JP5020635B2 - レーダにおける探索用ブロードビームの使用時の効率的な仰角推定技法 - Google Patents
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Description
本発明は、概括的にはレーダシステムに関する。
回転(360°)アンテナを有する地上ベース探索レーダシステムでは、広域ファンビーム又は成形ビーム、たとえば、コセカント2乗ビームを使用して、広い仰角にわたって効率的に探索することができる。広い角度探索エリアにわたってターゲット(目標物)を探索するこのタイプの手法は、単一シーケンシャル(順次)ビーム手法より時間がかからない。通常、仰角方向モノパルスチャネル及び方位角方向モノパルスチャネルは、狭いペンシルビームによって検出される目標物について、それぞれ、仰角及び方位角の正確な推定値を提供する。残念ながら、広域(ブロード)ビームによって検出される目標物について、正確な仰角推定値を取得することができない。この問題に対する1つの解決策は、受信時にスタック式ビーム(stacked beam)を使用することである。しかしながら、スタック式ビームの使用は、スタック式ビームにおいて各ビームについて1つ又は2つの受信機を必要とするため、費用がかかる。
概要
したがって、本発明は、コセカント2乗ビーム等のブロードビームによって所定仰角方向で検出される目標物の仰角情報を効率的に判断するメカニズムを対象とする。
ブロードビームは、成形されたコセカント2乗ビームにすることができる。
連続ビームは、時間的に順次に送信することができる。
同じ参照符号は、同じ要素を表すのに使用される。
図1を参照すると、レーダシステム10が示される。レーダシステム10は、地上べースレーダシステムであるが、船舶、航空機、又は宇宙船上でも使用することができる。レーダシステム10は、送信機12を含み、送信機12の出力は、送信ビームの形態で放射するために、アンテナ14(アンテナシステム16内)に送出される。アンテナ14は、目標物(ターゲット)から受信したエコー信号を採取し、結合器18(同様に、アンテナシステム16内)は、エコー信号を結合して受信信号20にし、受信信号20は、受信機22によって処理されて、目標物の存在が検出され、レンジ及び角度で目標物の位置が決定される。図示される実施形態では、アンテナ14は、方位角方向に走査する機械回転式アンテナである。しかしながら、アンテナ14はまた、方位角方向に電子走査するアンテナにすることができる。送信機12、受信機22、及びアンテナ14に結合する送受切換器24は、アンテナ14を、送信と受信の両方について、時分割によって使用することを可能にする。
Claims (49)
- レーダ探索中に目標物の仰角を決定する方法であって、
広域角度探索エリアをカバーするブロードビームによって、探索中に検出される任意の目標物のレンジを決定し、
前記決定されたレンジに基づいて、前記広域角度探索エリア内で、探索仰角を増加して連続ビームを送信し、
前記目標物が前記連続ビームの1つのビーム内で検出されるまで、和と差のチャネルにおいて、前記連続ビームのエコー信号を順番に処理し、
前記目標物が検出された前記連続ビームの1つのビームのエコー信号を処理した結果を使用して、前記目標物についての仰角推定値を決定する、
ことを含み、
前記連続ビームの最初の1つ以外の全ては、デフォーカスビームであり、更に、
前記目標物が前記デフォーカスビームの1つのビーム内で検出される場合、前記仰角推定値に基づいて前記目標物に向けてフォーカスビームを送信し、
前記和と差のチャネルにおいて、前記フォーカスビームのエコー信号を処理して、前記目標物を検出し、前記目標物の前記仰角のより正確な推定値を決定する、
ことを含む、方法。 - 前記ブロードビームは、成形されたコセカント2乗ビームを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記連続ビームのうちの1つはフォーカスビームである、請求項1に記載の方法。
- 前記連続ビームの前記デフォーカスビームは、前記仰角探索角度の増加と共に増加するスポイル係数によってデフォーカスされる、請求項1に記載の方法。
- 前記送信は、
送信バーストのセットを含む時間多重化パルスドプラ波形を送信することを含み、各送信バーストはいくつかのサブパルスを含む、請求項1に記載の方法。 - 各送信バースト内のサブパルスの連続するグループは、前記連続ビームに対応する、請求項5に記載の方法。
- 前記セットの前記送信バーストの各々における、前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有し、互いにコヒーレントである、請求項6に記載の方法。
- 各送信バーストの異なるサブパルスは、異なる搬送波周波数を有する、請求項7に記載の方法。
- 各送信バーストの各グループの前記サブパルスは異なる周波数を有し、異なるビームについての、異なるグループ内の前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有することができる、請求項7に記載の方法。
- 前記連続ビームの最初の1つ以外の全てはデフォーカスされる、請求項8に記載の方法。
- 前記連続ビームは全てデフォーカスビームである、請求項8に記載の方法。
- 前記連続ビームが送信される仰角より低い仰角で、前記連続ビームの送信前に、前記ブロードビームによってカバーされる低仰角探索エリアについて、利用可能な仰角及び方位角の差チャネルによって受信される受信ビームを使用して、任意の目標物が前記低仰角探索エリア内で検出されるかどうかを判定し、
複数の目標物が検出され、該複数の目標物の少なくとも1つが、低仰角目標物として前記低仰角探索エリア内で検出される場合、
前記低仰角目標物について概略仰角推定値を取得するステップと、
前記概略推定値に基づいて前記低仰角目標物に向けてフォーカスビームを送信するステップと、
を実行することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記概略推定値に基づいて前記低仰角目標物に向けた前記フォーカスビームの送信は、単一時間多重化パルスドプラ波形において起こる、請求項12に記載の方法。
- 複数の目標物が検出され、該複数の目標物の全てが、前記低仰角探索エリアを超えた前記広域角度探索エリア内で検出される場合、
前記複数の目標物の全てが検出されるか、又は、前記デフォーカス連続ビームのうちのエコー信号の全てが処理されるまで、和と差のチャネルにおいて、前記デフォーカス連続ビームのエコー信号を順番に処理するステップを実行し、
前記複数の目標物の全てが、1つのパルス繰り返し周波数(PRF)によって検出されない場合、異なるPRFによって連続ビームを送信するステップと、前記複数の目標物の全てが検出されるまで、各連続ビームの前記エコー信号を処理するステップとを繰り返し、
該処理するステップの結果を使用して、各目標物の前記仰角の第1の推定値を提供し、
前記目標物の前記第1の推定値に基づいて、各目標物に向けてフォーカスビームを送信し、
前記和と差のチャネルにおいて、前記フォーカスビームのエコー信号を処理して、各目標物を検出し、各目標物の前記仰角の、第2のより正確な推定値を決定する、
ことをさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 前記各目標物に向けたフォーカスビームの送信は、単一時間多重化パルスドプラ波形において起こる、請求項14に記載の方法。
- 前記送信は、
送信バーストのセットを含む時間多重化パルスドプラ波形を送信することを含み、各送信バーストは同じ数のサブパルスを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記送信は、単一送信バーストを含む波形を送信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記送信バースト内のサブパルスの連続するグループは、前記連続ビームに対応する、請求項17に記載の方法。
- 前記セットの前記送信バーストのそれぞれにおける、前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有し、互いにコヒーレントである、請求項18に記載の方法。
- 前記送信バーストの異なるサブパルスは、異なる搬送波周波数を有する、請求項19に記載の方法。
- 前記送信バーストの各グループの前記サブパルスは異なる周波数を有し、異なるビームについての、異なるグループ内の前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有することができる、請求項19に記載の方法。
- 前記連続ビームのうちの最初の1つ以外の全てはデフォーカスされる、請求項20に記載の方法。
- 前記連続ビームは全てデフォーカスビームである、請求項20に記載の方法。
- 1つ又は複数のペンシルビームを使用して、前記ブロードビームによってカバーされる仰角より低い仰角で前記目標物を検出することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記送信は、前記連続ビームを時間的に順次に送信することを含む、請求項1に記載の方法。
- レーダ探索中に目標物の位置を決定する方法であって、
広域角度探索エリアをカバーするブロードビームによって、探索中に検出される任意の目標物のレンジを決定し、
前記決定されたレンジに基づいて、前記広域角度探索エリア内で、探索仰角を増加して連続ビームを送信し、
前記目標物が前記連続ビームの1つのビーム内で検出されるまで、和と差のチャネルにおいて、前記連続ビームのエコー信号を順番に処理し、
前記目標物が検出された前記連続ビームの1つのビームのエコー信号を処理した結果を使用して、前記目標物についての仰角推定値を決定する、
ことを含み、
前記連続ビームの最初の1つ以外の全ては、デフォーカスビームであり、更に、
前記目標物が前記デフォーカスビームの1つのビーム内で検出される場合、前記仰角推定値に基づいて前記目標物に向けてフォーカスビームを送信し、
前記和と差のチャネルにおいて、前記フォーカスビームのエコー信号を処理して、前記目標物を検出し、前記目標物の前記仰角のより正確な推定値を決定し、
前記決定されたレンジ及び前記決定された仰角のより正確な推定値に基づいて、前記目標物の位置を決定する、
ことを含む、方法。 - レーダシステムであって、
広域角度探索エリアをカバーするブロードビームによって、探索中に検出される任意の目標物のレンジを決定する手段と、
決定されたレンジについて、前記広域角度探索エリア内で、探索仰角を増加して連続ビームを送信する手段と、
前記目標物が前記連続ビームの1つのビーム内で検出されるまで、和と差のチャネルにおいて、前記連続ビームのエコー信号を順番に処理する手段と、
前記目標物が検出された前記連続ビームの1つのビームのエコー信号を処理した結果を使用して、前記目標物についての仰角推定値を決定する手段と、
を備え、
前記連続ビームのうちの最初の1つ以外の全ては、デフォーカスビームであり、
前記目標物が前記デフォーカスビームの1つのビーム内で検出される場合、前記送信する手段が、さらに、前記仰角推定値に基づいて前記目標物に向けてフォーカスビームを送信し、前記和と差のチャネルにおいて、前記フォーカスビームのエコー信号を処理して、前記目標物を検出し、前記目標物の前記仰角のより正確な推定値を決定するように動作する、レーダシステム。 - レーダシステムであって、
アンテナシステムと、
前記アンテナシステムに結合された送信機と、
前記アンテナシステムに結合された受信機と、
前記送信機、受信機、及びアンテナシステムを制御するコントローラと、を備え、
前記受信機は、前記コントローラからの制御信号に応答して、広域角度探索エリアをカバーするブロードビームによって、探索中に検出される任意の目標物のレンジを決定するように動作し、
前記送信機は、前記コントローラからの信号に応答して、前記決定されたレンジについて、前記広域角度探索エリア内で探索仰角を増加して、前記アンテナシステムを介して連続ビームを送信するように動作し、
前記受信機は、前記コントローラからの制御信号に応答して、前記目標物が前記連続ビームの1つのビーム内で検出されるまで、和と差のチャネルにおいて、前記連続ビームのエコー信号を順番に処理し、前記目標物が検出された前記連続ビームの1つのビームのエコー信号を処理した結果を使用して、前記目標物についての仰角推定値を決定するように動作し、
前記連続ビームのうちの最初の1つ以外の全ては、デフォーカスビームであり、
前記目標物が前記デフォーカスビームの1つのビーム内で検出される場合、前記送信機は、さらに、前記仰角推定値に基づいて前記目標物に向けてフォーカスビームを送信し、前記和と差のチャネルにおいて、前記フォーカスビームのエコー信号を処理して、前記目標物を検出し、前記目標物の前記仰角のより正確な推定値を決定するように動作する、レーダシステム。 - 前記ブロードビームは、成形されたコセカント2乗ビームを含む、請求項28に記載のレーダシステム。
- 前記連続ビームのうちの少なくとも1つはフォーカスビームである、請求項28に記載のレーダシステム。
- 前記連続ビームは全てデフォーカスビームである、請求項28に記載のレーダシステム。
- 前記連続ビームのうちの前記デフォーカスビームは、各連続ビームと共に増加するスポイル係数によってデフォーカスされる、請求項28に記載のレーダシステム。
- 前記送信される連続ビームは、送信バーストのセットを含む単一時間多重化パルスドプラ波形で送信され、各バーストはいくつかのサブパルスを含み、各サブパルスはパルスド
プラ波形を形成する、請求項28に記載のレーダシステム。 - 各送信バースト内のサブパルスの連続するグループは、前記連続する複数のビームに対応する、請求項33に記載のレーダシステム。
- 前記セットの前記送信バーストのそれぞれにおける、前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有し、互いにコヒーレントである、請求項34に記載のレーダシステム。
- 各送信バーストの前記サブパルスは、異なる搬送波周波数を有する、請求項34に記載のレーダシステム。
- 各送信バーストの各グループの前記サブパルスは異なる周波数を有し、異なるビームについての、異なるグループ内の前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有することができる、請求項36に記載のレーダシステム。
- 前記連続ビームのうちの最初の1つ以外の全てはデフォーカスされる、請求項36に記載のレーダシステム。
- 前記連続ビームは全てデフォーカスビームである、請求項36に記載のレーダシステム。
- 前記フォーカスビームは、送信バーストのセットを含む時間多重化パルスドプラ波形として送信され、各送信バーストは同じ数のサブパルスを含む、請求項28に記載のレーダシステム。
- 前記フォーカスビームは、単一送信バーストを含むパルス信号として送信される、請求項28に記載のレーダシステム。
- 前記送信バースト内のサブパルスの連続するグループは、前記連続ビームに対応する、請求項41に記載のレーダシステム。
- 前記セットの前記送信バーストのそれぞれにおける、前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有し、互いにコヒーレントである、請求項40に記載のレーダシステム。
- 前記送信バーストの異なるサブパルスは、異なる搬送波周波数を有する、請求項43に記載のレーダシステム。
- 前記送信バーストの各グループの前記サブパルスは異なる周波数を有し、異なるビームについての、異なるグループ内の前記サブパルスのうちの対応するサブパルスは、同じ搬送波周波数を有することができる、請求項43に記載のレーダシステム。
- 前記連続ビームのうちの最初の1つ以外の全てはデフォーカスされる、請求項44に記載のレーダシステム。
- 前記連続ビームは全てデフォーカスビームである、請求項44に記載のレーダシステム。
- 1つ又は複数のペンシルビームを使用して、前記ブロードビームによってカバーされる仰角より低い仰角で前記目標物を検出する、請求項28に記載のレーダシステム。
- レーダ探索中に目標物のレンジと仰角に基づいて該目標物の位置を決定するレーダシステムであって、
広域角度探索エリアをカバーするブロードビームによって、探索中に検出される任意の目標物のレンジを決定する手段と、
決定されたレンジに基づいて、前記広域角度探索エリア内で、探索仰角を増加して連続ビームを送信する手段と、
前記目標物が前記連続ビームの1つのビーム内で検出されるまで、和と差のチャネルにおいて、前記連続ビームのエコー信号を順番に処理する手段と、
前記目標物が検出された前記連続ビームの1つのビームのエコー信号を処理した結果を使用して、前記目標物についての仰角推定値を決定する手段と、
を備え、
前記連続ビームのうちの最初の1つ以外の全ては、デフォーカスビームであり、
前記目標物が前記デフォーカスビームの1つのビーム内で検出される場合、前記送信する手段が、さらに、前記仰角推定値に基づいて前記目標物に向けてフォーカスビームを送信し、前記和と差のチャネルにおいて、前記フォーカスビームのエコー信号を処理して、前記目標物を検出し、前記目標物の前記仰角のより正確な推定値を決定するように動作する、レーダシステム。
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