JPH05209952A - Electron scanning radar beam control device - Google Patents
Electron scanning radar beam control deviceInfo
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- JPH05209952A JPH05209952A JP4014582A JP1458292A JPH05209952A JP H05209952 A JPH05209952 A JP H05209952A JP 4014582 A JP4014582 A JP 4014582A JP 1458292 A JP1458292 A JP 1458292A JP H05209952 A JPH05209952 A JP H05209952A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は艦載用レーダの電子走
査レーダビーム制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic scanning radar beam controller for a shipboard radar.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は従来のレーダ装置を示す図であ
り、７は捜索ビーム諸元を制御するビーム制御装置、８
は電子走査アンテナ、９は送受信機、１０は上記送受信
機より送られるデータの信号処理を行う信号処理装置で
ある。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a diagram showing a conventional radar device, 7 is a beam control device for controlling specifications of a search beam, and 8 is a beam control device.
Is an electronic scanning antenna, 9 is a transceiver, and 10 is a signal processing device that performs signal processing of data transmitted from the transceiver.
【０００３】図３は従来のビーム制御装置を示す図であ
る。１１は各アンテナ面に対して動揺なしの状態での捜
索覆域内の捜索ビーム諸元をアレイ面座標系にて算出す
る捜索ビーム諸元算出部、２は上記捜索ビーム諸元算出
部１１により算出したデータを格納する捜索ビーム諸元
格納部、１２は捜索ビーム諸元の逐次読出しを行う固定
領域捜索ビーム諸元読出し部、１３は上記固定領域捜索
ビーム諸元呼出し部１２にて読出したビーム諸元のポジ
ション情報についてアンテナチルト角、アンテナ取付け
角とコース角で座標変換し、水平面北基準座標値を算出
する座標変換部、６はアンテナに対してビーム照射情報
を送出するアンテナＩ／Ｆである。FIG. 3 is a diagram showing a conventional beam control device. Reference numeral 11 is a search beam specification calculation unit for calculating the search beam specifications in the search coverage area in the state of no shaking with respect to each antenna surface in the array plane coordinate system, and 2 is calculated by the search beam specification calculation unit 11. Stored in the search beam parameter storage section 12, a fixed area search beam parameter reading section 12 for sequentially reading the search beam parameter, and 13 beam parameters read by the fixed area search beam parameter calling section 12. The original position information is a coordinate conversion unit that performs coordinate conversion using the antenna tilt angle, the antenna mounting angle, and the course angle, and calculates the horizontal reference north reference coordinate value. Reference numeral 6 is an antenna I / F that transmits beam irradiation information to the antenna. ..
【０００４】図４はビーム制御装置の説明上使用する座
標系を示すものであり、ａは水平面北基準座標系、ｂは
水平面艦首基準座標系、ｃはアレイ面座標系、ｄは甲板
面艦首基準座標系である。FIG. 4 shows a coordinate system used in the description of the beam control device, where a is a horizontal plane north reference coordinate system, b is a horizontal plane bow reference coordinate system, c is an array plane coordinate system, and d is a deck plane. This is the bow reference coordinate system.
【０００５】次に動作について説明する。例えばアクテ
ィブ型フェイズドアレイ・アンテナのような電子走査ア
ンテナのビーム幅θｂはアレイノーマル方向のビーム幅
θａとステアリング角φによりNext, the operation will be described. For example, the beam width θb of an electronic scanning antenna such as an active phased array antenna is determined by the beam width θa in the array normal direction and the steering angle φ.
【０００６】[0006]
【数１】 [Equation 1]
【０００７】と表される。“数１”から分るようにビー
ム幅θｂは、ステアリング角φにより変化するため捜索
ビームポジションを空間固定に設定した場合、捜索覆域
で一様なアンテナ受信電力を得ることは不可能である。
そこで動揺のない水平面艦首座標系での各アンテナ面に
対する捜索覆域をアレイ面座標系に投影し、その領域内
にスタック率一定のビームポジションを算出すること
で、捜索覆域で一様な受信電力を得る事ができる。この
ように算出したビームポジションと、ビームポジション
に対応するビーム諸元、例えばパルス幅、ヒット数等を
格納するのが捜索ビーム諸元格納部２である。固定領域
捜索ビーム諸元読出し部１２は、領域捜索ビーム諸元格
納部２から逐次データを読出し座標変換部１３へ送る。
座標変換部１３ではこのデータに対してアンテナチルト
角、アンテナ取付け角、コース角による座標変換を行い
水平面北基準座標値を算出し動揺時においても同様の座
標変換を行うことで水平面北基準座標系捜索覆域内の捜
索ビーム抜け、及び海面に対してビーム照射することを
防止していた。It is expressed as As can be seen from "Equation 1", the beam width θb changes depending on the steering angle φ, so that when the search beam position is set to a fixed space, it is impossible to obtain uniform antenna reception power in the search coverage area. ..
Therefore, by projecting the search coverage area for each antenna surface in the horizontal plane bow coordinate system without sway to the array surface coordinate system and calculating the beam position with a constant stacking rate within that area, a uniform search coverage area is obtained. Received power can be obtained. The search beam parameter storage unit 2 stores the beam position thus calculated and beam parameters corresponding to the beam position, such as pulse width and hit number. The fixed area search beam parameter reading unit 12 sequentially reads the data from the area search beam parameter storage unit 2 and sends it to the coordinate conversion unit 13.
The coordinate conversion unit 13 performs coordinate conversion on this data based on the antenna tilt angle, the antenna mounting angle, and the course angle to calculate a horizontal plane north reference coordinate value, and also performs the same coordinate conversion during shaking, thereby performing the horizontal plane north reference coordinate system. It prevented the search beam from falling out of the search coverage area and irradiating the beam to the sea surface.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のビ
ーム制御装置においては、次のような問題点があった。
すなわち各アンテナ面に対する捜索覆域においてアンテ
ナ受信電力を一定にするために、捜索ビームポジション
をアレイ面座標系においてスタック率を一定に配置して
いるにもかかわらず、アンテナ動揺時においてもアンテ
ナ動揺のない状態と同様にアレイ面座標系捜索ビームポ
ジションに対し、アンテナチルト角、アンテナ取付け
角、コース角による座標変換を行い、水平面北基準座標
値を算出し、そしてこの算出したポジションに対してビ
ーム照射を行う。すなわちこの場合、アンテナ動揺角
（ピッチ角、ロール角）を無視するため、ビーム照射時
のスタック率が結果的に狂ってしまっていた。この発明
は、このような問題点を解決するためになされたもの
で、アレイ面座標系における捜索ビームのスタック率を
崩さずにビーム照射しアンテナ受信電力を一様に得る電
子走査レーダ・ビーム制御装置を得ることを目的とす
る。The conventional beam control device as described above has the following problems.
That is, in order to make the antenna reception power constant in the search coverage area for each antenna surface, the search beam position is set to have a constant stacking ratio in the array plane coordinate system, but even if the antenna shakes, In the same way as when there is no position, the array plane coordinate system search beam position is subjected to coordinate conversion based on the antenna tilt angle, antenna mounting angle, and course angle, the horizontal reference north reference coordinate value is calculated, and the beam is irradiated to this calculated position. I do. That is, in this case, since the antenna swaying angle (pitch angle, roll angle) is ignored, the stacking rate at the time of beam irradiation has gone wrong as a result. The present invention has been made to solve such a problem, and an electronic scanning radar beam control for irradiating a search beam in an array plane coordinate system without breaking the stacking rate of the search beam to uniformly obtain antenna reception power. The purpose is to obtain the device.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係わる電子走
査レーダ・ビーム制御装置は、まず各アンテナ面に対す
る最大動揺時を考慮した捜索覆域内の捜索ビーム諸元を
アレイ面座標系にて算出し、格納する。水平面艦首基準
座標系での捜索覆域の底辺を、一定時間間隔で求められ
る動揺角（ピッチ角、ロール角）、アンテナ取付け角、
アンテナチルト角でアレイ面座標系に変換し、これによ
り求められる曲線を、新しい捜索覆域に対する内外判定
基準とし、新しい捜索覆域の内部ビームについてのみ照
射することで、スタック率一定のままビーム照射出来、
さらにアンテナ受信電力を一様にすることができるよう
にしたものである。An electronic scanning radar beam control apparatus according to the present invention first calculates search beam specifications within a search coverage area in consideration of the maximum fluctuation of each antenna surface in an array plane coordinate system. ,Store. The bottom of the search coverage area in the horizontal bow reference coordinate system, the shaking angle (pitch angle, roll angle), the antenna mounting angle, which is obtained at regular time intervals,
Beam conversion with a constant stacking rate by converting to the array plane coordinate system with the antenna tilt angle and using the curve obtained by this as the inside / outside judgment criterion for the new search coverage area and irradiating only the internal beam of the new search coverage area. Done,
Further, the antenna reception power can be made uniform.
【００１０】[0010]
【作用】この発明に係わる電子走査レーダ・ビーム制御
装置は、アレイ面座標系における捜索ビームスタック率
を崩さずにビーム照射でき、アンテナ受信電力を一様に
得ることのできるレーダシステムの構築が可能となる。The electronic scanning radar / beam control device according to the present invention can construct a radar system capable of irradiating a beam without degrading the search beam stack rate in the array plane coordinate system and uniformly obtaining the antenna reception power. Becomes
【００１１】[0011]
実施例１ 図１は、この発明による電子走査レーダ・ビーム制御の
一実施例を示すものである。１は各アンテナ面に対する
最大動揺時を考慮した状態での捜索覆域内の捜索ビーム
諸元をアレイ面座標系にて算出する捜索ビーム諸元算出
部、２は上記捜索ビーム諸元算出部１により算出するデ
ータを格納する捜索ビーム諸元格納部、３は水平面艦首
基準座標系での捜索覆域の底辺に対し、一定時間間隔で
求められる動揺角（ピッチ角、ロール角）、アンテナ取
付け角、アンテナチルト角でアレイ面座標に変換し、こ
れにより求められる曲線を、新しい捜索覆域に対する内
外判定基準とし、捜索ビーム諸元格納部２の各ビームに
ついて内外判定を行う捜索覆域設定部、４は捜索覆域内
のビーム諸元を読み出す捜索ビーム諸元読出し部、５は
上記捜索ビーム諸元呼出し部４にて読出したビーム諸元
のポジション情報についてアンテナチルト角、アンテナ
取付け角、動揺角（ピッチ角、ロール角）とコース角で
座標変換し、水平面北基準座標値を算出する動揺修正
部、６はアンテナに対してビーム照射情報を送出するア
ンテナＩ／Ｆ部である。Embodiment 1 FIG. 1 shows an embodiment of electronic scanning radar beam control according to the present invention. 1 is a search beam parameter calculation unit that calculates the search beam parameters in the search coverage area in the array surface coordinate system in consideration of the maximum fluctuation for each antenna surface, and 2 is the search beam parameter calculation unit 1. The search beam data storage unit 3 for storing data to be calculated is a wobbling angle (pitch angle, roll angle), antenna mounting angle, which is obtained at fixed time intervals with respect to the base of the search coverage area in the horizontal plane bow reference coordinate system. , A search coverage area setting unit that converts the array surface coordinates with the antenna tilt angle, and uses the curve obtained by this as an inside / outside determination reference for a new search coverage area, and performs inside / outside determination for each beam of the search beam specification storage unit 2, Reference numeral 4 is a search beam specification reading section for reading out beam specifications in the search coverage area, and 5 is antenna tilt angle for position information of the beam specifications read by the search beam specification calling section 4. Antenna correction angle, pitch correction angle (pitch angle, roll angle) and course angle to perform coordinate conversion to calculate the north reference coordinate value on the horizontal plane. 6 is an antenna I / F section that sends beam irradiation information to the antenna. Is.
【００１２】上記のように構成された電子走査レーダ・
ビーム制御装置を説明する。図３は水平面艦首基準座標
系における単位球面上の１つのアンテナ面に対する捜索
覆域を曲線ａ，ｂ，ｃで囲む領域で示している（アンテ
ナ取付け角が０°の場合を想定する）。そこでまず曲線
ａ，ｂ，ｃを求める。The electronic scanning radar constructed as described above
The beam control device will be described. FIG. 3 shows a search coverage area for one antenna surface on a unit spherical surface in the horizontal plane bow coordinate system by an area surrounded by curves a, b, and c (assuming that the antenna mounting angle is 0 °). Therefore, the curves a, b and c are first obtained.
【００１３】曲線ａはThe curve a is
【００１４】[0014]
【数２】 [Equation 2]
【００１５】となる平面をＺ軸固定としてベアリング角
Ａｇｌだけ回転した平面と半径１の球面との交線である
から、次のような連立式になる。The following is a simultaneous equation because it is the line of intersection of the plane rotated by the bearing angle Agl with the plane defined by Z axis fixed and the spherical surface having a radius of 1.
【００１６】[0016]
【数３】 [Equation 3]
【００１７】[0017]
【数４】 [Equation 4]
【００１８】曲線ｂも同様に次のような連立式で求めら
れる。Similarly, the curve b can be obtained by the following simultaneous equation.
【００１９】[0019]
【数５】 [Equation 5]
【００２０】[0020]
【数６】 [Equation 6]
【００２１】曲線ｃはアレイ面座標系原点Ｏを中心とす
る単位円に相当するため算出する必要はない。The curve c corresponds to a unit circle centered on the origin O of the array plane coordinate system and therefore need not be calculated.
【００２２】以上のように算出した曲線ａ，ｂをアンテ
ナチルト角Ｅｃで座標変換することでアレイ面座標系に
変換する。その際使用する変換行列は次式で表されThe curves a and b calculated as described above are coordinate-converted with the antenna tilt angle Ec to convert them into an array plane coordinate system. The transformation matrix used in that case is
【００２３】[0023]
【数７】 [Equation 7]
【００２４】この変換行列によって曲線ａ，ｂ上の点は
図６に示すアレイ面座標上の曲線ａａ、ｂｂに変換され
る。曲線ａａは次式で表される。The points on the curves a and b are converted into the curves aa and bb on the array plane coordinates shown in FIG. 6 by this conversion matrix. The curve aa is expressed by the following equation.
【００２５】[0025]
【数８】 [Equation 8]
【００２６】曲線ｂｂも同様に次式で表される。The curve bb is similarly expressed by the following equation.
【００２７】[0027]
【数９】 [Equation 9]
【００２８】曲線ｃｃは原点Ｏを中心とする単位円であ
るので次式で表される。Since the curve cc is a unit circle centered on the origin O, it is expressed by the following equation.
【００２９】[0029]
【数１０】 [Equation 10]
【００３０】このように算出した曲線ａａ、ｂｂ、ｃｃ
によって囲まれる領域に対しビームスタック率を一定に
ビーム配置し、そのビームポジション及び捜索諸元を捜
索ビーム諸元格納部に格納する。捜索覆域設定部では一
定時間間隔に求められる動揺角（ピッチ角、ロール角）
で常に図５における曲線ｄの式The curves aa, bb, cc calculated in this way
The beam stacking rate is set to a constant beam in the area surrounded by, and the beam position and the search specifications are stored in the search beam specification storage unit. Swing angle (pitch angle, roll angle) required at a fixed time interval in the search coverage setting section
And always the formula of curve d in FIG.
【００３１】[0031]
【数１１】 [Equation 11]
【００３２】[0032]
【数１２】 [Equation 12]
【００３３】に対して座標変換を行う。この時のピッチ
角による変換行列はCoordinate conversion is carried out for. The conversion matrix by the pitch angle at this time is
【００３４】[0034]
【数１３】 [Equation 13]
【００３５】であり、ロール角による変換行列はAnd the transformation matrix according to the roll angle is
【００３６】[0036]
【数１４】 [Equation 14]
【００３７】と表される。この変換により算出した式It is expressed as follows. Formula calculated by this conversion
【００３８】[0038]
【数１５】 [Equation 15]
【００３９】[0039]
【数１６】 [Equation 16]
【００４０】[0040]
【数１７】 [Equation 17]
【００４１】[0041]
【数１８】 [Equation 18]
【００４２】[0042]
【数１９】 [Formula 19]
【００４３】[0043]
【数２０】 [Equation 20]
【００４４】[0044]
【数２１】 [Equation 21]
【００４５】[0045]
【数２２】 [Equation 22]
【００４６】をアレイ面座標系での捜索領域の内外判定
基準とし、捜索領域内ビーム諸元についてはビーム照射
許可フラグを付加する。捜索ビーム諸元読出し部ではビ
ーム照射許可のあるもののみ読出し、動揺修正部でアン
テナチルト角、動揺角（ピッチ角、ロール角）コース角
で座標変換し水平面北基準座標値でのビームポジション
を算出する。Is used as the inside / outside judgment criterion of the search area in the array plane coordinate system, and a beam irradiation permission flag is added to the beam specifications in the search area. The search beam specification reading unit reads only those that have beam irradiation permission, and the motion correction unit performs coordinate conversion on the antenna tilt angle and motion angle (pitch angle, roll angle) course angle to calculate the beam position at the horizontal standard north reference coordinate value. To do.
【００４７】[0047]
【発明の効果】この発明は以上説明した通り、各アンテ
ナ面に対する最大動揺時を考慮した捜索覆域内の捜索ビ
ーム諸元をアレイ面座標系にて算出し、この算出したビ
ームに対し一定時間間隔で求められる動揺角（ピッチ
角、ロール角）によるアレイ面座標系での捜索領域を常
に再計算し内外判定することで捜索スタック率一定のま
まビーム照射出来、アンテナ受信電力を一様にする効果
がある。As described above, the present invention calculates the search beam specifications in the search coverage area in consideration of the maximum fluctuation time for each antenna surface in the array plane coordinate system and sets the calculated beam at constant time intervals. By constantly recalculating the search area in the array coordinate system based on the sway angle (pitch angle, roll angle) calculated in step 3 and making internal / external judgments, it is possible to irradiate the beam with a constant search stack rate and to make the antenna reception power uniform. There is.
【図１】この発明の一実施例を示す電子走査レーダ・ビ
ーム制御装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an electronic scanning radar beam control apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図２】レーダ装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a radar device.
【図３】従来のビーム制御装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional beam control device.
【図４】ビーム制御装置内で使用する座標系を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a coordinate system used in the beam control device.
【図５】水平面艦首基準座標系の原点Ｏを中心とする単
位円における１つのアンテナ面に対応する捜索覆域を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing a search coverage area corresponding to one antenna surface in a unit circle centered on the origin O of the horizontal plane bow reference coordinate system.
【図６】アレイ面座標系の原点Ｏを中心とする単位円に
おける１つのアンテナ面に対応する捜索覆域を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a search coverage area corresponding to one antenna surface in a unit circle centered on the origin O of the array surface coordinate system.
１ 捜索ビーム諸元算出部 ２ 捜索ビーム諸元格納部 ３ 捜索覆域設定部 ４ 捜索覆域諸元読出し部 ５ 動揺修正部 ６ アンテナＩ／Ｆ ７ ビーム制御装置 ８ 電子走査アンテナ ９ 送受信機 １０ 信号処理装置 １１ 固定領域捜索ビーム諸元算出部 １２ 固定領域捜索ビーム諸元読出し部 １３ 座標変換部 1 Search Beam Specification Calculation Section 2 Search Beam Specification Storage Section 3 Search Cover Area Setting Section 4 Search Cover Area Specification Reading Section 5 Shake Correction Section 6 Antenna I / F 7 Beam Control Device 8 Electronic Scan Antenna 9 Transceiver 10 Signal Processor 11 Fixed area search beam specification calculation unit 12 Fixed area search beam specification read unit 13 Coordinate conversion unit
Claims (1)
テナで構成される捜索レーダシステムにおいて、各アン
テナ面に対する最大動揺時を考慮した捜索覆域内の捜索
ビーム諸元を、アレイ面座標系にて算出する捜索諸元算
出部と、捜索ビーム諸元を格納する捜索ビーム諸元格納
部と、水平面艦首基準座標系での捜索覆域の底辺を、一
定時間間隔で求められる動揺角（ピッチ角、ロール
角）、水平面座標系において艦首方向とアレイノーマル
方向のなす角であるアンテナ取付け角、甲板面艦首基準
座標系において甲板面垂直方向とアンテナ面のなす角で
あるアンテナチルト角を用いてアレイ面座標系に投影
し、ここで求められた新しい捜索覆域の底辺で、捜索ビ
ーム諸元格納部の各ビームに対する内外判定を行う捜索
覆域設定部と、捜索領域内のビーム諸元を読み出す捜索
ビーム諸元読出し部と、読出したビーム諸元のポジショ
ン情報についてアンテナチルト角、アンテナ取付け角、
動揺角（ピッチ角、ロール角）とコース角で座標変換
し、水平面北基準座標値を算出する動揺修正部と、アン
テナに対してビーム照射情報を送出するアンテナＩ／Ｆ
部を備えたことを特徴とする電子走査レーダ・ビーム制
御装置。1. In a search radar system for use on board a ship, comprising a plurality of antennas having different coverage areas, the search beam specifications in the search coverage area in consideration of the maximum shaking time for each antenna surface are set in an array plane coordinate system. The search parameter calculation unit for calculating the search beam parameters, the search beam parameter storage unit for storing the search beam parameters, and the bottom of the search coverage in the horizontal plane bow reference coordinate system, the sway angle obtained at regular time intervals ( Pitch angle, roll angle), antenna mounting angle that is the angle between the bow direction and the array normal direction in the horizontal coordinate system, and deck angle is the antenna tilt angle that is the angle between the deck surface vertical direction and the antenna surface in the bow coordinate system , The search coverage area setting unit that performs inside / outside determination for each beam of the search beam specification storage unit at the bottom of the new search coverage area obtained here, and the search area Search beam specification reading section for reading the beam specifications of the antenna and the position information of the read beam specifications for the antenna tilt angle, antenna mounting angle,
An agitation correction unit that performs coordinate conversion using an agitation angle (pitch angle, roll angle) and a course angle to calculate a horizontal plane north reference coordinate value, and an antenna I / F that transmits beam irradiation information to the antenna.
An electronic scanning radar beam control device, characterized by comprising a section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014582A JPH05209952A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Electron scanning radar beam control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014582A JPH05209952A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Electron scanning radar beam control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209952A true JPH05209952A (en) | 1993-08-20 |
Family
ID=11865161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4014582A Pending JPH05209952A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Electron scanning radar beam control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05209952A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109856606A (en) * | 2019-01-11 | 2019-06-07 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | A kind of Two-dimensional electron stabilized platform real-time computing technique structured the formation based on triangle |
| KR102124137B1 (en) * | 2020-04-13 | 2020-06-17 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Radar beam forming Control device and method |
| US10823820B2 (en) | 2016-03-04 | 2020-11-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Radar and beam control method |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP4014582A patent/JPH05209952A/en active Pending
Cited By (3)
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| US10823820B2 (en) | 2016-03-04 | 2020-11-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Radar and beam control method |
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| KR102124137B1 (en) * | 2020-04-13 | 2020-06-17 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Radar beam forming Control device and method |
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