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明細書 :レーダアンテナ調整誤差補正方法

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第3484496号 (P3484496)
公開番号 特開2002-350532 (P2002-350532A)
登録日 平成15年10月24日(2003.10.24)
発行日 平成16年1月6日(2004.1.6)
公開日 平成14年12月4日(2002.12.4)
発明の名称または考案の名称 レーダアンテナ調整誤差補正方法
国際特許分類 G01S 13/87      
G01S 17/40      
FI G01S 13/87
G01S 17/40
請求項の数または発明の数 4
全頁数 9
出願番号 特願2001-155273 (P2001-155273)
出願日 平成13年5月24日(2001.5.24)
審査請求日 平成13年5月24日(2001.5.24)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】390014306
【氏名又は名称】防衛庁技術研究本部長
発明者または考案者 【氏名】大久保 英樹
【氏名】大澤 満
個別代理人の代理人 【識別番号】100079290、【弁理士】、【氏名又は名称】村井 隆
審査官 【審査官】宮川 哲伸
参考文献・文献 特開2002-341026(JP,A)
特開2002-267746(JP,A)
特開2002-267745(JP,A)
特開 平10-319108(JP,A)
特開 平8-271619(JP,A)
特開 平6-94823(JP,A)
調査した分野 G01S 7/00 - 7/42
G01S 13/00 - 13/95
特許請求の範囲 【請求項1】
2つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該2つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して、前記2つのレーダの円の接点又は交点を算出し、接点又は交点が存在しない場合は、各レーダの距離精度により各々円の半径を延長して接点又は交点を算出し、算出した前記接点又は交点の1つを採用交点としてレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴とするレーダアンテナ調整誤差補正方法。

【請求項2】
2つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該2つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して、前記2つのレーダの円の交点を2点算出するが、少なくとも各レーダの測位データの情報を利用して採用交点を算出しようとしたときに前記2点の交点のどちらかに決められない場合、両方の交点を採用交点として、両方の採用交点を結ぶ線分の中点をレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴とするレーダアンテナ調整誤差補正方法。

【請求項3】
3つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該3つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記3つのレーダのうちの2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して前記2つのレーダの円の接点又は交点を算出し、算出した前記接点又は交点の1つを採用交点としてそれぞれ2つのレーダの組み合わせで1点ずつ合計3点の採用交点を得、それら3点からなる三角形の内心点をレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴とするレーダアンテナ調整誤差補正方法。

【請求項4】
3つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該3つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記3つのレーダのうちの2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して前記2つのレーダの円の接点又は交点を算出するが、ある2つのレーダの円の交点が2点存在し、少なくとも各レーダの測位データの情報を利用して採用交点を算出しようとしたときに前記2点の交点のどちらかに決められない場合、両方の交点を採用交点とし、当該両方の交点の一方の採用交点と残りの組み合わせによる2点の採用交点からなる第1の三角形の内心点と、当該両方の交点の他方の採用交点と前記残りの組み合わせによる2点の採用交点からなる第2の三角形の内心点とを求め、前記第1及び第2の三角形の内心点を結ぶ線分の中点をレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴とするレーダアンテナ調整誤差補正方法。
発明の詳細な説明 【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーダ及び複数レーダと通信回線で連接した目標統合処理装置における、目標統合処理した航空機等の目標位置の高精度化技術であって、複数レーダの測位データを用いた距離交会法によるレーダアンテナ調整誤差補正方法に関する。

【0002】

【従来の技術】周知のように、従来の目標統合処理方式では、複数レーダから得られる同時刻の測位データを用いて目標統合処理を実施する際、目標統合処理装置では「ゲートサイズ」という、指定した範囲の中に存在する各レーダからの測位データを同一の航空機と見なす方式により、目標統合処理を実施している。

【0003】
しかしながら、図8に示すように、各レーダ(図中A,B,Cで示す)にはそれぞれ測位誤差、特にレーダアンテナ調整誤差があるため、目標統合処理装置で同一の航空機を表示した場合に複数の点として表示されるため、目標統合処理するためには、図8右下のように「ゲートサイズ」を大きく設定して目標統合処理を実施する必要があり、目標位置の精度低下をまねいたり、異なる航空機を同一の航空機として誤って目標統合処理を実施する場合がある。また、図8左下のように目標位置の精度低下を避けるために「ゲートサイズ」を大きく設定しなかった場合は、同一の航空機を異なる航空機として誤って目標統合処理を実施する場合がある。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】目標統合処理システム側で、複数レーダから得られる同時刻の測位データを用いて目標統合処理を実施する際、図7のように各レーダ(図中A,B,Cで示す)のレーダアンテナ調整誤差を補正できれば、「ゲートサイズ」を必要以上に大きく設定する必要がなく、統合した航空機位置の高精度化を図ることが可能であり、また異なる航空機を同一の航空機として誤って目標統合処理を実施したり、同一の航空機を異なる航空機として誤って目標統合処理を実施する危険性を低下させることが期待できる。

【0005】
本発明では、上記課題を解決し、各レーダのレーダアンテナ調整誤差の影響を除去して、目標統合処理を実施可能にしたレーダアンテナ調整誤差補正方法を提供することを目的とする。

【0006】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

【0007】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本願請求項1の発明に係るレーダアンテナ調整誤差補正方法は、2つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該2つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して、前記2つのレーダの円の接点又は交点を算出し、接点又は交点が存在しない場合は、各レーダの距離精度により各々円の半径を延長して接点又は交点を算出し、算出した前記接点又は交点の1つを採用交点としてレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴としている。

【0008】


【0009】
本願請求項の発明に係るレーダアンテナ調整誤差補正方法は、2つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該2つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して、前記2つのレーダの円の交点を2点算出するが、少なくとも各レーダの測位データの情報を利用して採用交点を算出しようとしたときに前記2点の交点のどちらかに決められない場合、両方の交点を採用交点として、両方の採用交点を結ぶ線分の中点をレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴としている。

【0010】
本願請求項の発明に係るレーダアンテナ調整誤差補正方法は、3つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該3つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記3つのレーダのうちの2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して前記2つのレーダの円の接点又は交点を算出し、算出した前記接点又は交点の1つを採用交点としてそれぞれ2つのレーダの組み合わせで1点ずつ合計3点の採用交点を得、それら3点からなる三角形の内心点をレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴としている。

【0011】
本願請求項の発明に係るレーダアンテナ調整誤差補正方法は、3つのレーダの重複領域を移動する同一目標を当該3つのレーダで同時刻に観測した測位データを用い、前記3つのレーダのうちの2つのレーダの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して前記2つのレーダの円の接点又は交点を算出するが、ある2つのレーダの円の交点が2点存在し、少なくとも各レーダの測位データの情報を利用して採用交点を算出しようとしたときに前記2点の交点のどちらかに決められない場合、両方の交点を採用交点とし、当該両方の交点の一方の採用交点と残りの組み合わせによる2点の採用交点からなる第1の三角形の内心点と、当該両方の交点の他方の採用交点と前記残りの組み合わせによる2点の採用交点からなる第2の三角形の内心点とを求め、前記第1及び第2の三角形の内心点を結ぶ線分の中点をレーダアンテナ調整誤差補正の基準点とすることを特徴としている。

【0012】


【0013】


【0014】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレーダアンテナ調整誤差補正方法の実施の形態を図面に従って説明する。

【0015】
まず、個々の実施の形態の説明に入る前に、図1で複数のレーダ及び複数レーダと通信回線で連接した目標統合処理装置における、目標統合処理について説明する。図1で左側がレーダ側の処理、右側が目標統合処理装置側での処理である。また、2重線で囲まれた部分が本発明に関わる処理の部分である。

【0016】
図1に示すように、複数レーダによる目標の捕捉後、複数のレーダから同一目標に対する測位データを目標統合処理装置に送信する。目標統合処理装置では、各レーダからの同一目標に対する同時刻の測位データを用いた、レーダアンテナ調整誤差補正量算出のための基準点を算出する。

【0017】
*2つのレーダの測位データを用いる場合、
2つのレーダからの同一目標に対する同時刻の測位データを用いた距離交会法により基準点を算出する(図2で第1の実施の形態として詳述する)。
交点が得られない場合、半径を延長後、距離交会法により基準点を算出する(図3で第2の実施の形態として詳述する)。
2つの交点が得られる場合、両交点の中点により基準点を算出する(図4で第3の実施の形態として詳述する)。
*3つのレーダの測位データを用いる場合、
3つのレーダのうち、2つのレーダの組み合わせ(3通り)において、それぞれ2つのレーダからの同一目標に対する同時刻の測位データを用いた距離交会法による交点の算出により、合計3つの交点を算出し、それら3つの交点からなる三角形abcに内接する円の中心点により基準点を算出する(図5で第4の実施の形態として詳述する)。
2つのレーダの組み合わせのうち、ある組み合わせにおいて、2つのレーダからの同一目標に対する同時刻の測位データを用いた距離交会法による交点の算出において2つの交点が得られる場合、両交点と他のレーダの組み合わせから得られる交点からなる三角形abc及びa’bcにそれぞれ内接する円の中心点を結ぶ線分の中点により基準点を算出する(図6で第5の実施の形態として詳述する)。

【0018】
次いで、目標統合処理装置において、算出した基準点に基づき、各レーダ毎のレーダアンテナ調整誤差補正量を算出する。

【0019】
それから、目標統合処理装置から各レーダに向けて、レーダアンテナ調整誤差補正量を送り、レーダ側にて各レーダ毎測位データの補正を行って目標統合処理装置に送り、目標統合処理装置にて全レーダの測位データの補正を実行する。あるいは、統合処理装置からレーダアンテナ調整誤差補正量をレーダ側に送信する代わりに、各レーダの全測位データの送付を目標統合処理装置に向けて実行し、目標統合処理装置にて全レーダの測位データの補正を実行するようにしてもよい。

【0020】
ここまでが、本発明に関わる処理の部分であり、以後統合処理装置において全レーダの補正後の測位データを用いた目標統合処理を実行する。

【0021】
図2は本発明に係るレーダアンテナ調整誤差補正方法の第1の実施の形態であって、2つのレーダA及びレーダBで、それらの重複領域を移動する同一の航空目標を同時刻に探知した場合における、距離交会法で2個のレーダからの交会点である基準点を算出する手順を示している。

【0022】
まず、2つのレーダA,Bで同時刻に目標である航空機Pを観測した測位データから、レーダAの測位位置P1とレーダBの測位位置P2が得られる。これらの測位位置P1,P2には、各レーダのレーダアンテナ調整誤差等が含まれているため、位置にずれがある。

【0023】
一般に、レーダは方位精度よりも距離精度の方が精度が良好であることから、距離交会法では、各レーダの測位データのうち、距離データだけを用いて、各レーダの位置を中心とし距離データを半径とする円をそれぞれ描き、その交点を求める。つまり、レーダAを中心として、レーダAによる目標Pの測位位置P1を通る円の軌跡D1、及びレーダBを中心として、レーダBによる測位位置P2を通る円の軌跡D2をそれぞれ描く。これらの円の交点を航空機Pの真の位置を推定した基準点Qとする。すなわち、レーダA,Bを中心として、距離データを半径とする円の方程式を導き、それぞれの方程式を連立させ、レーダAから同一距離の円D1、レーダBから同一距離の円D2の交点を求める。この際、円D1、円D2が接する場合は1個の接点が得られ、交点の場合は2点得られるが、レーダAの測位位置P1及びレーダBの測位位置P2、あるいは航空機のそれまでの航跡データ(過去のレーダA,Bの測位データ等)から推定される予想位置等に近い方の交点を解とする。この解とする交点又は前記接点を採用交点と呼ぶことにする。

【0024】
このように、2つのレーダA,Bの距離情報同士の組み合わせを距離交会法で処理して得た採用交点をレーダアンテナ調整誤差補正の基準点Qとし、レーダA,Bから基準点Qを見た角度とレーダA,Bの測位データの中の測位角度とが成す角α,βを求め、補正角度すなわちレーダアンテナ調整誤差補正量とする。そして、図1のに示すように、レーダA,Bに対するレーダアンテナ調整誤差補正量を用いて、レーダA,Bの測位データの角度情報を目標統合処理装置にて一括して補正する、又は、通信回線にてそれぞれのレーダA,Bにレーダアンテナ調整誤差補正量を送信し、各レーダ側にて補正処理することにより、各レーダが探知した全ての測位データを補正することが可能となり、各レーダの測位誤差、すなわちレーダアンテナ調整誤差を除去した目標統合処理が可能となる。

【0025】
上記第1の実施の形態では、レーダAから同一距離の円D1、レーダBから同一距離の円D2の交点又は接点が得られた場合を示したが、距離交会法では状況により交点又は接点が得られない場合ある。図3は本発明の第2の実施の形態であって、前記交点又は接点が得られなかった場合の処理要領を示している。交点又は接点が得られなかった場合、距離誤差の標準偏差量のx倍の距離を各レーダの距離データに加算する等の方法により、各レーダA,Bを中心とする円D1,D2の半径を延伸し、当該延伸した円D1’,D2’の採用交点を得て、基準点Qとする。すなわち、各レーダA,Bを中心として、(距離+x倍の標準偏差量)を半径とする円の方程式を導き、それぞれの方程式を連立させ、円D1’,D2’の交点を求める。この際、交点は2点得られるが、レーダAの測位位置P1及びレーダBの測位位置P2、あるいは、航空機Pのそれまでの航跡データから推定される予想位置に近い方の交点を解とする。つまり、採用交点とする。基準点Qが得られた後、角α,β(レーダA,Bのレーダアンテナ調整誤差補正量)を求める処理等は前述の第1の実施の形態の場合と同様である。

【0026】
図4は本発明の第3の実施の形態であって、各レーダA,Bからの円D1,D2の交点がレーダAの測位位置P1及びレーダBの測位位置P2、あるいは、航空機Pのそれまでの航跡データから推定しても、その2点のうち、どちらの交点を採用すべきか決定できない場合の処理要領を示している。レーダAから同一距離の円D1、レーダBから同一距離の円D2の交点が2点あり、それら2点の中、どちらの交点を採用すべきか決定できない場合には、両方の交点を両採用交点とし、この両採用交点を結ぶ線分の中点を基準点Qとする。基準点Qが得られた後、角α,β(レーダA,Bのレーダアンテナ調整誤差補正量)を求める処理等は前述の第1の実施の形態の場合と同様である。

【0027】
図5は本発明の第4の実施の形態であって、3つのレーダA,B,Cで、それらの重複領域を移動する同一の航空目標を同時刻に探知した場合、距離交会法で各々2個のレーダからの交会点より基準点を算出する手順を示している。各レーダの測位データのうち、距離データだけを用いて各レーダA,B,Cの位置を中心とし距離データを半径とする円D1,D2,D3をそれぞれ描き、これらの円の交点を求める。すなわち、各レーダA,B,Cを中心として、距離データを半径とする円の方程式を導き、それぞれの方程式を連立させ、円D1とD2、円D2とD3、円D3とD1の交点をそれぞれ求める。この際、各2つの円の組み合わせ毎交点はそれぞれ2点得られるが、各レーダの測位位置P1,P2,P3あるいは、航空機Pのそれまでの航跡データから推定される予想位置に近い方の交点a,b,cをそれぞれの解とする。ここで、a:レーダAとレーダBの各測位データを用いて距離交会法により算出した交点、b:レーダBとレーダCの各測位データを用いて距離交会法により算出した交点、c:レーダCとレーダAの各測位データを用いて距離交会法により算出した交点である。これらの交点からなる三角形abcの内接円を求め、この内接円の中心を基準点Qとする。

【0028】
レーダA,B,Cから基準点Qを見た角度とレーダA,B,Cの測位データの中の測位角度とが成す角α,β,γを求め、補正角度すなわちレーダアンテナ調整誤差補正量とする。そして、図1のに示すように、レーダA,B,Cに対するレーダアンテナ調整誤差補正量を用いて、レーダA,B,Cの測位データの角度情報を目標統合処理装置にて一括して補正する、又は、通信回線にてそれぞれのレーダA,B,Cにレーダアンテナ調整誤差補正量を送信し、各レーダ側にて補正処理することにより、各レーダが探知した全ての測位データを補正することが可能となり、各レーダの測位誤差、すなわちレーダアンテナ調整誤差を除去した目標統合処理が可能となる。

【0029】
図6は本発明の第5の実施の形態であって、3つのレーダA,B,Cで、それらの重複領域を移動する同一の航空目標を同時刻に探知した場合であるが、図4と同様に、各レーダA,B,Cからの円D1,D2,D3の交点が各レーダの測位位置P1,P2,P3あるいは、航空機Pのそれまでの航跡データから推定しても、その2点の中、どちらの交点を採用すべきか決定できない場合の処理要領を示している。2点の中、どちらの交点を採用すべきか決定できない場合には、両方の交点a,a’(但し、a’:レーダAとレーダBの各測位データを用いて距離交会法により算出した交点のうち、a以外のもう一方の交点)を両採用交点とし、この両採用交点と他のレーダの組み合わせから得られる2つの交点からなる2つの三角形(三角形abc及び三角形a’bc)のそれぞれの内接円を求め、これらの両内接円の中心を結ぶ線分の中点を基準点Qとする。基準点Qが得られた後、角α,β,γ(レーダA,B,Cのレーダアンテナ調整誤差補正量)を求める処理等は前述の第4の実施の形態の場合と同様である。

【0030】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

【0031】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、各レーダの測位誤差、すなわちレーダアンテナ調整誤差を除去した目標統合処理が可能となるため、目標統合処理を実施した航空機等の目標のより精度の高い位置を得ることができる。
図面
【図2】
0
【図3】
1
【図4】
2
【図5】
3
【図1】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7