特許 7501512 レーダシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】レーダシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/72 20060101AFI20240611BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20240611BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20240611BHJP

   G01S 13/88 20060101ALI20240611BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

G01S13/72

G01S7/02 212

G01S7/03 230

G01S13/88

H01Q21/24

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021200242

(22)【出願日】2021-12-09

(65)【公開番号】P2023085922

(43)【公開日】2023-06-21

【審査請求日】2023-09-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 亮介

(72)【発明者】

【氏名】中田 真吾

(72)【発明者】

【氏名】谷本 尚生

(72)【発明者】

【氏名】藤井 啓太

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２８７８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８０５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２１４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第３００７１５１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０１０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１２８８２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１１５１１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １／００ － １／６８

Ｇ０１Ｓ ３／００ － ３／７４

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００ － １３／９５

Ｈ０１Ｑ ３／００ － ３／４６

Ｈ０１Ｑ ２１／００ － ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

方位角方向に回転可能に設けられた方位角用アンテナ（２１）と、仰角方向に回転可能に設けられた仰角用アンテナ（２２、２２１、２２２、２２３、２２４）と、を有し、電波を放射し、検知対象物による前記電波の反射波を受信するアンテナ装置（２０）と、
前記方位角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の方位角とを取得する方位角情報取得部（４２）と、
前記仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の仰角とを取得する仰角情報取得部（４３）と、
前記方位角情報取得部により得られた距離と、前記仰角情報取得部により得られた距離との距離比較を実行し、同一の値をとる前記検知対象物を同一検知物と判定する判定部（４４）と、
前記同一検知物の方位角、仰角、および距離に基づいて、前記同一検知物の位置情報を検出する位置検出部（４５）と、
を備え、
前記アンテナ装置は、前記仰角用アンテナを複数有し、
複数の前記仰角用アンテナは、検知範囲を分担するように方位角方向に離間して配置され、
複数の前記仰角用アンテナのそれぞれは、仰角方向において一方向に連続して回転可能である、レーダシステム。

【請求項2】

複数の前記仰角用アンテナのそれぞれは、一定の速度で回転する、請求項１に記載のレーダシステム。

【請求項3】

前記アンテナ装置は、前記仰角用アンテナを２つ有し、
２つの前記仰角用アンテナは、方位角方向に９０°ずれて配置されている、請求項１または請求項２に記載のレーダシステム。

【請求項4】

前記アンテナ装置は、前記仰角用アンテナを２つ有し、
２つの前記仰角用アンテナは、方位角方向に１８０°ずれて配置されている、請求項１または請求項２に記載のレーダシステム。

【請求項5】

複数の前記仰角用アンテナは、上空方向の検知タイミングが互いに異なるように回転し、
上空方向を検知している前記仰角用アンテナに対して給電するように給電を切り替える給電制御部（２８）を備える、請求項１～４いずれか１項に記載のレーダシステム。

【請求項6】

前記位置検出部は、前記位置情報として、前記同一検知物の緯度、経度、および高度を検出する、請求項１～５いずれか１項に記載のレーダシステム。

【請求項7】

前記方位角情報取得部および前記仰角情報取得部は、対応する反射波の受信強度および／または反射波に基づいて算出される前記検知対象物の速度をそれぞれ取得し、
前記判定部は、前記距離比較に加えてさらに、前記方位角情報取得部により得られた受信強度と前記仰角情報取得部により得られた受信強度との受信強度比較、および／または、前記方位角情報取得部により得られた速度と前記仰角情報取得部により得られた速度との速度比較を実行し、前記距離比較において互いに同一の値をとり、かつ、前記受信強度比較および／または前記速度比較において互いに同一の値をとる前記検知対象物を前記同一検知物と判定する、請求項１～６いずれか１項に記載のレーダシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、レーダシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、航空管制用のレーダシステムを開示している。このシステムでは、レーダ局から送信される信号に対して、航空機のトランスポンダが位置や高度の情報を返すことで、航空機の位置をセンシングする。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－５４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に代表されるレーダシステムでは、トランスポンダを持たないドローンなどの飛行体や鳥については検知することができない。空域に存在する物体のうち、こうしたトランスポンダを持たない物体についても、長期にわたって正確な位置情報を得られる技術が望まれる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、レーダシステムにはさらなる改良が求められている。

【0005】

開示されるひとつの目的は、トランスポンダをもたない物体についても、長期にわたって正確な位置情報を得ることができるレーダシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここに開示されたレーダシステムは、
方位角方向に回転可能に設けられた方位角用アンテナ（２１）と、仰角方向に回転可能に設けられた仰角用アンテナ（２２、２２１、２２２、２２３、２２４）と、を有し、電波を放射し、検知対象物による電波の反射波を受信するアンテナ装置（２０）と、
方位角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、アンテナ装置から検知対象物までの距離と検知対象物の方位角とを取得する方位角情報取得部（４２）と、
仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、アンテナ装置から検知対象物までの距離と検知対象物の仰角とを取得する仰角情報取得部（４３）と、
方位角情報取得部により得られた距離と、仰角情報取得部により得られた距離との距離比較を実行し、同一の値をとる検知対象物を同一検知物と判定する判定部（４４）と、
同一検知物の方位角、仰角、および距離に基づいて、同一検知物の位置情報を検出する位置検出部（４５）と、
を備え、
アンテナ装置は、仰角用アンテナを複数有し、
複数の仰角用アンテナは、検知範囲を分担するように方位角方向に離間して配置され、
複数の仰角用アンテナのそれぞれは、仰角方向において一方向に連続して回転可能である。

【0007】

開示されたレーダシステムによれば、方位角用アンテナおよび仰角用アンテナにより検知された反射波に基づく距離を比較することで、距離が同一である検知対象物を同一検知物であると判定する。そして、同一検知物の方位角、仰角、および距離に基づいて、同一検知物の位置情報を検出する。これにより、空域に存在する物体のうち、トランスポンダを持たない物体についても、正確な位置情報を得ることができる。

【0008】

また、検知範囲を分担するように複数の仰角用アンテナを方位角方向に離間して配置する。そして、仰角用アンテナのそれぞれが、仰角方向において一方向に連続して回転可能である。これにより、揺動せずに、検知エリアの仰角を検知することができる。よって、アンテナ装置において仰角用アンテナを回転させる部分の負荷を低減し、長期にわたって正確な位置情報を得ることができる。

【0009】

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係るレーダシステムを示す図である。

【図2】アンテナ装置を示す上面視平面図である。

【図3】アンテナ装置をＸ１方向から見た側面図である。

【図4】アンテナ装置をＹ１方向から見た側面図である。

【図5】方位角用アンテナおよび仰角用アンテナのビーム形状を示す図である。

【図6】方位角用アンテナおよび仰角用アンテナの動きと放射面の位置を示す図である。

【図7】検知エリアを示す図である。

【図8】検知エリアを示す図である。

【図9】制御装置が実行する同一物標の検出処理を示すフローチャートである。

【図10】第２実施形態に係るレーダシステムにおいて、アンテナ装置を示す上面視平面図である。

【図11】アンテナ装置をＸ２方向から見た側面図である。

【図12】アンテナ装置をＹ２方向から見た側面図である。

【図13】方位角用アンテナおよび仰角用アンテナの動きと放射面の位置を示す図である。

【図14】検知エリアを示す図である。

【図15】１８０°配置の仰角精度を示す図である。

【図16】９０°配置の仰角精度を示す図である。

【図17】第３実施形態に係るレーダシステムを示す図である。

【図18】アンテナ装置を示す上面視平面図である。

【図19】給電切り替えタイミングを示す図である。

【図20】第４実施形態に係るレーダシステムにおいて、制御装置が実行する同一物標の検出処理を示すフローチャートである。

【図21】第５実施形態に係るレーダシステムにおいて、アンテナ装置を示す上面視平面図である。

【図22】アンテナ装置をＸ３方向から見た側面図である。

【図23】アンテナ装置をＹ３方向から見た側面図である。

【図24】方位角用アンテナおよび仰角用アンテナの動きと放射面の位置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

【0012】

（第１実施形態）
まず、図１に基づき、レーダシステムについて説明する。図１は、レーダシステムを示す機能ブロック図である。

【0013】

＜レーダシステム＞
図１に示すレーダシステム１０は、たとえば上空の飛行物体を検知するためのシステムである。レーダシステム１０は、特に、トランスポンダを持たない飛行体や鳥などの検知対象物についての位置情報を正確に得るためのシステムである。飛行体は、たとえばドローンである。以下では、検知対象物を、物標と示すことがある。

【0014】

レーダシステム１０は、アンテナ装置２０と、制御装置４０を備えている。アンテナ装置２０は、物標へ電波を照射するとともに、物標からの反射波を受信する装置である。アンテナ装置２０は、方位角用アンテナ２１と、仰角用アンテナ２２と、方位角用回転機構部２３と、仰角用回転機構部２４と、送受信部２５を備えている。方位角用アンテナ２１、仰角用アンテナ２２、方位角用回転機構部２３、および仰角用回転機構部２４の詳細については、後述する。以下では、方位角用アンテナ２１および仰角用アンテナ２２を、単にアンテナ２１，２２と示すことがある。また、方位角用回転機構部２３および仰角用回転機構部２４を、単に回転機構部２３，２４と示すことがある。

【0015】

送受信部２５は、少なくとも、送信信号を変調して送信する送信機能、および、受信信号を復調する受信機能を有している。送受信部２５は、送信と受信とを切り替える切替機能を有している。送受信部２５は、送受信回路部、無線回路部、給電回路部、高周波回路部などと称されることがある。

【0016】

制御装置４０は、アンテナ制御部４１と、方位角情報取得部４２と、仰角情報取得部４３と、判定部４４と、位置検出部４５と、追跡部４６を備えている。

【0017】

制御装置４０は、レーダシステム１０の全体を制御する。たとえば制御装置４０は、プロセッサ、メモリ、入出力インターフェース、およびこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを含んで構成される。プロセッサは、演算処理のためのハードウェアである。プロセッサは、たとえばコアとしてＣＰＵを含んでいる。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略称である。メモリは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムおよびデータ等を非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。メモリは、プロセッサによって実行される種々のプログラムを格納している。

【0018】

プロセッサは、たとえばメモリに格納されたプログラムに含まれる複数の命令を実行する。これにより、制御装置４０は、上記したアンテナ制御部４１、方位角情報取得部４２、仰角情報取得部４３、判定部４４、位置検出部４５、および追跡部４６を含む複数の機能部を構築する。このように、制御装置４０では、メモリに格納されたプログラムが複数の命令をプロセッサに実行させることで、複数の機能部が構築される。

【0019】

アンテナ制御部４１は、アンテナ装置２０を制御する。アンテナ制御部４１は、送受信部２５に制御信号を送信することで、方位角用アンテナ２１および仰角用アンテナ２２への給電を制御する。つまり、送受信を制御する。アンテナ制御部４１は、方位角用回転機構部２３および仰角用回転機構部２４の駆動を制御する。

【0020】

方位角情報取得部４２は、方位角用アンテナ２１により検知された反射波に基づいて、アンテナ装置２０から物標までの距離と物標の方位角を取得する。仰角情報取得部４３は、仰角用アンテナ２２により検知された反射波に基づいて、アンテナ装置２０から物標までの距離と物標の仰角を取得する。

【0021】

判定部４４は、方位角情報取得部４２により得られた情報と、仰角情報取得部４３により得られた情報とを比較し、同一の値をとる物標（検知対象物）を同一物標（同一検知物）と判定する。本実施形態の判定部４４は、方位角情報取得部４２により得られた距離と、仰角情報取得部４３により得られた距離とを比較し、同一の値をとる物標を同一物標と判定する。

【0022】

位置検出部４５は、同一物標の方位角、仰角、および距離に基づいて、同一物標の位置情報を検出する。本実施形態では、位置情報として、物標の緯度、経度、および高度を検出する。追跡部４６は、検知した同一物標の追跡処理を実行する。追跡部４６は、同一物標を個別にラベリングし、同一物標のトラッキング（追跡）を実施する。ラベリングは、識別と称されることがある。追跡は、追尾と称されることがある。

【0023】

なお、図１に示した構成は、一例に過ぎない。たとえば送受信部２５の機能の少なくとも一部を、制御装置４０が有してもよい。制御装置４０の機能の少なくとも一部をアンテナ装置２０が有してもよい。

【0024】

＜アンテナ装置＞
次に、図２～図７に基づき、アンテナ装置２０の構造について説明する。図２は、アンテナ装置２０の上面視平面図である。図３は、アンテナ装置２０を図２に示すＸ１方向から見た側面図である。図４は、アンテナ装置２０を図２に示すＹ１方向から見た側面図である。図２～図４では、方位角用アンテナ２１および仰角用アンテナ２２の回転前の基準位置の状態を示している。図３および図４では、明確化のために、放射面２１ＲＳ、２２ＲＳにハッチングを付している。図５は、方位角用アンテナ２１と仰角用アンテナ２２のビーム形状を示す図である。図５は、電磁界シミュレーションの結果を示している。図５は、指向性を示している。

【0025】

以下においては、アンテナ装置２０の設置面に垂直な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向とする。Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。方位角とは、アンテナ装置２０の設置面に垂直な軸周りの角度であり、アンテナ装置２０の設置面に対する水平方向の向きを示す。仰角とは、アンテナ装置２０の設置面内の軸周りの角度であり、アンテナ装置２０の設置面に対する垂直方向の向きを示す。仰角は、厳密には仰俯角である。本実施形態では、アンテナ装置２０の設置面に垂直な軸がＺ方向に平行であり、設置面内の軸がＸ方向に平行である。このため、アンテナ装置２０の設置面に垂直な軸をＺ軸、設置面内の軸をＸ軸と示すことがある。方位角方向とはＺ軸周りの方向であり、仰角方向とはＸ軸周りの方向である。

【0026】

図２～図４に示すように、アンテナ装置２０は、台座２６と、支柱２７をさらに備えている。支柱２７の下端は、台座２６に固定されている。支柱２７は、台座２６からＺ方向に延びている。台座２６は、支柱２７を介して、アンテナ２１，２２および回転機構部２３，２４を支持している。台座２６および支柱２７は、アンテナ２１，２２を回転可能に支持している。支柱２７は、複数のアンテナ２１，２２に対して個別に設けてもよいし、複数のアンテナ２１，２２の少なくとも一部で共通としてもよい。本実施形態では、すべてのアンテナ２１，２２が、共通（単一）の支柱２７に取り付けられている。回転機構部２３，２４は、共通の支柱２７において互いにＺ方向の異なる位置に取り付けられている。

【0027】

図２～図４に示すように、アンテナ装置２０は、ひとつの方位角用アンテナ２１と、２つの仰角用アンテナ２２（２２１，２２２）を備えている。方位角用アンテナ２１と仰角用アンテナ２２とは、互いに独立して回転可能である。

【0028】

方位角用アンテナ２１は、レーダシステム１０から物標までの距離と物標の方位角を検知するために、電波を送受信する。方位角用アンテナ２１としては、たとえば導波管スロットアレイアンテナ、パラボラアンテナなど、所望の指向性を有するアンテナを採用することができる。本実施形態では、方位角用アンテナ２１として、導波管スロットアレイアンテナを採用している。方位角用アンテナ２１の基準位置において、導波管の長手方向は、Ｙ方向に略平行である。そして、ＹＺ平面に略平行な側面のひとつに、図示しない複数のスロットが長手方向に並んで形成されている。つまり、導波管の側面のひとつが、電波を放射する放射面２１ＲＳをなしている。このように構成される方位角用アンテナ２１は、図５に示すように、方位角方向に幅の狭いビーム（主ビーム）を主として放射面２１ＲＳの前方に放射する。

【0029】

方位角用回転機構部２３は、図示しない固定部材を介して支柱２７の上端に固定されている。方位角用回転機構部２３は、方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳの位置（向き）、つまり電波の放射方向を、モータ駆動により制御するユニットである。モータの回転軸は、Ｚ方向に略平行である。モータの回転軸は、Ｚ方向の平面視において、方位角用アンテナ２１を構成する導波管の略中心に直接的または間接的に取り付けられている。モータは、たとえば一定の速度で回転する。方位角用回転機構部２３の駆動により、方位角用アンテナ２１は方位角方向に回転する。放射面２１ＲＳは、Ｚ軸周りを回転する。

【0030】

このように、方位角用アンテナ２１は、方位角方向に回転可能に設けられている。方位角用アンテナ２１は、方位角方向であって一方向に連続的に回転可能である。本実施形態の方位角用アンテナ２１は、図２に実線矢印で示すようにＺ軸周りを反時計方向に回転する。方位角用アンテナ２１は、図５に示すビームを放射しつつ、方位角方向に３６０°回転する。方位角用アンテナ２１は、方位角用回転機構部２３の駆動により、方位角方向の送受信角度を調整することが可能とされている。

【0031】

仰角用アンテナ２２は、レーダシステム１０から物標までの距離と物標の仰角を検知するために、電波を送受信する。仰角用アンテナ２２についても、方位角用アンテナ２１同様、所望の指向性を有するアンテナを採用することができる。本実施形態では、仰角用アンテナ２２として、導波管スロットアレイアンテナを採用している。仰角用アンテナ２２の基準位置において、導波管の長手方向はＺ方向に略平行である。そして、ＺＸ平面に略平行な側面のひとつに、図示しない複数のスロットが形成されている。つまり、導波管の側面のひとつが、電波を放射する放射面２２ＲＳをなしている。このように構成される仰角用アンテナ２２は、図５に示すように、仰角方向に幅の狭いビーム（主ビーム）を主として放射面２２ＲＳの前方に放射する。仰角用アンテナ２２と方位角用アンテナ２１とは、共通の構成でもよいし、互いに異なる構成でもよい。

【0032】

仰角用回転機構部２４は、図示しない固定部材を介して、支柱２７における上端と下端との間の中間位置に固定されている。仰角用回転機構部２４は、仰角用アンテナ２２の放射面２１ＲＳの位置（向き）、つまり電波の放射方向を、モータ駆動により制御するユニットである。モータの回転軸は、Ｘ方向に略平行である。モータの回転軸は、Ｘ方向の平面視において、仰角用アンテナ２２を構成する導波管の略中心に直接的または間接的に取り付けられている。モータは、たとえば一定の速度で回転する。仰角用回転機構部２４の駆動により、仰角用アンテナ２２は仰角方向に回転する。放射面２２ＲＳは、Ｘ軸周りを回転する。

【0033】

仰角用回転機構部２４は、２つの仰角用アンテナ２２に対して個別に設けてもよい。本実施形態では、仰角用回転機構部２４１のモータの回転軸に仰角用アンテナ２２１が取り付けられ、仰角用回転機構部２４２のモータの回転軸に仰角用アンテナ２２２が取り付けられている。これに代えて、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２で仰角用回転機構部２４を共通としてもよい。回転軸の一端側に仰角用アンテナ２２１が取り付けられ、他端側に仰角用アンテナ２２２が取り付けられた構成としてもよい。

【0034】

上記したように、仰角用アンテナ２２は、仰角方向に回転可能に設けられている。仰角用アンテナ２２のそれぞれは、仰角方向であって一方向に連続的に回転可能である。つまり、仰角用アンテナ２２は揺動しない。仰角用アンテナ２２は、仰角方向に３６０°回転する。２つの仰角用アンテナ２２は、検知エリアを分担するように、方位角方向に離間して配置されている。具体的には、２つの仰角用アンテナ２２の回転中心位置は、方位角方向に１８０°ずれて配置されている。２つの仰角用アンテナ２２は、Ｘ方向に並んで配置されている。検知エリアは、たとえば全天でもよいし、全天から一部を除外したものでもよい。本実施形態の検知エリアは全天である。

【0035】

２つの仰角用アンテナ２２の回転方向は、同一の向きでもよいし、互いに逆向きでもよい。また、方位角用アンテナ２１の回転数に対する、仰角用アンテナ２２の回転数は、特に限定されない。方位角用アンテナ２１が一回転する間に、仰角用アンテナ２２が一方向の回転を複数回してもよい。ただし、同一物標を検知する観点では、方位角用アンテナ２１による走査と、仰角用アンテナ２２による走査との時間のずれが小さいほど好ましい。

【0036】

本実施形態では、方位角用アンテナ２１が一回転する間に、仰角用アンテナ２２がそれぞれ一回転する。２つの仰角用アンテナ２２は、ともに図３に実線矢印で示すようにＸ軸周りを時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２は、図５に示すビームを放射しつつ、仰角方向に３６０°回転する。

【0037】

基準位置において、仰角用アンテナ２２１は、ＺＸ平面に略平行な側面のひとつを放射面２２ＲＳとし、仰角用アンテナ２２２は、仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳとはＹ方向において反対に位置する側面を放射面２２ＲＳとする。このため、２つの仰角用アンテナ２２（２２１，２２２）の放射面２２ＲＳは、仰角方向において常に１８０°ずれた位置関係となる。２つの仰角用アンテナ２２は、ひとつが上空方向を検知しているときに、他のひとつが地面方向を検知するように回転する。

【0038】

これに代えて、仰角用アンテナ２２１，２２２におけるＹ方向の同じ側の側面を放射面２２ＲＳとし、２つの仰角用アンテナ２２の回転方向を互いに逆向きとしてもよい。この場合、上記した構成に対して、基準位置における仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳを図２とは反対の側面とし、仰角用アンテナ２２１の回転方向を反時計方向にすればよい。

【0039】

上記したように、アンテナ装置２０は２つの仰角用アンテナ２２１，２２２を備えている。各仰角用アンテナ２２１，２２２は、仰角用回転機構部２４により、仰角方向に３６０°回転可能である。

【0040】

アンテナ２１，２２は、たとえばパルス波を送信する。パルスの幅や繰り返し周波数などは、検知エリアの広さ、つまり検知したい物標との距離などに基づいて設定される。アンテナ２１，２２は、パルス波を送信する期間において電波を放射する送信用アンテナとして機能する。アンテナ２１，２２は、パルス波の送信期間と次のパルス波の送信期間との間の期間において電波（反射波）を受信する受信用アンテナとして機能する。つまり、送信と受信を繰り返す。送受信は、送受信部２５によって切り替えられる。

【0041】

送受信部２５は、たとえば台座２６に固定されてもよいし、台座２６とは別に部材に固定されてもよい。固定された状態で、図示しない給電線を介して対応するアンテナ２１，２２に接続されている。

【0042】

＜アンテナの動きと検知エリア＞
次に、図６～図８に基づき、アンテナ２１，２２の動きと検知エリアについて説明する。図６は、検知エリアを走査する際の各アンテナ２１，２２の動きと放射面２１ＲＳ，２２ＲＳの位置を示す図である。図６では、便宜上、図２から方位角用アンテナ２１と２つの仰角用アンテナ２２（２２１，２２２）を抜き出して示している。

【0043】

図６（ａ）は、基準位置の状態を示している。基準位置において、方位角用アンテナ２１の導波管の長手方向は、Ｙ方向に略平行である。また、ＹＺ平面に略平行な側面のうち、仰角用アンテナ２２１側の面が、放射面２１ＲＳをなしている。この状態から、方位角用アンテナ２１は、Ｚ軸周りを反時計方向に回転する。基準位置において、仰角用アンテナ２２１，２２２の導波管の長手方向は、Ｚ方向に略平行である。この状態から、仰角用アンテナ２２１，２２２は、Ｘ軸周りを時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２１の導波管におけるＺＸ平面に略平行な側面のうち、回転によって上空方向に向く側の面が、放射面２２ＲＳをなしている。仰角用アンテナ２２２の導波管におけるＺＸ平面に略平行な側面のうち、回転によって地面方向に向く側の面が、放射面２２ＲＳをなしている。

【0044】

図６（ｂ）は、基準位置に対して９０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＺＸ平面に略平行となる。仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって上空側に向く。仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって地面側に向く。

【0045】

図６（ｃ）は、基準位置に対して１８０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＹＺ平面に略平行であって基準位置とは反対の位置となる。仰角用アンテナ２２１，２２２の放射面２２ＲＳは、ＺＸ平面に略平行であって基準位置とは反対の位置となる。

【0046】

図６（ｄ）は、基準位置に対して２７０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＺＸ平面に略平行となる。仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって地面側に向く。仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって上空側に向く。

【0047】

図６（ｅ）は、３６０°回転して基準位置に戻った状態を示している。各アンテナ２１，２２は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）の順に変位する。

【0048】

図７および図８は、各アンテナ２１，２２の検知エリアを示している。図７に示す半球が上記した全天に相当する。図７では、方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳを実線、仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳを破線、仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳを二点鎖線で示している。実線矢印が放射面２１ＲＳの変位方向、破線矢印が仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳの変位方向、二点鎖線の矢印が仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳを示している。上記した構成において、仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳは仰角方向に１８０°ずれた位置に存在するが、便宜上、仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳと同じ側に示している。

【0049】

図８は、図７の検知エリアを簡素化して図示している。図８は、図７の検知エリアをＺ方向から平面視した図である。図８では、便宜上、放射面２１ＲＳが基準位置から少し回転した状態を示している。図８に示す第１検知エリアＤＡ１および第２検知エリアＤＡ２は、図７に示す半球上の検知エリアを二等分したものである。第１検知エリアＤＡ１および第２検知エリアＤＡ２は、平面視においてＸ方向に並んでいる。図８に示す破線矢印は、仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳの変位方向、つまり仰角用アンテナ２２１による走査方向を示している。二点鎖線の矢印は、仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳの変位方向、つまり仰角用アンテナ２２２による走査方向を示している。

【0050】

図７および図８に示すように、方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、Ｚ軸周りを反時計方向に回転する。方位角用アンテナ２１は、図５に示すビームを放射しつつ、方位角方向に３６０°回転する。方位角用アンテナ２１は、方位角方向に３６０°回転することで機械的に電磁波を走査して、方位角方向の全周囲を検知する。図８に示すように、方位角用アンテナ２１は、まず第１検知エリアＤＡ１を走査し、次いで第２検知エリアＤＡ２を走査する。

【0051】

仰角用アンテナ２２１，２２２の放射面２２ＲＳは、Ｘ軸周りを時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２は、図５に示すビームを放射しつつ、仰角方向に３６０°回転する。仰角用アンテナ２２１は、仰角方向に３６０°回転することで機械的に電磁波を走査して、全天の半分、つまり第１検知エリアＤＡ１を検知する。仰角用アンテナ２２１は、方位角用アンテナ２１が３６０°回転する周期のうち、前半の半周期で第１検知エリアＤＡ１を走査する。仰角用アンテナ２２２は、仰角方向に３６０°回転することで機械的に電磁波を走査して、全天の残り半分、つまり第２検知エリアＤＡ２を検知する。仰角用アンテナ２２２は、方位角用アンテナ２１が３６０°回転する周期のうち、後半の半周期で第２検知エリアＤＡ２を走査する。

【0052】

＜同一物標の検出処理＞
次に、図９に基づき、制御装置４０が実行する同一物標の検出処理について説明する。制御装置４０は、この検出処理を繰り返し実行する。

【0053】

図９に示すように、制御装置４０のアンテナ制御部４１は、まずアンテナ装置２０の操作を実行する（ステップＳ１０）。上記したように、アンテナ制御部４１は、回転機構部２３，２４および送受信部２５に制御信号を出力する。これにより、各アンテナ２１，２２が送信と受信を切り替えながら３６０°回転する。方位角用アンテナ２１は、方位角方向に回転する。仰角用アンテナ２２（２２１，２２２）は、仰角方向に回転する。

【0054】

次いで、制御装置４０の方位角情報取得部４２は、回転駆動中の方位角用アンテナ２１が受信した反射波から、物標の方位角と距離を取得する（ステップＳ２０）。

【0055】

また、制御装置４０の仰角情報取得部４３は、回転駆動中の仰角用アンテナ２２（２２１，２２２）が受信した反射波から、物標の仰角と距離を取得する（ステップＳ３０）。

【0056】

なお、方位角方向の回転と仰角方向の回転とは同期して行われる。このため、ステップＳ２０、Ｓ３０の処理は、実質的にほぼ同じタイミングで行われる。

【0057】

次いで、制御装置４０の判定部４４は、同一物標が存在するか否かを判定する（ステップＳ４０）。判定部４４は、ステップＳ２０の処理で得られた距離と、ステップＳ３０の処理で得られた距離とを比較する。このように、２つ以上の物標情報に基づいて、同一距離の物標を探し出す。判定部４４は、同一の値をとる物標、つまり距離が等しい物標が存在する場合、この物標を同一物標と判定する。

【0058】

同一物標が存在しない場合、制御装置４０は一連の処理を終了する。一方、同一物標が存在する場合、制御装置４０の位置検出部４５は、同一物標の方位角、仰角、および距離に基づいて、同一物標の位置情報を検出する（ステップＳ５０）。位置検出部４５は、同一物標の位置（緯度、経度）と高度を検出する。

【0059】

位置情報の検出後、制御装置４０の追跡部４６は、トラッキングを実施する（ステップＳ６０）。追跡部４６は、同一物標に対してラベリングを行い、トラッキングを開始する。そして、一連の処理を終了する。

【0060】

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態のレーダシステム１０によれば、方位角用アンテナ２１および仰角用アンテナ２２により検知された反射波に基づく距離を比較することで、距離が同一である物標（検知物）を同一物標（同一検知物）であると判定する。そして、同一物標の方位角、仰角、および距離に基づいて、同一物標の位置情報を検出する。これにより、空域に存在する物体のうち、レーダ局からの信号に対して応答を返すトランスポンダを持たない、飛行体や鳥などの物標についても、正確な位置情報を検出することができる。具体的には、正確な緯度、経度、高度を把握することができる。

【0061】

また、仰角用アンテナを揺動することで全天を走査する場合、回転駆動部は順方向と逆方向との回転を連続して交互に繰り返すことになるため、回転駆動部に負荷がかかる。本実施形態では、検知エリアを分担するように複数の仰角用アンテナ２２を方位角方向に離間して配置する。そして、仰角用アンテナ２２のそれぞれが、仰角方向において一方向に連続して回転可能である。これにより、揺動せずに、検知エリアの仰角を検知することができる。よって、アンテナ装置２０において仰角用回転機構部２４の負荷を低減することができる。以上より、長期にわたって正確な位置情報を検出ことができる。

【0062】

また、複数の仰角用アンテナ２２を用いて検知エリアを分担するため、仰角用アンテナ２２をひとつのみ備える構成に較べて回転速度を低くしても、方位角用アンテナ２１が３６０°回転する間に検知エリア全体を走査することができる。回転速度が低くなることで反射波の受信感度が高くなるため、レーダの性能を落とすことなく、物標の位置情報を検出することができる。

【0063】

本実施形態では、仰角用アンテナ２２のそれぞれが、一定の速度で回転する。定速回転により、仰角用回転機構部２４の負荷をさらに低減することができる。これにより、レーダシステム１０は、さらに長期にわたって性能を発揮することができる。

【0064】

本実施形態では、アンテナ装置２０が２つの仰角用アンテナ２２１，２２２を有している。２つの仰角用アンテナ２２１，２２２は、方位角方向に１８０°ずれて配置されている。これによれば、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２で全天を検知することができる。また、回転軸が略平行となり、回転軸に沿う方向において仰角用アンテナ２２１，２２２の少なくとも一部が対向するため、アンテナ装置２０、ひいてはレーダシステム１０の体格を小型化することができる。

【0065】

アンテナ２１，２２の配置は上記した例に限定されない。アンテナ２１，２２の回転方向も、上記した例に限定されない。たとえば上記した配置において、方位角用アンテナ２１が時計方向に回転し、仰角用アンテナ２２が反時計方向に回転してもよい。

【0066】

放射面２１ＲＳがＺ方向に略平行となるように方位角用アンテナ２１を配置する例を示したが、これに限定されない。たとえば主ビームの放射方向が斜め上方となるように、つまり放射面２１ＲＳがＺ方向に対して傾斜するように方位角用アンテナ２１を配置してもよい。

【0067】

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２を、方位角方向に１８０°離間して配置した。これに代えて、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２を、方位角方向に９０°離間して配置してもよい。

【0068】

図１０は、本実施形態に係るレーダシステム１０において、アンテナ装置２０の上面視平面図である。図１０は、図２に対応している。図１１は、アンテナ装置２０を図１０に示すＸ２方向から見た側面図である。図１２は、アンテナ装置２０を図１０に示すＹ２方向から見た側面図である。図１０～図１２では、基準位置の状態を示している。図１２では、明確化のために、放射面２２ＲＳにハッチングを付している。

【0069】

図１０～図１２に示すように、方位角用アンテナ２１は、支柱２７１の上端に、方位角用回転機構部２３を介して取り付けられている。方位角用アンテナ２１は、Ｚ軸周りを時計方向に回転可能である。基準位置において、方位角用アンテナ２１をなす導波管は、Ｘ方向を長手方向とする。導波管の側面のうち、仰角用アンテナ２２２側の面が、放射面２１ＲＳである。

【0070】

２つの仰角用アンテナ２２１，２２２は、方位角方向に９０°離間して配置されている。仰角用アンテナ２２１，２２２の半値角は、方位角方向において略９０°である。仰角用アンテナ２２１は、支柱２７２の上端付近に、仰角用回転機構部２４１を介して取り付けられている。支柱２７２は、仰角用アンテナ２２１と、他のアンテナ２１，２２２との接触を避けるように、所定の高さを有して台座２６の所定位置に固定されている。支柱２７２の高さは、支柱２７１よりも低い。支柱２７１，２７２は、Ｙ方向に並んでいる。仰角用アンテナ２２１は、Ｙ軸周りを反時計方向に回転可能である。基準位置において、仰角用アンテナ２２１をなす導波管は、Ｚ方向を長手方向とする。導波管の側面のうち、Ｘ方向において仰角用アンテナ２２２側の面の裏面が、放射面２２ＲＳである。

【0071】

仰角用アンテナ２２２は、支柱２７３の上端付近に、仰角用回転機構部２４２を介して取り付けられている。支柱２７３は、仰角用アンテナ２２２と、他のアンテナ２１，２２１との接触を避けるように、所定の高さを有して台座２６の所定位置に固定されている。支柱２７３の高さは、支柱２７１よりも低い。支柱２７１，２７３は、Ｘ方向に並んでいる。仰角用アンテナ２２２は、Ｙ軸周りを反時計方向に回転可能である。基準位置において、仰角用アンテナ２２２をなす導波管は、Ｚ方向を長手方向とする。導波管の側面のうち、Ｙ方向において仰角用アンテナ２２１側の面の裏面が、放射面２２ＲＳである。

【0072】

レーダシステム１０において、その他の構成について先行実施形態に記載の構成と同様である。

【0073】

図１３は、検知エリアを走査する際の各アンテナ２１，２２の動きと放射面２１ＲＳ、２２ＲＳの位置を示す図である。図１３は、図６に対応している。

【0074】

図１３（ａ）は、回転前の基準位置の状態を示している。基準位置において、方位角用アンテナ２１の導波管の長手方向は、Ｘ方向に略平行である。また、ＺＸ平面に略平行な側面のうち、仰角用アンテナ２２２側の面が、放射面２１ＲＳをなしている。この状態から、方位角用アンテナ２１は、Ｚ軸周りを時計方向に回転する。基準位置において、仰角用アンテナ２２１，２２２の導波管の長手方向は、Ｚ方向に略平行である。この状態から、仰角用アンテナ２２１はＹ軸周りを反時計方向に回転し、仰角用アンテナ２２２はＸ軸周りを反時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２１の導波管におけるＹＺ平面に略平行な側面のうち、回転によって上空方向に向く側の面が、放射面２２ＲＳをなしている。仰角用アンテナ２２２の導波管におけるＺＸ平面に略平行な側面のうち、回転によって地面方向に向く側の面が、放射面２２ＲＳをなしている。

【0075】

図１３（ｂ）は、基準位置に対して９０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＹＺ平面に略平行となり、仰角用アンテナ２２２側に向く。仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって上空側に向く。仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって地面側に向く。

【0076】

図１３（ｃ）は、基準位置に対して１８０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＺＸ平面に略平行であって基準位置とは反対の位置となる。仰角用アンテナ２２１，２２２の放射面２２ＲＳは、ＺＸ平面に略平行であって基準位置とは反対の位置となる。

【0077】

図１３（ｄ）は、基準位置に対して２７０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＹＺ平面に略平行となる。仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって地面側に向く。仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって上空側に向く。

【0078】

図１３（ｅ）は、３６０°回転して基準位置に戻った状態を示している。各アンテナ２１，２２は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）の順に変位する。

【0079】

図１４は、各アンテナ２１，２２の検知エリアを示している。図１４は、図８に対応している。図１４でも、便宜上、基準位置から少し回転した状態を示している。破線矢印は、仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳの変位方向、つまり仰角用アンテナ２２１による走査方向を示している。二点鎖線の矢印は、仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳの変位方向、つまり仰角用アンテナ２２２による走査方向を示している。

【0080】

検知エリアは、仰角用アンテナ２２１のみが検知する第１検知エリアＤＡ１と、仰角用アンテナ２２２のみが検知する第２検知エリアＤＡ２を含む。第１検知エリアＤＡ１と第２検知エリアＤＡ２が交差するため、共通エリアＤＡ１２を含む。共通エリアＤＡ１２は、交差エリアと称されることがある。共通エリアＤＡ１２は、第１検知エリアＤＡ１の一部であり、第２検知エリアＤＡ２の一部でもある。

【0081】

方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、Ｚ軸周りを時計方向に回転する。方位角用アンテナ２１は、図５に示したビームを放射しつつ、方位角方向に３６０°回転する。方位角用アンテナ２１は、方位角方向に３６０°回転することで機械的に電磁波を走査して、方位角方向の全周囲を検知する。

【0082】

仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳは、Ｙ軸周りを反時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２１は、図５に示したビームを放射しつつ、仰角方向に３６０°回転する。仰角用アンテナ２２１は、仰角方向に３６０°回転することで機械的に電磁波を走査して、全天のうち、共通エリアＤＡ１２を含む第１検知エリアＤＡ１を検知する。仰角用アンテナ２２１の検知エリアは、Ｚ方向の平面視において、Ｙ方向の端部領域を含まない。つまり、走査方向に対して両サイドの半球下端付近を含まない。仰角用アンテナ２２１は、方位角用アンテナ２１が３６０°回転する周期のうち、前半の半周期で共通エリアＤＡ１２を含む第１検知エリアＤＡ１を走査する。

【0083】

仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳは、Ｘ軸周りを反時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２２は、図５に示したビームを放射しつつ、仰角方向に３６０°回転する。仰角用アンテナ２２２は、仰角方向に３６０°回転することで機械的に電磁波を走査して、全天のうち、共通エリアＤＡ１２を含む第２検知エリアＤＡ２を検知する。仰角用アンテナ２２２の検知エリアは、Ｚ方向の平面視において、Ｘ方向の端部領域を含まない。つまり、走査方向に対して両サイドの半球下端付近を含まない。仰角用アンテナ２２２は、方位角用アンテナ２１が３６０°回転する周期のうち、後半の半周期で共通エリアＤＡ１２を含む第２検知エリアＤＡ２を走査する。

【0084】

＜第２実施形態のまとめ＞
本実施形態のレーダシステム１０によれば、先行実施形態に記載の構成と同等の効果を奏することができる。

【0085】

本実施形態では、アンテナ装置２０が２つの仰角用アンテナ２２１，２２２を有している。２つの仰角用アンテナ２２１，２２２は、方位角方向に９０°ずれて配置されている。これによれば、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２で全天を検知することができる。また、仰角の精度、つまり仰角分解能を高めることができる。この点について、図１５および図１６を用いて説明する。

【0086】

図１５は、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２を方位角方向に１８０°ずらして配置した場合の、仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳの位置を示している。図１６は、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２を方位角方向に９０°ずらして配置した場合の、仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳの位置を示している。図１５および図１６では、仰角８０°のときの放射面２２ＲＳの位置を破線で示し、仰角８１°のときの放射面２２ＲＳの位置を実線で示している。つまり、仰角方向に１°回転させたときの放射面２２ＲＳの位置の変化を示している。

【0087】

仰角の精度は、放射面が１°動いたときのＡｒｃｔａｎ（ｚ／（ｘ^２＋ｙ^２）^０．５）の差で決まる。上記したように１８０°ずらして配置する場合、仰角用アンテナ２２１，２２２は、半球を二等分したエリアをそれぞれ走査する。つまり、仰角用アンテナ２２１，２２２のそれぞれは、半球の下端付近まで検知エリアに含む。下端に近づくほどＺ方向の変化が大きい。よって、図１５に示すようにＺ方向の変化が大きい。

【0088】

一方、本実施形態に示したように、９０°ずらして配置する場合、仰角用アンテナ２２１，２２２の検知エリアが交差する。Ｚ方向の平面視において、仰角用アンテナ２２１の検知エリアはＹ方向の半球下端付近を含まず、仰角用アンテナ２２２の検知エリアはＸ方向の半球下端付近を含まない。このように、角度が急峻な半球の下端付近まで検知しなくてよい。よって、図１６に示すようにＺ方向の変化が小さい。このため、仰角の精度を高めることができる。

【0089】

アンテナ２１，２２の配置は上記した例に限定されない。アンテナ２１，２２の回転方向も、上記した例に限定されない。たとえば上記した配置において、方位角用アンテナ２１が時計方向に回転し、仰角用アンテナ２２が反時計方向に回転してもよい。

【0090】

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、回転駆動中において２つの仰角用アンテナ２２１，２２２に常時給電した。これに代えて、２つの仰角用アンテナ２２１，２２２への給電を切り替えてもよい。

【0091】

図１７は、本実施形態に係るレーダシステム１０を示す図である。図１７は、図１に対応している。図１８は、アンテナ装置２０を示す平面図である。図１８は、図２に対応している。図１９は、給電の切り替えを示す図である。

【0092】

図１７および図１８に示すように、レーダシステム１０は、上空方向を検知している仰角用アンテナ２２に対して給電するように給電を切り替える給電制御部２８を備えている。給電制御部２８は、たとえば給電線に設けられたスイッチ２８１と、スイッチ２８１のオンオフを制御するスイッチ制御部２８２を含む。スイッチ２８１は、仰角用アンテナ２２に対して個別に設けられている。図１８に示す例では、仰角用アンテナ２２１の給電線にスイッチ２８１ａが設けられ、仰角用アンテナ２２２の給電線にスイッチ２８１ｂが設けられている。

【0093】

スイッチ制御部２８２は、たとえば送受信部２５が有している。これに代えて、制御装置４０が有してもよい。スイッチ制御部２８２は、上空方向を検知するタイミングで仰角用アンテナ２２に給電するように、スイッチ２８１のオンオフを制御する。

【0094】

本実施形態では、先行実施形態同様、方位角用アンテナ２１が３６０°回転する１周期の前半（０～０．５周期）において、仰角用アンテナ２２１が上空方向を検知し、後半（０．５～１周期）において、仰角用アンテナ２２２が上空方向を検知する。このため、図１９に示すように、周期の前半において、仰角用アンテナ２２１に対応するスイッチ２８１ａをオンし、仰角用アンテナ２２１に給電する。このとき、スイッチ２８１ｂはオフし、仰角用アンテナ２２２に対する給電を遮断する。つまり、給電しない。一方、周期の後半において、仰角用アンテナ２２２に対応するスイッチ２８１ｂをオンし、仰角用アンテナ２２２に給電する。このとき、スイッチ２８１ａはオフし、仰角用アンテナ２２１に対する給電を遮断する。

【0095】

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、複数の仰角用アンテナ２２は、上空方向の検知タイミングが互いに異なるように回転する。そして、給電制御部２８は、上空方向を検知している仰角用アンテナ２２に対して給電するように給電を切り替える。給電制御部２８は、放射面２２ＲＳが地面側を向いている期間には給電せず、上空側を向いているときに給電する。よって、レーダシステム１０の性能低下を抑制しつつ、電力消費を低減することができる。また、２つの仰角用アンテナ２２において給電回路を共通化することができる。つまり、給電回路（送受信部２５）の構成を簡素化することができる。

【0096】

仰角用アンテナ２２の構成は、上記した例に限定されない。たとえば方位角方向に９０°ずれて配置された構成にも適用することができる。

【0097】

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、物標情報である距離が同一の場合に同一物標と判定した。これに代えて、距離に加えて、他のパラメータが同一の場合、同一物標と判定するようにしてもよい。

【0098】

図２０は、本実施形態に係るレーダシステム１０において、制御装置４０が実行する同一物標の検出処理を示すフローチャートである。図２０は、図９に対応している。

【0099】

図２０に示すように、まず制御装置４０は、先行実施形態同様にステップＳ１０の処理を実行する。

【0100】

次いで、制御装置４０の方位角情報取得部４２は、回転駆動中の方位角用アンテナ２１が受信した反射波から、物標の方位角、距離、受信強度、および速度を取得する（ステップＳ２０Ａ）。

【0101】

また、制御装置４０の仰角情報取得部４３は、回転駆動中の仰角用アンテナ２２（２２１，２２２）が受信した反射波から、物標の方位角、距離、受信強度、および速度を取得する（ステップＳ３０Ａ）。

【0102】

受信強度は、反射波の受信強度である。速度は、物標の速度である。物標とレーダシステム１０との間の相対速度がゼロでない場合、物標からの反射波の受信信号においてドップラ成分が生じ、ドップラ周波数に応じた位相の変化が現れる。方位角情報取得部４２および仰角情報取得部４３のそれぞれは、ドップラ周波数の変動から速度を算出することで、速度を取得する。

【0103】

次いで、制御装置４０の判定部４４は、同一物標が存在するか否かを判定する（ステップＳ４０Ａ）。このとき、判定部４４は、ステップＳ２０の処理で得られた距離と、ステップＳ３０の処理で得られた距離とを比較する。判定部４４は、ステップＳ２０の処理で得られた受信強度と、ステップＳ３０の処理で得られた受信強度とを比較する。判定部４４は、ステップＳ２０の処理で得られた速度と、ステップＳ３０の処理で得られた速度とを比較する。このように、複数の物標情報を対比する。判定部４４は、距離が同一であり、受信強度が同一であり、速度が同一の物標を同一物標と判定する。同一物標が存在しない場合には、一連の処理を終了する。

【0104】

同一物標が存在する場合、制御装置４０は、先行実施形態同様にステップＳ５０，Ｓ６０の処理を実行する。

【0105】

＜第４実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、同一物標を判定する際に、距離だけでなく受信強度および速度をパラメータとして加味し、距離比較、受信強度比較、および速度比較のいずれにおいても互いに同一の値をとる物標を同一物標と判定する。これにより、たとえば同一距離の物標が複数検知されたときなど、同一距離に加えて、同一受信強度、同一速度という条件が追加されていることで、正確に同一物標を判定することができる。

【0106】

本実施形態では、距離に加えて、受信強度および速度を判定のパラメータとする例を示したが、これに限定されない。距離に加えて、受信強度および／または速度を判定のパラメータとすればよい。たとえば、距離同一と受信強度同一をもって同一物標と判定してもよいし、距離同一と速度同一をもって同一物標と判定してもよい。

【0107】

（第５実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、アンテナ装置２０が仰角用アンテナ２２を２つ備えていた。これに代えて、仰角用アンテナ２２を３つ以上備えてもよい。

【0108】

図２１は、本実施形態に係るレーダシステム１０において、アンテナ装置２０を示す上面視平面図である。図２１は、図２に対応している。図２２は、図２１のＸ３方向から見た側面図である。図２２は、図３に対応している。図２３は、図２１のＹ３方向から見た側面図である。図２３は、図４に対応している。

【0109】

図２１～図２３に示すように、アンテナ装置２０は、ひとつの方位角用アンテナ２１と、４つの仰角用アンテナ２２１，２２２，２２３，２２４を備えている。方位角用アンテナ２１の構成および配置は、図２～図４に示した構成と同じである。方位角用アンテナ２１は、Ｚ軸周りを反時計方向に回転する。基準位置において、導波管の長手方向は、Ｙ方向に略平行である。導波管のＹＺ平面に略平行な側面のうち、仰角用アンテナ２２１，２２３の配置側の面が放射面２１ＲＳをなしている。

【0110】

仰角用アンテナ２２は、方位角方向において１８０°離間するように、２つずつ配置されている。仰角用アンテナ２２１，２２３は、共通の仰角用回転機構部２４１に取り付けられている。仰角用回転機構部２４１のモータの回転により、仰角用アンテナ２２１，２２３はＸ軸周りを時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２１，２２３は、たとえば共通のプレートに固定されており、一体的に回転する。基準位置において、仰角用アンテナ２２１，２２３の導波管の長手方向は、いずれもＺ方向に略平行である。仰角用アンテナ２２１，２２３は、Ｙ方向において対向配置されている。導波管のＺＸ平面に略平行な側面のうち、互いに対向する面の裏面が放射面２２ＲＳをなしている。

【0111】

仰角用アンテナ２２２，２２４は、共通の仰角用回転機構部２４２に取り付けられている。仰角用回転機構部２４２のモータの回転により、仰角用アンテナ２２２，２２４はＸ軸周りを時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２２，２２４は、たとえば共通のプレートに固定されており、一体的に回転する。

【0112】

基準位置において、仰角用アンテナ２２２，２２４の導波管の長手方向は、いずれもＺ方向に略平行である。仰角用アンテナ２２２，２２４は、Ｙ方向において対向配置されている。導波管のＺＸ平面に略平行な側面のうち、互いに対向する面の裏面が放射面２２ＲＳをなしている。その他の構成は、先行実施形態に記載した構成と同様である。

【0113】

図２４は、検知エリアを走査する際の各アンテナ２１，２２の動きと放射面２１ＲＳ、２２ＲＳの位置を示す図である。図２４は、図６に対応している。

【0114】

図２４（ａ）は、回転前の基準位置の状態を示している。基準位置において、方位角用アンテナ２１の導波管の長手方向は、Ｙ方向に略平行である。また、ＹＺ平面に略平行な側面のうち、仰角用アンテナ２２１，２２３側の面が、放射面２１ＲＳをなしている。この状態から、方位角用アンテナ２１は、Ｚ軸周りを反時計方向に回転する。基準位置において、仰角用アンテナ２２１～２２４の導波管の長手方向は、Ｚ方向に略平行である。この状態から、仰角用アンテナ２２１～２２４はＸ軸周りを時計方向に回転する。仰角用アンテナ２２１，２２３の導波管におけるＺＸ平面に略平行な側面のうち、互いの対向面の裏面が、放射面２２ＲＳをなしている。仰角用アンテナ２２２，２２４の導波管におけるＺＸ平面に略平行な側面のうち、互いの対向面の裏面が、放射面２２ＲＳをなしている。

【0115】

図２４（ｂ）は、基準位置に対して９０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＺＸ平面に略平行となる。仰角用アンテナ２２１，２２２の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって上空側に向く。仰角用アンテナ２２３，２２４の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって地面側に向く。

【0116】

図２４（ｃ）は、基準位置に対して１８０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＹＺ平面に略平行であって基準位置とは反対の位置となる。仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳは、基準位置における仰角用アンテナ２２３の放射面２２ＲＳの位置となる。仰角用アンテナ２２３の放射面２２ＲＳは、基準位置における仰角用アンテナ２２１の放射面２２ＲＳの位置となる。同様に、仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳは、基準位置における仰角用アンテナ２２４の放射面２２ＲＳの位置となる。仰角用アンテナ２２４の放射面２２ＲＳは、基準位置における仰角用アンテナ２２２の放射面２２ＲＳの位置となる。

【0117】

図２４（ｄ）は、基準位置に対して２７０度回転した状態を示している。方位角用アンテナ２１の放射面２１ＲＳは、ＺＸ平面に略平行となる。仰角用アンテナ２２１，２２２の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって地面側に向く。仰角用アンテナ２２３，２２４の放射面２２ＲＳは、ＸＹ平面に略平行であって上空側に向く。

【0118】

図２４（ｅ）は、３６０°回転して基準位置に戻った状態を示している。各アンテナ２１，２２は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）の順に変位する。

【0119】

＜第５実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、方位角用アンテナ２１が一回転する間に仰角用アンテナ２２のそれぞれが一回転する構成において、仰角用アンテナ２２が上空方向を検知する期間を長くすることができる。これにより、物標の検出精度を高めることができる。

【0120】

本実施形態では、共通の回転軸に対して複数の仰角用アンテナ２２が取り付けられている。これにより、簡素な構成で、物標の検出精度を高めることができる。

【0121】

本実施形態では、共通の第１回転軸を挟むように２つの仰角用アンテナ２２１，２２３が配置されている。仰角用アンテナ２２１，２２３において、対向面の裏面が放射面２２ＲＳとされている。共通の第２回転軸を挟むように２つの仰角用アンテナ２２２，２２４が配置されている。仰角用アンテナ２２２，２２４において、対向面の裏面が放射面２２ＲＳとされている。これにより、対をなす仰角用アンテナ２２１，２２３のひとつが地面方向を検知するとき、他のひとつが上空方向を検知する。つまり、方位角用アンテナ２１が方位角方向の全周を検知する間中、第１検知エリアＤＡ１を検知することができる。同様に、方位角用アンテナ２１が方位角方向の全周を検知する間中、第２検知エリアＤＡ２を検知することができる。

【0122】

仰角用アンテナ２２の数が、４つの例を示したが、これに限定されない。

【0123】

（他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

【0124】

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

【0125】

ある要素または層が「上にある」、「連結されている」、「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは、他の要素、または他の層に対して、直接的に上に、連結され、接続され、または結合されていることがあり、さらに、介在要素または介在層が存在していることがある。対照的に、ある要素が別の要素または層に「直接的に上に」、「直接的に連結されている」、「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」と言及されている場合、介在要素または介在層は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様のやり方で（例えば、「間に」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」など）解釈されるべきである。この明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙されたひとつまたは複数の項目に関する任意の組み合わせ、およびすべての組み合わせを含む。

【0126】

本開示に記載の制御装置４０は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムを実行するプロセッサとひとつ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成されたひとつ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。

【0127】

方位角用アンテナ２１を、仰角用アンテナ２２の上方に配置する例を示したが、これに限定されない。たとえば方位角用アンテナ２１と仰角用アンテナ２２の位置をＺ方向において入れ替えてもよい。つまり、方位角用アンテナ２１の上方に仰角用アンテナ２２を配置してもよい。方位角用アンテナ２１と仰角用アンテナ２２とを、Ｚ方向に直交する方向に横並びで配置してもよい。

【符号の説明】

【0128】

１０…レーダシステム、２０…アンテナ装置、２１…方位角用アンテナ、２１ＲＳ…放射面、２２，２２１，２２２，２２３，２２４…仰角用アンテナ、２２ＲＳ…放射面、２３…方位角用回転機構部、２４，２４１，２４２…仰角用回転機構部、２５…送受信部、２６…台座、２７、２７１，２７２，２７３…支柱、２８…給電制御部、２８１，２８１ａ，２８１ｂ…スイッチ、２８２…スイッチ制御部、４０…制御装置、４１…アンテナ制御部、４２…方位角情報取得部、４３…仰角情報取得部、４４…判定部、４５…位置検出部、４６…追跡部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】