JP6141540B1 - レーダ装置及びビーム制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなレーダ装置の中には、フェーズドアレイ式のレーダ装置があり、フェーズドアレイ式のレーダ装置では、複数のアンテナ素子が平面上に配置されているアレイアンテナを搭載して、そのアレイアンテナにおける送受信のビームを電子的に走査する構成が一般的である。
フェーズドアレイ式のレーダ装置では、目標の検出確率を高める上で、どちらの方向に、どれだけのビームを向けるかは非常に重要な問題である。
また、ビーム配置決定部が、情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から目標の存在確率を算出するとともに、複数のビームの配置候補であるビーム配置候補毎に、アンテナのアンテナパターンから目標の検出確率を算出し、ビーム配置候補毎に、当該ビーム配置候補における目標の検出確率を目標の存在確率で平均化し、複数のビーム配置候補の中から、平均化した目標の検出確率が相対的に大きいビーム配置候補を選択し、選択したビーム配置候補をアンテナにより放射される複数のビームの配置に決定するようにしたものである。
図1はこの発明の実施の形態1によるレーダ装置を示す構成図であり、図2はこの発明の実施の形態1によるレーダ装置におけるデジタル信号処理器4のハードウェア構成図である。
図1及び図2において、アンテナ1として、例えばフェーズドアレイアンテナなどが用いられる。アンテナ1は目標が存在している空間に電磁波のビームを放射した後、目標に反射されて戻ってきた電磁波を受信する。
この実施の形態1では、アンテナ1により送受信される電磁波がパルス信号であるものを想定するが、パルス信号に限るものではなく、例えば連続波などであってもよい。
送信部2の可変利得増幅器2bはビーム制御部10により設定される利得で、送信機2aから出力されたパルス信号を増幅する。
送信部2の移相器2cはビーム制御部10により設定される移相量だけ、可変利得増幅器2bにより増幅されたパルス信号の位相をシフトする。
受信部3は例えば受信機3aやアナログデジタル変換器3b(以下、「A/D変換器」と称する)などを備えている。
受信部3の受信機3aは送信部2から出力された参照信号を用いて、アンテナ1により受信されたパルス信号を検波する。
受信部3のA/D変換器3bは受信機3aにより検波されたパルス信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、そのデジタル信号をデジタル信号処理器4に出力する。
信号処理部5は例えば図2の信号処理回路21で実現されるものであり、受信部3から出力されたデジタル信号に対する各種の信号処理を実施する。
即ち、信号処理部5は各種の信号処理として、例えば、そのデジタル信号をパルス圧縮するパルス圧縮処理、そのデジタル信号に含まれているクラッタなどの不要信号を抑圧する不要信号抑圧処理、そのデジタル信号に含まれている目標信号を所望のSN(Signal to Noise ratio)まで増幅する積分処理、そのデジタル信号に含まれている目標信号を検出するCFAR(Constant False Alarm Rate)などの目標検出処理、目標が存在している方位角や仰角などの方向を測角するMUSIC(MUltiple SIgnal Classification)などの測角処理、目標のドップラー速度などを算出するドップラー処理を実施することで、本レーダ装置から目標までの距離、目標が存在している方向、目標のドップラー速度、そのドップラー速度の算出精度などを算出する処理を実施する。
表示処理部7は例えば図2の表示処理回路23で実現されるものであり、例えば、情報処理部6により対応付けられた各目標の目標信号、信号処理部5により算出された目標までの距離、目標を探索する方向、目標のドップラー速度、そのドップラー速度の算出精度などをディスプレイ11に表示する処理を実施する。
この実施の形態1では、目標を探索する方向として、目標を探索する方位角を示す方向情報を取得する例を説明するが、目標を探索する仰角を示す方向情報を取得するものであってもよい。
他のセンサとしては、レーダセンサ、ES(Electronic Support)センサ、EO(Electronic Optical)センサやIR(InfraRed)センサなどが考えられる。
ビーム制御部10は例えば図2のビーム制御処理回路26で実現されるものであり、ビーム配置決定部9から出力されたビーム配置情報が示す複数のビームの配置にしたがって例えばアンテナ1の励振係数を制御することで、アンテナ1により放射される複数のビームの方向を制御する処理を実施する。
また、ビーム制御部10はアンテナ1のアンテナパターンに対応するビーム情報として、例えば、アンテナ1により送受信されるパルス信号のビームの中心方位S0や当該ビームの半値幅Bなどを記憶しており、そのビーム情報をビーム配置決定部9に出力する処理を実施する。
ディスプレイ11は例えば液晶ディスプレイなどの表示装置である。
ここで、信号処理回路21、情報処理回路22、表示処理回路23、情報取得処理回路24、配置決定処理回路25及びビーム制御処理回路26は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、または、これらを組み合わせたものが該当する。
ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)などが該当する。
また、コンピュータのメモリは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
レーダ装置におけるデジタル信号処理器4がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合、信号処理部5、情報処理部6、表示処理部7、情報取得部8、ビーム配置決定部9及びビーム制御部10の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ51に格納し、コンピュータのプロセッサ52がメモリ51に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図4はレーダ装置におけるデジタル信号処理器4がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合のデジタル信号処理器4の処理手順であるビーム制御方法を示すフローチャートである。
例えば、表示処理部7及び情報取得部8を専用のハードウェアで実現し、信号処理部5、情報処理部6、ビーム配置決定部9及びビーム制御部10をソフトウェアやファームウェアなどで実現することが可能である。ただし、専用のハードウェアとソフトウェア等の組み合わせは任意である。
この実施の形態1では、図1のレーダ装置が目標を検出する前に、例えば、ESセンサなどの他のセンサが、目標を検出しているものとする。
ESセンサなどは、一般的に、目標が存在している方向等の観測精度は低いが、遠くに存在している目標を検出することが可能であるという特徴を有している。
送信部2の可変利得増幅器2bは、後述するビーム制御部10により利得が設定され、その設定された利得で、送信機2aにより生成されたパルス信号を増幅する。
移相器2cは、後述するビーム制御部10により移相量が設定され、その設定された移相量だけ、可変利得増幅器2bにより増幅されたパルス信号の位相をシフトし、位相シフト後のパルス信号をアンテナ1に出力する。
ここでは、可変利得増幅器2bがパルス信号を増幅してから、移相器2cがパルス信号の位相をシフトする例を示しているが、移相器2cがパルス信号の位相をシフトしてから、可変利得増幅器2bがパルス信号を増幅するようにしてもよい。
例えば、アンテナ1がフェーズドアレイアンテナであり、そのフェーズドアレイアンテナが複数のサブアレイから構成されている場合、そのサブアレイ分のパルス信号が送信部2から出力される。
アンテナ1がフェーズドアレイアンテナであり、そのフェーズドアレイアンテナが複数のサブアレイから構成されている場合、複数のサブアレイからパルス信号が空間に放射される。
可変利得増幅器2b及び移相器2cによってパルス信号の振幅及び位相が調整されることで、複数のサブアレイの励振係数が調整され、その励振係数に対応する位置にパルス信号のビームが配置される。
受信部3の受信機3aは、送信部2から出力された参照信号を用いて、アンテナ1により受信されたパルス信号を検波する。
即ち、受信部3の受信機3aは、アンテナ1が複数のサブアレイから構成されている場合、複数のサブアレイにより受信されたパルス信号をそれぞれ検波する。
受信部3のA/D変換器3bは、受信機3aにより検波されたパルス信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、そのデジタル信号をデジタル信号処理器4に出力する。
即ち、信号処理部5は、各種の信号処理として、例えば、そのデジタル信号をパルス圧縮するパルス圧縮処理、そのデジタル信号に含まれているクラッタなどの不要信号を抑圧する不要信号抑圧処理、そのデジタル信号に含まれている目標信号を所望のSNまで増幅する積分処理、そのデジタル信号に含まれている目標信号を検出するCFARなどの目標検出処理、目標が存在している方位角や仰角などの方向を測角するMUSICなどの測角処理、目標のドップラー速度などを算出するドップラー処理を実施することで、本レーダ装置から目標までの距離、目標が存在している方向、目標のドップラー速度、そのドップラー速度の算出精度などを算出する。
アンテナ1のビーム配置が適正な位置に配置されている場合、遠くに存在している目標を検出することが可能であるが、アンテナ1のビーム配置が適正な位置に配置されていない段階では、目標を探索する方向によっては、遠くに存在している目標を検出することができないことがある。
この実施の形態1では、後述するビーム配置決定部9によってアンテナ1のビーム配置が適正な位置に決定される。
また、その1つ以上の目標信号が、空間に存在しているどの目標の追尾航跡に係る目標信号であるかを特定する。
表示処理部7は、信号処理部5により目標が検出された場合、例えば、情報処理部6により対応付けられた各目標の目標信号、信号処理部5により算出された目標までの距離、目標が存在している方向、目標のドップラー速度、そのドップラー速度の算出精度などをディスプレイ11に表示する。
この方向情報が示す方向は、他のセンサにより観測された目標が存在している方向であり、情報取得部8は、目標を探索する方向を示す方向情報として、他のセンサにより観測された目標が存在している方向を示す方向情報を取得する。
この実施の形態1では、目標を探索する方向として、目標を探索する方位角αを示す方向情報を取得して、目標を探索する方位角αの観測精度βを示す観測精度情報を取得するものとするが、目標を探索する仰角を示す方向情報と、目標を探索する仰角の観測精度を示す観測精度情報とを取得するものであってもよい。
ここでは、ビーム配置決定部9が、ビーム制御部10からビーム情報を受けるものとしているが、ビーム情報はアンテナ1のアンテナパターンに関する情報であるため、ビーム制御部10からアンテナ1のアンテナパターンを受けるようにしてもよい。
また、ビーム配置決定部9が、事前に、ビーム情報又はアンテナ1のアンテナパターンを記憶しておくようにしてもよい。
以下、ビーム配置決定部9による複数のビームの配置決定処理を具体的に説明する。
即ち、ビーム配置決定部9は、N個のビーム配置候補Uとして、U1,U2,・・・,UNを生成する。
ここで、Nは2以上の整数であり、各ビーム配置候補U={U1,U2,・・・,UN}は、下記の式(1)に示すように、M(Mは2以上の整数)個のビームの配置を示す配置ベクトル、即ち、M個のビームの中心方位を示すベクトルで表される。
U={u1,u2,・・・,uM} (1)
N個のビーム配置候補Uの生成処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略するが、事前に決められている方位監視範囲の中で、M個のビームの間隔が均一になるように、M個のビームが配置されるのではなく、或る方位では他の方位と比べて、多くのビームが配置されるようなビーム配置候補Uを生成する。ただし、N個のビーム配置候補Uでは、多くのビームが配置される上記の或る方位が異なっている。
図5の例では、詳細は後述するが、事前に決められている方位監視範囲の中央付近の方位が、他の方位と比べて、多くのビームが配置されている。
目標の存在確率P(x)は、方位角αを中心とする標準偏差が観測精度βの正規分布であり、目標が存在していると仮定した方位角xでの目標の存在確率を示すものである。
目標の存在確率P(x)は、下記の式(2)のように表すことができる。
即ち、ビーム配置決定部9は、N個のビーム配置候補U1,U2,・・・,UNのそれぞれについて、目標の検出確率Pd(x,U1),Pd(x,U2),・・・,Pd(x,UN)を算出する。
以下、目標の検出確率Pd(x,U)の算出方法を説明する。
ビーム配置決定部9は、目標の検出確率Pd(x,U)として、2中1検出の検出確率を算出する場合、下記の式(3)のように目標の検出確率Pd(x,U)を算出する。
式(3)において、Pcは目標の失検出確率、Xは平均SN、yは検出閾値である。
urは目標が存在していると仮定した方位角xから最も近いビーム方位、usは目標が存在していると仮定した方位角xから2番目に近いビーム方位である。
SN(x,ui)はビームの中心方位がuiであるときの方位角xの方向のSNである。
即ち、SN(x,ui)は、下記の式(4)に示すように、アンテナ1によりビームが送受信される際のアンテナパターンに対応するビーム情報が示すビームの中心方位における基準SN及びビームの半値幅Bから算出される。
式(4)において、iはビーム番号、uiはビームの中心方位、S0はビームの中心方位(x=ui)における基準SNである。
ここでは、ビーム配置決定部9が、ビーム制御部10から出力されたアンテナパターンに対応するビーム情報を用いて、SN(x,ui)を算出することを想定しているが、式(4)は、指数関数を用いたアンテナパターンの近似式であるため、ビーム制御部10から式(4)に示すSN(x,ui)がビーム配置決定部9に与えられるようにしてもよい。
式(5)において、I0は第一種変形ベッセル関数である。
ここでは、スワーリングケース0の場合の振幅検波後の検出確率として算出するものを示しているが、スワーリングケース0の場合に限るものではなく、想定する目標に応じて検出確率を計算するものとする。
なお、「4中1検出」は、アンテナ1から4つのビームが放射されたとき、1つ以上の目標信号が検出された場合に、目標が検出されたものとみなすものであり、「4中N検出」は、アンテナ1から4つのビームが放射されたとき、N以上の目標信号が検出された場合に、目標が検出されたものとみなすものである。Nは1以上の整数であり、非特許文献1にはN=1〜4の例が開示されている。
[非特許文献1]松田庄司, 橋口浩之, 深尾昌一郎, “マルチビーム・レーダにおける目標検出方式とビーム配列方法に関する考察,” 電子情報通信学会論文誌B, J87-B, 1094-1105, 2004.
即ち、ビーム配置決定部9は、N個のビーム配置候補U1,U2,・・・,UNの評価関数L(U1),L(U2),・・・,L(UN)を算出する。
式(7)において、EP(x)[Pd(x,U)]は目標の検出確率Pd(x,U)を目標の存在確率P(x)で平均化することを示している。
即ち、ビーム配置決定部9は、下記の式(8)に示すように、N個のビーム配置候補U1,U2,・・・,UNの中から、評価関数L(U1)の関数値が最大のビーム配置候補Ujを選択する(ステップST6)。
ビーム配置決定部9は、その選択したビーム配置候補Ujをアンテナ1により放射される複数のビームの配置に決定し、その決定した複数のビームの配置を示すビーム配置情報をビーム制御部10に出力する(ステップST7)。
即ち、ビーム制御部10は、アンテナ1により放射される複数のビームの配置が、そのビーム配置情報が示す複数のビームの配置と一致するように、送信部2の可変利得増幅器2bにおける利得及び送信部2の移相器2cにおける移相量を設定することで、アンテナ1の励振係数を制御して、アンテナ1により放射される複数のビームの方向を制御する。
アンテナ1により放射される複数のビームの配置が、ビーム配置情報が示す複数のビームの配置と一致するように、ビーム制御部10がアンテナ1により放射される複数のビームの方向を制御することで、図5に示すように、目標の存在確率P(x)が低い方位角x=x2には多くのビームが配置されず、目標の存在確率P(x)が高い方位角x=x1に多くのビームが配置されるようになる。
これにより、目標を探索する方向が、いずれかのビームの放射方向と一致する確率が高まるため、信号処理部5での目標の検出確率が向上する。
具体的には、ビーム配置決定部9は、情報取得部8から方向情報を受けると、その方向情報を蓄積する。
そして、ビーム配置決定部9は、蓄積している時系列の方向情報を用いて、目標を探索する方位角αを追尾する追尾処理を実施することで、その方位角αの誤差を低減する。方位角αを追尾する追尾処理としては、例えば、カルマンフィルタを用いる追尾処理が考えられる。この追尾処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
ビーム配置決定部9は、追尾処理後の方位角αを示す方向情報と、追尾処理後の方位角αの観測精度βを示す観測精度情報から、アンテナ1により放射される複数のビームの配置を決定する。
上記実施の形態1では、ビーム配置決定部9が、ビーム配置候補U毎に、目標の検出確率Pd(x,U)を算出し、その目標の検出確率Pd(x,U)を用いて、アンテナ1により放射される複数のビームの配置を決定するものを示したが、この実施の形態2では、ビーム配置決定部9が、ビーム配置候補U毎に、アンテナ1の利得を算出し、そのアンテナ1の利得を用いて、アンテナ1により放射される複数のビームの配置を決定するものを説明する。
レーダ装置の構成図は、上記実施の形態1と同様に図1である。
具体的には、以下の通りである。
ビームのSNは、アンテナ1の利得と正比例する関係があるので、ビームのSNを算出することは、アンテナ1の利得を算出することに対応する。
即ち、ビーム配置決定部9は、N個のビーム配置候補U1,U2,・・・,UNの評価関数L(U1),L(U2),・・・,L(UN)を算出する。
式(10)において、EP(x)[log(SNmax(x,U))]は方位角xから放射方向が最も近いビームのSN、即ち、アンテナ1の利得を目標の存在確率P(x)で平均化することを示している。
即ち、ビーム配置決定部9は、上記の式(8)に示すように、N個のビーム配置候補U1,U2,・・・,UNの中から、評価関数L(U1)の関数値が最大のビーム配置候補Ujを選択する。
ビーム配置決定部9は、その選択したビーム配置候補Ujをアンテナ1により放射される複数のビームの配置に決定し、その決定した複数のビームの配置を示すビーム配置情報をビーム制御部10に出力する。
上記実施の形態1,2では、アンテナ1により放射されるビームの本数がM個で固定されている例を示したが、ビームリソースを削減するために、アンテナ1により放射されるビームの本数を可変するようにしてもよい。
ビーム配置決定部12は例えば図2の配置決定処理回路25で実現されるものであり、図1のビーム配置決定部9と同様に、情報取得部8により取得された方向情報及び観測精度情報と、ビーム制御部10から出力されたビーム情報とから、アンテナ1により放射される複数のビームの配置を決定し、複数のビームの配置を示すビーム配置情報をビーム制御部10に出力する処理を実施する。
ただし、ビーム配置決定部12は、アンテナ1により放射される複数のビームの配置を決定する処理手順が、図1のビーム配置決定部9と異なっている。
ただし、レーダ装置におけるデジタル信号処理器4の構成要素が専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、デジタル信号処理器4がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
レーダ装置におけるデジタル信号処理器4がソフトウェアやファームウェアなどで実現される場合、信号処理部5、情報処理部6、表示処理部7、情報取得部8、ビーム配置決定部12及びビーム制御部10の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを図3に示すメモリ51に格納し、コンピュータのプロセッサ52がメモリ51に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図7において、ビーム配置決定処理部31はビーム配置初期化部32と評価値探索部33を備えており、情報取得部8により取得された方向情報及び観測精度情報を用いて、アンテナ1により放射されるビームの本数を増やしながら、増やした本数でのビームの配置を決定する処理を実施する。
ビーム配置初期化部32はアンテナ1により放射されるビームの本数をi本に設定し、本数がi本でのビームの配置を初期設定する処理を実施する。
また、ビーム配置初期化部32は比較部34からビーム本数の増加指令を受けると、ビームの本数を例えばi本から(i+1)本に増加し、本数が(i+1)本でのビームの配置を初期設定する処理を実施する。
比較部34は評価値探索部33から出力されたビームの配置でのアンテナ1の利得が基準値より大きい場合、評価値探索部33から出力されたビームの配置をアンテナ1により放射される複数のビームの配置に決定する処理を実施する。
また、比較部34は評価値探索部33から出力されたビームの配置でのアンテナ1の利得が基準値以下である場合、ビーム本数の増加指令をビーム配置初期化部32に出力する処理を実施する。
ビーム配置決定部12以外は、上記実施の形態1,2と同様であるため、ここでは、ビーム配置決定部12の処理内容を説明する。
図8はこの発明の実施の形態3によるレーダ装置におけるビーム配置決定部12の処理手順を示すフローチャートである。
なお、i=1のときのビームの中心方位は、例えば、情報取得部8により取得された方向情報が示す方位角αに設定する。また、i≧2のときの複数のビームの中心方位は、例えば、方位角αが中心となるように、複数のビームの中心方位を等間隔に設定する。
ビーム配置初期化部32は、本数がi本でのビームの配置を初期設定すると、ビーム配置を示すi次元の配置ベクトルU0を評価値探索部33に出力する。
最適化手法としては、例えば、最急降下法や準ニュートン法などが考えられる。
最適化手法を実施することで、i本のビームの最適な配置を決定する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略するが、例えば、評価値探索部33は、i本のビームの最適な配置を探索する際、当該配置を評価する評価関数L(U)の関数値を算出して、その関数値の勾配が反転する関数値に対応するビームの配置を探索する。
ここで、配置を評価する評価関数L(U)としては、例えば、上記の式(7)や式(10)で算出される評価関数を用いることができる。
配置を評価する評価関数L(U)の関数値の勾配が反転するとき、評価関数L(U)の微分値dL/dUが0になるため、評価関数L(U)の関数値が最大になる。
図9では、縦軸を−L(U)で表記しているため、評価関数L(U)の関数値の勾配が反転するとき、−L(U)の関数値が最小になることを示している。
評価関数L(U)の関数値が最大になるときのi本のビームの配置ベクトルUが最適な配置を示す配置ベクトルUbとなる。
図9では、配置ベクトルの初期値がU0=[−0.7,0.7]であり、配置ベクトルU0=[−0.7,0.7]から探索を開始して、配置ベクトルUb=[−1,1]のときに、評価関数L(U)の関数値が最大になる例を示している。
なお、Ub=[a,b]におけるa,bは、ビームが配置される位置を示すパラメータである。
SNmax(x,Ub)は、配置ベクトルUbにおいて、目標が存在していると仮定した方位角xから、放射方向が最も近いビームのSNであり、上記の式(9)で算出することができる。
比較部34は、そのSNmax(x,Ub)が基準値SNbase以下である場合(ステップST12:NOの場合)、ビーム本数の増加指令をビーム配置初期化部32に出力する。
ただし、比較部34は、現在のビームの本数が、既に、予め設定されている最大本数Lに到達している場合には、本レーダ装置が有するビームリソースの範囲内で、複数のビームの配置を決定することができないため、ビーム本数の増加指令をビーム配置初期化部32に出力せずに、処理を終了するようにしてもよい。
比較部34は、目標の検出確率Pd(x,Ub)と基準値Pbaseを比較する場合、目標の検出確率Pd(x,Ub)が基準値Pbaseより大きい場合、その配置ベクトルUbが示すビームの配置をアンテナ1により放射される複数のビームの配置に決定し、複数のビームの配置を示すビーム配置情報をビーム制御部10に出力する。
比較部34は、目標の検出確率Pd(x,Ub)が基準値Pbase以下である場合、ビーム本数の増加指令をビーム配置初期化部32に出力する。
また、上記実施の形態1のように、ビーム配置候補U毎に、評価関数L(U)を算出する必要がないため、上記実施の形態1よりも計算負荷を低減することができる効果も奏する。
Claims (9)
- 目標が存在している空間に電磁波のビームを放射した後、前記目標に反射されて戻ってきた前記電磁波を受信するアンテナと、
前記アンテナにより受信された電磁波から前記目標を検出する信号処理を実施する信号処理部と、
前記目標を探索する方向を示す方向情報と、前記方向の観測精度を示す観測精度情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から算出される前記目標の存在確率に基づいて、前記アンテナにより放射される複数のビームの配置を決定するビーム配置決定部と、
前記ビーム配置決定部により決定されたビームの配置にしたがって前記アンテナにより放射される複数のビームの方向を制御するビーム制御部とを備え、
前記ビーム配置決定部は、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から前記目標の存在確率を算出するとともに、複数のビームの配置候補であるビーム配置候補毎に、前記アンテナのアンテナパターンから前記目標の検出確率を算出し、
前記ビーム配置候補毎に、当該ビーム配置候補における前記目標の検出確率を前記目標の存在確率で平均化し、複数のビーム配置候補の中から、前記平均化した目標の検出確率が相対的に大きいビーム配置候補を選択し、前記選択したビーム配置候補を前記アンテナにより放射される複数のビームの配置に決定することを特徴とするレーダ装置。 - 前記ビーム配置決定部は、前記情報取得部により取得された時系列の方向情報を用いて、前記目標を探索する方向を追尾する追尾処理を実施し、前記追尾処理後の方向を示す方向情報と、前記追尾処理後の方向の観測精度を示す観測精度情報とから、前記目標の存在確率を算出することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記ビーム配置決定部は、前記情報取得部により取得された時系列の方向情報を用いて、前記目標を探索する方向を追尾する追尾処理を実施し、前記目標の存在確率として、前記追尾処理後の方向の誤差分布を用いることを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 前記ビーム配置決定部は、前記目標の検出確率として、前記アンテナから複数のビームが放射された際に、1以上又はN(Nは2以上の整数)以上の目標信号が検出された場合に前記目標が検出されたものとみなすビーム間相関方式の検出確率を算出することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
- 目標が存在している空間に電磁波のビームを放射した後、前記目標に反射されて戻ってきた前記電磁波を受信するアンテナと、
前記アンテナにより受信された電磁波から前記目標を検出する信号処理を実施する信号処理部と、
前記目標を探索する方向を示す方向情報と、前記方向の観測精度を示す観測精度情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から算出される前記目標の存在確率に基づいて、前記アンテナにより放射される複数のビームの配置を決定するビーム配置決定部と、
前記ビーム配置決定部により決定されたビームの配置にしたがって前記アンテナにより放射される複数のビームの方向を制御するビーム制御部とを備え、
前記ビーム配置決定部は、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から前記目標の存在確率を算出するとともに、複数のビームの配置候補であるビーム配置候補毎に、前記アンテナのアンテナパターンから前記アンテナの利得を算出し、
前記ビーム配置候補毎に、当該ビーム配置候補における前記アンテナの利得を前記目標の存在確率で平均化し、複数のビーム配置候補の中から、前記平均化したアンテナの利得が相対的に大きいビーム配置候補を選択し、前記選択したビーム配置候補を前記アンテナにより放射されるビームの配置に決定することを特徴とするレーダ装置。 - 目標が存在している空間に電磁波のビームを放射した後、前記目標に反射されて戻ってきた前記電磁波を受信するアンテナと、
前記アンテナにより受信された電磁波から前記目標を検出する信号処理を実施する信号処理部と、
前記目標を探索する方向を示す方向情報と、前記方向の観測精度を示す観測精度情報とを取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から算出される前記目標の存在確率に基づいて、前記アンテナにより放射される複数のビームの配置を決定するビーム配置決定部と、
前記ビーム配置決定部により決定されたビームの配置にしたがって前記アンテナにより放射される複数のビームの方向を制御するビーム制御部とを備え、
前記ビーム配置決定部は、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報を用いて、前記アンテナにより放射されるビームの本数を増やしながら、増やした本数でのビームの配置を決定するビーム配置決定処理部と、
前記ビーム配置決定処理部により決定されたビームの配置での前記目標の検出確率又は前記アンテナの利得が基準値より大きくなると、前記ビーム配置決定処理部により決定されたビームの配置を前記アンテナにより放射される複数のビームの配置に決定する比較部とを備え、
前記ビーム配置決定処理部は、増やした本数でのビームの配置を評価する評価関数の関数値を算出して、前記関数値の勾配を算出し、前記勾配の符号が反転する関数値に対応するビームの配置を前記比較部に出力し、
前記比較部は、前記ビーム配置決定処理部から出力されたビームの配置での前記目標の検出確率又は前記アンテナの利得が基準値より大きくなると、前記ビーム配置決定処理部から出力されたビームの配置を前記アンテナにより放射される複数のビームの配置に決定することを特徴とするレーダ装置。 - アンテナから目標が存在している空間に電磁波のビームが放射した後、前記目標に反射されて戻ってきた前記電磁波が前記アンテナによって受信されると、
信号処理部が、前記アンテナにより受信された電磁波から前記目標を検出する信号処理を実施し、
情報取得部が、前記目標を探索する方向を示す方向情報と、前記方向の観測精度を示す観測精度情報とを取得し、
ビーム配置決定部が、前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から算出される前記目標の存在確率に基づいて、前記アンテナにより放射される複数のビームの配置を決定し、
ビーム制御部が、前記ビーム配置決定部により決定されたビームの配置にしたがって前記アンテナにより放射される複数のビームの方向を制御するビーム制御方法であって、
前記ビーム配置決定部が、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から前記目標の存在確率を算出するとともに、複数のビームの配置候補であるビーム配置候補毎に、前記アンテナのアンテナパターンから前記目標の検出確率を算出し、前記ビーム配置候補毎に、当該ビーム配置候補における前記目標の検出確率を前記目標の存在確率で平均化し、複数のビーム配置候補の中から、前記平均化した目標の検出確率が相対的に大きいビーム配置候補を選択し、前記選択したビーム配置候補を前記アンテナにより放射される複数のビームの配置に決定することを特徴とするビーム制御方法。 - アンテナから目標が存在している空間に電磁波のビームが放射した後、前記目標に反射されて戻ってきた前記電磁波が前記アンテナによって受信されると、
信号処理部が、前記アンテナにより受信された電磁波から前記目標を検出する信号処理を実施し、
情報取得部が、前記目標を探索する方向を示す方向情報と、前記方向の観測精度を示す観測精度情報とを取得し、
ビーム配置決定部が、前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から算出される前記目標の存在確率に基づいて、前記アンテナにより放射される複数のビームの配置を決定し、
ビーム制御部が、前記ビーム配置決定部により決定されたビームの配置にしたがって前記アンテナにより放射される複数のビームの方向を制御するビーム制御方法であって、
前記ビーム配置決定部が、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から前記目標の存在確率を算出するとともに、複数のビームの配置候補であるビーム配置候補毎に、前記アンテナのアンテナパターンから前記アンテナの利得を算出し、前記ビーム配置候補毎に、当該ビーム配置候補における前記アンテナの利得を前記目標の存在確率で平均化し、複数のビーム配置候補の中から、前記平均化したアンテナの利得が相対的に大きいビーム配置候補を選択し、前記選択したビーム配置候補を前記アンテナにより放射されるビームの配置に決定することを特徴とするビーム制御方法。 - アンテナから目標が存在している空間に電磁波のビームが放射した後、前記目標に反射されて戻ってきた前記電磁波が前記アンテナによって受信されると、
信号処理部が、前記アンテナにより受信された電磁波から前記目標を検出する信号処理を実施し、
情報取得部が、前記目標を探索する方向を示す方向情報と、前記方向の観測精度を示す観測精度情報とを取得し、
ビーム配置決定部が、前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報から算出される前記目標の存在確率に基づいて、前記アンテナにより放射される複数のビームの配置を決定し、
ビーム制御部が、前記ビーム配置決定部により決定されたビームの配置にしたがって前記アンテナにより放射される複数のビームの方向を制御するビーム制御方法であって、
前記ビーム配置決定部が、
前記情報取得部により取得された方向情報及び観測精度情報を用いて、前記アンテナにより放射されるビームの本数を増やしながら、増やした本数でのビームの配置を決定するビーム配置決定処理を実施し、前記ビーム配置決定処理によって決定したビームの配置での前記目標の検出確率又は前記アンテナの利得が基準値より大きくなると、前記ビーム配置決定処理によって決定したビームの配置を前記アンテナにより放射される複数のビームの配置に決定する比較処理を実施し、
前記ビーム配置決定処理では、増やした本数でのビームの配置を評価する評価関数の関数値を算出して、前記関数値の勾配を算出し、前記勾配の符号が反転する関数値に対応するビームの配置を出力し、
前記比較処理では、前記ビーム配置決定処理によって出力したビームの配置での前記目標の検出確率又は前記アンテナの利得が基準値より大きくなると、前記ビーム配置決定処理によって出力したビームの配置を前記アンテナにより放射される複数のビームの配置に決定することを特徴とするビーム制御方法。
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