| 【発明の名称】 |
ランダムパルス型レーダー装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】永積 靖夫
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| 【要約】 |
【課題】疑似ランダム的な無信号期間を含んだ拡散スペクトル電波を出力信号として、この無信号期間に反射波の受信を行い送信のピーク電力を飛躍的に低減せしめるランダムパルス型レーダー装置を得る。
【解決手段】疑似雑音ディジタルコードに従って送信電波の位相を選択して出力する位相シフトキーイングと、疑似雑音ディジタルコードに従って送信をランダム的に休止するタイムホップの２種類の変調を同時に用いてハイブリッド型スペクトル拡散信号を生成する送信機と；送信電波による対象物からの反射波を遅延をもって選択的に検出する受信装置と；送信と受信に用いる共通又は近接した１個の機能単位を成すアンテナ装置と；タイムホップ変調に従って送信機が電波を出力している時間に受信装置の作動を休止させる受信制御装置とからなり、送信信号と受信信号の相互相関関数の算定によって送信電波の反射強度の空間分布を測定するようにして構成される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 疑似雑音ディジタルコードに従って送信電波の位相を選択して出力する位相シフトキーイング（ＰＳＫ）と、疑似雑音ディジタルコードに従って電波の送信をランダム的に休止するタイムホップの２種類の変調を同時に用いてハイブリッド型スペクトル拡散信号を生成する送信機と；該送信機が発生する送信信号電波による対象物からの反射波を時間的な遅延をもって選択的に検出する受信装置と；送信と受信に用いる、共通の又は近接して設置されたそれぞれ１個の機能単位を成すアンテナ装置と；タイムホップ変調に従って送信機が電波を出力している時間区間に受信装置の作動を休止させるための受信制御装置とからなり、送信信号と受信信号の相互相関関数の算定によって、送信電波の反射強度の空間分布を測定することを特徴とするランダムパルス型レーダー装置。
【請求項２】 疑似雑音ディジタルコードに従って送信電波の周波数を選択して出力する周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）と、疑似雑音ディジタルコードに従って電波の送信をランダム的に休止するタイムホップの２種類の変調を同時に用いてハイブリッド型スペクトル拡散信号を生成する送信機と；該送信機が発生する送信信号電波による対象物からの反射波を時間的な遅延をもって選択的に検出する受信装置と；送信と受信に用いる、共通の又は近接して設置されたそれぞれ１個の機能単位を成すアンテナ装置と；タイムホップ変調に従って送信機が電波を出力している時間区間に受信装置の作動を休止させるための受信制御装置とからなり、送信信号と受信信号の相互相関関数の算定によって、送信電波の反射強度の空間分布を測定することを特徴とするランダムパルス型レーダー装置。
【請求項３】 前記ハイブリッド型スペクトル拡散信号として、２系列以上のＰＮ符号系列の各時点の値から得られる２ビット以上のパラレルデータの値をＰＳＫの各位相状態に「無信号状態」を加えた複数の変調状態に割り当てて変調状態を決定する請求項１記載のランダムパルス型レーダー装置。
【請求項４】 前記割り当てられた各変調状態が維持される時間区間の一定部分をさらに「無信号状態」に割り当てる請求項３記載のランダムパルス型レーダー装置。
【請求項５】 前記タイムホップに用いるディジタルコードが示す自己相関関数の値に従って、受信感度又は受信信号レベルの補正を行う請求項１〜４のいずれかに記載のランダムパルス型レーダー装置。
【請求項６】 前記タイムホップに用いるディジタルコードとして、Ｍ−系列などコード位相が一致した場合を除き概略一定の自己相関値を示す符号系列を採用する請求項１〜４のいずれかに記載のランダムパルス型レーダー装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶、航空機、自動車、ミサイルなどに利用されるランダムパルス型レーダー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の典型的なパルスレーダー装置においては、一定の時間間隔をおいて集中的に電磁波エネルギーを送出する送信装置と、その反射エネルギーを連続的に監視する受信装置を主たる構成要素として作動していた。
【０００３】この方式においては、監視可能な距離レンジは電波の進行速度を出力パルスの時間間隔で除した距離の１／２のものとなり、この距離以上の対象からの反射信号は検出することが出来なかった。
【０００４】このため、出力電波の強度は至近距離での被曝など場合によっては人体に危険を及ぼす可能性のある強力なものとならざるを得ず、レーダーの使用は専用の免許制度などによって管理されてきた歴史がある。
【０００５】連続して送信電波を出力して対象物からの反射波との干渉を利用するＣＷレーダーも実用されているが、この目的は対象物の移動速度の計測であって対象物の位置測定は周波数ウォッブルを併用するなどの手法で可能ではあるが特殊な用途を除いてほとんど利用されていない。
【０００６】また、拡散スペクトル信号の一種であるチャープドパルス信号やバーカー符号などのディジタルコードによるＢＰＳＫ信号を出力信号として短時間出力する形式のパルス圧縮レーダー装置も特殊な用途に用いられているが、パルスレーダーとしての本質には違いが無く、例えばＢＰＳＫ信号を用いる場合については送信時間を増大させてピーク電力を低下させようとすると至近距離にある対象物からの反射は電波の往復時間が短いので物理的に計測が不可能となるなど、ピーク電力の低減効果には自ずから限界がある（図６、図７を参照）。
【０００７】プレジャーボートの普及などに伴い海難事故の防止の観点からは特殊な知識なしに使用しても危険の伴わないレーダー装置が強く望まれているにも拘わらず、適切な技術的な方策がないために、このようなレーダー装置は市場に供給されていないのが実情である。
【０００８】レーダーによる距離測定の精度は、一般に利用する電波の帯域幅に比例して高まることが知られている。
【０００９】他方、無線通信の分野では広帯域の電波を発生する方法として、循環符号系列によるＰＳＫ変調を用いた直接拡散方式（ＤＳ）や高速で送信周波数を切り替える周波数ホッピング方式（ＨＦ）がすでに広く利用されている。
【００１０】これらの方式の電波をレーダーに利用する場合、送信電波のピークは極小とはなるが、電波は連続的に出力されるためレーダー装置のように送信アンテナと受信アンテナを共用する場合、送信信号による電波のマスキングによって微弱な反射波を受信することは事実上不可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、同一の出願人による特許第２６５５３７４号「拡散スペクトル通信機」で開示された形式の、疑似ランダム的に設定された「無信号期間」を含んだ拡散スペクトル電波を出力信号として、この「無信号期間」に反射波の受信を行う方式を採用して送信のピーク電力を飛躍的に低減せしめることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の如き観点に鑑みてなされたものであって、その主たる構成は、疑似雑音ディジタルコードに従って送信電波の位相を選択して出力する位相シフトキーイング（ＰＳＫ）と、疑似雑音ディジタルコードに従って電波の送信をランダム的に休止するタイムホップの２種類の変調を同時に用いてハイブリッド型スペクトル拡散信号を生成する送信機と；該送信機が発生する送信信号電波による対象物からの反射波を時間的な遅延をもって選択的に検出する受信装置と；送信と受信に用いる、共通の又は近接して設置されたそれぞれ１個の機能単位をなすアンテナ装置と；タイムホップ変調に従って送信機が電波を出力している時間区間に受信装置の作動を休止させるための受信制御装置とからなり、送信信号と受信信号の相互相関関数の算定によって、送信電波の反射強度の空間分布を測定するランダムパルス型レーダー装置を提供しようとするものである。
【００１３】
【発明の実施の態様】以下、本発明の一実施例の構成を図１乃至図５を参照しながら作用と共に説明する。図１及び図２には、特許第２６５５３７４号「拡散スペクトル通信機」において例示されたものと同じ、正位相（Ｐ）、負位相（Ｎ）、無信号（−）の３種類の変調状態で構成された時系列とその生成回路の一例が示されている。
【００１４】この時系列信号をレーダーの送信電波に利用する場合、１２７チップのコードのうち約半数が無信号即ち電波の出力を休止する区間であり、飛来する電波を受信して検波することが可能な期間である（以後この期間を窓と呼ぶ）。
【００１５】図１から明らかな如く、この窓は疑似ランダムに分布しているので、この例の場合は、各反射波のエネルギーの約１／２がこの窓を透して常時観測できることになる。
【００１６】なお、この窓の開口率は図１の時系列信号に於ける無信号区間の混入率を調整することによってほぼ任意に調整することができることは明白である。
【００１７】図３は、上記の機能を実現するための最も単純な一構成例を示している。図３において、送信機の出力は指向性を持ったアンテナ装置を経て電波として外部に送信される。同時に、送信機からは窓を示すタイミング信号（以下窓信号と呼ぶ）とコードの位相基準を示す信号が受信機に対して供給される。
【００１８】なお、この際、予め、コードの位相基準と窓の関係が固定されている場合は、上記のいずれか一方の信号が受信機に対して供給されるだけで十分なことは当然である。
【００１９】受信機は、送信機が送信を停止している間だけ、電波を受信しダウンコンバージョンの後、例えば、音響表面波素子で構成されたマッチドフィルターなどの相関検出器に入力として供給され、送信コードとの相互相関が測定される。
【００２０】窓信号の自己相関関数はτ＝０で１、それ以外では０となるのが理想的であるが、窓信号の形成方法によっては、τ＝０以外でも無視し得ない自己相関値を示す場合がある。
【００２１】この結果、送信電波の利用率はコードの位相ごとに変動することとなるが、これは事前に予測できる量であるため、相関検出器のゲインを調整したり、出力後のディジタル処理を通じて、補正することが可能である。
【００２２】図４は受信機の出力信号に対してディジタル演算による補正をおこなう場合の一例を示している。図４において、受信機からのディジタル出力信号は乗算器の一方の入力として供給される。他方、送信機から出力されるコードタイミング信号に同期してメモリーから各コード位相に対応した出力補正数値が、もう一方の入力として乗算器に供給され、乗算の出力として補正出力信号が算出される。
【００２３】上記の出力補正数値には送信に用いられた窓信号の自己相関値が含まれ、自己相関値が高いとき、即ち、窓が狭い場合には数値は大で、逆に低い場合には小となるよう設定されており、各コード位相における窓の大小の影響を削減するために機能する。
【００２４】図５は、送信信号の構成要素としてＰＳＫの代わりにＦＳＫを用いる場合の、送信信号の一構成例を示している。図５において、横軸は時間を表しているが、ｍ個のタイムスロットｔｉには、それぞれｎ種類の周波数と無信号状態のいずれかが割り当られている。
【００２５】Ｗで記載された窓信号は、無信号状態のとき１となる信号で、この状態ではｎ種類の周波数のいずれも送信を休止していることを示している。
【００２６】逆にＷ＝０の期間には、いずれかの周波数ｆｊにおいて、信号が送信されている。図中のハッチングはこの送信状態を示している。
【００２７】
【発明の効果】従来の位置測定を目的としたレーダー装置と比較して、電波の送信時間を飛躍的に増大させることができるために、送信電波のピーク電力の低減に効果を発揮し、取り扱いの容易なレーダーを構成することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１２６０８１２
【氏名又は名称】株式会社ジーデイーエス
【識別番号】５９１２６０８２３
【氏名又は名称】永積 靖夫
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 伸行
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６０４２１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３４２０５６ |
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