レーダ情報処理装置
【課題】個別レーダは極力小型軽量の装置規模を維持しながら、目標の航跡位置情報の信頼性向上を可能にする。
【解決手段】各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、スキャンごとに各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部を備え、位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて追尾処理を行う。
【解決手段】各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、スキャンごとに各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部を備え、位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて追尾処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のレーダを用いて飛翔する目標の探知を行うレーダシステムに適用するレーダ情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーダを用いたレーダシステムを適用して対空戦闘を想定した場合、目標の探知から射撃に至る運用の流れは図９に示されるようになる。異なる位置に配置した複数のレーダ１，２を用いて、ある特定の範囲を監視し、目標の探知を行う（ステップＳＴ１）。レーダ１，２は探知した目標の位置、速度、進行方向などの目標情報を取得して上位の指揮統制システム３に伝送する（ステップＳＴ２）。指揮統制システム３では、連接する複数のレーダ１，２から得られた目標情報を統合し、指揮統制システム３と連接する火器システム４に対して統合した目標情報を伝送し、射撃指示を出す（ステップＳＴ３）。火器システム４は、上位の指揮統制システムから得た目標情報と射撃指示に基づいて、対象目標の想定された位置に照準を合わせ、射撃を行う（ステップＳＴ４）。上記レーダシステムの場合、レーダ１，２で取得する目標情報は最終的には射撃対象目標の情報として使用するため、上位の指揮統制システム３に伝送する目標位置情報としては精度が良く、高い信頼性が要求される。一方、監視対象となる敵航空機やミサイル等は小型化、高速化される傾向にあるため、これらに適用するレーダシステムとしては、今後さらなる信頼性の向上が求められる。
【０００３】
従来、目標情報の位置精度を向上させる技術として、同一の目標を観測した複数のレーダからの目標の位置、速度および情報のＳ／Ｎを収集し、情報レーダ情報処理装置において、収集した情報から各レーダの角度精度、距離精度を計算し、計算した各レーダの角度精度同士および距離精度同士を比較することにより最も精度の良いレーダの情報を選択し、選択した情報に基づいて目標の掩護すべき場所への到達時間や目標とミサイルの会合する位置、目標に対するミサイルの発射時刻やミサイルを発射する方位角、仰角を計算する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１１４３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のレーダシステムの場合、複数のレーダから収集した目標の距離、速度および情報のＳ／Ｎに基づいて各レーダの角度精度、距離精度を計算し、最も精度の良いレーダの情報を選択して目標に対する攻撃のためのデータを計算しているが、次のような問題がある。
上述のようなレーダシステムにおいて用いる目標の位置は、距離、方位、仰角からなる３次元情報である。これら距離、方位、仰角の精度を決定する要因は様々であるが、近年のモノパルス測角を行うレーダにおいては一般的には次の式で表される。
【数１】
但し、Ｃは光速、τは受信パルス幅、Ｓ／Ｎは信号対雑音電力比、θは方位ビーム幅、φは仰角ビーム幅、Ｋｂは方位方向のモノパルススロープ、Ｋｅは仰角方向のモノパルススロープである。
【０００６】
ここで、光速Ｃは定数であり、ビーム幅θ，φとモノパルススロープＫｂは空中線の規模によりほぼ決定される値である。また、受信パルス幅τについては、受信パルス幅を小さくするためにパルス圧縮の技術が採用されるのが通常であるが、チャープ（ＦＭ変調）をかける周波数帯域幅には電波使用許可の制限があり、ある程度性能が決まってしまう。したがって、目標位置情報の信頼性を向上させるためには、より高いＳ／Ｎを確保する必要がある。
しかし、上記従来の技術の場合、Ｓ／Ｎについては、各レーダから得られた値をそのまま使用しているので、角度精度、距離精度を計算しても、その信頼度には限界が生じる。この問題を解決するには個別のレーダによる観測精度を向上させる必要があるが、そのためには、個別レーダにおいて送受信機、空中線、信号処理器等の装置規模の増加が必要となる。レーダが固定サイトに設置されるタイプであれば、装置規模の増加はある程度許容されるが、コスト増については避けられない。また、車両搭載型のレーダにおいては、レーダが大型化すると、車両への搭載自体が困難となる。
【０００７】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、個別レーダは極力小型軽量の装置規模を維持しながら、目標の航跡位置情報の信頼性向上を可能にするレーダ情報処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るレーダ情報処理装置は、異なる位置に配置された複数のレーダから受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、スキャンごとに各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、複数のレーダにより観測した目標の情報と各レーダとの相対的な位置関係に基づいて、各レーダで取得した目標の位置情報にウェイト係数をかけた後、追尾処理の平滑化を行うようにしたので、目標の航跡位置情報の信頼性を向上させることができる。したがって、この発明で得られる目標の航跡位置情報を上位の指揮統制システムに伝送することにより、従来よりも正確な目標情報を火器システムへ伝送することができ、射撃性能の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ情報処理装置の機能構成を含むレーダシステムを示すブロック図である。
レーダシステムは、複数（２個以上とする）のレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３とレーダ情報処理装置１００から構成される。レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、同等の性能を持ち、アンテナを全ての方位方向に機械回転し、仰角方向には電子ビーム走査を行う３次元レーダであり、同一目標を観測して目標の位置情報（距離、方位、仰角）および情報のＳ／Ｎを取得する手段である。レーダ情報処理装置１００は、レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３が取得したそれぞれの目標情報を通信（無線または有線）により収集し、これらの目標情報に基づいて、探知した目標の航跡位置情報を作成し、指揮統制システムに送信する手段である。
【００１１】
レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、同一構成からなり、アンテナ１１、駆動部１２、送受信部１３、目標検出部１４、ビーム制御部１５、測角部１６、連接部１７および通信部１８を備えている。
レーダの動作について説明する。
レーダ情報処理装置１００から無線または有線で送信された各種制御指示が通信部１８により受信され、連接部１７を介して駆動部１２、送受信部１３、ビーム制御部１５に与えられる。駆動部１２では、与えられたアンテナの方位方向を指定する制御指示に従って、アンテナ１１を水平方向に機械回転させ、目標が存在する方位方向に電波の送受信面を設定する。同時に、ビーム制御部１５には仰角を指定する制御指示が与えられ、ビーム制御部１５では、アンテナ１１から発生する電子ビームの走査が目標の存在する仰角方向に対して行われるように設定する。また、これらの方位、仰角の設定に伴って送受信部１３へは送信の制御指示が与えられ、送受信部１３では、生成したモノパルス測角用の送信信号をアンテナ１１に給電する。アンテナ１１は、フェイズドアレーアンテナで構成されており、送信信号が給電されると設定された方位に対し、かつ設定された仰角方向にモノパルス測角用の和と差のビームパターンで電波放射（スキャン）を行い、目標からの反射波を受信する。なお、上記アンテナの方位制御、ビーム制御、送信制御はレーダ情報処理装置１００からの制御指示に従って随時行われる。
【００１２】
送受信部１３では、アンテナ１１で受信した反射波の信号に対して、周波数変換などの受信処理を行いアナログのビデオ信号を得、さらにＡ／Ｄ変換してデジタルの受信ビデオ信号を生成して目標検出部１４に出力する。目標検出部１４では、受信ビデオ信号に対して、周知のようにパルス圧縮処理、ヒット積分、ＭＴＩ（Moving target Indicator；移動目標表示装置）処理、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate；一定誤警報率）処理などを行って、目標の距離を検出する。測角部１６では、受信和信号と差信号（方位角差信号、仰角差信号）に基づいて周知のモノパルス測角の演算処理を行い、目標の方位および仰角を得る。連接部１７は、得られた距離、方位、仰角からなる目標の位置情報および信頼性計算のための情報のＮ／Ｓを伝送データにして作成し、通信部１８を介してレーダ情報処理装置１００へ送信する。
【００１３】
レーダ情報処理装置１００は、第１の通信部１０１、連接部１０２、相対位置計算部１０３、Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４、位置ウェイト計算部１０５、位置計算部１０６、追尾処理部１０７、航跡管理部１０８、自己位置標定部１０９、制御表示部１１０、外部連接部１１１および第２の通信部１１２を備えている。
第１の通信部１０１は、各レーダからの伝送データ（目標の位置情報および情報のＮ／Ｓ）を受信し、また各レーダに対して制御指示を送信する手段である。連接部１０２は、各レーダからの目標の位置情報およびＮ／Ｓを位置計算部１０６と相対位置計算部１０３へ伝送し、また制御表示部１１０で与えられる操作指示を制御指示信号に変換する手段である。相対位置計算部１０３は、スキャンごとに各レーダから収集した目標の位置情報に基づいて各レーダと目標との相対位置（相対距離、相対方位、相対仰角）を計算する手段である。Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４は、相対位置計算部１０３で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を計算する手段である。位置ウェイト計算部１０５は、相対位置計算部１０３で算出した各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する手段である。
【００１４】
自己位置標定部１０９は、当該装置１００の自己位置を標定する手段である。位置計算部１０６は、スキャンごとに各レーダから収集した目標の位置情報のそれぞれに対して、算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、スキャンごとの各レーダのウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する手段である。追尾処理部１０７は、位置計算部１０６で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する手段である。航跡管理部１０８は、追尾処理部１０７の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を超えた場合に正式な目標航跡として確立する手段である。制御表示部１１０は、追尾処理部１０７で作成した目標航跡を表示し、またオペレータによる操作指示を入力する手段である。外部連接部１１１は、追尾処理部１０７で生成された航跡位置情報を伝送データに作成する手段である。第２の通信部１１２は、航跡位置情報の伝送データを上位の指揮統制システムへ送信する手段である。
【００１５】
次に、レーダ情報処理装置の動作について説明する。
近年のレーダでは、追尾技術を用いて目標の位置を確定する技術が採用されている。これは、レーダが検出した目標を追尾し、追尾航跡の信頼度を計算し、その信頼度がある基準値を超えた時点で目標航跡として確立するものである。この方法では、例えば図２に示すように、追尾処理の過程において、目標の予測位置と実際に検出された目標位置（検出位置として記載）に基づいて航跡の平滑化処理が行われるため、目標航跡として確立した時点の位置（平滑位置として記載）の精度は、検出位置の精度よりも改善されたものとなる。この発明のレーダ情報処理装置１００においても、上記のような航跡の平滑化によって追尾のための航跡位置情報を得る方法を用いる。
ここでは、目標は高度一定で飛行しているものとして説明する。図３に示すように、あるスキャンにおいて、複数のレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３により同一の目標を観測し、それぞれ３次元の目標の位置情報（距離Ｒn，方位θn，仰角φn：ｎはレーダの番号を表す）を取得する。複数のレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれが取得した目標の位置情報およびＳ／Ｎ情報を伝送データにしてレーダ情報処理装置１００に送信する。
【００１６】
レーダ情報処理装置１００において、各レーダからの伝送データは第１の通信部１０１で受信され連接部１０２に与えられる。連接部１０２では、各レーダで取得した目標の位置情報を相対位置計算部１０３と位置計算部１０６へ与え、Ｓ／Ｎ情報は航跡管理部１０８に与える。相対位置計算部１０３では、予め取得したレーダの位置と目標の位置情報に基づいて、各レーダに対する目標の相対位置を計算し、計算結果をＳ／Ｎウェイト計算部１０４と位置ウェイト計算部１０５に与える。ここで、相対位置とは、レーダと目標の位置関係を下記のようにレーダ間で比較するためのもので、相対距離、相対方位、相対仰角を表す。
【００１７】
Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４では、相対位置計算部１０３で算出された各レーダと目標の相対距離に応じてそれぞれのＳ／Ｎウェイト係数αnを計算し、算出したＳ／Ｎウェイト係数αnを位置計算部１０６に与える。ここで、Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４によるＳ／Ｎウェイト係数αnの決定方法について説明する。各レーダと目標との相対距離を比較する。例えば図４に示すように、レーダと目標との相対距離は、レーダＳ１に関する距離が最も小さく、レーダＳ３に関する距離が最も大きい。相対距離が小さいほど目標からの反射電力が大きくＳ／Ｎが高くなるため、相対距離が最も小さいレーダＳ１で観測した目標の位置精度が最も良いことになる。逆に、相対距離が最も大きいレーダＳ３で観測した目標の位置精度が最も悪いことになる。Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４は、この原理に基づいて、各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイトαnを算出する。この場合、Ｓ／Ｎウェイトαnは、予め準備した、相対距離対Ｓ／Ｎウェイトの関係を表すテーブルまたは関係式を用いて計算される。図４の場合、各レーダのＳ／Ｎウェイトは以下の算出例のようになるものとする。
α1＝１、 α2＝０．５、 α3＝０．１
【００１８】
一方、位置ウェイト計算部１０５では、相対位置計算部１０３で算出された各レーダと目標の相対位置に応じてそれぞれの位置ウェイト係数βxn（ｘはＲ、θ、φのいずれかを表す）を計算し、算出した位置ウェイト係数βxnを位置計算部１０６に与える。
ここで、位置ウェイト係数βxnの決定方法について説明する。位置ウェイト係数値は、レーダ情報処理装置１００に対するレーダＳ１〜Ｓ３の位置関係およびＳ１〜Ｓ３に対する目標の位置関係から算出する。図５に示すように、例えばレーダ情報処理装置１００とレーダＳ１の位置関係が相対方位でφS1-1°である場合、目標が位置L１（Ｓ１に対してφS1-1°）に存在するならば、Ｓ１で得られた目標の距離情報は最も信頼が高いと言えるので、距離ウェイトβR1は最大の１となる。逆に、目標が位置L２（レーダ情報処理装置１００から見た接線方向であるφS1-2°）に存在するならば、Ｓ１から得られる、レーダ情報処理装置を基準とした距離情報は、Ｓ１から見ると方位方向にあるため、最も信頼度が低いと言える。したがって、Ｓ１の基準方位に対する目標の存在方位をφとすると、Ｓ１の距離ウェイト係数βR1は次式のように表される。
βR1＝１×｛（φ−φS1-1）／（φS1-2°−φS1-1）｝ （４）
方位、仰角およびレーダの位置ウェイトも同じ原理で算出する。
【００１９】
例えば図６に示すレーダＳ１と目標の位置関係の場合、レーダＳ１で取得した目標の位置（Ｒ1，θ1，φ1）は、レーダＳ１自身の位置（ＲS1，θS1，φS1）との相対的な位置関係から、距離方向については精度が高く、方位方向については精度が低い筈である。そこで、位置ウェイト係数を算出すると、以下の例のようになる。
βR1＝１、 βθ1＝０．１、 βφ1＝１
また、図７に示すレーダＳ３と目標との相対的な位置関係に基づいて、各位置ウェイト係数を以下の通りとする。同様にして、レーダＳ２についても、以下のように位置ウェイト係数を決定する。
βR2＝０．５、 βθ2＝０．５、 βφ2＝１
βR3＝０．１、 βθ3＝１、 βφ3＝１
なお、この例では目標の飛行高度βφnは一定とした場合について示したが、飛行高度が大きく変わる場合、各レーダと目標の仰角方向の角度関係により仰角方向のビーム幅が変わる（ビーム幅が広いほど精度は低下するので、位置の信頼度は低下する）ため、仰角方向のウェイト係数βφ3も変化させることになる。
【００２０】
位置計算部１０６では、スキャンごとに各レーダからの目標の位置情報（距離Ｒn，方位θn，仰角φn）に対して、Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４で算出されたＳ／Ｎウェイト係数αnと位置ウェイト計算部１０５で算出された位置ウェイト係数βxnを乗じてウェイト付けした位置情報（距離αnβRnＲn，方位αnβθnθn，仰角αnβφnφn）をそれぞれ求め、これらを式（５）〜（７）を用いて合成する。式（５）〜（７）は、あるスキャンにおける目標の３次元位置を表す。ここでは、各レーダで得られたウェイト付けした位置情報の平均値として定義しているが、別の方法として中間値を求めるようにしてもよい。
距離； Ｒ＝（α1βR1Ｒ1＋α2βR2Ｒ2＋α3βR3Ｒ3）／３ （５）
方位； θ＝（α1βθ1θ1＋α2βθ2θ2＋α3βθ3θ3）／３ （６）
仰角； φ＝（α1βφ1φ1＋α2βφ2φ2＋α3βφ3φ3）／３ （７）
次に、合成した位置情報（相対的な目標の位置情報）を自己位置標定部１０９にあるこの装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置（図２に示す「検出位置」に相当する）に変換する。計算結果は追尾処理部１０７へ送られる。
【００２１】
追尾処理部１０７では、位置計算部１０６で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報（最終スキャンにおける位置情報）を生成する。
追尾処理部１０７の処理は、前述したように従来から行われている方法であるが、この発明ではスキャンごとのウェイト付けされた絶対的な目標位置（検出位置）に対して適用される。以下、図２に従って説明する。追尾処理部１０７は、位置計算部１０６から最初のスキャン１による検出位置Ｐ１を受け取ると保持する。次のスキャン２において取得した検出位置Ｐ２とスキャン１で保存した検出位置Ｐ１とから目標航跡を推定して仮作成することにより、その次のスキャン３における目標の位置を予測して予測位置Ｐ３１を得る。同時に航跡管理部１０８により、仮作成した目標航跡の信頼度を計算する。この信頼度の計算には各レーダから受信したＳ／Ｎ情報が用いられる。次に、実際のスキャン３において取得した検出位置Ｐ３と先の予測位置Ｐ３１とを比較し平滑化することにより平滑位置Ｐ３２を算出し、この平滑位置Ｐ３２をスキャン３の時の目標の航跡位置として確定し、航跡を更新する。同時に航跡管理部１０８では、更新された目標航跡の信頼度を再計算し、信頼度がある基準値を超えた場合には正式に航跡として確立する。同様に、平滑位置Ｐ３２と前のスキャン２における検出位置Ｐ２とから目標航跡を仮作成することにより、その次のスキャン４における目標の位置を予測して予測位置Ｐ４１を得る。そして実際のスキャン４において取得した検出位置Ｐ４と予測位置Ｐ４１とを比較し平滑化することに平滑位置Ｐ４２を算出し、Ｐ４２をスキャン４の時の目標の航跡位置として確定し、航跡を更新する。また、航跡の信頼度がある基準値を超えた時点で、正式な航跡として確立する。以下同様な処理を繰り返す。追尾処理部１０７では、こうして過去数スキャンで確立した航跡に基づいて最終スキャンにおける位置情報を求め、航跡位置情報として得る。
【００２２】
外部連接部１１１では追尾処理部１０７で生成された航跡位置情報を伝送データに変換し、第２の通信部１１２を介して上位の指揮統制システムへ送信する。制御表示部１１０では、追尾処理部１０７で作成した目標航跡を表示する。また、制御表示部１１０に対して、オペレータの操作により、例えばアンテナの方位、電子ビームの仰角、送信開始の制御指示が与えるようになっている。これらの制御指示は連接部１０２で伝送データに変換され第１の通信部１０１を介してレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３に送信され、上述したように探知動作に用いられる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１によれば、複数のレーダにより観測した目標の位置情報に対して、各レーダと目標との相対的な位置関係に基づいてＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を算出し、各レーダで取得した目標の位置情報にこれらウェイト係数を乗じた後合成し、合成値から絶対的な目標位置を求め、得られた絶対的な目標位置に対して追尾処理の平滑化を行うようにしたので、航跡位置情報の信頼性を向上させることができる。したがって、例えば航空機等のような飛しょう目標や、船舶のような水上目標の観測を行う捜索レーダにおいて、取得した目標の位置情報をより正確な値にし、上位の指揮統制システムへ伝送することにより、指揮統制システムから目標位置情報を受け取る火器システムにおいて射撃性能の向上を図ることができる。
【００２４】
特に、目標の位置情報に乗ずるＳ／Ｎウェイト係数は、各レーダと目標との相対距離が小さい程高い値とし、相対距離が大きいほど低い値に設定するようにしたので、より良い精度を確保できる。また、位置ウェイト係数は、レーダと目標の相対的な位置関係から、各レーダの距離方向に相当する場合は高い値とし、方位方向に相当する場合は低い値に設定するようにしたので、レーダの特性を考慮して、距離方向の精度は高く、方位・仰角方向の精度は低くすることができる。
なお、上記例では、Ｓ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を各レーダで取得した目標の位置情報にウェイト付けすることについて述べたが、いずれか一方のウェイト係数のみを用いてもよく、航跡位置情報の信頼性を高めることが可能である。
【００２５】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係るレーダシステムの機能構成を示すブロック図である。
上記実施の形態１では、電子ビームの方位を設定するためにアンテナ１１を水平方向に機械回転させて目標の方向に電波の送受信面を向けるよう駆動するレーダを適用した例で説明した。フェイズドアレーアンテナでは、給電する信号の位相を制御することで電子ビームの方位方向も設定することができるため、この実施の形態２では、レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３に、方位方向の電子ビーム走査を行えるレーダを適用した構成を示す。したがって、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ処理装置の機能構成を含むレーダシステムを示すブロック図である。
【図２】平滑化処理による追尾航跡の精度改善の方法について示す説明図である。
【図３】複数のレーダにより同一の目標を観測する状況を示す説明図である。
【図４】レーダと目標の相対距離による目標の位置精度の違いを示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る位置ウェイト係数の決定方法について示す説明図である。
【図６】レーダＳ１と目標の相対的位置関係による位置精度の違いを示す説明図である。
【図７】レーダＳ３と目標の相対的位置関係による位置精度の違いを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２によるレーダ処理装置を含むレーダシステムを示すブロック図である。
【図９】対空戦闘の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００ レーダ情報処理装置、１０１ 第１の通信部、１０２ 連接部、１０３ 相対位置計算部、１０４ Ｓ／Ｎウェイト計算部、１０５ 位置ウェイト計算部、１０６ 位置計算部、１０７ 追尾処理部、１０８ 航跡管理部、１０９ 自己位置標定部、１１０ 制御表示部、１１１ 外部連接部、１１２ 第２の通信部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ レーダ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のレーダを用いて飛翔する目標の探知を行うレーダシステムに適用するレーダ情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーダを用いたレーダシステムを適用して対空戦闘を想定した場合、目標の探知から射撃に至る運用の流れは図９に示されるようになる。異なる位置に配置した複数のレーダ１，２を用いて、ある特定の範囲を監視し、目標の探知を行う（ステップＳＴ１）。レーダ１，２は探知した目標の位置、速度、進行方向などの目標情報を取得して上位の指揮統制システム３に伝送する（ステップＳＴ２）。指揮統制システム３では、連接する複数のレーダ１，２から得られた目標情報を統合し、指揮統制システム３と連接する火器システム４に対して統合した目標情報を伝送し、射撃指示を出す（ステップＳＴ３）。火器システム４は、上位の指揮統制システムから得た目標情報と射撃指示に基づいて、対象目標の想定された位置に照準を合わせ、射撃を行う（ステップＳＴ４）。上記レーダシステムの場合、レーダ１，２で取得する目標情報は最終的には射撃対象目標の情報として使用するため、上位の指揮統制システム３に伝送する目標位置情報としては精度が良く、高い信頼性が要求される。一方、監視対象となる敵航空機やミサイル等は小型化、高速化される傾向にあるため、これらに適用するレーダシステムとしては、今後さらなる信頼性の向上が求められる。
【０００３】
従来、目標情報の位置精度を向上させる技術として、同一の目標を観測した複数のレーダからの目標の位置、速度および情報のＳ／Ｎを収集し、情報レーダ情報処理装置において、収集した情報から各レーダの角度精度、距離精度を計算し、計算した各レーダの角度精度同士および距離精度同士を比較することにより最も精度の良いレーダの情報を選択し、選択した情報に基づいて目標の掩護すべき場所への到達時間や目標とミサイルの会合する位置、目標に対するミサイルの発射時刻やミサイルを発射する方位角、仰角を計算する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１１４３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のレーダシステムの場合、複数のレーダから収集した目標の距離、速度および情報のＳ／Ｎに基づいて各レーダの角度精度、距離精度を計算し、最も精度の良いレーダの情報を選択して目標に対する攻撃のためのデータを計算しているが、次のような問題がある。
上述のようなレーダシステムにおいて用いる目標の位置は、距離、方位、仰角からなる３次元情報である。これら距離、方位、仰角の精度を決定する要因は様々であるが、近年のモノパルス測角を行うレーダにおいては一般的には次の式で表される。
【数１】
但し、Ｃは光速、τは受信パルス幅、Ｓ／Ｎは信号対雑音電力比、θは方位ビーム幅、φは仰角ビーム幅、Ｋｂは方位方向のモノパルススロープ、Ｋｅは仰角方向のモノパルススロープである。
【０００６】
ここで、光速Ｃは定数であり、ビーム幅θ，φとモノパルススロープＫｂは空中線の規模によりほぼ決定される値である。また、受信パルス幅τについては、受信パルス幅を小さくするためにパルス圧縮の技術が採用されるのが通常であるが、チャープ（ＦＭ変調）をかける周波数帯域幅には電波使用許可の制限があり、ある程度性能が決まってしまう。したがって、目標位置情報の信頼性を向上させるためには、より高いＳ／Ｎを確保する必要がある。
しかし、上記従来の技術の場合、Ｓ／Ｎについては、各レーダから得られた値をそのまま使用しているので、角度精度、距離精度を計算しても、その信頼度には限界が生じる。この問題を解決するには個別のレーダによる観測精度を向上させる必要があるが、そのためには、個別レーダにおいて送受信機、空中線、信号処理器等の装置規模の増加が必要となる。レーダが固定サイトに設置されるタイプであれば、装置規模の増加はある程度許容されるが、コスト増については避けられない。また、車両搭載型のレーダにおいては、レーダが大型化すると、車両への搭載自体が困難となる。
【０００７】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、個別レーダは極力小型軽量の装置規模を維持しながら、目標の航跡位置情報の信頼性向上を可能にするレーダ情報処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るレーダ情報処理装置は、異なる位置に配置された複数のレーダから受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、スキャンごとに各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、複数のレーダにより観測した目標の情報と各レーダとの相対的な位置関係に基づいて、各レーダで取得した目標の位置情報にウェイト係数をかけた後、追尾処理の平滑化を行うようにしたので、目標の航跡位置情報の信頼性を向上させることができる。したがって、この発明で得られる目標の航跡位置情報を上位の指揮統制システムに伝送することにより、従来よりも正確な目標情報を火器システムへ伝送することができ、射撃性能の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ情報処理装置の機能構成を含むレーダシステムを示すブロック図である。
レーダシステムは、複数（２個以上とする）のレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３とレーダ情報処理装置１００から構成される。レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、同等の性能を持ち、アンテナを全ての方位方向に機械回転し、仰角方向には電子ビーム走査を行う３次元レーダであり、同一目標を観測して目標の位置情報（距離、方位、仰角）および情報のＳ／Ｎを取得する手段である。レーダ情報処理装置１００は、レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３が取得したそれぞれの目標情報を通信（無線または有線）により収集し、これらの目標情報に基づいて、探知した目標の航跡位置情報を作成し、指揮統制システムに送信する手段である。
【００１１】
レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、同一構成からなり、アンテナ１１、駆動部１２、送受信部１３、目標検出部１４、ビーム制御部１５、測角部１６、連接部１７および通信部１８を備えている。
レーダの動作について説明する。
レーダ情報処理装置１００から無線または有線で送信された各種制御指示が通信部１８により受信され、連接部１７を介して駆動部１２、送受信部１３、ビーム制御部１５に与えられる。駆動部１２では、与えられたアンテナの方位方向を指定する制御指示に従って、アンテナ１１を水平方向に機械回転させ、目標が存在する方位方向に電波の送受信面を設定する。同時に、ビーム制御部１５には仰角を指定する制御指示が与えられ、ビーム制御部１５では、アンテナ１１から発生する電子ビームの走査が目標の存在する仰角方向に対して行われるように設定する。また、これらの方位、仰角の設定に伴って送受信部１３へは送信の制御指示が与えられ、送受信部１３では、生成したモノパルス測角用の送信信号をアンテナ１１に給電する。アンテナ１１は、フェイズドアレーアンテナで構成されており、送信信号が給電されると設定された方位に対し、かつ設定された仰角方向にモノパルス測角用の和と差のビームパターンで電波放射（スキャン）を行い、目標からの反射波を受信する。なお、上記アンテナの方位制御、ビーム制御、送信制御はレーダ情報処理装置１００からの制御指示に従って随時行われる。
【００１２】
送受信部１３では、アンテナ１１で受信した反射波の信号に対して、周波数変換などの受信処理を行いアナログのビデオ信号を得、さらにＡ／Ｄ変換してデジタルの受信ビデオ信号を生成して目標検出部１４に出力する。目標検出部１４では、受信ビデオ信号に対して、周知のようにパルス圧縮処理、ヒット積分、ＭＴＩ（Moving target Indicator；移動目標表示装置）処理、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate；一定誤警報率）処理などを行って、目標の距離を検出する。測角部１６では、受信和信号と差信号（方位角差信号、仰角差信号）に基づいて周知のモノパルス測角の演算処理を行い、目標の方位および仰角を得る。連接部１７は、得られた距離、方位、仰角からなる目標の位置情報および信頼性計算のための情報のＮ／Ｓを伝送データにして作成し、通信部１８を介してレーダ情報処理装置１００へ送信する。
【００１３】
レーダ情報処理装置１００は、第１の通信部１０１、連接部１０２、相対位置計算部１０３、Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４、位置ウェイト計算部１０５、位置計算部１０６、追尾処理部１０７、航跡管理部１０８、自己位置標定部１０９、制御表示部１１０、外部連接部１１１および第２の通信部１１２を備えている。
第１の通信部１０１は、各レーダからの伝送データ（目標の位置情報および情報のＮ／Ｓ）を受信し、また各レーダに対して制御指示を送信する手段である。連接部１０２は、各レーダからの目標の位置情報およびＮ／Ｓを位置計算部１０６と相対位置計算部１０３へ伝送し、また制御表示部１１０で与えられる操作指示を制御指示信号に変換する手段である。相対位置計算部１０３は、スキャンごとに各レーダから収集した目標の位置情報に基づいて各レーダと目標との相対位置（相対距離、相対方位、相対仰角）を計算する手段である。Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４は、相対位置計算部１０３で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を計算する手段である。位置ウェイト計算部１０５は、相対位置計算部１０３で算出した各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する手段である。
【００１４】
自己位置標定部１０９は、当該装置１００の自己位置を標定する手段である。位置計算部１０６は、スキャンごとに各レーダから収集した目標の位置情報のそれぞれに対して、算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、スキャンごとの各レーダのウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する手段である。追尾処理部１０７は、位置計算部１０６で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する手段である。航跡管理部１０８は、追尾処理部１０７の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を超えた場合に正式な目標航跡として確立する手段である。制御表示部１１０は、追尾処理部１０７で作成した目標航跡を表示し、またオペレータによる操作指示を入力する手段である。外部連接部１１１は、追尾処理部１０７で生成された航跡位置情報を伝送データに作成する手段である。第２の通信部１１２は、航跡位置情報の伝送データを上位の指揮統制システムへ送信する手段である。
【００１５】
次に、レーダ情報処理装置の動作について説明する。
近年のレーダでは、追尾技術を用いて目標の位置を確定する技術が採用されている。これは、レーダが検出した目標を追尾し、追尾航跡の信頼度を計算し、その信頼度がある基準値を超えた時点で目標航跡として確立するものである。この方法では、例えば図２に示すように、追尾処理の過程において、目標の予測位置と実際に検出された目標位置（検出位置として記載）に基づいて航跡の平滑化処理が行われるため、目標航跡として確立した時点の位置（平滑位置として記載）の精度は、検出位置の精度よりも改善されたものとなる。この発明のレーダ情報処理装置１００においても、上記のような航跡の平滑化によって追尾のための航跡位置情報を得る方法を用いる。
ここでは、目標は高度一定で飛行しているものとして説明する。図３に示すように、あるスキャンにおいて、複数のレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３により同一の目標を観測し、それぞれ３次元の目標の位置情報（距離Ｒn，方位θn，仰角φn：ｎはレーダの番号を表す）を取得する。複数のレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれが取得した目標の位置情報およびＳ／Ｎ情報を伝送データにしてレーダ情報処理装置１００に送信する。
【００１６】
レーダ情報処理装置１００において、各レーダからの伝送データは第１の通信部１０１で受信され連接部１０２に与えられる。連接部１０２では、各レーダで取得した目標の位置情報を相対位置計算部１０３と位置計算部１０６へ与え、Ｓ／Ｎ情報は航跡管理部１０８に与える。相対位置計算部１０３では、予め取得したレーダの位置と目標の位置情報に基づいて、各レーダに対する目標の相対位置を計算し、計算結果をＳ／Ｎウェイト計算部１０４と位置ウェイト計算部１０５に与える。ここで、相対位置とは、レーダと目標の位置関係を下記のようにレーダ間で比較するためのもので、相対距離、相対方位、相対仰角を表す。
【００１７】
Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４では、相対位置計算部１０３で算出された各レーダと目標の相対距離に応じてそれぞれのＳ／Ｎウェイト係数αnを計算し、算出したＳ／Ｎウェイト係数αnを位置計算部１０６に与える。ここで、Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４によるＳ／Ｎウェイト係数αnの決定方法について説明する。各レーダと目標との相対距離を比較する。例えば図４に示すように、レーダと目標との相対距離は、レーダＳ１に関する距離が最も小さく、レーダＳ３に関する距離が最も大きい。相対距離が小さいほど目標からの反射電力が大きくＳ／Ｎが高くなるため、相対距離が最も小さいレーダＳ１で観測した目標の位置精度が最も良いことになる。逆に、相対距離が最も大きいレーダＳ３で観測した目標の位置精度が最も悪いことになる。Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４は、この原理に基づいて、各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイトαnを算出する。この場合、Ｓ／Ｎウェイトαnは、予め準備した、相対距離対Ｓ／Ｎウェイトの関係を表すテーブルまたは関係式を用いて計算される。図４の場合、各レーダのＳ／Ｎウェイトは以下の算出例のようになるものとする。
α1＝１、 α2＝０．５、 α3＝０．１
【００１８】
一方、位置ウェイト計算部１０５では、相対位置計算部１０３で算出された各レーダと目標の相対位置に応じてそれぞれの位置ウェイト係数βxn（ｘはＲ、θ、φのいずれかを表す）を計算し、算出した位置ウェイト係数βxnを位置計算部１０６に与える。
ここで、位置ウェイト係数βxnの決定方法について説明する。位置ウェイト係数値は、レーダ情報処理装置１００に対するレーダＳ１〜Ｓ３の位置関係およびＳ１〜Ｓ３に対する目標の位置関係から算出する。図５に示すように、例えばレーダ情報処理装置１００とレーダＳ１の位置関係が相対方位でφS1-1°である場合、目標が位置L１（Ｓ１に対してφS1-1°）に存在するならば、Ｓ１で得られた目標の距離情報は最も信頼が高いと言えるので、距離ウェイトβR1は最大の１となる。逆に、目標が位置L２（レーダ情報処理装置１００から見た接線方向であるφS1-2°）に存在するならば、Ｓ１から得られる、レーダ情報処理装置を基準とした距離情報は、Ｓ１から見ると方位方向にあるため、最も信頼度が低いと言える。したがって、Ｓ１の基準方位に対する目標の存在方位をφとすると、Ｓ１の距離ウェイト係数βR1は次式のように表される。
βR1＝１×｛（φ−φS1-1）／（φS1-2°−φS1-1）｝ （４）
方位、仰角およびレーダの位置ウェイトも同じ原理で算出する。
【００１９】
例えば図６に示すレーダＳ１と目標の位置関係の場合、レーダＳ１で取得した目標の位置（Ｒ1，θ1，φ1）は、レーダＳ１自身の位置（ＲS1，θS1，φS1）との相対的な位置関係から、距離方向については精度が高く、方位方向については精度が低い筈である。そこで、位置ウェイト係数を算出すると、以下の例のようになる。
βR1＝１、 βθ1＝０．１、 βφ1＝１
また、図７に示すレーダＳ３と目標との相対的な位置関係に基づいて、各位置ウェイト係数を以下の通りとする。同様にして、レーダＳ２についても、以下のように位置ウェイト係数を決定する。
βR2＝０．５、 βθ2＝０．５、 βφ2＝１
βR3＝０．１、 βθ3＝１、 βφ3＝１
なお、この例では目標の飛行高度βφnは一定とした場合について示したが、飛行高度が大きく変わる場合、各レーダと目標の仰角方向の角度関係により仰角方向のビーム幅が変わる（ビーム幅が広いほど精度は低下するので、位置の信頼度は低下する）ため、仰角方向のウェイト係数βφ3も変化させることになる。
【００２０】
位置計算部１０６では、スキャンごとに各レーダからの目標の位置情報（距離Ｒn，方位θn，仰角φn）に対して、Ｓ／Ｎウェイト計算部１０４で算出されたＳ／Ｎウェイト係数αnと位置ウェイト計算部１０５で算出された位置ウェイト係数βxnを乗じてウェイト付けした位置情報（距離αnβRnＲn，方位αnβθnθn，仰角αnβφnφn）をそれぞれ求め、これらを式（５）〜（７）を用いて合成する。式（５）〜（７）は、あるスキャンにおける目標の３次元位置を表す。ここでは、各レーダで得られたウェイト付けした位置情報の平均値として定義しているが、別の方法として中間値を求めるようにしてもよい。
距離； Ｒ＝（α1βR1Ｒ1＋α2βR2Ｒ2＋α3βR3Ｒ3）／３ （５）
方位； θ＝（α1βθ1θ1＋α2βθ2θ2＋α3βθ3θ3）／３ （６）
仰角； φ＝（α1βφ1φ1＋α2βφ2φ2＋α3βφ3φ3）／３ （７）
次に、合成した位置情報（相対的な目標の位置情報）を自己位置標定部１０９にあるこの装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置（図２に示す「検出位置」に相当する）に変換する。計算結果は追尾処理部１０７へ送られる。
【００２１】
追尾処理部１０７では、位置計算部１０６で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報（最終スキャンにおける位置情報）を生成する。
追尾処理部１０７の処理は、前述したように従来から行われている方法であるが、この発明ではスキャンごとのウェイト付けされた絶対的な目標位置（検出位置）に対して適用される。以下、図２に従って説明する。追尾処理部１０７は、位置計算部１０６から最初のスキャン１による検出位置Ｐ１を受け取ると保持する。次のスキャン２において取得した検出位置Ｐ２とスキャン１で保存した検出位置Ｐ１とから目標航跡を推定して仮作成することにより、その次のスキャン３における目標の位置を予測して予測位置Ｐ３１を得る。同時に航跡管理部１０８により、仮作成した目標航跡の信頼度を計算する。この信頼度の計算には各レーダから受信したＳ／Ｎ情報が用いられる。次に、実際のスキャン３において取得した検出位置Ｐ３と先の予測位置Ｐ３１とを比較し平滑化することにより平滑位置Ｐ３２を算出し、この平滑位置Ｐ３２をスキャン３の時の目標の航跡位置として確定し、航跡を更新する。同時に航跡管理部１０８では、更新された目標航跡の信頼度を再計算し、信頼度がある基準値を超えた場合には正式に航跡として確立する。同様に、平滑位置Ｐ３２と前のスキャン２における検出位置Ｐ２とから目標航跡を仮作成することにより、その次のスキャン４における目標の位置を予測して予測位置Ｐ４１を得る。そして実際のスキャン４において取得した検出位置Ｐ４と予測位置Ｐ４１とを比較し平滑化することに平滑位置Ｐ４２を算出し、Ｐ４２をスキャン４の時の目標の航跡位置として確定し、航跡を更新する。また、航跡の信頼度がある基準値を超えた時点で、正式な航跡として確立する。以下同様な処理を繰り返す。追尾処理部１０７では、こうして過去数スキャンで確立した航跡に基づいて最終スキャンにおける位置情報を求め、航跡位置情報として得る。
【００２２】
外部連接部１１１では追尾処理部１０７で生成された航跡位置情報を伝送データに変換し、第２の通信部１１２を介して上位の指揮統制システムへ送信する。制御表示部１１０では、追尾処理部１０７で作成した目標航跡を表示する。また、制御表示部１１０に対して、オペレータの操作により、例えばアンテナの方位、電子ビームの仰角、送信開始の制御指示が与えるようになっている。これらの制御指示は連接部１０２で伝送データに変換され第１の通信部１０１を介してレーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３に送信され、上述したように探知動作に用いられる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１によれば、複数のレーダにより観測した目標の位置情報に対して、各レーダと目標との相対的な位置関係に基づいてＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を算出し、各レーダで取得した目標の位置情報にこれらウェイト係数を乗じた後合成し、合成値から絶対的な目標位置を求め、得られた絶対的な目標位置に対して追尾処理の平滑化を行うようにしたので、航跡位置情報の信頼性を向上させることができる。したがって、例えば航空機等のような飛しょう目標や、船舶のような水上目標の観測を行う捜索レーダにおいて、取得した目標の位置情報をより正確な値にし、上位の指揮統制システムへ伝送することにより、指揮統制システムから目標位置情報を受け取る火器システムにおいて射撃性能の向上を図ることができる。
【００２４】
特に、目標の位置情報に乗ずるＳ／Ｎウェイト係数は、各レーダと目標との相対距離が小さい程高い値とし、相対距離が大きいほど低い値に設定するようにしたので、より良い精度を確保できる。また、位置ウェイト係数は、レーダと目標の相対的な位置関係から、各レーダの距離方向に相当する場合は高い値とし、方位方向に相当する場合は低い値に設定するようにしたので、レーダの特性を考慮して、距離方向の精度は高く、方位・仰角方向の精度は低くすることができる。
なお、上記例では、Ｓ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を各レーダで取得した目標の位置情報にウェイト付けすることについて述べたが、いずれか一方のウェイト係数のみを用いてもよく、航跡位置情報の信頼性を高めることが可能である。
【００２５】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係るレーダシステムの機能構成を示すブロック図である。
上記実施の形態１では、電子ビームの方位を設定するためにアンテナ１１を水平方向に機械回転させて目標の方向に電波の送受信面を向けるよう駆動するレーダを適用した例で説明した。フェイズドアレーアンテナでは、給電する信号の位相を制御することで電子ビームの方位方向も設定することができるため、この実施の形態２では、レーダＳ１，Ｓ２，Ｓ３に、方位方向の電子ビーム走査を行えるレーダを適用した構成を示す。したがって、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ処理装置の機能構成を含むレーダシステムを示すブロック図である。
【図２】平滑化処理による追尾航跡の精度改善の方法について示す説明図である。
【図３】複数のレーダにより同一の目標を観測する状況を示す説明図である。
【図４】レーダと目標の相対距離による目標の位置精度の違いを示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る位置ウェイト係数の決定方法について示す説明図である。
【図６】レーダＳ１と目標の相対的位置関係による位置精度の違いを示す説明図である。
【図７】レーダＳ３と目標の相対的位置関係による位置精度の違いを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２によるレーダ処理装置を含むレーダシステムを示すブロック図である。
【図９】対空戦闘の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００ レーダ情報処理装置、１０１ 第１の通信部、１０２ 連接部、１０３ 相対位置計算部、１０４ Ｓ／Ｎウェイト計算部、１０５ 位置ウェイト計算部、１０６ 位置計算部、１０７ 追尾処理部、１０８ 航跡管理部、１０９ 自己位置標定部、１１０ 制御表示部、１１１ 外部連接部、１１２ 第２の通信部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ レーダ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる位置に配置された複数のレーダから受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、
当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、
スキャンごとに前記各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、前記算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、
前記位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、
前記追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたことを特徴とするレーダ情報処理装置。
【請求項２】
異なる位置に配置された複数のレーダから受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、
当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、
スキャンごとに前記各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、前記算出されたＳ／Ｎウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、
前記位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、
前記追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたことを特徴とするレーダ情報処理装置。
【請求項３】
異なる位置に配置された複数のレーダ受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、
当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、
スキャンごとに前記各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、前記算出された位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、
前記位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、
前記追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたことを特徴とするレーダ情報処理装置。
【請求項４】
Ｓ／Ｎウェイト計算部は、各レーダと目標との相対距離が小さい程高いＳ／Ｎウェイト係数を算出し、前記相対距離が大きいほど低いＳ／Ｎウェイト係数を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ情報処理装置。
【請求項５】
位置ウェイト計算部は、目標の位置が、レーダの距離方向に相当する場合は高い位置ウェイト係数を、方位方向に相当する場合は低い位置ウェイト係数を算出することを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーダ情報処理装置。
【請求項１】
異なる位置に配置された複数のレーダから受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、
当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、
スキャンごとに前記各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、前記算出されたＳ／Ｎウェイト係数および位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、
前記位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、
前記追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたことを特徴とするレーダ情報処理装置。
【請求項２】
異なる位置に配置された複数のレーダから受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対距離に応じてＳ／Ｎウェイト係数を算出するＳ／Ｎウェイト計算部と、
当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、
スキャンごとに前記各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、前記算出されたＳ／Ｎウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、
前記位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、
前記追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたことを特徴とするレーダ情報処理装置。
【請求項３】
異なる位置に配置された複数のレーダ受信した、各レーダがスキャンごとに取得した距離、方位および仰角を含む目標の位置情報に基づいて、各レーダと目標との相対位置を計算する相対位置計算部と、
前記相対位置計算部で算出された各レーダと目標との相対位置に応じて位置ウェイト係数を計算する位置ウェイト計算部と、
当該装置の自己位置を標定する自己位置標定部と、
スキャンごとに前記各レーダから受信した目標の位置情報のそれぞれに対して、前記算出された位置ウェイト係数を乗じ、ウェイト付けされた位置情報を合成し、合成された位置情報を当該装置の自己位置に基づいて絶対的な目標位置に変換する位置計算部と、
前記位置計算部で算出された前後のスキャン時の絶対的な目標位置に基づいて順次目標航跡を推定する追尾処理を行い、確立された目標航跡に基づいて航跡位置情報を生成する追尾処理部と、
前記追尾処理部の追尾処理過程で推定された目標航跡の信頼度を計算し、信頼度がある基準値を越えた場合に正式な目標航跡として確立する航跡管理部とを備えたことを特徴とするレーダ情報処理装置。
【請求項４】
Ｓ／Ｎウェイト計算部は、各レーダと目標との相対距離が小さい程高いＳ／Ｎウェイト係数を算出し、前記相対距離が大きいほど低いＳ／Ｎウェイト係数を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ情報処理装置。
【請求項５】
位置ウェイト計算部は、目標の位置が、レーダの距離方向に相当する場合は高い位置ウェイト係数を、方位方向に相当する場合は低い位置ウェイト係数を算出することを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーダ情報処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１７０３８６（Ｐ２００８−１７０３８６Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６０４７（Ｐ２００７−６０４７）
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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