JPS60195471A - レ−ダ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はペンシルビーム走査方式の３次元レーダ装置に
おける妨害信号の検出及び妨害信号データの抽出処理を
行なうレーダ信号処理装置に関する。

（従来技術） 一般に、レーダ受信信号の中には目標信号以外に不快な
受信信号が含まれているため、これらの不要な受信信号
によ多目標信号の検出が不可能になったりあるいは目標
信号以外の受信信号を誤って検出したりする場合が生ず
る。なかでも、レーダの受信帯域内の強い強度の電磁波
（以下妨害信号と呼ぶ）が人為的に外部から混入される
場合は、その妨害信号の到来方向の目標検出が困難とな
り、さらに目標の自動追尾処理等をコンピュータによっ
て処理する場合には、妨害信号が多数誤って検出される
ため妨害信号到来方向以外の領域においても目標の自動
追尾処理が不可能になることがある。

このような妨害信号を受ける恐れのあるレーダ装Ｗでは
、受信信号から紡ぎ信号を抑圧する手段や妨害源の位置
データ、妨害信号がレーダの目標検出性能に影響を及ぼ
す範囲（以下２／レングスと呼ぶ）を梢変良く検出して
妨害信号の影響を受けた受信ｆぎりに対して月俸検出処
理をＭ１１ニジ、コンピュータの処理能力以上の信号検
出を防ぐ手段を有している。このような妨害防止手段度
二次元レーダ装置にとして次のようなものがある。

このレーダは、レーダ受信信号を対数増幅して対数ビデ
オとし、この対数ビデオを各レーダスイープ毎に積分し
、この（責分値があらかじめ設定されたしきい値を越え
た時、そのレーダ装＆を妨害信号の影響を受けたレーダ
スイープと７４１定１２、その判定結果としてのパルス
（以［ストローブ応答と呼ぶ）を出力すると共に、その
レーダスイープの受信信号が目標検出処理・を行なう回
路へ入力されることを糸車している。一方、方位方向に
連続して検出されるストローブ応答を処Ｊｘ＋’　ｌ／
　、初めて妨害信号の影響ありと判定されたレーダスィ
ーブ（以下ストローブの曲縁と呼ぶ）と、このストロー
ブの前縁が検出された後に初めて妨害１Ｎ号の影響無し
と判定はれたレーダスイープ（以下ストローブの後縁と
呼ぶ）とを検出し、これらレーダスイープの方位データ
（前縁および後縁の中間）から妨害信号の中心方位及び
ランレングスを算出し外部へ出力する。このようにして
二次元レーダでは１個所からの妨害信号に対して空中線
方位ビーム幅に係わる多数のレーダスイープにわたり妨
害信号を受信するので、妨害信号の中心方位、ランレン
グスを検出することができる。

一方、３次元レーダは尖鋭な空中線ペンシルビームを方
位方向及び仰角方向に走査し、１回の走査ごとの送受信
回数が通常１回であるようなペンシルビーム走査方式を
月］いているので、１度妨害信号を受信しても次に受信
するのけ仰角方向の空中線ビーム走査（以下１１１３角
スキヤンと呼ぶ）又は方位方向の空中線ビーム走査が一
度行なわれた陵となる。今、この３次元レーダ方式とし
て、ＩＪＩＪ角方向に電子的にベンンルビームを走Ｈす
る空中線が機械的に回転する場合を考えると、空中線の
回転速度が二次元レーダとほぼ同等である場合（すなわ
ちデータレートがほぼ同じ場合）には仰角スキャン時間
内の空中線回転角が、二次元レーダにおけるパルス繰り
返し時間内の空中線回転角に比５− べて大きくなり、妨害信号を十分な強度で受信するレー
ダスイーブ数が二次元レーダの場合に比べ少なくなる。

このため二次元レーダで用いた妨害防止手段を用いて妨
害信号の中心方位、ランレングスを検出することは困難
となる。

また、方位方向に電子的にペンシルビーム走査をする空
中線が、仰角方向に機械的に走査される場合や、仰角方
向及び方位方向のペンシルビーム走査が全て電子的に行
なわれる場合についても同様な理由により、その妨害防
止手段を用いて妨害信号の中心方位で又は中心仰角及び
ランレングスを検出することけ困難となる。

（発明の目的） 本発明の目的は、このような問題点を解決し、３次元レ
ーダにおける妨害信号の中心方位、中心１叩角及びラン
レングスを検出する機能をもったレーダ信号処理装置を
提供することにある。

（発明の構成） 本発明によるレーダ信号処理装置は、捜索空間の方位方
向および仰角方向に走査される空中線べ６一 ンシルビームによって妨害信号を含む受信信号を受ける
受信手段と、前記受信信号の中からクラッタ領域を除去
して前記妨害信号を抽出するクラッタ除去手段と、この
クラッタ除去手段により抽出された複数の妨害信号の中
から走査ビーム単位毎に平均妨害強度を抽出する平均振
幅抽出手段と、前記の走査ビーム単位毎に得られる平均
妨害強度の中から極大となる強度の第１の走査ビームに
おける第１の平均妨害信号を検出する虜大信号検出手段
と、前記第１の走査ビームと方位方向で隣り合う走査ビ
ームの第２及び第３の平均妨害信号および仰角方向で隣
り合う走在ビームの第４及び第５の平均妨害信号を抽出
する信号抽出手段と、前記第１、第２および第３の平均
妨害信号強度及び各平均妨害信号強度を与える走査ビー
ムの方位から妨害信号の到来する中心方位を検出する方
位検出手段と、前記第１、第４および第５の平均妨害信
号強度及び各平均妨害信号強度を与える走査ビームの仰
角から妨害信号の到来中心仰角を検出する仰角検出手段
と、前記第１、第２および第３の平均妨害信号強度、前
記妨害信号の到来中心方位および妨害信号を判定する所
定基準レベルから妨害信号の方位範囲を検出する方位範
囲検出手段と、前記第１、第４および第５の平均妨害信
号強度、前記妨“ｇ信号の到来中心仰角及び前記基準レ
ベルから妨害信−号の仰角範囲を検出する仰角範囲検出
手段とを含み構成される。

なお、本発明の構成は、方位方向と仰角方向の両者につ
いて妨害信号源の位置データ及びランレングスを吹出す
るものであるが、方位方向のみ又は仰角方向のみについ
て妨害信号源の位置データ及びズンレングスを検出する
構成も簡単に出来ることは明らかである。

（発明の実施例） 次に、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施列のレーダ信号処理装置のブロッ
ク図、第３図は第】図の動作波形図を示し、本実施例は
空中線ビームが仰角方向には電子的に、方位方向には空
中線の（ロ）転によって走査されるものとする。本実施
例は、入力端子１からレーダ受信信号１０１を入力とし
対数ビデ第１０２を出力する対数増幅器２と、この対数
ビデ第１０２をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３と、受信
系にあるＳ　Ｔ　Ｃ（Ｓｅｎｓｉｔｌｖｉ　ｔｙ　Ｔｉ
ｍｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）にょシ減衰を受けた受信信号強
度を補正するためのＳＴＣ振幅補正回路４と、グランド
・クラッタ領域であることを示すクラッタ領域ゲート１
０３を発生するクラッタ領域設定回路６と、このクラッ
タ領域ゲート１０３を受けこのクラッタ領域ゲートがか
かっている間ＳＴＣ振幅補正回路４の出力ビデ第１０５
を禁止するクラッタ除去回路５と、このクラッタ除去回
路５の出力１０６から受信機雑音を除去する受信機雑音
除去回路７と、この雑音除去回路７の出力】０７をル−
ダスイープ間積分しその積分値をル−ダスイープのうち
クラッタ領域及び受信機雑音のみの領域に相当する時間
を差し引いた時間で除することによシ平均的な妨害信号
振幅値を抽出し出力する平均振幅抽出回路８と、この平
均振幅抽出回路８の出力をル−ダスイープ間及び２レ一
ダスイープ間遅延させた後出力す９− るスイープメモリ１３と、このスイープメモリ１３の出
力および平均振幅抽出回路８の出力から仰角方向に隣接
した３本の空中線ビームに対応する平均振幅値出力を比
較しこれらの中から極大値とこの（極大値を与える空中
線ビームに隣接する空中線ビームに対応した）極大値の
次に大きな平均振幅値を抽出して空中線走査ビームを指
定する情報と共に出力する仰角信号抽出回路９と、この
仰角信号抽出回路９の出力を連続する仰角スキャン２回
分にわたり記憶する仰角スキャン・メモリ１０と、これ
ら仰角信号抽出回路９および仰角スキャンメモリ１０の
出力から、連続する３回の仰角スキャンにわたる仰角出
力および空中線２０から入力端子１５に受けだ方位角信
号を受け平均振幅の方位方向の極大値ととべ極大値を与
える空中線ビームに隣接する空中線ビームに対応した）
極大値の次に大きな平均振幅値とそれぞれの空中線ビー
ムに対応する方位データとを抽出し、仰角方向のデータ
と共に出力する方位信号抽出回路１１と、この方位信号
抽出回路１１の出力と妨害信号１０− 検出の感度を決めるため外部よυ８足される入力端子１
６からの基準信号を受け、この基準信号に応じて方位信
号抽出回路１１の出力を選択し、妨害信号源の方位、仰
角、ランレングスを算出して出力端子】４から出力する
演算回路１２とを含み構成される。

第２図は本実施例における空中線ビームパターンの一例
の模式図である。空中線２０は図のように時計方向３０
に回転し、１回の送信又は受信において仰角方向に１本
の空中線ビームが形成され、この空中線ビームを仰角方
向３２に走汗するこによって本実施例のレーダ装置が３
次元の覆域を有するものとする。この図１の空中線ビー
ム４１〜４９は、仰角方向に連続して形成される空中線
ビームを連続する３仰角スキヤンにわたって模式的に表
わし、妨害信号が矢印方向３１から放射されるものとす
る。

第３図は第１図の動作を説明する波形図である。

第２図において、空中線ビームで受信された信号は対数
増幅器２で対数ビデ第１０２（第３図）に変換された後
Ａ／Ｄ変換器３によシその振幅がディジタルコードに変
換される。この対数ビデ第１０２は妨害信号の他にグラ
ンドクラツタ等も含んでおり、またＳＴＣによって近距
離からの受信信号に対して減衰が加えられているため、
Ａ／Ｄ変換された対数ビデオはその後ＳＴＣ振幅補正回
路４によ−てＳＴＣ逆特性の振幅補正が行なわれ、この
振幅補正出力１０５（第３図）がクラッタ除去回路５に
送られる。

このクラッタ除去回路５は、妨害信号強度検出の際のグ
ランドクラツタの影響を除くため、振幅補正が行なわれ
た対数ビデ第１０５と、クラッタ領域設定回路６から送
られるクラッタ領域ゲート１０３（第３図）とを受け、
このクラッタ領域ゲ−）１０３で指定された期間ＳＴＣ
振幅補正回路４からの対数ビデオをしゃ断した後受信機
雑音除去回路７にこの対数ビデ第１０６（第３図）を送
り出す。この受信機雑音除去回路７Ｆ′ｉクラッタ除去
回路５から送られてくる対数ビデオと受信機雑音レベル
に相当するあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、
このクラッタ除去回路５の出力１０６出力のうちこのし
きい値を越える対数ビデオ振幅信号のみ平均振幅抽出回
路８に出力しく信号１０７〔第３図〕）、同時にこの回
路８に出力されるル−ダスイープあたりのデータ数（以
下サンプル数と呼ぶ）を＃［赦しする。この平均振幅抽
出回路８はその出力をル−ダスイープの間積分し、この
積分値を雑音除去回路７から送られるル−ダスイープあ
たりのサンプル数１０４で除することによって妨害信号
の平均振幅値１０８（第３図）を抽出し仰角信号抽出回
路９及びスイープメモリ１３に送り出す。

このスイープメモリ１３は、平均振幅値の仰角方向の極
大値等を抽出するだめの信号として、平部振幅抽出回路
８からの平均振幅値１０８をル−ダトリガ間隔分遅延さ
せたものと２レ一ダトリガ間隔分遅延させたものとを仰
角信号抽出回路９に出力する。この仰角信号抽出回路９
は、平均振幅抽出回路８とスイープメモリ１３から送ら
れる３種類の平均振幅値のうち１種類について、それ１
３− が極大値か否かを判定し、極大値である場合は、その振
幅値と空中線ビームを指定する情報及びこの極大値を与
える空中線ビームに隣接した空中線ビームに対応する平
均振幅値のうち、極大値の次に大きな値を与えるものＫ
つきその値と、空中線ビームを指定する情報を抽出し仰
角スキャンメモリ１０および方位信号抽出回路１１に送
シ出す。

この様子をｐ４２図によシ説明する。この図において、
現在形成されている空中線ビームがビーム４３であると
すると、スイープメモリ１３からは空中線ビーム４１．
４２に対応する平均振幅値が、平均振幅抽出回路８から
は空中線ビーム４３に対応する平均振幅値が出力される
。まず、仰角信号歪かを判定する。すなわち、空中線ビ
ーム４２を空中線ビーム４１．４３と比較した結果、そ
の両者よりも平均振幅値が大きい場合、この空中線ビー
ム４２が極大値であると判定される。この空中線ビーム
４２が極大値であると判定されると、そ１４− の平均振幅値と空中線ビーム４２を指定する情報（例え
ばビーム番号）を抽出する。それと同時に空中線ビーム
４１．４３を比較し、これらのうらの大きい方の値とそ
れに対応する空中線ビーム指定情報をも抽出する。

一方、仰角スキャンメモリ１０では、仰角信号抽出回路
９の出力を連続する２仰角スキヤンにわたり記憶１〜、
この回路９の出力に比べて仰角スキャン前及び仰角スキ
ャン前の各出力を方位信号抽出回路１１へ送り出す。こ
の方位信号抽出回路１１は、仰角信号抽出回路９の動作
と同様に、これと仰角信号抽出回路９、仰角スキャンメ
モリ１０の各出力を比較し、平均振幅の方位方向の極大
値と極大値を与える空中線ビームに隣接する空中線ビー
ムに対応した極大値の次に大きな平均振幅値及びそれら
に対応する方位データを抽出する。

今、第２図のモデルにおいて各空中線ビーム４２．４５
．４８の妨害信号の受信電力が、各仰角スキャンで極大
であったとすると、各空中線ビームにおける妨害信号受
（Ｓｔレベルは、第４図のように示される。この図にお
いて、４２Ａ、４５Ａ。

４８Ａは空中線ビーム４２，４５．４８の方位方向のパ
ターンを示したものであり、方向３１から到来する妨害
信号に対する各空中線ビームの空中線利得は、それぞれ
妨害到来方向３１の受信レベル５１，５２．５３に対応
した空中線利得となる。

このモデルでは空中４ｔｉｌハターン４５Ａの空中線利
得（５２）が最大であり、以下空中線パターン４８Ａの
空中線利得（５３）、空中線パターン４２Ａの空中線利
得（Ｉ４）と続く。したがって、第１図仰角信号抽出回
路９からの平均振幅値の極太値出力は出力５４，５５．
５６のようになり、方位信号抽出回路１１は出力５５．
５６の振幅値をそれぞれ極大値及び極大値の次の平均振
幅値として抽出し、さらに空中線ビーム４２，４５のノ
ーズの方位角（θ２．θ３）を出力５５．５６に対応す
る方位データとして抽出する。

このようにして仰角データ抽出回路９、方位データ抽出
回路１１によって得られた妨害信号の平均振幅値の２次
元的な極大値及び極大値に次ぐ値、それらに対応する空
中線ビーム仰角情報及び方位角情報が演算回路１２に送
られこの演算回路１２は、各データ及び基準１８号から
妨害信号源の中心方位、中心仰角方位方向のランレング
ス及び仰角方向のランレングス／、１！出するが、方位
方向、仰角方向とも処理のアルゴリズムは同じであるた
め、ここでは中心方位及び方位方向のランレングスの）
ｉｌ：出について説明する。

今、第４図において、空中線ビーム４２，４５゜４８の
ビームノーズ方向の方位角を０１．θ７．θ、とすると
、出力５４，５５．５６は、第５図（ａ）に示すように
、空中線パターン特性に比例した値となる。ここで平均
振幅の極大値Ａｔ、惨大稙の次に大きい値Ａ１とすると
、妨害信号の中心方位θ１け次式で計算される。

ここで、補正角Δθは極大値Ａ２と極大値の次に大きい
値Ａ、とに係わる補正量であシ、第５図中）に示すよう
に、Ａ、　−Ａ、の値と直線関係にあり、−１７＝ その傾きは空中線のパターンにより決定される。

したがって、実測きれたＡ、　、　Ａ、から△θをめる
ことによってｖＪＩＪ方位θ１をめることができる。

−ツバ　ランレングスθＲについては受信妨害信号強厩
の空中線ビーム・パターン特性を極大値属ｒ　Ａａから
推定し、この推定されたパターン特性が外部より設定さ
れる基準信号値を越える角度範囲からめる。すなわち、
５７が出力５５，５６から推定されたパターン特性、５
８が基準信号レベルであるとすると、この基準信号レベ
ル５８を越える角度範囲θ８がラン・レングスとなる。

また、中心仰角及び仰角方向のランレングスについては
、角度データの代わりに空中線ビームを指定する情報か
らその空中線ビームの仰角をめる必要かを、るが、その
後の処理は中心方位及び方位方向のランレングスを得る
処理と同じである。

なお、本実施例では最初に仰角方向の極大値を抽出し、
その後方位方向の極大値を検出したが、この順番を逆に
することも出来、さらに方位方向及び仰角方向の処理を
同時に行なうことも容易に＝１８− 考えられる。また、１回の送信で複数間の空中線ビーム
を形成させることも出来る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によハげ、ビーム走査ごと
の送受信回数が通常１回であるようなペンシルビーム走
査方式の３次元レーダ装置−”においても妨害信号源の
方位、仰角及びランレングスを確実に検出できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本実施例における空中線ビームパターンの一例を示す模
式図、第３図は第１図のブロックの信号波形図、第４図
は第２図における名空中線値よシ妨害信号源の方向を内
そう計算する方法の説明図である。図において １・・・・・・レーダ受信信号入力端子、２・・・・・
・対数増幅器、３・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、４・・・
・・・Ｓ　Ｔ　Ｃ振幅補正回路、５・・・・・・クラッ
タ除去回路、６・・・・・・クラッタ領域設定回路、７
・・・・・・受信機雑音除去１川路、８・・・・・・平
均振幅抽出回路、９・・・・・・仰角信号抽出回路、１
０・・・・・・仰角スキャンメモ１ハ　１１・・・・・
・方位信号抽出回路、１２・・・・・・演算回路、１３
・・・・・・スイープメモ１ハ　１４・・・・・・妨害
信号出力端子、１訃・・・・・方位角入力端子、１６・
・・・・・基準信号入力端子、２０・・・・・・空中線
、３０・・・・・・空中線回転方向、３１・・・・・・
妨害信号到来方向、３２・・・・・・仰角走査方向、４
１〜４９・・・・・・空中線ペンシルビーム、４２Ａ、
　４５Ａ。 ４８Ａ　・・・・・・空中線ビーム４２，４５．４８の
各方（ｒＬパターン、５１，５２．５３・・・・・・妨
害信号の受信レベル、５４，５５．５６・・・・・・各
空中線ビーム４２．４５．４８の振幅出力、５７・・・
・・・指定されたパターン特性、５８・・・・・・基準
１ｄ号レベル、１０１・・・・・・レーダ受信信号、１
０２・・・・・・対数ビデオ、１０３・・・・・・クラ
ッタ領域ゲート、１０４・・・・・・サンプル数信号、
１０５・・・・・・Ｓ　Ｔ　Ｃ振幅補正回路出力、１０
６・・・・・・クラッタ除去回路出力、１０７・・・・
・・受信機雑音除去回路出力、１０８・・・・・・平均
振幅値、１０９・・・・・・妨害信号である。 代理人　弁理士　内　原　晋・ぐ−Ｎ’ｉ２゜叉ミタ！
：′ ２１− −４３１− 図 ■） 藏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 捜索空間の方位方向および仰角方向に走査される空中線
   ペンシルビームによって妨害信号を含む受信信号を受け
   る受信手段と、前記受信信号の中からクラッタ領域を除
   去して前記妨害信号を抽出するクラッタ除去手段と、こ
   のクラッタ除去手段によシ抽出された複数の妨害信号の
   中から走査ビーム単位毎に平均妨害強度を抽出する平均
   振幅抽出手段と、前記の走査ビーム単位毎に得られる平
   均妨害強度の中から極大となる強度の第１の走査ビーム
   における第１の平均妨害信号を検出する極大信号検出手
   段と、前記第１の走査ビームと方位方向で隣シ合う走査
   ビームの第２及び第３の平均妨害信号および仰角方向で
   隣シ合う走査ビームの第４及び第５の平均妨害信号を抽
   出する信号抽出手段と、前記第１、第２および第３の平
   均妨害信号強度及び各平均妨害信号強度を与える走査ビ
   ームの方位から妨害信号の到来する中心方位を検出する
   方位検出手段と、前記第１、第４および第５の平均妨害
   信号強度及び各平均妨害信号強度を与える走査ビームの
   仰角から妨害信号の到来中心仰角を検出する仰角検出手
   段と、前記ｍ１、第２および第３の平均妨害信号強度、
   前記妨害信号の到来中心方位および妨害信号を判定する
   所定基準レベルから妨害信号の方位範囲を検出する方位
   範囲検出手段と、前記第１、第４および第５の平均妨害
   信号強度、前記妨害信号の到来中心仰角および前記基準
   レベルから妨害信号の仰角範囲を検出する仰角範囲検出
   手段とを含むレーダ信号処理装置。