JP2020051752A - レーダ装置及びレーダ装置のｐｒｉの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高ＰＲＦ方式のレーダ装置において追尾対象の目標を追尾対象外の目標と区別する。【解決手段】 実施形態のレーダ装置は、追尾対象の目標のＰＲＩを算出する追尾目標ＰＲＩ範囲算出器（１１）と、求められた高ＰＲＦとなる追尾対象の目標のＰＲＩのうち、追尾対象外の目標を前記第１期間及び前記第２期間に受信するように前記追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器（１２）と、前記追尾目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象の目標のＰＲＩと、前記第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象外の目標のＰＲＩとの重複部分があるかを判断し、前記重複部分がある場合、前記重複部分が一番長いＰＲＩを次の追尾のＰＲＩとして選択するＰＲＩ選択器（１４）とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、レーダ装置及びレーダ装置のＰＲＩの制御方法に関する。

地上設置や航空機搭載のレーダ装置では、目標の速度を正確に求められる場合があり、高ＰＲＦ方式の追尾レーダが用いられることがある。ただし、高ＰＲＦ方式の場合は、送信波と受信波が重ならないように、レーダのパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）の調節の実施や、送信波直後の近距離クラッタが受信されることにより、特に遠距離の目標に対してはＳ／Ｃ比が低下することから、できるだけ送信波から離れた時間に受信波が到来するよう調整する技術がある。

図３は、従来のレーダ装置の機能ブロック図を示す。

図３に示すように、レーダ装置は、送信信号を生成する送信器１、送信波と受信波を切り換える送受切換器２、送信波を空間に放射また受信波を受信する空中線３、受信波を受信処理する受信器４、受信波の信号処理を行う信号処理器５、目標の検出処理を行う目標検出器６、検出した目標の追尾処理を行う追尾処理器７から成る。

ここで、追尾処理器７は、次の追尾機会での追尾目標の予測距離や予測速度から次の送信波のＰＲＩを決定する。図４に追尾処理器７のＰＲＩ選択の動作原理を示す。受信波Ｒが送信波Ｔと重ならないように、さらに、送信波Ｔの送信時間から一定の期間をａ、次の送信波の送信時間の手前の期間をｂとし、距離をＲ、光速をｃとすると以下の式（１）となるようなＰＲＩを選択することとなる。なお、ａは送信波直後の余裕期間や近距離クラッタを避けるための期間、またｂは次の送信波との余裕期間である。（以下、ａ、ｂの期間を受信禁止期間と呼ぶ）
ｎ・ＰＲＩ＋ａ＜２Ｒ／ｃ＜（ｎ＋１）・ＰＲＩ―ｂ …（１）

特許第１６９９８７８号公報 特許第３３６４８３２号公報 特開昭６１−２７０６８４号公報

従来技術によれば、送信波と受信波が重複せず、近距離クラッタを避けて受信波を受信できるようにし、Ｓ／Ｃ比が低下することなく目標の測定ができるが、同一ビーム内に、似たような速度の複数の目標が入った場合に、距離が大きく離れているにも係わらず、レンジ方向及び速度方向のどちらでも目標の分離ができず、追尾が外れる懸念が生ずる。

図５は、低ＰＲＦ方式の場合の目標が２つ存在する場合の送信波Ｔと受信波Ｒ_１、Ｒ_２との関係を示す図である。図５に示すように、低ＰＲＦ方式の場合、送信波Ｔに対する受信波Ｒ_１、Ｒ_２は、その次の送信波Ｔの前に到来する。

図６は、高ＰＲＦ方式の場合の目標が２つ存在する場合の送信波Ｔと受信波Ｒ_１、Ｒ_２との関係を示す図である。図６に示すように、高ＰＲＦ方式の場合は、低ＰＲＦ方式のようにある送信波に対する受信波が、その次の送信波の前に到来するのではないため、複数の目標同士の距離が離れているにも係わらず、近接して受信され、受信波Ｒ_１、Ｒ_２を区別することができず、場合によっては追尾が外れる可能性がある。

実施形態によれば、追尾対象の目標の予測速度及びレーダの送信周波数に基づいて、前記追尾対象の目標のレーダの高ＰＲＦとなるパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）を求め、前記求められたＰＲＩのうち第１送信波の送信時間からの第１期間及び前記第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間である第２期間に基づいて、前記追尾対象の目標のＰＲＩを算出する追尾目標ＰＲＩ範囲算出器と、前記求められた高ＰＲＦとなる追尾対象の目標のＰＲＩのうち、追尾対象外の目標を前記第１期間及び前記第２期間に受信するように前記追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器と、前記追尾目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象の目標のＰＲＩと、前記第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象外の目標のＰＲＩとの重複部分があるかを判断し、前記重複部分がある場合、前記重複部分が一番長いＰＲＩを次の追尾のＰＲＩとして選択するＰＲＩ選択器とを具備する、レーダ装置である。

実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。 実施形態に係るレーダ装置の動作について説明するためのフローチャートである。 従来のレーダ装置の機能ブロック図を示す。 追尾処理器７のＰＲＩ選択の動作原理を示す。 低ＰＲＦ方式の場合の目標が２つ存在する場合の送信波Ｔと受信波Ｒ_１、Ｒ_２との関係を示す図である。 高ＰＲＦ方式の場合の目標が２つ存在する場合の送信波Ｔと受信波Ｒ_１、Ｒ_２との関係を示す図である。

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。実施形態の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることが出来る。

各機能ブロックは、ハードウェア、コンピュータソフトウェア、のいずれか又は両者の組み合わせとして実現することが出来る。このため、各ブロックは、これらのいずれでもあることが明確となるように、概してそれらの機能の観点から以下に説明される。このような機能が、ハードウェアとして実行されるか、又はソフトウェアとして実行されるかは、具体的な実施態様又はシステム全体に課される設計制約に依存する。当業者は、具体的な実施態様ごとに、種々の方法でこれらの機能を実現しうるが、そのような実現を決定することは、本発明の範疇に含まれるものである。

図１は、実施形態に係るレーダ装置の構成を示す図である。

実施形態のレーダ装置では、追尾対象の目標についてＰＲＩを計算し、その他の追尾対象外の目標については、上記の受信禁止期間に入るようにして、受信しないようにする。なお、追尾対象の目標と追尾対象外の目標の選定は、ユーザにより又はレーダ装置の目標検出器６により行なわれる。

このため、従来のレーダ装置の追尾処理器７の後に、追尾対象の目標のＰＲＩを計算する追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１と、追尾対象外の目標を受信禁止期間に入れるような対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２を設ける。なお、追尾処理器７の機能のうち、ＰＲＩの選択処理については、実施形態の追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３及びＰＲＩ選択器１４にて行なわれる。
そして、ＰＲＩ選択器１４にて、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１で求めた追尾対象のＰＲＩ範囲と、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２で求めた追尾対象外の目標のＰＲＩ範囲からＰＲＩを決定する。また、場合によっては、追尾対象外の目標を受信禁止期間に入れられない場合も考えられるので、その場合は、追尾対象外の目標を追尾したい目標から遠ざけるようにＰＲＩを算出する対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３を設け、ＰＲＩ選択器１４にてＰＲＩを決定する。

より具体的には、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１は、追尾対象の目標の予測速度及びレーダの送信周波数に基づいて、追尾対象の目標のレーダの高ＰＲＦとなるパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）を求め、求められたＰＲＩのうち第１送信波の送信時間からの期間ａ及び第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間である期間ｂに基づいて、追尾対象の目標のＰＲＩを算出する。
高ＰＲＦは、ＰＲＩ＜ｃ／２ｖｆが成立するＰＲＦを意味する。また、低ＰＲＦは、２Ｒ／ｃ＜ＰＲＩが成立するＰＲＦを意味する。中ＰＲＦは、高ＰＲＦ及び低ＰＲＦ以外のＰＲＦを意味する。ここで、ｃは光速、ｆはレーダの送信周波数、ｖは追尾対象の目標の予測速度である。

また、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１は、求められたＰＲＩのうち、下記（２）式に基づいて追尾対象の目標のＰＲＩを算出する。
ｎ×ＰＲＩ＋ａ＜２Ｒｔ／ｃ＜（ｎ＋１）×ＰＲＩ−ｂ …（２）
ここで、ｎは２以上の正の整数（ｎ＝２、３、…）、ａは第１送信波の送信時間からの第１期間、ｂは第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間、ｃは光速、Ｒｔは追尾対象の目標までの予測距離である。

対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２は、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１により求められた高ＰＲＦとなる追尾対象の目標のＰＲＩのうち、追尾対象外の目標を期間ａ及び期間ｂに受信するように追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する。
具体的には、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２は、求められたＰＲＩのうち、下記（３）式に基づいて追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する。

ｍ×ＰＲＩ−ｂ＜２Ｒｎ／ｃ＜（ｍ＋１）×ＰＲＩ＋ａ …（３）
ここで、ｍは２以上の正の整数（ｎ＝２、３、…）、ａは第１送信波の送信時間からの第１期間、ｂは第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間、ｃは光速、Ｒｎは追尾対象外の目標までの予測距離、である。
対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３は、追尾対象の目標を追尾対象外の目標から遠ざけるように追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する。
具体的には、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３は、第１送信波から追尾対象の目標までの時間と、第１送信波から追尾対象外の目標までの時間との差の絶対値が最も大きくなるＰＲＩを算出する。
より具体的には、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３は、追尾対象の目標の受信波に対応する送信波から追尾対象の目標までの時間は２Ｒｔ／ｃをＰＲＩで割った余りであり、追尾対象外の目標の受信波に対応する送信波から追尾対象外の目標までの時間は２Ｒｎ／ｃをＰＲＩで割った余りを算出する。

ＰＲＩ選択器１４は、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１により算出された追尾対象の目標のＰＲＩと、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２により算出された追尾対象外の目標のＰＲＩとの重複部分があるかを判断し、重複部分がある場合、一番長いＰＲＩを次の追尾のＰＲＩとして選択する。
また、ＰＲＩ選択器１４は、重複部分がない場合、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１により算出された追尾対象の目標のＰＲＩのうち、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３により算出された追尾対象外の目標のＰＲＩを選択する。
次に、実施形態に係るレーダ装置の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１は、追尾対象の目標の速度及びレーダの送信周波数に基づいて、追尾対象の目標のレーダの高ＰＲＦとなるパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）を求める（Ｓ１)。ここで、高ＰＲＦは、ＰＲＩ＜ｃ／２ｖｆが成立するＰＲＦを意味する。ｃは光速、ｆはレーダの送信周波数、ｖは追尾対象の目標の予測速度である。

次に、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１は、Ｓ１で求められたＰＲＩのうち、第１送信波の送信時間からの期間ａ及び第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間である期間ｂに基づいて、追尾対象の目標のＰＲＩを算出する（Ｓ２）。具体的には、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１は、（２）式に基づいて追尾対象の目標のＰＲＩを算出する。

次に、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２は、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１により求められた高ＰＲＦとなる追尾対象の目標のＰＲＩのうち、追尾対象外の目標を期間ａ及び期間ｂに受信するように追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する（Ｓ３）。具体的には、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２は、（３）式に基づいて追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する。

次に、ＰＲＩ選択器１４は、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１により算出された追尾対象の目標のＰＲＩと、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１２により算出された追尾対象外の目標のＰＲＩとの重複部分があるかを判断する（Ｓ４）。

そして、ＰＲＩ選択器１４は、重複部分があると判断した場合、重複部分のＰＲＩの範囲の中で、一番長いＰＲＩを次の追尾のＰＲＩとして選択し（Ｓ５）、ＰＲＩの選択の処理を終了する。具体的には、（２）及び（３）式で表わされるＰＲＩのうち、所定の範囲の整数のｍ、ｎのうち、重複部分のＰＲＩの範囲の中で一番長いＰＲＩのｍ、ｎが選択される。重複部分のＰＲＩ範囲の中で一番長いＰＲＩのｍ、ｎは、異なる値であり、ＰＲＩが重複するｍ、ｎのうち、最初のｎが選択される。
一方、ＰＲＩ選択器１４は、重複部分がないと判断した場合、追尾目標ＰＲＩ範囲算出器１１により算出された追尾対象の目標のＰＲＩのうち、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３により算出された追尾対象外の目標のＰＲＩを選択し（Ｓ６）、ＰＲＩの選択の処理を終了する。ここで、対象外目標ＰＲＩ範囲算出器１３は、第１送信波から追尾対象の目標までの時間と、第１送信波から前記追尾対象外の目標までの時間との差の絶対値が最も大きくなるＰＲＩを算出する。
＜変形例＞
上述の実施形態では、高ＰＲＦ条件を満足する場合について説明した。上述のＳ５においてＰＲＩの制御を行なっても、追尾対象の目標と、追尾対象外の目標との時間差が十分でない場合、必ずしも高ＰＲＦ条件ではなく、速度が正確に求められる範囲内でＭＰＲＦ（低ＰＲＦと高ＰＲＦとの間）のＰＲＩを選択しても良い。

追尾対象の目標と、追尾対象外の目標との時間差が十分でない場合では、例えば、追尾対象の目標及び追尾対象外の目標が追尾フィルタの範囲内にあり、両者を区別することができない場合である。

また、実施形態では、追尾対象外の目標が１つの場合について説明したが、追尾対象外の目標が２つ以上の場合であっても、本実施形態を適用することが可能である。

従って、実施形態のレーダ装置によれば、高ＰＲＦ方式のレーダ装置であっても、追尾対象外の目標を受信禁止期間内に受信することにより、追尾対象の目標を追尾対象外の目標と区別することができる。

また、受信禁止期間内に受信することができない場合であっても、追尾対象の目標の受信時間と追尾対象外の目標の受信時間が離れるようにＰＲＩを制御するので、追尾対象の目標を追尾対象外の目標と区別することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…送信器、２…送受切換器、３…空中線、４…受信器、５…信号処理器、６…目標の検出処理を行う目標検出器、７…追尾処理器、１１…追尾目標ＰＲＩ範囲算出器、１２、１３…対象外目標ＰＲＩ範囲算出器、１４…ＰＲＩ選択器。

Claims (8)

1. 追尾対象の目標の予測速度及びレーダの送信周波数に基づいて、前記追尾対象の目標のレーダの高ＰＲＦとなるパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）を求め、前記求められたＰＲＩのうち第１送信波の送信時間からの第１期間及び前記第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間である第２期間に基づいて、前記追尾対象の目標のＰＲＩを算出する追尾目標ＰＲＩ範囲算出器と、
   前記求められた高ＰＲＦとなる追尾対象の目標のＰＲＩのうち、追尾対象外の目標を前記第１期間及び前記第２期間に受信するように前記追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器と、
   前記追尾目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象の目標のＰＲＩと、前記第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象外の目標のＰＲＩとの重複部分があるかを判断し、前記重複部分がある場合、前記重複部分が一番長いＰＲＩを次の追尾のＰＲＩとして選択するＰＲＩ選択器と
   を具備する、レーダ装置。
2. 前記追尾対象の目標を前記追尾対象外の目標から遠ざけるように前記追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する第２対象外目標ＰＲＩ範囲算出器をさらに具備し、
   前記ＰＲＩ選択器は、前記重複部分がない場合、前記追尾目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象の目標のＰＲＩのうち、前記第２対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象外の目標のＰＲＩを選択する、
   請求項１記載のレーダ装置。
3. 第２対象外目標ＰＲＩ範囲算出器は、前記第１送信波から前記追尾対象の目標までの時間と、前記第１送信波から前記追尾対象外の目標までの時間との差の絶対値が最も大きくなるＰＲＩを算出する、請求項２記載のレーダ装置。
4. 前記追尾目標ＰＲＩ範囲算出器は、下記（Ａ）式に基づいて前記追尾対象の目標のＰＲＩを算出する、
   請求項１記載のレーダ装置。
   ｎ×ＰＲＩ＋ａ＜２Ｒｔ／ｃ＜（ｎ＋１）×ＰＲＩ−ｂ …（Ａ）
   ここで、
   ｎは２以上の正の整数（ｎ＝２、３、…）、
   ａは第１送信波の送信時間からの第１期間、
   ｂは第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間、
   ｃは光速、
   Ｒｔは追尾対象の目標までの予測距離、
   である。
5. 前記第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器は、下記（Ｂ）式に基づいて前記追尾対象外の目標のＰＲＩを算出する、
   請求項１記載のレーダ装置。
   ｍ×ＰＲＩ−ｂ＜２Ｒｎ／ｃ＜（ｍ＋１）×ＰＲＩ＋ａ …（Ｂ）
   ここで、
   ｍは２以上の正の整数（ｎ＝２、３、…）、
   ａは第１送信波の送信時間からの第１期間、
   ｂは第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間、
   ｃは光速、
   Ｒｎは追尾対象外の目標までの予測距離、
   である。
6. 前記高ＰＲＦは、ＰＲＦ＜ｃ／２ｖｆを満たす、請求項１記載のレーダ装置。
   ここで、
   ｃは光速、
   ｆはレーダの送信周波数、
   ｖは追尾対象の目標の予測速度、
   である。
7. 追尾目標ＰＲＩ範囲算出器により、追尾対象の目標の予測速度及びレーダの送信周波数に基づいて、前記追尾対象の目標のレーダの高ＰＲＦとなるパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）を求め、前記求められたＰＲＩのうち第１送信波の送信時間からの第１期間及び前記第１送信波の次に送信される第２送信波の送信時間の余裕期間である第２期間に基づいて、前記追尾対象の目標のＰＲＩを算出し、
   第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により、前記求められた高ＰＲＦとなる追尾対象の目標のＰＲＩのうち、追尾対象外の目標を前記第１期間及び前記第２期間に受信するように前記追尾対象外の目標のＰＲＩを算出し、
   ＰＲＩ選択器により、前記追尾目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象の目標のＰＲＩと、前記第１対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象外の目標のＰＲＩとの重複部分があるかを判断し、前記重複部分がある場合、前記重複部分が一番長いＰＲＩを次の追尾のＰＲＩとして選択する、
   レーダ装置のＰＲＩの制御方法。
8. 第２対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により、前記追尾対象の目標を前記追尾対象外の目標から遠ざけるように前記追尾対象外の目標のＰＲＩを算出することをさらに具備し、
   前記ＰＲＩ選択器は、前記重複部分がない場合、前記追尾目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象の目標のＰＲＩのうち、前記第２対象外目標ＰＲＩ範囲算出器により算出された前記追尾対象外の目標のＰＲＩを選択する、
   請求項７記載のレーダ装置のＰＲＩの制御方法。