JP2011185661A - レーダ装置およびセンサインタフェース装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波動信号に応じて目標から到来した到来波に基づいて前記目標の速度、距離、位置、性質の何れかの識別を行うレーダ装置であって、前記レーダ装置と共に同じ移動体に搭載された速度センサまたは加速度センサを用いて前記波動信号が送信される方向における前記移動体または前記レーダ装置の速度を特定し、前記速度に応じて前記波動信号に生じるドップラシフトを特定するドップラシフト特定手段を備え、前記レーダ装置は、前記波動信号の周波数を前記ドップラシフトに亘って補正する補正手段を有する。
【選択図】図1
Description
図において、可変周波発振器41の出力は方向性結合器42の入力に接続され、その方向性結合器42の一方の出力は電力制御器43を介して送信アンテナ44Tの給電点に接続される。方向性結合器42の他方の出力は周波数変換器45の局発入力に接続され、その周波数変換器45の入力には受信アンテナ44Rの給電点が接続される。周波数変換器45の出力は中間周波増幅器46を介してディスクリミネータ47および検波器48の入力に接続され、その検波器48の出力は電力制御器43の第一の制御入力に接続される。ディスクリミネータ47の出力は、積分器50を介して鋸波発生器51の入力に接続される。鋸波発生器51の一方の出力は可変周波発振器41の変調入力に接続され、その鋸波発生器51の他方の出力はプロセッサ52の対応する入力ポートに接続される。プロセッサ52の第一の出力ポートは電力制御器43の第二の制御入力に接続され、そのプロセッサ52の第二の出力ポートには、高度データが出力される。
一方、検波器48は、上記中間周波信号を平滑することによりその中間周波信号のレベルの平均値を求め、その平均値を電力制御器43に引き渡す。
したがって、上述したレーダ装置によれば、広範な高度で飛行する航空機や飛翔体において、地表に対する高度の計測が実現される。
また、本発明によれば、上記誤差は、送信系の各段と受信系の各段との間における周波数軸上の制約に阻まれることなく、安定に精度よく圧縮される。
したがって、本発明が適用されたレーダ装置は、価格性能比および付加価値が高められ、かつ超高速で多様に移動する移動体に備えられた場合であっても、所望の目標の速度、距離、位置、性質の何れも高い精度で確度高く識別することができる。
図1は、本発明の第一の実施形態を示す図である。
図において、図9に示す従来例と機能および構成が同じ要素については、同じ符号を付与し、ここではその説明を省略する。
(1) 方向性結合器42と電力制御器43との段間に配置された周波数変換器11
(2) 本実施例に係るレーダ装置が搭載された飛翔体にそのレーダ装置とは別体に備えられた加速度センサ(図示されない。)から加速度が与えられる誤差予測部12
(3) その誤差予測部12の出力に縦続接続され、かつ出力が上記周波数変換器11の局発入力に接続された可変周波発振器13
誤差予測部12は、地表の方向(以下、「地表方向」という。)と、その地表方向に送信アンテナ44Tから放射される送信波の周波数の公称値(以下、「公称周波数」という。)ftとが予め既知の情報として与えられ、以下の処理を行う。
(2) その速度vと上記公称周波数ftとに基づいて、送信波に生じるドップラシフトΔftを算出し、そのドップラシフトΔftを示す制御電圧を生成する。
周波数変換器11は、方向性結合器42を介して与えられる送信波を上記補正用局発信号に基づいて周波数変換することにより、その送信波の周波数ftを(ft−Δft)に補正する。
すなわち、送信波の周波数は、地表の方向に対する送信アンテナ44T(本発明に係るレーダ装置)の速度が急激に増減する場合であっても、その速度に応じて生じるドップラシフトが柔軟に差し引かれた値に維持される。
図において、図1に示す要素と機能および構成が同じ要素については、同じ符号を付与し、ここではその説明を省略する。
(1) 受信アンテナ44Rの給電点と周波数変換器45との間に配置された周波数変換器21が周波数変換器11に代えて備えられる。
(2) 誤差予測部12に代えて誤差予測部22が備えられ、プロセッサ52によって出力された高度データがその誤差予測部22の制御端子に与えられる。
誤差予測部22には、地表方向と、地表から送信アンテナ44Tに到来する受信波の周波数の公称値(以下、「公称周波数」という。)frとが予め既知の情報として与えられ、以下の処理を行う。
(2) このような速度vをファーストイン・ファーストアウト方式のメモリ(図示されない。)に順次蓄積する。
(4) その平均高度Havの距離を既述の送信波と受信波とがそれぞれ伝搬するために所要する時間dを求め、上記メモリに蓄積された速度の内、その時間dに亘って先行して蓄積された速度vdを求めると共に、その速度vdと公称周波数frとに基づいて、送信波に生じるドップラシフトΔfrを算出し、そのドップラシフトΔfrを示す制御電圧を生成する。
周波数変換器21は、受信アンテナ44Rに到来した受信波を上記補正用局発信号に基づいて周波数変換することにより、その受信波の周波数frを(fr−Δfr)に補正して周波数変換器45に引き渡す。
したがって、本実施形態に係るレーダ装置が搭載された飛翔体の高度は、広範にあるいは多様に増減する期間においても、既述の第一の実施形態と同様に、その飛翔体に搭載された加速度センサの活用により、安価に、かつ精度よく安定に求められる。
図において、図1に示す要素と機能および構成が同じ要素については、同じ符号を付与し、ここではその説明を省略する。
(1) 図1に示す可変周波発振器13および周波数変換器11が備えられず、方向性結合器42の出力が電力制御器43の入力に直接接続される。
(2) 誤差予測部12に代えて誤差予測部31が備えられる。
(3) 図1に示すプロセッサ52に代えてプロセッサ52Aが備えられ、そのプロセッサ52Aの特定の入力ポートに誤差予測部31の出力が接続される。
誤差予測部31は、地表方向と、公称周波数ftとが予め既知の情報として与えられ、第一の実施形態に備えられた誤差予測部11と同様に以下の処理を行う。
(1) 加速度センサによって与えられる加速度の地表方向の成分を抽出して積分することにより、地表方向における送信アンテナ44Tの速度vを時系列の順に求める。
(2) その速度vと上記公称周波数ftとに基づいて、送信波に生じるドップラシフトΔftを算出し、そのドップラシフトΔftをプロセッサ52Aに引き渡す。
(1) 上記ドップラシフトΔftを上記鋸波の瞬時値の偏差δに換算する。
(2) 上記鋸波の瞬時値の先頭値pと偏差δとの差(=p−δ)を既述の高度に換算して電力制御器43に引き渡し、その高度を示す高度データを生成する。
(1) 図4に示すように、電力制御器43の出力と送信アンテナ44Tの給電点との間に配置された周波数変換器11A
(2) 図5に示すように、可変周波発振器41と方向性結合器42との段間に配置された周波数変換器11Bと、方向性結合器42と周波数変換器45との断簡に配置され、かつ上記周波数変換器11Bによって行われる周波数変換と逆の周波数変換を行う周波数変換器11Cとの対
(1) 図6に示すように、周波数変換器45と中間周波増幅器46との段間に配置された周波数変換器21A
(3) 図8に示すように、中間周波増幅器46の後段であって、ディスクリミネータ47および検波器48の前段に配置された周波数変換器21C
(1) ドップラシフトの補正のために行われる周波数変換が、送信波と受信波とにそれぞれ対応した以下の局発信号の周波数ftLOCAL 、frLOCALにより行われる。ただし、Kは、不等式(0<K<1)を満たす正数である。
ftLOCAL =K・Δft(または K・Δfr)
frLOCAL=(1−K)・Δft(または K・Δfr)
ftLOCAL =R・Δft(またはR・Δfr)
frLOCAL=(1−R)・Δft(または(1−R)・Δfr)
(1) 既述の可変周波発振器13を含まない。
(2) 周波数変換器11(21)を有する。
(4) 本発明に係るレーダ装置に対してアダプタとして装着可能もしくは着脱可能な機構を有する。
さらに、本発明は、目標の方向に送信波を送信するハードウェアは、必ずしも備えられなくてもよく、例えば、本発明に係るレーダ装置とは別体の装置に備えられ、あるいは異なるサイトに配置されてもよい。
前記波動信号と前記到来波との周波数が異なり、
前記補正手段は、
前記波動信号と前記到来波との周波数の相違を加味して前記到来波の周波数を補正する
ことを特徴とするレーダ装置。
したがって、本発明は、多様な目標の測距および測位を柔軟に実現できる。
前記ドップラシフト特定手段は、
前記方向の変更または変化に応答して前記速度を特定する
ことを特徴とするレーダ装置。
したがって、本発明は、電波高度計や接岸距離系だけではなく、スイープ動作を行う多様な方式のレーダにも適用できる。
12,22,31 誤差予測部
13,41 可変周波発振器
42 方向性結合器
43 電力制御器
44R 受信アンテナ
44T 送信アンテナ
46 中間周波増幅器
47 ディスクリミネータ
48 検波器
50 積分器
51 鋸波発生器
52,52A プロセッサ
Claims (5)
- 波動信号に応じて目標から到来した到来波に基づいて前記目標の速度、距離、位置、性質の何れかの識別を行うレーダ装置であって、
前記レーダ装置と共に同じ移動体に搭載された速度センサまたは加速度センサを用いて前記波動信号が送信される方向における前記移動体または前記レーダ装置の速度を特定し、前記速度に応じて前記波動信号に生じるドップラシフトを特定するドップラシフト特定手段を備え、
前記レーダ装置は、
前記波動信号の周波数を前記ドップラシフトに亘って補正する補正手段を有する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 波動信号に応じて目標から到来した到来波に基づいて前記目標の速度、距離、位置、性質の何れかの識別を行うレーダ装置であって、
前記レーダ装置と共に同じ移動体に搭載された速度センサまたは加速度センサを用いて前記波動信号が送信される方向における前記移動体または前記レーダ装置の速度を特定し、前記速度に応じて前記波動信号に生じるドップラシフトを特定するドップラシフト特定手段を備え、
前記レーダ装置は、
前記到来波の周波数を前記ドップラシフトに亘って補正し、前記補正の下で得られた到来波を前記識別に用いる補正手段を有する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 波動信号に応じて目標から到来した到来波に基づいて前記目標の速度、距離、位置、性質の何れかの識別を行うレーダ装置であって、
前記レーダ装置と共に同じ移動体に搭載された速度センサまたは加速度センサを用いて前記波動信号が送信される方向における前記移動体または前記レーダ装置の速度を特定し、前記速度に応じて前記波動信号に生じるドップラシフトを特定するドップラシフト特定手段を備え、
前記レーダ装置は、
前記ドップラシフトの所定の比率で前記波動信号と前記到来波との周波数をそれぞれ補正し、前記補正の下で得られた到来波を前記識別に用いる補正手段を有する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 波動信号に応じて目標から到来した到来波に基づいて前記目標の速度、距離、位置、性質の何れかの識別を行うレーダ装置であって、
前記レーダ装置と共に同じ移動体に搭載された速度センサまたは加速度センサを用いて前記波動信号が送信される方向における前記移動体または前記レーダ装置の速度を特定し、前記速度に応じて前記波動信号に生じるドップラシフトを特定するドップラシフト特定手段を備え、
前記レーダ装置は、
既定の係数(≠0)と前記ドップラシフトとの積に亘って前記波動信号の周波数を補正し、「1」と前記係数との差と前記ドップラシフトとの積に亘って前記到来波の周波数を補正し、前記補正の下で得られた到来波を前記識別に用いる補正手段を有する
ことを特徴とするレーダ装置。 - 請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載のレーダ装置に備えられたドップラシフト特定手段に、前記レーダ装置と共に同じ移動体に搭載された速度センサまたは加速度センサが与える速度または加速度を引き渡すことを特徴とするセンサインタフェース装置。
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