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JP3660152B2 - Mobile observation radar equipment - Google Patents
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JP3660152B2 - Mobile observation radar equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機や衛星などの移動プラットフォーム上に配設され、地表や海面などの上を移動する移動物体を検出する移動観測用レーダ装置に係り、特に移動物体の観測方向を特定することができる移動観測用レーダ装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9は“DETECTION LIMITS FOR SIDEWAYS LOOKING MTI RADARS”(White,R.G.他著,Proc.of Radar 97,pp434-438,1997.)に基づいて想定される従来の移動観測用レーダ装置の構成図である。図において、1は移動プラットフォーム、45,46,47はそれぞれ送受信アンテナ、48は一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機、49,50,51はそれぞれ受信機、52,53,54はそれぞれ切替器、55,56,57はそれぞれクラッター追尾回路、58,59はそれぞれ遅延回路、60,61はそれぞれ差分演算回路、62は方探手段である。
【0003】
次に動作について説明する。
3つの切替器52,53,54を動作させて3つの送受信アンテナ45,46,47に同時に送信機48を接続し、この3つの送受信アンテナ45,46,47から1つ目のパルスを放出する。そして、3つの切替器52,53,54を動作させてこの1つ目のパルスの散乱波を受信し、クラッター追尾処理を行う。
【0004】
また、移動プラットフォーム1がこの送受信アンテナ45,46,47の移動方向長さの半分移動した時点で3つの切替器52,53,54を再び動作させて、3つの送受信アンテナ45,46,47に同時に送信機48を接続し、この3つの送受信アンテナ45,46,47から2つ目のパルスを放出する。そして、3つの切替器52,53,54を動作させてこの2つ目のパルスの散乱波を受信し、クラッター追尾処理を行う。
【0005】
次に、1つ目のパルスの散乱波である受信信号は2つの遅延回路58,59で遅延されているので、2つの差分演算回路60,61はこの遅延された信号と新たに受信した散乱波に基づく信号との差分演算を行う。そして、この2つのパルスを出力する間において物体が移動するとそのエコーが一致しなくなるので、2つの差分演算回路からは移動物体の移動速度などに応じた波形が出力されることになる。
【0006】
そして、このように2つの差分信号が入力されると、方探手段62はまずそれらの波形に基づいてこの2つの差分信号の位相差を演算し、次にこの位相差に基づいて観測方向を演算する。
【0007】
図10はこのような従来の移動観測用レーダ装置の動作を説明するためのジオメトリである。図において、63は1つ目のパルスを出力したときの3つの送受信アンテナ45,46,47の状態、64は1つ目のパルスの散乱波を受信するときの3つの送受信アンテナ45,46,47の状態、65は2つ目のパルスを出力したときの3つの送受信アンテナ45,46,47の状態、66は2つ目のパルスの散乱波を受信するときの3つの送受信アンテナ45,46,47の状態である。そして、パルス送信時の送信位相中心と散乱波受信時の受信位相中心との関係から、各送受信アンテナ45,46,47の送受信の位相中心はそれぞれこの2つのパルスを出力する間に移動していないものとみなすことができる。したがって、上記2つの受信信号の差分演算結果として生成される信号波形の位相差は、各送受信アンテナ45,46,47の送受信の位相中心点と移動物体29との距離の差とみなすことができ、この位相差に基づいて移動物体29の観測方向のスクイント角度θを特定することができる。
【0008】
従って、このような構成と動作とにより、上記従来の移動観測用レーダ装置は送受信アンテナの指向特性などに拘わらず、その観測範囲内を移動する移動物体29の観測方向θを特定することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の移動観測用レーダ装置は以上のように構成されているので、各送受信アンテナ45,46,47が受信する散乱波の中から移動物体29からの散乱波を抽出し、この抽出した2つの移動物体29からの散乱波の位相差に基づいて移動物体29の観測方向を特定するために、3つの送受信アンテナ45,46,47を設ける必要があり(アンテナを3分割する必要があり)、しかも、3系統の受信波処理経路、すなわち3つの受信機49,50,51、3つのクラッター追尾回路55,56,57、2つの遅延回路58,59、2つの差分演算回路60,61などを必要としていた。その結果、移動観測用レーダ装置の構造が複雑化し、高額な部品の使用点数も増加し、さらにはこれら3系統の受信波処理経路の受信特性などを一致させるために微妙な調整作業が必要となって製造期間も格段に増加してしまうなどの課題があった。
【0010】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、3つの送受信アンテナや3系統の受信波処理経路などを必要とすることなく簡易な構成にて、従来よりも格段なコストダウンや製造期間短縮などの効果を期待することができる移動観測用レーダ装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、移動プラットフォーム上に配設され、移動物体を検出する移動観測用レーダ装置において、一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、上記観測信号を第一観測電波として放射するとともに、受信した散乱波を第一散乱波として受信する第一送受信アンテナと、上記第一散乱波が入力され、これに応じた第一受信信号を出力する第一受信機と、第一受信信号を上記パルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる第一遅延回路と、遅延後の第一受信信号と上記第一受信機から直接入力された第一受信信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の第一検出信号として出力する第一差分演算回路と、上記観測信号を第二観測電波として放射するとともに、受信した散乱波を第二散乱波として受信する第二送受信アンテナと、上記第二散乱波が入力され、これに応じた第二受信信号を出力する第二受信機と、第二受信信号を上記第一遅延回路と同じ時間だけ遅延させる第二遅延回路と、遅延後の第二受信信号と上記第二受信機から直接入力された第二受信信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の第二検出信号として出力する第二差分演算回路と、第一検出信号と第二検出信号との位相差に基づいて上記移動物体の観測方向を特定する方探手段と、上記移動プラットフォームの移動方向前方側に位置する送受信アンテナから上記パルス波を出力してから上記遅延時間の後に出力されるパルス波は上記移動プラットフォームの移動方向後方側に位置する送受信アンテナから出力されるように、上記観測信号の周期に同期して上記第一送受信アンテナと上記第二送受信アンテナとを上記送信機に択一的に接続するとともに、この2つのパルスの散乱波に基づいて上記方探手段には移動物体の観測方向を特定させる同期制御手段とを備えたものである。
【0012】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、第一受信機と第一遅延回路との間に配設され、第一受信信号を圧縮する第一パルス圧縮手段と、第二受信機と第二遅延回路との間に配設され、第二受信信号を圧縮する第二パルス圧縮手段と、この第一パルス圧縮手段あるいは第二パルス圧縮手段により圧縮された受信信号が入力され、この信号に基づいて観測方向の画像を生成する画像生成手段と、この生成された画像と上記方探手段により観測された移動物体の位置とを重ねて表示する表示手段とを備えたものである。
【0013】
この発明に係る移動観測用レーダ装置は、方探手段の移動物体の2つ以上の検出方向情報と、その2つ以上の検出方向情報の観測期間における移動プラットフォームの移動経路および移動速度とに基づいて当該移動物体の移動方向情報を生成する速度算出手段を設け、表示手段はこの移動速度を生成画像や移動物体の位置とともに表示するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、1は航空機や衛星などの移動プラットフォーム、2はこの移動プラットフォーム1の一側面上に設けられ、電波を送受信する第一送受信アンテナ、3はこの第一送受信アンテナ2に隣接して配置され、電波を送受信する第二送受信アンテナである。
【0015】
4は一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機、5はこの観測信号を第一送受信アンテナ2と第二送受信アンテナ3とに交互に供給する第一切替えスイッチである。
【0016】
6は第一送受信アンテナ2が受信する第一散乱波が入力され、これに応じた第一受信信号を出力する第一受信機、7は送信機4と第一受信機6との第一送受信アンテナ2に対する接続を切り替える第一切替器、8は第一受信信号に対してクラッター追尾処理を行う第一クラッター追尾回路、9は第一受信信号をパルス波の周期のn倍(nは整数)の時間分だけ遅延させる第一遅延回路、10はこの第一遅延回路9により遅延された第一受信信号から上記第一クラッター追尾回路8より直接入力される第一受信信号を減算し、それにより得られる第一差分信号を出力する第一差分演算回路、11はこの第一差分演算回路10と第一クラッター追尾回路8とを直接接続する第一バイパス信号線である。
【0017】
12は第二送受信アンテナ3が受信する第二散乱波が入力され、これに応じた第二受信信号を出力する第二受信機、13は送信機4と第二受信機12との第二送受信アンテナ3に対する接続を切り替える第二切替器、14は第二受信信号に対してクラッター追尾処理を行う第二クラッター追尾回路、15は第二受信信号を第一遅延回路9と同様の時間だけ遅延させる第二遅延回路、16はこの第二遅延回路15により遅延された第二受信信号から上記第二クラッター追尾回路14より直接入力される第二受信信号を減算し、それにより得られる第二差分信号を出力する第二差分演算回路、17はこの第二差分演算回路16と第二クラッター追尾回路14とを直接接続する第二バイパス信号線である。
【0018】
18は第一差分信号と第二差分信号とが入力され、これら2つの信号波形の位相差に基づいて移動物体の観測方向を特定する方探手段、19はこの方探手段18と第一差分演算回路10との間に配設された第二切替えスイッチ、20はこの方探手段18と第二差分演算回路16との間に配設された第三切替えスイッチ、21は観測信号が入力され、この観測信号の一定の周期毎のパルス波に同期して第一切替えスイッチ5、第二切替えスイッチ19および第三切替えスイッチ20を切り替え制御する同期制御手段である。
【0019】
次に動作について説明する。
ここでは説明を簡便にするために、移動プラットフォーム1が第一送受信アンテナ2の配設位置と第二送受信アンテナ3の配設位置とを結ぶ方向に、第二送受信アンテナ3が移動方向前方となるように移動する場合を例に説明する。
【0020】
まず、観測信号に同期して、同期制御手段21が送信機4を第二送受信アンテナ3に接続するように第一切替えスイッチ5を設定するとともに第二切替えスイッチ19および第三切替えスイッチ20を開状態に設定する。この状態で第二切替器13が送信機4を第二送受信アンテナ3に接続すると、送信機4から出力されるパルス波からなる観測信号は第二送受信アンテナ3に入力され、この第二送受信アンテナ3から外部空間へ第二観測電波(観測信号)が放出され、更に、この第二観測電波の物体による散乱波が第一送受信アンテナ2および第二送受信アンテナ3に入力される。
【0021】
このように第一送受信アンテナ2および第二送受信アンテナ3に散乱波が入力された状態において、第一切替器7および第二切替器13がそれぞれの送受信アンテナ2,3にそれぞれの受信機6,12を接続すると、この2つの受信機6,12は受信信号を出力する。
【0022】
そして、このように第一受信機6から第一受信信号が出力されると、第一クラッター追尾回路8はこの第一受信信号に対してクラッター追尾処理を行い、第一遅延回路9はこのクラッター追尾処理後の第一受信信号をパルス波の周期のn倍の時間分だけ遅延させる。また、第二受信機12から第二受信信号が出力されると同様に、第二クラッター追尾回路14はこの第二受信信号に対してクラッター追尾処理を行い、第二遅延回路15はこのクラッター追尾処理後の第二受信信号をパルス波の周期のn倍の時間分だけ遅延させる。
【0023】
次に、上記パルスを出力してから遅延時間の後に観測信号に同期して、同期制御手段21が送信機4を第一送受信アンテナ2に接続するように第一切替えスイッチ5を切り替え、しかも、第二切替えスイッチ19および第三切替えスイッチ20を閉状態に切り替える。この状態で第一切替器7が送信機4を第一送受信アンテナ2に接続すると、送信機4から出力されるパルスは第一送受信アンテナ2に入力され、この第一送受信アンテナ2から外部空間へ第一観測電波が放出され、更に、この第一観測電波の物体による散乱波が第一送受信アンテナ2および第二送受信アンテナ3に入力される。
【0024】
このように第一送受信アンテナ2および第二送受信アンテナ3に散乱波が入力された状態において、第一切替器7および第二切替器13がそれぞれの送受信アンテナ2,3にそれぞれの受信機6,12を接続すると、この2つの受信機6,12は受信信号を出力する。
【0025】
そして、このように第一受信機6から第一受信信号が出力されると、第一クラッター追尾回路8はこの第一受信信号に対してクラッター追尾処理を行い、第一差分演算回路10は、第一遅延回路9で遅延されていた第一受信信号とこの新たに第一クラッター追尾回路8から出力された第一受信信号との差分演算を行って第一差分信号を出力し、この第一差分信号は方探手段18に入力される。同様に、このように第二受信機12から第二受信信号が出力されると、第二クラッター追尾回路14はこの第二受信信号に対してクラッター追尾処理を行い、第二差分演算回路16は、第二遅延回路15で遅延されていた第二受信信号とこの新たに第二クラッター追尾回路14から出力された第二受信信号との差分演算を行って第二差分信号を出力し、この第二差分信号も方探手段18に入力される。
【0026】
そして、上記第一送受信アンテナ2に入力された2つの第一散乱波が静止物体からの散乱波のみからなる場合、この2つの第一散乱波は同様な波形となるので、2つの散乱波の差演算の結果はゼロとなり、移動物体無しの第一差分信号が出力される。逆に、第一送受信アンテナ2に入力された2つの第一散乱波に移動物体からの散乱波を含む場合には、この移動物体からの2つの散乱波のエコーに位相差が生じるので、上記2つの散乱波の差演算の結果はゼロとはならない。第二差分信号も同様である。
【0027】
従って、方探手段18には、観測範囲内を移動する移動物体があれば、それに基づく波形を有する第一差分信号と第二差分信号が入力されることになる。そして、この方探手段18では、この第一差分信号の波形と第二差分信号の波形とを比較し、この2つの信号波形の位相差に基づいて移動物体の観測方向を特定する。
【0028】
また、この一連の観測動作を繰り返すことにより、移動プラットフォーム1の移動に伴って広範囲における移動物体をその観測方向を含めて観測することができる。
【0029】
次に以上の動作により移動物体の存在とともにその観測方向を特定できるアルゴリズムを説明する。図2はこの発明による移動物体の観測アルゴリズムを説明するためのジオメトリである。図において、22は1つ目のパルスを出力したとき(t=t1)の2つの送受信アンテナ2,3の状態、23は1つ目のパルスの散乱波を受信するとき(t=t1)の2つの送受信アンテナ2,3の状態、24は2つ目のパルスを出力したとき(t=t1+n×PRI)の2つの送受信アンテナ2,3の状態、25は2つ目のパルスの散乱波を受信するとき(t=t1+n×PRI)の2つの送受信アンテナ2,3の状態である。そして、1つ目のパルスにおいては、第二送受信アンテナ3から送信しているので、第一送受信アンテナ2の送受信の電気的な位相中心は同図の26の位置となり、第二送受信アンテナ3の送受信の電気的な位相中心は同図の27の位置となる。また、2つ目のパルスにおいては、第一送受信アンテナ2から送信しているので、やはり、第一送受信アンテナ2の送受信の電気的な位相中心は同図の26の位置となり、第二送受信アンテナ3の送受信の電気的な位相中心は同図の27の位置となる。なお、同図においては、移動プラットフォーム1はこの2つの送受信アンテナ2,3の配列方向と平行に移動し、かつ、下記式(1)の速度で移動しているものと仮定している。但し、Bは2つの送受信アンテナ2,3の位相中心同士の間隔であるベースライン長、uは移動プラットフォーム1の移動速度、PRI×nは当該2つのパルスの送出間隔、θは移動方向に対する観測方向のスクイント角度である。
【0030】
B/2=(u×PRI×n)sinθ (1)
【0031】
そして、このように制御することにより、移動物体29からの2つの散乱波は第一の経路30を通って第一送受信アンテナ2に受信され、かつ、第二の経路31を通って第二送受信アンテナ3に受信されることになり、2つの散乱波はそれぞれの送受信アンテナ2,3が同一位置に固定された状態で観測したものと等価とみなすことができる。
【0032】
従って、同図にあるように、移動物体29と第一送受信アンテナ2の位相中心点とを結ぶ第一の経路30の距離と、移動物体29と第二送受信アンテナ2の位相中心点とを結ぶ第二の経路31の距離との間に差がある場合、その経路差分だけ第一送受信アンテナ2が受信する散乱波(第一散乱波)の位相と第二送受信アンテナ3が受信する散乱波(第二散乱波)の位相とに差が生じ、この位相差を下記式(2)に代入することにより方探手段18において移動物体29の観測方向θを特定することができる。但し、ΔΦは2つの差分信号の位相差、λは散乱波の波長である。
【0033】
ΔΦ=(4π/λ)×Δr=(4πB/2λ)sinθ (2)
【0034】
以上のように、この実施の形態1によれば、各送受信アンテナ2,3と、各受信機6,12と、各遅延回路9,15と、各差分演算回路10,16とからなる2系統の受信波処理経路と、このそれぞれの系統から出力される2つの検出信号の間の位相差に基づいて移動物体29の観測方向を特定する方探手段18とともに、移動プラットフォーム1の移動方向前方側に位置する第二送受信アンテナ3から上記送信機4のパルスを出力してから上記各遅延回路9,15の遅延時間の後に出力されるパルスが上記移動プラットフォーム1の移動方向後方側に位置する第一送受信アンテナ2から出力されるように、上記観測信号の周期に同期して上記第一送受信アンテナ2と上記第二送受信アンテナ3とを上記送信機4に択一的に接続する同期制御手段21を備えたので、2つの送受信アンテナ2,3のみを用いて従来とは全く異なる観測制御によって移動物体29を観測する2つの差分演算信号を生成することができる。
【0035】
従って、この発明に係る移動観測用レーダ装置は、従来の移動観測用レーダ装置のように3つの送受信アンテナおよび3系統の受信波処理経路を用いることなく、この2つのパルスの散乱波に基づいて方探手段18に移動物体29の観測方向を特定させることができるので、簡易な構成にて、従来よりも格段なコストダウンや製造期間短縮などの効果を期待することができる効果がある。
【0036】
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2に係る移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、32は第一受信機6と第一クラッター追尾回路8との間に配設され、観測信号のパルスをリニアFM変調したチャープパルスを用いて第一受信信号を圧縮する第一パルス圧縮手段、33は第二受信機12と第二クラッター追尾回路14との間に配設され、観測信号のパルスをリニアFM変調したチャープパルスを用いて第二受信信号を圧縮する第二パルス圧縮手段、34は合成開口レーダのアジマス圧縮としてよく知られているもので、直線状の軌道を飛行しながら観測した時に第二パルス圧縮手段33から出力される第二受信信号の受信信号列の角度分解能力を改善し、この改善された信号に基づいて観測方向の画像を生成する画像生成手段、35はこれらによりレンジ方向およびアジマス方向において高分解能化されたレーダ画像と、方探手段18により観測された移動物体29の位置とを重ねて表示する表示手段である。これ以外の構成は実施の形態1と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。
【0037】
次に動作について説明する。
第一受信機6から第一受信信号が出力されると、第一パルス圧縮手段32はチャープパルスを用いてこの第一受信信号を圧縮する。同様に、第二受信機12から第二受信信号が出力されると、第二パルス圧縮手段33はチャープパルスを用いてこの第二受信信号を圧縮する。従って、図4のY軸方向(レンジ方向)の距離分解能力を観測信号パルスのパルス幅で決まる分解能よりも高くすることができる。なお、図4は移動プラットフォーム1の移動方向をX軸としている。
【0038】
また、画像生成手段34は、このようにレンジ方向の距離分解能が向上された第二受信信号に対して更に角度分解能力を改善する処理を行い、これを観測方向の画像として出力している。
【0039】
そして、表示手段35は、このように二次元的に高分解能化された画像の上に、方探手段18から出力される移動物体29の観測方向情報に基づいて移動目標のシンボルを表示する。図5はこの表示例である。図において、36は移動目標のシンボルである。これ以外の動作は実施の形態1と同様であり説明を省略する。
【0040】
以上のように、この実施の形態2によれば、第一受信機6と第一遅延回路9との間に配設され、第一受信信号を圧縮する第一パルス圧縮手段32と、第二受信機12と第二遅延回路15との間に配設され、第二受信信号を圧縮する第二パルス圧縮手段33と、この第一パルス圧縮手段32あるいは第二パルス圧縮手段33により圧縮された受信信号が入力され、この信号に基づいて観測方向の画像を生成する画像生成手段34と、この生成された画像と上記方探手段18により観測された移動物体29の位置とを重ねて表示する表示手段35とを備えるので、この表示手段35の表示に基づいて容易に移動物体29の位置を把握することができる効果がある。
【0041】
従って、この実施の形態2の構成によれば、開口が2つしかないアンテナで移動目標を検出してその方位を測定し、その位置をレーダ画像上に表示できるレーダ装置を得ることができる。
【0042】
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3に係る移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、37は方探手段18から出力される移動物体29の観測方向情報が入力され、複数の観測方向情報に基づいて移動物体29の移動速度情報を生成する速度算出手段、38は生成画像や移動物体29の観測方向情報とともにこの移動物体29の移動速度情報が入力され、生成画像に重ねて移動物体29の現在位置を表示するとともに、その現在位置を基点として上記移動速度情報をベクトルとして表示する表示手段である。
【0043】
図7はこの発明の実施の形態3の速度算出手段の速度算出処理を説明するためのジオメトリである。同図は移動プラットフォーム1の移動方向と平行にX軸が設定されている。図において、39は1回目の観測を行ったときの移動プラットフォーム1の位置、40は2回目の観測を行ったときの移動プラットフォーム1の位置、41は1回目の観測を行ったときの移動物体29の位置、42は2回目の観測を行ったときの移動物体29の位置、43はこの2回の観測期間の間における移動物体29の移動方向ベクトルである。
【0044】
そして、同図に示すように、1回目の観測により得られた移動物体29の観測方向のスクイント角度をθ1、1回目の観測時の移動プラットフォーム1と移動物体29との距離をr1、2回目の観測により得られた移動物体29の観測方向のスクイント角度をθ2、2回目の観測時の移動プラットフォーム1と移動物体29との距離をr2、移動プラットフォーム1の地上からの高さをhとし、座標の中心点を移動プラットフォーム1の鉛直方向の地表上に設定すれば、下記式(3)から式(5)により移動物体29の移動速度を求めることができる。なお、以下の式において、Tはこの2つのパルスを送出する間の時間である。
【0045】
【数1】

Figure 0003660152
【0046】
図8はこの発明の実施の形態3による表示手段38の表示画面の一例である。図において、44は上記速度算出手段37が求めた移動速度情報を表示する速度ベクトルである。これ以外の構成および動作は実施の形態2と同様であり説明を省略する。
【0047】
以上のように、この実施の形態3によれば、方探手段18からの移動物体29の2つ以上の検出方向情報と、その2つ以上の検出方向情報の観測期間における移動プラットフォーム1の移動経路および移動速度とに基づいて当該移動物体29の移動方向情報を生成する速度算出手段37を設け、表示手段38はこの移動速度を再生画像や移動物体の位置とともに表示するので、単にある瞬間の移動物体29の位置を容易に把握できるのみに留まらず、今後どのように移動していくかについても容易に把握することができる効果がある。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、送受信アンテナと、受信機と、遅延回路と、差分演算回路とからなる2系統の受信波処理経路と、このそれぞれの系統から出力される2つの検出信号の間の位相差に基づいて移動物体の観測方向を特定する方探手段とともに、移動プラットフォームの移動方向前方側に位置する送受信アンテナから上記送信機のパルスを出力してから上記遅延回路の遅延時間の後に出力されるパルスが上記移動プラットフォームの移動方向後方側に位置する送受信アンテナから出力されるように、上記観測信号の周期に同期して上記第一送受信アンテナと上記第二送受信アンテナとを上記送信機に択一的に接続する同期制御手段を備えたので、2つの送受信アンテナのみを用いて従来とは全く異なる観測制御によって移動物体を観測する2つの差分演算信号を生成することができる。
【0049】
従って、この発明に係る移動観測用レーダ装置は、従来の移動観測用レーダ装置のように3つの送受信アンテナおよび3系統の受信波処理経路を用いることなく、この2つのパルスの散乱波に基づいて方探手段に移動物体の観測方向を特定させることができるので、簡易な構成にて、従来よりも格段なコストダウンや製造期間短縮などの効果を期待することができる効果がある。
【0050】
この発明によれば、第一受信機と第一遅延回路との間に配設され、第一受信信号を圧縮する第一パルス圧縮手段と、第二受信機と第二遅延回路との間に配設され、第二受信信号を圧縮する第二パルス圧縮手段と、この第一パルス圧縮手段あるいは第二パルス圧縮手段により圧縮された受信信号が入力され、この信号に基づいて観測方向の画像を生成する画像生成手段と、この生成された画像と上記方探手段により観測された移動物体の位置とを重ねて表示する表示手段とを備えるので、この表示手段の表示に基づいて容易に移動物体の位置を把握することができる効果がある。
【0051】
この発明によれば、方探手段の移動物体の2つ以上の検出方向情報と、その2つ以上の検出方向情報の観測期間における移動プラットフォームの移動経路および移動速度とに基づいて当該移動物体の移動方向情報を生成する速度算出手段を設け、表示手段はこの移動速度を生成画像や移動物体の位置とともに表示するので、単にある瞬間の移動物体の位置を容易に把握できるのみに留まらず、今後どのように移動していくかについても容易に把握することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明による移動物体の観測アルゴリズムを説明するためのジオメトリである。
【図3】 この発明の実施の形態2による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図4】 この発明の実施の形態2の高分解能処理を説明するためのジオメトリである。
【図5】 この発明の実施の形態2による表示手段の表示画面の一例である。
【図6】 この発明の実施の形態3による移動観測用レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図7】 この発明の実施の形態3の速度算出手段の速度算出処理を説明するためのジオメトリである。
【図8】 この発明の実施の形態3による表示手段の表示画面の一例である。
【図9】 従来の移動観測用レーダ装置の構成図である。
【図10】 従来の移動観測用レーダ装置の動作を説明するためのジオメトリである。
【符号の説明】
1 移動プラットフォーム、2 第一送受信アンテナ、3 第二送受信アンテナ、4 送信機、6 第一受信機、9 第一遅延回路、10 第一差分演算回路、12 第二受信機、15 第二遅延回路、16 第二差分演算回路、18 方探手段、21 同期制御手段、29 移動物体、32 第一パルス圧縮手段、33 第二パルス圧縮手段、34 画像生成手段、35,38 表示手段、37 速度算出手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mobile observation radar device that is arranged on a mobile platform such as an aircraft or a satellite and detects a moving object that moves on the surface of the earth or the sea surface. In particular, the observation direction of the moving object can be specified. The present invention relates to an improved mobile observation radar device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional mobile observation radar device assumed based on “DETECTION LIMITS FOR SIDEWAYS LOOKING MTI RADARS” (White, RG et al., Proc. Of Radar 97, pp434-438, 1997.). . In the figure, 1 is a mobile platform, 45, 46 and 47 are transmission / reception antennas, 48 is a transmitter for generating an observation signal composed of pulse waves with a constant period, 49, 50 and 51 are receivers, 52 and 53, respectively. , 54 are switchers, 55, 56, and 57 are clutter tracking circuits, 58 and 59 are delay circuits, 60 and 61 are difference calculation circuits, and 62 is a search means.
[0003]
Next, the operation will be described.
The three switches 52, 53, 54 are operated to simultaneously connect the transmitter 48 to the three transmitting / receiving antennas 45, 46, 47, and the first pulse is emitted from the three transmitting / receiving antennas 45, 46, 47. . Then, the three switches 52, 53, 54 are operated to receive the scattered wave of the first pulse, and the clutter tracking process is performed.
[0004]
Further, when the mobile platform 1 moves half of the moving direction length of the transmission / reception antennas 45, 46, 47, the three switches 52, 53, 54 are operated again, and the three transmission / reception antennas 45, 46, 47 are operated. At the same time, the transmitter 48 is connected and the second pulse is emitted from the three transmitting / receiving antennas 45, 46, 47. Then, the three switches 52, 53, and 54 are operated to receive the scattered wave of the second pulse, and the clutter tracking process is performed.
[0005]
Next, since the received signal which is the scattered wave of the first pulse is delayed by the two delay circuits 58 and 59, the two difference calculation circuits 60 and 61 receive the delayed signal and the newly received scattered signal. The difference calculation with the signal based on the wave is performed. Then, if the object moves during the output of these two pulses, the echoes do not coincide with each other, so that a waveform corresponding to the moving speed of the moving object is output from the two difference calculation circuits.
[0006]
When the two difference signals are input in this way, the direction finding means 62 first calculates the phase difference between the two difference signals based on the waveforms, and then determines the observation direction based on the phase difference. Calculate.
[0007]
FIG. 10 shows a geometry for explaining the operation of such a conventional mobile observation radar apparatus. In the figure, 63 is the state of the three transmitting / receiving antennas 45, 46, 47 when the first pulse is output, and 64 is the three transmitting / receiving antennas 45, 46, 47, when receiving the scattered wave of the first pulse. The state of 47, 65 is the state of the three transmission / reception antennas 45, 46, 47 when the second pulse is output, and 66 is the three transmission / reception antennas 45, 46 when receiving the scattered wave of the second pulse. , 47 state. From the relationship between the transmission phase center at the time of pulse transmission and the reception phase center at the time of scattered wave reception, the transmission / reception phase centers of the transmission / reception antennas 45, 46, and 47 are moved while these two pulses are output. It can be regarded as not. Therefore, the phase difference between the signal waveforms generated as the difference calculation result of the two received signals can be regarded as a difference in distance between the transmitting / receiving phase center point of each of the transmitting / receiving antennas 45, 46, 47 and the moving object 29. Based on this phase difference, the squint angle θ in the observation direction of the moving object 29 can be specified.
[0008]
Therefore, with this configuration and operation, the conventional mobile observation radar device can specify the observation direction θ of the moving object 29 moving within the observation range regardless of the directivity characteristics of the transmission / reception antenna. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional mobile observation radar apparatus is configured as described above, the scattered waves from the moving object 29 are extracted from the scattered waves received by the transmitting and receiving antennas 45, 46, and 47, and the extracted two In order to specify the observation direction of the moving object 29 based on the phase difference of the scattered wave from the moving object 29, it is necessary to provide three transmission / reception antennas 45, 46, and 47 (the antenna needs to be divided into three). In addition, three received wave processing paths, that is, three receivers 49, 50, 51, three clutter tracking circuits 55, 56, 57, two delay circuits 58, 59, two differential operation circuits 60, 61, etc. I needed it. As a result, the structure of the mobile observation radar device is complicated, the number of expensive parts used is increased, and fine adjustment work is required to match the reception characteristics of these three received wave processing paths. As a result, there were problems such as a significant increase in the production period.
[0010]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a simple configuration without the need for three transmission / reception antennas and three reception wave processing paths. Another object of the present invention is to obtain a radar device for mobile observation that can be expected to have effects such as shortening the manufacturing period.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A mobile observation radar device according to the present invention is a mobile observation radar device that is arranged on a mobile platform and detects a moving object. The transmitter generates an observation signal composed of pulse waves at a constant period; and The observation signal is radiated as the first observation radio wave, the first transmission / reception antenna that receives the received scattered wave as the first scattered wave, and the first scattered wave is input, and the first received signal corresponding to this is output. A first receiver, a first delay circuit that delays the first received signal by an integral multiple of the period of the pulse wave, a first received signal that has been delayed, and a first input directly from the first receiver A first difference calculation circuit that executes a difference calculation with respect to one received signal and outputs the resulting difference signal as a first detection signal of a moving object; radiates the observed signal as a second observed radio wave; A second transmitting / receiving antenna that receives the scattered wave as a second scattered wave, a second receiver that receives the second scattered wave and outputs a second received signal in response thereto, The second delay circuit that delays the same time as the one delay circuit, the difference calculation between the delayed second received signal and the second received signal directly input from the second receiver, and the difference obtained thereby A second difference calculation circuit for outputting a signal as a second detection signal of the moving object, a direction finding means for specifying an observation direction of the moving object based on a phase difference between the first detection signal and the second detection signal, and The pulse wave output after the delay time after the pulse wave is output from the transmission / reception antenna located on the front side in the movement direction of the mobile platform is transmitted from the transmission / reception antenna located on the rear side in the movement direction of the mobile platform. The first transmission / reception antenna and the second transmission / reception antenna are alternatively connected to the transmitter in synchronization with the period of the observation signal, and based on the scattered waves of the two pulses. The direction finding means includes synchronization control means for specifying the observation direction of the moving object.
[0012]
A radar apparatus for mobile observation according to the present invention is provided between a first receiver and a first delay circuit, compresses a first received signal, a first pulse compression means, a second receiver, and a second delay A second pulse compression means for compressing the second received signal, and a received signal compressed by the first pulse compressing means or the second pulse compressing means, and is input based on this signal. Image generation means for generating an image in the observation direction, and display means for displaying the generated image and the position of the moving object observed by the direction finding means in an overlapping manner are provided.
[0013]
The radar device for mobile observation according to the present invention is based on two or more detection direction information of a moving object of the direction finding means, and a movement path and a movement speed of the mobile platform during the observation period of the two or more detection direction information. In addition, speed calculating means for generating moving direction information of the moving object is provided, and the display means displays the moving speed together with the generated image and the position of the moving object.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of a mobile observation radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is a mobile platform such as an aircraft or satellite, 2 is provided on one side of the mobile platform 1, and a first transmission / reception antenna 3 for transmitting and receiving radio waves is disposed adjacent to the first transmission / reception antenna 2. The second transmitting / receiving antenna for transmitting / receiving radio waves.
[0015]
Reference numeral 4 denotes a transmitter that generates an observation signal composed of a pulse wave with a constant period. Reference numeral 5 denotes a first changeover switch that alternately supplies the observation signal to the first transmission / reception antenna 2 and the second transmission / reception antenna 3.
[0016]
Reference numeral 6 denotes a first receiver that receives a first scattered wave received by the first transmission / reception antenna 2 and outputs a first reception signal corresponding to the first scattered wave. Reference numeral 7 denotes a first transmission / reception between the transmitter 4 and the first receiver 6. A first switch for switching the connection to the antenna 2, 8 is a first clutter tracking circuit that performs a clutter tracking process on the first received signal, and 9 is a pulse wave period of n times (n is an integer). The first delay circuit 10 delays the first reception signal directly input from the first clutter tracking circuit 8 from the first reception signal delayed by the first delay circuit 9, thereby A first difference calculation circuit 11 that outputs the obtained first difference signal, 11 is a first bypass signal line that directly connects the first difference calculation circuit 10 and the first clutter tracking circuit 8.
[0017]
Reference numeral 12 denotes a second receiver that receives a second scattered wave received by the second transmitting / receiving antenna 3 and outputs a second received signal corresponding to the second scattered wave. Reference numeral 13 denotes a second transmission / reception between the transmitter 4 and the second receiver 12. A second switch for switching the connection to the antenna 3, 14 is a second clutter tracking circuit that performs a clutter tracking process on the second received signal, and 15 is a delay of the second received signal by the same time as the first delay circuit 9. The second delay circuit 16 subtracts the second received signal directly input from the second clutter tracking circuit 14 from the second received signal delayed by the second delay circuit 15, and obtains a second differential signal obtained thereby. A second difference calculation circuit 17 for outputting the second difference calculation circuit 17 and a second bypass signal line for directly connecting the second difference calculation circuit 16 and the second clutter tracking circuit 14.
[0018]
Reference numeral 18 denotes a first difference signal and a second difference signal, and a direction finding means for specifying the observation direction of the moving object based on the phase difference between the two signal waveforms. A second changeover switch 20 is provided between the circuit 10 and the third changeover switch 20 is provided between the direction finding means 18 and the second difference calculation circuit 16. An observation signal is input to the second changeover switch 21. It is a synchronous control means for switching and controlling the first change-over switch 5, the second change-over switch 19 and the third change-over switch 20 in synchronization with a pulse wave for each fixed period of the observation signal.
[0019]
Next, the operation will be described.
Here, in order to simplify the explanation, the second transmitting / receiving antenna 3 is in the moving direction front in the direction in which the mobile platform 1 connects the disposing position of the first transmitting / receiving antenna 2 and the disposing position of the second transmitting / receiving antenna 3. An example of such movement will be described.
[0020]
First, in synchronization with the observation signal, the synchronization control means 21 sets the first changeover switch 5 so as to connect the transmitter 4 to the second transmission / reception antenna 3 and opens the second changeover switch 19 and the third changeover switch 20. Set to state. When the second switch 13 connects the transmitter 4 to the second transmission / reception antenna 3 in this state, an observation signal composed of a pulse wave output from the transmitter 4 is input to the second transmission / reception antenna 3, and the second transmission / reception antenna 3. A second observation radio wave (observation signal) is emitted from 3 to the external space, and a scattered wave due to the object of the second observation radio wave is input to the first transmission / reception antenna 2 and the second transmission / reception antenna 3.
[0021]
Thus, in a state where the scattered waves are input to the first transmission / reception antenna 2 and the second transmission / reception antenna 3, the first switch 7 and the second switch 13 are connected to the respective transmission / reception antennas 2 and 3, respectively. When 12 is connected, the two receivers 6 and 12 output reception signals.
[0022]
When the first reception signal is output from the first receiver 6 in this way, the first clutter tracking circuit 8 performs clutter tracking processing on the first reception signal, and the first delay circuit 9 The first received signal after the tracking process is delayed by n times the period of the pulse wave. Similarly to the output of the second received signal from the second receiver 12, the second clutter tracking circuit 14 performs a clutter tracking process on the second received signal, and the second delay circuit 15 performs the clutter tracking. The second received signal after processing is delayed by a time that is n times the period of the pulse wave.
[0023]
Next, the first control switch 5 is switched so that the synchronization control means 21 connects the transmitter 4 to the first transmission / reception antenna 2 in synchronization with the observation signal after a delay time after outputting the pulse, The second changeover switch 19 and the third changeover switch 20 are switched to the closed state. When the first switch 7 connects the transmitter 4 to the first transmission / reception antenna 2 in this state, the pulse output from the transmitter 4 is input to the first transmission / reception antenna 2, and the first transmission / reception antenna 2 moves to the external space. A first observation radio wave is emitted, and a scattered wave due to the object of the first observation radio wave is input to the first transmission / reception antenna 2 and the second transmission / reception antenna 3.
[0024]
Thus, in a state where the scattered waves are input to the first transmission / reception antenna 2 and the second transmission / reception antenna 3, the first switch 7 and the second switch 13 are connected to the respective transmission / reception antennas 2 and 3, respectively. When 12 is connected, the two receivers 6 and 12 output reception signals.
[0025]
When the first reception signal is output from the first receiver 6 in this way, the first clutter tracking circuit 8 performs clutter tracking processing on the first reception signal, and the first difference calculation circuit 10 The first difference signal between the first received signal delayed by the first delay circuit 9 and the first received signal newly output from the first clutter tracking circuit 8 is calculated to output a first difference signal. The difference signal is input to the direction finding means 18. Similarly, when the second received signal is output from the second receiver 12 in this way, the second clutter tracking circuit 14 performs a clutter tracking process on the second received signal, and the second difference calculation circuit 16 The second received signal delayed by the second delay circuit 15 and the second received signal newly output from the second clutter tracking circuit 14 are calculated to output a second difference signal. A two-difference signal is also input to the direction finding means 18.
[0026]
When the two first scattered waves input to the first transmission / reception antenna 2 consist only of scattered waves from a stationary object, the two first scattered waves have the same waveform, The result of the difference calculation is zero, and the first difference signal with no moving object is output. Conversely, when the two first scattered waves input to the first transmitting / receiving antenna 2 include a scattered wave from a moving object, a phase difference occurs in the echoes of the two scattered waves from the moving object. The result of the difference calculation between the two scattered waves is not zero. The same applies to the second differential signal.
[0027]
Therefore, if there is a moving object that moves within the observation range, the first differential signal and the second differential signal having a waveform based on the moving object are input to the direction finding means 18. Then, the direction finding means 18 compares the waveform of the first difference signal with the waveform of the second difference signal, and specifies the observation direction of the moving object based on the phase difference between the two signal waveforms.
[0028]
Further, by repeating this series of observation operations, it is possible to observe a moving object in a wide range including its observation direction as the mobile platform 1 moves.
[0029]
Next, an algorithm capable of specifying the observation direction along with the presence of the moving object by the above operation will be described. FIG. 2 is a geometry for explaining the moving object observation algorithm according to the present invention. In the figure, 22 is the state of the two transmitting / receiving antennas 2 and 3 when the first pulse is output (t = t1), and 23 is the state when receiving the scattered wave of the first pulse (t = t1). The state of the two transmitting / receiving antennas 2 and 3, 24 is the state of the two transmitting / receiving antennas 2 and 3 when the second pulse is output (t = t1 + n × PRI), and 25 is the scattered wave of the second pulse. This is the state of the two transmission / reception antennas 2 and 3 when receiving (t = t1 + n × PRI). Since the first pulse is transmitted from the second transmission / reception antenna 3, the electrical phase center of transmission / reception of the first transmission / reception antenna 2 is at the position 26 in FIG. The electrical phase center for transmission and reception is at position 27 in FIG. Since the second pulse is transmitted from the first transmission / reception antenna 2, the electrical phase center of transmission / reception of the first transmission / reception antenna 2 is also at the position 26 in FIG. The electrical phase center of 3 transmission / reception is at a position 27 in FIG. In the figure, it is assumed that the mobile platform 1 moves in parallel with the arrangement direction of the two transmission / reception antennas 2 and 3 and moves at the speed of the following formula (1). Where B is the baseline length that is the distance between the phase centers of the two transmitting and receiving antennas 2 and 3, u is the moving speed of the mobile platform 1, PRI × n is the interval between the two pulses, and θ is the observation of the moving direction. The squint angle of the direction.
[0030]
B / 2 = (u × PRI × n) sin θ (1)
[0031]
By controlling in this way, the two scattered waves from the moving object 29 are received by the first transmission / reception antenna 2 through the first path 30 and the second transmission / reception through the second path 31. The two scattered waves are received by the antenna 3 and can be regarded as equivalent to those observed with the respective transmitting and receiving antennas 2 and 3 fixed at the same position.
[0032]
Therefore, as shown in the figure, the distance of the first path 30 connecting the moving object 29 and the phase center point of the first transmitting / receiving antenna 2 is connected to the phase center point of the moving object 29 and the second transmitting / receiving antenna 2. When there is a difference between the distance of the second path 31 and the phase of the scattered wave (first scattered wave) received by the first transmitting / receiving antenna 2 by the path difference, the scattered wave received by the second transmitting / receiving antenna 3 ( A difference occurs in the phase of the second scattered wave), and the observation direction θ of the moving object 29 can be specified in the direction finding means 18 by substituting this phase difference into the following equation (2). Where ΔΦ is the phase difference between the two differential signals, and λ is the wavelength of the scattered wave.
[0033]
ΔΦ = (4π / λ) × Δr = (4πB / 2λ) sin θ (2)
[0034]
As described above, according to the first embodiment, the two systems including the transmission / reception antennas 2 and 3, the receivers 6 and 12, the delay circuits 9 and 15, and the difference calculation circuits 10 and 16 are provided. In addition to the direction finding means 18 for specifying the observation direction of the moving object 29 based on the phase difference between the received wave processing path and the two detection signals output from the respective systems, the moving platform 1 is moved forward in the moving direction. The pulse output after the delay time of each of the delay circuits 9 and 15 from the output of the pulse of the transmitter 4 from the second transmitting / receiving antenna 3 positioned at the second is located on the rear side in the moving direction of the mobile platform 1. Synchronous control for selectively connecting the first transmitting / receiving antenna 2 and the second transmitting / receiving antenna 3 to the transmitter 4 in synchronization with the period of the observation signal so as to be output from one transmitting / receiving antenna 2 Because with a stage 21, it is possible to generate two differential operation signal to observe the moving object 29 by completely different observation control the conventional by using only two transmit and receive antennas 2 and 3.
[0035]
Therefore, the mobile observation radar device according to the present invention is based on the scattered waves of these two pulses without using three transmission / reception antennas and three reception wave processing paths as in the conventional mobile observation radar device. Since the direction of observation of the moving object 29 can be specified by the direction finding means 18, it is possible to expect effects such as a significant cost reduction and a shortening of the manufacturing period compared with the related art with a simple configuration.
[0036]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the mobile observation radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, 32 is disposed between the first receiver 6 and the first clutter tracking circuit 8 and compresses the first received signal using a chirp pulse obtained by linearly FM-modulating the pulse of the observation signal. Means 33 is disposed between the second receiver 12 and the second clutter tracking circuit 14 and compresses the second received signal using a chirp pulse obtained by linearly FM modulating the pulse of the observation signal. , 34 is well known as azimuth compression of a synthetic aperture radar, and the angle resolution of the received signal sequence of the second received signal output from the second pulse compression means 33 when observed while flying in a linear orbit. An image generating means 35 for improving the capability and generating an image in the observation direction based on the improved signal, thereby providing a high resolution resolution in the range direction and the azimuth direction. An image, a display means for displaying overlapping the position of the moving object 29 observed by isotropic probe means 18. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
[0037]
Next, the operation will be described.
When the first reception signal is output from the first receiver 6, the first pulse compression means 32 compresses the first reception signal using the chirp pulse. Similarly, when a second received signal is output from the second receiver 12, the second pulse compression means 33 compresses the second received signal using a chirp pulse. Therefore, the distance resolution capability in the Y-axis direction (range direction) in FIG. 4 can be made higher than the resolution determined by the pulse width of the observation signal pulse. In FIG. 4, the moving direction of the moving platform 1 is the X axis.
[0038]
In addition, the image generation unit 34 performs processing for further improving the angle resolution capability on the second reception signal whose distance resolution in the range direction is improved, and outputs this as an image in the observation direction.
[0039]
Then, the display means 35 displays the symbol of the movement target on the two-dimensionally high resolution image based on the observation direction information of the moving object 29 output from the direction finding means 18. FIG. 5 shows an example of this display. In the figure, 36 is a symbol of the movement target. Other operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0040]
As described above, according to the second embodiment, the first pulse compression means 32 disposed between the first receiver 6 and the first delay circuit 9 and compresses the first received signal, and the second A second pulse compression unit 33 disposed between the receiver 12 and the second delay circuit 15 for compressing the second reception signal, and compressed by the first pulse compression unit 32 or the second pulse compression unit 33. Based on the received signal, the image generation means 34 for generating an image in the observation direction based on this signal, and the generated image and the position of the moving object 29 observed by the direction finding means 18 are displayed in an overlapping manner. Since the display means 35 is provided, there is an effect that the position of the moving object 29 can be easily grasped based on the display of the display means 35.
[0041]
Therefore, according to the configuration of the second embodiment, it is possible to obtain a radar apparatus that can detect a moving target with an antenna having only two openings, measure the direction thereof, and display the position on a radar image.
[0042]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the mobile observation radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, reference numeral 37 denotes speed calculation means for receiving observation direction information of the moving object 29 output from the direction finding means 18 and generates movement speed information of the moving object 29 based on a plurality of observation direction information, and 38 denotes a generated image. And the moving speed information of the moving object 29 is input together with the observation direction information of the moving object 29, the current position of the moving object 29 is displayed on the generated image, and the moving speed information is used as a vector from the current position as a base point. Display means for displaying.
[0043]
FIG. 7 is a geometry for explaining the speed calculation processing of the speed calculation means according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the X axis is set parallel to the moving direction of the moving platform 1. In the figure, 39 is the position of the mobile platform 1 when the first observation is performed, 40 is the position of the mobile platform 1 when the second observation is performed, and 41 is the moving object when the first observation is performed. Reference numeral 29 denotes a position, 42 denotes the position of the moving object 29 when the second observation is performed, and 43 denotes a moving direction vector of the moving object 29 during the two observation periods.
[0044]
As shown in the figure, the squint angle in the observation direction of the moving object 29 obtained by the first observation is θ1, the distance between the moving platform 1 and the moving object 29 at the first observation is r1, and the second time. The squint angle in the observation direction of the moving object 29 obtained by the observation is θ2, the distance between the moving platform 1 and the moving object 29 at the second observation is r2, and the height of the moving platform 1 from the ground is h, If the center point of the coordinates is set on the ground surface in the vertical direction of the moving platform 1, the moving speed of the moving object 29 can be obtained from the following equations (3) to (5). In the following expression, T is the time between sending out these two pulses.
[0045]
[Expression 1]
Figure 0003660152
[0046]
FIG. 8 is an example of a display screen of the display means 38 according to the third embodiment of the present invention. In the figure, 44 is a speed vector for displaying the moving speed information obtained by the speed calculating means 37. Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0047]
As described above, according to the third embodiment, two or more detection direction information of the moving object 29 from the direction finding means 18 and the movement of the mobile platform 1 during the observation period of the two or more detection direction information. A speed calculating means 37 for generating the moving direction information of the moving object 29 based on the route and the moving speed is provided, and the display means 38 displays the moving speed together with the reproduced image and the position of the moving object. In addition to being able to easily grasp the position of the moving object 29, there is an effect that it is possible to easily grasp how to move in the future.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, two received wave processing paths including a transmission / reception antenna, a receiver, a delay circuit, and a difference calculation circuit, and two detection signals output from the respective systems. Together with direction finding means for identifying the observation direction of the moving object based on the phase difference between them, and the delay time of the delay circuit after the transmitter pulse is output from the transmission / reception antenna located in front of the moving platform in the movement direction. The first transmission / reception antenna and the second transmission / reception antenna are synchronized with the period of the observation signal so that the pulse output after the transmission platform is output from the transmission / reception antenna located on the rear side in the movement direction of the mobile platform. Since it has synchronization control means that is alternatively connected to the transmitter, it uses only two transmission / reception antennas to move the object by completely different observation control. It can generate two difference calculation signal observing.
[0049]
Therefore, the mobile observation radar device according to the present invention is based on the scattered waves of these two pulses without using three transmission / reception antennas and three reception wave processing paths as in the conventional mobile observation radar device. Since the direction finding means can specify the observation direction of the moving object, it is possible to expect effects such as a significant cost reduction and a shortening of the manufacturing period as compared with the conventional structure with a simple configuration.
[0050]
According to the present invention, the first pulse compression means that is disposed between the first receiver and the first delay circuit and compresses the first received signal, and between the second receiver and the second delay circuit. And a second pulse compression means for compressing the second received signal, and a received signal compressed by the first pulse compressing means or the second pulse compressing means, and an image in the observation direction is input based on this signal. Since the image generating means to be generated and the display means for displaying the generated image and the position of the moving object observed by the direction finding means in an overlapping manner, the moving object is easily obtained based on the display on the display means. There is an effect that the position of can be grasped.
[0051]
According to the present invention, based on two or more detection direction information of the moving object of the direction finding means and the moving path and moving speed of the moving platform in the observation period of the two or more detection direction information, Since the speed calculation means that generates the movement direction information is provided, and the display means displays this movement speed together with the generated image and the position of the moving object, it is not only easy to grasp the position of the moving object at a certain moment. There is an effect that it is possible to easily grasp how to move.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a mobile observation radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a geometry for explaining an observation algorithm of a moving object according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a mobile observation radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a geometry for explaining high resolution processing according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 5 is an example of a display screen of display means according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a mobile observation radar apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a geometry for explaining a speed calculation process of a speed calculation unit according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an example of a display screen of display means according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional mobile observation radar device.
FIG. 10 is a geometry for explaining the operation of a conventional mobile observation radar device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile platform, 2 1st transmission / reception antenna, 3nd transmission / reception antenna, 4 Transmitter, 6 1st receiver, 9 1st delay circuit, 10 1st difference calculation circuit, 12 2nd receiver, 15 2nd delay circuit , 16 Second difference calculation circuit, 18 way search means, 21 synchronization control means, 29 moving object, 32 first pulse compression means, 33 second pulse compression means, 34 image generation means, 35, 38 display means, 37 speed calculation means.

Claims (3)

移動プラットフォーム上に配設され、移動物体を検出する移動観測用レーダ装置において、
一定の周期毎のパルス波からなる観測信号を生成する送信機と、
上記観測信号を第一観測電波として放射するとともに、受信した散乱波を第一散乱波として受信する第一送受信アンテナと、
上記第一散乱波が入力され、これに応じた第一受信信号を出力する第一受信機と、
第一受信信号を上記パルス波の周期の整数倍の時間分だけ遅延させる第一遅延回路と、
遅延後の第一受信信号と上記第一受信機から直接入力された第一受信信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の第一検出信号として出力する第一差分演算回路と、
上記観測信号を第二観測電波として放射するとともに、受信した散乱波を第二散乱波として受信する第二送受信アンテナと、
上記第二散乱波が入力され、これに応じた第二受信信号を出力する第二受信機と、
第二受信信号を上記第一遅延回路と同じ時間だけ遅延させる第二遅延回路と、遅延後の第二受信信号と上記第二受信機から直接入力された第二受信信号との差分演算を実行し、それにより得られる差分信号を移動物体の第二検出信号として出力する第二差分演算回路と、
第一検出信号と第二検出信号との位相差に基づいて上記移動物体の観測方向を特定する方探手段と、
上記移動プラットフォームの移動方向前方側に位置する送受信アンテナから上記パルス波を出力してから上記遅延時間の後に出力されるパルス波は上記移動プラットフォームの移動方向後方側に位置する送受信アンテナから出力されるように、上記観測信号の周期に同期して上記第一送受信アンテナと上記第二送受信アンテナとを上記送信機に択一的に接続するとともに、この2つのパルスの散乱波に基づいて上記方探手段には移動物体の観測方向を特定させる同期制御手段とを備えたことを特徴とする移動観測用レーダ装置。
In a mobile observation radar device that is arranged on a mobile platform and detects a moving object,
A transmitter that generates an observation signal consisting of a pulse wave with a constant period;
A first transmitting / receiving antenna that radiates the observed signal as a first observed radio wave and receives the received scattered wave as a first scattered wave;
A first receiver that receives the first scattered wave and outputs a first received signal according to the first scattered wave;
A first delay circuit for delaying the first received signal by an integral multiple of the period of the pulse wave;
A first difference that executes a difference calculation between the delayed first received signal and the first received signal directly input from the first receiver, and outputs the obtained difference signal as a first detection signal of the moving object An arithmetic circuit;
A second transmitting / receiving antenna that radiates the observed signal as a second observed radio wave and receives the received scattered wave as a second scattered wave;
A second receiver that receives the second scattered wave and outputs a second received signal according to the second scattered wave;
A second delay circuit that delays the second received signal by the same time as the first delay circuit, and a differential operation between the delayed second received signal and the second received signal directly input from the second receiver A second difference calculation circuit that outputs a difference signal obtained thereby as a second detection signal of the moving object;
Means for identifying the observation direction of the moving object based on the phase difference between the first detection signal and the second detection signal;
The pulse wave output after the delay time after the pulse wave is output from the transmission / reception antenna located on the front side in the movement direction of the mobile platform is output from the transmission / reception antenna located on the rear side in the movement direction of the mobile platform. As described above, the first transmission / reception antenna and the second transmission / reception antenna are selectively connected to the transmitter in synchronization with the period of the observation signal, and the exploration based on the scattered waves of the two pulses. A mobile observation radar apparatus, characterized in that the means comprises synchronization control means for specifying the observation direction of the moving object.
第一受信機と第一遅延回路との間に配設され、第一受信信号を圧縮する第一パルス圧縮手段と、
第二受信機と第二遅延回路との間に配設され、第二受信信号を圧縮する第二パルス圧縮手段と、
この第一パルス圧縮手段あるいは第二パルス圧縮手段により圧縮された受信信号が入力され、この信号に基づいて観測方向の画像を生成する画像生成手段と、
この生成された画像と上記方探手段により観測された移動物体の位置とを重ねて表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の移動観測用レーダ装置。
A first pulse compression means disposed between the first receiver and the first delay circuit for compressing the first received signal;
A second pulse compression means disposed between the second receiver and the second delay circuit for compressing the second received signal;
The reception signal compressed by the first pulse compression means or the second pulse compression means is input, and an image generation means for generating an image in the observation direction based on the signal;
2. The mobile observation radar apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying the generated image and the position of the moving object observed by the direction finding means in an overlapping manner.
方探手段の移動物体の2つ以上の検出方向情報と、その2つ以上の検出方向情報の観測期間における移動プラットフォームの移動経路および移動速度とに基づいて当該移動物体の移動方向情報を生成する速度算出手段を設け、
表示手段はこの移動速度を生成画像や移動物体の位置とともに表示することを特徴とする請求項2記載の移動観測用レーダ装置。
The moving direction information of the moving object is generated based on two or more detection direction information of the moving object of the direction finding means and the moving path and moving speed of the moving platform in the observation period of the two or more detection direction information. Provide speed calculation means,
3. The radar apparatus for mobile observation according to claim 2, wherein the display means displays the moving speed together with the generated image and the position of the moving object.
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