JP2007033129A - Decentralized-network radar system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車載移動型捜索レーダにおいて、車載が可能な規模のレーダで大きい探知能力を得ることができる分散ネットワーク・レーダ装置に関する。 The present invention relates to a distributed network radar apparatus capable of obtaining a large detection capability with a radar of a scale that can be mounted on a vehicle in a vehicle-mounted mobile search radar.
従来のレーダ装置においては、探知能力の拡大を目的に等価的にアンテナ開口の大きなレーダ装置を実現すべく、複数のレーダと、ネットワークを介して各レーダの送受信部を制御し、各レーダのアンテナを1素子とするアレイアンテナとして各レーダを動作させる総合送受信装置と、ネットワークを介して各レーダから受信信号が伝送され、各レーダのアンテナにおける受信信号を統合する受信統合装置を備えるように構成されていた。 In the conventional radar apparatus, in order to realize a radar apparatus having a large antenna aperture equivalently for the purpose of expanding detection capability, a plurality of radars and a transmission / reception unit of each radar are controlled via a network, and each radar antenna is controlled. And an integrated transmission / reception device that operates each radar as an array antenna having a single element, and a reception integration device that transmits reception signals from each radar via a network and integrates reception signals at the antennas of each radar. It was.
ここで、各レーダの使用する周波数は同一であり、受信統合装置は、既知の各レーダの位置情報を用いて、各レーダの受信データに対する移相量を決定し、各受信信号を位相制御した後に合成する。目標の受信方向や距離の測定は、この合成データを用いて信号処理装置で決定されるようになっている。 Here, the frequency used by each radar is the same, and the reception integration apparatus determines the amount of phase shift for the reception data of each radar using the known position information of each radar, and controls the phase of each reception signal. It will be synthesized later. The measurement of the target reception direction and distance is determined by the signal processing device using this synthesized data.
複数のレーダを上記のように構成して1台の分散アレイレーダ装置として動作させているので、等価的に大口径のアンテナとして機能し、アンテナの開口が大きいほどビーム幅は細くなるため、探知精度や分解能の向上が実現されていた(例えば、特許文献1参照)。 Since a plurality of radars are configured as described above and operated as a single distributed array radar apparatus, they function equivalently as large-diameter antennas, and the beam width becomes narrower as the antenna aperture becomes larger. In addition, the resolution has been improved (see, for example, Patent Document 1).
ところで、各レーダの受信信号を位相制御した後に合成する際、各レーダの使用する電波の周波数が同一であることから、電波干渉計の原理に基づき、各レーダの周囲の地形環境に起因して目標からの反射信号が干渉の影響を受け、目標の移動に伴い常に安定したビデオ出力を得ることが困難という問題がある。 By the way, when synthesizing the received signals of each radar after phase control, the frequency of the radio wave used by each radar is the same. Based on the principle of the radio wave interferometer, this is due to the topographic environment around each radar. There is a problem that a reflected signal from the target is affected by interference and it is difficult to always obtain a stable video output as the target moves.
特許文献1に記載の分散アレイレーダ装置において、規模の大きな据付型のレーダを複数台ネットワークでつなぐ場合は、各レーダの設置された周囲の地形環境が基本的に固定されているため、周囲の地形環境を考慮した上で各受信信号を位相制御して合成してやれば、干渉の影響を抑制することができる。
In the distributed array radar apparatus described in
一方、車載移動型捜索レーダにおいては、使用できるレーダは車載可能な規模に制約され、大きなレーダを使用して探知能力の拡大を図るという手段は採用できず、さらに、設置場所が探索の都度に移動するので各レーダの周囲の地形環境が変化する。 On the other hand, in mobile mobile search radars, the available radars are limited to the scale that can be mounted on the vehicle, and it is not possible to adopt the means of using large radars to expand the detection capability. As it moves, the terrain environment around each radar changes.
したがって、複数のレーダを用いて探知能力の拡大を図るためには、電波干渉の影響をその都度考慮するという莫大な作業が必要であるが、車載移動型であるがゆえに現実的ではなく、その結果、著しい電波干渉の影響を受けて、目標の方位、高度及び距離という位置情報を精度良く高分解能で得ることができないという課題があった。 Therefore, in order to expand the detection capability using multiple radars, an enormous amount of work is required to consider the effects of radio wave interference each time, but it is not realistic because it is an in-vehicle mobile type. As a result, there has been a problem that position information such as a target azimuth, altitude, and distance cannot be obtained with high accuracy and high resolution under the influence of significant radio wave interference.
この発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、車載移動型捜索レーダのように、使用できるレーダの規模に制約があり、設置場所が探索の都度に移動するために各レーダの周囲の地形環境が変化する場合であっても、電波干渉の影響をその都度考慮するという莫大な作業を行わずして、複数のレーダを用いて探知能力の拡大を図ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and there are restrictions on the scale of usable radars, such as in-vehicle mobile search radars. Even if the terrain environment around the radar changes, the purpose is to expand the detection capability using multiple radars without carrying out the enormous work of considering the effects of radio wave interference each time. To do.
この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置は、2以上のレーダが相互にネットワーク連接され、前記各レーダ間の送受信同期のために送受信同期部で制御され、前記各レーダ毎に設置された送信部から互いに相異なる周波数チャンネルの電波が目標に向かってアンテナを介して放射され、前記目標で反射された前記各送信信号が前記各アンテナを介して受信部で受信され、前記各受信部で受信された受信信号の電力振幅が前記各周波数チャンネル分設けられた電力振幅検出器で検出されるとともに電力振幅信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各電力振幅信号が第1のビデオ積分器でビデオ積分されて第1のビデオ信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各第1のビデオ信号が第2のビデオ積分器でビデオ積分されて第2のビデオ信号として出力されるようにした。 In the distributed network radar device according to the present invention, two or more radars are connected to each other through a network, controlled by a transmission / reception synchronization unit for transmission / reception synchronization between the radars, and from a transmission unit installed for each radar. Radio waves of different frequency channels are radiated through the antenna toward the target, and each transmission signal reflected by the target is received by the receiving unit via each antenna and received by each receiving unit. The power amplitude of the received signal is detected by a power amplitude detector provided for each frequency channel and output as a power amplitude signal, and each power amplitude signal for each frequency channel is video by a first video integrator. The first video signal is integrated and output as a first video signal, and the first video signal for each frequency channel is decoded by a second video integrator. And to be outputted as the second video signal is integrated.
この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置は、上記のように構成されているので、2以上のレーダで受信される、全ての前記各レーダから放射され目標で反射された電波を用いて目標を捜索するにも関わらず、その電波の周波数チャンネルが互いに相異なっていることから、例えば車載移動型捜索レーダのように、各レーダの設置場所が探索の都度に移動して、前記各レーダの設置された周囲の地形環境が変化しても、電波干渉の原理に基づく電波干渉の影響を受けることが無いので、例えば特許文献1に記載の分散アレイレーダ装置を車載移動型捜索レーダに適用した場合とは異なり、地形環境の変化に起因した干渉の影響を考慮するという現実的では無い作業を行わずして、目標の方位、高度及び距離という位置情報を精度良く高分解能を保ちつつ、目標の探知能力の拡大を図ることができる。
Since the distributed network radar apparatus according to the present invention is configured as described above, it searches for a target using radio waves radiated from all the radars and reflected by the target, which are received by two or more radars. Nevertheless, since the frequency channels of the radio waves are different from each other, the location of each radar is moved each time it is searched, such as an in-vehicle mobile search radar. Even if the surrounding terrain environment changes, it is not affected by radio wave interference based on the principle of radio wave interference. For example, the case where the distributed array radar device described in
以下この発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお実施の形態1では、この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置のレーダとしてアンテナがモノパルス測角方式反射鏡アンテナの場合を例にとり説明する。
実施の形態1.
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. In the first embodiment, the case where the antenna is a monopulse angle measuring reflector antenna will be described as an example of the radar of the distributed network radar apparatus according to the present invention.
図1は、この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態1の一例を示す系統図である。車両に搭載されたレーダ1と数十m程度以内の範囲に停車した別の車両に搭載されたレーダ2とを使用して、例えば航空機等の目標3を捜索する場合を例に説明する。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of a first embodiment of a distributed network radar apparatus according to the present invention. An example will be described in which a
レーダ1において、周波数f1で変調された送信信号がf1送信部1−1で生成され、送受信切換器1−2を通って、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ1−3から、駆動制御部1−4により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数f1の捜索電波1−5として空中に放射される。
In the
一方、レーダ2において、周波数f2で変調された送信信号がf2送信部2−1で生成され、送受信切換器2−2を通って、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ2−3から、駆動制御部2−4により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数f2の捜索電波2−5として空中に放射される。
On the other hand, in the
図2に、モノパルス測角方式反射鏡アンテナの一例として、4ホーンモノパルス測角方式カセグレン型アンテナの概略構成図を示す。以下では、このアンテナの場合を例にとり図1と図2を用いて説明するものとする。 FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a 4-horn monopulse angle measurement type Cassegrain type antenna as an example of a monopulse angle measurement type reflector antenna. Hereinafter, the case of this antenna will be described as an example with reference to FIGS.
さて、レーダ1において、周波数f1の捜索電波1−5及び周波数f2の捜索電波2−5が航空機等の目標3で反射されて生じる周波数f1及び周波数f2の両方を含んだ反射電波1−6は、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ1−3の図2に示した主反射鏡4と副反射鏡5で反射収束されて、4個のホーンからなるホーンアンテナ6で効率良く受信される。各ホーンに対応した4個の受信信号は、送受信切換器1−2を通って、低雑音増幅器1−7で増幅される。
Now, in the
なお、送受切換器1−2、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ1−3、低雑音増幅器1−7は、通常、レーダ1の所要の全送受信帯域をカバーするだけの広帯域特性を有するものである。
Note that the transmission / reception switch 1-2, the monopulse angle measuring reflector antenna 1-3, and the low noise amplifier 1-7 usually have wideband characteristics sufficient to cover all the required transmission / reception bands of the
低雑音増幅器1−7から出力された4個の受信信号の各々に対して、周波数がf1の信号が分離選択されてf1受信部1−8aで復調される。復調された4個のf1受信信号1−9aは、f1電力振幅検出器1−10aで電力振幅が検出され、4個のf1電力振幅信号1−11aとなって出力される。同様に、低雑音増幅器1−7から出力された4個の受信信号の各々に対して、周波数がf2の信号が分離選択されてf2受信部1−8bで復調される。復調された4個のf2受信信号1−9bは、f2電力振幅検出器1−10bで電力振幅が検出され、4個のf2電力振幅信号1−11bとして出力される。 For each of the four received signals output from the low noise amplifier 1-7, a signal having a frequency of f1 is separated and selected and demodulated by the f1 receiver 1-8a. The demodulated four f1 reception signals 1-9a are detected by the f1 power amplitude detector 1-10a, and output as four f1 power amplitude signals 1-11a. Similarly, for each of the four received signals output from the low noise amplifier 1-7, a signal having a frequency of f2 is separated and selected and demodulated by the f2 receiver 1-8b. The demodulated four f2 received signals 1-9b are detected in power amplitude by the f2 power amplitude detector 1-10b and output as four f2 power amplitude signals 1-11b.
4個のf1電力振幅信号1−11aと4個のf2電力振幅信号1−11bは、第1のビデオ積分器1−12に入力され、ビデオ積分が行われて、1個の第1のビデオ信号1−13として出力される。 The four f1 power amplitude signals 1-11a and the four f2 power amplitude signals 1-11b are input to the first video integrator 1-12, video integration is performed, and one first video Output as signal 1-13.
目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しては、駆動制御部1−4から出力される指向方向信号1−14とf1受信部1−8aから出力される4個のf1受信信号1−9aがf1モノパルス測角演算器1−15aに入力されて、モノパルス測角方式において周知のように、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf1測角値信号1−16aとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部1−4から出力される指向方向信号1−14とf2受信部1−8bから出力される4個のf2受信信号1−9bがf2モノパルス測角演算器1−15bに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf2測角値信号1−16bとして出力される。 Regarding the elevation angle information for obtaining the target azimuth and altitude, the directional signal 1-14 output from the drive controller 1-4 and the four f1 received signals 1- 1 output from the f1 receiver 1-8a. 9a is input to the f1 monopulse angle calculator 1-15a, and is output as one f1 angle value signal 1-16a for each azimuth and elevation angle, as is well known in the monopulse angle measurement system. In addition, the directional signal 1-14 output from the drive controller 1-4 and the four f2 received signals 1-9b output from the f2 receiver 1-8b are input to the f2 monopulse angle calculator 1-15b. Then, one f2 angle measurement value signal 1-16b is output for each of the azimuth and the elevation angle.
さらに、f1測角値信号1−16aとf2測角値信号1−16bは、第1の平均演算器1−17に入力され、角度の平均演算が行われて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつの第1の角度信号1−18として出力される。 Further, the f1 angle measurement value signal 1-16a and the f2 angle measurement value signal 1-16b are input to the first average calculator 1-17, where the angle average calculation is performed, and one each for the azimuth and the elevation angle. The first angle signals 1-18 are output one by one.
次に、レーダ2において、周波数f1の捜索電波1−5及び周波数f2の捜索電波2−5が目標3で反射されて生じる周波数f1及び周波数f2の両方を含んだ反射電波2−6は、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ2−3の図2に示した4個のホーンからなるホーンアンテナ6で受信される。各ホーンに対応した4個の受信信号は、送受信切替器2−2を通って、低雑音増幅器2−7で増幅される。
Next, in the
なお、レーダ1の場合と同様に、送受切替器2−2、モノパルス測角方式反射鏡アンテナ2−3、低雑音増幅器2−7は、通常、レーダ2の所要の全送受信帯域をカバーするだけの広帯域特性を有するものである。
As in the case of the
低雑音増幅器2−7から出力された4個の受信信号の各々に対して、周波数がf1の信号が分離選択されてf1受信部2−8aで復調される。復調された4個のf1受信信号2−9aは、f1電力振幅検出器2−10aで電力振幅が検出され、4個のf1電力振幅信号2−11aとなって出力される。同様に、低雑音増幅器2−7から出力された4個の受信信号の各々に対して、周波数がf2の信号が分離選択されてf2受信部2−8bで復調される。復調された4個のf2受信信号2−9bは、f2電力振幅検出器2−10bで電力振幅が検出され、4個のf2電力振幅信号2−11bとして出力される。 For each of the four received signals output from the low noise amplifier 2-7, a signal having a frequency f1 is separated and selected and demodulated by the f1 receiver 2-8a. The demodulated four f1 received signals 2-9a are detected by the f1 power amplitude detector 2-10a and output as four f1 power amplitude signals 2-11a. Similarly, for each of the four reception signals output from the low noise amplifier 2-7, a signal having a frequency of f2 is separated and selected and demodulated by the f2 reception unit 2-8b. The demodulated four f2 received signals 2-9b are detected in power amplitude by the f2 power amplitude detector 2-10b and output as four f2 power amplitude signals 2-11b.
4個のf1電力振幅信号2−11aと4個のf2電力振幅信号2−11bは、第1のビデオ積分器2−12に入力され、ビデオ積分が行われて、1個の第1のビデオ信号2−13として出力される。 The four f1 power amplitude signals 2-11a and the four f2 power amplitude signals 2-11b are input to the first video integrator 2-12, where video integration is performed, and one first video is output. It is output as signal 2-13.
次に、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しては、駆動制御部2−4から出力される指向方向信号2−14とf1受信部2−8aから出力される4個のf1受信信号2−9aがf1モノパルス測角演算器2−15aに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf1測角値信号2−16aとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部2−4から出力される指向方向信号2−14とf2受信部2−8bから出力される4個のf2受信信号2−9bがf2モノパルス測角演算器2−15bに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf2測角値信号2−16bとして出力される。 Next, regarding the elevation angle information for obtaining the target azimuth and altitude, the directional signal 2-14 output from the drive controller 2-4 and the four f1 receptions output from the f1 receiver 2-8a are received. The signal 2-9a is input to the f1 monopulse angle calculator 2-15a, and is output as one f1 angle value signal 2-16a for each azimuth and elevation angle. Similarly, the drive control unit 2- 4 and the four f2 received signals 2-9b output from the f2 receiving unit 2-8b are input to the f2 monopulse angle calculator 2-15b for the azimuth and elevation angle. Each is output as one f2 angle measurement signal 2-16b.
さらに、f1測角値信号2−16aとf2測角値信号2−16bは、第1の平均演算器2−17に入力され、角度の平均演算が行われて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつの第1の角度信号2−18として出力される。 Further, the f1 angle measurement value signal 2-16a and the f2 angle measurement value signal 2-16b are input to the first average calculator 2-17, where the angle average calculation is performed, and one each for the azimuth and the elevation angle. Are output as first angle signals 2-18.
なお、レーダ1とレーダ2間の送受信タイミングの同期、レーダ1の送受信周波数f1及びレーダ2の送受信周波数f2の同期、レーダ1から放射される捜索電波1−5とレーダ2から放射される捜索電波2−5の指向方向の同期、レーダ1で受信される反射電波1−6とレーダ2で受信される反射電波2−6の指向方向の同期等、両レーダが一体的連携動作を可能とするように、送受信同期部7−1が両レーダの同期制御を行っている。このような同期制御により、同一目標からのf1電力振幅信号、f2電力振幅信号、f1測角値信号、及びf2測角値信号は実質的に同一時刻に出力される。なお、通常、捜索に使用するレーダの受信パルス幅は数μ秒(数百m相当)のオーダであるから、レーダ1とレーダ2の離隔距離を数十m以内としているので、離隔による受信信号の到来時間差は無視できる。
The transmission / reception timing synchronization between the
レーダ1の第1のビデオ積分器1−12から出力された第1のビデオ信号1−13とレーダ2の第1のビデオ積分器2−12から出力された第1のビデオ信号2−13は、第2のビデオ積分器7−2に入力され、ビデオ積分が行われて、第2のビデオ信号7−3として出力される。
The first video signal 1-13 output from the first video integrator 1-12 of the
また、レーダ1の第1の平均演算器1−17から出力された第1の角度信号1−18とレーダ2の第1の平均演算器2−18から出力された第1の角度信号2−18は、第2の平均演算器7−4に入力され、角度の平均演算が行われて、第2の角度信号7−5として出力される。
In addition, the first angle signal 1-18 output from the first average calculator 1-17 of the
第2のビデオ信号7−3から目標の距離情報を得ることができ、第2の角度信号7−5から目標の方位及び仰角を得ることができる。さらに、仰角と距離の情報から高度が算出できる。 The target distance information can be obtained from the second video signal 7-3, and the target azimuth and elevation angle can be obtained from the second angle signal 7-5. Furthermore, the altitude can be calculated from the elevation angle and distance information.
ところで、上記では、ビデオ積分器として、レーダ1の第1のビデオ積分器1−12、レーダ2の第1のビデオ積分器2−12、及びレーダ1とレーダ2間のビデオ積分を行う第2のビデオ積分器7−2を示したが、通常、ビデオ積分器とは、複数のビデオ信号サンプルの積分を行うもので、大別して、単純な加算を行い加算後の振幅情報を出力する加算方式のものと、各サンプルを閾値検出により2値化(1[有り]又は0[無し])し、全サンプル中の規定サンプル数以上有りの場合に信号”有り”とするバイナリ積分方式(2値化により振幅情報は失われるがデータサイズが小さくなるのでデータ処理の負荷が小さい)のものがある。
By the way, in the above, as the video integrator, the first video integrator 1-12 of the
上記のビデオ積分器1−12及びビデオ積分器2−12は、加算方式、バイナリ積分方式のいずれでも良いが、両者は同じ方式のものを使用する必要がある。さらに、第1のビデオ積分器1−12及び第1のビデオ積分器2−12が加算方式の場合は、第2のビデオ積分器7−2は加算方式、バイナリ積分方式のいずれでも良いが、第1のビデオ積分器1−12及び第1のビデオ積分器2−12がバイナリ積分方式の場合は、それらのf1電力振幅信号及びf2電力振幅信号は振幅の有無だけでその大きさに関する振幅情報が失われているので、第2のビデオ積分器7−2は必ずバイナリ積分方式を使用する必要がある。 The video integrator 1-12 and the video integrator 2-12 may be either an addition method or a binary integration method, but both must use the same method. Further, when the first video integrator 1-12 and the first video integrator 2-12 are the addition method, the second video integrator 7-2 may be either the addition method or the binary integration method. In the case where the first video integrator 1-12 and the first video integrator 2-12 are of the binary integration system, the f1 power amplitude signal and the f2 power amplitude signal are amplitude information related to the magnitude only by the presence or absence of the amplitude. Therefore, the second video integrator 7-2 must always use the binary integration method.
図3は、送受信タイミング同期及び加算方式のビデオ積分器を用いた場合のS/N改善の状況を説明する信号波形図である。 FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining the state of S / N improvement when a video integrator of transmission / reception timing synchronization and addition method is used.
図3において、レーダ1のf1送信波形(A)とレーダ2のf2送信波形(D)は時間軸で同期しており、レーダ1のf1電力振幅信号(B)及びf2電力振幅信号(C)、さらに、レーダ2のf1電力振幅信号(E)及びf2電力振幅信号(F)は、いずれも同じ時間に出力され、レーダ1及びレーダ2と目標3とが同じ距離に位置するとみなせることを意味している。なお、既に説明した通り、両レーダの捜索電波は同一方向を指向するように同期制御が行われている。また、各電力振幅信号は既に説明した通り、4個のホーンに対応して4個の信号から成っており、都合16個の信号をビデオ積分していることとなる。
In FIG. 3, the f1 transmission waveform (A) of the
したがって、第1のビデオ積分器1−12、第1のビデオ積分器2−12、及び第2のビデオ積分器7−2で、以上16個のランダム無相関の雑音成分を含む信号をビデオ積分することで、16の2乗根である概ね4倍のS/N改善が行われ、図3の第2のビデオ信号(G)の波形のように、S/N改善が得られ、その結果、目標の距離に関する探知能力の拡大を図ることが可能となる。 Therefore, in the first video integrator 1-12, the first video integrator 2-12, and the second video integrator 7-2, a signal including the above 16 random uncorrelated noise components is video integrated. As a result, an S / N improvement of about 4 times that is the square root of 16 is performed, and an S / N improvement is obtained as in the waveform of the second video signal (G) in FIG. It becomes possible to expand the detection ability regarding the target distance.
次に、方位及び仰角の角度情報に関して、図4は、平均演算処理による測角精度改善の状況を説明する角度ばらつきの分布図である。 Next, regarding the angle information of the azimuth and the elevation angle, FIG. 4 is a distribution diagram of angular variation for explaining the state of angle measurement accuracy improvement by the average calculation process.
図4において、レーダ1のf1測角値信号(A)及びf2測角値信号(B)、レーダ2のf1測角値信号(C)及びf2測角値信号(D)は、正規分布をした角度ばらつきを有している想定できるが、そのばらつきの程度は同じ受信信号に基づくものであるから、いずれも標準偏差がσ0と同じばらつきを有するものである。方位と仰角の各々に対してこれら4個の測角値信号をもとに、第1の平均演算器1−17、第1の平均演算器2−17、及び第2の平均演算器7−4で平均演算を行うことで、方位と仰角の各々における角度ばらつきσは4の2乗根分の1である概ねσ0の2分の1に低減され、第2の角度信号(E)に示されるように、測角精度の改善が得られ、目標の方位及び高度に関する探知能力の拡大を図ることが可能となる。
In FIG. 4, the f1 angle value signal (A) and the f2 angle value signal (B) of the
以上のように、実施の形態1では、2台のレーダを相互にネットワーク連接し、前記各レーダ間の送受信同期のために送受信同期部で両レーダを制御し、前記各レーダ毎に設置された送信部から互いに相異なる2つの周波数チャンネルの電波を目標に向かって各モノパルス測角方式カセグレン型アンテナを介して空中に放射し、目標で反射された前記各送信信号をそれぞれに前記アンテナを介して受信し、その受信信号を各周波数チャンネル分設けられた電力振幅検出器で検出し、前記各周波数チャンネル分の第1のビデオ積分器でビデオ積分されて第1のビデオ信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各第1のビデオ信号が第2のビデオ積分器でビデオ積分されるとともに、前記アンテナの指向方向を制御する駆動制御部から出力される指向方向信号と前記受信信号に基づいて各周波数チャンネル分のモノパルス測角演算器で測角され、前記各周波数チャンネル分の第1の平均演算器で平均されて第1の角度信号として出力され、前記各周波数チャンネル分の前記各第1の角度信号が第2の平均演算器で平均されるようにしたので、第2のビデオ信号のS/N改善と第2の角度信号の測角精度改善が実現され、目標の距離に関する探知能力と目標の方位及び高度に関する探知能力の拡大を図ることができた。 As described above, in the first embodiment, two radars are connected to each other through a network, both radars are controlled by the transmission / reception synchronization unit for transmission / reception synchronization between the radars, and each radar is installed. Radio waves of two frequency channels different from each other are radiated in the air through each monopulse angle measurement type Cassegrain antenna toward the target from the transmission unit, and each of the transmission signals reflected by the target are respectively transmitted through the antenna. The received signal is detected by a power amplitude detector provided for each frequency channel, video integrated by a first video integrator for each frequency channel, and output as a first video signal, The first video signal corresponding to the frequency channel is video-integrated by a second video integrator, and the drive control unit controls the directivity direction of the antenna. The angle is measured by the monopulse angle calculator for each frequency channel based on the output directional signal and the received signal, and is averaged by the first average calculator for each frequency channel to obtain the first angle signal. Since the first angle signals for the respective frequency channels are averaged by the second average calculator, the S / N improvement of the second video signal and the measurement of the second angle signal are performed. Angular accuracy was improved, and the detection ability for the target distance and the detection ability for the direction and altitude of the target could be expanded.
上記では、この発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置のアンテナがカセグレン型アンテナの場合を一例に説明したが、通常のパラボラアンテナやオフセット型パラボラアンテナのような反射鏡アンテナであっても、モノパルス測角方式に対応したものであれば良いのは言うまでも無い。 In the above, the case where the antenna of the distributed network radar apparatus according to the present invention is a Cassegrain type antenna has been described as an example. However, even if it is a reflector antenna such as a normal parabolic antenna or an offset type parabolic antenna, monopulse angle measurement Needless to say, any method corresponding to the method may be used.
また、上記では、車両に搭載されたレーダ1とレーダ2の2台のレーダから構成された分散ネットワーク・レーダ装置について説明したが、レーダの台数がさらに多い場合については、いっそうの探索能力の向上を図ることが可能となる。
In the above description, the distributed network radar apparatus composed of two radars, the
実施の形態2.
実施の形態1の分散ネットワーク・レーダ装置の例では、アンテナとして反射鏡アンテナの場合を説明したが、アンテナとしてアクティブフェーズドアレイアンテナを使用しても良い。
In the example of the distributed network radar apparatus according to the first embodiment, the case where the reflector antenna is used as the antenna has been described. However, an active phased array antenna may be used as the antenna.
図5は、アンテナがアクティブフェーズドアレイアンテナの場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態2の一例を示す系統図で、図1と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。 FIG. 5 is a system diagram showing an example of the second embodiment of the distributed network radar apparatus according to the present invention when the antenna is an active phased array antenna. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. Omitted.
レーダ1において、周波数f1で変調された送信信号がf1送信部1−1で生成され、送受信切替器1−2を通って、アクティブフェーズドアレイアンテナ1−19から、移相器制御部1−20により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数f1の捜索電波1−5として空中に放射される。
In the
一方、レーダ2において、周波数f2で変調された送信信号がf2送信部2−1で生成され、送受信切替器2−2を通って、アクティブフェーズドアレイアンテナ2−19から、移相器制御部2−20により捜索領域を走査すべく指向方向を制御されて、周波数f2の捜索電波2−5として空中に放射される。
On the other hand, in the
次に、レーダ1において、周波数f1の捜索電波1−5及び周波数f2の捜索電波2−5が目標で反射されて生じる周波数f1及び周波数f2の両方を含んだ反射電波1−6は、アクティブフェーズドアレイアンテナ1−19で受信され、送受信器切替器1−2を通って、低雑音増幅器1−7で増幅される。以下の動作は、図1で説明した場合と同様である。
Next, in the
次に、レーダ2において、周波数f1の捜索電波1−5及び周波数f2の捜索電波2−5が前記目標で反射されて生じる周波数f1及び周波数f2の両方を含んだ反射電波2−6は、アクティブフェーズドアレイアンテナ2−3で受信され、送受信切替器2−2を通って、低雑音増幅器2−7で増幅される。レーダ1と同様、以下の動作は、図1で説明した場合と同様である。
Next, in the
アクティブフェーズドアレイアンテナを使用すると、指向方向が機械的に駆動制御されるアンテナに比べて、機械部品が無い分故障に対する信頼性が高く、また、車両の屋根部分を利用してコンパクトに搭載できるという利点がある。 When using an active phased array antenna, compared to an antenna whose direction of direction is mechanically driven and controlled, there is no mechanical part, so it has high reliability against failure and can be mounted compactly using the roof of the vehicle. There are advantages.
実施の形態3.
実施の形態1及び実施の形態2では、アンテナがモノパルス測角方式に対応している場合を説明したが、アンテナとしてビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナを使用しても良い。
In the first and second embodiments, the case where the antenna is compatible with the monopulse angle measurement method has been described. However, a beam / split angle measurement reflector antenna may be used as the antenna.
図6は、アンテナがビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナの場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態3の一例を示す系統図で、図1と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
FIG. 6 is a system diagram showing an example of
実施の形態1及び実施の形態2の場合は、モノパルス測角方式反射鏡アンテナの4個のホーンで受信された4個の受信信号が、それぞれに送受信切替器を通って低雑音増幅器で増幅される。次に、周波数がf1の信号がf1受信部並びにf1電力振幅検出器で、周波数がf2の信号がf2受信部並びにf2電力振幅検出器で、それぞれ復調と振幅検出が行われ、4個のf1電力振幅信号と4個のf2電力振幅信号となる。しかし、ビーム・スプリット測角方式の場合は、アンテナのホーンの数は1個であり、f1ビデオ信号とf2ビデオ信号のいずれも各々1個ずつとなっている。 In the case of the first embodiment and the second embodiment, four received signals received by the four horns of the monopulse angle measuring reflector antenna are amplified by the low noise amplifier through the transmission / reception switch, respectively. The Next, the signal having the frequency f1 is demodulated and detected by the f1 receiver and the f1 power amplitude detector, and the signal having the frequency f2 is demodulated and detected by the f2 receiver and the f2 power amplitude detector, respectively. It becomes a power amplitude signal and four f2 power amplitude signals. However, in the case of the beam split angle measurement method, the number of horns of the antenna is one, and each of the f1 video signal and the f2 video signal is one.
図6のレーダ1において、f1電力振幅検出器1−10aから出力された1個のf1電力振幅信号1−22aとf2電力振幅検出器1−10bから出力された1個のf2電力振幅信号1−22bは、第1のビデオ積分器に相当するここではバイナリ積分器1−23に入力され、バイナリ積分方式のビデオ積分が行われて、第1のビデオ信号に相当する1個の第1のバイナリビデオ信号1−24として出力される。
In the
目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しては、駆動制御部1−4から出力される指向方向信号1−14とf1電力振幅検出器1−10aから出力された1個のf1ビデオ信号1−22aがf1ビーム・スプリット測角演算器1−25aに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf1測角値信号1−16aとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部1−4から出力される指向方向信号1−14とf1電力振幅検出器1−10bから出力された1個のf1電力振幅信号1−22bがf2ビーム・スプリット測角演算器1−25bに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf2測角値信号1−16bとして出力される。 Regarding the elevation angle information for obtaining the target azimuth and altitude, the directional signal 1-14 output from the drive controller 1-4 and one f1 video signal output from the f1 power amplitude detector 1-10a. 1-22a is input to the f1 beam split angle calculator 1-25a and is output as one f1 angle value signal 1-16a for each of the azimuth and the elevation angle. Similarly, the drive control unit 1 -4 and one f1 power amplitude signal 1-22b output from the f1 power amplitude detector 1-10b are input to the f2 beam split angle calculator 1-25b. Thus, one f2 angle measurement value signal 1-16b is output for each azimuth and elevation angle.
さらに、f1測角値信号1−16aとf2測角値信号1−16bが第1の平均演算器1−17に入力され、角度の平均演算が行われて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつの第1の角度信号1−18として出力されるのは、実施の形態1に係る図1の場合と同様である。 Further, the f1 angle measurement value signal 1-16a and the f2 angle measurement value signal 1-16b are input to the first average calculator 1-17, the angle average calculation is performed, and one each for the azimuth and the elevation angle. The first angle signal 1-18 is output as in the case of FIG. 1 according to the first embodiment.
同様に、図6のレーダ2においても、バイナリ積分器2−23から第1のビデオ信号に相当する1個の第1のバイナリビデオ信号2−24が出力される。
Similarly, in the
また、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報に関しても、レーダ1と同様に、第1の平均演算器2−17から、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつの第1の角度信号2−18が出力される。
As for the elevation angle information for obtaining the target azimuth and altitude, similarly to the
次に、レーダ1のバイナリ積分器1−23から出力された第1のバイナリビデオ信号1−23とレーダ2のバイナリ積分器2−23から出力された第1のバイナリビデオ信号2−23は、第2のビデオ積分器に相当するバイナリ積分器7−6に入力され、バイナリ積分方式のビデオ積分が行われて、第2のビデオ信号7−3として出力される。
Next, the first binary video signal 1-23 output from the binary integrator 1-23 of the
また、レーダ1の第1の平均演算器1−17から出力された第1の角度信号1−18とレーダ2の第1の平均演算器2−18から出力された第1の角度信号2−18が第2の平均演算器7−4に入力され、角度の平均演算が行われて、第2の角度信号7−5として出力されるのは、実施の形態1に係る図1の場合と同様である。
In addition, the first angle signal 1-18 output from the first average calculator 1-17 of the
以上により、第2のビデオ信号7−3から目標の距離情報を得ることができ、第2の角度信号7−5から目標の方位及び仰角を、さらに、仰角と距離の情報から高度を得ることができる。 Thus, the target distance information can be obtained from the second video signal 7-3, the target azimuth and elevation angle can be obtained from the second angle signal 7-5, and the altitude can be obtained from the elevation angle and distance information. Can do.
ところで、上記では、第1のビデオ積分器及び第2のビデオ積分器としてデータ処理の負荷が小さく高速で処理でき小型化の容易なバイナリ積分器の場合を説明したが、第1のビデオ積分器として加算式のビデオ積分器である加算式積分器を用いても良いのは言うまでも無い。 In the above description, the first video integrator and the second video integrator have been described in the case of binary integrators that can be processed at high speed with a small data processing load. Needless to say, an addition type integrator which is an addition type video integrator may be used.
また、第1のビデオ積分器としてバイナリ積分器を使用した場合、第のビデオ積分器も必ずバイナリ積分器を使用する必要があるのは、実施の形態1の場合と同様である。 Further, when a binary integrator is used as the first video integrator, it is necessary to use a binary integrator for the first video integrator as in the case of the first embodiment.
以上のように、実施の形態3では、アンテナとしてビーム・スプリット測角方式反射鏡アンテナを使用したので、目標の探知能力の点では実施の形態1や実施の形態2の場合には及ばないが、処理すべき受信信号が少なくて良いため、高速データ処理ができ、かつ、小型で車両に搭載しやすい分散ネットワーク・レーダ装置を実現できるという利点がある。 As described above, since the beam split angle measuring reflector antenna is used as the antenna in the third embodiment, the target detection capability is not as good as that in the first and second embodiments. Since there are few reception signals to be processed, there is an advantage that a high-speed data processing can be performed and a small-sized distributed network radar apparatus that can be easily mounted on a vehicle can be realized.
実施の形態4.
実施の形態3に係る分散ネットワーク・レーダ装置においては、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報を得るために、各周波数チャンネル毎に、ビデオ信号と指向方向信号を
入力とするビーム・スプリット測角演算器を使用する場合を示したが、入力として、第1のビデオ積分器から出力される第1のビデオ信号を追加した限定式ビーム・スプリット測角演算器を使用しても良い。
In the distributed network radar apparatus according to the third embodiment, in order to obtain the elevation angle information for obtaining the target azimuth and altitude, beam splitting with the video signal and the directional signal input as input for each frequency channel Although the case of using the angle measuring unit has been shown, a limited beam split angle measuring unit to which the first video signal output from the first video integrator is added as an input may be used.
第1のビデオ信号を追加することによって、捜索すべき領域を限定することが可能となるので、ビーム・スプリット測角演算器の処理負荷が大幅に軽減でき、高速データ処理及び小型化を図ることが可能となる。 By adding the first video signal, it is possible to limit the area to be searched, so that the processing load of the beam split angle calculator can be greatly reduced, and high-speed data processing and downsizing can be achieved. Is possible.
図7は、測角演算器として、限定式ビーム・スプリット測角演算器を使用した場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態4の一例を示す系統図で、図6と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。 FIG. 7 is a system diagram showing an example of the fourth embodiment of the distributed network radar apparatus according to the present invention when a limited beam split angle calculator is used as the angle calculator. Since the reference numerals indicate the same or corresponding parts, the description is omitted.
図7のレーダ1において、駆動制御部1−4から出力される指向方向信号1−14とf1電力振幅検出器1−10aから出力された1個のf1電力振幅信号1−22aに加えて、第1のビデオ積分器に相当するバイナリ積分器1−23から出力された第1のビデオ信号に相当する第1のバイナリビデオ信号1−24が限定式f1ビーム・スプリット測角演算器1−26aに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf1測角値信号1−16aとして出力されるとともに、同様に、駆動制御部1−4から出力される指向方向信号1−14とf2電力振幅検出器1−10bから出力された1個のf2電力振幅信号1−22bに加えて、第1のビデオ積分器に相当するバイナリ積分器1−23から出力された第1のビデオ信号に相当する第1のバイナリビデオ信号1−24が限定式f2ビーム・スプリット測角演算器1−26bに入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつのf2測角値信号1−16bとして出力される。
In the
図7のレーダ2においても、同様に、限定式f1ビーム・スプリット測角演算器2−26a及び限定的f2ビーム・スプリット測角演算器2−26bの入力として第1のバイナリビデオ信号2−24が追加される。
Similarly, in the
この際、レーダ1においては第1のバイナリビデオ信号1−24に基づいて、また、レーダ2においては第1のバイナリビデオ信号2−24に基づいて、捜索すべき方位及び仰角の範囲を限定することができるので、捜索領域全体に対して測角する必要が無く、処理負荷を極めて小さくすることができるという利点がある。
At this time, the
上記では、第1のビデオ積分器として、バイナリ積分器の場合を説明したが、捜索すべき方位及び仰角の範囲を限定することができれば良いので、加算式積分器を使用しても良いのは言うまでも無い。 In the above, the case of a binary integrator has been described as the first video integrator, but it is only necessary to be able to limit the range of azimuth and elevation to be searched. Needless to say.
実施の形態5.
実施の形態3及び実施の形態4に係る分散ネットワーク・レーダ装置においては、目標の方位及び高度を得るための仰角の情報を得るために、各周波数チャンネル毎に、電力振幅信号と指向方向信号を入力として用いるが、第1のビデオ積分器として加算式積分器を使用し、指向方向信号と加算式ビデオ信号のみから測角するようにしても良い。
In the distributed network radar device according to the third embodiment and the fourth embodiment, in order to obtain the elevation angle information for obtaining the target azimuth and altitude, the power amplitude signal and the directional signal are obtained for each frequency channel. Although used as an input, an addition type integrator may be used as the first video integrator, and the angle may be measured from only the pointing direction signal and the addition type video signal.
各周波数チャンネル毎に測角演算器を設ける必要が無く、その結果、第1の平均演算器が不要となり、さらに、処理すべきデータ量が減るため、分散ネットワーク・レーダ装置の構成が簡素化され、小型化及び高速処理化が図れるという利点がある。 There is no need to provide an angle calculator for each frequency channel. As a result, the first average calculator is not required, and the amount of data to be processed is reduced, thereby simplifying the configuration of the distributed network radar device. There is an advantage that downsizing and high-speed processing can be achieved.
図8は、測角演算器として、指向方向信号と加算式ビデオ信号のみを入力とするビーム・スプリット測角演算器を使用した場合のこの発明に係る分散ネットワーク・レーダ装置の実施の形態5の一例を示す系統図で、図6と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
FIG. 8 shows a distributed network radar apparatus according to
図8のレーダ1において、駆動制御部1−4から出力される指向方向信号1−14と第1のビデオ積分器に相当する加算式積分器1−27から出力された加算式ビデオ信号1−28がビーム・スプリット測角演算器1−29に入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつの第1の角度信号1−18として出力される。
In the
図8のレーダ2においても、同様に、駆動制御部2−4から出力される指向方向信号2−14と加算式積分器2−27から出力された加算式ビデオ信号2−28がビーム・スプリット測角演算器2−29に入力されて、方位と仰角についてそれぞれ1個ずつの第1の角度信号2−18として出力される。
Similarly, in the
次に、レーダ1の加算式積分器1−27から出力された加算式ビデオ信号1−28とレーダ2の加算式積分器2−27から出力された加算式ビデオ信号2−28は、ビデオ積分器7−7に入力され、ビデオ積分が行われて、ビデオ信号7−8として出力される。
Next, the addition type video signal 1-28 output from the addition type integrator 1-27 of the
また、レーダ1のビーム・スプリット測角演算器1−29から出力された第1の角度信号1−18とレーダ2のビーム・スプリット測角演算器2−29から出力された第1の角度信号2−18が平均演算器7−9に入力され、角度の平均演算が行われて、第2の角度信号7−10として出力される。
In addition, the first angle signal 1-18 output from the beam split angle measuring calculator 1-29 of the
以上のように、指向方向信号と加算式ビデオ信号のみから測角するようにしたので、分散ネットワーク・レーダ装置の構成が簡素化され、捜索の高速化が図れると同時に、車両に搭載する上で重要な小型化を図ることができる。 As described above, since the angle is measured only from the pointing direction signal and the addition type video signal, the configuration of the distributed network radar device is simplified, and the search can be speeded up. Significant miniaturization can be achieved.
1 レーダ
1−1 f1送信部
1−3 モノパルス測角方式反射鏡アンテナ
1−8a f1受信部
1−8b f2受信部
1−10a f1電力振幅検出器
1−10b f2電力振幅検出器
1−11a f1電力振幅信号
1−11b f2電力振幅信号
1−12 第1のビデオ積分器
1−13 第1のビデオ信号
2 レーダ
2−1 f2送信部
2−3 モノパルス測角方式反射鏡アンテナ
2−8a f1受信部
2−8b f2受信部
2−10a f1電力振幅検出器
2−10b f2電力振幅検出器
2−11a f1電力振幅信号
2−11b f2電力振幅信号
2−12 第1のビデオ積分器
2−13 第1のビデオ信号
7−1 送受信同期部
7−2 第2のビデオ積分器
7−3 第2のビデオ信号
1 Radar 1-1 f1 Transmitter 1-3 Monopulse Angular Reflector Antenna 1-8a f1 Receiver 1-8b f2 Receiver 1-10a f1 Power Amplitude Detector 1-10b f2 Power Amplitude Detector 1-11a f1 Power amplitude signal 1-11b f2 power amplitude signal 1-12 first video integrator 1-13
Claims (8)
Two or more radars connected to each other in a network, a transmission / reception synchronization unit that performs control for transmission / reception synchronization between the radars, a transmission unit that is installed for each radar and transmits using different frequency channels, A beam split angle measuring reflector antenna that radiates a transmission signal transmitted from each transmitter toward a target, and each transmission signal reflected from the target is each beam split angle measuring reflector antenna. And a reception unit for each frequency channel that outputs a reception signal corresponding to each frequency channel, and a power amplitude detection for each frequency channel that outputs a power amplitude signal based on each reception signal A video integrator of each power amplitude signal for each frequency channel, and an addition-type integrator that outputs an addition-type video signal; and A video integrator that integrates each summation type video signal of the radar and outputs a video signal, and a reflection of each beam split angle measurement method for synchronization of transmission and reception between the radars controlled by the transmission and reception synchronization unit. A drive control unit for controlling the directivity direction of the mirror antenna and outputting a directivity direction signal; a beam split angle measuring unit for outputting a first angle signal based on the additive video signal and the directivity direction signal; A distributed network radar apparatus, comprising: an average calculator that averages the first angle signals of the radars and outputs a second angle signal.
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