９】第４の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図１０】第４の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【図１１】第５の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図１２】第５の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１，２ レーダ装置
３ 統合装置
４ 目標
５ 妨害
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーダ装置を用いて捜索又は追尾を実施するレーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の捜索又は追尾レーダ装置において、クロスレンジ分解能を向上するには、距離方向にはパルス圧縮のチャープ帯域を広げることにより距離分解能を向上することができる（例えば、非特許文献１、p.275-278参照）。一方、角度分解能を向上するためには、ビーム幅を狭くする必要がある。このためには、アンテナ開口を大きくすることになる。
【０００３】
また、マルチパス環境下においては、目標の高度または仰角を観測する際に、直接波の他にマルチパス波を受信する。このため、信号レベルが低下したり、測角精度が劣化したりすることがある。そこで、従来のレーダ装置では、送信周波数を変えることによりマルチパス波の影響を軽減する周波数ダイバーシティ等の方法を用いている。
【０００４】
また、妨害環境下においては、メインローブやサイドローブから妨害を受信すると、妨害強度に埋もれて目標が観測できないことがあった。そこで、従来のレーダ装置では、サイドローブキャンセラ（ＳＬＣ；SideLobe Canceller）等の妨害抑圧手段を用いている（例えば、非特許文献１、p.295-296参照）。
【非特許文献１】吉田孝監修、「改訂レーダ技術」、電子情報通信学会、1996年、p.260-262、p.262-264、p.275-278、p.295-296
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、角度分解能を向上するためにアンテナ開口を大きくすると、アンテナ規模が大きくなり、コスト増になっていた。
【０００６】
また、マルチパス環境下において、周波数ダイバーシティによってマルチパス波の影響を軽減するためには、送信周波数帯域を大きく変える必要がある。このため、十分な周波数帯域を用いることができない状況では周波数ダイバーシティを用いることができず、マルチパス対策として十分でなかった。
【０００７】
また、妨害環境下において、ＳＬＣ等の妨害抑圧手段を用いても、サイドローブレベルが高いと妨害のＳＬＣ前のレベルが大きくなり、妨害を抑圧しきれなかった。
【０００８】
このように、従来のレーダ装置では、クロスレンジ分解能の向上、マルチパス環境下の測角精度確保、妨害環境下の探知／追尾性能確保が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、クロスレンジ分解能を向上し、マルチパス環境下においても測角精度を確保することができ、妨害環境下においても探知／追尾性能を確保することができるレーダシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、各レーダ装置の距離分解能に応じて決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記複数のレーダ装置の中から基準レーダ装置を選定し、前記基準レーダ装置から前記目標までの距離が基準距離を超える場合には、前記基準レーダ装置で前記目標の方位を測角して生成された方位情報に基づいて前記目標の位置を特定し、前記基準距離以下の場合には、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記基準レーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とその他のレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とに基づいて前記目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最大の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の高度を測定して生成された高度情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルドを超える受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された高度情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最小の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、前記複数のレーダ装置は、各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、前記統合装置は、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルド以下の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーダシステムによれば、離隔して配置された複数のレーダ装置により観測した距離情報に基づいて目標の位置を特定するので、目標の位置をレーダ装置の角度分解能によらず特定でき、クロスレンジ分解能を向上することができる。
【００１６】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の高度以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、最大の受信レベルをもつレーダ装置の位置高度情報に基づいて目標の位置を特定するので、マルチパス環境下でも測角精度を確保することができる。
【００１７】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の高度以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、受信レベルがスレショルドを超えたレーダ装置の高度情報の平均値に基づいて目標の位置を特定するので、マルチパス環境下でも測角精度を確保することができる。
【００１８】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の距離以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、最小の受信レベルを持つレーダ装置の位置情報に基づいて目標の位置を特定するので、妨害環境下でも探知／追尾性能を確保することができる。
【００１９】
また、本発明のレーダシステムによれば、所定の距離以上離隔して配置された複数のレーダ装置の中で、受信レベルがスレショルド以下となるレーダ装置の位置情報の平均値に基づいて目標の位置を特定するので、妨害環境下でも探知／追尾性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のレーダシステムを実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。簡単のため、２台のレーダ装置が配置されている場合を示す。第１の実施の形態のレーダシステムは、目標を観測して受信信号を送信するレーダ装置１，２と、レーダ装置１，２と通信可能で、レーダ装置１，２からの受信信号に基づいて目標の位置を特定する統合装置３とを備える。レーダ装置１，２は、離隔距離Ｌだけ離隔して配置される。また、統合装置３は、距離、方位、高度等、あるいはこれらのいずれかによる相関ゲートを備え、レーダ装置１，２が観測した目標が同じ相関ゲート内であれば同一であると判断する。
【００２２】
ここで、離隔距離Ｌの算出方法について説明する。なお、レーダ装置１を基準レーダ装置とする。
【００２３】
図１において、レーダ装置１から目標４を観測すると、距離分解能ΔＲ１により分解される。一方、離隔距離Ｌだけ離隔したレーダ装置２から目標４を観測すると、距離分解能ΔＲ２により分解される。この場合、レーダ装置１及びレーダ装置２の両者によるレーダ装置１から観測した分解能は、図１の斜線で示した範囲になり、以下の（数式１）〜（数式４）で定式化される。
【数１】
【００２４】
ここで、Ｒt１はレーダ装置１からみた目標４の距離、Ｒｃはレーダ装置１とレーダ装置２の観測値の統合によるレーダ装置１からみたクロスレンジ分解能、ΔＲ１はレーダ装置１の距離分解能、ΔＲ２はレーダ装置２の距離分解能、θ２はレーダ装置１，２によるベースラインと、レーダ装置２と目標４を結ぶ直線とのなす角である。
【００２５】
例えば、Ｒt１＝２０ｋｍ，ΔＲ１＝ΔＲ２＝３０ｍ，Ｌ＝３ｋｍとすると、（数式１）〜（数式４）より、Ｒｃ＝４０２ｍとなる。
【００２６】
一方、アンテナビーム幅を２度とすると、Ｒt１＝２０ｋｍの地点のレーダ装置１のクロスレンジ分解能は、
２×ｔａｎ１°×２０ｋｍ＝６９８ｍ
であるので、レーダ装置１とレーダ装置２の観測値の統合によりクロスレンジ分解能が改善されていることがわかる。
【００２７】
したがって、捜索又は追尾する目標のおおよその距離Ｒt１を指定し、所望のクロスレンジ分解能、各々のレーダ装置の距離分解能がわかれば、（数式４）により、レーダ装置１，２間の必要な離隔距離Ｌを決めることができる。
【００２８】
次に、離隔距離Ｌを決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作を説明する。図２は第１の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、ステップＳ１１０では、統合装置３は、レーダ装置１，２に捜索または追尾する目標４の距離を測定させる。
【００３０】
次に、ステップＳ１２０では、統合装置３は、基準レーダ装置を選定し、選定したレーダ装置１で生成された距離情報を受信し、レーダ装置１からみた目標４の距離Ｒt１が基準距離以下であるかどうかを判断する。基準距離以下である（ＹＥＳ）場合はステップＳ１３０に進み、基準距離以下でない（ＮＯ）場合はステップＳ１４０に進む。
【００３１】
ここで、基準レーダ装置を選定する方法としては、以下のような方法が考えられる。（１）目標までの距離が最小となるレーダ装置を選定する（可変）（２）クラッタや妨害などの不要信号レベルが最小となるレーダ装置を選定する（可変）（３）最も見通しのよい場所に設置したレーダ装置を選定する（固定）（４）性能の異なる複数レーダ装置を使用する場合は、最も高い性能のレーダ装置を選定する（固定）。
【００３２】
また、基準距離は、レーダ装置１の角度分解能と、レーダ装置１，２の観測値の統合によるクロスレンジ分解能とが同等になる条件より決める。目標４の距離Ｒt１が基準距離以下の場合は、レーダ装置１，２の観測値の統合によるクロスレンジ分解能の方がレーダ装置１の角度分解能より高い。
【００３３】
ステップＳ１３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２が観測した目標が同一であるかどうかを判断する。レーダ装置１，２が観測した目標が同じ相関ゲート内であれば同一であると判断する。同一である（ＹＥＳ）場合はステップＳ１５０に進み、同一でない（ＮＯ）場合はステップＳ１１０に戻る。
【００３４】
そして、ステップＳ１５０では、統合装置３は、レーダ装置２から同じ相関ゲート内の距離情報を受信する。次に、ステップＳ１６０では、統合装置３は、レーダ装置１とレーダ装置２からの距離情報に基づいて目標４の位置（距離、方位）を特定する。
【００３５】
ステップＳ１２０で基準距離以下でない（ＮＯ）場合は、レーダ装置１の角度分解能の方がレーダ装置１，２の観測値の統合によるクロスレンジ分解能より高い。このため、ステップＳ１４０では、統合装置３は、レーダ装置１に測角させ、これによって生成された方位情報をレーダ装置１から受信し、この方位情報を用いて目標４の位置を特定する。
【００３６】
そして、ステップＳ１７０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ１１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３７】
第１の実施の形態に係るレーダシステムによれば、目標４の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、レーダ装置１，２の距離分解能に応じて決定された離隔距離Ｌだけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１から目標４までの距離Ｒt１が基準距離を超える場合には、レーダ装置１により測角した方位情報に基づいて目標４の位置を特定し、基準距離以下の場合には、レーダ装置１，２からの距離情報に基づいて目標４の位置を特定するので、目標４の位置をレーダ装置１の角度分解能によらず特定でき、クロスレンジ分解能を向上することができる。
【００３８】
なお、位置精度は、パルス圧縮のチャープ帯域を広げて距離分解能を向上すれば更に向上し、結果としてクロスレンジ分解能を向上したのと等価となる。
【００３９】
また、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。レーダ装置３台以上でレーダシステムを構成する場合、基準距離は、基準レーダ装置とその他の各レーダ装置との観測値の統合によるクロスレンジ分解能が基準レーダ装置の角度分解能と同等になる距離のうち最大のものを用いればよい。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。第２の実施の形態のレーダシステムは、第１の実施の形態と同様の構成であるが、レーダ装置１，２の配置が異なる。
【００４１】
第２の実施の形態のレーダシステムでは、マルチパス環境下においてマルチパス波の影響を軽減するために、それぞれのレーダ装置を設置する高度を決める。マルチパス環境下においては、直接波とマルチパス波については、比較的近距離であり、地球の湾曲を考慮せず地球を平面と考えると、図３より、以下の（数式５）〜（数式７）で定式化できる。
【数２】
【００４２】
ここで、Ｒ（ｎ）はレーダ装置ｎ（ｎ＝１，２）からみた目標４の水平距離、ｈtは目標４の高度、ｈa（ｎ）はレーダ装置ｎの高度、Ｒd（ｎ）は直接波経路の距離、Ｒｍ１（ｎ）＋Ｒｍ２（ｎ）はマルチパス経路の距離、φ（ｎ）はレーダ装置ｎにおける直接波とマルチパス波の位相差、λは波長である。
【００４３】
例えば、周波数１０ＧＨｚ、λ＝０．０３ｍ，Ｒ（１）＝Ｒ（２）＝２０ｋｍ，ｈｔ＝５０ｍ，ｈa（１）＝１０ｍ，ｈa（２）＝１１ｍとすると、レーダ装置１，２における位相φ（１）とφ（２）の差は、２６８度となる。これは、直接波とマルチパス波による合成信号が、反射点における位相も含めて逆相になる場合にレベルが小になることより、アンテナ高度の異なる２台のレーダ装置１，２の両方で直接波とマルチパス波とが逆相になることを防ぐためには、位相において十分有意差がある値である。
【００４４】
したがって、捜索又は追尾する目標４の高度ｈtと目標４の水平距離Ｒ（ｎ）のおおよその値を指定すれば、（数式７）により、レーダ装置１，２の必要な高度ｈa（１），ｈa（２）を決めることができる。例えば、目標４の水平距離Ｒ（ｎ）と高度ｈtの範囲を指定して、レーダ装置１，２の（数式７）の位相φ（１）とφ（２）が、範囲内のいずれの距離、高度においても有意差があるように、レーダ装置１，２の高度ｈa（１），ｈa（２）を決めればよい。
【００４５】
次に、高度ｈa（１），ｈa（２）を決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作を説明する。図４は第２の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、ステップＳ２１０では、統合装置３は、レーダ装置１，２に捜索または追尾する目標４を観測させ、レーダ装置１，２が観測した目標が同じ相関ゲート内であるかどうかにより目標が同一であるかどうかを判断する。同一である（ＹＥＳ）場合はステップＳ２２０に進み、同一でない（ＮＯ）場合はステップＳ２１０に戻る。
【００４７】
次に、ステップＳ２２０では、統合装置３は、レーダ装置１，２の同じ相関ゲート内の受信レベルを測定する。
【００４８】
次に、ステップＳ２３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２の受信信号から最大受信レベルを抽出する。そして、ステップＳ２４０では、統合装置３は、最大受信レベルのレーダ装置を選定し、選定したレーダ装置に測角を行わせ、このレーダ装置で生成された高度情報（測角値）を受信し、この高度情報を用いて目標４の位置を特定する。測角方式としては、位相モノパルス（例えば、非特許文献１、p.262-264参照）でもスクイント測角（例えば、非特許文献１、p.260-262参照）でもよい。
【００４９】
ここで、最大受信レベルのレーダ装置を選定する方法を説明する。図５は第２の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図５において、目標４までの水平距離がｒ１〜ｒ２，ｒ４〜ｒ５ではレーダ装置１、ｒ２〜ｒ３，ｒ５〜ｒ６ではレーダ装置２を選定する。それ以外の距離ではレーダ装置１，２のどちらでもよい。
【００５０】
そして、ステップＳ２５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ２１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００５１】
第２の実施の形態に係るレーダシステムによれば、レーダ装置１，２で観測される目標４からの直接波とマルチパス波の位相差が、目標４の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１，２のうち最大の受信レベルを持つレーダ装置の高度情報に基づいて目標４の位置を特定するので、レーダ装置１とレーダ装置２とでは直接波とマルチパス波の位相関係が異なることにより、マルチパス環境下でも測角精度を確保することができる。
【００５２】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係るレーダシステムは第２の実施の形態と同様の構成であり、レーダ装置１，２の配置も同様であるが、高度ｈa（１），ｈa（２）を決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作が異なる。
【００５４】
図６は第３の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ３１０，Ｓ３２０では、第２の実施の形態で説明した図４のＳ２１０，Ｓ２２０と同様の動作を行う。
【００５６】
次に、ステップＳ３３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２のうち受信レベルがスレショルドを超えるレーダ装置に測角を行わせる。
【００５７】
そして、ステップＳ３４０では、統合装置３は、測角を行ったレーダ装置で生成された高度情報（測角値）を受信し、この高度情報の平均値を算出し、これを用いて目標４の位置を特定する。測角方式としては、位相モノパルスでもスクイント測角でもよい。
【００５８】
ここで、受信レベルがスレショルドを超えるレーダ装置を選定する方法を説明する。図７は第３の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図７において、目標４までの水平距離がｒ７〜ｒ８，ｒ１１〜ｒ１２ではレーダ装置１、ｒ９〜ｒ１０，ｒ１３〜ｒ１４ではレーダ装置２の高度情報を用いる。それ以外の距離ではレーダ装置１とレーダ装置２の高度情報の平均値を用いる。
【００５９】
そして、ステップＳ３５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ３１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００６０】
第３の実施の形態に係るレーダシステムは、第２の実施の形態と同様にレーダ装置１，２を配置し、受信レベルがスレショルドを超えるレーダ装置の高度情報の平均値に基づいて目標４の位置を特定する。これにより、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００６２】
（第４の実施の形態）
図８は本発明の第４の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。第４の実施の形態のレーダシステムは、第１の実施の形態と同様の構成であるが、レーダ装置１，２の配置の決め方が異なる。
【００６３】
第４の実施の形態のレーダシステムでは、妨害環境下において妨害の影響を軽減するために、それぞれのレーダ装置の配置を決める。妨害環境下においては、目標と妨害の距離及び角度については、図８より、以下の（数式８）〜（数式１３）で定式化できる。
【数３】
【００６４】
ここで、Ｌはレーダ装置１とレーダ装置２の離隔距離、Ｒt１はレーダ装置１からみた目標４の距離、ＲＪはレーダ装置１とレーダ装置２のベースラインからの妨害５の距離、ΘＪ１はレーダ装置１からみた目標４と妨害５の角度、ΘＪ２はレーダ装置２からみた目標４と妨害５の角度である。
【００６５】
例えば、Ｒｔ＝２０ｋｍ、ＲＪ＝５０ｋｍ、ΘＪ１＝１度、Ｌ＝１ｋｍとすると、レーダ装置２から観測した妨害角度ΘＪ２は、目標４に対して２．１度となり、レーダ装置１から観測した場合の目標に対する妨害角度ΘＪ１＝１度と比べて、サイドローブ方向を変える点に関して、十分有意差がある。
【００６６】
したがって、捜索又は追尾する目標４の範囲、妨害５の距離及び方向がわかれば、（数式１２）により、レーダ装置間の必要な離隔距離Ｌを決めることができる。
【００６７】
次に、離隔距離Ｌを決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作を説明する。図９は第４の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００６８】
ステップＳ４１０，Ｓ４２０では、第２の実施の形態で説明した図４のＳ２１０，Ｓ２２０と同様の動作を行う。
【００６９】
次に、ステップＳ４３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２の受信信号から最小受信レベルを抽出する。妨害信号を受信すると、受信レベルが大きくなるため、最小の受信レベルの信号を用いて測距及び測角を実施する。
【００７０】
そして、ステップＳ４４０では、統合装置３は、最小受信レベルのレーダ装置を選定し、選定したレーダ装置に測距及び測角を行わせ、選定したレーダ装置で生成された位置情報（測距値、測角値）を受信し、この位置情報を用いて目標４の位置を特定する。
【００７１】
ここで、受信レベル最小のレーダ装置を選定する方法を説明する。図１０は第４の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図１０において、目標４までの水平距離がｒ１５まではレーダ装置１、ｒ１５以上ではレーダ装置２を選定する。
【００７２】
そして、ステップＳ４５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ４１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００７３】
第４の実施の形態に係るレーダシステムによれば、レーダ装置１，２で観測される目標４と妨害５との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔してレーダ装置１，２を配置し、レーダ装置１，２うち最小の受信レベルを持つレーダ装置の位置情報に基づいて目標の位置を特定するので、目標方向と妨害方向の角度関係が異なることにより、妨害環境下でも探知／追尾性能を確保することができる。
【００７４】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００７５】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係るレーダシステムは第４の実施の形態と同様の構成であり、レーダ装置１，２の配置も同様であるが、離隔距離Ｌを決めてレーダ装置１，２を配置した後、目標を捜索又は追尾する動作が異なる。
【００７６】
図１１は第５の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【００７７】
ステップＳ５１０，Ｓ５２０では、第２の実施の形態で説明した図４のＳ２１０，Ｓ２２０と同様の動作を行う。
【００７８】
次に、ステップＳ５３０では、統合装置３は、レーダ装置１，２のうち受信レベルがスレショルド以下のレーダ装置に測距及び測角を行わせる。
【００７９】
そして、ステップＳ５４０では、統合装置３は、測距及び測角を行ったレーダ装置で生成された位置情報（測距値、測角値）を受信し、この位置情報の平均値を算出し、これを用いて目標４の位置を特定する。
【００８０】
ここで、受信レベルがスレショルド以下のレーダ装置を選定する方法を説明する。図１２は第５の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。図１２において、目標４までの水平距離がｒ１６〜ｒ１７ではレーダ装置１の位置情報を用い、ｒ１７以上では距離ではレーダ装置１とレーダ装置２の位置情報の平均値を用いる。
【００８１】
そして、ステップＳ５５０では、統合装置３は、捜索又は追尾を終了するかどうかを判断し、終了する（ＹＥＳ）と判断した場合は捜索又は追尾を終了し、終了しない（ＮＯ）と判断した場合はステップＳ５１０に戻って以降の処理を繰り返す。
【００８２】
第５の実施の形態に係るレーダシステムは、第４の実施の形態と同様にレーダ装置１，２を配置し、受信レベルがスレショルド以下のレーダ装置の位置情報の平均値に基づいて目標４の位置を特定する。これにより、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
なお、上記ではレーダ装置が２台の場合で説明したが、同様の考え方により３台以上のレーダ装置の場合に拡張できる。
【００８４】
また、第１乃至第５の実施の形態において、クロスレンジ分解能の向上、マルチパス環境下の測角精度及び妨害環境下の観測精度の向上のために、各々の場合について、複数レーダ装置の離隔距離や離隔高度について説明したが、一部又はすべての条件を満足するように配置を選定すれば、複合した効果を得ることができる。
【００８５】
また、レーダ装置としては、地上レーダのみでなく、搭載レーダにより、ネットワークを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。
【図４】第２の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【図６】第３の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るレーダシステムを示す構成図である。
【図９】第４の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図１０】第４の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【図１１】第５の実施の形態に係るレーダシステムで目標を捜索又は追尾する動作を示すフローチャートである。
【図１２】第５の実施の形態におけるレーダ装置の受信レベルを示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１，２ レーダ装置
３ 統合装置
４ 目標
５ 妨害
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
前記目標の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、各レーダ装置の距離分解能に応じて決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記複数のレーダ装置の中から基準レーダ装置を選定し、前記基準レーダ装置から前記目標までの距離が基準距離を超える場合には、前記基準レーダ装置で前記目標の方位を測角して生成された方位情報に基づいて前記目標の位置を特定し、前記基準距離以下の場合には、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記基準レーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とその他のレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とに基づいて前記目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項２】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最大の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の高度を測定して生成された高度情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項３】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルドを超える受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された高度情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項４】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最小の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項５】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルド以下の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項１】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
前記目標の捜索範囲又は追尾範囲、所望のクロスレンジ分解能、各レーダ装置の距離分解能に応じて決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記複数のレーダ装置の中から基準レーダ装置を選定し、前記基準レーダ装置から前記目標までの距離が基準距離を超える場合には、前記基準レーダ装置で前記目標の方位を測角して生成された方位情報に基づいて前記目標の位置を特定し、前記基準距離以下の場合には、前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記基準レーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とその他のレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された距離情報とに基づいて前記目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項２】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最大の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の高度を測定して生成された高度情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項３】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される前記目標からの直接波とマルチパス波の位相差が、前記目標の捜索範囲又は追尾範囲内のいずれの距離、高度においても有意差をもつように決定された離隔高度だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルドを超える受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の距離を測定して生成された高度情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項４】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中で最小の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【請求項５】
目標を観測して受信信号を送信する複数のレーダ装置と、
これら複数のレーダ装置から前記受信信号を受信して、前記受信信号に基づいて前記目標の位置を特定する統合装置とを備えたレーダシステムにおいて、
前記複数のレーダ装置は、
各レーダ装置で観測される目標と妨害との角度が有意差をもつように決定された離隔距離だけ互いに離隔して配置され、
前記統合装置は、
前記各レーダ装置で観測した前記目標が同一であるかどうかを前記受信信号に基づいて判断し、同一であるときには、前記各レーダ装置の中でスレショルド以下の受信レベルを持つレーダ装置で前記目標の位置を測定して生成された位置情報の平均値に基づいて目標の位置を特定することを特徴とするレーダシステム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２４８２３（Ｐ２００７−２４８２３Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１１２７３（Ｐ２００５−２１１２７３）
【出願日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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