JPH10512370A - アンテナ方位に基づくレーダ信号の選択 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数のレーダセットの間の干渉を軽減する方法は、指向性レーダアンテナが指している方向を決定する工程と、レーダアンテナが指している方向に基づき、複数の異なる非干渉性レーダ信号の一つを選択する工程と、各異なる非干渉性レーダ信号ビームがレーダアンテナの特定の方向に専用であることと、選択したレーダ信号を使用する工程とを使用する。互いに向けられたレーダアンテナどうしは、いずれも異なる非干渉性レーダ信号を使用していることにより、互いに干渉しない。

Description

【発明の詳細な説明】 アンテナ方位に基づくレーダ信号の選択 技術分野 本発明は、一般にはレーダに関し、より詳細には、複数のレーダセットの間の 干渉を軽減する方法に関する。 背景技術 衝突回避、気象及び偵察に使用されるようなレーダは周知である。近い将来、 レーダはさらに、知的巡航制御、衝突回避及び他のナビゲーション機能のために トラックや自動車にも用いられると考えられている。 しかし、ひとたびレーダをそのような目的のために大規摸で実現するならば、 近傍のレーダセット間で相互干渉が起こる可能性が高くなる。 場所を共にするレーダシステム、すなわち、受信アンテナ及び送信アンテナの 両方が場所を共用するシステムでは、特別な方法を用いてこのような干渉を軽減 しない限り、近傍の他の送受信機からの信号が実質的に干渉し合うおそれがある 。 通常は、指向性アンテナを使用して、指向性アンテナの主ビームの範囲内で受 信されない信号を大幅に減衰することにより、そのような干渉の可能性が減らさ れる。しかし、干渉性のレーダ送受信機がアンテナの主ビームの範囲内に位置す るとき、干渉の可能性は実質的に増大する。 そこで、ある一つのレーダセットを別のレーダセットの主ビームの範囲内に配 置せざるを得ないとき、近傍のレーダセット間の干渉を軽減するための手段を提 供することが有益である。この状況は、自動車が、互いに前方に向けられたレー ダセットの前に位置することがしばしばあるような道路上でよく起こるであろう 。 従来技術の方法によると、そのような干渉を軽減しようとして、直交信号が使 用されてきた。このような直交信号の使用によって、理想的には、場所を共にす る（レーダアンテナの主ビームの範囲内にある）望ましくない信号を拒絶しつつ 所望の信号を選択するための手段が提供される。 しかし、そのような直交信号の数が限られるため、以下に論じるように、信頼 性のある使用は、二つの近傍のレーダセットが共通の直交信号のセットを使用し なという保証に基づいてなされる。そのようなレーダセットが独立して作動して いる（共通の制御装置に応答的でない）とき、そのような干渉を起こさせないた めに、近傍の各レーダセットが独自の直交信号を使用することの保証は困難であ る。 本明細書では、「直交信号」とは、小さな値に相互相関し、大きな値に自己相 関する関数のセットから構成される信号を含むものと定義される。この性質は、 整合フィルタ（又は相関検出器）を使用して、一つの所望の信号を認識し、関数 セットの範囲内の他のすべての信号を減衰することを容易にする。従って、レー ダセットは、それ自身のレーダ信号と、レーダセットの主アンテナビームに放射 される潜在的に干渉性の近傍のレーダ信号とを容易に区別することができる。 異なる周波数の正弦信号の使用は、レーダにおける直交信号の一般的な使用を 含む。通常は簡単な帯域フィルタの使用によって近似される整合フィルタは、所 望の周波数正弦信号を通過させ、異なる周波数の正弦信号を拒絶する。 同様に、いくつかの他の直交ベースのセットをレーダ信号に使用できることが 当該技術で周知である。そのようなベースセットのいくつかの例を以下に示す。 １．異なる周波数を有する正弦波 ２．異なるパルス反復周波数を有するパルス正弦波 ３．擬似ランダムパルス反復周波数を有するパルス正弦波 ４．擬似ランダム位相コード化を有する正弦波 ５．擬似ランダム周波数コード化を有する正弦波 ６．ウォルシュ関数（Walsh functions） ６．直交偏波 ７．項目１〜６の種々の組み合わせ 前記ベースセットの一つからこのような信号／整合フィルタを用いるレーダシ ステムは、特に同じベースセットの範囲内で、他の信号からの干渉を最小限にす る傾向を示す。しかし、実際には、帯域幅の制限又は他の理由により、すべての ベースセットは、使用可能な信号の数が限られる。従って、必要な信号の数が使 用可能な信号の有限数を超える場合、一定のベースセットの範囲内で個々の関数 又は波形を再使用しなければならない。 従って、自動車への応用におけるように多くのレーダセットが近い範囲内で作 動するとき、特定のレーダアンテナの主ビームの範囲内に、同じ信号関数を使用 する別のレーダが存在し、従って、望ましくない干渉をもたらす可能性がある。 そこで、直交信号セット及び指向性アンテナを使用するレーダセットの間の干 渉を軽減するための手段を提供することが有益である。 発明の開示 本発明は、具体的には、従来技術に伴う上述の欠点に取り組み、それを緩和す る。より具体的には、本発明は、互いの範囲内で作動する複数のレーダセットの 間の干渉を軽減する方法を含む。本方法は、まず、指向性レーダアンテナが指し ている方向を決定する工程と、レーダアンテナが指している方向に基づき、複数 の異なる非干渉性レーダ信号の一つを選択する工程と、各異なる非干渉性レーダ 信号ビームは、レーダアンテナの特定の方向に専用であることと、選択したレー ダ信号を使用する工程とを含む。従って、異なる非干渉性レーダ信号を使用して いることによって、互いに向けられたレーダアンテナどうしは、互いに干渉しな い。 本明細書に使用する「方向」とは、システムの分解能に依存し、かつ、一般に は、使用される直交信号セットの範囲内の直交信号の数に依存する方向の範囲を 含むものと定義される。 二次元システム又は陸／水ベースのシステムでは、指向性レーダアンテナが指 している方向を決定する工程は、レーダアンテナのコンパス方位を決定すること を含む。 複数の直交レーダ信号の一つは、好ましくは、以下の少なくとも一つに基づい て使用される。 １．異なる周波数を有する正弦波 ２．異なるパルス反復周波数を有するパルス正弦波 ３．擬似ランダムパルス反復周波数を有するパルス正弦波 ４．擬似ランダム位相コード化を有する正弦波 ５．擬似ランダム周波数コード化を有する正弦波 ６．ウォルシュ関数 ７．直交偏波 ８．項目１〜６の種々の組み合わせ 当業者であれば、他にも種々の非干渉型のレーダ信号が同様に適することを認 識するであろう。 一つのレーダビームが別のレーダビームから離れた方向に向けられているとき 、指向性アンテナパターンは、干渉を防ぐのに十分な減衰を提供する。この場合 、直交信号の要求事項は減るか、除かれる。しかし、本発明は、レーダアンテナ のコンパス方位に基づいてレーダ信号ごとに直交波形を選択するため、互いに向 けられた、すなわち、互いに１８０°のコンパス方位を有する二つのレーダセッ トは、最適に直交波形を有し、従って互いに干渉しない。 直交波形は、好ましくは、互いから１８０°離れた方向のレーダ信号が最適に 非干渉性になるような方向に割り当てられる。従って、二つのレーダが互いにま っすぐ向けられているとき、それらのレーダは、干渉を最小限にするために特別 に選択された直交波形を使用している。非干渉性波形の間の角度が小さくなるに つれ、より非干渉性の弱い波形のペアを使用することができる。従って、ある任 意の方向に関し、その特定の方向に関連する波形は、反対方向、すなわち、その 特定方向に対して１８０°の方向に関連する波形と干渉する可能性が最も低い。 好ましくは、レーダアンテナの方向を感知するため、電子コンパスがレーダア ンテナに物理的に取り付けられる。しかし、当業者であれば、アンテナのコンパ ス方位又は方向を決定するための種々の異なる手段が同様に適するということを 認識するであろう。 電子コンパスは、好ましくは、アンテナが向けられた方向を感知し、この情報 をマイクロプロセッサに伝送する。そして、マイクロプロセッサが、アンテナの 向き又はコンパス方位に基づき、直交信号を選択する。 たとえば、選択したベースセットの範囲内で３６０個の異なる直交信号が利用 できると仮定すると、レーダアンテナが４５°のコンパス方位（北東）を有する 場合、マイクロプロセッサは、４５番目の直交信号を選択するであろう。同様に 、レーダアンテナが１８０°のコンパス方位（南）を有する場合、マイクロプロ セッサは、１８０番目のレーダ信号を選択するであろう。このように、レーダア ンテナの向きが変わると、その信号波形も相応に変化する。 従って、レーダセットは、同じコンパス方向を指さないのならば、非干渉性の 直交信号を有する。しかし、同じコンパス方向を指すとしても、高い前後アンテ ナパターン減衰によって干渉が防止される。より有意には、互いにまっすぐ向け られたレーダは、異なるコンパス方向を固有に有するため、同じ直交信号を有す ることができない。このように、本発明によると、干渉が実質的に軽減される。 本発明のこれら及び他の利点は、以下の説明及び図面からより明白になるであ ろう。本発明の真髄を逸することなく、請求の範囲内で、図示し、説明する具体 的な構造に変更を加えうることが理解されよう。 図面の簡単な説明 図１は、１組の干渉し合うレーダセットを含む、互いに異なる方向に向けられ た複数のレーダセットを示す平面図である。 図２は、本発明の概略ブロック図である。 発明を実施するための最良の形態 添付の図面に関連して以下に述べる詳細な説明は、本発明の好ましい実施態様 を説明するものであり、本発明を構成又は利用することができる唯一の形態を表 すものではない。この説明は、本発明を構成し、作動させる工程の機能及び手順 を、例示する実施態様に関連させながら記載する。しかし、同様に本発明の真髄 及び範囲に含まれる異なる実施態様によって同じ又は同等な機能及び手順を達成 しうることが理解されよう。 指向性レーダアンテナ方位に基づいてレーダ信号を選択する本発明の方法が、 本発明の好ましい実施態様を表す図１及び図２に示されている。 まず図１を参照すると、干渉を起こすレーダビーム及び非干渉を起こすレーダ ビームの異なる二つの向きが示されている。レーダ１２と干渉しないレーダは、 レーダ１０、１４、１６及び２０である。従って、レーダ１８だけがレーダ１２ と干渉する。 レーダ１０から放射されるレーダビーム２２は、レーダ１２から離れる方向に 放射され、従って、レーダ１２の方向には、それと共に干渉するに十分なエネル ギーを放射しない。同様に、レーダ１４及び１６からそれぞれ放射されるレーダ ビーム２６及び３２は、レーダ１２から離れる方向に放射され、従って、それと 共に顕著に干渉しない。 レーダ２０から放射されるレーダビーム２８は、全般的にはレーダ１２の方向 に放射されるが、レーダ１２及び２０で使用されるアンテナの指向性によって、 レーダ１２のアンテナによって受信されるレーダビーム２８からのエネルギーの 量が制限される。従って、レーダビーム２８がレーダ１２と実質的に干渉するこ とはない。 しかし、レーダ１８は、レーダ１２から放射されるレーダビーム２４の経路に まっすぐ沿って、すなわち、レーダ１２にまっすぐ向けてレーダビーム３０を放 射する。そのため、レーダ１２及びレーダ１８のレーダアンテナの指向性にもか かわらず、レーダ１２及び１８が直交信号を用いない限り、レーダビーム３０は レーダ１２と実質的な干渉を起こす。 従って、そのような干渉を避けるため、レーダ１２及び１８それぞれのレーダ ビーム２４及び３０が直交信号を用いることが必要である。このような直交信号 は、干渉信号を容易に分離し、ろ波することができるよう、小さな値に相互相関 する関数のセットから構成される。 次に図２を参照すると、互いにまっすぐ向く、図１の１２及び１８のレーダが 互いに干渉を起こさないことを保証するための手段が示されている。本発明の方 法によると、二つの異なるレーダが、ほぼ互いの方向を指すように向けられたと き、二つの異なるレーダに対して異なる、すなわち非干渉性の直交信号の使用が 保証されるよう、複数の異なる直交信号の各々には、独自のコンパス方位又はコ ンパス方位の範囲が割り当てられている。 従って、本発明は、好ましくは機械的連結３６を介して電子コンパス３８に連 結された指向性レーダアンテナ３４を含む。電子コンパスは、方位角にほぼ類似 する、指向性レーダアンテナ３４の角方向又は方位を決定する。方位データはマ イクロプロセッサ４０に供給される。マイクロプロセッサが、あらかじめ定義さ れ、あらかじめ割り当てられた直交波形信号のセットから適切な直交波形信号を 選択する。すなわち、複数の異なる直交信号の各々は、独自のコンパス方位又は コンパス方位の範囲に割り当てられている。従って、特定のアンテナ方位又は方 位の範囲ごとに独特の直交波形信号が選択される。同じ方向に向けられたレーダ アンテナの場合には同じ直交波形が選択され、異なる方向に向けられたレーダア ンテナの場合には異なる直交信号が選択される。二つのレーダセットのコンパス 方位が互いに１８０°に近づくにつれ、レーダ信号は最適に非干渉性になる。 当業者であれば、種々の異なる方向感知装置、すなわち慣性プラットフォーム 、星追跡装置などを、特に非陸上ベースのシステムで同様に用いることができる ことを認識するであろう。 マイクロプロセッサ４０は、直交波形信号発生器４２が選択された直交波形信 号を生成するように、直交波形信号発生器４２に信号を供給する。この直交波形 信号は、レーダ送受信機４４に供給され、指向性レーダアンテナ３４を介して伝 送される。 選択された直交波形信号に対して直交する望ましくない干渉信号は、整合フィ ルタ４６によって廃棄される。このような直交信号は小さな値に相互相関するが 、最初に伝送された望ましい直交信号は大きな値に自己相関し、従って、そのよ うなろ波又は相関の検出が可能となる。 このように、本発明は、複数のレーダの間の干渉を実質的に軽減するための手 段を提供する。本発明の方法は、多数のレーダを近接範囲内で使用するような場 合に特に有用である。たとえば、本発明の使用によって、互いに向けられた近傍 のレーダセットからの干渉を受けることなく、知的巡航制御、衝突回避及び他の 種々のナビゲーション機能のような用途に対してトラック及び自動車にレーダを 使用することが可能となる。 本明細書に記載し、図面に示す、アンテナ方位に基づいてレーダ信号を選択す るための例示の方法及び装置は、本発明の好ましい実施態様を表すに過ぎないこ とが理解されよう。実際、本発明の真髄及び範囲を逸することなく、そのような 実施態様に種々の変更及び追加を加えることができる。たとえば、当業者であれ ば、種々の異なるタイプの直交信号及びそれらの組み合わせが本発明における使 用に適することを察知するであろう。また、種々の異なるタイプの指向性アンテ ナが予想される。また、レーダ以外の種々の異なる放射エネルギービーム、たと えばレーザの使用が同様に予想される。従って、本明細書に使用する「レーダ」 とは、そのようなすべての放射エネルギービームを含むものとして広く定義され る。実際には、本発明は、種々の光学及び他の電磁波技術とともに用いることが できる。本発明は、個人用、商用及び軍用をはじめとする種々の異なる陸上用途 、海洋用途及び航空用途に用いることができる。 従って、これら及びその他の変更及び追加は、当業者には明らかであり、本発 明を多様な異なる用途における使用に適合するために具現化することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ａ）指向性レーダアンテナが指している方向を決定する工程と、 ｂ）レーダアンテナが指している方向に基づき、複数の異なる非干渉性レーダ 信号の一つを選択する工程と、各異なる非干渉性レーダ信号はレーダアンテナの 特定の方向に専用であることと、 ｃ）選択したレーダ信号を使用する工程と、 ｄ）異なる非干渉性レーダ信号を使用していることにより、互いに向けられた レーダアンテナどうしが互いに干渉しないことと、を備える複数のレーダセット の間の干渉を軽減する方法。 ２． 指向性レーダアンテナが指している方向を決定する工程は、レーダアン テナのコンパス方位を決定することを含む請求項１記載の方法。 ３． 複数の異なる非干渉性レーダ信号を選択する工程は、複数の直交レーダ 信号の一つを選択することを含み、直交性が、 ａ）正弦波搬送周波数、 ｂ）パルス正弦波信号のパルス反復周波数、 ｃ）パルス正弦波信号の擬似ランダムパルス反復周波数コード化、 ｄ）正弦波信号の擬似ランダム位相コード化、 ｅ）正弦波信号の擬似ランダム周波数コード化、 ｆ）ウォルシュ関数、及び ｇ）直交偏波 の少なくとも一つに基づく請求項１記載の方法。 ４． 非干渉性レーダ信号が、１８０°離れた方向のレーダ信号が最適に非干 渉性になるような方向に割り当てられる請求項１記載の方法。 ５． 複数のレーダセットの間の干渉を軽減するためのレーダシステムであっ て、各レーダセットが、 ａ）指向性アンテナと、 ｂ）前記アンテナの向きを感知するための方向センサと、 ｃ）レーダアンテナが指している方向に基づいて複数の異なる非干渉性レーダ 信号の一つを選択するための信号セレクタと、各異なる非干渉性レーダ信号はレ ーダアンテナの特定の方向に専用であることと、 ｄ）前記指向性アンテナを介して選択されたレーダ信号を伝送し、前記指向性 アンテナを介して戻りレーダ信号を受信するためのレーダ送受信機と、 ｅ）それらが同じ方向に向けられておらず、いずれも異なる非干渉性レーダ信 号を使用していることにより、互いに向けられた二つのレーダアンテナどうしが 、互いに干渉しないことと、を備えるレーダシステム。 ６． 前記方向センサが前記指向性アンテナに機械的に連結されている請求項 ５記載のレーダシステム。 ７． 前記方向センサが、前記指向性アンテナのコンパス方位を感知するよう に構成されている請求項５記載のレーダシステム。 ８． 前記方向センサがコンパスを含む請求項５記載のレーダシステム。 ９． ａ）正弦波搬送周波数、 ｂ）パルス正弦波信号のパルス反復周波数コード化、 ｃ）パルス正弦波信号の擬似ランダムパルス反復周波数コード化、 ｄ）正弦波信号の擬似ランダム位相コード化、 ｅ）正弦波信号の擬似ランダム周波数コード化、 ｆ）ウォルシュ関数、及び ｇ）直交偏波 の少なくとも一つに基づいて前記信号セレクタが複数の直交レーダ信号の一つを 選択する請求項５記載のレーダシステム。 １０． ａ）指向性アンテナと、 ｂ）前記指向性アンテナに連結され、前記指向性アンテナのコンパス方位を測 定するための電子コンパスと、 ｃ）前記電子コンパスに応答的で、複数の異なる直交レーダ信号の一つを選択 するためのマイクロプロセッサと、 ｄ）選択された直交レーダ信号を生成するための直交波形信号発生器と、 ｅ）前記指向性アンテナを介して選択された直交レーダ信号を送受信するため のレーダ送受信機と、 ｆ）それらが同じ方向に向けられておらず、いずれも異なる非干渉性レーダ信 号を使用していることにより、互いに向けられた二つのそのようなレーダアンテ ナどうしが互いに干渉しないことと、を備えるレーダセット。