JP5320340B2 - フェーズドアレイレーダ装置およびこれを備えた車両 - Google Patents
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Description
このようなフェーズドアレイレーダ装置は、特許文献1に開示されている。同文献に記載のフェーズドアレイレーダ装置は、1台のフェーズドアレイアンテナを方位角方向に駆動させることによって、あらゆる方位角方向の捜索ないし追尾が可能となっている。また、同文献の図4に示されているように、平面状のフェーズドアレイアンテナを2台用い、これら2台のフェーズドアレイアンテナの頂部同士を接続して山形状とすることによって、天頂方向を通過する目標物に対しても捜索ないし追尾が可能とされたフェーズドアレイレーダ装置が開示されている。
すなわち、本発明にかかるフェーズドアレイレーダ装置は、複数の素子アンテナが平面上に並べられて配置され、前記各素子アンテナから送受信される電波の位相量を変化させて所望方向の目標物を捜索ないし追尾する1台のフェーズドアレイアンテナ本体と、方位角方向および仰角方向に前記フェーズドアレイアンテナ本体の姿勢を制御する姿勢制御手段と、を備え、前記姿勢制御手段は、鉛直軸線回りに回転する回転台と、該回転台を鉛直軸線回りに回転させる回転台回転駆動部と、一端が前記回転台に対して水平軸線回りに回動自由に接続されるとともに、他端が前記フェーズドアレイアンテナ本体に接続されたリンクと、該リンクの前記一端を回動中心として、該リンクの他端が前記回転台に対して接近離間するように、該リンクを駆動するリンク駆動部と、を備え、前記リンクの前記他端が前記フェーズドアレイアンテナ本体に対して水平軸線回りに回動自由に接続され、前記フェーズドアレイアンテナ本体を前記リンクの前記他端の水平軸線回りに回動させるアンテナ本体回動駆動部を備え、前記目標物の捜索動作時には、前記アンテナ本体回動駆動部を動作させて、前記フェーズドアレイアンテナ本体の主面を天頂方向に向けて略水平となるように位置決めし、前記目標物の追尾動作時には、前記アンテナ本体回動駆動部を動作させるとともに前記リンク駆動部を動作させて、前記フェーズドアレイアンテナ本体の主面が立ち上がった状態の姿勢で位置決めすることを特徴とする。
さらに、アンテナ本体回動駆動部を備えている場合には、フェーズドアレイアンテナ本体をリンクの他端回りに回動するので、フェーズドアレイアンテナ本体を仰角方向に姿勢制御することができる。
また、リンク駆動部によって、リンクの一端を回動中心としてリンクの他端を回転台に対して接近離間するようにリンクを駆動するので、フェーズドアレイアンテナ本体の高さ位置を調節することができる。これにより、目標物の位置に応じてフェーズドアレイアンテナ本体を適切な姿勢に位置決めすることができる。
また、リンクの一端を回動中心として、リンクの他端が回転台に対して接近離間するように、リンクを駆動することにより、フェーズドアレイアンテナ本体の高さ位置を調整することができるため、フェーズドアレイレーダ装置の移動時にはフェーズドアレイアンテナ本体をたたみ、収容することができる。
なお、フェーズドアレイアンテナ本体に接続されるリンクの他端は、回動させずに固定する構成としても良いし、回動させる構成としても良い。
なお、アンテナ本体回動駆動部は、フェーズドアレイアンテナ本体を鉛直軸線回りに駆動する機能を備えても良く、これにより、フェーズドアレイアンテナ本体を方位角方向に姿勢制御しても良い。
また、支柱の下端は、水平軸線周りに回転自由に接続されても良く、これにより移動時にはフェーズドアレイアンテナ本体をたたみ、収容可能としても良い。
また、フェーズドアレイアンテナ本体を1台のみ用いるので、車両への搭載も可能となる。
[第1実施形態]
図1及び図2には、本発明の第1実施形態にかかるフェーズドアレイレーダ装置を備えた車両1が示されている。図1は目標物の捜索時の状態を示し、図2は目標物の追尾時の状態を示す。
車両1は、運転席が設けられたキャビン3と、キャビン3の後方に接続された荷台5とを備えている。
荷台5上には、フェーズドアレイレーダ装置が設けられている。フェーズドアレイレーダ装置は、フェーズドアレイアンテナ本体(以下、単に「アンテナ本体」という。)7と、アンテナ本体7の姿勢を制御する姿勢制御手段9とを備えている。
各素子アンテナは、図示しない信号制御部に接続されており、この信号制御部によって各素子アンテナから送受信される電波の位相量を変化させるようになっている。この位相量を適宜調整して主面10aから出射するビームを任意方向に走査することによって、目標物を捜索ないし追尾する。フェーズドアレイレーダの方式としては、各素子アンテナに位相変換器がそれぞれ設けられ、1つの電波送受信機から分配された電波を各素子アンテナに応じて位相を変化させるパッシブ式が好適に用いられる。もちろん、素子アンテナのそれぞれに電波送受信機が実装されているアクティブ式を用いても良い。
回転台14は、荷台5上に設置され、図示しない回転台駆動部によって鉛直軸線V回りに回転させられるようになっている。
リンク16は、本実施形態では2つ設けられており、アンテナ本体7及び回転台14の両側辺のそれぞれに設けられている。各リンク16の下端(一端)は、回転台14の側辺の一端側に接続されており、第1水平軸線H1回りに回動自由となっている。各リンク16の上端(他端)は、アンテナ本体7の側辺の長手方向における略中央部に接続されており、第2水平軸線H2回りに回動自由となっている。
回転台14とアンテナ本体7との間には、図示しないが、リンク16の下端の第1水平軸線H1を回動中心としてリンク16の上端が回転台14に対して接近離間するようにリンク16を駆動するリンク駆動部が設けられている。
また、図示しないが、アンテナ本体7をリンク16の上端の第2水平軸線H2回りに回動させるアンテナ本体回動駆動部が設けられている。
上述した回転台駆動部、リンク駆動部、アンテナ本体回転駆動部は、姿勢制御部(図示せず)からの指令によって、例えば目標物の位置に応じて駆動される。
車両1は、目標物の捜索ないし追尾に適した位置まで自走し、停止する。この停止位置にて、目標物の捜索ないし追尾を行う。なお、車両1の移動時は、アンテナ本体7を下方へと移動させてたたみ、収容することが好ましい。
高高度の目標物の捜索動作時は、上空の天頂方向(鉛直方向)を含む広い範囲で捜索が要求されるので、図1に示すように、アンテナ本体7の主面10aを天頂方向に向けて略水平となるように位置決めする。アンテナ本体7の方位角方向は、回転台14を鉛直軸線V回りに回転することによって決定される。また、アンテナ本体7の仰角方向は、リンク駆動部によるリンク16の第1水平軸線H1回りの回動角度と、アンテナ本体回動駆動部によるアンテナ本体の水平軸線H2回りの回動角度によって決定される。
低高度の目標物の捜索動作時は、アンテナ本体7の主面10aが立ち上がった状態の姿勢で位置決めされる。
そして、信号制御部(図示せず)によって各素子アンテナから送受信される電波の位相量を変化させてビームを任意方向に走査することによって、目標物を捜索する。
図2に示すように、低仰角となった場合でも目標物を追尾できるように、アンテナ本体7の主面10aが立ち上がった状態の姿勢で位置決めされる。この追尾動作の場合も、アンテナ本体7の方位角方向は、回転台14を鉛直軸線V回りに回転することによって決定される。また、アンテナ本体7の仰角方向は、リンク駆動部によるリンク16の第1水平軸線H1回りの回動角度と、アンテナ本体回動駆動部によるアンテナ本体の水平軸線H2回りの回動角度によって決定される。追尾動作では、リンク駆動部によってリンク16を鉛直方向に立ち上がるように動作させ、かつ、アンテナ本体回動駆動部によってアンテナ本体7の主面10aが鉛直方向に沿うように動作させる。
方位角方向だけでなく仰角方向にもアンテナ本体7の姿勢を制御できるので、あらゆる方位角方向に対して、鉛直方向(天頂方向)も含めた高仰角から低仰角まで対処することができる。このように、アンテナ本体7を複数設ける必要が無く、1台のみで目標物を捜索ないし追尾することができる。
次に、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、アンテナ本体7の姿勢制御手段の構成が異なり、その他は同様である。したがって、共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の姿勢制御手段9’は、円板状とされた回転台14’(支柱回転駆動部)上に固定された支柱20を備えている。支柱20は、回転台14’の略中心に下端が固定され、鉛直軸線V方向に立設されている。回転台14’は、車両1の荷台5上に設置され、図示しない回転台駆動部によって鉛直軸線V回りに回転させられるようになっている。
支柱20の上端には、ボールジョイント22を介して、アンテナ本体7が接続されている。ボールジョイント22は、アンテナ本体7の略中心に接続されている。アンテナ本体7は、ボールジョイント22によって、支柱20に対して方位角方向および仰角方向に回動自由とされている。図示しないが、アンテナ本体7は、アンテナ本体回動駆動部によって、方位角方向および仰角方向に回動させられるようになっている。アンテナ本体回動駆動部は、姿勢制御部(図示せず)からの指令によって、例えば目標物の位置に応じて駆動される。
なお、図4に示すように、図3のボールジョイント22に代えて、第3水平軸線H3回りにのみ回動自由とされたヒンジ部26を設けても良い。このヒンジ部26の回動によってアンテナ本体7の仰角が調節される。この場合、アンテナ本体7の方位角は、回転台14’の回転角のみによって決定される。
図4のような変形例とすれば、1軸(第3水平軸線H3)回りにのみに回動を許容するヒンジ部26によって仰角方向の回動が可能となるので、ボールジョイント22を採用する場合に比べ、簡易な構成にて仰角方向の調節が可能となる。
7 フェーズドアレイアンテナ本体
9,9’ 姿勢制御手段
14,14’ 回転台
16 リンク
20 支柱
Claims (2)
- 複数の素子アンテナが平面上に並べられて配置され、前記各素子アンテナから送受信される電波の位相量を変化させて所望方向の目標物を捜索ないし追尾する1台のフェーズドアレイアンテナ本体と、
方位角方向および仰角方向に前記フェーズドアレイアンテナ本体の姿勢を制御する姿勢制御手段と、
を備え、
前記姿勢制御手段は、
鉛直軸線回りに回転する回転台と、
該回転台を鉛直軸線回りに回転させる回転台回転駆動部と、
一端が前記回転台に対して水平軸線回りに回動自由に接続されるとともに、他端が前記フェーズドアレイアンテナ本体に接続されたリンクと、
該リンクの前記一端を回動中心として、該リンクの他端が前記回転台に対して接近離間するように、該リンクを駆動するリンク駆動部と、
を備え、
前記リンクの前記他端が前記フェーズドアレイアンテナ本体に対して水平軸線回りに回動自由に接続され、
前記フェーズドアレイアンテナ本体を前記リンクの前記他端の水平軸線回りに回動させるアンテナ本体回動駆動部を備え、
前記目標物の捜索動作時には、前記アンテナ本体回動駆動部を動作させて、前記フェーズドアレイアンテナ本体の主面を天頂方向に向けて略水平となるように位置決めし、
前記目標物の追尾動作時には、前記アンテナ本体回動駆動部を動作させるとともに前記リンク駆動部を動作させて、前記フェーズドアレイアンテナ本体の主面が立ち上がった状態の姿勢で位置決めすることを特徴とするフェーズドアレイレーダ装置。 - 請求項1に記載のフェーズドアレイレーダ装置を備えていることを特徴とする車両。
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