A02 赤道大気レーダー高度利用技術と
環境計測の研究
京都大学大学院 情報学研究科
通信情報システム専攻
佐藤 亨
より精度の高いレーダーへ
問題点
風速を決定する際に、大気の空間一様性の
仮定をしている。
山などのハードターゲットによる影響
解決方法
ディジタル受信機を用いたシステム導入
（既存のハードウエアを変更することなく機能拡
張できる。）
大気の３次元構造の観測
現在は風速場の空間一様性を
仮定して、風速を決定
より詳しい大気構造を知るため
には、ある観測点を３点から同
時観測する必要
マルチスタティックレーダー
マルチスタティックレーダーの構成
任意の送信ビーム捜査に追随
する受信アレーの構成が必要。
x面でビームを走査した場合、
高度によって方位角が異なる。
高度ごとにアンテナパターンを
制御する必要。
各受信素子でＡＤ変換し、信号を
合成するＤＢＦ方式を採用する。
制御アルゴリズムの開発が必要。
受信した信号の処理や予想される
誤差についての検討
ディジタル受信機アレー
クラッタ抑圧
観測対象からのエコー
＜問題＞
観測対象のエコーに比べて、山など
からの反射波が十分大きいため、
サイドローブでの抑圧では不十分。
＜方法＞
妨害波を確実に抑圧するために、
アダプティブなクラッタ抑圧を行う
方法を検討する。
強い反射波
（アンテナパターン）
アダプティブなクラッタ抑圧
＜大型レーダーに適用する場合＞
レーダーでは主ビーム形状を保つ必要ある。
大型フェーズドアレイレーダーそのものを
アダプティブに制御するのは困難。
ＥＡＲのアンテナ数 ５６０本
サブアレー方式でアダプティブな
クラッタ抑圧を行う。
（主アレー）
サブアレー方式でのクラッタ抑圧
受信専用アレー（サブアレー）を
レーダーの周りに配置する。
主アレーとサブアレーにおいて、
アダプティブなクラッタ抑圧アル
ゴリズムを適用する。
＜特徴＞
レーダー自体を制御する場合に比べて、計算量が少なくてすむ。
レーダーのハードウエアを変更する必要がないため、既存のレー
ダーシステムにも利用できる。
制御アルゴリズム
DCMP
＜DCMPの原理＞
ある方向のアンテナパターンを
一定にするようなウエイトに関す
る拘束条件の下で出力電力を最
小化する方法
1 H
W Pout W RxxW
2
subject t oW H C H
min
Lagrangeの未定係数法で解く
40
ア 20
ン
テ 0
ナ
パ -20
タ
ー
ン -40
-60
-90 -70
所望波方向
０°
妨害波方向８
-50 -30 -10 10
０°
degree
30
50
70
90
主ビームに影響を与えずクラッタのみを
抑圧するアルゴリズムが必要
解決方法（ＤＣＭＰ-ＣＮの提案）
1
W Pout W H RxxW
2
min
＜DCMP-CNの原理＞
DCMPに更にウエイトノルムに関する
拘束条件を付け加える
W H C H
subject t o H
W W N
評価関数を以下のように決め、罰金関数法で解く
Qk (W )
1 H
W RxxW k [{abs (W H C H )}2 ] ' k [( N W H W ) 2 ]
2
＜罰金関数法＞
m
r
2
2
Pk ( x) f ( x) k {gi ( x)} {gi ( x)}
r 1
1
ｆ（ｘ）は最小にすべき関数、ｇ（ｘ）が制約条件である。
この評価関数Ｐ（ｘ）を制約なし最適アルゴリズムを用いて最適化する。
そして徐々に罰金率ρを大きくすると制約付き最適解となる。
DCMP-CNとDCMPの比較
DCMP-CN
DCMP
40
40
ア 20
ン
テ 0
ナ
パ -20
タ
ー -40
ン
20
0
-20
-60
-90 -70
[dB]
所望波方向
０°
妨害波方向８
-50 -30 -10 10
０°
degree
所望波方向
０°
-60 妨害波方向８
30 50 70 90
-90 -70 -50 -30 -10 10
degree
０°
所望波電力 ２０ｄＢ 妨害波電力 ８０ｄＢ
-40
30
50
70
90
DCMPとDCMP-CNの比較（２）
所望波及び妨害波の電力を変えて、
DCMPとDCMP-CNの方法の比較する。
[dB]
所望波：２０ｄＢ
60
DCMP
DCMP-CN
Sidelobe(DCMP)
Sidelobe(DCMP-CN)
50
Ｓ
Ｉ
Ｎ
Ｒ
4
40
Ｓ
Ｉ
Ｎ
Ｒ
30
20
10
2
DCMP
DCMP-CN
Sidelobe(DCMP)
Sidelobe(DCMP-CN)
0
-2
-4
0
-10
-40
所望波：－３０ｄＢ
[dB]
-20
0
20
40
妨害波電力
60
80
-6
-40
-20
0
20
妨害波電力
40
60
80
平成13年度のまとめ
レーダーをより高度に利用する方法を検討した。
大気の３次元構造観測（マルチスタティックレーダー）
アンテナパターンを制御するため、ＤＢＦ方式を採用。
制御アルゴリズムの開発が必要。
受信した信号の処理や予想される誤差についての検討
アダプティブクラッタ抑圧
サブアレー方式でクラッタ抑圧する方法を採用。
制御アルゴリズムとしてDCMP-CNを提案し、従来法であるDCMPと
の比較を行った。
（いずれも既存のハードウエアを変更することなく機能拡張可能）
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