JP2010117332A - バイスタティックレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送信電波が、指向方位及び指向距離によってパルス諸元が異なることを利用して、パルス諸元の候補である諸元テーブルを既知としている受信側レーダ装置にて目標の位置標定を行うことを可能にする。
【解決手段】送信側レーダ装置と、これから離隔した位置にあって、送信電波を受信する受信側レーダ装置とを備えている。送信電波は、指向方位及び指向距離によってパルス繰り返し周波数、パルス幅及びヒット数を含むパルス諸元が異なるものであり、パルス諸元の候補である諸元テーブルが受信側レーダ装置側で既知であり、パルス諸元が送信電波の指向方位及び距離範囲に依存することを利用して目標の位置標定を行なう。その際、直接波信号からパルス諸元を解析して送信パルスのレプリカを作成して相互相関計算に利用することで、パルス圧縮の効率を維持できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、相互に離隔した送信側及び受信側のレーダ装置により目標の検出を行うバイスタティックレーダ装置に関する。

図３は、一般的なバイスタティックレーダ装置の構成図であり、送信側レーダ装置の送信機１に接続された送信空中線２から送信電波が送出される。前記送信電波を受信する受信側レーダ装置１０は、送信機１から受信側レーダ装置１０に直接伝播する信号である直接波を受信するための第１の受信空中線１１及び第１の検波手段１２と、航空機等の目標３０で送信電波が散乱された信号である散乱波を受信するための第２の受信空中線２１及び第２の検波手段２２と、相互相関計算手段１３と、遅延時間推定手段１４とを具備している。送信側レーダ装置は既存のレーダ局を利用することが一般的である。

そして、受信側レーダ装置１０で直接波と散乱波の到来時刻差を検出することで、目標３０を標定している。到来時刻差は直接波と散乱波のそれぞれの検波信号の相互相関を相互相関計算手段１３にて計算してパルス圧縮したのち、その絶対値のピークを探索するのが１つの方法である。

図３の従来装置において、送信側レーダ装置−目標間の距離をＲ_１、目標−受信側レーダ装置間の距離をＲ_２、送信側レーダ装置−受信側レーダ装置間距離Ｒ、直接波と散乱波の到来時刻差ｔとしたとき、下記式（１）
Ｒ_１＋Ｒ_２−Ｒ＝ｃｔ （但し、ｃ：光速） …（１）
の関係が成立する。従って、直接波と散乱波の到来時刻差ｔから目標がＲ_１＋Ｒ_２＝ｃｔ＋Ｒ（一定）である楕円上に存在すると言える。

ところで、従来の直接波と散乱波の相互相関を計算する方法では、直接波の受信品質によりパルス圧縮の圧縮効率が左右される問題がある。

また、相互相関計算結果であるパルスのコヒーレント積分を行う場合、送信パルス（送信電波の検波信号）のパルス繰り返し周期相当のレンジ全域に渡って積分を実行し、目標を探索する必要があり、計算負荷が過大となる問題があった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その第１の目的は、送信電波が、指向方位及び指向距離によってパルス繰り返し周波数、パルス幅及びヒット数を含むパルス諸元が異なることに鑑み、前記パルス諸元の候補である諸元テーブルを既知としている（諸元テーブルを有している）受信側レーダ装置にて目標の位置標定を行う際に、前記送信電波のパルス諸元を解析し、利用することで、目標の存在する概ねの範囲を推定し、目標検出感度の向上や計算負荷の低減を図ることのできるバイスタティックレーダ装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、受信した直接波信号から送信電波のパルス諸元を解析し雑音のない送信パルスのレプリカを作成することによりパルス圧縮の効率を維持し、高感度の目標検出が可能なバイスタティックレーダ装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、送信電波のパルス諸元の解析結果を利用して距離及び方位方向の目標探索処理範囲を限定することで、低計算負荷を実現可能なバイスタティックレーダ装置を提供することにある。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本発明のある態様のバイスタティックレーダ装置は、送信側レーダ装置と、前記送信側レーダー装置から離隔した位置にあって、前記送信側レーダ装置から送信された送信電波を受信する受信側レーダ装置とを備える構成において、
前記送信電波は、指向方位及び指向距離によってパルス繰り返し周波数、パルス幅及びヒット数を含むパルス諸元が異なるものであり、
前記パルス諸元の候補である諸元テーブルが前記受信側レーダ装置側で既知であり、
前記パルス諸元が前記送信電波の指向方位及び距離範囲に依存することを利用して目標の位置標定を行なうことを特徴としている。

前記態様のバイスタティックレーダ装置において、前記受信側レーダ装置で受信した受信信号に含まれる、前記送信側レーダ装置から前記受信側レーダ装置に直接伝播する信号である直接波信号のパルス諸元を解析し、既知である前記送信電波のパルス諸元と照合して送信パルスのレプリカを作成し、前記レプリカと前記送信電波が目標で散乱された信号である散乱波信号との相互相関計算を行うことでパルス圧縮する構成としてもよい。

前記態様のバイスタティックレーダ装置において、前記パルス諸元の照合により推定した前記送信電波のパルス諸元を利用し、相互相関計算結果のコヒーレント積分を行い信号対雑音比を改善する構成としてもよい。

前記態様のバイスタティックレーダ装置において、前記コヒーレント積分のレンジ処理範囲を、推定したパルス諸元に対応する目標標定範囲により限定し、計算負荷を低減する構成としてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るバイスタティックレーダ装置によれば、送信電波が、指向方位及び指向距離によってパルス繰り返し周波数、パルス幅及びヒット数を含むパルス諸元が異なることに鑑み、前記パルス諸元の候補である諸元テーブルを既知としている（諸元テーブルを有している）受信側レーダ装置にて目標の位置標定を行う際に、前記送信電波のパルス諸元を解析し、利用することで、目標の存在する概ねの範囲を推定し、目標検出感度の向上や計算負荷の低減を図ることが可能である。また、受信した直接波信号からパルス諸元を解析し雑音のない送信パルスのレプリカを作成して相互相関計算に利用する場合、パルス圧縮の効率を維持できる。さらに、前記解析されたパルス諸元を用いて距離及び方位方向の目標探索処理を限定する場合、低計算負荷を実現可能である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本発明の実施の形態について図１を用いて説明する。図１はパルス諸元を推定して送信パルスのレプリカを利用するバイスタティックレーダ装置の受信側レーダ装置を示す構成図である。３１は受信空中線、３２は検波手段、３３は相互相関計算手段、３４は遅延時間推定手段であり、これらは従来装置と同様構成でよい。３５は直接波抽出手段、３６はパルス諸元推定手段、３７はレプリカ作成手段、３８はコヒーレント積分手段である。図３にて示した送信側レーダ装置の送信機及び目標の図示は省略した。

送信側レーダ装置（既存のレーダ局を利用可能）の送信機から受信側レーダ装置に直接伝播した送信電波である直接波と、航空機等の目標で送信電波が散乱された信号である散乱波とが、受信空中線３１にて受信され、直接波及び散乱波成分を含んだ受信信号が検波手段３２に入力され、ここで検波されるようになっている。直接波抽出手段３５は検波後の受信信号から直接波信号を抽出する手段であり、パルス諸元推定手段３６は抽出された直接波信号から送信電波のパルス諸元（パルス繰り返し周波数（パルス間隔の逆数）、パルス幅及びヒット数（同一方向に送信するパルス個数）を含む）を推定する手段である。レプリカ作成手段３７はパルス諸元推定手段３６で推定された送信電波のパルス諸元から直接波信号（送信パルス）のレプリカを作成する手段である。相互相関計算手段３３は検波後の受信信号と、直接波信号（送信パルス）のレプリカとの相互相関を計算する。コヒーレント積分手段３８は推定されたパルス諸元の信号をパルス諸元推定手段３６から受けて、そのパルス諸元から目標の存在する可能性のあるレンジ（距離及び方位）を考慮して、処理レンジを限定して相互相関の計算結果をコヒーレント積分する手段である。

動作について図２のフローチャートにより説明する。受信信号を検波手段３２で検波したのち、その検波信号の絶対値に対して、直接波抽出手段３５において閾値を超えたパルスを検出する。閾値は送信側レーダ装置の送信機の実効輻射電力及び送受信側レーダ装置間の距離を考慮して定めるものとする。

検出したパルスについてパルス諸元推定手段３６にてパルス幅、パルス間隔を検出する。また、連続するパルス列について、パルス間隔が一定であるパルス数を計数して、ヒット数を算出する。そして、検出したパルス幅、パルス間隔、ヒット数をもとに、諸元テーブルと照合し、最も近いパルス諸元を直接波のパルス諸元と推定する。送信機のパルス諸元の候補である諸元テーブルが受信側レーダ装置側で既知であることから、この照合が可能となる。

推定されたパルス諸元を元に、レプリカ作成手段３７にて直接波信号のレプリカ（送信電波を検波したもの、つまり送信パルスに相当）を作成する。

検波後の受信信号と、直接波信号のレプリカに対して相互相関計算手段３３にて相互相関計算を行なう。

送信側レーダ装置が送信する送信電波は、３次元の指向方位（アジマス角及びエレベーション角）及び指向距離によってパルス繰り返し周波数（パルス間隔の逆数）、パルス幅及びヒット数が異なっているから、推定したパルス諸元から、送信側レーダ装置が指向している目標が存在するレンジ範囲が決まるため、この範囲に限定して相互相関結果のコヒーレント積分を行なう。

そして、遅延時間推定手段３４にて直接波と散乱波の受信時刻の差から遅延時間を推定する。前記式（１）の関係から、直接波と散乱波の到来時刻差ｔから目標がＲ_１＋Ｒ_２＝ｃｔ＋Ｒ（一定）である楕円上に存在すると言える。また、推定したパルス諸元から送信側レーダ装置が指向している目標が存在するレンジ範囲が求まり、このレンジ範囲内に絞って、目標位置の位置標定を行なうことができる。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 送信側レーダ装置からの送信電波が、指向方位及び指向距離によってパルス繰り返し周波数、パルス幅及びヒット数を含むパルス諸元が異なることに鑑み、前記パルス諸元の候補である諸元テーブルを既知としている（諸元テーブルを有している）受信側レーダ装置にて目標の位置標定を行う際に、前記送信電波のパルス諸元を解析し、利用することで、目標の存在する概ねの範囲を推定し、目標検出感度の向上や計算負荷の低減を図ることが可能である。

(2) 受信した直接波信号からパルス諸元を解析し雑音のない送信パルスのレプリカを作成して相互相関計算に利用するので、直接波中に含まれる雑音成分の影響を除去でき、パルス圧縮の効率を維持できる。

(3) 送信側レーダ装置が送信する送信電波のパルス諸元は、レーダ装置が標定している、又は標定しようとしている目標の送信側レーダ装置からの距離及び方位により変化することを利用し、相関処理結果のコヒーレント積分の処理範囲を限定し、計算負荷を低減ささせる効果がある。また、推定したパルス諸元を使ってコヒーレント積分が行えるので、受信信号の信号対雑音比を改善することも可能である。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

本発明に係るバイスタティックレーダ装置の実施の形態を示す構成図である。 本発明の実施の形態の動作説明を示すフローチャートである。 従来のバイスタティックレーダ装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 送信機
１０ 受信側レーダ装置
１１，２１，３１ 受信空中線
１２，２２，３２ 検波手段
１３，３３ 相互相関計算手段
１４，３４ 遅延時間推定手段
３５ 直接波抽出手段
３６ パルス諸元推定手段
３７ レプリカ作成手段
３８ コヒーレント積分手段

Claims (4)

1. 送信側レーダ装置と、前記送信側レーダー装置から離隔した位置にあって、前記送信側レーダ装置から送信された送信電波を受信する受信側レーダ装置とを備えるバイスタティックレーダ装置において、
   前記送信電波は、指向方位及び指向距離によってパルス繰り返し周波数、パルス幅及びヒット数を含むパルス諸元が異なるものであり、
   前記パルス諸元の候補である諸元テーブルが前記受信側レーダ装置側で既知であり、
   前記パルス諸元が前記送信電波の指向方位及び距離範囲に依存することを利用して目標の位置標定を行なうことを特徴とするバイスタティックレーダ装置。
2. 前記受信側レーダ装置で受信した受信信号に含まれる、前記送信側レーダ装置から前記受信側レーダ装置に直接伝播する信号である直接波信号のパルス諸元を解析し、既知である前記送信電波のパルス諸元と照合して送信パルスのレプリカを作成し、前記レプリカと前記送信電波が目標で散乱された信号である散乱波信号との相互相関計算を行うことでパルス圧縮する請求項１記載のバイスタティックレーダ装置。
3. 前記パルス諸元の照合により推定した前記送信電波のパルス諸元を利用し、相互相関結果のコヒーレント積分を行い信号対雑音比を改善する請求項２記載のバイスタティックレーダ装置。
4. 前記コヒーレント積分のレンジ処理範囲を、推定したパルス諸元に対応する目標標定範囲により限定し、計算負荷を低減する請求項３記載のバイスタティックレーダ装置。

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