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公開番号2025160158
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-22
出願番号2025097468,2022521492
出願日2025-06-11,2020-10-11
発明の名称レーダの較正および宇宙物体の追跡
出願人レオラボズ,インコーポレイテッド.
代理人弁理士法人ITOH
主分類G01S 7/40 20060101AFI20251015BHJP(測定;試験)
要約【課題】レーダの較正および宇宙物体の追跡を行うことを目的とする。
【解決手段】そのような技術のいくつかは、アンテナ要素のセットを収容するハウジングに埋め込むことができる要素アンテナ(A)、または反射器(108)に取り付けられたアンテナ(B)の使用に基づいて、レーダを較正する技法を可能にする。そのような技術のいくつかは、第1のID位相アレイ(112)および第2のID位相アレイ(112)を含むレーダサイトを可能にし、第1のID位相アレイは、信号のセットを送信し、信号のセットに基づいて反射のセットを受信し、第2のID位相アレイは反射のセットを受信する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
レーダ較正方法であって、
複数の位相アレイアンテナの各々から信号を伝送し、１つ以上の較正アンテナにおいて受信される際に、各伝送された信号の伝送位相を測定することであって、１つの伝送位相が、各位相アレイアンテナ・較正アンテナの組み合わせに対して測定される、測定することと、
前記１つ以上の較正アンテナの各々から、前記複数の位相アレイアンテナの各々において信号を受信し、前記複数の位相アレイアンテナの各々において各受信された信号に対する受信位相を測定することであって、１つの受信位相が、各位相アレイアンテナ・較正アンテナの組み合わせに対して測定される、測定することと、
前記１つ以上の較正アンテナのうちの対応する１つに関連付けられた位相オフセットによって、各測定された伝送位相および各測定された受信位相を調整することであって、前記１つ以上の較正アンテナの各１つに関連付けられた前記位相オフセットが、ゼロ以上であり、前記較正アンテナの第１の較正アンテナ以外の前記較正アンテナの各々に関連付けられた前記位相オフセットが、前記較正アンテナの前記第１の較正アンテナ、および前記較正アンテナと前記第１の較正アンテナとの間に位置する任意の較正アンテナの前記位相オフセットに対して計算される、調整することと、
前記複数の位相アレイアンテナの各々に対する単一の伝送位相補正を計算することであって、前記位相アレイアンテナのうちの所与の１つに対する前記単一の伝送位相補正が、前記較正アンテナの数に対する、前記位相アレイアンテナのうちの前記所与の１つおよび前記１つ以上の較正アンテナに関連付けられた、前記調整され、測定された伝送位相の加重平均に基づく、計算することと、
前記複数の位相アレイアンテナの各々に対する単一の受信位相補正を計算することであって、前記位相アレイアンテナのうちの所与の１つに対する前記単一の受信位相補正が、前記較正アンテナの数に対する、前記位相アレイアンテナのうちの前記所与の１つおよび前記１つ以上の較正アンテナに関連付けられた、前記調整され、測定された受信位相の加重平均に基づく、計算することと、
レーダ動作中に、前記複数の位相アレイアンテナの前記伝送位相および前記受信位相を調整するために、前記複数の位相アレイアンテナの各々に対する前記単一の伝送位相補正と、前記複数の位相アレイアンテナの各々に対する前記単一の受信位相補正と、を格納することと、を含み、
前記較正アンテナの前記第１の較正アンテナ以外の前記較正アンテナのうちの所与の較正アンテナの前記位相オフセットを計算することが、
前記複数の位相アレイアンテナのサブセットを、前記サブセット内の前記位相アレイアンテナ、前記所与の較正アンテナおよび前記第１の較正アンテナ、または前記所与の較正アンテナおよび前記第１の較正アンテナに隣接する、かつこれらの間の別の較正アンテナの各々に関連付けられた重み係数に基づいて、識別することと、
前記サブセット内の前記位相アレイアンテナの各々から信号を伝送し、前記所与の較正アンテナおよび前記第１のまたは隣接する較正アンテナにおいて伝送位相を測定し、前記サブセット内の前記位相アレイアンテナの各々に対する伝送位相差値を、前記所与の較正アンテナにおいて測定された対応する伝送位相および前記第１のまたは隣接する較正アンテナにおいて測定された対応する伝送位相を減算することによって、計算することと、
前記較正アンテナの数に対する、前記サブセット内の前記位相アレイアンテナに関連付けられた前記伝送位相差値の加重平均に基づいて、前記所与の較正アンテナに対する位相オフセットを計算することと、を含む、レーダ較正方法。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
各位相アレイアンテナ・較正アンテナ対に対する自由空間位相オフセットを測定することと、
各位相アレイアンテナ・較正アンテナ対に対する前記測定された伝送位相をさらに調整し、各位相アレイアンテナ・較正アンテナ対に対する前記測定された受信位相を、前記対応する位相アレイアンテナ・較正アンテナ対に対する測定された前記自由空間位相オフセットによって調整することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の位相アレイアンテナが、互いに対して線形に整列されている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上の較正アンテナが、レーダ反射器の表面に埋め込まれている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記較正アンテナの数が、１よりも大きく、前記較正アンテナが、前記複数の位相アレイアンテナから離間されている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記較正アンテナが、前記複数の位相アレイアンテナに対して線形に整列されており、かつ均一に分散されている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記較正アンテナの前記第１の較正アンテナの前記位相オフセットが、ゼロである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記各測定された伝送位相および前記各測定された受信位相を、前記較正アンテナのうちの対応する１つに関連付けられた位相オフセットによって調整することが、
各測定された伝送位相および各測定された受信位相に、前記較正アンテナのうちの前記対応する１つの前記計算された位相オフセットと、前記較正アンテナのうちの前記対応する１つと前記第１の較正アンテナとの間に位置する任意およびすべての較正アンテナの前記計算された位相オフセットと、を加算することを含む、請求項７に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１９年１０月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／９１４，３０４号の利益を主張し、その出願は、すべての目的のために参照によって本明細書に完全に組み込まれる。
続きを表示（約 5,500 文字）【０００２】
本開示は、レーダの較正および宇宙物体の追跡に関する。
【背景技術】
【０００３】
様々な宇宙物体（例えば、低軌道物体、衛星、破片）を追跡する様々な手法がある。例えば、一部の宇宙物体は、２Ｄ位相アレイレーダを介して追跡できる。しかしながら、これらのシステムは、サイズが大きく、技術が複雑で、経済的コストが高いため、技術的に不利である。このような技術的な欠点のいくつかは、操縦可能なディッシュレーダによって克服できる。しかしながら、これらのシステムは、追跡率の低さ、機械的な操縦、および制限されたビーム能力のため、技術的に不利である。
【発明の概要】
【０００４】
一般に、本開示は、レーダを較正し、宇宙物体を追跡するための様々な技術を可能にする。例えば、そのような技術のいくつかは、（ａ）アンテナ要素のセットを収容するハウジングに埋め込むことができる要素アンテナ、または（ｂ）反射器に取り付けられたアンテナの使用に基づいてレーダを較正する技法を可能にする。例えば、そのような技術のいくつかは、第１の１Ｄ位相アレイおよび第２の１Ｄ位相アレイを含むレーダサイトを可能にし、ここで、第１の１Ｄ位相アレイは、信号のセットを送信し、信号のセットに基づいて反射のセットを受信し、第２の１Ｄ位相アレイは、反射のセットを受信する。
【０００５】
レーダ較正を含む例示的な実施形態によれば、較正は、複数の位相アレイアンテナの各々から信号を伝送し、１つ以上の較正アンテナの各々において受信される際に、各伝送信号の伝送位相を測定することによって達成することができ、ここで、１つの伝送位相が、各位相アレイアンテナ・較正アンテナの組み合わせに対して測定される。実施形態はさらに、１つ以上の較正アンテナの各々から、複数の位相アレイアンテナの各々において信号を受信することと、複数の位相アレイアンテナの各々において各受信された信号に対する受信位相を測定することとを含む。この場合も、１つの受信位相が、各位相アレイアンテナ・較正アンテナの組み合わせに対して測定される。次に、測定された各伝送位相および測定された各受信位相は、１つ以上の較正アンテナのうちの対応する１つに関連付けられた位相オフセットによって調整され、ここで、１つ以上の較正アンテナの各１つに対する位相オフセットが、ゼロ以上である。次に、複数の位相アレイアンテナの各々に対して単一の伝送位相補正を計算することができ、ここで、位相アレイアンテナのうちの所与の１つに対する単一の伝送位相補正が、位相アレイアンテナのうちの所与の１つおよび１つ以上の較正アンテナと関連付けられた、オフセット調整され、測定された伝送位相の加重平均に基づく。同様に、単一の受信位相補正は、複数の位相アレイアンテナの各々に対して計算することができ、ここで、位相アレイアンテナのうちの所与の１つに対する単一の受信位相補正が、位相アレイアンテナのうちの所与の１つおよび１つ以上の較正アンテナと関連付けられた、オフセット調整され、測定された受信位相の加重平均に基づく。次に、複数の位相アレイアンテナの各々に対する単一の伝送位相補正、および複数の位相アレイアンテナの各々に対する単一の受信位相補正が、レーダ動作中に、複数の位相アレイアンテナの位相を調整する際に使用するために格納される。
【０００６】
レーダ較正を含む別の例示的な実施形態によれば、較正は、アンテナおよび複数の位相アレイアンテナを各々含む、複数のレーダアセンブリの各々に対して、第１のアンテナから複数の位相アレイアンテナの各々に信号を伝送することと、複数の位相アレイアンテナの各々において受信される際に、信号の受信位相を測定することと、また、第１のアンテナにおいて、複数の位相アレイアンテナの各々から伝送された信号を受信し、第１のアンテナにおいて受信される際に、複数の位相アレイアンテナによって伝送された各信号に対する伝送位相を測定することによって達成することができる。次に、各個々の位相アレイアンテナが位置するレーダアセンブリに対応するループバック位相値によって調整された複数の位相アレイアンテナの各々の対応する伝送位相測定に基づいて、複数の位相アレイアンテナの各々に対して伝送チャネル位相補正を計算することができる。受信チャネル位相補正はまた、各個々の位相アレイアンテナが位置するレーダアセンブリに対応するループバック位相値によって調整された、複数の位相アレイアンテナの各々の対応する受信位相測定に基づいて、複数の位相アレイアンテナの各々に対して計算することもできる。次に、複数の位相アレイアンテナを、伝送および受信チャネル位相補正に基づいて、レーダ動作中に較正することができる。
【０００７】
さらに別の実施形態では、複数の位相アレイアンテナは、伝送および受信チャネル位相補正、ならびにレーダ間アセンブリ伝送位相オフセットおよびレーダ間アセンブリ受信位相オフセットに基づいて、レーダ動作中にさらに較正することができる。これは、複数のレーダアセンブリの各々に対するレーダ間アセンブリ伝送位相オフセット、および複数のレーダアセンブリの各々に対するレーダ間アセンブリ受信位相オフセットを計算することによって達成することができる。次に、内部伝送位相オフセットは、複数の位相アレイアンテナの各々が位置する、対応するレーダアセンブリに対して計算されたレーダ間アセンブリ伝送位相オフセットによって、複数の位相アレイアンテナの各々の伝送チャネル位相補正を調整することによって、複数の位相アレイアンテナの各々に対して計算することができる。同様に、内部受信位相オフセットは、複数の位相アレイアンテナの各々が位置する、対応するレーダアセンブリに対して計算されたレーダ間アセンブリ受信位相オフセットによって、複数の位相アレイアンテナの各々の受信チャネル位相補正を調整することによって、複数の位相アレイアンテナの各々に対して計算することができる。次に、複数の位相アレイアンテナの各々に対する内部伝送位相オフセットおよび複数の位相アレイアンテナの各々に対する内部受信位相オフセットを格納することができ、位相アレイアンテナは、対応する内部伝送位相オフセットと総内部受信位相オフセットに基づいて、レーダ動作中に較正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示によるレーダサイトの実施形態を示す。
本開示によるレーダサイトの図を示す。
本開示によるレーダサイトの複数の図を示す。
本開示によるレーダサイトの図を示す。
本開示によるレーダサイトの図を示す。
本開示によるレーダサイトの図を示す。
本開示によるレーダサイトの図を示す。
本開示による複数の伝送または受信アセンブリの複数の実施形態を示す。
本開示によるキャットウォークを介して支持される複数の伝送または受信アセンブリの実施形態を示す。
本開示によるレーダサイトの図の実施形態を示す。
本開示による運行管理センターおよび１Ｄ位相アレイの図の実施形態を示す。
本開示によるトラフ反射器上の１Ｄ位相アレイを支持するフレームの実施形態を示す。
本開示による第１の視野および第２の視野と交差する衛星の軌道を示す一対の図に照らして、初期軌道決定を決定するためのプロセスの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による初期軌道決定を決定するためのプロセスおよびそのためのソフトウェアアーキテクチャの実施形態を示す。
本開示による干渉技法の実施形態を示す。
本開示による干渉技法の実施形態を示す。
本開示の例示的な実施形態による外部レーダ較正のフローチャートである。
相対位相オフセットを計算するためのレーダアセンブリおよび位相アレイアンテナの例を示す図である。
本開示の例示的な実施形態による、２つの隣接するレーダアセンブリの例示的な構成と、レーダ間アセンブリ位相較正で使用される信号とを示す図である。
本開示の例示的な実施形態による内部チャネル位相較正のフローチャートである。
本開示の例示的な実施形態による伝送および受信レーダ間アセンブリ位相オフセットを計算するためのフローチャートである。
本開示の例示的な実施形態による伝送および受信レーダ間アセンブリ位相オフセットを計算するためのフローチャートである。
本開示の例示的な実施形態による、伝送および受信交差位相測定値の計算に使用される信号を示す図である。
本開示の例示的な実施形態による、伝送および受信交差位相測定値の計算に使用される信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
一般に、本開示は、レーダを較正し、宇宙物体を追跡するための様々な技術を可能にする。例えば、そのような技術のいくつかは、（ａ）アンテナ要素のセットを収容するハウジングに埋め込むことができる要素アンテナ、または（ｂ）反射器に取り付けられたアンテナの使用に基づいてレーダを較正する技法を可能にする。例えば、そのような技術のいくつかは、第１の１Ｄ位相アレイおよび第２の１Ｄ位相アレイを含むレーダサイトを可能にし、ここで、第１の１Ｄ位相アレイは、信号のセットを送信し、信号のセットに基づいて反射のセットを受信し、第２の１Ｄ位相アレイは、反射のセットを受信する。ここで、本開示を、本開示の様々な実施形態が示されている１～３９を参照してより十分に説明する。本開示は、多くの異なる形態で具現化することができ、必ずしも本明細書に開示されている実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本開示の様々な概念を当業者に十分に伝達するように提供される。
【００１０】
本明細書において使用される様々な用語は、直接的または間接的、完全または部分的、一時的または永続的な、活動または無活動を意味することができる。例えば、ある要素が別の要素「の上にある」、「に接続されている」、または「に結合されている」と言及される場合、その要素は、直接的にその他の要素上にあることができ、その他の要素に接続もしくは結合することができ、あるいは間接的または直接的な変形形態を含む、介在する要素が存在することができる。対照的に、ある要素が別の要素に「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と言及される場合、介在する要素は存在しない。
（【００１１】以降は省略されています）

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