JP2004170165A

JP2004170165A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2004170165A
Application number: JP2002334567A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsumoto; 茂松本; Tomoyasu Ito; 智恭伊藤
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】船舶等の移動体の自船構造物によるレーダ偽像を軽減または防止する。
【解決手段】レーダ装置において、レーダ信号処理器１４内などに偽像レベルの検出判定手段１とレベル調整手段２を設け、検出判定手段１によってレーダ偽像の発生を検出、判定確認することで偽像の発生領域とそのレベルを自動的に求めて記憶し、レベル調整手段２によって検出判定に記憶されたレベル調整量だけ受信信号のレベルを低下させて、偽像の無い他の表示領域のレーダ性能を劣化させることなく、レーダ偽像を低減するレーダ装置とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶等の移動体（以下「自船」とも呼ぶ。但し、これは記載の簡略化のためであり、本発明の適用対象を船舶に限定するものではない）の安全航行のために使用されるレーダ装置におけるレーダ偽像の軽減の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶等の移動体の自船構造物によるレーダ偽像は、レーダから放射された電波が複数の自船構造物で多数回反射しても充分な減衰が得られず、受信可能な信号レベルの反射波で再びレーダ空中線で受信されることに起因している。
【０００３】
これに対する対策としては、自船構造物で多数回反射の間に充分減衰するように構造物の形状変更や電波吸収体の付加によって行う方法や、レーダ空中線の垂直面内指向性を調整して偽像発生方向の送信電力及び受信電力を少なくするなどの方法がある。他の方法として、レーダ空中線が偽像の生じる方位角度範囲にあるときには、レーダの送受信を停止するというレーダ送受信のＯＮ−ＯＦＦ制御の方法がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１１８２７５号公報
【０００５】
図５は従来のレーダ偽像の対策例を示すためのレーダシステムである。１１０はレーダ送信機、１１１はサーキュレータ、１１２はレーダ空中線、１１３はレーダ受信機、１１４はレーダ信号処理器、１１４ａはレベル減衰器、１１４ｂは距離に応じて信号のレベルを調整するためのＳＴＣ（ＳｅｎｓｉｔｉｖｔｙＴｉｍｅＣｏｎｔｒｏｌ）データ、１１４ｃは他の機能の信号処理器、１１５は表示器、１１６ａから１１６ｄは自船構造物である。
【０００６】
図５において、レーダ送信機１１０から送信された電波は、サーキュレータ１１１を経由してレーダ空中線１１２から空間に放射される。放射された電波の内の一部は自船の大きな構造物１１６ａや同じく構造物１１６ｂなどにあたり、これが他の構造物１１６ｃや同じく構造物１１６ｄで反射され、構造物１１６ａや同じく構造物１１６ｂにもどり、これらからの反射波の一部の電波がレーダ空中線１１２にもどり、受信される。
【０００７】
受信された電波はレーダ受信機１１３で検波されビデオ信号とされ、レーダ信号処理器１１４で各種の信号処理を施され、更にＳＴＣデータ１１４ｂに基づいてレベル減衰器１１４ａでレベル調整され、表示装置１１５でＰＰＩ（ＰｌａｎｅＰｏｓｉｔｉｏｎＩｎｄｉｃａｔｏｒ）画像として表示される。このとき、レベル減衰器１１４ａで信号のレベルを減衰させてもなお、表示器１１５で表示されるレベルの信号が偽像となる。
【０００８】
この自船構造物によるレーダ偽像の発生は、自船から１〜２ＮＭ以下の距離範囲で自船構造物とレーダ空中線の位置関係などから特定の方向に生じている。
図６は自船構造物に対するレーダ偽像対策の従来の実施例を示す。構造物１１６ａから１１６ｄからの反射波レベルを低減するために吸収体６１を付加したものである。
図６（ｂ）は他の従来実施例で、構造物１１６ａから１１６ｄの形状を他の構造物６２を付加して反射波の方向を変化させた例である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）のいずれの方法も構造物１１６ａから構造物１１６ｄまでの構造物で反射してもどってくる反射波のレベルを低減させることでレーダ空中線１１２で受信される反射波レベルを低下させ、偽像を軽減または防止する方法である。
【０００９】
図７は図５におけるレーダ空中線１１２の垂直面内指向性パタンを変えた他の実施例である。
これは、構造物１１６ａ方向において従来のレーダ空中線の指向性パタン７１ａに比較して同図の指向性パタン７１ｂのように放射電力が小さくなるように指向性を変えたもので、同図中に示してあるようにパタンレベルの差：ΔＰの２倍だけレーダ偽像の受信レベルが低下することを利用した方法である。
【００１０】
また、レーダ送受信のＯＮ−ＯＦＦ制御の方法はレーダ空中線が偽像の生じる方位角度の範囲にあるとき、レーダの送信及び受信を停止してレーダ偽像の発生源に向けての電波封止と受信を行わないことで完全に偽像を生じないようにしたものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら上記の方法では以下の問題がある。
図６に示す方法では、レーダ空中線と構造物の関係から解析や実測で主反射源の構造物やその反射レベルを求め、必要な反射減衰量を形状変更や吸収体付加に求める必要があるが、その変更などが自船構造の基本変更に至る場合には実施は非常に困難である。
【００１２】
また、図７に示す方法では、レーダ空中線と構造物の関係で空中線の垂直面内指向性パタンを作る必要があるため、汎用品のレーダ空中線を使用できず、空中線垂直面のサイズの大きい特別品となる。また、空中線サイズが大きくなることから空中線回転機構の大型化や質量の増大が発生し、結果的に船舶等の移動体に搭載することが困難となる場合が発生する。
【００１３】
また、送受信のＯＮ−ＯＦＦ制御の方法では、偽像が発生する方位角度範囲で送信及び受信を停止（ＯＦＦ）するため、偽像が発生している領域以外の必要な遠距離目標も検出できないことが発生する。
【００１４】
即ち、以上で述べた形状変更や電波吸収体の付加、及び空中線の垂直面内指向性パタンの修正などの手法では対策の実施に困難を伴い、また送受信のＯＮ−ＯＦＦ制御の方法では制御する方位角度範囲の偽像領域のみならず、その偽像発生領域以外の領域でレーダ探知が全く無いという航行安全の面において重大な欠点がある。
【００１５】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、レーダ偽像の発生する領域及びその受信レベル検出・判定・記憶し、偽像発生領域だけの受信レベルを低下させることにより、レーダ偽像を軽減するレーダ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のレーダ装置の第１の構成は、搭載に係わる移動体の構造物によって生じる偽像のレベルを検出・判定する手段と検出したレベルと方向を記憶する手段、及びその偽像レベルを軽減するためのレベル調整手段を具備することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明のレーダ装置の第２の構成は、レーダの性能を示す信号から初期の結果と現在の検出結果を比較・演算して補正係数を求め、偽像軽減のための信号レベル調整値にこの係数を乗算することを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施例をなすレーダ偽像軽減のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１０はレーダ送信機、１１はサーキュレータ、１２はレーダ空中線、１３はレーダ受信機、１４はレーダ信号処理器、１４ａはレベル減衰器、１４ｂは距離に応じて信号のレベルを調整するためのＳＴＣデータ、１４ｃは他の機能の信号処理器、１はレーダ信号処理器１４に設置された偽像レベルの検出判定手段、２は同じくレーダ信号処理器１４に設置されたレベル調整手段、１５は表示器である。
図１の構成は図５の従来のレーダ装置の構成に、偽像レベルの検出判定手段１及びレベル調整手段２を付加したものである。
【００１９】
即ち、図１の構成は、偽像レベルの検出判定手段１によって偽像の発生を検出し、それを判定確認することで偽像の発生領域とそのレベルを自動的に求めて記憶し、次にレベル調整手段２によって検出判定手段１に記憶されたレベル調整量だけ受信信号のレベルを低下させ、表示装置１５において表示上に偽像が表示されないようにするもので、偽像の無い他の表示領域のレーダ性能を劣化させることなく、偽像発生の領域だけ感度低下をさせるものである。
【００２０】
図２は、図１における本発明の偽像レベルの検出判定手段１を説明する図である。
図２において、１は検出判定手段、１ａは信号分配器、１ｂは判定器、１ｃはメモリ、１ｄはメモリである。
なお、ここで説明するメモリ１ｃ及びメモリ１ｄは、後述のレベル調整手段２において説明されるメモリ１ｃ及びメモリ１ｄと同じものである。
【００２１】
信号分配器１ａは偽像のレベルを判定するためのレーダ信号を分割・分配するものであり、判定器１ｂは、信号分配器１ａから分配されたレーダ信号とレーダ性能やＳＴＣデータ１４ｂなどから計算距離毎の基準値と比較し、基準値を超えるレーダ信号の補正レベルを後述のメモリ１ｃに送り、メモリ１ｃは、空中線の方位信号により方位角度毎に補正レベルのデータを記憶するようになっている。これにより、方位角度と距離とで示される偽像の発生領域とそのレベルが検出され、これに対応した適切な補正レベルがメモリに記憶される。
【００２２】
メモリ１ｄは、初期設定信号が入力されたときにレーダトリガを時間基準としてレーダ性能の状態を示す外部性能モニタ信号のレベルを取り込み、格納する。
【００２３】
また、図２中の初期設定信号は、メモリ１ｃにレーダ偽像データ及びメモリ１ｄに外部性能モニタ信号のレベルを取り込むための許可信号であり、設定時だけ入力される。この設定時の環境条件としてはレーダ偽像の生じている自船を中心とした距離半径内に他の目標がないことが必要である。
【００２４】
図３は、図１における本発明のレベル調整手段２の一例を示す図である。
図３において、２ａは加算器、２ｂは加算器、２ｃはセレクタ、２ｄは補正係数計算であり、他の図と同じ符号のものはその符号と同一機能のものである。
【００２５】
メモリ１ｃには図２で説明した方位角度毎の補正レベルのデータが格納されており、セレクタ２ｃは方位信号と合致した時、レーダトリガを時間始点として１ｃのメモリから方位角毎の補正レベルデータを取り出し、加算器２ｂに送出する。
【００２６】
補正係数計算２ｄは、現在の外部性能モニタの信号レベルと図１の検出判定手段１で取得し、メモリ１ｄに格納された初期の性能モニタの信号レベルと比較・計算してレベル補正係数を求め、加算器２ａにその係数を送出する
加算器２ｂはレーダトリガを時間基準としてＳＴＣデータ１４ｂとメモリ１ｃの補正データを加算して修正ＳＴＣデータとし、加算器２ａに送る。
【００２７】
加算器２ａは加算器２ｂからの修正ＳＴＣデータにレーダ性能の補正係数を加算して、これにより偽像の発生している方位角度と距離の領域について、表示器１５で表示されないレベルまで自動的に修正し、表示器１５で偽像をほぼ表示しなくすることができる。
【００２８】
図４は、本発明の動作を説明するために各部での信号を図示したものである。図４の（ａ）の４１ａは偽像発生方向のある方位のレーダ信号の受信電力の例を示し、図４の（ｂ）の４１ｂは図２の判定器１ｂに入力される基準のレベルデータとなるＳＴＣデータ２４ｂの例、図４の（ｃ）の４１ｃは図２の１ｃのメモリに書き込まれる補正レベルを示す例、図４の（ｄ）は図３の加算器２ｂの補正減衰量４１ｄの出力例、図４の（ｅ）の４１ｅは図３のレベル減衰器１４ａから出力される修正されたレーダ信号の例である。
【００２９】
図２の検出判定手段１では、図４の（ａ）のレーダ信号４１ａが受信され、信号分配器１ａでこのレーダ信号４１ａが分配されるが、少なくともレーダ空中線１２が１回転する間保持される図２に示す初期設定信号が入力されると、判定器１ｂで時間基準のレーダトリガを始点として図４の（ｂ）に示すようなレベルデータ４１ｂと比較、減算され、図４の（ｃ）の０からｔ１時間の間に示されるようなレベルデータ４１ｂより越える補正レベル４１ｃが抽出され、図２の１ｃのメモリに方位信号別に格納される。
【００３０】
次に、このメモリ１ｃに格納された補正レベル４１ｃのデータは、図３のレベル調整手段２において、レーダトリガを時間基準としたレーダ空中線１２の方位信号に対応する方位の補正レベル４１ｃのデータを加算器２ｂに送出する。
【００３１】
加算器２ｂではＳＴＣデータ１４ｂ内のレベルデータ４１ｂと加算し、図４の（ｄ）の補正減衰量４１ｄとして、加算器２ａに送る。加算器２ａは前述のレーダ性能モニタ係数を乗算してレベル減衰器１４ａでレーダ信号のレベルを調整し、図４の（ｅ）に示すような修正されたレーダ信号レベル４１ｅとする。
【００３２】
このようにして、偽像の発生する領域のレーダ信号レベルを自動的に修正することができる。したがって、表示器１５で表示されていたレーダ偽像が軽減されるか、或いは表示されないようにすることができる。
【００３３】
図８は、図５の従来のレーダ装置によるレーダ偽像表示例であり、同じく図９は、図１の本発明の構成を使用して偽像の低減した表示例である。
【００３４】
なお、修正されたレーダ信号レベル４１ｅの量は、略１０ｄＢ程度であり、これを越える目標の信号が信号処理器１４に入力されれば、表示器１５で目標として表示されるので目標探知の点での問題は少ない。
【００３５】
図８は方位０度、１２０度及び２６０度方向に距離０付近から約１ＮＭの範囲にわたって大きな偽像５１ａ、５１ｂ及び５１ｃが発生している。
図９は本発明の構成を使用して偽像の低減を図ったもので、図８の０度、１２０度及び２６０度の各方位付近の偽像が相当低減されている。
【００３６】
以上のように、本発明の手段をレーダ装置に組み込むことにより、大幅なレーダ偽像の低減が図られる。
また、短周期で初期設定が実施されるレーダにおいては、周期間の性能変動が少ないと考えられるから、本発明において記述した外部性能モニタ信号から計算される補正係数を乗算しなくとも充分な偽像低減効果が期待できる。
なお、実施例はハードウェアの構成で説明したが、計算機を用いたソフトウェアによっても本発明を実現できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、本発明のように、偽像レベルの検出判定手段１によって偽像の発生を検出し、それを判定確認することで偽像の発生領域とそのレベルを自動的に求めて記憶し、次にレベル調整手段２によって検出判定手段１に記憶されたレベル調整量だけ受信信号のレベルを低下させてレーダ偽像を低減する方法は、偽像の無い他の表示領域のレーダ性能を劣化させることなく、また、自船構造やレーダ空中線などを大幅に修正することなく、従来のレーダにこれらの手段を付加することで容易に達成できる利点がある。また、種類の異なる移動体に対しても容易に対処でき、また偽像発生方向においてその偽像発生領域以外の遠距離領域のレーダ性能を劣化させることがない。
【００３８】
更に、外部性能モニタ信号から計算される補正係数を使用することで、レーダ性能の変動に合わせてレーダ信号のレベル調整が行われるので長期にわたるレーダ偽像の安定した低減が可能となるなど本発明の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例をなすレーダ偽像軽減のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施例における偽像レベルの検出判定手段を説明する図である。
【図３】図１の実施例におけるレベル調整手段の一例を示す図である。
【図４】図１の本発明の動作を説明するために各部での信号を図示したものである。
【図５】従来のレーダ偽像の対策例を示すためのレーダシステムの図である。
【図６】自船構造物に対するレーダ偽像対策の従来の実施例である。
【図７】垂直面内指向性パタンを変えたレーダ偽像対策の従来の実施例である。
【図８】図５の従来のレーダ装置によるレーダ偽像表示例である。
【図９】図１の本発明の構成を使用して偽像の低減した表示例である。
【符号の説明】
１検出判定手段
１ａ信号分配器
１ｂ判定器
１ｃメモリ
１ｄメモリ
２レベル調整手段
２ａ加算器
２ｂ加算器
２ｃセレクタ
２ｄ補正係数計算
１０レーダ送信機
１１サーキュレータ
１２レーダ空中線
１３レーダ受信機
１４レーダ信号処理器
１４ａレベル減衰器
１４ｂＳＴＣデータ
１４ｃ他の機能の信号処理器
１５表示器
１６自船構造物
４１ａレーダ信号の受信電力の例
４１ｂ図２の判定器１ｂに入力される基準のレベルデータとなるＳＴＣデータ１４ｂの例
４１ｃ図２のメモリ１ｃに書き込まれる補正レベルを示す例
４１ｄ図３の加算器２ｂの補正減衰量の出力例
４１ｅ図３のレベル減衰器１４ａから出力される修正レーダ信号の例
５１ａ〜ｃ図８に表示された大きな偽像の例
６１反射波レベルを低減するための吸収体
６２自船構造物の形状を変えるための他の構造物
７１ａ従来のレーダ空中線の指向性パタン
７１ｂ偽像対策用のレーダ空中線の指向性パタン
１１０レーダ送信機
１１１サーキュレータ
１１２レーダ空中線
１１３レーダ受信機
１１４レーダ信号処理器
１１４ａレベル減衰器
１１４ｂＳＴＣデータ
１１４ｃ他の機能の信号処理器
１１５表示器
１１６自船構造物
１１６ａ〜１１６ｄ個々の自船構造物

Claims

船舶等の移動体に搭載されるレーダ装置において、搭載に係わる移動体の構造物によって生じる偽像のレベルを検出・判定する手段と検出したレベルと方向を記憶する手段、及びその偽像レベルを軽減するためのレベル調整手段を有することを特徴とするレーダ装置。
レーダの性能を示す信号から初期の結果と現在の検出結果を比較・演算して補正係数を求め、偽像軽減のための信号レベル調整値にこの係数を乗算することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。