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公開番号2025008455
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110640
出願日2023-07-05
発明の名称レーダ装置、および信号処理方法
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G01S 7/02 20060101AFI20250109BHJP(測定;試験)
要約【課題】ドローンの捕捉性能を高めたレーダ装置を提供すること。
【解決手段】本実施形態のレーダ装置は、フェーズドアレイアンテナと、送受信部と、ビーム制御部と、選択処理部と、データ取得部と、目標情報算出部とを具備する。送受信部は、フェーズドアレイアンテナからレーダ波を送受信する。ビーム制御部は、レーダ波の送信ビームおよび受信ビームを電子的に制御する。選択処理部は、ペンシルビームで空間をスキャンする第1方式、または、受信時にマルチビームを形成する第2方式のいずれかの方式を、予め設定された基準値に基づいて選択する。データ取得部は、選択された方式で目標に関するレーダデータを取得する。目標情報算出部は、取得されたレーダデータから目標情報を算出する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
フェーズドアレイアンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナからレーダ波を送受信する送受信部と、
前記レーダ波の送信ビームおよび受信ビームを電子的に制御するビーム制御部と、
ペンシルビームで空間をスキャンする第１方式、または、受信時にマルチビームを形成する第２方式のいずれかの方式を、予め設定された基準値に基づいて選択する選択処理部と、
前記選択された方式で目標に関するレーダデータを取得するデータ取得部と、
取得された前記レーダデータから目標情報を算出する目標情報算出部とを具備する、レーダ装置。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記フェーズドアレイアンテナは、複数のアンテナ素子を備え、
前記ビーム制御部は、前記第１方式の送信時と前記第２方式の送信時とで前記アンテナ素子の駆動数を切り替える、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記ビーム制御部は、
前記第２方式の送信時に前記第１方式よりも前記アンテナ素子の利用数を少なくして幅広ビームを形成し、
前記第２方式の受信時にＤＢＦ（Digital Beam Forming）処理で前記マルチビームを形成する、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記目標情報算出部は、前記目標までの距離を算出し、
前記選択処理部は、前記距離が前記基準値を超えれば前記第１方式を選択し、前記距離が前記基準値以下であれば前記第２方式を選択する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記目標情報算出部は、前記目標の機動特性を算出し、
前記選択処理部は、前記機動特性が前記基準値以下であれば前記第１方式を選択し、前記機動特性が前記基準値を超えれば前記第２方式を選択する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
ユーザによる前記基準値の設定を受け付ける設定部をさらに備える、請求項４または５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
フェーズドアレイアンテナからレーダ波を送受信する送受信部と、前記レーダ波の送信ビームおよび受信ビームを電子的に制御するビーム制御部とを具備するレーダ装置のコンピュータが、
ペンシルビームで空間をスキャンする第１方式、または、受信時にマルチビームを形成する第２方式のいずれかの方式を、予め設定された基準値に基づいて選択することと、
前記選択された方式で目標に関するレーダデータを取得ことと、
取得された前記レーダデータから目標情報を算出することとを実行する、信号処理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レーダ装置、および信号処理方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
無人航空機（unmanned aerial vehicle：ＵＡＶ）は、無線操縦により、あるいは自律的に空中を移動することの可能なオブジェクトであり、いわゆるドローンもその範疇に入る。
近年、ドローン技術は目覚ましく発展し、災害の状況把握やインフラの点検など、幅広い分野で利用されるようになってきている。その一方で、空港への侵入により滑走路が長時間に亘って閉鎖する事件、電力プラントへの侵入による業務妨害、あるいは要人を狙ったテロ行為など、悪意を伴った利用も問題になってきた。
【０００３】
害をなすドローンに対抗する技術（カウンタードローン技術）として、飛来するドローンに強力な電磁波を放射して妨害する方法、物理的に破壊する方法、投網方式で捕獲する方法などが知られている。いずれの方法においても、できる限り遠方からドローンを探知できることが、対処シーケンスの十分な時間を確保するためにも重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５５８６２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ドローンは非常に小さいので、遠くから探知することは大型のレーダでも難しい。例えばＲＣＳ（レーダ反射断面積：Radar Cross Section）が０．０１平方メートル程度しかない製品もある。加えて、ドローンはジグザグ飛行や急停止／反転など不規則な挙動をするので、航空機や飛しょう体を監視するための既存のレーダ装置をそのまま利用することは困難である。
【０００６】
そこで、目的は、ドローンの捕捉性能を高めたレーダ装置、および信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、レーダ装置は、フェーズドアレイアンテナと、送受信部と、ビーム制御部と、選択処理部と、データ取得部と、目標情報算出部とを具備する。送受信部は、フェーズドアレイアンテナからレーダ波を送受信する。ビーム制御部は、レーダ波の送信ビームおよび受信ビームを電子的に制御する。選択処理部は、ペンシルビームで空間をスキャンする第１方式、または、受信時にマルチビームを形成する第２方式のいずれかの方式を、予め設定された基準値に基づいて選択する。データ取得部は、選択された方式で目標に関するレーダデータを取得する。目標情報算出部は、取得されたレーダデータから目標情報を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係わるレーダ装置の一例を示すブロック図である。
図２は、図１のレーダ装置の一例を示す機能ブロック図である。
図３は、信号処理部１２の一例を示す機能ブロック図である。
図４は、ホログラフィックレーダ方式におけるビーム形状およびアンテナ開口の一例を示す模式図である。
図５は、ホログラフィックレーダ方式におけるビーム形状およびアンテナ開口の他の例を示す模式図である。
図６は、実施形態に係わるレーダ装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図７は、プリセットモードにおける処理手順の一例を示すフローチャートである。
図８は、可変モードにおける処理手順の一例を示すフローチャートである。
図９は、実施形態に係わるレーダ装置の処理手順の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜概要＞
先ず、概要について説明する。一般に、長距離において目標を検出するレーダでは、パルスレーダ方式が採用される。この種のレーダでは、アンテナ開口を送受共用とし、ペンシルビームによる送信とペンシルビームによる受信が行われる。レーダの信号処理単位を１ポジションとして順次、方位と仰角をスキャンして、必要な捜索範囲を必要な捜索時間内で監視する。ここで、信号処理単位とは１ＣＰＩ（Coherent Pulse Interval）の単位で、ビーム幅で定まる方位・仰角の空間である。
【００１０】
＜順次スキャン方式＞
実施形態では、ペンシルビームで空間をスキャンするこのスキャン方式を、順次スキャン方式と称する。この方式では、全開口を使った送信と受信により高い利得を得ることができるので、目標を遠距離において探知することが可能である。しかし、ある１ポジションに再びビームが照射されるまで、捜索時間の間が空くことになる。つまり順次スキャン方式は、高利得で小さな目標を遠距離において探知するのに適するが、全捜索範囲を監視するために必要な時間（スキャンレート）が長い。このため観測レートを上げることができず、ドローンのような高機動目標に適用することが難しい。
（【００１１】以降は省略されています）

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