レーダ装置
【課題】ＭＴＩ処理による追尾目標の探知においてブラインド速度領域にある探知困難な移動目標が存在した場合にも、初探知を含め探知・追尾を容易に行えるようにする。
【解決手段】目標の探知を探索走査時にはビデオ積分処理系行い、また追尾走査時にはＭＴＩ処理系で行うようにし、処理系のビデオ信号にプロット生成処理、目標の予想位置、速度の算出を行い、目標情報作成・管理部により、速度が閾値を超えた目標を追尾の対象目標として抽出して目標情報を作成すると共に、ブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標を抽出し、追尾ＰＲＦ算出部により当該対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出して励振受信部に与える。
【解決手段】目標の探知を探索走査時にはビデオ積分処理系行い、また追尾走査時にはＭＴＩ処理系で行うようにし、処理系のビデオ信号にプロット生成処理、目標の予想位置、速度の算出を行い、目標情報作成・管理部により、速度が閾値を超えた目標を追尾の対象目標として抽出して目標情報を作成すると共に、ブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標を抽出し、追尾ＰＲＦ算出部により当該対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出して励振受信部に与える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を用いて目標を探知、追尾或いは標定するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置で目標を探知しようとする場合、目標の位置やレーダ装置周辺の地形によっては、本来探知したい航空機等の目標反射波以外にクラッタと呼ばれる不要反射波や固定物からの反射波が入力される。このような場合、クラッタからの反射波は、探知したい目標からの反射波に比べ数十[dB]高いこともあり、反射波の受信レベルから、探知したい目標とクラッタ、固定目標を判別することは困難である。そこで、一般に移動目標を探知・追尾するレーダ装置では、固定目標およびクラッタを抑圧し、移動目標のみを有効に検出するＭＴＩ（Moving Target Indicator；移動目標表示装置）処理機能を備えている。このＭＴＩ処理の原理は、対象とする目標が移動する際の反射波のドップラ効果を利用し、ドップラ周波数を持たないクラッタあるいは固定目標からの反射波を抑圧、消去し、移動目標からの反射波のみを抽出するものである。しかしながら、一般的に使用されるコヒーレントＭＴＩ処理は、ドップラ周波数を持たないクラッタあるいは固定目標からの反射波のみならず、送信波のＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency；パルス繰り返し周波数）の整数倍となるドップラ周波数を持つ移動目標の反射波も抑圧、消去してしまうという特性がある。したがって、ＭＴＩ処理を用いても、本来探知したい航空機等の目標の速度が送信波のＰＲＦの整数倍となるドップラ周波数を生じる値（このときの目標の速度をブラインド速度という。）となった場合には、その移動目標については探知できなくなる。かかる問題を解決するためには、移動目標からの反射波のドップラ周波数が送信波のＰＲＦの整数倍にならないようにする方法を講じる必要が有る。そのためにレーダ装置の送信周波数あるいはＰＲＦ周波数を操作する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７により従来のレーダ装置について説明する。図において、このレーダ装置は、複数の空中線２１に対してそれぞれ同様な処理系を備えている。各系は、送・受信機２２、信号処理装置２３、追尾計算装置２４、ビーム諸元算出装置２５および送信周波数算出装置２６から構成される。
複数の空中線２１によって受信された信号は、それぞれの系において、送・受信機２２により周波数変換、増幅され、受信ビデオ信号として各送信周波数に対応した信号処理装置２３へ出力される。信号処理装置２３では、入力された受信ビデオ信号から移動目標の位置情報を検出するとともに、クラッタを抑圧する処理を行う。追尾計算装置２４では、検出された目標の位置情報等から移動目標の未来位置の予測や速度検出等を行って追尾諸元を生成し、これを目標毎に管理する。ビーム諸元算出装置２５では、生成された追尾諸元を基に追尾目標に照射するビームのパラメータ（ＰＲＦ）を算出する。ここで、ビーム諸元算出装置２５から出力されるＰＲＦは、各空中線２１の系でお互いに電波干渉を生じないために、共通のＰＲＦが選択される。次に、送信周波数算出装置２６により、送信周波数をＰＲＦの所定の割合になるように算出することで目標ドップラ周波数を任意の位置に移動させる。
この従来のレーダ装置の場合、ブラインド速度が送信周波数に依存することを利用して、複数の処理系の送信周波数装置２６で同時に異なる送信周波数を算出し、それらの周波数で送・受信することにより、全空中線の系でブラインド速度を回避することができるという効果がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９４４５１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーダ装置は、以上のように構成されているが、次のような問題がある。
目標がレーダ装置の探知覆域に進入する際に、目標の速度が既にＭＩＴ処理機能のブラインド速度もしくはその付近の速度を含む領域（以下、ブラインド速度領域とする）にあった場合、そもそも目標の初探知が不可能となり、追尾計算装置２４での追尾諸元の算出、および追尾計算装置２４で算出された追尾諸元を基にしたビーム諸元算出装置２５でのパラメータ算出、および送信周波数算出装置２６におけるブラインド速度が目標の速度とならないようにするための送信周波数算出が不可能となる。また、１つの空中線２１の覆域に同時に異なる速度を持った複数の目標が進入した場合、空中線２１によるレーダ覆域を全て走査している間に対象目標の位置毎に送信周波数を変更せねばならず、周波数制御が複雑となる。さらに、例えばＰＲＦを変化させることにより目標の速度から外れるようにブラインド速度領域を移動させる場合においても、従来のレーダ装置においては、全覆域を走査中に、ＰＲＦを変化させる必要が有るため、レーダシステム動作上ビームタイミングマネジメントが複雑になり、装置規模の増大を招くことになる。
【０００６】
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、ＭＴＩ処理による追尾目標の探知においてブラインド速度領域にある探知困難な移動目標が存在した場合にも、初探知を含め探知・追尾を容易に行えるようにするレーダ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】
【０００７】
この発明に係るレーダ装置は、送受信制御信号に応じてＰＲＦ信号を送信して探索走査と追尾走査を交互に行い、受信波から受信デジタルビデオ信号を作成する励振受信部と、受信デジタルビデオ信号に対してヒット積分、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するビデオ積分処理系と、受信デジタルビデオ信号に対してＭＴＩ処理、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するＭＴＩ積分処理系と、選択制御信号に応じて、探索走査時にはビデオ積分処理系のビデオ信号を選択し、また追尾走査時にはＭＴＩ処理系のビデオ信号を選択するビデオ選択部と、選択されたビデオ信号にプロット生成処理を行うプロット処理部と、生成されたプロットデータに基づいて目標の予想位置、速度を算出する追尾処理部と、算出された目標の速度が閾値を超えた場合に当該目標を追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成し出力すると共に、ＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標があった場合には当該対象目標の速度を出力する目標情報作成・管理部と、監視パラメータ制御情報に基づいて、目標情報作成・管理部で作成された目標情報に対する送受信ビームの諸元を算出して励振受信部に与えるビーム諸元算出部と、追尾制御情報が入力された際に、目標情報作成・管理部から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出して励振受信部に与える追尾ＰＲＦ算出部と、探索走査と追尾走査のスケジュールに基づいて、上記送受信制御信号、上記選択制御信号および上記追尾制御信号を出力し、また、目標情報作成・管理部で作成された目標情報に基づいて次の送受信ビームの上記監視パラメータ制御情報を生成して出力するシステム監視制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、目標がレーダ装置の探知覆域に進入する際にＭＩＴ処理でブラインド速度領域にある速度を持っていた場合でも確実に探知し追尾することが可能となる。また、サーチビームによるビーム走査中にＰＲＦを切替える従来技術では、目標が多数ある場合に頻繁にＰＲＦを切替える必要があるが、この発明によれば、同時に異なる速度を持った複数の目標が存在した場合においても、全ての目標に対して同時に探知し追尾できるので、ビーム走査が容易となり、レーダ装置の目標探知・追尾能力を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
図１において、空中線部１は、空間に電波を放射し移動目標、クラッタ等からの反射波を受信する手段である。励振受信部２は、空中線部１へ送信信号を供給し、かつ空中線部１が受信した反射波の信号に対して周波数変換、Ａ／Ｄ変換を行い受信デジタルビデオ信号を生成する手段である。ビデオ積分部３１は、励振受信部２で生成された受信デジタルビデオ信号に対してヒット積分を行う手段である。ＭＴＩ処理部４１は、クラッタ、固定目標等からの反射波を抑圧、消去し、移動目標の反射波成分のみを抽出する手段である。振幅算出部３２，４２は、ビデオ積分部３１あるいはＭＴＩ処理部４１により処理された受信信号の振幅を算出する手段である。ドップラフィルタ選択部３３，４３は、振幅算出部３２，４２で算出された各振幅値に基づいてそれぞれの受信信号を処理するドップラフィルタを選択してフィルタ処理する手段である。ＣＦＡＲ部３４，４４は、上記ドップラフィルタを通過した各信号に対してそれぞれＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate；一定誤警報率）処理を行う手段である。
上記ビデオ積分部３１、振幅算出部３２、ドップラフィルタ選択部３３およびＣＦＡＲ部３４により、受信デジタルビデオ信号から移動目標のビデオ信号を生成するビデオ積分処理系３を構成する。また、ＭＴＩ処理部４１、振幅算出部４２、ドップラフィルタ選択部４３およびＣＦＡＲ部４４により、受信デジタルビデオ信号から移動目標のビデオ信号を生成するＭＴＩ積分処理系4を構成する。
【００１０】
ビデオ選択部７は、システム監視制御部１１から与えられる選択制御信号に応じて、探索走査時にはビデオ積分処理系３で生成されたビデオ信号を選択し、また追尾走査時にはＭＴＩ処理ＭＴＩ処理系４で生成されたビデオ信号を選択する手段である。プロット処理部８は、ビデオ選択部７で選択されたビデオ信号にプロット生成処理を行う手段である。追尾処理部９は、プロット処理部８で生成されたプロットデータに基づいて目標の予想位置、速度を算出する手段である。目標情報作成・管理部１０は、追尾処理部９で算出された目標の速度が閾値を超えた場合に当該目標を追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成し出力すると共に、ＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標があった場合には当該対象目標の速度を出力する手段である。ビーム諸元算出部１２は、システム監視制御部１１から与えられる監視パラメータ制御情報に基づいて目標情報作成・管理部からの目標情報に対する送受信ビームの諸元を算出する手段である。追尾ＰＲＦ算出部１３は、システム監視制御部１１から追尾制御情報が入力された際に、目標情報作成・管理部１１から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出する手段である。
【００１１】
システム監視制御部１１は、探索走査と追尾走査のスケジュールに基づいて、送受信制御信号、選択制御信号および追尾制御信号を出力し、また、目標情報作成・管理部１０で作成された目標情報を表示すると共に、目標情報に基づいて次の送受信ビームの監視パラメータ制御情報（モード選択、監視目標数等）を生成して出力する手段である。そのため、システム監視制御部１１においては、必要に応じて操作員がスイッチ、ボタン等を操作して、モード選択、監視パラメータ設定、追尾対象目標設定、追尾シンボル作成・修正、表示距離・位置変更等の入力を行うことができるようになっている。
【００１２】
ここで、全体の動作について説明する前に、ビデオ積分処理系３およびＭＴＩ積分処理系4の動作を説明する。
まず、ビデオ積分処理系３において、励振受信部２から受信デジタルビデオ信号が与えられると、ビデオ積分部３１でその信号をヒット積分する。周知のことであるが、ここでいうヒット積分とは、受信デジタルビデオ信号を、複数ヒットの相関処理を行い積分処理することである。これにより、同一距離にある目標について、その振幅をヒット数倍にして拡大することができる。ここで、ヒットとは送信パルスが目標にあたること、ヒット数とは１回のスキャン（ビーム走査）で目標にあたる送信パルスの数のことである。次に、振幅算出部３２では、ビデオ積分部３１で得られた積分値から受信信号の振幅を算出する。ドップラフィルタ選択部３３では、振幅算出部３２で算出された振幅値に基づいてドップラフィルタを選択し、そのフィルタを用いて受信デジタルビデオ信号をフィルタ処理してＣＦＡＲ部３４へ与える。ＣＦＡＲ部３４では、ドップラフィルタを通過した信号に対してＣＦＡＲ処理を行う。具体的には、受信デジタルビデオ信号からその低周波成分を取り出し、取り出した低周波成分を元のビデオ信号から減ずる処理を行う。一般にビデオ信号には、相対的に低レベルで、かついずれの受信時刻でも現れる成分（例えばクラッタ）と、相対的に高レベルでごく短時間に亘って現れる成分（例えば物標信号）とが含まれているので、ＣＦＡＲ処理の実行によって、誤警報確率、すなわち物標でないものを物標としたり、物標であるものを物標でないとしたりする誤りの確率を、ある一定水準以下に抑圧することで移動目標のみのビデオ信号を生成する。このＣＦＡＲ処理されたビデオ信号はビデオ選択部７に与えられる。上記ビデオ積分処理系３の処理においては、ヒット積分を行っているため、ＭＴＩ処理におけるブラインド速度領域にある移動目標についても検出することができる。
【００１３】
一方、ＭＴＩ処理系４においては、ＭＴＩ処理部４１は、励振受信部２から与えられた受信デジタルビデオ信号から、クラッタ、固定目標等からの反射波成分を抑圧、消去し、移動目標からの反射波成分のみを抽出する。ＭＴＩ処理部４１で得られた移動目標の反射波成分に対しては、振幅算出部４２、ドップラフィルタ選択部４３、ＣＦＡＲ部４４により、ビデオ積分処理系３と同様な目標検出処理が行われ、得られたビデオ信号はビデオ選択部７に与えられる。ここで、ＭＴＩ処理部４１においては、前述したようにレーダのＰＲＦによるブラインド速度領域が生じ、ブラインド速度領域に入った移動目標のビデオ信号は、消去されるか、あるいは完全に消去されない場合でも、ＭＴＩのフィルタ形状損失により、ビデオ積分部３１におけるヒット積分処理に比べて信号レベルが極めて低下する。したがって、ＭＴＩ処理におけるブラインド速度領域にある移動目標については検知困難となる。
【００１４】
図２はこの発明で適用するビーム走査のスケジュールの例を示す説明図である。
図２に示すようにサーチ（探索）ビームとトラッキング（追尾）ビームを１セットして、複数回繰り返して送信する。サーチビームにより全範囲を走査する場合（１）は、ビデオ積分処理系３のビデオ信号をプロット処理部８に出力し、次のトラッキングビームによりスポット的に走査する場合（２）は、ＭＴＩ処理系４のビデオ信号をプロット処理部８に出力するようにビデオ選択部７の切替を制御する。走査時間は予め分かっているので、そのビーム走査時間に従ってビデオ選択部７が切替わるようにシステム監視制御部１１により自動的に制御する。なお、（２）の場合のスポット走査の時間は走査時間にポイント数を乗じることで算出できる。一方、目標情報作成・管理部１０から通知される目標情報が表示部に表示されるので、操作者がその内容を監視しながら（１）の走査の途中で手動入力により強制的に（２）の走査を行うようにすることで、その入力内容に従ってビデオ選択部７を切換えるようにすることもできる。
【００１５】
次に、全体の動作について図３のフローチャートに従って説明する。
まず、システム監視制御部１１から、図２に示したようなサーチビーム（１）による走査を行うための送受信制御信号が与えられると、励振受信部２は、ＰＲＦの送信信号を発生して空中線部１に供給し、電波として空間に向けて発射する（ステップＳＴ１）。この電波は移動目標、クラッタ等で反射されると、戻って来る。空中線部１では、その反射電波を受信すると励振受信部２に与える。励振受信部２では、空中線部１で受信した反射電波を周波数変換してビデオ信号を得、さらにＡ／Ｄ変換を行って受信デジタルビデオ信号を生成する（ステップＳＴ２）。この受信デジタルビデオ信号は、ビデオ積分処理系３およびＭＴＩ処理系４の両方に与えられる。
【００１６】
ビデオ積分処理系３とＭＴＩ処理系４においては、上述した処理を行い、それぞれのビデオ信号が生成される。ビデオ選択部７には、サーチビーム（１）の走査期間に同期した選択制御信号がシステム監視制御部１１から与えられており、ビデオ積分処理系３のビデオ信号の方を選択してプロット処理部８へ出力する（ステップＳＴ３）。プロット処理部８では、ビデオ選択部７で選択されたビデオ信号に対してプロット生成処理を行い、目標の動きを抽出してプロットデータにする（ステップＳＴ４）。追尾処理部９では、生成されたプロットデータ（目標候補の航跡）に対して追尾処理を行い、目標の予想位置、速度を算出して目標情報作成・管理部１０へ出力する（ステップＳＴ５）。
【００１７】
目標情報作成・管理部１０では、追尾処理部９で得られた目標の速度を閾値と比較する。この場合、目標候補となるものがターゲットとする移動体であるかを速度閾値を用いて判別している。したがって、上記閾値を超える速度を持つ目的があった場合には、それを追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成してシステム監視制御部１１およびビーム諸元算出部１２に出力する。ここで、目標情報作成・管理部１０で抽出された対象目標の中には、ＭＩＴ処理のブラインド速度領域にある目標が含まれる可能性がある。そのため、さらに目標情報作成・管理部１０では、作成した目標情報にある対象目標の速度がブラインド速度領域に入るか否かを調べる。対象目標の速度がブラインド速度領域に入る場合には、当該対象目標の速度を追尾ＰＲＦ算出部１３に出力する（ステップＳＴ６）。
【００１８】
システム監視制御部１１では、目標情報作成・管理部１０から目標情報が与えられると、目標情報に関して表示信号を生成して表示部（図示せず）により表示する。また、システム監視制御部１１では、次の追尾走査に向けて、目標情報に基づいて監視目標数を決め、それらの監視目標の予想位置に対して照射するビーム形状のモード選択を行い、監視パラメータ制御情報にして追尾走査に移るタイミングでビーム諸元算出部１２へ出力する。また、システム監視制御部１１は、追尾走査に移るための追尾制御情報を追尾ＰＲＦ算出部１３へ出力する（ステップＳＴ７）。
【００１９】
ビーム諸元算出部１２では、システム監視制御部１１から監視パラメータ制御情報（モード選択、監視目標数等）が与えられると、目標情報作成・管理部１０から受信した目標情報にある対象目標に対する送受信ビーム諸元を算出して励振受信部２に与える（ステップＳＴ８）。追尾ＰＲＦ算出部１３では、システム監視制御部１１からの追尾制御情報が与えられると、目標情報作成・管理部１０から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度（例えば４０％とか５０％）の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出する。算出された追尾ビームの送信ＰＲＦは励振受信部２に与えられる（ステップＳＴ９）。励振受信部２では、追尾走査において、新たに算出された送信ＰＲＦによる電波を発生して送信し、また、その反射波を受信できるように受信電波周波数の選択を実施することになる。
なお、目標情報作成・管理部１０において、ブラインド速度領域にある対象目標が存在していなかった場合には速度情報が与えられないので、追尾ＰＲＦ算出部１３は追尾制御情報が与えられた場合、そのまま従前の送信ＰＲＦの値を励振受信部２に通知することになる。これは、追尾走査時におけるステップＳＴ１６においても同様である。
【００２０】
システム監視制御部１１から、追尾走査のための送受信制御信号が励振受信部２に与えられると、図２のトラッキングビーム（２）による走査が行われ（ステップＳＴ１１）、探索走査時の処理と同様にステップＳＴ１２〜ＳＴ１９の処理が行われる。この場合、ビデオ選択部７ではＭＴＩ処理系４のビデオ信号を選択されるが、上述した探索走査の処理においてＭＴＩ処理のブラインド速度領域に目標があった場合には送信ＰＲＦを変更してブラインド速度領域から脱出してＭＴＩのフィルタ形状損失を最小化するようにしているので、探知可能となり、実際に存在する移動目標を正確に追尾することができるようになる。また、送信ＰＲＦを変更したことで、ＭＴＩ処理で探知できない目標が新たに出現したとしても、探索走査と追尾走査を繰り返すことで探知できるようになる。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、探索走査と追尾走査を交互に行い、探索走査時おける目標の探知処理をビデオ積分処理系３により行い、追尾走査時における追尾目標の探知処理をＭＴＩ処理系４により行うようにし、目標情報作成・管理部１０において、特にビデオ積分処理系３で探知されたデータから移動する対象目標を抽出し、かつ抽出した対象目標の中にＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ目標の存在を調べ、存在する目標があった場合には、追尾ＰＲＦ算出部１３によりブラインド速度領域から外れるように送信ＰＲＦを算出し、算出された送信ＰＲＦにて追尾走査のトラッキングビームを発射するようにしている。したがって、目標がレーダ装置の探知覆域に進入する際にＭＩＴ処理でブラインド速度領域にある速度を持っていた場合でも確実に探知し追尾することが可能となる。また、サーチビームによるビーム走査中にＰＲＦを切替える従来技術では、目標が多数ある場合に頻繁にＰＲＦを切替える必要があるが、この発明では、同時に異なる速度を持った複数の目標が存在した場合においても、全ての目標に対して同時に探知し追尾できるので、ビーム走査が容易となり、レーダ装置の目標探知・追尾能力を向上させることが可能となる。
【００２２】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態２は、実施の形態１の追尾ＰＲＦ算出部１３の代わりに追尾ビーム用周波数算出部１５を設けた構成を持つ。
追尾ビーム用周波数算出部１５は、システム監視制御部１１からの追尾制御情報が入力された際に、ブラインド速度領域から、目標情報作成・管理部１０から入力された対象目標の速度を離隔する送信電波の波長を算出し、算出した波長から追尾ビームの送信ＰＲＦを算出して励振受信部２に与える手段である。
【００２３】
移動目標のブラインド速度Ｖb は（１）式で示されることが知られている。
【数１】
ここで、ｆr はレーダ装置のパルス繰り返し周波数、λはレーダ装置の送信電波の波長、ｎは０，１，２，…のような整数である。
（１）式から、ブラインド速度Ｖb を目標の移動速度から離隔するためには、実施の形態１の追尾ＰＲＦ算出部１３によるように、追尾ビームの送信ＰＲＦを目標の移動速度のドップラ周波数の半分程度の値にするか、あるいは送信電波の波長を変化させればよいことが分かる。そこで、この実施の形態２では、追尾ビーム用周波数算出部１５において、ブラインド速度領域から、目標情報作成・管理部１０で得られた現在ブラインド速度領域にある対象目標の速度を離隔するように送信電波の波長を算出する。そして、算出した波長から次に使用する送信ＰＲＦを算出する。算出された送信ＰＲＦは励振受信部２に出力される。励振受信部２では、追尾走査において、新たに算出された送信ＰＲＦによる電波を発生して送信し、また、その反射波を受信できるように受信電波周波数の選択を実施することになる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態２によれば、ビデオ積分処理系３において探知された移動目標に対して、追尾ビーム用周波数算出部１４がＭＴＩ処理系４で算出した周波数に基づいて追尾用トラッキングビームを発射するようにしたので、実施の形態１と同様に、クラッタエリアでもブラインド速度領域を避け目標を検出することが可能となり、レーダ装置の目標探知・追尾能力がさらに向上する。
【００２５】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態３は、実施の形態１の構成に対して、新たに優先目標選択処理部１６を設けた構成を持つ。
優先目標選択処理部１６は、システム監視制御部１１からの追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部１０から与えられた目標情報の中から優先して追尾する対象目標を選定する手段である。そのため、この実施の形態３における目標情報作成・管理部１０は、処理すべき目標の数を管理しており、追尾処理部９による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部１６に送る機能を有している。その目標管理数は、例えばシステム全体の処理能力、運用条件などを考慮して設定される。また、この実施の形態３におけるシステム監視制御部１１は、例えば自レーダ装置に向かっている目標、あるいは一定以上の速度を持つ目標、あるいは両条件を満たす目標など、探知した目標のどれを優先して追尾するかを追尾優先目標の諸元として設定して優先目標選択処理部１６に与える機能を有している。
【００２６】
目標情報作成・管理部１０では、追尾処理部９による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が、予め設定した目標管理数を超えた場合、作成した目標情報を優先目標選択処理部１６に送る。優先目標選択処理部１６では、目標情報作成・管理部１０で設定された追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部１０から与えられた目標情報の中から追尾用トラッキングビームを発射する目標を選定して追尾ＰＲＦ算出部１３に与える。追尾ＰＲＦ算出部１３では、実施の形態１で説明したように送信ＰＲＦを算出するが、その算出した送信ＰＲＦを追尾優先目標の諸元に従って選定された目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部２に出力する。
したがって、追尾の目標数が多くなって処理負荷が大きくなるような場合、追尾優先目標の諸元により追尾目標を目的に合わせて制限できるので、トラッキング対象の数が減るため、その分1つのトラッキング対象にかけるビーム走査時間を長くすることができるなど、レーダ装置の時間リソースを有効活用できるようなる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１の構成に対して優先目標選択処理部１６を備えることにより、追尾対象目標の数がレーダ装置の追尾に係る最大処理能力を超えるような場合において、優先的に追尾すべき目標を選定し、選定した目標に対してブラインド速度領域を外した送信ＰＲＦを適用した追尾用トラッキングビームを発射するようにしている。したがって、トラッキング対象の目標数を目的に合わせて減らすことができるため、処理負荷を軽減でき、目標の追尾を継続させることができ、実施の形態１に対しレーダ装置の目標探知・追尾能力をさらに向上させる効果が得られる。
【００２８】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図において、図４に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態４は、実施の形態２の構成に対して、実施の形態３に適用したと同じ優先目標選択処理部１６を加えた構成を持つ。
また、実施の形態３と同様に、目標情報作成・管理部１０は、処理すべき目標の数を管理しており、追尾処理部９による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部１６に送る機能を有している。システム監視制御部１１も、追尾対象とする目標条件を追尾優先目標の諸元として設定し優先目標選択処理部１６に与える機能を有している。
【００２９】
優先目標選択処理部１６は、実施の形態３で説明したと同じ動作を行って、追尾用トラッキングビームを発射する目標を絞り込み、追尾ＰＲＦ用周波数算出部１５に与える。追尾ＰＲＦ用周波数算出部１５は、実施の形態２で説明したように送信ＰＲＦを算出するが、その算出した送信ＰＲＦを、優先目標選択処理部１６で絞り込まれた目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部２に出力する。
したがって、この実施の形態４によれば、実施の形態３と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るビデオ選択部の動作について示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】従来のレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 空中線部、２ 励振受信部、３ ビデオ積分処理系、４ ＭＴＩ処理系、７ ビデオ選択部、８ プロット処理部、９ 追尾処理部、１０ 目標情報作成・管理部、１１ システム監視制御部、１２ ビーム諸元算出部、１３ 追尾ＰＲＦ算出部、１５ 追尾ビーム用周波数算出部、１６ 優先目標選択処理部、３１ ビデオ積分部、３２，４２ 振幅算出部、３３，４３ ドップラフィルタ選択部、３４，４４ ＣＦＡＲ部、４１ ＭＴＩ処理部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電波を用いて目標を探知、追尾或いは標定するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置で目標を探知しようとする場合、目標の位置やレーダ装置周辺の地形によっては、本来探知したい航空機等の目標反射波以外にクラッタと呼ばれる不要反射波や固定物からの反射波が入力される。このような場合、クラッタからの反射波は、探知したい目標からの反射波に比べ数十[dB]高いこともあり、反射波の受信レベルから、探知したい目標とクラッタ、固定目標を判別することは困難である。そこで、一般に移動目標を探知・追尾するレーダ装置では、固定目標およびクラッタを抑圧し、移動目標のみを有効に検出するＭＴＩ（Moving Target Indicator；移動目標表示装置）処理機能を備えている。このＭＴＩ処理の原理は、対象とする目標が移動する際の反射波のドップラ効果を利用し、ドップラ周波数を持たないクラッタあるいは固定目標からの反射波を抑圧、消去し、移動目標からの反射波のみを抽出するものである。しかしながら、一般的に使用されるコヒーレントＭＴＩ処理は、ドップラ周波数を持たないクラッタあるいは固定目標からの反射波のみならず、送信波のＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency；パルス繰り返し周波数）の整数倍となるドップラ周波数を持つ移動目標の反射波も抑圧、消去してしまうという特性がある。したがって、ＭＴＩ処理を用いても、本来探知したい航空機等の目標の速度が送信波のＰＲＦの整数倍となるドップラ周波数を生じる値（このときの目標の速度をブラインド速度という。）となった場合には、その移動目標については探知できなくなる。かかる問題を解決するためには、移動目標からの反射波のドップラ周波数が送信波のＰＲＦの整数倍にならないようにする方法を講じる必要が有る。そのためにレーダ装置の送信周波数あるいはＰＲＦ周波数を操作する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７により従来のレーダ装置について説明する。図において、このレーダ装置は、複数の空中線２１に対してそれぞれ同様な処理系を備えている。各系は、送・受信機２２、信号処理装置２３、追尾計算装置２４、ビーム諸元算出装置２５および送信周波数算出装置２６から構成される。
複数の空中線２１によって受信された信号は、それぞれの系において、送・受信機２２により周波数変換、増幅され、受信ビデオ信号として各送信周波数に対応した信号処理装置２３へ出力される。信号処理装置２３では、入力された受信ビデオ信号から移動目標の位置情報を検出するとともに、クラッタを抑圧する処理を行う。追尾計算装置２４では、検出された目標の位置情報等から移動目標の未来位置の予測や速度検出等を行って追尾諸元を生成し、これを目標毎に管理する。ビーム諸元算出装置２５では、生成された追尾諸元を基に追尾目標に照射するビームのパラメータ（ＰＲＦ）を算出する。ここで、ビーム諸元算出装置２５から出力されるＰＲＦは、各空中線２１の系でお互いに電波干渉を生じないために、共通のＰＲＦが選択される。次に、送信周波数算出装置２６により、送信周波数をＰＲＦの所定の割合になるように算出することで目標ドップラ周波数を任意の位置に移動させる。
この従来のレーダ装置の場合、ブラインド速度が送信周波数に依存することを利用して、複数の処理系の送信周波数装置２６で同時に異なる送信周波数を算出し、それらの周波数で送・受信することにより、全空中線の系でブラインド速度を回避することができるという効果がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９４４５１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーダ装置は、以上のように構成されているが、次のような問題がある。
目標がレーダ装置の探知覆域に進入する際に、目標の速度が既にＭＩＴ処理機能のブラインド速度もしくはその付近の速度を含む領域（以下、ブラインド速度領域とする）にあった場合、そもそも目標の初探知が不可能となり、追尾計算装置２４での追尾諸元の算出、および追尾計算装置２４で算出された追尾諸元を基にしたビーム諸元算出装置２５でのパラメータ算出、および送信周波数算出装置２６におけるブラインド速度が目標の速度とならないようにするための送信周波数算出が不可能となる。また、１つの空中線２１の覆域に同時に異なる速度を持った複数の目標が進入した場合、空中線２１によるレーダ覆域を全て走査している間に対象目標の位置毎に送信周波数を変更せねばならず、周波数制御が複雑となる。さらに、例えばＰＲＦを変化させることにより目標の速度から外れるようにブラインド速度領域を移動させる場合においても、従来のレーダ装置においては、全覆域を走査中に、ＰＲＦを変化させる必要が有るため、レーダシステム動作上ビームタイミングマネジメントが複雑になり、装置規模の増大を招くことになる。
【０００６】
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、ＭＴＩ処理による追尾目標の探知においてブラインド速度領域にある探知困難な移動目標が存在した場合にも、初探知を含め探知・追尾を容易に行えるようにするレーダ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】
【０００７】
この発明に係るレーダ装置は、送受信制御信号に応じてＰＲＦ信号を送信して探索走査と追尾走査を交互に行い、受信波から受信デジタルビデオ信号を作成する励振受信部と、受信デジタルビデオ信号に対してヒット積分、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するビデオ積分処理系と、受信デジタルビデオ信号に対してＭＴＩ処理、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するＭＴＩ積分処理系と、選択制御信号に応じて、探索走査時にはビデオ積分処理系のビデオ信号を選択し、また追尾走査時にはＭＴＩ処理系のビデオ信号を選択するビデオ選択部と、選択されたビデオ信号にプロット生成処理を行うプロット処理部と、生成されたプロットデータに基づいて目標の予想位置、速度を算出する追尾処理部と、算出された目標の速度が閾値を超えた場合に当該目標を追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成し出力すると共に、ＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標があった場合には当該対象目標の速度を出力する目標情報作成・管理部と、監視パラメータ制御情報に基づいて、目標情報作成・管理部で作成された目標情報に対する送受信ビームの諸元を算出して励振受信部に与えるビーム諸元算出部と、追尾制御情報が入力された際に、目標情報作成・管理部から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出して励振受信部に与える追尾ＰＲＦ算出部と、探索走査と追尾走査のスケジュールに基づいて、上記送受信制御信号、上記選択制御信号および上記追尾制御信号を出力し、また、目標情報作成・管理部で作成された目標情報に基づいて次の送受信ビームの上記監視パラメータ制御情報を生成して出力するシステム監視制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、目標がレーダ装置の探知覆域に進入する際にＭＩＴ処理でブラインド速度領域にある速度を持っていた場合でも確実に探知し追尾することが可能となる。また、サーチビームによるビーム走査中にＰＲＦを切替える従来技術では、目標が多数ある場合に頻繁にＰＲＦを切替える必要があるが、この発明によれば、同時に異なる速度を持った複数の目標が存在した場合においても、全ての目標に対して同時に探知し追尾できるので、ビーム走査が容易となり、レーダ装置の目標探知・追尾能力を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
図１において、空中線部１は、空間に電波を放射し移動目標、クラッタ等からの反射波を受信する手段である。励振受信部２は、空中線部１へ送信信号を供給し、かつ空中線部１が受信した反射波の信号に対して周波数変換、Ａ／Ｄ変換を行い受信デジタルビデオ信号を生成する手段である。ビデオ積分部３１は、励振受信部２で生成された受信デジタルビデオ信号に対してヒット積分を行う手段である。ＭＴＩ処理部４１は、クラッタ、固定目標等からの反射波を抑圧、消去し、移動目標の反射波成分のみを抽出する手段である。振幅算出部３２，４２は、ビデオ積分部３１あるいはＭＴＩ処理部４１により処理された受信信号の振幅を算出する手段である。ドップラフィルタ選択部３３，４３は、振幅算出部３２，４２で算出された各振幅値に基づいてそれぞれの受信信号を処理するドップラフィルタを選択してフィルタ処理する手段である。ＣＦＡＲ部３４，４４は、上記ドップラフィルタを通過した各信号に対してそれぞれＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate；一定誤警報率）処理を行う手段である。
上記ビデオ積分部３１、振幅算出部３２、ドップラフィルタ選択部３３およびＣＦＡＲ部３４により、受信デジタルビデオ信号から移動目標のビデオ信号を生成するビデオ積分処理系３を構成する。また、ＭＴＩ処理部４１、振幅算出部４２、ドップラフィルタ選択部４３およびＣＦＡＲ部４４により、受信デジタルビデオ信号から移動目標のビデオ信号を生成するＭＴＩ積分処理系4を構成する。
【００１０】
ビデオ選択部７は、システム監視制御部１１から与えられる選択制御信号に応じて、探索走査時にはビデオ積分処理系３で生成されたビデオ信号を選択し、また追尾走査時にはＭＴＩ処理ＭＴＩ処理系４で生成されたビデオ信号を選択する手段である。プロット処理部８は、ビデオ選択部７で選択されたビデオ信号にプロット生成処理を行う手段である。追尾処理部９は、プロット処理部８で生成されたプロットデータに基づいて目標の予想位置、速度を算出する手段である。目標情報作成・管理部１０は、追尾処理部９で算出された目標の速度が閾値を超えた場合に当該目標を追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成し出力すると共に、ＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標があった場合には当該対象目標の速度を出力する手段である。ビーム諸元算出部１２は、システム監視制御部１１から与えられる監視パラメータ制御情報に基づいて目標情報作成・管理部からの目標情報に対する送受信ビームの諸元を算出する手段である。追尾ＰＲＦ算出部１３は、システム監視制御部１１から追尾制御情報が入力された際に、目標情報作成・管理部１１から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出する手段である。
【００１１】
システム監視制御部１１は、探索走査と追尾走査のスケジュールに基づいて、送受信制御信号、選択制御信号および追尾制御信号を出力し、また、目標情報作成・管理部１０で作成された目標情報を表示すると共に、目標情報に基づいて次の送受信ビームの監視パラメータ制御情報（モード選択、監視目標数等）を生成して出力する手段である。そのため、システム監視制御部１１においては、必要に応じて操作員がスイッチ、ボタン等を操作して、モード選択、監視パラメータ設定、追尾対象目標設定、追尾シンボル作成・修正、表示距離・位置変更等の入力を行うことができるようになっている。
【００１２】
ここで、全体の動作について説明する前に、ビデオ積分処理系３およびＭＴＩ積分処理系4の動作を説明する。
まず、ビデオ積分処理系３において、励振受信部２から受信デジタルビデオ信号が与えられると、ビデオ積分部３１でその信号をヒット積分する。周知のことであるが、ここでいうヒット積分とは、受信デジタルビデオ信号を、複数ヒットの相関処理を行い積分処理することである。これにより、同一距離にある目標について、その振幅をヒット数倍にして拡大することができる。ここで、ヒットとは送信パルスが目標にあたること、ヒット数とは１回のスキャン（ビーム走査）で目標にあたる送信パルスの数のことである。次に、振幅算出部３２では、ビデオ積分部３１で得られた積分値から受信信号の振幅を算出する。ドップラフィルタ選択部３３では、振幅算出部３２で算出された振幅値に基づいてドップラフィルタを選択し、そのフィルタを用いて受信デジタルビデオ信号をフィルタ処理してＣＦＡＲ部３４へ与える。ＣＦＡＲ部３４では、ドップラフィルタを通過した信号に対してＣＦＡＲ処理を行う。具体的には、受信デジタルビデオ信号からその低周波成分を取り出し、取り出した低周波成分を元のビデオ信号から減ずる処理を行う。一般にビデオ信号には、相対的に低レベルで、かついずれの受信時刻でも現れる成分（例えばクラッタ）と、相対的に高レベルでごく短時間に亘って現れる成分（例えば物標信号）とが含まれているので、ＣＦＡＲ処理の実行によって、誤警報確率、すなわち物標でないものを物標としたり、物標であるものを物標でないとしたりする誤りの確率を、ある一定水準以下に抑圧することで移動目標のみのビデオ信号を生成する。このＣＦＡＲ処理されたビデオ信号はビデオ選択部７に与えられる。上記ビデオ積分処理系３の処理においては、ヒット積分を行っているため、ＭＴＩ処理におけるブラインド速度領域にある移動目標についても検出することができる。
【００１３】
一方、ＭＴＩ処理系４においては、ＭＴＩ処理部４１は、励振受信部２から与えられた受信デジタルビデオ信号から、クラッタ、固定目標等からの反射波成分を抑圧、消去し、移動目標からの反射波成分のみを抽出する。ＭＴＩ処理部４１で得られた移動目標の反射波成分に対しては、振幅算出部４２、ドップラフィルタ選択部４３、ＣＦＡＲ部４４により、ビデオ積分処理系３と同様な目標検出処理が行われ、得られたビデオ信号はビデオ選択部７に与えられる。ここで、ＭＴＩ処理部４１においては、前述したようにレーダのＰＲＦによるブラインド速度領域が生じ、ブラインド速度領域に入った移動目標のビデオ信号は、消去されるか、あるいは完全に消去されない場合でも、ＭＴＩのフィルタ形状損失により、ビデオ積分部３１におけるヒット積分処理に比べて信号レベルが極めて低下する。したがって、ＭＴＩ処理におけるブラインド速度領域にある移動目標については検知困難となる。
【００１４】
図２はこの発明で適用するビーム走査のスケジュールの例を示す説明図である。
図２に示すようにサーチ（探索）ビームとトラッキング（追尾）ビームを１セットして、複数回繰り返して送信する。サーチビームにより全範囲を走査する場合（１）は、ビデオ積分処理系３のビデオ信号をプロット処理部８に出力し、次のトラッキングビームによりスポット的に走査する場合（２）は、ＭＴＩ処理系４のビデオ信号をプロット処理部８に出力するようにビデオ選択部７の切替を制御する。走査時間は予め分かっているので、そのビーム走査時間に従ってビデオ選択部７が切替わるようにシステム監視制御部１１により自動的に制御する。なお、（２）の場合のスポット走査の時間は走査時間にポイント数を乗じることで算出できる。一方、目標情報作成・管理部１０から通知される目標情報が表示部に表示されるので、操作者がその内容を監視しながら（１）の走査の途中で手動入力により強制的に（２）の走査を行うようにすることで、その入力内容に従ってビデオ選択部７を切換えるようにすることもできる。
【００１５】
次に、全体の動作について図３のフローチャートに従って説明する。
まず、システム監視制御部１１から、図２に示したようなサーチビーム（１）による走査を行うための送受信制御信号が与えられると、励振受信部２は、ＰＲＦの送信信号を発生して空中線部１に供給し、電波として空間に向けて発射する（ステップＳＴ１）。この電波は移動目標、クラッタ等で反射されると、戻って来る。空中線部１では、その反射電波を受信すると励振受信部２に与える。励振受信部２では、空中線部１で受信した反射電波を周波数変換してビデオ信号を得、さらにＡ／Ｄ変換を行って受信デジタルビデオ信号を生成する（ステップＳＴ２）。この受信デジタルビデオ信号は、ビデオ積分処理系３およびＭＴＩ処理系４の両方に与えられる。
【００１６】
ビデオ積分処理系３とＭＴＩ処理系４においては、上述した処理を行い、それぞれのビデオ信号が生成される。ビデオ選択部７には、サーチビーム（１）の走査期間に同期した選択制御信号がシステム監視制御部１１から与えられており、ビデオ積分処理系３のビデオ信号の方を選択してプロット処理部８へ出力する（ステップＳＴ３）。プロット処理部８では、ビデオ選択部７で選択されたビデオ信号に対してプロット生成処理を行い、目標の動きを抽出してプロットデータにする（ステップＳＴ４）。追尾処理部９では、生成されたプロットデータ（目標候補の航跡）に対して追尾処理を行い、目標の予想位置、速度を算出して目標情報作成・管理部１０へ出力する（ステップＳＴ５）。
【００１７】
目標情報作成・管理部１０では、追尾処理部９で得られた目標の速度を閾値と比較する。この場合、目標候補となるものがターゲットとする移動体であるかを速度閾値を用いて判別している。したがって、上記閾値を超える速度を持つ目的があった場合には、それを追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成してシステム監視制御部１１およびビーム諸元算出部１２に出力する。ここで、目標情報作成・管理部１０で抽出された対象目標の中には、ＭＩＴ処理のブラインド速度領域にある目標が含まれる可能性がある。そのため、さらに目標情報作成・管理部１０では、作成した目標情報にある対象目標の速度がブラインド速度領域に入るか否かを調べる。対象目標の速度がブラインド速度領域に入る場合には、当該対象目標の速度を追尾ＰＲＦ算出部１３に出力する（ステップＳＴ６）。
【００１８】
システム監視制御部１１では、目標情報作成・管理部１０から目標情報が与えられると、目標情報に関して表示信号を生成して表示部（図示せず）により表示する。また、システム監視制御部１１では、次の追尾走査に向けて、目標情報に基づいて監視目標数を決め、それらの監視目標の予想位置に対して照射するビーム形状のモード選択を行い、監視パラメータ制御情報にして追尾走査に移るタイミングでビーム諸元算出部１２へ出力する。また、システム監視制御部１１は、追尾走査に移るための追尾制御情報を追尾ＰＲＦ算出部１３へ出力する（ステップＳＴ７）。
【００１９】
ビーム諸元算出部１２では、システム監視制御部１１から監視パラメータ制御情報（モード選択、監視目標数等）が与えられると、目標情報作成・管理部１０から受信した目標情報にある対象目標に対する送受信ビーム諸元を算出して励振受信部２に与える（ステップＳＴ８）。追尾ＰＲＦ算出部１３では、システム監視制御部１１からの追尾制御情報が与えられると、目標情報作成・管理部１０から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度（例えば４０％とか５０％）の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出する。算出された追尾ビームの送信ＰＲＦは励振受信部２に与えられる（ステップＳＴ９）。励振受信部２では、追尾走査において、新たに算出された送信ＰＲＦによる電波を発生して送信し、また、その反射波を受信できるように受信電波周波数の選択を実施することになる。
なお、目標情報作成・管理部１０において、ブラインド速度領域にある対象目標が存在していなかった場合には速度情報が与えられないので、追尾ＰＲＦ算出部１３は追尾制御情報が与えられた場合、そのまま従前の送信ＰＲＦの値を励振受信部２に通知することになる。これは、追尾走査時におけるステップＳＴ１６においても同様である。
【００２０】
システム監視制御部１１から、追尾走査のための送受信制御信号が励振受信部２に与えられると、図２のトラッキングビーム（２）による走査が行われ（ステップＳＴ１１）、探索走査時の処理と同様にステップＳＴ１２〜ＳＴ１９の処理が行われる。この場合、ビデオ選択部７ではＭＴＩ処理系４のビデオ信号を選択されるが、上述した探索走査の処理においてＭＴＩ処理のブラインド速度領域に目標があった場合には送信ＰＲＦを変更してブラインド速度領域から脱出してＭＴＩのフィルタ形状損失を最小化するようにしているので、探知可能となり、実際に存在する移動目標を正確に追尾することができるようになる。また、送信ＰＲＦを変更したことで、ＭＴＩ処理で探知できない目標が新たに出現したとしても、探索走査と追尾走査を繰り返すことで探知できるようになる。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、探索走査と追尾走査を交互に行い、探索走査時おける目標の探知処理をビデオ積分処理系３により行い、追尾走査時における追尾目標の探知処理をＭＴＩ処理系４により行うようにし、目標情報作成・管理部１０において、特にビデオ積分処理系３で探知されたデータから移動する対象目標を抽出し、かつ抽出した対象目標の中にＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ目標の存在を調べ、存在する目標があった場合には、追尾ＰＲＦ算出部１３によりブラインド速度領域から外れるように送信ＰＲＦを算出し、算出された送信ＰＲＦにて追尾走査のトラッキングビームを発射するようにしている。したがって、目標がレーダ装置の探知覆域に進入する際にＭＩＴ処理でブラインド速度領域にある速度を持っていた場合でも確実に探知し追尾することが可能となる。また、サーチビームによるビーム走査中にＰＲＦを切替える従来技術では、目標が多数ある場合に頻繁にＰＲＦを切替える必要があるが、この発明では、同時に異なる速度を持った複数の目標が存在した場合においても、全ての目標に対して同時に探知し追尾できるので、ビーム走査が容易となり、レーダ装置の目標探知・追尾能力を向上させることが可能となる。
【００２２】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態２は、実施の形態１の追尾ＰＲＦ算出部１３の代わりに追尾ビーム用周波数算出部１５を設けた構成を持つ。
追尾ビーム用周波数算出部１５は、システム監視制御部１１からの追尾制御情報が入力された際に、ブラインド速度領域から、目標情報作成・管理部１０から入力された対象目標の速度を離隔する送信電波の波長を算出し、算出した波長から追尾ビームの送信ＰＲＦを算出して励振受信部２に与える手段である。
【００２３】
移動目標のブラインド速度Ｖb は（１）式で示されることが知られている。
【数１】
ここで、ｆr はレーダ装置のパルス繰り返し周波数、λはレーダ装置の送信電波の波長、ｎは０，１，２，…のような整数である。
（１）式から、ブラインド速度Ｖb を目標の移動速度から離隔するためには、実施の形態１の追尾ＰＲＦ算出部１３によるように、追尾ビームの送信ＰＲＦを目標の移動速度のドップラ周波数の半分程度の値にするか、あるいは送信電波の波長を変化させればよいことが分かる。そこで、この実施の形態２では、追尾ビーム用周波数算出部１５において、ブラインド速度領域から、目標情報作成・管理部１０で得られた現在ブラインド速度領域にある対象目標の速度を離隔するように送信電波の波長を算出する。そして、算出した波長から次に使用する送信ＰＲＦを算出する。算出された送信ＰＲＦは励振受信部２に出力される。励振受信部２では、追尾走査において、新たに算出された送信ＰＲＦによる電波を発生して送信し、また、その反射波を受信できるように受信電波周波数の選択を実施することになる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態２によれば、ビデオ積分処理系３において探知された移動目標に対して、追尾ビーム用周波数算出部１４がＭＴＩ処理系４で算出した周波数に基づいて追尾用トラッキングビームを発射するようにしたので、実施の形態１と同様に、クラッタエリアでもブラインド速度領域を避け目標を検出することが可能となり、レーダ装置の目標探知・追尾能力がさらに向上する。
【００２５】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態３は、実施の形態１の構成に対して、新たに優先目標選択処理部１６を設けた構成を持つ。
優先目標選択処理部１６は、システム監視制御部１１からの追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部１０から与えられた目標情報の中から優先して追尾する対象目標を選定する手段である。そのため、この実施の形態３における目標情報作成・管理部１０は、処理すべき目標の数を管理しており、追尾処理部９による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部１６に送る機能を有している。その目標管理数は、例えばシステム全体の処理能力、運用条件などを考慮して設定される。また、この実施の形態３におけるシステム監視制御部１１は、例えば自レーダ装置に向かっている目標、あるいは一定以上の速度を持つ目標、あるいは両条件を満たす目標など、探知した目標のどれを優先して追尾するかを追尾優先目標の諸元として設定して優先目標選択処理部１６に与える機能を有している。
【００２６】
目標情報作成・管理部１０では、追尾処理部９による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が、予め設定した目標管理数を超えた場合、作成した目標情報を優先目標選択処理部１６に送る。優先目標選択処理部１６では、目標情報作成・管理部１０で設定された追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部１０から与えられた目標情報の中から追尾用トラッキングビームを発射する目標を選定して追尾ＰＲＦ算出部１３に与える。追尾ＰＲＦ算出部１３では、実施の形態１で説明したように送信ＰＲＦを算出するが、その算出した送信ＰＲＦを追尾優先目標の諸元に従って選定された目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部２に出力する。
したがって、追尾の目標数が多くなって処理負荷が大きくなるような場合、追尾優先目標の諸元により追尾目標を目的に合わせて制限できるので、トラッキング対象の数が減るため、その分1つのトラッキング対象にかけるビーム走査時間を長くすることができるなど、レーダ装置の時間リソースを有効活用できるようなる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１の構成に対して優先目標選択処理部１６を備えることにより、追尾対象目標の数がレーダ装置の追尾に係る最大処理能力を超えるような場合において、優先的に追尾すべき目標を選定し、選定した目標に対してブラインド速度領域を外した送信ＰＲＦを適用した追尾用トラッキングビームを発射するようにしている。したがって、トラッキング対象の目標数を目的に合わせて減らすことができるため、処理負荷を軽減でき、目標の追尾を継続させることができ、実施の形態１に対しレーダ装置の目標探知・追尾能力をさらに向上させる効果が得られる。
【００２８】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図において、図４に相当する部分には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態４は、実施の形態２の構成に対して、実施の形態３に適用したと同じ優先目標選択処理部１６を加えた構成を持つ。
また、実施の形態３と同様に、目標情報作成・管理部１０は、処理すべき目標の数を管理しており、追尾処理部９による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部１６に送る機能を有している。システム監視制御部１１も、追尾対象とする目標条件を追尾優先目標の諸元として設定し優先目標選択処理部１６に与える機能を有している。
【００２９】
優先目標選択処理部１６は、実施の形態３で説明したと同じ動作を行って、追尾用トラッキングビームを発射する目標を絞り込み、追尾ＰＲＦ用周波数算出部１５に与える。追尾ＰＲＦ用周波数算出部１５は、実施の形態２で説明したように送信ＰＲＦを算出するが、その算出した送信ＰＲＦを、優先目標選択処理部１６で絞り込まれた目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部２に出力する。
したがって、この実施の形態４によれば、実施の形態３と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るビデオ選択部の動作について示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】従来のレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 空中線部、２ 励振受信部、３ ビデオ積分処理系、４ ＭＴＩ処理系、７ ビデオ選択部、８ プロット処理部、９ 追尾処理部、１０ 目標情報作成・管理部、１１ システム監視制御部、１２ ビーム諸元算出部、１３ 追尾ＰＲＦ算出部、１５ 追尾ビーム用周波数算出部、１６ 優先目標選択処理部、３１ ビデオ積分部、３２，４２ 振幅算出部、３３，４３ ドップラフィルタ選択部、３４，４４ ＣＦＡＲ部、４１ ＭＴＩ処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信制御信号に応じてＰＲＦ信号を送信して探索走査と追尾走査を交互に行い、受信波から受信デジタルビデオ信号を作成する励振受信部と、
受信デジタルビデオ信号に対してヒット積分、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するビデオ積分処理系と、
受信デジタルビデオ信号に対してＭＴＩ処理、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するＭＴＩ積分処理系と、
選択制御信号に応じて、探索走査時には前記ビデオ積分処理系のビデオ信号を選択し、また追尾走査時には前記ＭＴＩ処理系のビデオ信号を選択するビデオ選択部と、
選択されたビデオ信号にプロット生成処理を行うプロット処理部と、
生成されたプロットデータに基づいて目標の予想位置、速度を算出する追尾処理部と、
算出された目標の速度が閾値を超えた場合に当該目標を追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成し出力すると共に、ＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標があった場合には当該対象目標の速度を出力する目標情報作成・管理部と、
監視パラメータ制御情報に基づいて、前記目標情報作成・管理部で作成された目標情報に対する送受信ビームの諸元を算出して前記励振受信部に与えるビーム諸元算出部と、
追尾制御情報が入力された際に、前記目標情報作成・管理部から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出して前記励振受信部に与える追尾ＰＲＦ算出部と、
探索走査と追尾走査のスケジュールに基づいて、前記送受信制御信号、前記選択制御信号および前記追尾制御信号を出力し、また、前記目標情報作成・管理部で作成された目標情報に基づいて次の送受信ビームの前記監視パラメータ制御情報を生成して出力するシステム監視制御部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
追尾ＰＲＦ算出部の代わりに、システム監視制御部からの追尾制御情報が入力された際に、ブラインド速度領域から目標情報作成・管理部から入力された対象目標の速度を離隔する送信電波の波長を算出し、算出した波長から追尾ビームの送信ＰＲＦを算出して励振受信部に与える追尾ビーム用周波数算出部を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部から与えられた目標情報の中から優先して追尾する対象目標を選定して追尾ＰＦＲ算出部に与える優先目標選択処理部を備え、
目標情報作成・管理部は、追尾処理部による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部に送るようにし、
システム監視制御部は、追尾対象とする目標条件を前記追尾優先目標の諸元として設定して前記優先目標選択処理部に与えるようにし、
前記追尾ＰＦＲ算出部は、算出した送信ＰＲＦを、前記優先目標選択処理部で選定された対象目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部に出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部から与えられた目標情報の中から優先して追尾する対象目標を選定して追尾ビーム用周波数算出部に与える優先目標選択処理部を備え、
目標情報作成・管理部は、追尾処理部による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部に送るようにし、
システム監視制御部は、追尾対象とする目標条件を前記追尾優先目標の諸元として設定して前記優先目標選択処理部に与えるようにし、
前記追尾ビーム用周波数算出部は、算出した送信ＰＲＦを、前記優先目標選択処理部で選定された対象目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部に出力するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
【請求項１】
送受信制御信号に応じてＰＲＦ信号を送信して探索走査と追尾走査を交互に行い、受信波から受信デジタルビデオ信号を作成する励振受信部と、
受信デジタルビデオ信号に対してヒット積分、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するビデオ積分処理系と、
受信デジタルビデオ信号に対してＭＴＩ処理、振幅算出、ドップラフィルタ処理、ＣＦＡＲ処理を順次行って移動目標のビデオ信号を生成するＭＴＩ積分処理系と、
選択制御信号に応じて、探索走査時には前記ビデオ積分処理系のビデオ信号を選択し、また追尾走査時には前記ＭＴＩ処理系のビデオ信号を選択するビデオ選択部と、
選択されたビデオ信号にプロット生成処理を行うプロット処理部と、
生成されたプロットデータに基づいて目標の予想位置、速度を算出する追尾処理部と、
算出された目標の速度が閾値を超えた場合に当該目標を追尾の対象目標として抽出し、抽出した対象目標の予想位置、速度を目標情報として作成し出力すると共に、ＭＴＩ処理のブラインド速度領域に入る速度を持つ対象目標があった場合には当該対象目標の速度を出力する目標情報作成・管理部と、
監視パラメータ制御情報に基づいて、前記目標情報作成・管理部で作成された目標情報に対する送受信ビームの諸元を算出して前記励振受信部に与えるビーム諸元算出部と、
追尾制御情報が入力された際に、前記目標情報作成・管理部から入力された対象目標の速度のドップラ周波数を算出し、当該ドップラ周波数の１／２程度の値を追尾ビームの送信ＰＲＦとして算出して前記励振受信部に与える追尾ＰＲＦ算出部と、
探索走査と追尾走査のスケジュールに基づいて、前記送受信制御信号、前記選択制御信号および前記追尾制御信号を出力し、また、前記目標情報作成・管理部で作成された目標情報に基づいて次の送受信ビームの前記監視パラメータ制御情報を生成して出力するシステム監視制御部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
追尾ＰＲＦ算出部の代わりに、システム監視制御部からの追尾制御情報が入力された際に、ブラインド速度領域から目標情報作成・管理部から入力された対象目標の速度を離隔する送信電波の波長を算出し、算出した波長から追尾ビームの送信ＰＲＦを算出して励振受信部に与える追尾ビーム用周波数算出部を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部から与えられた目標情報の中から優先して追尾する対象目標を選定して追尾ＰＦＲ算出部に与える優先目標選択処理部を備え、
目標情報作成・管理部は、追尾処理部による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部に送るようにし、
システム監視制御部は、追尾対象とする目標条件を前記追尾優先目標の諸元として設定して前記優先目標選択処理部に与えるようにし、
前記追尾ＰＦＲ算出部は、算出した送信ＰＲＦを、前記優先目標選択処理部で選定された対象目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部に出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
追尾優先目標の諸元に基づいて、目標情報作成・管理部から与えられた目標情報の中から優先して追尾する対象目標を選定して追尾ビーム用周波数算出部に与える優先目標選択処理部を備え、
目標情報作成・管理部は、追尾処理部による追尾処理の結果から抽出した追尾の対象目標の数が予め設定した目標管理数を超えた場合には、作成した目標情報を優先目標選択処理部に送るようにし、
システム監視制御部は、追尾対象とする目標条件を前記追尾優先目標の諸元として設定して前記優先目標選択処理部に与えるようにし、
前記追尾ビーム用周波数算出部は、算出した送信ＰＲＦを、前記優先目標選択処理部で選定された対象目標に対して適用してトラッキングビームを発射するよう励振受信部に出力するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２６１７９４（Ｐ２００８−２６１７９４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６１２５（Ｐ２００７−１０６１２５）
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【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１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]