JP2004212285A

JP2004212285A - Radar apparatus, radar system and radar scanning control method

Info

Publication number: JP2004212285A
Application number: JP2003001310A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Mishima; 哲生三島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】所定の覆域方位を重点的に捜索することができるレーダ装置、レーダシステム及びレーダ走査制御方法を提供する。
【解決手段】２以上の素子アンテナ３からなるアレイアンテナと、各素子アンテナ３について位相制御するビーム制御器１７と、アレイアンテナを方位方向に回転駆動するアンテナ駆動器１８を備え、ビーム制御器１７は、所定の重点的覆域方位内をアレイアンテナに対して回転方向と逆方向にビーム走査するように構成される。この様な構成により、重点的覆域方位内を減速してビーム走査することができ、探知距離を伸延させることができる。
【選択図】図１A radar apparatus, a radar system, and a radar scanning control method capable of intensively searching for a predetermined coverage direction are provided.
An array antenna including two or more element antennas, a beam controller for controlling the phase of each element antenna, and an antenna driver for rotating and driving the array antenna in an azimuth direction are provided. Is configured to scan a beam in a direction opposite to the rotation direction with respect to the array antenna in a predetermined important coverage direction. With such a configuration, beam scanning can be performed at a reduced speed in the focused coverage direction, and the detection distance can be extended.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置、レーダシステム及びレーダ走査制御方法に係り、より詳しくは、指向性アンテナを方位方向に回転駆動してビーム走査を行うレーダ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置としては、例えば、特許文献１または２に記載のものがある。特許文献１に記載のレーダ装置は、アンテナビームの走査において、アンテナビームの回転角速度を低下させる期間を設け、アンテナビームの走査に起因するスペクトル幅の拡大を防止し、角速度の低下期間中の受信エコー信号から距離情報、速度情報を求め、アンテナビームの走査に起因する虚偽の速度情報の発生を減少させることでＭＴＩ（ＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｏｒ）フィルタの効果を向上させて、ドップラレーダの探知性能が向上するように構成される。
【０００３】
また、特許文献２に記載のレーダ装置は、電子走査アンテナ及びレーダ送受信部を、複数の互いに異なる覆域領域を設定したビームスケジューラを切替え供給して制御するように構成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２８２４３号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６４４１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来のレーダ装置では、探知距離が方位によらず一定で、水平面内における覆域は円形状となり、特定の方位を重点的に捜索しようとしても対応することができないという問題があった。このため、目標の存在する可能性の高い方位が予め想定されるような場合であっても、その方位の探知距離を伸延させて重点的に捜索するということができなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、所定の覆域方位を重点的に捜索することができるレーダ装置、レーダシステム及びレーダ走査制御方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるレーダ装置は、２以上の素子アンテナからなる指向性アンテナと、指向性アンテナを方位方向に回転駆動し、アンテナ開口面を全方位に指向させるアンテナ駆動手段と、各素子アンテナごとに位相制御を行い、アンテナビームを形成するビーム形成手段と、全方位の一部を特定覆域方位として記憶する覆域方位記憶手段と、覆域方位記憶手段に基づいてビーム形成手段を制御し、特定覆域方位内において、指向性アンテナの回転方向とは逆方向にアンテナビームを電子走査させる走査制御手段とを備えて構成される。
【０００８】
この様な構成により、所定の特定覆域方位内において、アンテナの回転駆動をアンテナビームの電子走査によって相殺し、アンテナビームを指向性アンテナよりも低速で回転させ、特定覆域方位内における探知距離を伸延させることができる。
【０００９】
また、本発明によるレーダ装置は、指向性アンテナを方位方向に回転駆動し、アンテナ開口面を全方位に指向させるアンテナ駆動手段と、全方位の一部を特定覆域方位として記憶する覆域方位記憶手段と、覆域方位記憶手段に基づいてアンテナ駆動手段を制御し、特定覆域方位内において、特定覆域方位外よりも低速の一定速度で指向性アンテナを回転させる走査制御手段とを備えて構成される。
【００１０】
この様な構成により、所定の特定覆域方位内において、アンテナの回転速度を低下させ、特定覆域方位内における探知距離を伸延させることができる。
【００１１】
また、本発明によるレーダシステムは、送信ビームを形成する送信局と、受信ビームを形成する受信局からなる。送信局及び受信局は、アレイアンテナを方位方向に回転駆動し、アンテナ開口面を全方位に指向させるアンテナ駆動手段と、アンテナビームを形成するビーム形成手段と、ビーム形成手段を制御し、アンテナビームを電子走査させる走査制御手段とをそれぞれ備えている。さらに、送信局は、全方位の一部を特定覆域方位として記憶する覆域方位記憶手段を備えている。送信局の走査制御手段は、覆域方位記憶手段に基づいてビーム形成手段を制御し、特定覆域方位内において、アレイアンテナの回転方向とは逆方向に送信ビームを電子走査させる。また、受信局の走査制御手段は、送信局の覆域方位記憶手段に基づいてビーム形成手段を制御し、特定覆域方位内において、アレイアンテナの回転方向とは逆方向に受信ビームを電子走査させる。
【００１２】
この様な構成により、バイスタティック型のレーダシステムにおいて、送信ビーム及び受信ビームの回転速度を共通の特定覆域方位内で低下させ、特定覆域方位内における探知距離を伸延させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１１０は、機械回転式のアレイアンテナを回転駆動するとともに、特定の覆域方位内においてアンテナビームを逆方向に電子走査し、当該覆域内においてアンテナビームを低速で回転させるレーダ装置である。
【００１４】
このレーダ装置１１０は、素子アンテナ３、サーキュレータ４、電力増幅器５、低雑音増幅器６、送受信切替器７、移相器８、電力分配器９、送信機１０、受信機１１、コヒーレント積分器１２、スレッショルド検出器１３、追尾処理器１４、走査テーブル１５、走査制御器１６、ビーム制御器１７及びアンテナ駆動器１８により構成される。
【００１５】
素子アンテナ３は、水平方向（方位方向）に２以上配置され、指向性アンテナとしてのアクティブフェーズドアレイアンテナを構成している。また、各素子アンテナ３ごとにサーキュレータ４が設けられている。サーキュレータ４は、電力増幅器５及び低雑音増幅器６に接続された循環回路である。
【００１６】
電力増幅器５により増幅された送受信信号は、サーキュレータ４を介して素子アンテナ３へ出力される。そして、素子アンテナ３から電波として空間へ送信される。この電波の一部は追尾目標１により反射され、レーダエコーとして素子アンテナ３により受信される。レーダエコーを含む素子アンテナ３の受信信号は、サーキュレータ４を介して低雑音増幅器６へ入力され、電力増幅される。
【００１７】
電力増幅器５及び低雑音増幅器６は、送受信切替器７を介して移相器８に接続されている。送受信切替器７は、移相器８を電力増幅器５又は低雑音増幅器６に選択的に接続する切替手段であり、送信時には電力増幅器５が移相器８に接続され、受信時には低雑音増幅器６が移相器８に接続される。
【００１８】
移相器８は、各素子アンテナ３ごとに設けられ、送受信信号の位相を所定の移相量だけ変化させることができる。この移相量は、ビーム制御器１７によって制御される。
【００１９】
送信機１０からの送信信号は、電力分配器９により素子アンテナ３ごとに分配出力され、移相器８による位相制御後の送信信号が対応する素子アンテナ３へ出力される。一方、各素子アンテナ３からの受信信号は、それぞれ移相器８において位相制御され、電力分配器９による電力合成後の受信信号が受信機１１へ出力される。
【００２０】
送信機（ＴＸ）１０は、走査制御器１６からの制御信号に基づいて、送信パルス信号を所定のパルス繰返し周期で生成し、電力分配器９へ出力している。受信機（ＲＸ）１１は、電力分配器９からの受信信号を検波処理し、処理後の受信信号をコヒーレント積分器１２へ出力している。
【００２１】
コヒーレント積分器１２は、受信機１１からの受信信号を積分処理し、ビデオ信号におけるＳ／Ｎ（信号雑音比）の改善を行っている。スレッショルド検出器１３は、コヒーレント積分処理後の受信信号の振幅を所定の閾値と比較し、閾値を超える受信信号に基づいて追尾目標１の検出を行っている。この検出処理によって、追尾目標１までの距離及び方位などが得られる。追尾処理器１４は、スレッショルド検出器１３による検出結果に基づいて、追尾処理を行っている。
【００２２】
なお、受信信号に対しパルス圧縮処理または移動目標検出処理のような信号処理方式を適用して追尾目標１の検出を行う構成であっても良い。
【００２３】
アンテナ駆動器１８は、垂線方向の回転軸を中心として、アレイアンテナを方位方向に機械回転駆動している。この回転駆動によって、アレイアンテナ開口面の指向方向は一定速度（角速度）で一方向へ回転し、所定のスキャン周期で１回転する。
【００２４】
ビーム制御器１７は、アレイアンテナの開口面前方の所定方向にアンテナビーム（送受信ビーム）２を形成している。アンテナビーム２の形成は、各移相器８の移相量を指定し、各素子アンテナ３ごとに送受信信号の位相を制御することによって行われる。また、アンテナ開口面に対するアンテナビーム２の方向は、各移相器８の移相量の差によって決まる。このため、ビーム制御器１７は、アレイアンテナの指向方向に対し、任意の方向にアンテナビーム２を形成することができ、この相対的な方向をダイナミックに変化させれば、アンテナビーム２を電子走査させることができる。
【００２５】
走査テーブル１５は、スキャン周期ごとに繰り返されるビーム走査の走査スケジュールを記憶する記憶手段であり、走査スケジュールとして、重点的覆域方位Ａが記憶されている。重点覆域方位Ａは、追尾目標１が存在する可能性の高い覆域方位であり、レーダの覆域内の一部の方位（の範囲）として予め与えられる。なお、レーダの覆域は、捜索対象とする追尾目標１に対応してあらかじめ定められ、例えば、方位方向に３６０°の全周、仰角θｅｌ及び最大距離Ｒｍａｘにより区切られたエリアである。
【００２６】
走査制御器１６は、走査テーブル１５の走査スケジュールに基づいてビーム走査の制御を行っている。走査制御器１６は、送信機１０及びアンテナ駆動器１８に対し、走査開始及び走査終了のための制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、アンテナ駆動器１８が、アレイアンテナを一定速度で機械回転駆動し、送信機１０が、一定のパルス繰返周期でパルス信号を送出する。また、走査制御器１６は、ビーム制御器１７に対し、位相制御のための制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、ビーム制御器１７は、アンテナビーム２の電子走査を行っている。
【００２７】
アンテナ駆動器１８により、アレイアンテナを方位方向に機械回転走査しながら、ビーム制御器１７により、アンテナビーム２を方位方向に電子走査した場合、アンテナビーム２の方位方向の走査速度は、機械回転走査及び電子走査の合成速度となる。このアンテナビームを送受信ビームとして、送信機１０で生成されたパルス信号が送信され、そのレーダエコーが受信される。
【００２８】
図２は、図１のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図であり、走査時間ごとの方位変化を表している。ビーム指向方位をθａｚとし、アレイアンテナの指向方位を機械指向方位θｍとし、アレイアンテナの指向方向に対するアンテナビームの相対的な角度、すなわち、ビーム制御器１７の電子走査によるビーム走査角をθｅとすれば、θｅ＝θａｚ−θｍと表すことができる。
【００２９】
走査テーブル１５における重点的覆域方位Ａを０°〜θ１の範囲及びθ２〜３６０°の範囲とする。例えば、重点的覆域方位Ａが北を基準として−３０°〜＋３０°の範囲であれば、θ１＝３０°，θ２＝３３０°となる。また、同一のビーム走査によるスキャンを繰り返し行うために、走査時間＝０において、θａｚ＝θｍ＝０°とし、走査時間＝ｔ３（スキャン周期）において、θａｚ＝θｍ＝３６０°としている。
【００３０】
アレイアンテナは、アンテナ駆動器１８により一定の角速度で回転駆動されるので、走査時間ごとの機械指向方位θｍの変化は傾き一定の直線になる。ところが、送受信ビームは、重点的覆域方位Ａ内においてアレイアンテナに対し回転方向と逆方向に電子走査されるため、ビーム走査は減速され、機械回転走査よりも低速で走査される。このため、この区間（走査時間＝０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３）におけるビーム指向方位θａｚの変化は、機械指向方位θｍの場合よりも傾きの小さい直線となる。
【００３１】
一方、重点的覆域方位Ａ以外においては、回転方向と同じ方向に電子走査されるため、ビーム走査は加速され、機械回転走査よりも高速で走査される。すなわち、ビーム指向方位θａｚの変化は、区間（走査時間＝ｔ１〜ｔ２）において、機械指向方位θｍの場合よりも傾きの大きい直線になる。
【００３２】
ビーム走査開始直後の走査時間＝０の近傍におけるレーダの状態ａでは、アレイアンテナの回転方向と逆方向に電子走査されているため、電子ビーム走査角θｅが減少している。一方、走査時間＝ｔ１とｔ２の間におけるレーダの状態ｂでは、回転方向と同じ方向に電子走査されているため、θｅが増加している。なお、走査時間＝ｔ３以降は、走査時間＝０〜ｔ３のビーム走査が繰り返される。
【００３３】
図３は、図１のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ状態ａ、ｂについて、アンテナ開口面と送受信ビームの関係を示した概略図である。また、図３（ｃ）は、全方位についてレーダ装置の覆域が示されている。
【００３４】
レーダのアレイアンテナが時計回りに機械回転しているとすれば、レーダの状態ａにおいて、アレイアンテナの前方に形成された送受信ビームは、アレイアンテナの方位方向の回転と逆方向、すなわち、反時計回りに電子走査されている。一方、レーダの状態ｂにおいては、アレイアンテナの回転と同方向、すなわち、時計回りに電子走査されている。
【００３５】
このため、送受信ビームは、重点的覆域方位Ａ内（状態ａを含む）において低速走査され、重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内（状態ｂを含む）において相対的に高速走査される。
【００３６】
送受信ビームの走査速度を減速して低速走査することにより、当該方位に対する送信パルス数を増加させることができる。送信パルス数が増加すれば、コヒーレント積分におけるＳ／Ｎの改善量が向上し、レーダ探知距離が伸延する。従って、重点的覆域方位Ａ内におけるレーダ探知距離をＲ１とし、重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内における探知距離をＲ３とすると、Ｒ１＞Ｒ３となる。ここで、送受信ビームの走査速度は、所望のレーダ探知距離が得られるように設定される。
【００３７】
具体的には、図３（ｃ）において、時刻ｔ１（θａｚ＝３０°）までは、機械的なアンテナ指向方位θｍの回転に逆行するように、反時計方向にビームを電子走査し、ビーム走査角θｅは徐々に大きくなる。そして、ビーム指向方位θａｚが重点的覆域方位Ａを抜け出す時刻ｔ１以降、時計回りに電子走査を行われ、ビーム走査角θｅが徐々に小さくなる。その後、ビーム指向方位θａｚが機械的なアンテナ指向方位θｍと一致した後も、更に、時計回りに電子走査を行い、逆向きのビーム走査角θｅが徐々に大きくなる。
【００３８】
その後、ビーム指向方位θａｚが、重点的覆域方位Ａに入る時刻ｔ３（方位θａｚ＝−３０°）以降は、再び反時計方向へビームを電子走査し、ビーム走査角θｅが徐々に小さくなるように制御される。その後、機械的なアンテナ指向方位θｍと一致し、その後も更に反時計回りに電子走査が行われる。
【００３９】
図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、図１のレーダ装置における探知動作の一例を示したフローチャートである。追尾目標１を探知するためのビーム走査が開始されると、ビーム制御器１７によりアレイアンテナの前方に送受信ビーム２が形成される（ステップＳ１０１）。
【００４０】
このとき、送受信ビーム２が形成される方位が重点的覆域方位Ａ内にある場合には、送受信ビーム２がアレイアンテナの回転方向と逆方向に電子走査され、低速ビーム走査になる（ステップＳ１０２及びＳ１０３）。一方、送受信ビーム２が形成される方位が重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内にある場合には、送受信ビーム２がアレイアンテナの回転方向と同じ方向に電子走査され、高速ビーム走査になる（ステップＳ１０５）。
【００４１】
そして、送信パルス繰返し周期ごとの受信信号に基づいて、スレッショルド検出器１３により追尾目標１の検出が行われ、検出結果に基づいて追尾処理器１４により追尾処理が行われる（ステップＳ１０４）。
【００４２】
本実施の形態によれば、重点的覆域方位Ａ内において、より低速のビーム走査を行うことができ、重点的覆域方位内におけるレーダ探知距離を伸延することができる。このため、追尾目標１の存在する可能性の高い覆域方位が予め想定されるような場合に、その特定の覆域方位の探知距離を伸延させて重点的に捜索することができる。
【００４３】
また、重点的覆域方位Ａ内において、アレイアンテナの回転方向とは逆方向へビームを電子走査することによって、ビーム走査速度を低減している。このため、アレイアンテナの回転速度を制御する必要がなく、アンテナ駆動器は一定速度でアレイアンテナを回転させればよいので、簡素にレーダ装置を構成することができる。
【００４４】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１２０は、指向性アンテナを方位方向に回転駆動してビーム走査を行うレーダであって、回転駆動を制御することにより特定の覆域方位内を減速してビーム走査することができる。
【００４５】
このレーダ装置１２０は、アンテナ１９、サーキュレータ４、送信機１０、受信機１１、コヒーレント積分器１２、スレッショルド検出器１３、追尾処理器１４、走査テーブル２０、走査制御器２１及びアンテナ駆動器２２により構成される。
【００４６】
アンテナ１９は、反射鏡等を有する指向性アンテナである。送信機１０によりサーキュレータ４を介して出力された送信信号はアンテナ１９から送信され、そのエコー信号はアンテナ１９で再び受信される。この受信信号はサーキュレータ４を介して受信機１１へ出力される。
【００４７】
送信機（ＴＸ）１０は、走査制御器２１からの制御信号に基づいて、送信パルス信号を所定のパルス繰返し周期で生成出力している。受信機（ＲＸ）１１は、受信信号を検波処理し、処理後の受信信号をコヒーレント積分器１２へ出力している。
【００４８】
走査制御器２１は、走査テーブル２０の走査スケジュールに基づいてビーム走査の制御を行っている。送信機１０に対しては、走査開始及び走査終了のための制御信号が出力され、アンテナ駆動器２２に対しては、駆動制御のための制御信号が出力される。
【００４９】
アンテナ駆動器２２は、走査制御器２１からの制御信号に基づいて、アンテナ１９を方位方向に回転駆動している。回転駆動は、角速度を複数（２以上）に切替えて行われ、この回転駆動によりアンテナ１９の前方に形成された送受信ビーム２は、方位方向にビーム走査される。
【００５０】
ここで、送受信ビーム２が重点的覆域方位Ａ内に存在するときは、低速の一定速度で回転駆動が行われ、送受信ビーム２が重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内に存在するときは、高速の一定速度で回転駆動が行われる。その他の構成は、図１のレーダ装置１１０（実施の形態１）と同様である。
【００５１】
図６は、図５のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図であり、走査時間ごとの方位変化を表している。本実施の形態では、送受信ビームがアンテナ１９の指向方向に形成されるため、アンテナ１９の機械指向方位θｍが送受信ビームのビーム指向方位θａｚと等しくなっている。
【００５２】
送受信ビームが重点的覆域方位Ａ内にあるときは、アンテナ１９が減速して回転駆動されるため、この区間（走査時間＝０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３）において、ビーム走査は減速され低速走査になる。
【００５３】
一方、重点的覆域方位Ａ以外においては、アンテナ１９が加速して回転駆動されるため、ビーム走査は加速され相対的に高速走査になる。このため、走査時間ごとのビーム指向方位θａｚの変化は、区間（走査時間＝ｔ１〜ｔ２）における傾きが区間（走査時間＝０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３）における傾きと比べて大きい折れ線になっている。
【００５４】
図７は、図５のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図であり、図７（ａ）は動作中のレーダを側方から見た図、図７（ｂ）は動作中のレーダを上方から見た図をそれぞれ表している。
【００５５】
アンテナ１９の前方に形成された送受信ビームは、アンテナ１９の機械回転とともに、アンテナ１９の回転方向と同じ方向、すなわち、時計回りにビーム走査される。送受信ビームが重点的覆域方位Ａ内にあるときには、アンテナ１９が低速回転され、送受信ビームが重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内にあるときには、アンテナ１９が相対的に高速回転される。
【００５６】
ここで、送受信ビームを重点的覆域方位Ａ内において低速走査させることにより、信号処理における送信パルスごとのヒット積分数を多くすることができ、レーダ探知距離を長くすることができる。
【００５７】
本実施の形態によれば、重点的覆域方位Ａ内だけを減速してビーム走査することができ、この覆域方位のレーダ探知距離を伸延することができる。このため、追尾目標１の存在する可能性の高い覆域方位が予め想定されるような場合に、その特定の覆域方位の探知距離を伸延させて重点的に捜索することができる。
【００５８】
また、アンテナ１９の回転速度の制御によりビーム走査の減速を行っているので、アンテナ１９の構成が容易である。さらに、ビーム指向方位θａｚが常にアンテナ１９の機械指向方位θｍと等しいので、電子ビーム走査によりθａｚがθｍとずれてアンテナ利得が低下するということが生じない。このため、効率的に覆域を構成することができる。
【００５９】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１３０は、図１のレーダ装置１１０（実施の形態１）と比較すれば、電子走査と並行してアレイアンテナの回転速度の制御を行っている点で異なる。
【００６０】
走査テーブル２３は、電子走査によるアンテナ利得の低下を考慮したものとなっている。走査制御器１６は、この走査テーブル２３に基づいて、アレイアンテナの回転速度を制御するための制御信号をアンテナ駆動器２２へ出力している。
【００６１】
アンテナ駆動器２２は、走査制御器１６からの制御信号に基づいて、角速度を切替えてアレイアンテナを回転駆動している。ここで、送受信ビームが重点的覆域方位Ａ内に存在するときは、低速で回転駆動が行われ、送受信ビームが重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内に存在するときは、高速で回転駆動が行われる。その他の構成は、図１のレーダ装置１１０と同様である。
【００６２】
図９は、図８のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。本実施の形態では、電子走査に合わせてアレイアンテナの回転速度の制御が行われるため、走査時間ごとの機械指向方位θｍの変化も折れ線になっている。
【００６３】
重点的覆域方位Ａが０°〜θ１の範囲及びθ４〜３６０°の範囲とすれば、送受信ビームが重点的覆域方位Ａ内にあるとき、アンテナの機械指向方位θｍは０°〜θ２（＞θ１）及びθ３（＜θ４）〜３６０°となり、アレイアンテナはこの範囲を減速して回転駆動される。このとき、送受信ビームはアレイアンテナの回転方向と逆方向に電子走査されるため、走査時間ごとのビーム指向方位θａｚの変化は、この区間（走査時間＝０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３）において機械指向方位θｍよりも傾きの小さい直線になっている。
【００６４】
一方、送受信ビームが重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内にあるとき、アンテナの機械指向方位θｍはθ２〜θ３となり、アレイアンテナはこの範囲を加速して回転駆動される。このとき、送受信ビームはアレイアンテナの回転方向に電子走査されるため、この区間（走査時間＝ｔ１〜ｔ２）において、ビーム指向方位θａｚの変化は、機械指向方位θｍに比べて傾きの大きい直線になっている。
【００６５】
電子走査と並行して機械回転走査の速度制御を行うことにより、電子ビーム走査角θｅを小さくすることができる。このとき、アレイアンテナに対する電子走査の範囲も小さくなる。ところで、アンテナ利得をＧとし、その低下量をΔＧとすると、ΔＧ∝ｃｏｓθｅの関係がある。また、レーダ方程式によれば、レーダ探知距離をＲとすると、Ｒ４∝Ｇ２の関係がある。従って、θｅを小さくすることにより、ΔＧを軽減することができ、電子走査範囲の中央部より外側におけるＲの低下を抑制することができる。
【００６６】
本実施の形態によれば、電子走査及び機械回転走査を組み合わせてビーム走査の走査速度を減速しているので、特定の覆域方位において探知距離Ｒを伸延させることができるとともに、電子走査だけで減速を行っている実施の形態１と比べて、電子ビーム走査角θｅを小さく設定することができる。このため、特定の覆域方位内においてビーム走査の走査範囲の中央部より外側における探知距離Ｒの低下を軽減することができる。
【００６７】
また、機械回転走査だけで減速を行っている実施の形態２と比べて、低速回転時及び高速回転時における機械回転の速度差を抑制することができ、駆動制御が容易となり、ビーム走査の安定性が増す。
【００６８】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１４０は、図８のレーダ装置１３０（実施の形態３）と比較すれば、機械回転の加減速時の走査速度を補正する電子走査を行っている点で異なる。
【００６９】
走査テーブル２４は、アレイアンテナの機械回転駆動における加減速を考慮したものとなっている。走査制御器１６は、この走査テーブル２４に基づいて、ビーム走査の制御を行っている。
【００７０】
ビーム制御器１７は、アレイアンテナの機械回転における加減速時の走査速度を補正する位相制御を行っている。その他の構成は、図８のレーダ装置１３０と同様である。
【００７１】
図１１は、図１０のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。本実施の形態では、アレイアンテナの機械回転の加速時及び減速時におけるビーム走査の走査速度を補正する電子走査が行われる。
【００７２】
重点的覆域方位Ａ（０°〜θ１の範囲及びθ４〜３６０°の範囲）内では、アレイアンテナの機械回転の減速制御により、アンテナビームは一定速度で低速走査されている。一方、低速走査される区間（走査時間＝０〜ｔ１及びｔ４〜ｔ５）以外の区間では、アレイアンテナの機械回転が加速される。
【００７３】
ここで、アレイアンテナの機械回転が加速されて高速回転に移行するまでには、通常、ある程度の加速期間（走査時間＝ｔ１〜ｔ２）を要する。同様に、機械回転が減速されて低速回転に移行するまでには、減速期間（走査時間＝ｔ３〜ｔ４）を要する。この機械回転の加減速期間を経て機械回転は一定の回転速度に達する。
【００７４】
加減速期間における走査速度を一定に保ちながらビーム走査を行うために、区間（走査時間＝ｔ１〜ｔ４）において位相制御による電子走査を行っている。この電子走査は、機械回転の加速開始直後及び減速終了直前において機械回転方向と同方向に行われ、高速回転している期間において回転方向と逆方向に行われる。
【００７５】
このため、走査時間ごとのビーム指向方位θａｚの変化は、区間（走査時間＝ｔ１〜ｔ４）において傾きが一定の直線となる。この様にして、加減速期間を含む高速走査期間において、走査速度を一定に保ちながらビーム走査を行うことができる。
【００７６】
図１２は、図１０のレーダ装置におけるアレイアンテナの機械回転を示した状態図であり、指向方位ごとの角速度変化を表している。アレイアンテナの機械回転は、重点的覆域方位Ａ（０°〜θ１の範囲及びθ４〜３６０°の範囲）内において、低速（角速度ω＝ω１）で行われ、重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内において高速（角速度ω＝ω２）で行われている。
【００７７】
機械回転の加減速時（θ１〜θ２及びθ３〜θ４）に、ビーム走査の走査速度が変化するのを電子走査により補正している。
【００７８】
図１３は、図１０のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。重点的覆域方位Ａ内では、機械回転走査により低速ビーム走査を行い、重点的覆域方位Ａ以外の覆域方位内では、機械回転走査及び電子走査を組み合わせて高速ビーム走査を行っている。これにより、加減速期間を含む高速走査期間におけるビーム走査速度を一定にすることができる。
【００７９】
本実施の形態によれば、ビーム走査における安定性が向上し、効率的に覆域を構成することができる。
【００８０】
なお、レーダアンテナが屋外に設置され、風力などの外乱要因により機械回転の回転速度にムラが生じる場合に、回転速度の変化を検出し、回転速度のムラを補正するために電子走査を行う構成であっても良い。
【００８１】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１５０は、図１のレーダ装置１１０（実施の形態１）と比較すれば、電子走査のための走査テーブルを複数備えている点で異なる。
【００８２】
走査テーブル１５，２５は、２以上の重点的覆域方位に対応したものとなっており、走査テーブル１５には、重点的覆域方位Ａが記憶され、走査テーブル２５には、重点的覆域方位Ｂが記憶されている。これらの重点覆域方位Ａ，Ｂは、ともにレーダの覆域方位の一部であるが、同一方位が含まれていない、すなわち、互いに重複しない異なる覆域方位であるものとする。
【００８３】
走査制御器１６は、走査テーブル１５，２５に基づいて走査制御を行い、１スキャン周期内において重点的覆域方位Ａ及びＢ内が減速走査される。その他の構成は、図１のレーダ装置１１０と同様である。
【００８４】
図１５は、図１４のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。重点的覆域方位Ａを０°〜θ１の範囲及びθ４〜３６０°の範囲とし、重点的覆域方位Ｂをθ２〜θ３の範囲とする。例えば、覆域方位Ａが仮に北を基準として、−３０°〜＋３０°の範囲であれば、θ１＝３０°，θ４＝３３０°となり、覆域方位Ｂが１６０°〜２００°の範囲であれば、θ２＝１６０°，θ３＝２００°となる。
【００８５】
これらの重点的覆域方位内では電子走査により減速されてビーム走査が行われ、低速走査になる。すなわち、送受信ビームは、覆域方位Ａに対応する区間（走査時間＝０〜ｔ１とｔ４〜ｔ５）、及び、覆域方位Ｂに対応する区間（走査時間＝ｔ２〜ｔ３）において低速走査され、これら以外の覆域方位において高速走査されている。
【００８６】
覆域方位Ａにおける探知距離をＲ１、覆域方位Ｂにおける探知距離をＲ２、そして、覆域方位Ａ及びＢ以外の覆域方位における探知距離をＲ３とすると、Ｒ１＞Ｒ３，Ｒ２＞Ｒ３となっており、この様な複雑な覆域を構成することができる。なお、走査テーブル数を増やすことにより、３以上の重点的覆域方位に対応することができる。
【００８７】
本実施の形態によれば、特定の覆域方位が複数存在する場合に、探知距離を伸延させてこれらの覆域方位内をビーム走査することができる。
【００８８】
なお、アレイアンテナの機械回転の速度制御による減速走査を、電子走査と並行して行う構成であっても良い。
【００８９】
実施の形態６．
図１６は、本発明の実施の形態６によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１６０は、図１４のレーダ装置１５０（実施の形態５）と比較すれば、複数の走査テーブルを切替えてビーム走査を行っている点で異なる。
【００９０】
アレイアンテナの機械回転における回転走査のスキャンごとに走査テーブル１５，２５が切替えられる。この走査テーブル１５，２５の切替えは、走査テーブル切替器２６により行われ、スキャン周期ごとに走査テーブル１５または２５のいずれか一方が順次に走査制御器１６へ出力される。
【００９１】
走査制御器１６は、スキャン周期ごとの走査テーブル１５，２５に基づいて、走査制御を行っている。その他の構成は、図１４のレーダ装置１５０と同様である。
【００９２】
図１７は、図１６のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。走査時間＝０〜ｔ３（スキャン周期）は、走査テーブル１５に基づいてビーム走査が行われ、重点的覆域方位Ａ（走査時間＝０〜ｔ１及びｔ２〜ｔ３）において低速走査されている。
【００９３】
一方、次のスキャン周期の走査時間＝ｔ３〜ｔ６は、走査テーブル２５に基づいてビーム走査が行われ、重点的覆域方位Ｂ（走査時間＝ｔ４〜ｔ５）において低速走査されている。この様にして、スキャン周期ごとに重点的覆域方位を切替えてビーム走査が行われる。
【００９４】
本実施の形態によれば、実施の形態５の場合と同様、重点的覆域方位が複数存在する場合に、探知距離を伸延させてこれらの覆域方位内を重点的にビーム走査することができる。更に、本実施の形態では、２以上の重点的覆域領域が、それぞれ広範囲である場合や、一部が重複している場合にも適用することができる。
【００９５】
実施の形態７．
本実施の形態のレーダ装置１７０は、図１のレーダ装置１１０（実施の形態１）と比較すれば、アレイアンテナに対する電子走査の走査範囲内において、中央部に比べ、外側において仰角がより大きくなるビーム走査を行うように位相制御している点で異なる。
【００９６】
素子アンテナ３は、垂直方向（仰角方向）にも複数配置されている。送受信ビームの仰角は、これらの素子アンテナ３に対する移相量の差によって決まるため、ビーム制御器１７が各移相器８に対し移相量を指定することにより、送受信ビームの仰角を制御することができる。本実施の形態では、ビーム制御器１７が、送受信ビームの方位方向だけでなく仰角方向の制御も行っており、アンテナ利得の低下に応じて、送受信ビームの仰角を大きくする走査制御を行っている。その他の構成は、図１のレーダ装置１１０と同様である。
【００９７】
図１８は、本発明の実施の形態７によるレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図であり、図１８（ａ）は垂直面覆域内におけるビーム仰角の変化に伴う探知距離の変化を表し、図１８（ｂ）は動作中のアレイアンテナを上から見た図を表している。
【００９８】
目標高度が予め一定の高度であると想定される場合に設定される覆域は、相対的に高仰角において探知距離が短くなっている。ところで、アレイアンテナに対する電子走査の走査範囲の中央部より外側では、ビーム指向方位がアンテナ正面から外れ、アンテナ利得が低下し、探知距離が短くなる。
【００９９】
従って、アンテナ利得が低下する電子走査の走査範囲の中央部より外側において、ビーム指向仰角を大きくする位相制御を行うことにより、アンテナ利得が低下して探知距離が短くなるタイミングで高仰角覆域を走査することができる。例えば、目標高度ごとに覆域が設定されている場合であって、垂直面覆域で高仰角の距離が短い場合であれば、高仰角をビーム走査する際の探知距離は、短くてもよい。このため、アンテナ開口面の正面以外に電子ビームを走査するタイミングを高仰角の覆域に割り当てることによって、覆域走査を効率的に行うことができるとともに、アンテナ利得の低下による影響を低減することができる。
【０１００】
実施の形態８．
図１９は、本発明の実施の形態８によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダシステム１８０は、送信局及び受信局が異なる場所に設置されるバイスタティックレーダであり、受信局が送信局の走査テーブルに基づいてビーム走査を行っている。
【０１０１】
このレーダシステム１８０は、受信局２７、送信局２８及びバイスタ送信局ビーム指向方位テーブル２９からなる。受信局２７は、受信ビームを形成するレーダ装置であり、送信局２８は、送信ビームを形成するレーダ装置である。受信局２７及び送信局２８は、異なる場所に設置され、それぞれ図８のレーダ装置１３０（実施の形態３）と同様に構成される。
【０１０２】
バイスタ送信局ビーム指向方位テーブル２９は、送信局２８の走査テーブル２３に基づいて構成され、送信局２８のビーム走査における指向方位データが記憶されている。送信局２８の指向方位データは、送信局２８の走査制御器１６からデータ伝送される。指向方位テーブル２９は、受信局２７側に備えられる。なお、指向方位データは、データ伝送する代わりに予め設定されていても良い。
【０１０３】
受信局２７の走査制御器１６は、バイスタ送信局ビーム指向方位テーブル２９の指向方位データに基づいて、走査制御を行っている。
【０１０４】
図２０は、図１９のレーダシステムにおけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。受信局２７は、送信ビームのビーム指向方位に沿って、受信ビームのビーム指向方位を制御している。従って、重点的覆域方位内に送信ビームがある場合は、この送信ビームの覆域方位内を受信ビームが低速走査され、受信ビームの覆域が伸延される。
【０１０５】
本実施の形態によれば、重点的覆域方位の探知距離を伸延させてビーム走査を行うことができる。
【０１０６】
上記実施の形態では、２つのレーダからなるバイスタティックレーダの場合について説明したが、３以上のレーダからなるマルチスタティックレーダであっても良い。
【０１０７】
実施の形態９．
図２１は、本発明の実施の形態９によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。本実施の形態のレーダ装置１９０は、図８のレーダ装置１３０（実施の形態３）と比較すれば、走査テーブル３０を備えている点で異なる。
【０１０８】
走査テーブル３０は、追尾処理器１４からの追尾処理結果に基づいて構成され、特定目標に対するビーム指向方位が記憶される。走査制御器１６は、この走査テーブル３０に基づいて走査制御を行っている。送受信ビームは、ビーム制御器１７によって特定目標の覆域方位に指向される。
【０１０９】
図２２は、図２１のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。ビーム走査によるサーチの結果、特定の追尾目標１が検出されると、その追尾目標１に対する追尾処理結果に基づいて、送受信ビーム２が追尾目標１の覆域方位に電子走査される。
【０１１０】
図２３は、図２１のレーダ装置におけるビーム走査を示した状態図であり、アンテナ指向方位ごとのビーム指向方位の変化を表している。特定の追尾目標１が存在する覆域方位θ０では、アレイアンテナの機械回転と逆方向に電子走査される。このため、アンテナ指向方位がθ１からθ２まで変化する期間、ビーム走査速度はほぼゼロとなり、ビーム指向方位はθ０に保たれている。
【０１１１】
本実施の形態によれば、所定の覆域方位を減速してビーム走査しながら、特定の追尾目標に対して重点的にビーム指向することができる。このため、追尾能力が向上し、目標検出率が上がる。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、目標の存在する可能性の高い覆域方位に対する送信パルス数を増大させ、当該覆域方位の探知距離を伸延させて重点的に捜索することができる。レーダ装置、レーダシステム及びレーダ走査制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。
【図３】図１のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。
【図４】図１のレーダ装置における探知動作の一例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図６】図５のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。
【図７】図５のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図９】図８のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。
【図１０】本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図１１】図１０のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。
【図１２】図１０のレーダ装置におけるアレイアンテナの機械回転を示した状態図である。
【図１３】図１０のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図１５】図１４のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。
【図１６】本発明の実施の形態６によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図１７】図１６のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した状態図である。
【図１８】本発明の実施の形態７によるレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態８によるレーダシステムの一構成例を示したブロック図である。
【図２０】図１９のレーダシステムにおけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。
【図２１】本発明の実施の形態９によるレーダ装置の構成例を示したブロック図である。
【図２２】図２１のレーダ装置におけるビーム走査の一例を示した動作説明図である。
【図２３】図２１のレーダ装置におけるビーム走査を示した状態図である。
【符号の説明】
３素子アンテナ、４サーキュレータ、５電力増幅器、６低雑音増幅器、
７送受信切替器、８移相器、９電力分配器、１０送信機、
１１受信機、１２コヒーレント積分器、１３スレッショルド検出器、
１４追尾処理器、１５，２０，２３，２４，２５，３０走査テーブル、
１６，２１走査制御器、１７ビーム制御器、１８，２２アンテナ駆動器、
１９アンテナ、２６走査テーブル切替器、２７受信局、２８送信局、
２９バイスタ送信局ビーム指向方位テーブル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar device, a radar system, and a radar scanning control method, and more particularly, to an improvement in a radar device that performs beam scanning by rotating a directional antenna in an azimuth direction.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional radar device, for example, there is one described in Patent Document 1 or 2. The radar device described in Patent Literature 1 provides a period during which scanning of an antenna beam reduces the angular velocity of rotation of the antenna beam, prevents an increase in the spectrum width due to the scanning of the antenna beam, and performs reception during the period during which the angular speed is reduced. Distance information and velocity information are obtained from the echo signal, and the generation of false velocity information due to the scanning of the antenna beam is reduced, thereby improving the effect of an MTI (Moving Target Indicator) filter and improving the detection performance of the Doppler radar. It is configured to
[0003]
Further, the radar device described in Patent Document 2 is configured to control the electronic scanning antenna and the radar transmitting / receiving unit by switching and supplying a beam scheduler in which a plurality of different coverage areas are set.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-228243 A
[Patent Document 2]
JP 2001-264416 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional radar device as described above has a problem that the detection distance is constant irrespective of the azimuth, the coverage area in the horizontal plane is circular, and it is not possible to cope with a particular azimuth search. Was. For this reason, even in a case where a direction in which a target is likely to exist is assumed in advance, it has not been possible to extend the detection distance in that direction and search intensively.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radar apparatus, a radar system, and a radar scanning control method capable of mainly searching for a predetermined coverage direction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A radar apparatus according to the present invention includes: a directional antenna including two or more element antennas; an antenna driving unit that rotationally drives the directional antenna in an azimuth direction and directs an antenna aperture in all directions; A beam forming means for controlling and forming an antenna beam, a coverage azimuth storage means for storing a part of all directions as a specific coverage azimuth, and controlling the beam forming means based on the coverage azimuth storage means to specify And a scanning control unit that electronically scans the antenna beam in a direction opposite to the rotation direction of the directional antenna in the coverage direction.
[0008]
With such a configuration, the rotational driving of the antenna is canceled by the electronic scanning of the antenna beam in the predetermined specific coverage direction, the antenna beam is rotated at a lower speed than the directional antenna, and the detection distance in the specific coverage direction is determined. Can be prolonged.
[0009]
In addition, the radar apparatus according to the present invention includes an antenna driving unit that rotationally drives a directional antenna in an azimuth direction and directs an antenna aperture in all directions, and a coverage azimuth that stores a part of the azimuth as a specific coverage azimuth. Storage means, and scanning control means for controlling the antenna driving means based on the coverage azimuth storage means and rotating the directional antenna at a constant speed within the specific coverage azimuth and lower than outside the specific coverage azimuth. It is composed.
[0010]
With such a configuration, it is possible to reduce the rotation speed of the antenna in a predetermined specific coverage direction and extend the detection distance in the specific coverage direction.
[0011]
A radar system according to the present invention includes a transmitting station that forms a transmitting beam and a receiving station that forms a receiving beam. The transmitting station and the receiving station rotate the array antenna in the azimuth direction, and control the beam forming means for forming an antenna beam, the antenna driving means for directing the antenna aperture in all directions, the beam forming means, and the antenna beam. And a scanning control means for electronically scanning. Further, the transmitting station is provided with a coverage direction storage means for storing a part of all directions as a specific coverage direction. The scanning control means of the transmitting station controls the beam forming means based on the coverage azimuth storage means, and electronically scans the transmission beam in a direction opposite to the rotation direction of the array antenna within the specific coverage azimuth. The scanning control means of the receiving station controls the beam forming means based on the coverage direction storage means of the transmitting station, and electronically scans the received beam in a direction opposite to the rotation direction of the array antenna within the specific coverage direction. Let it.
[0012]
With such a configuration, in the bistatic radar system, the rotation speed of the transmission beam and the reception beam can be reduced in the common specific coverage direction, and the detection distance in the specific coverage direction can be extended.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing one configuration example of the radar device according to the first embodiment of the present invention. The radar apparatus 110 according to the present embodiment rotationally drives a mechanical rotary array antenna, electronically scans an antenna beam in a reverse direction in a specific coverage area direction, and rotates the antenna beam at a low speed in the coverage area. It is a radar device.
[0014]
The radar device 110 includes an element antenna 3, a circulator 4, a power amplifier 5, a low noise amplifier 6, a transmission / reception switch 7, a phase shifter 8, a power distributor 9, a transmitter 10, a receiver 11, a coherent integrator 12, It comprises a threshold detector 13, a tracking processor 14, a scanning table 15, a scanning controller 16, a beam controller 17, and an antenna driver 18.
[0015]
Two or more element antennas 3 are arranged in the horizontal direction (azimuth direction) to constitute an active phased array antenna as a directional antenna. A circulator 4 is provided for each element antenna 3. The circulator 4 is a circulating circuit connected to the power amplifier 5 and the low noise amplifier 6.
[0016]
The transmission / reception signal amplified by the power amplifier 5 is output to the element antenna 3 via the circulator 4. Then, it is transmitted as radio waves from the element antenna 3 to the space. A part of this radio wave is reflected by the tracking target 1 and received by the element antenna 3 as a radar echo. The received signal of the element antenna 3 including the radar echo is input to the low-noise amplifier 6 via the circulator 4 and power-amplified.
[0017]
The power amplifier 5 and the low noise amplifier 6 are connected to a phase shifter 8 via a transmission / reception switch 7. The transmission / reception switch 7 is switching means for selectively connecting the phase shifter 8 to the power amplifier 5 or the low noise amplifier 6. The power amplifier 5 is connected to the phase shifter 8 during transmission, and the low noise amplifier 6 is connected during reception. Are connected to the phase shifter 8.
[0018]
The phase shifter 8 is provided for each element antenna 3 and can change the phase of the transmission / reception signal by a predetermined phase shift amount. This phase shift amount is controlled by the beam controller 17.
[0019]
The transmission signal from the transmitter 10 is distributed and output for each element antenna 3 by the power distributor 9, and the transmission signal after phase control by the phase shifter 8 is output to the corresponding element antenna 3. On the other hand, the phase of the received signal from each element antenna 3 is controlled by the phase shifter 8, and the received signal after power combining by the power divider 9 is output to the receiver 11.
[0020]
The transmitter (TX) 10 generates a transmission pulse signal at a predetermined pulse repetition cycle based on a control signal from the scanning controller 16 and outputs the signal to the power distributor 9. The receiver (RX) 11 performs a detection process on the received signal from the power distributor 9 and outputs the processed received signal to the coherent integrator 12.
[0021]
The coherent integrator 12 integrates the received signal from the receiver 11 to improve the S / N (signal-to-noise ratio) of the video signal. The threshold detector 13 compares the amplitude of the received signal after the coherent integration processing with a predetermined threshold, and detects the tracking target 1 based on the received signal exceeding the threshold. By this detection processing, the distance and the azimuth to the tracking target 1 are obtained. The tracking processor 14 performs a tracking process based on the detection result of the threshold detector 13.
[0022]
Note that the tracking target 1 may be detected by applying a signal processing method such as pulse compression processing or moving target detection processing to the received signal.
[0023]
The antenna driver 18 mechanically drives the array antenna in the azimuth direction about the rotation axis in the perpendicular direction. By this rotational driving, the directional direction of the array antenna opening surface rotates in one direction at a constant speed (angular speed), and makes one rotation in a predetermined scan cycle.
[0024]
The beam controller 17 forms an antenna beam (transmission / reception beam) 2 in a predetermined direction in front of the aperture surface of the array antenna. The formation of the antenna beam 2 is performed by designating the amount of phase shift of each phase shifter 8 and controlling the phase of a transmission / reception signal for each element antenna 3. Further, the direction of the antenna beam 2 with respect to the antenna aperture surface is determined by the difference between the phase shift amounts of the phase shifters 8. For this reason, the beam controller 17 can form the antenna beam 2 in an arbitrary direction with respect to the directional direction of the array antenna. If the relative direction is dynamically changed, the antenna beam 2 can be electronically scanned. Can be done.
[0025]
The scan table 15 is a storage unit that stores a scan schedule of beam scanning that is repeated for each scan cycle, and stores a focused coverage direction A as the scan schedule. The focus coverage direction A is a coverage direction in which the tracking target 1 is likely to exist, and is given in advance as (a range of) a part of the direction in the radar coverage. Note that the radar coverage area is predetermined in accordance with the tracking target 1 to be searched, and is, for example, an area divided in the azimuth direction by 360 degrees all around, an elevation angle θel, and a maximum distance Rmax.
[0026]
The scanning controller 16 controls beam scanning based on the scanning schedule of the scanning table 15. The scanning controller 16 outputs control signals for starting and ending scanning to the transmitter 10 and the antenna driver 18. Based on this control signal, the antenna driver 18 mechanically drives the array antenna at a constant speed, and the transmitter 10 transmits a pulse signal at a constant pulse repetition period. Further, the scanning controller 16 outputs a control signal for phase control to the beam controller 17. Based on the control signal, the beam controller 17 performs electronic scanning of the antenna beam 2.
[0027]
When the antenna controller 2 electronically scans the antenna beam 2 in the azimuth direction while mechanically scanning the array antenna in the azimuth direction by the antenna driver 18, the scanning speed of the antenna beam 2 in the azimuth direction is determined by the mechanical rotation scanning. And the combined speed of electronic scanning. Using this antenna beam as a transmission / reception beam, a pulse signal generated by the transmitter 10 is transmitted, and its radar echo is received.
[0028]
FIG. 2 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar apparatus of FIG. 1, and shows a change in azimuth for each scanning time. The beam azimuth is θaz, the azimuth of the array antenna is mechanical azimuth θm, and the relative angle of the antenna beam to the azimuth of the array antenna, that is, the beam scanning angle by electronic scanning of the beam controller 17 is θe. For example, it can be expressed as θe = θaz−θm.
[0029]
The focus coverage direction A in the scanning table 15 is set to a range of 0 ° to θ1 and a range of θ2 to 360 °. For example, if the priority coverage direction A is in the range of −30 ° to + 30 ° with reference to the north, θ1 = 30 ° and θ2 = 330 °. Further, in order to repeatedly perform scanning by the same beam scanning, θaz = θm = 0 ° at the scanning time = 0, and θaz = θm = 360 ° at the scanning time = t3 (scan cycle).
[0030]
Since the array antenna is driven to rotate at a constant angular velocity by the antenna driver 18, the change in the machine direction azimuth θm for each scanning time becomes a straight line with a constant inclination. However, since the transmission and reception beams are electronically scanned in the direction opposite to the rotation direction with respect to the array antenna in the focused coverage direction A, the beam scanning is decelerated and the scanning is performed at a lower speed than the mechanical rotation scanning. Therefore, the change in the beam pointing direction θaz in this section (scanning time = 0 to t1 and t2 to t3) is a straight line having a smaller inclination than in the case of the mechanical pointing direction θm.
[0031]
On the other hand, since the electronic scanning is performed in the same direction as the rotation direction except for the focus coverage direction A, the beam scanning is accelerated and the scanning is performed at a higher speed than the mechanical rotation scanning. That is, the change in the beam azimuth azimuth θaz becomes a straight line having a larger inclination in the section (scanning time = t1 to t2) than in the case of the machine azimuth azimuth θm.
[0032]
In the state a of the radar near the scanning time = 0 immediately after the start of the beam scanning, since the electronic scanning is performed in the direction opposite to the rotation direction of the array antenna, the electron beam scanning angle θe decreases. On the other hand, in the state b of the radar between the scanning times t1 and t2, since the electronic scanning is performed in the same direction as the rotation direction, θe increases. After the scanning time = t3, the beam scanning of the scanning time = 0 to t3 is repeated.
[0033]
FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams showing the relationship between the antenna aperture surface and the transmission / reception beam for states a and b, respectively. FIG. 3C shows the coverage of the radar apparatus in all directions.
[0034]
Assuming that the radar array antenna is mechanically rotating clockwise, in the state a of the radar, the transmission / reception beam formed in front of the array antenna is in the opposite direction to the rotation in the azimuth direction of the array antenna, that is, counterclockwise. It is electronically scanned around. On the other hand, in the state b of the radar, electronic scanning is performed in the same direction as the rotation of the array antenna, that is, clockwise.
[0035]
For this reason, the transmission / reception beam is scanned at a low speed in the focus coverage direction A (including the state a) and relatively quickly scanned in the coverage direction other than the focus coverage direction A (including the state b). You.
[0036]
By reducing the scanning speed of the transmission / reception beam and performing low-speed scanning, the number of transmission pulses for the azimuth can be increased. As the number of transmission pulses increases, the amount of improvement in S / N in coherent integration increases, and the radar detection distance increases. Accordingly, if the radar detection distance in the primary coverage direction A is R1 and the detection distance in the coverage direction other than the primary coverage direction A is R3, then R1> R3. Here, the scanning speed of the transmission / reception beam is set so that a desired radar detection distance is obtained.
[0037]
Specifically, in FIG. 3C, until time t1 (θaz = 30 °), the beam is electronically scanned in a counterclockwise direction so as to run counter to the mechanical rotation of the antenna pointing direction θm, and the beam scanning is performed. The angle θe gradually increases. After time t1 at which the beam orientation azimuth θaz leaves the focus coverage area azimuth A, electronic scanning is performed clockwise, and the beam scanning angle θe gradually decreases. Thereafter, even after the beam pointing direction θaz coincides with the mechanical antenna pointing direction θm, electronic scanning is further performed clockwise, and the beam scanning angle θe in the reverse direction gradually increases.
[0038]
Thereafter, after time t3 (azimuth θaz = −30 °) when the beam orientation azimuth θaz enters the important coverage azimuth A, the beam is electronically scanned again in the counterclockwise direction so that the beam scanning angle θe gradually decreases. Is controlled. Thereafter, it coincides with the mechanical antenna pointing direction θm, and thereafter, electronic scanning is further performed counterclockwise.
[0039]
Steps S101 to S105 in FIG. 4 are flowcharts showing an example of the detection operation in the radar device in FIG. When the beam scanning for detecting the tracking target 1 is started, the transmission / reception beam 2 is formed in front of the array antenna by the beam controller 17 (step S101).
[0040]
At this time, if the azimuth at which the transmission / reception beam 2 is formed is within the crucial coverage area azimuth A, the transmission / reception beam 2 is electronically scanned in the direction opposite to the rotation direction of the array antenna, resulting in low-speed beam scanning (step S102). And S103). On the other hand, when the azimuth at which the transmission / reception beam 2 is formed is in a coverage azimuth other than the primary coverage azimuth A, the transmission / reception beam 2 is electronically scanned in the same direction as the rotation direction of the array antenna, and is used for high-speed beam scanning. (Step S105).
[0041]
Then, the tracking target 1 is detected by the threshold detector 13 based on the received signal in each transmission pulse repetition cycle, and the tracking processing is performed by the tracking processor 14 based on the detection result (step S104).
[0042]
According to the present embodiment, it is possible to perform lower-speed beam scanning in the focused coverage direction A, and to extend the radar detection distance in the focused coverage direction. For this reason, when a coverage direction in which the tracking target 1 is likely to exist is assumed in advance, the search distance of the specific coverage direction can be extended and the search can be focused.
[0043]
Further, the beam scanning speed is reduced by electronically scanning the beam in a direction opposite to the rotation direction of the array antenna in the primary coverage area direction A. Therefore, there is no need to control the rotation speed of the array antenna, and the antenna driver only needs to rotate the array antenna at a constant speed, so that the radar device can be simply configured.
[0044]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to Embodiment 2 of the present invention. The radar apparatus 120 according to the present embodiment is a radar that performs beam scanning by rotating a directional antenna in an azimuth direction, and performs beam scanning while controlling rotation and deceleration in a specific coverage azimuth. be able to.
[0045]
The radar device 120 includes an antenna 19, a circulator 4, a transmitter 10, a receiver 11, a coherent integrator 12, a threshold detector 13, a tracking processor 14, a scan table 20, a scan controller 21, and an antenna driver 22. Is done.
[0046]
The antenna 19 is a directional antenna having a reflector and the like. The transmission signal output by the transmitter 10 via the circulator 4 is transmitted from the antenna 19, and the echo signal is received by the antenna 19 again. This received signal is output to the receiver 11 via the circulator 4.
[0047]
The transmitter (TX) 10 generates and outputs a transmission pulse signal at a predetermined pulse repetition cycle based on a control signal from the scanning controller 21. The receiver (RX) 11 performs a detection process on the received signal, and outputs the processed received signal to the coherent integrator 12.
[0048]
The scanning controller 21 controls beam scanning based on the scanning schedule of the scanning table 20. Control signals for scanning start and scanning end are output to the transmitter 10, and control signals for driving control are output to the antenna driver 22.
[0049]
The antenna driver 22 rotationally drives the antenna 19 in the azimuth direction based on a control signal from the scanning controller 21. The rotational drive is performed by switching the angular velocity to a plurality (two or more), and the transmit / receive beam 2 formed in front of the antenna 19 by this rotational drive is scanned in the azimuth direction.
[0050]
Here, when the transmission / reception beam 2 exists in the important coverage direction A, the rotation is performed at a low constant speed, and the transmission / reception beam 2 exists in the coverage direction other than the priority coverage direction A. At this time, the rotary drive is performed at a high constant speed. Other configurations are the same as those of the radar device 110 (Embodiment 1) of FIG.
[0051]
FIG. 6 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar apparatus of FIG. 5, and shows a change in azimuth for each scanning time. In the present embodiment, since the transmitting and receiving beams are formed in the directing direction of the antenna 19, the mechanical pointing direction θm of the antenna 19 is equal to the beam pointing direction θaz of the transmitting and receiving beams.
[0052]
When the transmission / reception beam is in the important coverage area direction A, the antenna 19 is decelerated and driven to rotate, and in this section (scanning time = 0 to t1 and t2 to t3), the beam scanning is decelerated and the low speed scanning is performed. become.
[0053]
On the other hand, in the directions other than the focused coverage direction A, the antenna 19 is accelerated and driven to rotate, so that beam scanning is accelerated and relatively high-speed scanning is performed. For this reason, the change in the beam orientation azimuth θaz for each scanning time becomes a polygonal line in which the slope in the section (scanning time = t1 to t2) is larger than the slope in the section (scanning time = 0 to t1 and t2 to t3). I have.
[0054]
7A and 7B are operation explanatory diagrams showing an example of beam scanning in the radar apparatus of FIG. 5. FIG. 7A is a diagram of the radar in operation viewed from the side, and FIG. Each figure shows the radar viewed from above.
[0055]
The transmission / reception beam formed in front of the antenna 19 is scanned with the mechanical rotation of the antenna 19 in the same direction as the rotation direction of the antenna 19, that is, clockwise. When the transmission / reception beam is in the primary coverage direction A, the antenna 19 is rotated at a low speed. When the transmission / reception beam is in the coverage direction other than the primary coverage direction A, the antenna 19 is relatively rotated at a high speed. .
[0056]
Here, by performing low-speed scanning of the transmission / reception beam in the focused coverage direction A, the number of hit integrations for each transmission pulse in signal processing can be increased, and the radar detection distance can be increased.
[0057]
According to the present embodiment, beam scanning can be performed while decelerating only within the focused coverage direction A, and the radar detection distance in this coverage direction can be extended. For this reason, when a coverage direction in which the tracking target 1 is likely to exist is assumed in advance, the search distance of the specific coverage direction can be extended and the search can be focused.
[0058]
Further, since the beam scanning is decelerated by controlling the rotation speed of the antenna 19, the configuration of the antenna 19 is easy. Further, since the beam direction azimuth θaz is always equal to the mechanical direction azimuth θm of the antenna 19, it does not occur that the electron beam scanning shifts θaz to θm and lowers the antenna gain. For this reason, a covered area can be constituted efficiently.
[0059]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to Embodiment 3 of the present invention. The radar apparatus 130 of the present embodiment is different from the radar apparatus 110 (Embodiment 1) of FIG. 1 in that the rotation speed of the array antenna is controlled in parallel with the electronic scanning.
[0060]
The scanning table 23 takes into account a decrease in antenna gain due to electronic scanning. The scanning controller 16 outputs a control signal for controlling the rotation speed of the array antenna to the antenna driver 22 based on the scanning table 23.
[0061]
The antenna driver 22 rotationally drives the array antenna by switching the angular velocity based on a control signal from the scanning controller 16. Here, when the transmission / reception beam exists in the priority coverage direction A, the rotation is performed at a low speed. When the transmission / reception beam exists in the coverage direction other than the priority coverage direction A, the rotation is performed at a high speed. A rotation drive is performed. Other configurations are the same as those of the radar device 110 of FIG.
[0062]
FIG. 9 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. In the present embodiment, since the rotation speed of the array antenna is controlled in accordance with the electronic scanning, the change in the machine direction azimuth θm for each scanning time is also a polygonal line.
[0063]
If the important coverage direction A is in the range of 0 ° to θ1 and in the range of 4 ° to 360 °, when the transmission / reception beam is in the important coverage direction A, the mechanical pointing direction θm of the antenna is 0 ° to θ2 ( > Θ1) and θ3 (<θ4) to 360 °, and the array antenna is rotationally driven at a reduced speed in this range. At this time, since the transmission / reception beam is electronically scanned in the direction opposite to the rotation direction of the array antenna, the change in the beam pointing azimuth θaz for each scanning time is caused by mechanical pointing in this section (scanning time = 0 to t1 and t2 to t3). The straight line has a smaller inclination than the azimuth θm.
[0064]
On the other hand, when the transmission / reception beam is in a coverage azimuth other than the focused coverage azimuth A, the mechanical orientation azimuth θm of the antenna is θ2 to θ3, and the array antenna is accelerated in this range and rotationally driven. At this time, since the transmission / reception beam is electronically scanned in the rotation direction of the array antenna, in this section (scanning time = t1 to t2), the change in the beam directional azimuth θaz is a straight line having a larger inclination than the mechanical directional azimuth θm. Has become.
[0065]
By controlling the speed of the mechanical rotation scanning in parallel with the electronic scanning, the electron beam scanning angle θe can be reduced. At this time, the range of electronic scanning for the array antenna also becomes smaller. By the way, if the antenna gain is G and the amount of decrease is ΔG, there is a relationship of ΔG∝cosθe. Further, according to the radar equation, if the radar detection distance is R, there is a relationship of R4２G2. Therefore, by reducing θe, ΔG can be reduced, and a decrease in R outside the center of the electronic scanning range can be suppressed.
[0066]
According to the present embodiment, since the scanning speed of the beam scanning is reduced by combining the electronic scanning and the mechanical rotation scanning, the detection distance R can be extended in a specific coverage direction, and only by the electronic scanning. The electron beam scanning angle θe can be set smaller than in the first embodiment in which deceleration is performed. Therefore, it is possible to reduce a decrease in the detection distance R outside the center of the scanning range of the beam scanning within the specific coverage direction.
[0067]
Also, compared to the second embodiment in which deceleration is performed only by mechanical rotation scanning, the difference in the speed of mechanical rotation during low-speed rotation and high-speed rotation can be suppressed, driving control becomes easier, and beam scanning becomes more stable. The nature increases.
[0068]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to Embodiment 4 of the present invention. The radar apparatus 140 according to the present embodiment is different from the radar apparatus 130 (Embodiment 3) in FIG. 8 in that electronic scanning for correcting the scanning speed during acceleration / deceleration of mechanical rotation is performed.
[0069]
The scanning table 24 takes into account acceleration and deceleration in mechanical rotation of the array antenna. The scanning controller 16 controls beam scanning based on the scanning table 24.
[0070]
The beam controller 17 performs phase control for correcting the scanning speed during acceleration / deceleration in mechanical rotation of the array antenna. Other configurations are the same as those of the radar device 130 of FIG.
[0071]
FIG. 11 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. In the present embodiment, electronic scanning is performed to correct the scanning speed of beam scanning during acceleration and deceleration of mechanical rotation of the array antenna.
[0072]
In the important coverage area azimuth A (the range of 0 ° to θ1 and the range of θ4 to 360 °), the antenna beam is scanned at a low speed at a constant speed by the mechanical rotation reduction control of the array antenna. On the other hand, the mechanical rotation of the array antenna is accelerated in a section other than the section where scanning is performed at a low speed (scanning time = 0 to t1 and t4 to t5).
[0073]
Here, a certain acceleration period (scan time = t1 to t2) is usually required until the mechanical rotation of the array antenna is accelerated to shift to high-speed rotation. Similarly, a deceleration period (scanning time = t3 to t4) is required until the mechanical rotation is decelerated to shift to low speed rotation. After the acceleration / deceleration period of the machine rotation, the machine rotation reaches a constant rotation speed.
[0074]
In order to perform beam scanning while keeping the scanning speed constant during the acceleration / deceleration period, electronic scanning by phase control is performed in a section (scanning time = t1 to t4). The electronic scanning is performed in the same direction as the machine rotation direction immediately after the start of the mechanical rotation and immediately before the end of the deceleration, and is performed in the opposite direction to the rotation direction during the high-speed rotation.
[0075]
For this reason, the change in the beam azimuth azimuth θaz for each scanning time becomes a straight line having a constant slope in the section (scanning time = t1 to t4). In this manner, beam scanning can be performed while keeping the scanning speed constant during the high-speed scanning period including the acceleration / deceleration period.
[0076]
FIG. 12 is a state diagram showing a mechanical rotation of the array antenna in the radar apparatus of FIG. 10, and shows a change in angular velocity for each directional azimuth. The mechanical rotation of the array antenna is performed at a low speed (angular velocity ω = ω1) within the focus coverage direction A (the range of 0 ° to θ1 and the range of θ4 to 360 °). It is performed at high speed (angular velocity ω = ω2) in the coverage direction.
[0077]
Changes in the scanning speed of the beam scanning during acceleration / deceleration of the machine rotation (θ1 to θ2 and θ3 to θ4) are corrected by electronic scanning.
[0078]
FIG. 13 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. In the focus coverage direction A, low-speed beam scanning is performed by mechanical rotation scanning, and in the coverage direction other than the focus coverage direction A, high-speed beam scanning is performed by combining mechanical rotation scanning and electronic scanning. Thereby, the beam scanning speed in the high-speed scanning period including the acceleration / deceleration period can be made constant.
[0079]
According to the present embodiment, stability in beam scanning is improved, and a covered area can be efficiently formed.
[0080]
Note that when the radar antenna is installed outdoors and the rotational speed of the mechanical rotation is uneven due to disturbance factors such as wind power, electronic scanning is performed to detect the change in the rotational speed and correct the unevenness in the rotational speed. It may be.
[0081]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to Embodiment 5 of the present invention. The radar apparatus 150 according to the present embodiment is different from the radar apparatus 110 (Embodiment 1) in FIG. 1 in that a plurality of scanning tables for electronic scanning are provided.
[0082]
The scanning tables 15 and 25 correspond to two or more priority coverage directions. The scanning table 15 stores the priority coverage directions A, and the scanning table 25 stores the priority coverage directions. The direction B is stored. These important coverage azimuths A and B are both part of the radar coverage azimuth, but do not include the same azimuth, that is, different coverage azimuths that do not overlap with each other.
[0083]
The scanning controller 16 performs scanning control based on the scanning tables 15 and 25, and performs deceleration scanning in the focused coverage directions A and B within one scanning cycle. Other configurations are the same as those of the radar device 110 of FIG.
[0084]
FIG. 15 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. The priority coverage direction A is in the range of 0 ° to θ1 and θ4 to 360 °, and the priority coverage direction B is in the range of θ2 to θ3. For example, if the coverage direction A is in the range of −30 ° to + 30 ° with reference to the north, θ1 = 30 ° and θ4 = 330 °, and the coverage direction B is in the range of 160 ° to 200 °. For example, θ2 = 160 ° and θ3 = 200 °.
[0085]
In these important coverage directions, beam scanning is performed at a reduced speed by electronic scanning, and scanning is performed at low speed. That is, the transmission / reception beam is scanned at a low speed in a section corresponding to the coverage azimuth A (scanning time = 0 to t1 and t4 to t5) and a section corresponding to the coverage azimuth B (scanning time = t2 to t3), High-speed scanning is performed in other coverage directions.
[0086]
If the detection distance in the coverage azimuth A is R1, the detection distance in the coverage azimuth B is R2, and the detection distance in the coverage azimuth other than the coverage azimuths A and B is R3, R1> R3, R2> R3. Thus, such a complicated covered area can be formed. By increasing the number of scanning tables, it is possible to cope with three or more important coverage directions.
[0087]
According to the present embodiment, when a plurality of specific coverage directions exist, it is possible to extend the detection distance and perform beam scanning within these coverage directions.
[0088]
Note that a configuration in which decelerated scanning by controlling the speed of mechanical rotation of the array antenna is performed in parallel with electronic scanning may be employed.
[0089]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to Embodiment 6 of the present invention. The radar apparatus 160 of the present embodiment is different from the radar apparatus 150 (Embodiment 5) of FIG. 14 in that a plurality of scan tables are switched to perform beam scanning.
[0090]
The scan tables 15 and 25 are switched for each rotation scan in mechanical rotation of the array antenna. The switching of the scan tables 15 and 25 is performed by a scan table switch 26, and one of the scan tables 15 and 25 is sequentially output to the scan controller 16 in each scan cycle.
[0091]
The scanning controller 16 performs scanning control based on the scanning tables 15 and 25 for each scanning cycle. Other configurations are the same as those of the radar device 150 of FIG.
[0092]
FIG. 17 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. During scanning time = 0 to t3 (scan cycle), beam scanning is performed based on the scanning table 15, and low-speed scanning is performed in the focused coverage direction A (scanning time = 0 to t1 and t2 to t3).
[0093]
On the other hand, during the scanning time = t3 to t6 in the next scanning cycle, beam scanning is performed based on the scanning table 25, and the scanning is performed at a low speed in the focused coverage direction B (scanning time = t4 to t5). In this manner, beam scanning is performed by switching the focused coverage direction in each scanning cycle.
[0094]
According to the present embodiment, similarly to the case of the fifth embodiment, when a plurality of important coverage directions exist, it is possible to extend the detection distance and focus the beam scanning in these coverage directions. it can. Further, the present embodiment can be applied to a case where the two or more focus coverage areas are respectively wide or partially overlapped.
[0095]
Embodiment 7 FIG.
Radar apparatus 170 of the present embodiment has a larger elevation angle on the outer side than on the central part in the scanning range of electronic scanning of the array antenna as compared with radar apparatus 110 (Embodiment 1) in FIG. The difference is that the phase is controlled so as to perform beam scanning.
[0096]
A plurality of element antennas 3 are also arranged in the vertical direction (elevation angle direction). Since the elevation angle of the transmission / reception beam is determined by the difference in the amount of phase shift with respect to these element antennas 3, the beam controller 17 controls the elevation angle of the transmission / reception beam by designating the amount of phase shift for each phase shifter 8. Can be. In the present embodiment, the beam controller 17 controls not only the azimuth direction of the transmission / reception beam but also the elevation angle direction, and performs the scanning control to increase the elevation angle of the transmission / reception beam according to the decrease in the antenna gain. . Other configurations are the same as those of the radar device 110 of FIG.
[0097]
FIG. 18 is an operation explanatory view showing an example of beam scanning in the radar device according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 18A shows a change in the detection distance due to a change in the beam elevation angle in the vertical surface area. FIG. 18B shows a top view of the array antenna in operation.
[0098]
The coverage area set when the target altitude is assumed to be a constant altitude has a shorter detection distance at a relatively high elevation angle. By the way, outside the center of the electronic scanning range of the array antenna, the beam directivity deviates from the front of the antenna, the antenna gain decreases, and the detection distance decreases.
[0099]
Therefore, by performing phase control to increase the beam directivity elevation angle outside the center of the electronic scanning range where the antenna gain decreases, the high elevation angle coverage is reduced at the timing when the antenna gain decreases and the detection distance becomes short. Can be scanned. For example, when the coverage area is set for each target altitude and the distance of the high elevation angle is short in the vertical plane coverage area, the detection distance when scanning the beam at the high elevation angle may be short. . Therefore, by assigning the timing for scanning the electron beam to a position other than in front of the antenna opening surface to a high elevation angle coverage area, the coverage area scanning can be performed efficiently, and the effect of a decrease in antenna gain is reduced. Can be.
[0100]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 19 is a block diagram showing one configuration example of the radar system according to the eighth embodiment of the present invention. The radar system 180 of the present embodiment is a bistatic radar in which a transmitting station and a receiving station are installed at different locations, and the receiving station performs beam scanning based on a scanning table of the transmitting station.
[0101]
This radar system 180 includes a receiving station 27, a transmitting station 28, and a beam transmitting direction table 29 for a vista transmitting station. The receiving station 27 is a radar device that forms a receiving beam, and the transmitting station 28 is a radar device that forms a transmitting beam. The receiving station 27 and the transmitting station 28 are installed at different locations, and have the same configuration as the radar apparatus 130 (Embodiment 3) of FIG.
[0102]
The beamer azimuth azimuth table 29 of the vista transmission station is configured based on the scan table 23 of the transmission station 28 and stores directional azimuth data of the transmission station 28 in beam scanning. The direction data of the transmitting station 28 is transmitted from the scanning controller 16 of the transmitting station 28. The pointing direction table 29 is provided on the receiving station 27 side. Note that the directional azimuth data may be set in advance instead of transmitting the data.
[0103]
The scanning controller 16 of the receiving station 27 performs scanning control based on directional azimuth data of the beam azimuth azimuth table 29 of the vista transmitting station.
[0104]
FIG. 20 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar system of FIG. The receiving station 27 controls the beam orientation of the reception beam along the beam orientation of the transmission beam. Therefore, when the transmission beam is in the important coverage direction, the reception beam is scanned at low speed in the coverage direction of the transmission beam, and the coverage of the reception beam is extended.
[0105]
According to the present embodiment, it is possible to perform beam scanning by extending the detection distance of the focused coverage direction.
[0106]
In the above-described embodiment, a case of a bistatic radar including two radars has been described. However, a multistatic radar including three or more radars may be used.
[0107]
Embodiment 9 FIG.
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to Embodiment 9 of the present invention. The radar apparatus 190 according to the present embodiment is different from the radar apparatus 130 (Embodiment 3) in FIG. 8 in that the radar apparatus 190 includes the scanning table 30.
[0108]
The scanning table 30 is configured based on the tracking processing result from the tracking processor 14, and stores the beam azimuth with respect to the specific target. The scanning controller 16 performs scanning control based on the scanning table 30. The transmission / reception beam is directed to a specific target coverage direction by the beam controller 17.
[0109]
FIG. 22 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. As a result of the search by the beam scanning, when a specific tracking target 1 is detected, the transmission / reception beam 2 is electronically scanned in the coverage direction of the tracking target 1 based on the tracking processing result for the tracking target 1.
[0110]
FIG. 23 is a state diagram showing beam scanning in the radar apparatus of FIG. 21, and shows a change in the beam directivity for each antenna directivity. At the coverage azimuth θ0 where the specific tracking target 1 exists, electronic scanning is performed in a direction opposite to the mechanical rotation of the array antenna. For this reason, during the period when the antenna azimuth changes from θ1 to θ2, the beam scanning speed becomes almost zero, and the beam azimuth is maintained at θ0.
[0111]
According to the present embodiment, the beam can be focused on a specific tracking target while performing beam scanning while decelerating a predetermined coverage direction. Therefore, the tracking ability is improved, and the target detection rate is increased.
[0112]
【The invention's effect】
Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to increase the number of transmission pulses for a coverage direction in which a target is likely to be present, extend the detection distance of the coverage direction, and perform a focused search. A radar device, a radar system, and a radar scanning control method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a radar device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a detection operation in the radar device of FIG. 1;
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to a second embodiment of the present invention.
6 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. 5;
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG.
FIG. 12 is a state diagram showing mechanical rotation of an array antenna in the radar device of FIG. 10;
13 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to a fifth embodiment of the present invention.
15 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to a sixth embodiment of the present invention.
17 is a state diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG.
FIG. 18 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram showing one configuration example of a radar system according to an eighth embodiment of the present invention.
20 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar system of FIG.
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration example of a radar device according to a ninth embodiment of the present invention.
22 is an operation explanatory diagram showing an example of beam scanning in the radar device of FIG. 21.
FIG. 23 is a state diagram showing beam scanning in the radar apparatus of FIG. 21;
[Explanation of symbols]
3 element antenna, 4 circulator, 5 power amplifier, 6 low noise amplifier,
7 transmission / reception switch, 8 phase shifter, 9 power divider, 10 transmitter,
11 receiver, 12 coherent integrator, 13 threshold detector,
14 tracking processor, 15, 20, 23, 24, 25, 30 scanning table,
16, 21 scanning controller, 17 beam controller, 18, 22 antenna driver,
19 antenna, 26 scanning table switch, 27 receiving station, 28 transmitting station,
29 Vista Transmitting Station Beam Direction Table

Claims

A directional antenna comprising two or more element antennas,
Antenna driving means for rotating the directional antenna in the azimuth direction and directing the antenna aperture in all directions;
Beam forming means for performing phase control for each element antenna and forming an antenna beam,
Coverage direction storage means for storing a part of all directions as a specific coverage direction;
Scanning control means for controlling the beam forming means based on the coverage azimuth storage means and electronically scanning the antenna beam in a direction opposite to the rotation direction of the directional antenna in a specific coverage azimuth direction,
A radar apparatus wherein an antenna beam is rotated at a lower speed than a directional antenna in a specific coverage direction.

The scanning control means electronically scans the antenna beam in the same direction as the rotation direction of the directional antenna, outside the specific coverage direction,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the antenna beam is rotated at a higher speed than the directional antenna outside the specific coverage direction.

The antenna driving means rotationally drives the directional antenna at a constant speed,
2. The radar apparatus according to claim 1, wherein the scanning control means electronically scans the antenna beam at a constant speed in a specific coverage direction.

The scanning control means controls the antenna driving means based on the coverage azimuth storage means, and rotationally drives the directional antenna at a constant speed within the specific coverage azimuth at a lower speed than outside the specific coverage azimuth. The radar device according to claim 1, wherein

The scanning control means, outside the specific coverage direction, electronically scans the directional antenna at the time of acceleration and deceleration of the directional antenna by the antenna driving means,
The radar apparatus according to claim 4, wherein the antenna beam is rotated at a constant speed outside the specific coverage direction.

Antenna driving means for rotating the directional antenna in the azimuth direction and directing the antenna aperture in all directions;
Coverage direction storage means for storing a part of all directions as a specific coverage direction;
Scanning control means for controlling the antenna driving means based on the coverage azimuth storage means and rotating the directional antenna at a constant speed within the specific coverage azimuth at a lower speed than outside the specific coverage azimuth. Radar equipment.

2. The scanning control device according to claim 1, wherein the scanning control means forms an antenna beam having a higher elevation angle at an end where the antenna gain is lower than at a center of a beam scanning range relative to the directional antenna. Radar equipment.

The radar device according to claim 1, wherein the coverage direction storage unit stores two or more non-overlapping specific coverage directions.

The above-mentioned coverage direction storage means stores two or more specific coverage directions, and the scan control means selects a different specific coverage direction for each scan cycle, and sets an antenna based on the selected specific coverage direction. 9. The radar device according to 8, wherein the driving device or the beam forming device is controlled.

Tracking processing means for performing a target tracking process based on the received signal,
3. The radar apparatus according to claim 2, wherein said coverage direction storage means is updated based on a tracking result, and stores a direction of a tracking target as a specific coverage direction.

It comprises a transmitting station that forms a transmitting beam, and a receiving station that forms a receiving beam,
The transmitting station and the receiving station rotate the array antenna in the azimuth direction, and control the beam forming means for forming an antenna beam, the antenna driving means for directing the antenna aperture in all directions, the beam forming means, and the antenna beam. Scanning control means for electronically scanning the
The transmitting station further includes a coverage direction storage unit that stores a part of all directions as a specific coverage direction,
The scanning control means of the transmitting station controls the beam forming means based on the coverage azimuth storage means, and within the specific coverage azimuth, causes the transmission beam to electronically scan in a direction opposite to the rotation direction of the array antenna,
The scanning control means of the receiving station controls the beam forming means based on the coverage direction storage means of the transmitting station, and electronically scans the reception beam in a direction opposite to the rotation direction of the array antenna within the specific coverage direction. A radar system characterized by the following.

An antenna driving step of rotating the array antenna in the azimuth direction and directing the antenna aperture in all directions;
Beam forming step of performing phase control for each element antenna to form an antenna beam,
The beam forming means is controlled based on the coverage azimuth storage means for storing a part of all directions as the specific coverage azimuth, and within the specific coverage azimuth, the antenna beam is emitted in a direction opposite to the rotation direction of the directional antenna. Scanning control step for electronic scanning,
A radar scanning control method, wherein an antenna beam is rotated at a lower speed than a directional antenna in a specific coverage direction.

An antenna driving step of rotating the directional antenna in the azimuth direction and directing the antenna aperture in all directions;
The directional antenna is controlled at a constant speed within the specific coverage direction, which is lower than outside the specific coverage direction, by controlling the antenna driving means based on the coverage direction storage means for storing a part of all directions as the specific coverage direction. A scan control step of rotating the radar.