JP2020522700A

JP2020522700A - ターゲットをシミュレーションするための方法およびシステム

Info

Publication number: JP2020522700A
Application number: JP2019566620A
Authority: JP
Inventors: グラス，ロイ; マネラ，レウエル
Original assignee: エルビットシステムズイーダブリューアンドシギント−エリスラリミテッド
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2020-07-30
Also published as: IL252661B; IL252661A0; KR20200006086A; US11169245B2; KR102071859B1; CO2019015064A2; US20200371206A1; WO2018220629A1; EP3589972A1; EP3589972A4; SG11201908595QA

Abstract

レーダターゲットの軌道をシミュレーションするための方法であって、方法はシミュレーションしたターゲットのシミュレーションした軌道を決定する手順、およびシミュレーションする車両に対するシミュレーションする車両の軌道を決定する手順を含む。シミュレーションする車両の軌道は、シミュレーションプロファイルに従って画定される。シミュレーションプロファイルは、空間シミュレーションプロファイルおよび信号遅延プロファイルを少なくとも含む。方法は、空間シミュレーションプロファイルに従ってシミュレーションする車両を操縦する手順、シミュレーションする車両によってレーダ信号を受信する手順、および少なくとも信号遅延プロファイルに従ってレーダに向かって信号を再送信する手順をさらに含む。【選択図】図４

Description

開示された技法は、一般にレーダに関し、詳細にはターゲットをシミュレーションするための方法およびシステムに関する。

レーダは当技術分野で公知であり、ターゲットを検出してその位置に関する情報を提供するために利用される。ここで図１を参照する。図１は、軌道１４に沿って動く航空機などの車両１２の、当技術分野で公知のシナリオの概ね参照番号１０の概略図である。軌道１４は、三次元（３Ｄ）座標系１６内に画定されてもよい。用語「軌道」は、本明細書では少なくとも航空機１２の経路、経時的な航空機１２の速度および加速に関する。地面（例えば座標系１６のＸＹ面）上に配置されたレーダ１８は、航空機１２を検出し、航空機１２の位置に関する情報を提供する。典型的にはレーダ１８は、基準方向２０（例えば北）に対する方位角φ、基準面（例えば座標系１６のＸＹ面）に対する高度Фおよびレーダ１８からの範囲Ｒに関する航空機１２の位置についての情報を提供する。座標系１６のＸＹ面上の範囲Ｒの射影は、本明細書ではＲ’と呼ばれる。

レーダ操作者の訓練またはレーダの較正には、ターゲットをシミュレーションすることが必要である。レーダ１８などのレーダのターゲットをシミュレーションするための当技術分野で公知であることには、シミュレーションする実際の軌道に模擬車両（例えばドローン、プルグライダ）を動かすことが含まれる。別法として、１つまたは複数の固定トランシーバが、レーダに対する公知の場所でレーダの周りに置かれる。このようなトランシーバはレーダ信号を受信し、レーダからシミュレーションしたターゲットの距離に対応する遅延で信号を遅延させ、遅延信号を送信する。

当技術分野で別の公知であることによれば、ＲＦターゲットシミュレータがレーダアンテナの代わりに接続される。このようなＲＦターゲットシミュレータは、レーダ送信機からならびにレーダビーム方向から送信されたレーダ信号を受信する。ＲＦターゲットシミュレータは、シミュレーションした方向および距離でターゲットからの帰還信号をシミュレーションするＲＦ信号を発生する。レーダ受信機はこのシミュレーションしたＲＦ信号を受信し、レーダ表示装置にターゲットの表象を表示する。当技術分野でさらに公知である技法によれば、レーダ操作者を訓練するために表示装置にターゲットのコンピュータ・シミュレーションを発生する。

「ＭｅｔｈｏｄｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓｆｏｒＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＶｉｒｔｕａｌＲａｄａｒＴａｒｇｅｔｓ（仮想レーダターゲットを発生するための方法およびシステム）」という名称でＳａｒａｆｉａｎによる米国特許第７，８５２，２６０号は、レーダアンテナを囲むレドームからの反射光を利用するシステムおよび方法を対象とする。Ｓａｒａｆｉａｎによって対象とされたシステムは、レドーム内に配置されたトランシーバを含み、これはレドームからの反射光を受信する。トランシーバは、シミュレーションした距離に対応する遅延で信号をレドームに向かって再送信する。再送信された信号は、レドームからレーダアンテナに向かって反射して戻る。

Ｓｈｉｐｌｅｙによる米国特許出願公開第２０１５／０３６９９０５号は、レーダ上またはレーダ付近に位置付けた垂直アンテナアレイを含むターゲットシミュレーション装置を対象とする。シミュレーション装置は、レーダから受信した信号に応答して信号を送信し、これは特定の方位角、高度および距離の１つまたは複数のターゲットの反射信号をシミュレーションする。シミュレーション装置は、ターゲットの方位角をシミュレーションするためにレーダを中心に回転することができる。シミュレーション装置は、レーダから受信した信号に基づいてターゲットの高度をシミュレーションするために、垂直アンテナアレイからの送信を制御する。シミュレーション装置は、ターゲットの距離をシミュレーションするために送信した信号の遅延を制御する。

レーダターゲットの軌道をシミュレーションするために新規の方法およびシステムを提供することが開示された技法の目的である。したがって開示された技法によれば、レーダターゲットの軌道をシミュレーションするための方法が提供される。方法は、シミュレーションしたターゲットのシミュレーションした軌道を決定する手順、およびシミュレーションする車両に対するシミュレーションする車両の軌道を決定する手順を含む。シミュレーションする車両の軌道は、シミュレーションプロファイルに従って画定される。シミュレーションプロファイルは、空間シミュレーションプロファイルおよび信号遅延プロファイルを少なくとも含む。方法は、空間シミュレーションプロファイルに従ってシミュレーションする車両を操縦する手順、シミュレーションする車両によってレーダ信号を受信する手順、および少なくとも信号遅延プロファイルに従ってレーダに向かって信号を再送信する手順をさらに含む。

したがって開示された技法の別の態様によれば、レーダがシミュレーションしたターゲットの軌道をシミュレーションするためのシステムが提供される。システムは、受信変換器、受信機、位置検出器、送信機、送信変換器および処理装置を含むシミュレーションする車両を含む。処理装置は、信号遅延を少なくとも含み、受信機および送信機と結合される。受信機は受信変換器とさらに結合され、送信機は送信変換器とさらに結合される。受信変換器はレーダから信号を受信し、受信した信号を電気的に受信した信号に変える。受信機は電気的に受信した信号を受信し、サンプリングした受信した信号を生成するために電気的に受信した信号を少なくともサンプリングする。位置検出器はシミュレーションする車両の現在の位置を決定する。送信機は、再送信信号をアナログ信号に変換する。送信変換器はアナログ信号を送信信号に変える。処理装置は、サンプリングした受信した信号を受信し、信号遅延プロファイルによって画定された遅延で再送信信号を生成する。処理装置は、空間シミュレーションプロファイルおよびシミュレーションする車両の現在の位置に従ってシミュレーションする車両の運動特性をさらに決定する。空間シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両の軌道を画定する。空間シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両の軌道を画定する。

開示された技法は、図面と合わせて考慮することにより、以下の詳細な説明をより完全に理解され認識されよう。

軌道に沿って動く航空機などの車両の、当技術分野で公知のシナリオの概略図である。開示された技法の一実施形態による、シミュレーションする車両の軌道の概略図である。すべてが開示された技法の別の実施形態による、例示的方位角シミュレーションプロファイル、例示的高度シミュレーションプロファイル、例示的信号遅延プロファイルおよび例示的信号特性プロファイルの概略図である。開示された技法のさらなる実施形態に従って構築されて作動する、レーダターゲットの軌道をシミュレーションするためのシステムの概略図である。開示された技法の別の実施形態によって作動する、レーダターゲットの軌道をシミュレーションするための方法の概略図である。

開示された技法は、レーダ操作者の訓練、レーダの較正および／または試験のためにシミュレーションしたターゲットの軌道をシミュレーションするためのシステムおよび方法を提供することにより、先行技術の欠点を克服する。開示された技法によれば、シミュレーションする車両（例えば遠隔制御ドローンなどの無人車両）は、ターゲットの実際の軌道をシミュレーションする、シミュレーションする車両の軌道に従って操縦する。シミュレーションする車両の軌道は、シミュレーションプロファイルに従って画定される。シミュレーションプロファイルは、空間シミュレーションプロファイル、信号遅延プロファイルを少なくとも含み、信号特性プロファイル（例えば信号振幅、ドップラーシフトなど）をさらに含んでもよい。空間シミュレーションプロファイルは、空間におけるシミュレーションする車両の軌道を画定する。空間軌道プロファイルは、例えば方位角シミュレーションプロファイルおよび高度シミュレーションプロファイルの少なくとも１つを含む。方位角シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両に対する方位角の軌道を画定する。高度シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両に対する高度の軌道を画定する。空間シミュレーションプロファイルは、別法として基準座標系における座標および高度の一覧を含んでもよい。信号遅延プロファイルは、受信したレーダ信号を再送信する前に利用した遅延を画定し、したがってターゲットの距離をシミュレーションする。信号特性プロファイルは、再送信した信号の信号特性を画定する。用語「ｄｉｓｔａｎｃｅ（距離）」および用語「ｒａｎｇｅ（範囲）」は本明細書では交換可能に利用されることに留意されたい。

開示された技法によれば、シミュレーションする車両は「レーダ不感地帯」内で操縦する。用語「レーダ不感地帯」は、レーダがターゲットを検出しない、レーダの周りの空間に関する。例えばレーダ不感地帯は、レーダが信号を送信し、信号を受信しない期間と、媒体（例えば空気、自由空間、水）内の信号の伝播速度との乗算に従って画定したレーダからの距離に関する。レーダが信号を送信し、信号を受信しないこの期間と、媒体内の信号の伝播速度との乗算は、レーダが物体を検出しないレーダの周りの領域を画定する。この領域はレーダ不感地帯である。またレーダ不感地帯は、本明細書ではレーダ最小検出範囲とも呼ばれる。シミュレーションする車両はレーダ不感地帯の外側で作動してもよいことに留意されたい。しかしこれは、レーダ上に現れるシミュレーションする車両の表象をもたらすことがある。このような表象は、典型的にはレーダを訓練し、較正し、かつ／または試験するときに説明されるべきである（例えば無視されるもしくは追加のターゲットとして利用される）。

本明細書に表された説明のために、シミュレーションする車両はドローンとして例示され、シミュレーションする車両の軌道は少なくとも空間シミュレーションプロファイルおよび信号遅延に従って画定される。しかしシミュレーションしたターゲットはあらゆる陸上、飛行または水上車両（例えば自動車、飛行機、船など）であってもよく、シミュレーションする車両は対応する無人車両（例えば遠隔制御ドローン、遠隔制御自動車、遠隔制御ボートなど）であってもよいことに留意されたい。その上、空間シミュレーションプロファイルは、方位角シミュレーションプロファイルおよび高度シミュレーションプロファイルの少なくとも１つを含む。シミュレーションする車両の軌道は、方位角シミュレーションの軌道、高度シミュレーションの軌道および信号遅延特性の少なくとも１つの任意の組合せを含んでもよい。例えば船舶をシミュレーションするときに、方位角のシミュレーションの軌道およびシミュレーション遅延のみがシミュレーションする車両の軌道を画定するために必要である（すなわち高度プロファイルは一定値のみを含むとみなされる）。レーダに向かって、またレーダから遠ざかって直線上を動く車両をシミュレーションするためには、シミュレーション遅延のみが必要である（すなわち方位角および高度プロファイルは、それぞれの信号の一定値のみを含むとみなされる）。その上、本明細書に利用された用語「レーダ」は、帰還信号の飛行時間による物体の範囲および方向を決定するシステムに関連し、例えばその信号は無線周波数（ＲＦ）信号、音波（例えば超音波もしくは音波）信号または光信号である。

次に図２Ａ〜２Ｄを参照する。図２Ａ〜２Ｄは、開示された技法の一実施形態による、概ね１００で示されたシミュレーションする車両の軌道の概略図である。図２Ａ〜２Ｄにおけるシミュレーションする車両の軌道は、レーダ１０１の操作者を訓練するため、またはレーダ１０１を較正して試験するために、実際の軌道１１８（すなわちシミュレーションした軌道）をシミュレーションする。レーダ１０１は地面１１４の上に配置される。ドローン１０２はレーダ１０１から操縦する距離で飛行しており、これはシミュレーションする車両の軌道によるレーダ１０１の最小検出範囲１０６より小さい（すなわちドローン１０２はレーダ１０１によって検出されない）。図２Ａおよび２Ｂは方位角シミュレーション軌道を描き、図２Ｃおよび２Ｄは高度シミュレーション軌道を描く。シミュレーションした距離Ｒでターゲットをシミュレーションするために、ドローン１０２はレーダ１０１によって送信された信号を受信し、それぞれの遅延で（すなわち信号遅延プロファイルに従って）受信した信号を再送信し、任意選択でシミュレーションした範囲に対応するそれぞれの振幅およびシミュレーションした範囲内の変化に対応するドップラーシフト（すなわちどちらも信号特性プロファイルによる）を備え、それによってレーダ１０１からドローン１０２の実際の距離およびその変化をシミュレーションする。それぞれの振幅で受信した信号を再送信することにより、シミュレーションしたターゲットに向かって媒体を通り、レーダ１０１に戻ってシミュレーションした距離に伝搬する際にレーダ信号が受ける減衰をシミュレーションする。またそれぞれの信号特性をもつ受信した信号を再送信することも、本明細書では「信号特性」と呼ばれる。シミュレーションする車両の軌道に従って、ドローン１０２は点１１０_１から点１１０_２まで操縦する。レーダ１０１は点１１０_１および点１１０_２のそれぞれに対応する点１１２_１から点１１２_２まで操縦するターゲットをシミュレーションする信号を受信する。

図２Ａおよび２Ｂを参照すると、ドローン１０２はレーダ１０１の周りで方位角シミュレーション軌道１０４に従って操縦している。上述のようにシミュレーションする車両の軌道に従って、ドローン１０２は点１１０_１から点１１０_２まで操縦してもよい。点１１０_１では、ドローン１０２は二重弧線によって示された（すなわち基準方向１１３に対して）方位角φ_１にある。点１１０_２では、ドローン１０２は方位角φ_２にある。ドローン１０２が点１１０_１から点１１０_２まで操縦するとき、ドローン１０２はその方位角をΔφだけ変化する。点１１０_１〜点１１０_２の実際の距離はｄである。またドローン１０２は距離およびターゲット特性をシミュレーションするために信号遅延および信号特性も利用するので、レーダ１０１は、点１１０_１および点１１０_２のそれぞれに対応して点１１２_１から点１１２_２まで操縦するターゲットをシミュレーションする信号を受信する。点１１２_１〜点１１２_２の距離はＤである。

図２Ｃおよび２Ｄを参照すると、ドローン１０２は高度シミュレーション軌道１０６に従って操縦している。点１１０_１では、ドローン１０２は仰角Ф_１にある。点１１０_２では、ドローン１０２は仰角Ф_２にある。ドローン１０２が点１１０_１から点１１０_２まで操縦するとき、ドローン１０２はその仰角をΔФだけ変化する。点１１０_１では、ドローン１０２の実際の高度ｈは距離ｒ’で仰角Ф_１に対応する。またドローン１０２は距離およびターゲット特性をシミュレーションするために信号遅延および信号特性も利用するので、レーダ１０１は、点１１２_１および高度Ｈでターゲットをシミュレーションする信号を受信する。点１１０_２で、ドローン１０２の実際の高度ｈ＋Δｈは距離ｒ’で仰角Ф_２（二重弧線によって示されている）に対応する。またドローン１０２は距離をシミュレーションするために信号遅延および信号特性も利用するので、レーダ１０１は、点１１２_２および高度Ｈ＋ΔＨでターゲットをシミュレーションする信号を受信する。換言すると、ドローン１０２の高度における変化Δｈは、特定の信号遅延に対してシミュレーションしたターゲットの高度における変化ΔＨに対応する。

開示された技法に従ってシミュレーションする車両の軌道は、ターゲットの軌道をシミュレーションする。ターゲットのシミュレーションした軌道は、基準方向に対するターゲットの方位角、レーダからターゲットの距離、および基準面の上のターゲットの高度について画定されてもよい。さらなる例として、シミュレーションした軌道は、基準座標系における１組の座標によって画定されてもよい。一層別の例によれば、シミュレーションした軌道は、基準座標系における開始位置に対する１組の加速および方向として画定されてもよい。基準座標系は、グローバル座標系（例えばＷＳＧ８４、ＥＴＲＳ８９）またはローカル座標系、例えばレーダの場所および基準方向によって画定された座標系であってもよい（例えばレーダの場所は［０；０；０］の場所として画定され、基準方向は座標系の軸の１つを画定する）。

上述のように、シミュレーションする車両の軌道はシミュレーションプロファイルに従って画定される。シミュレーションプロファイルは、空間シミュレーションプロファイルおよび遅延シミュレーションプロファイルを少なくとも含む。シミュレーションプロファイルは、信号特性プロファイル（例えば信号振幅、ドップラーシフトプロファイル）をさらに含んでもよい。空間シミュレーションプロファイルは、基準座標系における座標および高度の一覧または場所および高度の変化の一覧を画定してもよい。上述のように、空間シミュレーションプロファイルは、別法として方位角シミュレーションプロファイルおよび高度シミュレーションプロファイルの少なくとも１つを含んでもよい。方位角シミュレーションプロファイルはシミュレーションする車両に対する方位角の軌道を画定する。高度シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両に対する高度の軌道を画定する。信号遅延プロファイルは、シミュレーションする車両のトランシーバが信号の再送信を遅延するべき期間および信号を画定する。信号特性プロファイルは、再送信した信号の信号特性を画定する。シミュレーションする車両は方位角および高度シミュレーションプロファイルに従って操縦し、信号遅延プロファイルに従って受信した信号の再送信を遅延させ、したがってシミュレーションする車両の軌道に従って操縦し、ターゲット軌道をシミュレーションする。

シミュレーションプロファイルを決定するために、レーダからシミュレーションする車両（例えばドローン）を操縦する距離が決定される。例えばシミュレーションする車両を操縦する距離は、レーダの最小検出範囲より小さいレーダからの範囲に決定されてもよい。図２Ｂおよび２Ｄに戻って参照すると、操縦する距離はｒ’で示されている。次に図３Ａ〜３Ｃを参照する。図３Ａ〜３Ｃは、すべてが開示された技法の別の実施形態による、概ね１５０で示された例示的方位角シミュレーションプロファイル、概ね１５２で示された例示的高度シミュレーションプロファイル、例示的な信号遅延プロファイル１５４、および概ね参照番号１５５の例示的な信号特性プロファイルの概略図である。図３Ａを参照すると、方位角シミュレーションプロファイル１５０はシミュレーション方位角の軌道（すなわちシミュレーションする車両の経時的な方位角）を画定する。方位角シミュレーションプロファイル１５０によって画定された方位角は、シミュレーションした軌道の方位角に対応する。したがってこれらの方位角も、シミュレーションプロファイルに従って操縦するときに、シミュレーションする車両の方位角を画定する。別の例によれば、方位角シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両の場所を経時的に基準座標系に画定してもよい。これらの場所は、例えば基準座標系におけるレーダの場所、方位角（すなわち基準方向に対する）およびレーダからシミュレーションする車両を操縦する距離に従って決定される。方位角シミュレーションプロファイルの導関数は、レーダの周りのシミュレーションする車両の回転速度（例えば図２Ａを参照すると、方位角のシミュレーション軌道１０４上のレーダ１０１の周りのシミュレーションする車両１０２の回転速度）を画定することに留意されたい。

図３Ｂを参照すると、高度シミュレーションプロファイル１５２はシミュレーション高度の軌道（すなわちシミュレーションする車両の経時的な高度）を画定する。高度シミュレーションプロファイルを決定するために、シミュレーションした軌道の仰角はシミュレーションした軌道の高度および距離に従って（例えば公知の三角関数の公式を利用することによって）決定される。これらの仰角および操縦する距離から、シミュレーションプロファイルに従って操縦するときにシミュレーションする車両の高度が決定される。

図３Ｃを参照すると、信号遅延プロファイル１５４は、ドローンが経時的に再送信する前に受信したレーダ信号を遅延するべき期間を画定する。シミュレーションしたターゲットの距離は、シミュレーションする車両の実際の距離とレーダからシミュレーションした距離との差に従って決定される。シミュレーションする車両の実際の距離は、操縦する距離および実際の高度に従って決定される。シミュレーションする車両の実際の距離とレーダからシミュレーションした距離との差、および媒体内の信号の伝播速度は、ドローンが再送信する前に受信したレーダ信号を遅延するべき遅延を画定する。信号遅延プロファイル１５４はこれらの遅延に従って決定される。

図３Ｄを参照すると、信号特性プロファイル１５５は振幅プロファイル１５６（実線で描かれている）およびドップラーシフトプロファイル１５８（２点短鎖線で描かれている）で例示されており、ドップラーシフトプロファイル１５８はドローンが経時的に受信したレーダ信号を再送信する振幅を画定する。再送信した信号の振幅は、シミュレーションしたターゲットに向かってレーダに戻って伝搬したときに媒体内で信号が受ける減衰をシミュレーションする。また再送信した信号の振幅は、送信機の欠陥、自由空間伝搬損失（ＦＳＰＬ）または波動分散に起因する損失もシミュレーションすることがある。再送信した信号の振幅は、レーダ反射断面積などの特定のターゲット特性がレーダによって受信した信号の振幅に及ぼすことがある効果をさらにシミュレーションしてもよい。ドップラーシフトプロファイル１５８は、レーダからシミュレーションした距離の変化によってもたらされた、再送信した信号の周波数におけるドップラーシフトを画定する。概してドップラーシフトはレーダからシミュレーションしたターゲットの範囲の変化率（すなわち導関数）に関連する。しかし信号遅延はこのシミュレーションした距離に比例するので、ドップラーシフトも同様に信号遅延の変化率に関連する。

次に図４を参照する。図４は、開示された技法のさらなる実施形態に従って構築されて作動する、レーダターゲットの軌道をシミュレーションするために概ね２００で示されたシステムの概略図である。システム２００は、ドローン２０１などのシミュレーションする車両２０１上に配置される。システム２００は受信変換器２０２、送信変換器２０４、受信機２０６、送信機２０８、処理装置２１０、記憶装置２１２、位置検出器２１４および車両操縦検出器２１６を含む。処理装置２１０は、信号遅延２１７および信号特性器２１８を含む。受信機２０６は、任意選択で減衰器２０５を含む。処理装置２１０は受信機２０６、送信機２０８、記憶装置２１２、位置検出器２１４および車両操縦制御装置２１６と結合される。受信機２０６は受信変換器２０２とさらに結合される。送信機２０８は送信変換器２０４とさらに結合される。

受信変換器２０２は、レーダによって利用される信号の型に対応して、ＲＦ変換器（すなわちアンテナ）、光変換器（例えばフォトダイオード、光依存抵抗器、すなわちＬＤＲなど）または音波変換器（例えば圧電変換器、容量型変換器、磁歪型変換器など）であってもよい。同様に送信変換器２０４は、レーダによって利用される信号の型に対応して、ＲＦ変換器、光変換器または音波変換器であってもよい。処理装置２１０は、汎用処理装置、デジタル信号処理装置またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と、または個別部品とともに実施する専用処理装置であってもよい。位置検出器２１４は、例えば基準座標系（例えばＷＳＧ８４、ＥＴＲＳ８９、またはレーダの場所および基準方向によって画定された座標系）においてシステム２００の場所を決定する全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機である。位置検出器は、別法としてまたは追加としてシミュレーションする車両２０１の線形および角加速度を測定する慣性計測装置（ＩＭＵ）を含んでもよく、したがって基準の場所および配向に対してシミュレーションする車両２０１の場所および配向に関する情報を提供する。また位置検出器２１４は、遠隔ステーションからシミュレーションする車両２０１の位置（すなわち場所および配向）に関する情報を受信し、（例えばＮＭＥＡ０１８３またはＵＢＸなどの標準航法データ送信プロトコルに従って）処理装置２１０にこの情報を提供する、受信機であってもよい。記憶装置２１２は、シミュレーションした軌道に対応する方位角シミュレーションプロファイル、高度シミュレーションプロファイルおよび信号特性プロファイルを少なくとも記憶する。

受信変換器２０２はレーダから信号を受信し、この受信した信号を電気的に受信した信号に変える。受信変換器２０２は、電気的に受信した信号を受信機２０６に提供する。受信機２０６はサンプリングした受信した信号を生成するために電気的に受信した信号を少なくともサンプリングする。受信機２０６は、電気的なダウンコンバートをさらにフィルタリングし、電気的に受信した信号を復調してもよい。受信機２０６は、サンプリングした受信した信号を処理装置２１０に提供する。レーダがＲＦ信号（すなわちＲＦレーダ）または音波信号（すなわち音波レーダ）を利用するとき、受信機２０６は減衰器２０５を含み、減衰器２０５は受信変換器２０２から受信した信号を減衰する。シミュレーションする車両２０１がレーダ最小検出範囲より小さいレーダからの範囲で作動するとき、システム２００は、メインローブだけでなくレーダによって生成されたサイドローブも受信することがある。減衰器２０５は、受信機２０６がレーダのメインローブに対応する電気的に受信した信号のみをサンプリンするように、受信変換器２０２によって受信された信号を減衰する（すなわちそうでなければレーダのメインローブから受信した信号の到着時を決定することは難しいことがあり、したがってレーダ信号を再送信するべきときを決定することは難しいことがある）。

処理装置２１０は、信号遅延プロファイルに従って、また任意選択で信号特性プロファイルに従って再送信信号を生成する。再送信信号は、例えば信号特性プロファイル（すなわち信号特性プロファイルが振幅プロファイルを含むとき）によって画定された振幅を示す。処理装置２１０は、信号の到着時に関連して信号遅延プロファイルによって画定された遅延に対応する遅延で再送信信号を送信機２０８に提供する。送信機２０８は、再送信信号をアナログ信号に変換し、任意選択でアナログ信号を増幅してフィルタリングし、アナログ信号を送信変換器２０８に提供する。送信変換器はアナログ信号を送信した信号に変え、送信した信号はレーダによって利用された信号の型である（例えばＲＦ信号、光信号または音波信号）。

その上、処理装置２１０は、シミュレーションする車両２０１の運動特性を決定するために空間シミュレーションプロファイルを利用する。運動特性は、シミュレーションする車両２０１に対する運動および加速の方向を少なくとも含む。そのために処理装置２１０は、位置検出器２１４からシミュレーションする車両２０１の現在の位置を受信し、空間シミュレーションプロファイルに応じるためにシミュレーションする車両２０１に必要な運動特性を決定する。処理装置２１０は、車両操縦制御装置２１６に必要な運動特性を提供する。車両操縦制御装置２１６は、車両操縦システムに必要な運動制御命令を決定する。例えばシミュレーションする車両２０１がクアッドコプターであるとき、車両操縦制御装置２１６は、必要な運動特性を達成するために必要な回転速度または必要なそれぞれの回転翼を決定する。さらなる例として、シミュレーションする車両が遠隔制御車であるとき、車両操縦制御装置２１６は、必要な運動特性を達成するために必要なステアリング角およびモータ回転速度を決定する。

次に図５を参照する。図５は、開示された技法の別の実施形態に従って作動する、レーダターゲットの軌道をシミュレーションするための方法の概略図である。手順２５０では、基準座標系におけるレーダの場所が決定される。基準座標系は、例えばＷＳＧ８４、ＥＴＲＳ８９、またはレーダの場所および基準方向によって画定された座標系である。

手順２５２では、ターゲットのシミュレーションした軌道が決定される。このシミュレーションしたターゲットの軌道は、シミュレーションする車両によってシミュレーションされるべき軌道である。シミュレーションした軌道は、基準方向、レーダからターゲットの距離、および基準面上のターゲットの高度に対するターゲットの方位角について画定されてもよい。さらなる例として、シミュレーションした軌道は、基準座標系における１組の座標によって画定されてもよい。一層別の例によれば、シミュレーションした軌道は、基準座標系における開始位置に対して１組の加速および方向として画定されてもよい。

手順２５４では、シミュレーションする車両の軌道はシミュレーションする車両に対して決定される。シミュレーションする車両の軌道はシミュレーションプロファイルに従って画定される。シミュレーションプロファイルは、空間シミュレーションプロファイルおよび信号遅延プロファイルを含む。シミュレーションプロファイルは、信号特性プロファイル（例えば振幅プロファイル）をさらに含んでもよい。空間シミュレーションプロファイルは、基準座標系における座標および高度の一覧または場所および高度の変化の一覧を画定してもよい。上述のように、空間シミュレーションプロファイルは、別法として方位角シミュレーションプロファイルおよび高度シミュレーションプロファイルの少なくとも１つを含んでもよい。方位角シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両に対する方位角軌道を画定する。高度シミュレーションプロファイルは、シミュレーションする車両に対する高度の軌道を画定する。信号遅延プロファイルは、シミュレーションする車両のトランシーバが信号の再送信を遅延するべき期間および信号を画定する。信号特性プロファイルは再送信した信号の信号特性を画定する。手順２５２から、方法は手順２５４および２５６に進む。

手順２５６では、シミュレーションする車両は空間シミュレーションプロファイルに従って操縦される。空間シミュレーションプロファイルに従ってシミュレーションする車両を操縦することは、シミュレーションする車両の運動特性を決定すること、およびシミュレーションする車両への運動制御命令を決定することを含む。図４を参照すると、処理装置２１０は、空間シミュレーションプロファイルに従ってシミュレーションする車両の運動特性を決定する。処理装置２１０は、車両操縦システムへの運動制御命令を決定する車両操縦制御装置にこれらの運動特性を提供する。

手順２５８では、レーダ信号はシミュレーションする車両によって受信される。図４を参照すると、受信変換器２０２はレーダ信号を受信し、受信した信号を電気的に受信した信号に変え、電気的に受信した信号を受信機２０６に提供する。受信機２０６は電気的に受信した信号を少なくともサンプリングし、電気的に受信した信号を処理装置２１０に提供する。

手順２６０では、信号は少なくとも信号遅延プロファイルに従って、また任意選択で信号特性プロファイルに従ってレーダに向かって再送信される。したがってシミュレーションする車両は、信号遅延プロファイルに従って再送信した信号の送信を遅延する。上述のように、シミュレーションプロファイルは、信号特性（例えば振幅）プロファイルをさらに含んでもよい。シミュレーションする車両は、信号特性プロファイルに従って再送信した信号をさらに特徴付けてもよい。図４を参照すると、処理装置２１０は信号特性プロファイルに従って再送信信号を生成し、信号の到着時に関連して信号遅延プロファイルによって画定された遅延に対応する遅延で送信機２０８に再送信信号を提供する。送信機２０８は再送信信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号を送信変換器２０８に提供し、送信変換器２０８はアナログ信号をレーダによって利用された型の信号に変える。

開示された技法は、本明細書で上に具体的に示されて記載されたものに限定されないことが当業者には理解されよう。むしろ開示された技法の範囲は以下の特許請求の範囲のみによって画定される。

図２Ｃおよび２Ｄを参照すると、ドローン１０２は高度シミュレーション軌道１１６に従って操縦している。点１１０_１では、ドローン１０２は仰角Ф_１にある。点１１０_２では、ドローン１０２は仰角Ф_２にある。ドローン１０２が点１１０_１から点１１０_２まで操縦するとき、ドローン１０２はその仰角をΔФだけ変化する。点１１０_１では、ドローン１０２の実際の高度ｈは距離ｒ’で仰角Ф_１に対応する。またドローン１０２は距離およびターゲット特性をシミュレーションするために信号遅延および信号特性も利用するので、レーダ１０１は、点１１２_１および高度Ｈでターゲットをシミュレーションする信号を受信する。点１１０_２で、ドローン１０２の実際の高度ｈ＋Δｈは距離ｒ’で仰角Ф_２（二重弧線によって示されている）に対応する。またドローン１０２は距離をシミュレーションするために信号遅延および信号特性も利用するので、レーダ１０１は、点１１２_２および高度Ｈ＋ΔＨでターゲットをシミュレーションする信号を受信する。換言すると、ドローン１０２の高度における変化Δｈは、特定の信号遅延に対してシミュレーションしたターゲットの高度における変化ΔＨに対応する。

次に図４を参照する。図４は、開示された技法のさらなる実施形態に従って構築されて作動する、レーダターゲットの軌道をシミュレーションするために概ね２００で示されたシステムの概略図である。システム２００は、ドローン２０１などのシミュレーションする車両２０１上に配置される。システム２００は、受信変換器２０２、送信変換器２０４、受信機２０６、送信機２０８、処理装置２１０、記憶装置２１２、位置検出器２１４および車両操縦制御装置２１６を含む。処理装置２１０は、信号遅延２１７および信号特性器２１８を含む。受信機２０６は、任意選択で減衰器２０５を含む。処理装置２１０は、受信機２０６、送信機２０８、記憶装置２１２、位置検出器２１４および車両操縦制御装置２１６と結合される。受信機２０６は受信変換器２０２とさらに結合される。送信機２０８は送信変換器２０４とさらに結合される。

Claims

レーダターゲットの軌道をシミュレーションするための方法であって、
前記シミュレーションしたターゲットのシミュレーションした軌道を決定する手順と、
シミュレーションする車両に対するシミュレーションする車両の軌道を決定する手順であって、前記シミュレーションする車両の軌道はシミュレーションプロファイルに従って画定され、前記シミュレーションプロファイルは、空間シミュレーションプロファイルおよび信号遅延プロファイルを少なくとも含み、前記空間シミュレーションプロファイルは方位角シミュレーションプロファイルおよび高度シミュレーションプロファイルを含む、決定する手順と、
前記空間シミュレーションプロファイルに従って前記シミュレーションする車両を操縦する手順と、
前記シミュレーションする車両によってレーダ信号を受信する手順と、
少なくとも前記信号遅延プロファイルに従って前記レーダに向かって信号を再送信する手順と
を含む、方法。
基準座標系における前記レーダの場所を決定する予備手順をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記空間シミュレーションプロファイルに従って前記シミュレーションする車両を前記操縦することは、前記シミュレーションする車両の運動特性を決定することおよび前記シミュレーションする車両への運動制御命令を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
前記シミュレーションプロファイルは信号特性プロファイルをさらに含み、
前記再送信した信号は前記信号特性プロファイルに従ってさらに特徴付けられる、
請求項１に記載の方法。
前記信号特性プロファイルは、
前記再送信した信号の振幅を画定する振幅プロファイルと、
前記再送信した信号の周波数のドップラーシフトを画定するドップラーシフトプロファイルと
の少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
前記方位角シミュレーションプロファイルは、経時的に基準座標系における前記シミュレーションする車両の場所を画定し、
前記高度シミュレーションプロファイルは、経時的に前記シミュレーションする車両の高度を画定し、
前記信号遅延プロファイルは、前記受信したレーダ信号が経時的に再送信する前に遅延される期間を画定する、
請求項１に記載の方法。
前記シミュレーションする車両は無人車両である、請求項１に記載の方法。
前記シミュレーションする車両は、
ドローンと、
遠隔制御ボートと、
遠隔制御車両と
の内の１つである、請求項７に記載の方法。
前記空間シミュレーションプロファイルは、基準座標系における前記シミュレーションする車両の座標および高度の一覧を含む、請求項１に記載の方法。
前記空間シミュレーションプロファイルは、基準座標系における前記シミュレーションする車両の座標および高度の変化の一覧を含む、請求項１に記載の方法。
前記シミュレーションする車両の軌道は、前記レーダ最小検出範囲より小さい前記レーダからの範囲である、請求項１に記載の方法。
レーダターゲットの軌道をシミュレーションするためのシステムであって、
前記レーダから信号を受信し、前記受信した信号を電気的に受信した信号に変える、受信変換器と、
前記受信変換器と結合された受信機であって、前記受信機は前記電気的に受信した信号を受信し、サンプリングした受信した信号を生成するために前記電気的に受信した信号を少なくともサンプリングする、受信機と、
前記シミュレーションする車両の現在の位置を決定するための位置検出器と、
再送信信号をアナログ信号に変換する送信機と、
前記アナログ信号を送信した信号に変えるために前記送信機と結合された送信変換器と、
前記受信機、前記送信機、および前記位置検出器と結合された処理装置であって、前記処理装置は信号遅延を少なくとも含み、前記処理装置は前記サンプリングした受信した信号を受信し、信号遅延プロファイルによって画定された遅延で前記再送信信号を生成し、前記処理装置は、空間シミュレーションプロファイルおよび前記シミュレーションする車両の前記現在の位置に従って前記シミュレーションする車両の運動特性をさらに決定し、前記空間シミュレーションプロファイルは前記シミュレーションする車両の前記軌道を画定し、前記空間シミュレーションプロファイルは方位角シミュレーションプロファイルおよび高度シミュレーションプロファイルを含む、処理装置と
を含むシミュレーションする車両を含む、システム。
前記運動特性に従って車両操縦制御装置への運動制御命令を決定するために、前記処理装置と結合された前記車両操縦制御装置をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
前記処理装置は、信号特性プロファイルに従って前記再送信した信号を特徴付けるための信号特性器をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
信号特性プロファイルは、
前記再送信した信号の振幅を画定する振幅プロファイルと、
前記再送信した信号の周波数におけるドップラーシフトを画定するドップラーシフトプロファイルと
の内の少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のシステム。
前記方位角シミュレーションプロファイルは、経時的に基準座標系における前記シミュレーションする車両の場所を画定し、
前記高度シミュレーションプロファイルは、経時的に前記シミュレーションする車両の高度を画定し、
前記信号遅延プロファイルは、前記受信したレーダ信号が経時的に再送信する前に遅延される期間を画定する、
請求項１２に記載のシステム。
前記受信機は、前記受信変換器から受信した前記信号を減衰する減衰器を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記シミュレーションする車両は無人車両である、請求項１２に記載のシステム。
前記シミュレーションする車両は、
ドローンと、
遠隔制御ボートと、
遠隔制御車両と
の内の１つである、請求項１８に記載のシステム。
前記空間シミュレーションプロファイルは、基準座標系における前記シミュレーションする車両の座標および高度の一覧を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記空間シミュレーションプロファイルは、基準座標系における前記シミュレーションする車両の座標および高度の変化の一覧を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記シミュレーションする車両の軌道は、前記レーダ最小検出範囲より小さい前記レーダからの範囲である、請求項１２に記載のシステム。