JPH0534447A - マルチスタテイツクレーダ方式 - Google Patents
マルチスタテイツクレーダ方式Info
- Publication number
- JPH0534447A JPH0534447A JP21153091A JP21153091A JPH0534447A JP H0534447 A JPH0534447 A JP H0534447A JP 21153091 A JP21153091 A JP 21153091A JP 21153091 A JP21153091 A JP 21153091A JP H0534447 A JPH0534447 A JP H0534447A
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- JP
- Japan
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- target
- station
- transmitting
- receiving
- receiving station
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 方位角及び仰角の角度情報を利用することな
く、送信局、目標及び受信局の位置関係により決まる電
波伝搬時間を利用して目標の位置を高精度に計測できる
マルチスタティックレーダ方式を得る。 【構成】 送信局5を異なる位置に3個(または2個)
配置し、それぞれが互いに無相関となるように変調した
電波を目標4に向け放射し、目標で反射された反射波を
受信局6で受信し、送受信間の電波伝搬時間と送受信局
の位置座標を元に、目標の位置座標を算出する。
く、送信局、目標及び受信局の位置関係により決まる電
波伝搬時間を利用して目標の位置を高精度に計測できる
マルチスタティックレーダ方式を得る。 【構成】 送信局5を異なる位置に3個(または2個)
配置し、それぞれが互いに無相関となるように変調した
電波を目標4に向け放射し、目標で反射された反射波を
受信局6で受信し、送受信間の電波伝搬時間と送受信局
の位置座標を元に、目標の位置座標を算出する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、マルチスタティック
レーダ方式における目標の位置計測精度の向上に関する
ものである。
レーダ方式における目標の位置計測精度の向上に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図7は例えば特開平1−217285号
公報に示された従来のマルチスタティックレーダ方式を
示す図であり、図8はその運用時の送受信局の配置を示
す図である。図において、1は送信機11、送信アンテ
ナ12、及び計時装置13とを備えた送信局、2は受信
アンテナ21、受信機22、方位角・仰角計算機23、
及び計時装置24とを備えた受信局、3は位置計算機3
1、位置表示機32とを備えた目標位置表示装置、4は
目標である。
公報に示された従来のマルチスタティックレーダ方式を
示す図であり、図8はその運用時の送受信局の配置を示
す図である。図において、1は送信機11、送信アンテ
ナ12、及び計時装置13とを備えた送信局、2は受信
アンテナ21、受信機22、方位角・仰角計算機23、
及び計時装置24とを備えた受信局、3は位置計算機3
1、位置表示機32とを備えた目標位置表示装置、4は
目標である。
【0003】上記のように構成されたマルチスタティッ
クレーダ方式の動作を図に従って説明する。送信局1の
送信機11から送信アンテナ12を通じて送信された電
波は目標4で反射され、異なる位置に配置された2つの
受信局2の受信アンテナ21で受信され、受信機22で
増幅・検波された後、方位角仰角計算機23により、目
標の方位角及び仰角の計算が行われる。
クレーダ方式の動作を図に従って説明する。送信局1の
送信機11から送信アンテナ12を通じて送信された電
波は目標4で反射され、異なる位置に配置された2つの
受信局2の受信アンテナ21で受信され、受信機22で
増幅・検波された後、方位角仰角計算機23により、目
標の方位角及び仰角の計算が行われる。
【0004】この間、送信局と受信局との同期は、送信
局1と受信局2のそれぞれに搭載された計時装置13,
24により保たれる。2つの受信局2の位置は既知、或
は計測可能であるから、その間の距離Δrは容易に求め
られ、上記の2つの方位角及び仰角と合わせて、位置計
算機31で三角測量を行い、目標の位置を算出し、位置
表示機32に表示する。このとき、方位角及び仰角の計
測制度は、そのビーム幅OB に一致し、ビーム幅OB は
アンテナ開口径D及び波長λを用いてOB =λ/Dで与
えられ、距離Rに存在する目標の位置計測誤差εはε=
ROB =λR/Dで与えられる。今、波長λを0.03
m、開口径1mのアンテナを用いて、距離100kmの
目標の位置を計測するならば、その計測誤差は3kmと
なる。
局1と受信局2のそれぞれに搭載された計時装置13,
24により保たれる。2つの受信局2の位置は既知、或
は計測可能であるから、その間の距離Δrは容易に求め
られ、上記の2つの方位角及び仰角と合わせて、位置計
算機31で三角測量を行い、目標の位置を算出し、位置
表示機32に表示する。このとき、方位角及び仰角の計
測制度は、そのビーム幅OB に一致し、ビーム幅OB は
アンテナ開口径D及び波長λを用いてOB =λ/Dで与
えられ、距離Rに存在する目標の位置計測誤差εはε=
ROB =λR/Dで与えられる。今、波長λを0.03
m、開口径1mのアンテナを用いて、距離100kmの
目標の位置を計測するならば、その計測誤差は3kmと
なる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のマルチスタティ
ックレーダ方式では、以上のように方位角及び仰角を利
用して、目標位置を算出するため、目標の位置の計測誤
差が距離に比例して増加し、また角度分解機能がアンテ
ナ開口径によって制限されるため、角度計測誤差を小さ
くするには、巨大なアンテナが必要になるなどの問題点
があった。
ックレーダ方式では、以上のように方位角及び仰角を利
用して、目標位置を算出するため、目標の位置の計測誤
差が距離に比例して増加し、また角度分解機能がアンテ
ナ開口径によって制限されるため、角度計測誤差を小さ
くするには、巨大なアンテナが必要になるなどの問題点
があった。
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、方位角及び仰角の角度情報を利
用することなく、送信局と、目標及び受信局の位置関係
により決まる電波伝搬時間を利用して目標の位置を高精
度に計測できるマルチスタティックレーダ方式を提供す
ることを目的とする。
ためになされたもので、方位角及び仰角の角度情報を利
用することなく、送信局と、目標及び受信局の位置関係
により決まる電波伝搬時間を利用して目標の位置を高精
度に計測できるマルチスタティックレーダ方式を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この第1の発明に係るマ
ルチスタティックレーダ方式は、異なる位置に配置さ
れ、各々が無相関となるように変調された電波を送信タ
イミングをずらして同一目標に対して放射する複数の送
信局と、各送信局の送信タイミングに同期し、目標より
反射された電波を受信する単一の受信局に、受信電波を
各送信局別に分離する復調器と、分離された各電波の電
波伝搬時間、各送信局の位置座標、受信局の位置座標及
び光速を用いて目標の位置座標を算出する目標位置算出
手段を設けたものである。
ルチスタティックレーダ方式は、異なる位置に配置さ
れ、各々が無相関となるように変調された電波を送信タ
イミングをずらして同一目標に対して放射する複数の送
信局と、各送信局の送信タイミングに同期し、目標より
反射された電波を受信する単一の受信局に、受信電波を
各送信局別に分離する復調器と、分離された各電波の電
波伝搬時間、各送信局の位置座標、受信局の位置座標及
び光速を用いて目標の位置座標を算出する目標位置算出
手段を設けたものである。
【0008】また、この第2の発明に係るマルチスタテ
ィックレーダ方式は、目標に対して電波を放射する送信
局と、目標より反射された電波をそれぞれ異なる位置で
受信するように配置された複数の受信局と、各受信局で
得られた電波伝搬時間、受信局の位置座標、送信局の位
置座標及び光速を所定通信手段によって受け目標の位置
座標を算出する目標位置算出手段を設けたものである。
ィックレーダ方式は、目標に対して電波を放射する送信
局と、目標より反射された電波をそれぞれ異なる位置で
受信するように配置された複数の受信局と、各受信局で
得られた電波伝搬時間、受信局の位置座標、送信局の位
置座標及び光速を所定通信手段によって受け目標の位置
座標を算出する目標位置算出手段を設けたものである。
【0009】
【作用】この第1の発明における受信局は、複数の送信
局より同一の目標に対して放射し反射された各電波を送
信局別に分離して各電波の電波伝搬時間、各送信局の位
置座標、受信局の位置座標、光速Cを既知のパラメータ
として多元連立方程式を解くことで目標の位置座標を求
める。
局より同一の目標に対して放射し反射された各電波を送
信局別に分離して各電波の電波伝搬時間、各送信局の位
置座標、受信局の位置座標、光速Cを既知のパラメータ
として多元連立方程式を解くことで目標の位置座標を求
める。
【0010】また、この第2の発明によれば、単一の送
信局より目標に対して放射され反射した電波を受信位置
がそれぞれ異なる複数の受信局で受信して得た電波の伝
搬時間と、自局の位置座標、送信局の位置座標、光速C
の各受信信号は所定通信手段を介して目標位置算出手段
に送出し、該算出手段では各受信局より送出されてき
た、送信局と受信局の位置座標、各伝搬時間、光速をパ
ラメータとし多元連立方程式を解くことにより目標の位
置座標を求める。
信局より目標に対して放射され反射した電波を受信位置
がそれぞれ異なる複数の受信局で受信して得た電波の伝
搬時間と、自局の位置座標、送信局の位置座標、光速C
の各受信信号は所定通信手段を介して目標位置算出手段
に送出し、該算出手段では各受信局より送出されてき
た、送信局と受信局の位置座標、各伝搬時間、光速をパ
ラメータとし多元連立方程式を解くことにより目標の位
置座標を求める。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、5は送信局、6は受信局、4は目
標を示す。図2及び図3はそれぞれ送信局5及び受信局
6の構成を示す図であって、図2において、51は送信
アンテナ、52は増幅器、53は参照信号発生器、54
は変調器、55はキャリア発生器、56は計時装置を示
す。図3において、61は受信アンテナ、62は増幅
器、63は位相検出器、64は参照信号発生器、65は
復調器、66は計時装置、67は目標位置算出装置、6
8は表示器である。
する。図1において、5は送信局、6は受信局、4は目
標を示す。図2及び図3はそれぞれ送信局5及び受信局
6の構成を示す図であって、図2において、51は送信
アンテナ、52は増幅器、53は参照信号発生器、54
は変調器、55はキャリア発生器、56は計時装置を示
す。図3において、61は受信アンテナ、62は増幅
器、63は位相検出器、64は参照信号発生器、65は
復調器、66は計時装置、67は目標位置算出装置、6
8は表示器である。
【0012】上記のように構成された本発明のマルチス
タティックレーダ方式の動作を図に従って説明する。異
なる位置に配置された3つの送信局5において、キャリ
ア発生器55で発生した高周波信号(キャリア)は、変
調器54において、異なる送信局間で互いに無相関とな
るように参照信号発生器53で発生した参照信号で変調
され、増幅器52で増幅され、送信アンテナ51から目
標4へ放射される。
タティックレーダ方式の動作を図に従って説明する。異
なる位置に配置された3つの送信局5において、キャリ
ア発生器55で発生した高周波信号(キャリア)は、変
調器54において、異なる送信局間で互いに無相関とな
るように参照信号発生器53で発生した参照信号で変調
され、増幅器52で増幅され、送信アンテナ51から目
標4へ放射される。
【0013】3つの送信局5から放射された電波(変調
後の高周波信号)は、目標4で反射され、受信局6の受
信アンテナ61で受信される。このとき、各送信局5か
ら送信された電波は送信局5から目標4までの距離と、
目標4から受信局6までの距離を伝搬するため、送信時
刻と受信時刻の間にこの距離に応じた遅れ時間を生じ
る。
後の高周波信号)は、目標4で反射され、受信局6の受
信アンテナ61で受信される。このとき、各送信局5か
ら送信された電波は送信局5から目標4までの距離と、
目標4から受信局6までの距離を伝搬するため、送信時
刻と受信時刻の間にこの距離に応じた遅れ時間を生じ
る。
【0014】受信アンテナ61で受信された電波は増幅
器62で増幅され、位相検波器63で検波された後、復
調器65において、各送信局毎に対応する3種類の復調
信号で個別に復調される。この3種類の復調信号は、参
照信号発生器64で発生する。送信局5及び受信局6に
おいては、それぞれに内蔵された計時装置56及び66
により、時刻合わせを行い、同期のとれた参照信号を発
生させる。
器62で増幅され、位相検波器63で検波された後、復
調器65において、各送信局毎に対応する3種類の復調
信号で個別に復調される。この3種類の復調信号は、参
照信号発生器64で発生する。送信局5及び受信局6に
おいては、それぞれに内蔵された計時装置56及び66
により、時刻合わせを行い、同期のとれた参照信号を発
生させる。
【0015】送信局別に分離された復調信号は、目標位
置算出装置67へ入力され、それぞれが伝搬に要した時
間T1 ,T2 ,T3が計測される。さらに3つの送信局
5の位置座標(x1 ,y1 ,z1 ),(x2 ,y2 ,z
2 ),(x3 ,y3 ,z3 )及び受信局6の位置座標
(x0 ,y0 ,z0 )及び光速Cは既知或は計測可能な
パラメータであるから、これらを用いて、式1に示す三
元連立方程式を解くことにより、目標の位置座標(x,
y,z)を求める。
置算出装置67へ入力され、それぞれが伝搬に要した時
間T1 ,T2 ,T3が計測される。さらに3つの送信局
5の位置座標(x1 ,y1 ,z1 ),(x2 ,y2 ,z
2 ),(x3 ,y3 ,z3 )及び受信局6の位置座標
(x0 ,y0 ,z0 )及び光速Cは既知或は計測可能な
パラメータであるから、これらを用いて、式1に示す三
元連立方程式を解くことにより、目標の位置座標(x,
y,z)を求める。
【0016】
【数1】
【0017】算出された目標位置座標(x,y,z)を
用いて、表示器68上に目標が表示される。このとき、
目標位置座標(x,y,z)の計測精度は、送受信間の
遅れ時間(伝搬時間)の計測誤差に依存するが、この誤
差は現行のレーダでも、10ns〜100nsが達成さ
れており、距離に換算して3m〜30m程度に抑えるこ
とができ、従来の装置の誤差3kmの1/1000〜1
/100を達成できる。また、観測対象を地上或は海上
に存在する目標に限定する場合、目標の位置座標中、高
度zは既知(z=0となり、未知数はxとyの2つにな
る。よって、この場合、送信局の数は2つで十分とな
り、式2に示す2元連立方程式を解くことにより、目標
位置(x,y)を算出できる。
用いて、表示器68上に目標が表示される。このとき、
目標位置座標(x,y,z)の計測精度は、送受信間の
遅れ時間(伝搬時間)の計測誤差に依存するが、この誤
差は現行のレーダでも、10ns〜100nsが達成さ
れており、距離に換算して3m〜30m程度に抑えるこ
とができ、従来の装置の誤差3kmの1/1000〜1
/100を達成できる。また、観測対象を地上或は海上
に存在する目標に限定する場合、目標の位置座標中、高
度zは既知(z=0となり、未知数はxとyの2つにな
る。よって、この場合、送信局の数は2つで十分とな
り、式2に示す2元連立方程式を解くことにより、目標
位置(x,y)を算出できる。
【0018】
【数2】
【0019】実施例2.図4、図5及び図6は、請求項
2に係る発明の実施例で、図4はこの発明に係るマルチ
スタティックレーダ方式を示す図、図5は送信局の構成
を示す図、図6は受信局の構成を示す図である。図中、
69は各受信局で得られた送信局、受信局の位置座標及
び送受信間での電波伝搬時間を目標位置算出装置67へ
伝送するための通信手段であり、他の符号の構成要素は
それぞれ実施例1と同一或は同等の装置を表す。
2に係る発明の実施例で、図4はこの発明に係るマルチ
スタティックレーダ方式を示す図、図5は送信局の構成
を示す図、図6は受信局の構成を示す図である。図中、
69は各受信局で得られた送信局、受信局の位置座標及
び送受信間での電波伝搬時間を目標位置算出装置67へ
伝送するための通信手段であり、他の符号の構成要素は
それぞれ実施例1と同一或は同等の装置を表す。
【0020】この実施例においては、一つの送信局5か
ら、目標4へ向け放射された電波が目標で反射され、複
数の受信局6で受信される。各受信局6の動作は、実施
例1と同様であるが、送信局5が単一であるため、目標
位置座標(x,y,z)を決定するための式は式1のう
ちの1つしか求めることができない。
ら、目標4へ向け放射された電波が目標で反射され、複
数の受信局6で受信される。各受信局6の動作は、実施
例1と同様であるが、送信局5が単一であるため、目標
位置座標(x,y,z)を決定するための式は式1のう
ちの1つしか求めることができない。
【0021】よって、通信手段69を介して、この式の
パラメータである送信局5の位置座標(x0 ,y0 ,z
0 )、受信局6の位置座標(xi ,yi ,zi )及び送
受信間の電波伝搬時間Ti を目標位置算出装置67へ伝
送する。ここで、iは{1,2.3}の任意の数とす
る。
パラメータである送信局5の位置座標(x0 ,y0 ,z
0 )、受信局6の位置座標(xi ,yi ,zi )及び送
受信間の電波伝搬時間Ti を目標位置算出装置67へ伝
送する。ここで、iは{1,2.3}の任意の数とす
る。
【0022】目標位置算出装置67は3つの異なる受信
局6から上記パラメータが得られた場合、式1を解くこ
とにより、目標の3次元空間中での位置座標(x,y,
z)を求める。
局6から上記パラメータが得られた場合、式1を解くこ
とにより、目標の3次元空間中での位置座標(x,y,
z)を求める。
【0023】これは、すなわち、位置座標(x3 ,y
3 ,z3 )に配置された第3の送信局または受信局を追
加し、3つの送信局または受信局に対する送受信間での
遅れ時間T1 ,T2 ,T3 と位置座標(x1 ,y1 ,z
1 ),(x2 ,y2 ,z2 ),(x3 ,y3 ,z3 )と
受信局または送信局の位置座標(x0 ,y0 ,z0 )と
光速Cを用いて、地上、海面上、或は空中に存在する目
標の3次元空間中の位置座標(x,y,z)を算出す
る。また、2つの異なる受信局6からしか上記パラメー
タが得られない場合は、式2を解くことにより、地上或
は海面上の目標の位置座標(x,y)を求める。
3 ,z3 )に配置された第3の送信局または受信局を追
加し、3つの送信局または受信局に対する送受信間での
遅れ時間T1 ,T2 ,T3 と位置座標(x1 ,y1 ,z
1 ),(x2 ,y2 ,z2 ),(x3 ,y3 ,z3 )と
受信局または送信局の位置座標(x0 ,y0 ,z0 )と
光速Cを用いて、地上、海面上、或は空中に存在する目
標の3次元空間中の位置座標(x,y,z)を算出す
る。また、2つの異なる受信局6からしか上記パラメー
タが得られない場合は、式2を解くことにより、地上或
は海面上の目標の位置座標(x,y)を求める。
【0024】このとき、目標位置算出装置67及び表示
器68は、各受信局6との通信が可能であれば任意の場
所に設置可能で、各受信局内に内蔵することもできる。
通信手段69としては、無線及び任意の手段が利用可能
であり、有線通信手段として電話線利用も考えられる。
器68は、各受信局6との通信が可能であれば任意の場
所に設置可能で、各受信局内に内蔵することもできる。
通信手段69としては、無線及び任意の手段が利用可能
であり、有線通信手段として電話線利用も考えられる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、第1の発明によれば、複
数の送信局から送信される電波の伝搬時間から、目標の
位置座標を算出できるようにしたので、従来の方位角・
仰角を利用する方式に比較して、その計測精度を向上さ
せることができる。
数の送信局から送信される電波の伝搬時間から、目標の
位置座標を算出できるようにしたので、従来の方位角・
仰角を利用する方式に比較して、その計測精度を向上さ
せることができる。
【0026】また、第2の発明によれば、1つの送信局
であっても、複数の受信局で受信された電波の伝搬時間
を組み合わせることにより、上記請求項1と同様に、目
標の位置座標を高精度に求めることができる。
であっても、複数の受信局で受信された電波の伝搬時間
を組み合わせることにより、上記請求項1と同様に、目
標の位置座標を高精度に求めることができる。
【図1】この発明の第1の実施例によるマルチスタティ
ックレーダ運用時の送信局と受信局の配置を示す配置図
である。
ックレーダ運用時の送信局と受信局の配置を示す配置図
である。
【図2】この発明の第1の実施例における送信局の構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図3】この発明の第1の実施例における受信局の構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図4】この発明の第2の実施例によるマルチスタティ
ックレーダ運用時の送信局と受信局の配置を示す配置図
である。
ックレーダ運用時の送信局と受信局の配置を示す配置図
である。
【図5】この発明の第2の実施例における送信局の構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図6】この発明の第2の実施例における送信局の構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図7】従来のマルチスタティックレーダ方式における
送信局と受信局の構成を示す構成図である。
送信局と受信局の構成を示す構成図である。
【図8】従来のマルチスタティックレーダ運用時の送受
信局の配置を示す配置図である。
信局の配置を示す配置図である。
4 目標
5 送信局
6 受信局
61 復調器
67 目標位置算出装置
69 通信手段
Claims (2)
- 【請求項1】 異なる位置に配置され、各々が無相関と
なるように変調された電波を送信タイミングをずらして
同一目標に対して放射する複数の送信局と、各送信局の
送信タイミングに同期し、 目標より反射された電波を
受信する単一の受信局に、受信電波を各送信局別に分離
する復調器と、分離された各電波の電波伝搬時間、各送
信局の位置座標、受信局の位置座標及び光速を用いて目
標の位置座標を算出する目標位置算出手段とを備えたこ
とを特徴とするマルチスタティックレーダ方式。 - 【請求項2】 目標に対して電波を放射する送信局と、
目標より反射された電波をそれぞれ異なる位置で受信す
るように配置された複数の受信局と、各受信局で得られ
た電波伝搬時間、受信局の位置座標、送信局の位置座標
及び光速を所定通信手段によって受け目標の位置座標を
算出する目標位置算出手段とを備えたことを特徴とする
マルチスタティックレーダ方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21153091A JPH0534447A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | マルチスタテイツクレーダ方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21153091A JPH0534447A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | マルチスタテイツクレーダ方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534447A true JPH0534447A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16607407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21153091A Pending JPH0534447A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | マルチスタテイツクレーダ方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534447A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07140234A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-06-02 | Nec Corp | バイスタティックレーダ |
| JPH11125674A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-11 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置 |
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