バイスタティックレーダー

バイスタティックレーダーは、想定される目標距離に相当する距離だけ離れた送信機と受信機で構成されるレーダーシステムです。対照的に、送信機と受信機が同じ場所にある従来のレーダーはモノスタティックレーダーと呼ばれます。^[1] 空間的に異なる複数のモノスタティックまたはバイスタティックレーダーコンポーネントを含み、カバーエリアを共有するシステムは、マルチスタティックレーダーと呼ばれます。多くの長距離空対空および地対空ミサイルシステムは、バイスタティックレーダーの一種であるセミアクティブレーダーホーミングを使用しています。 ^{[2] [3] [4]}

一部のレーダーシステムには送信アンテナと受信アンテナが別々に備わっているが、送信機、ターゲット、受信機の間の角度（バイスタティック角度）がゼロに近い場合は、モノスタティックまたは疑似モノスタティックと見なされます。たとえば、一部の非常に長距離のHFレーダーシステムには、電気的に絶縁するために数十キロメートル離れた送信機と受信機がありますが、予想されるターゲット範囲は1000～3500 km程度であるため、真のバイスタティックとは見なされず、疑似モノスタティックと呼ばれます。

一部の構成では、バイスタティック レーダーはフェンスのような構成で動作するように設計され、送信機と受信機の間を通過するターゲットを、バイスタティック角度が 180 度近くで検出します。これはバイスタティック レーダーの特殊なケースで、送信されたエネルギーがターゲットによって散乱されるメカニズムにちなんで前方散乱レーダーと呼ばれます。前方散乱では、散乱はバビネの原理を使用してモデル化でき、レーダー断面積(RCS) は送信機から見た航空機のシルエットによってのみ決定され、ステルス コーティングや形状の影響を受けないため、ステルス航空機に対する潜在的な対抗手段となります。このモードでの RCS は、σ=4πA²/λ² として計算されます。ここで、A はシルエット領域、λ はレーダー波長です。ただし、ターゲットは場所によって異なる場合があり、前方散乱レーダーでは距離、方位、ドップラーの測定における情報量が非常に少なくなるため (フェンス内のターゲットの位置に関係なく、これらすべてのパラメーターがゼロになる傾向があります)、追跡は非常に困難です。

マルチスタティック レーダー システムとは、少なくとも 3 つのコンポーネント (たとえば、受信機 1 台と送信機 2 台、受信機 2 台と送信機 1 台、受信機複数台と送信機複数台) で構成されるシステムです。これは、バイスタティック レーダー システムを一般化したものであって、1 台以上の受信機が、地理的に離れた 1 台以上の送信機からの反射を処理します。

非レーダー機会送信機を利用するバイスタティックまたはマルチスタティック レーダーは、パッシブ コヒーレント位置検出システムまたはパッシブ コバート レーダーと呼ばれます。

能動的な電磁パルスを送信しないレーダーは、パッシブ レーダーと呼ばれます。パッシブ コヒーレント ロケーション(PCL) は、パッシブ レーダーの特殊なタイプで、環境内の商用信号などの機会送信機を利用します。

バイスタティックレーダーとマルチスタティックレーダーの主な利点は次のとおりです。

• 調達コストとメンテナンスコストの削減（サードパーティの送信機を使用する場合）。
• 周波数クリアランスなしでの操作（サードパーティの送信機を使用する場合）。
• 受信機の秘密操作。
• 使用されている波形と受信機の位置が不明な可能性があるため、電子妨害手段に対する耐性が向上します。
• 幾何学的効果によりターゲットのレーダー断面積が増加する可能性があります。
• 独立した受信機は非常に軽量で移動性に優れていますが、送信機は非常に重く強力です (地対空ミサイル)。

バイスタティックレーダーとマルチスタティックレーダーの主な欠点は次のとおりです。

• システムの複雑さ。
• サイト間の通信を提供するためのコスト。
• 送信機に対する制御の欠如 (サードパーティの送信機を利用する場合)。
• 展開が困難です。
• 複数の場所からの視線が必要なため、低レベルのカバレッジが減少します。

バイスタティック角度は、バイスタティックレーダーの送信機、ターゲット、受信機の間の角度です。この角度が正確にゼロの場合、レーダーはモノスタティックレーダー、ゼロに近い場合は擬似モノスタティックレーダー、180度に近い場合は前方散乱レーダーです。他の場所では、レーダーは単にバイスタティックレーダーと呼ばれます。バイスタティック角度は、ターゲットのレーダー断面積を決定する重要な要素です。 ^{[5] [6] [7]}

バイスタティック距離とは、送信機と受信機が別々になっているレーダーやソナーシステムによる距離の基本的な測定方法である。受信機は、送信機からの信号が直接、またはターゲットからの反射を介して到着する時間差を測定する。これにより、送信機と受信機を中心とする焦点を持つ、ターゲットが存在する等距離輪郭と呼ばれる一定のバイスタティック距離の楕円が定義される。ターゲットが受信機から距離R _rx、送信機から距離R _{tx に}あり、受信機と送信機が距離L離れている場合、バイスタティック距離はR _rx + R _tx - Lである。ターゲットの動きによってバイスタティック距離の変化率が生じ、バイスタティックドップラーシフトが生じる。^{[8] [9] [10]}

一般的に、一定のバイスタティック距離点は、送信機と受信機の位置を焦点とする楕円体を描きます。バイスタティック等距離等高線は、地面が楕円体を切断する場所です。地面が平らな場合、この切片は楕円を形成します。2つのプラットフォームの高度が同じ場合を除いて、これらの楕円は鏡面点を中心としていないことに注意してください。^[11]

バイスタティックドップラーシフトは、送信機と受信機が分離されたレーダーやソナーシステムで観測されるドップラー効果の具体例です。ドップラーシフトは、送信機の方向への物体の運動成分と、受信機の方向への物体の運動成分によって生じます。同様に、バイスタティック距離速度に比例すると考えることもできます。^[12]

波長λのバイスタティックレーダーでは、送信機とターゲット間の距離がR _tx、受信機とターゲット間の距離がR _rxの場合、受信バイスタティックドップラー周波数シフトは次のように計算されます。

${\displaystyle f=-{\frac {1}{\lambda }}{\frac {d}{dt}}(R_{tx}+R_{rx})}$

送信機と受信機を結ぶ線に沿って移動する物体は、常に 0 Hz のドップラーシフトを持つことに注意してください。これは、一定のバイスタティック範囲の楕円の周りを移動する物体も同様です。

バイスタティック イメージングは​​、バイスタティック レーダー (送信機と受信機の2 つのレーダー機器) を使用したレーダー イメージング技術です。その結果、1 つのレーダー機器でレンダリングした場合よりも詳細な画像が得られます。バイスタティック イメージングは​​、月などの遠隔地のターゲットの表面にある氷と岩を区別するのに役立ちます。これは、レーダーがこれらのオブジェクトから反射する方法が異なるためです。氷の場合、レーダー機器は「体積散乱」を検出し、岩の場合、より一般的な表面散乱を検出します。

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