JPH0136076B2 - - Google Patents
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- JPH0136076B2 JPH0136076B2 JP56040135A JP4013581A JPH0136076B2 JP H0136076 B2 JPH0136076 B2 JP H0136076B2 JP 56040135 A JP56040135 A JP 56040135A JP 4013581 A JP4013581 A JP 4013581A JP H0136076 B2 JPH0136076 B2 JP H0136076B2
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- Japan
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- spectrum
- signal
- prf
- aircraft
- phased array
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
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- Remote Sensing (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は航空機に搭載したパルスドツプラレ
ーダを用いて、地上あるいは海上を移動する目標
を検出する装置に関するものである。
ーダを用いて、地上あるいは海上を移動する目標
を検出する装置に関するものである。
まず従来の航空機搭載用パルスドツプラレーダ
装置を図を用いて説明する。
装置を図を用いて説明する。
第１図は従来のパルスドツプラレーダ装置の構
成を示す図で、図中、１はフエーズドアレーアン
テナ、２はアンテナビーム、３はビーム方向指示
装置、４は送信機、５は送受切替器、６は受信
機、７は信号処理装置、８はビームステアリング
軸である。
成を示す図で、図中、１はフエーズドアレーアン
テナ、２はアンテナビーム、３はビーム方向指示
装置、４は送信機、５は送受切替器、６は受信
機、７は信号処理装置、８はビームステアリング
軸である。
さて、送信機４は一定のくり返し周波数で送信
パルスを発生し、送信切替器５を介してフエーズ
ドアンテナ１に転送する。ここでくり返し周波数
はパルスくり返し周波数（Pulse Repe−tition
Frequency）と呼ばれ以下これをPEFと記す。フ
エーズドアンテナ１は送信機４より転送される送
信パルスをビームステアリング角がθaの方向に放
射する。ビームステアリング方向θaはビーム方向
指示装置３により指示される。なおここでθaは航
空機の飛行方向とビームステアリング軸８とのな
す角度である。
パルスを発生し、送信切替器５を介してフエーズ
ドアンテナ１に転送する。ここでくり返し周波数
はパルスくり返し周波数（Pulse Repe−tition
Frequency）と呼ばれ以下これをPEFと記す。フ
エーズドアンテナ１は送信機４より転送される送
信パルスをビームステアリング角がθaの方向に放
射する。ビームステアリング方向θaはビーム方向
指示装置３により指示される。なおここでθaは航
空機の飛行方向とビームステアリング軸８とのな
す角度である。
一方、フエースドアレーアンテナ１で受信され
た受信信号は送受切替器５を介して受信機６に入
力される。受信機６はその内部において、RF
（Radio Frequency）帯の受信信号を増幅、検波
してVF（Video Frequency）帯の信号に変換し
たのち、さらにこれに距離ゲートをかけて（Ａ／
Ｄ変換して）デイジタル信号に変換して信号処理
装置７に転送する。信号処理装置７は受信機６よ
り転送されてくるデイジタル信号を一時的にその
内部にあるメモリに格納して、複数個の送信パル
スから得られる複数個の受信信号のうち同一の距
離ゲートにあるデイジタル信号を抽出した後これ
をフーリエ変換して、受信信号のドツプラ周波数
のスペクトル分布を求める。
た受信信号は送受切替器５を介して受信機６に入
力される。受信機６はその内部において、RF
（Radio Frequency）帯の受信信号を増幅、検波
してVF（Video Frequency）帯の信号に変換し
たのち、さらにこれに距離ゲートをかけて（Ａ／
Ｄ変換して）デイジタル信号に変換して信号処理
装置７に転送する。信号処理装置７は受信機６よ
り転送されてくるデイジタル信号を一時的にその
内部にあるメモリに格納して、複数個の送信パル
スから得られる複数個の受信信号のうち同一の距
離ゲートにあるデイジタル信号を抽出した後これ
をフーリエ変換して、受信信号のドツプラ周波数
のスペクトル分布を求める。
航空機と移動目標の位置関係が第２図に示すよ
うであれば、信号処理装置７内で得られるスペク
トル分布は第３図に示すようになる。第２図及び
第３図において９は航空機、１０は移動目標、１
１は大地、１２はアンテナビーム２のフツトプリ
ント、１３は距離ゲートによつて分割されたビー
ムフツトプリント、１４はメインローブクラツタ
スペクトル、１５はサイドローブクラツタスペク
トル、１６は目標信号スペクトルである。
うであれば、信号処理装置７内で得られるスペク
トル分布は第３図に示すようになる。第２図及び
第３図において９は航空機、１０は移動目標、１
１は大地、１２はアンテナビーム２のフツトプリ
ント、１３は距離ゲートによつて分割されたビー
ムフツトプリント、１４はメインローブクラツタ
スペクトル、１５はサイドローブクラツタスペク
トル、１６は目標信号スペクトルである。
第２図において、航空機９は速度VSで飛行し
ており、移動目標１０は速度Vtで移動している。
また、Vtの符号は移動目標１０が航空機９に近
づく方向に移動している場合に正とする。
ており、移動目標１０は速度Vtで移動している。
また、Vtの符号は移動目標１０が航空機９に近
づく方向に移動している場合に正とする。
第３図においてドツプラスペクトル分布は、
PRFでくり返すので、第３図には一周期分のみ
示してある。
PRFでくり返すので、第３図には一周期分のみ
示してある。
このように、ドツプラスペクトル分布がPRFで
くり返すのは次の理由による。信号処理装置７が
ドツプラスペクトル分布が導出するデイジタル信
号は一定のくり返し周波数で送信パルスを目標に
向けて送信して得られた一連の受信信号のうち同
一の距離ゲートから抽出された信号である。い
ま、送信パルスを送信するくり返し周波数は
PRFであつたから受信信号が得られるくり返し
周波数もPRFとなる。これはドツプラスペクト
ル分布が導出されるデイジタル信号、即ち、同一
の距離ゲートにあるデイジタル信号の標本化周波
数がPRFであることと等価になる。標本化周波
数がPRFであるデイジタル信号の周波数スペク
トルは標本化周波数PRFに等しい周期でくり返
すことはデイジタル信号理論が一般論として教え
る公知の事実となつている。このようなデイジタ
ル信号の性質により、デイジタル信号の処理を周
波数領域で考える場合、スペクトルの一周期分の
みを考えるだけで十分であり、しばしば標本化周
波数PRFは信号処理帯域と呼ばれる。
くり返すのは次の理由による。信号処理装置７が
ドツプラスペクトル分布が導出するデイジタル信
号は一定のくり返し周波数で送信パルスを目標に
向けて送信して得られた一連の受信信号のうち同
一の距離ゲートから抽出された信号である。い
ま、送信パルスを送信するくり返し周波数は
PRFであつたから受信信号が得られるくり返し
周波数もPRFとなる。これはドツプラスペクト
ル分布が導出されるデイジタル信号、即ち、同一
の距離ゲートにあるデイジタル信号の標本化周波
数がPRFであることと等価になる。標本化周波
数がPRFであるデイジタル信号の周波数スペク
トルは標本化周波数PRFに等しい周期でくり返
すことはデイジタル信号理論が一般論として教え
る公知の事実となつている。このようなデイジタ
ル信号の性質により、デイジタル信号の処理を周
波数領域で考える場合、スペクトルの一周期分の
みを考えるだけで十分であり、しばしば標本化周
波数PRFは信号処理帯域と呼ばれる。
メインローブクラツタスペクトル１４は、アン
テナビーム２のメインローブで受信される受信信
号のうち大地１１で散乱された信号のドツプラス
ペクトルである。同様にサイドローブクラツタス
ペクトル１５はアンテナビーム２のサイドローブ
で受信される大地１１で散乱された信号のドツプ
ラスペクトルである。目標信号スペクトル１６
は、アンテナビーム２のメインローブで受信され
た受信信号のうち、移動目標１０で散乱された信
号のドツプラスペクトルである。
テナビーム２のメインローブで受信される受信信
号のうち大地１１で散乱された信号のドツプラス
ペクトルである。同様にサイドローブクラツタス
ペクトル１５はアンテナビーム２のサイドローブ
で受信される大地１１で散乱された信号のドツプ
ラスペクトルである。目標信号スペクトル１６
は、アンテナビーム２のメインローブで受信され
た受信信号のうち、移動目標１０で散乱された信
号のドツプラスペクトルである。
目標信号スペクトル１６のレベルは、サイドロ
ーブクラツタスペクトル１５のそれより大きいが
メインローブクラツタ１４のそれより小さい。従
つて、移動目標１０を検出するためには、メイン
ローブクラツタスペクトル１４と目標信号スペク
トル１６に重なりが生じないことが必要となる。
ーブクラツタスペクトル１５のそれより大きいが
メインローブクラツタ１４のそれより小さい。従
つて、移動目標１０を検出するためには、メイン
ローブクラツタスペクトル１４と目標信号スペク
トル１６に重なりが生じないことが必要となる。
メインローブクラツタスペクトルのドツプラ中
心周波fMは次の次式で与えられる。
心周波fMは次の次式で与えられる。
fM＝2νs／λcosθa (1)
但し、νs：航空機の飛行速度
λ：送信波長
θa：飛行方向とビーム方向とのなす角度
である。またアンテナビーム２のビーム幅を△θw
で表すとメインローブクラツタのスペクトルの幅
△fMは第(1)式を用いて次式に示すように与えられ
る。
で表すとメインローブクラツタのスペクトルの幅
△fMは第(1)式を用いて次式に示すように与えられ
る。
△fM＝2νs／λ｛cos（θa−△θw／２）−cos（θa＋
△θw／２）｝ （2a） 第（2a）式は三角関係の加法定理を用いて次式
に示すように展開できる。
△θw／２）｝ （2a） 第（2a）式は三角関係の加法定理を用いて次式
に示すように展開できる。
△fM＝2νs／λ｛cosθa・cos△θw／２−sinθasin
△θw／２−（cosθacos△θw／２＋sinθasin△θw／
２）｝ ＝2νs／λ2sinθa・sin△θw／２ （2b） ここで、通常△θw≪１であるからsin△θw／２はθw／
２ で近似することができて、第（2b）式は次式に
示すように変形できる。
△θw／２−（cosθacos△θw／２＋sinθasin△θw／
２）｝ ＝2νs／λ2sinθa・sin△θw／２ （2b） ここで、通常△θw≪１であるからsin△θw／２はθw／
２ で近似することができて、第（2b）式は次式に
示すように変形できる。
△fM＝2νs／λsinθa△θw （2c）
一方、目標信号スペクトル１６のドツプラ周波数
fTは次式で与えられる。
fTは次式で与えられる。
fT＝２／λ｛VScosθS＋Vtcosθt｝ (3)
但しvT：移動目標の速度
θt：目標の移動方向と目標からみた航空機
方向とのなす角度 θs：航空機の移動方向と航空機からみた目
標方向とのなす角度である 第２図の状態は、θs＝θaの場合である。
方向とのなす角度 θs：航空機の移動方向と航空機からみた目
標方向とのなす角度である 第２図の状態は、θs＝θaの場合である。
さて、このように導出されたドツプラスペクト
ル分布から目標を検出できるためには、第３図に
示されるように目標信号スペクトル１６がメイン
ローブクラツタスペクトルに埋もれないことが必
要である。このためには、第(1)式、第（2c）式、
第(3)式で与えられるfM、△fM、fTが次の関係を満
たさなければならないことは明らかである。
ル分布から目標を検出できるためには、第３図に
示されるように目標信号スペクトル１６がメイン
ローブクラツタスペクトルに埋もれないことが必
要である。このためには、第(1)式、第（2c）式、
第(3)式で与えられるfM、△fM、fTが次の関係を満
たさなければならないことは明らかである。
｜fM−fT｜＞△fM／２ (4)
第(4)式は目標信号スペクトル１６がメインローブ
クラツタスペクトル１４の外側にあるための必要
条件であつて、検出できる移動目標の速度の下限
を与えるものである。
クラツタスペクトル１４の外側にあるための必要
条件であつて、検出できる移動目標の速度の下限
を与えるものである。
次の条件は第３図に示されるように信号処理帯
域PRFの内にサイドローブクラツタ１５が占め
る帯域が存在することである。この条件は、 △fM＜PRF (5) によつて表すことができる。
域PRFの内にサイドローブクラツタ１５が占め
る帯域が存在することである。この条件は、 △fM＜PRF (5) によつて表すことができる。
もし、第(5)式に示される条件が満たされず信号
処理帯域PRFがメインローブクラツタスペクト
ルの幅△fMより小さくなると、デイジタル信号理
論の教えるデイジタル信号の一般的性質により
〔Ｏ、PRF〕、〔−PRF、Ｏ〕および〔PRF、
2PRF〕の帯域に各々あつたメインローブクラツ
タスペクトルが互いに重なり合うことになる。そ
の結果、信号処理帯域がすべてメインローブクラ
ツタスペクトルで占められてしまい移動目標の速
度が第(4)式を満足する範囲であつても、目標信号
スペクトル１６はメインローブクラツタ１４に埋
もれることになる。
処理帯域PRFがメインローブクラツタスペクト
ルの幅△fMより小さくなると、デイジタル信号理
論の教えるデイジタル信号の一般的性質により
〔Ｏ、PRF〕、〔−PRF、Ｏ〕および〔PRF、
2PRF〕の帯域に各々あつたメインローブクラツ
タスペクトルが互いに重なり合うことになる。そ
の結果、信号処理帯域がすべてメインローブクラ
ツタスペクトルで占められてしまい移動目標の速
度が第(4)式を満足する範囲であつても、目標信号
スペクトル１６はメインローブクラツタ１４に埋
もれることになる。
フエーズドアレーアンテナの場合、ビーム幅△
θwはビームステアリング角θaの関数となりθa＝０
のときのビーム幅を△θw（０）とすると次式で与
えられる。
θwはビームステアリング角θaの関数となりθa＝０
のときのビーム幅を△θw（０）とすると次式で与
えられる。
△θw（θa）＝△θw（０）／cosθa ……(6)
第(6)式を第(2)式に代入して、次式を得る。
△fM＝2vs／λtanθa△θw（０） ……(7)
従来、この種の装置は、PRFが固定であつた
ので、第(5)式を満足できるθaは小さく、その結果
ビームの走査できる角度範囲が小さくなるという
欠点があつた。
ので、第(5)式を満足できるθaは小さく、その結果
ビームの走査できる角度範囲が小さくなるという
欠点があつた。
この発明は、このような欠点を解決するため、
ビームの走査角に応じて、PRFを切替え、広範
囲のビーム走査範囲が可能な航空機搭載用のパル
スドツプラレーダ装置を提供せんとするもので以
下この発明の一実施例を図面について詳細に説明
する。
ビームの走査角に応じて、PRFを切替え、広範
囲のビーム走査範囲が可能な航空機搭載用のパル
スドツプラレーダ装置を提供せんとするもので以
下この発明の一実施例を図面について詳細に説明
する。
第４図は、この発明の一実施例を示す図であつ
て、図中１〜７は第１図に示したものと同じであ
る。１７はPRF切替装置である。即ち、PRF切
替装置１７では第(7)式で与えられる△fMを計算
し、これより大きいPRFでは送信トリガを発生
し、これを送信機１７に入力する。
て、図中１〜７は第１図に示したものと同じであ
る。１７はPRF切替装置である。即ち、PRF切
替装置１７では第(7)式で与えられる△fMを計算
し、これより大きいPRFでは送信トリガを発生
し、これを送信機１７に入力する。
この結果、ビーム走査角θaに同期して、第(5)式
を満足するPRFによつて送信パルス信号が放射
され、第(4)式を満足する目標を検出することがで
きる。
を満足するPRFによつて送信パルス信号が放射
され、第(4)式を満足する目標を検出することがで
きる。
以上のようにこの発明によれば、ビーム走査角
に同期してPRFを切替えるから、ビーム走査の
角度範囲を大きくすることができ、フエーズドア
レーアンテナを用いたパルスドツプラレーダに用
いてその効果は極めて大きい。
に同期してPRFを切替えるから、ビーム走査の
角度範囲を大きくすることができ、フエーズドア
レーアンテナを用いたパルスドツプラレーダに用
いてその効果は極めて大きい。
第１図は、従来のパルスドツプラレーダの構成
を示す図、第２図は、航空機と目標の位置関係を
示す図、第３図は、ドツプラスペクトルの分布を
示す図、第４図は本発明の一実施例を示す図であ
る。図中、１はフエーズドアレーアンテナ、２は
アンテナビーム、３はビーム方向指示装置、４は
送信機５は送受切替器、６は受信機、７は信号処
理装置、８はビームステアリング軸、９は航空
機、１０は移動目標、１１は大地、１２はフツト
プリント、１３は距離ゲートにより分割されたフ
ツトプリント、１４はメインローブクラツタスペ
クトル、１５はサイドローブクラツタスペクト
ル、１６は目標信号スペクトル、１７はPRF切
替装置である。なお、図中、同一あるいは相当部
分には同一符号を付して示してある。
を示す図、第２図は、航空機と目標の位置関係を
示す図、第３図は、ドツプラスペクトルの分布を
示す図、第４図は本発明の一実施例を示す図であ
る。図中、１はフエーズドアレーアンテナ、２は
アンテナビーム、３はビーム方向指示装置、４は
送信機５は送受切替器、６は受信機、７は信号処
理装置、８はビームステアリング軸、９は航空
機、１０は移動目標、１１は大地、１２はフツト
プリント、１３は距離ゲートにより分割されたフ
ツトプリント、１４はメインローブクラツタスペ
クトル、１５はサイドローブクラツタスペクト
ル、１６は目標信号スペクトル、１７はPRF切
替装置である。なお、図中、同一あるいは相当部
分には同一符号を付して示してある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ フエーズドアレーアンテナと上記フエーズド
アレーアンテナにパルス電波を供給する送信機と
上記フエーズドアンテナが受信した受信信号を増
幅・検波した後デイジタル信号に変換する受信機
と上記受信機が出力するデイジタル信号のドツプ
ラスペクトルを導出して移動目標を検出するため
の信号処理装置とを備えた航空機搭載用パルスド
ツプラレーダ装置において、送信機にトリガ信号
を導入させるためのパルスくり返し周波数を切り
替る手段を具備し、νSを航空機の飛行速度、λを
送信波長、θaを航空機の飛行方向とビームステア
リング方向とのなす角度、Δθw（０）をθa＝０の
ときのフエーズドアレーアンテナのビーム幅とし
たときに式を PRF＞2νs／λtanθaΔθw（０） 満足するように上記パルスくり返し周波数を切替
るように構成したことを特徴とする航空機搭載用
パルスドツプラレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56040135A JPS57154081A (en) | 1981-03-19 | 1981-03-19 | Pulse doppler radar device mounted on airplane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56040135A JPS57154081A (en) | 1981-03-19 | 1981-03-19 | Pulse doppler radar device mounted on airplane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57154081A JPS57154081A (en) | 1982-09-22 |
| JPH0136076B2 true JPH0136076B2 (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=12572344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56040135A Granted JPS57154081A (en) | 1981-03-19 | 1981-03-19 | Pulse doppler radar device mounted on airplane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57154081A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE503641C2 (sv) * | 1995-05-09 | 1996-07-22 | Foersvarets Forskningsanstalt | Fasstyrt radarsystem för spårföljning |
| JP5225203B2 (ja) * | 2009-06-04 | 2013-07-03 | 株式会社東芝 | レーダ装置及びレーダ信号処理方法 |
-
1981
- 1981-03-19 JP JP56040135A patent/JPS57154081A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57154081A (en) | 1982-09-22 |
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