JP2004325130A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の周波数を用いた複数のレーダの送受信タイミング制御を行う場合においても、相手レーダの特性を監視して、電波干渉を回避し、十分な覆域拡大が図れる。
【解決手段】複数のレーダ装置で観測を行うレーダシステムに適用され、生成した所定のタイミング信号を用いて他レーダ装置の送受信動作時に自己の送信装置および受信装置の動作をブランク制御し、タイミング信号と自装置のレーダアンテナの角度信号に基づいて、他のレーダ装置の方向に対して、自装置の送受信時に自己のレーダ覆域を部分的に広くするよう送信電波出力を大きくするよう制御すると共に、他のレーダ装置の送受信動作時に自己の受信利得を小さくするよう制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空港に設置され、特に同一周波数の電波環境下において複数で運転を行うことにより、空港の大型化に対して柔軟に対応するレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダは、測定領域に対して１台だけの設置を考慮して作られてきたが、空港の大型化に伴い、１台分の覆域だけではカバーできなくなっている。このため、レーダを増設することにより、覆域の拡大を図る必要がある。しかし、同一周波数を使用するレーダを複数設置した場合、その運用時に電波干渉により擬像が発生し、安全が要求される航空機の管制上では用をなさない。また、空港内は電波を使用した他のシステムが多数存在するので、新たに設置するレーダのために周波数を割り当てることに限界があった。そこで、同一周波数のレーダを運用する場合に生じる電波干渉による擬像を抑圧する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照。）。
【０００３】
特許文献１には、複数運用する各レーダの送信タイミングを制御し、また干渉信号をゲートすることで送信タイミング以外は受信ブランキングとする技術が示されている。また、特許文献２には、複数の時間帯に分割してレーダ電波の送受信を行う技術が述べられている。さらに、特許文献３には、各レーダの送信用のトリガにそれぞれ適当な遅延を与えることで送信タイミングを制御する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３３３３２８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６６８４６号公報
【特許文献３】
特開昭５８−１８９５７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は、以上のように構成されているが、レーダ間の同期方法は、リアルタイムに相手レーダの送信電波の状況が分らず、また固定送信出力であったため、例えば空港面探知レーダ装置（ＡＳＤＥ）等、降雨により電波伝播の減衰の激しいレーダにおいては、十分な覆域を確保することができないなどの問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、同一の周波数を用いた複数のレーダの送受信タイミング制御を行う場合においても、相手レーダの特性からの電波干渉を回避し、かつ十分な覆域拡大が図れるレーダ装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ装置は、複数のレーダ装置を配置して観測を行うレーダシステムに適用され、生成した所定のタイミング信号を用いて他レーダ装置の送受信動作時に自己の送信装置および受信装置の動作をブランク制御するレーダ装置において、タイミング信号と自装置のレーダアンテナの角度信号に基づいて、他のレーダ装置の方向に対して、自装置の送受信時に自己のレーダ覆域を部分的に広くするよう送信電波出力を大きくするよう自己の送信装置を制御すると共に、他のレーダ装置の送受信動作時に自己の受信利得を小さくするように自己の受信装置を制御するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図である。図において、第１サイトに設置したレーダ装置と第２サイトに設置したレーダ装置は同一構成であるので、同一名称のブロックは同一の動作を行う。したがって、第１サイトのレーダ装置を主体として説明を進めることにする。
先ず、レーダ装置の一般的動作の概略について説明する。
送信装置１７で生成された送信信号がサーキュレータ１８を介してレーダアンテナ１９に給電される。レーダアンテナ１９は送信信号を受けてレーダ電波を送出し、目標で反射して戻って来た電波、すなわち反射エコーを受信して受信信号に変換する。受信信号はサーキュレータ１８を介して受信装置１８に与えられ、レーダビデオを生成する。レーダビデオは、表示制御部１１１で所定の信号処理がなされ、表示部１１２で表示される。
【０００９】
次に、実施の形態１に係る部分の動作について説明する。
受信アンテナ１１は、第１サイト以外のレーダ装置の送信電波を受信するアンテナで、ここでは第２サイトのレーダンテナ２９からのレーダの送信電波を受信する。状態信号検出部１２は、受信アンテナ１１で受信した信号から他レーダ装置の動作状態を示す状態信号を検出する。タイミング解析部１３は、状態信号から第２サイトの送信タイミング周期を解析する。タイミング発生部１４は、解析された第２サイトの送信タイミングの周期性データを用いて自己のレーダ装置の送信・受信タイミングを決定し、送信ブランク発生部１５、受信ブランク発生部１６および中央制御監視部１１０に基準となるタイミング信号を配信する。
【００１０】
送信ブランク発生部１５および受信ブランク発生部１６は、タイミング信号に応じて第２サイトのレーダ装置の送受信動作時に自己の送信装置１７および受信装置１８の動作をブランク制御する。送信装置１７では、タイミング発生部１４で許可された送信時刻および方位以外では送信信号がブランキングされ、電波を放射しないことになる。これは、第２サイトのレーダ装置に、第１サイトのレーダ装置からの電波が入射して、第２サイトのレーダ装置を破壊もしくは干渉を起こさせないための保護機能である。また、受信ブランク発生部１６もタイミング発生部１４で許可された時刻以外の受信をブランクすることにより、不要な直接波、干渉波が受信装置１８で受信されることを除去する。
【００１１】
中央制御監視部１１０は、タイミング発生部１４からのタイミング信号を受取り、また、回転制御部１１３からレーダアンテナ１９の角度信号を受取り、第１サイトのレーダ装置の動作状況を監視し、図３で後述する方法で送信電波出力または受信利得を最適値に制御する。表示制御部１１１は、受信装置１８からレーダビデオとトリガを受信し走査変換を行い、表示部１１２でエコー画像の表示を行う。
以上のようにして、他サイトのレーダ電波を受信アンテナで受信することにより、他サイトの送信電波出力のレベルをダイナミックに測定することにより、自サイトの受信装置の受信感度を自動調整することが可能となり、より電波干渉を受けにくいレーダ装置を構築することができる。
【００１２】
図２は複数サイトがある場合の各レーダ装置の動作タイミングを説明するタイムチャートで、サイトが３つ設けられた場合の例を示し、第１サイトを基準として示したものである。第１サイトでは、第２サイトおよび第３サイト（サイト数は、増加可能）の送信電波を受信して自レーダ装置のタイミングを図る。すなわち、第１サイトが自レーダ装置の送信電波に対する反射エコーを受信する期間（図では受信信号の部分）以外では受信ブランキングを行う。第２サイトおよび第３サイトも同様に、自レーダ装置に係る反射エコーの受信期間以外では、受信ブランクを行う。このように、各レーダ装置が自己の送信電波に係る反射エコーの受信タイミング以外をブランクすることにより、レーダサイト数が増えても、他サイトからの送信電波による干渉を除去することが可能になる。送信繰返周期は可変とすることにより、レーダサイトの増加にも対応することが可能である。
【００１３】
図３は第１サイトおよび第２サイトによる覆域を示す説明図である。
図において、第２サイトの送信装置２７は第１サイトの方向に対して送信出力を大きくしてレーダ覆域を部分的に広くしている。一方、第１サイトの受信装置１８はこの部分のレーダ覆域に対する受信感度を抑圧するように制御される。この場合の動作は、第２のサイトのレーダ装置では、中央制御監視部２１０が回転制御部２１３から得た角度信号が示すレーダアンテナ２９の方角と、タイミング発生部２４のタイミング信号から得られる自己の送受信の動作期間との一致をとり、送信電波出力が大きくなるように送信装置２７を制御する。一方、第１のサイトのレーダ装置においては、その中央制御監視部１１０が回転制御部１１３から得た角度信号が示すレーダアンテナ１９の方角と、タイミング発生部１４のタイミング信号から得られる自己の送受信の動作期間との一致をとり、受信利得を小さくするように受信装置１８を制御する。このようにして、第２サイトのレーダ装置は、第１サイトのレーダ装置からの直接波および回折波の受信を低減して干渉を抑圧し、また、自己のレーダ装置の覆域を確保することができる。
【００１４】
以上のように、この実施の形態１によれば、自装置以外の他レーダ装置の送信電波を受信する受信アンテナと、この受信アンテナの受信信号から他レーダ装置の動作状態を示す状態信号を検出する状態信号検出部と、検出された状態信号から他レーダ装置の送信タイミングの周期を解析するタイミング解析部と、解析された送信タイミングの周期性データを用いて自装置の送信・受信タイミングを決定するタイミング信号を出力するタイミング発生部と、タイミング信号に応じて他レーダ装置の送受信動作時に自己の送信装置および受信装置の動作をブランク制御するブランク発生部と、タイミング信号と自装置のレーダアンテナの角度信号に基づいて、他のレーダ装置の方向に対して、自装置の送受信動作時に自己のレーダ覆域を部分的に広くするよう送信電波出力を大きくするよう自己の送信装置を制御すると共に、他のレーダ装置の送受信時に自己の受信利得を小さくするように自己の受信装置を制御する中央制御監視部を備えるようにしたものである。したがって、レーダ装置は、自己の送信電波に係る反射エコーの受信タイミング以外をブランクすることにより、レーダサイト数が増えても、他サイトからの送信電波による干渉を除去する効果が得られる。また、レーダ装置は、他のレーダ装置からの直接波および回折波の受信を低減して干渉を抑圧すると共に、自己のレーダ装置の覆域を確保する効果が得られる。さらに、受信アンテナで他サイトのレーダ電波を受信してブランクのタイミングを制御するようにしているので、自立型のレーダ装置として機能し、設置時に際し、他との同期のために予め調整する必要もなく、複数サイトのシステム構築を容易にする効果が得られる。
【００１５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施形態２によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図で、図において、実施の形態１の図１と同一および相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明は省略する。この実施の形態２では、ＧＰＳ衛星３０の電波を用い、各サイトの受信アンテナ３１，４１がＧＰＳ周波数に対応したアンテナである点が実施の形態１と異なる。
ここでは、状態信号検出部１２，２２がＧＰＳ衛星３０から受信した信号から時刻を検出して基準時刻を作成する。タイミング解析部１３，２３ではこの基準時刻に基づいてタイミング信号を生成する。複数のレーダ装置がそれぞれ基準とするタイミング信号に基づいて実施の形態１で説明したと同じ動作を行う。
【００１６】
以上のように、実施の形態２によれば、レーダアンテナとは別に設けた受信アンテナによりＧＰＳ衛星からの電波を受信し、受信信号から時刻を検出して基準時刻を作成し、この基準時刻に基づいてタイミング信号を生成するようにしたので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００１７】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図で、図において、実施の形態１の図１と同一および相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明は省略する。この実施の形態３では、基準局５０から発する電波を用い、各サイトの受信アンテナ５１，６１が基準局５０からの電波周波数に対応したアンテナである点が実施の形態１と異なる。
ここでは、同期時刻を発信する基準局５０が空港内に設置される。受信アンテナ５１，６１で基準局５０からの電波を受信し、状態信号検出部１２，２２が受信信号から同期時刻を検出して基準時刻を作成する。タイミング解析部１３，２３ではこの基準時刻に基づいてタイミング信号を生成する。複数のレーダ装置がそれぞれ基準とするタイミング信号に基づいて実施の形態１で説明した動作を行う。したがって、基準局５０が発信する同期時刻データを用いることで、レーダサイトの数が増加した場合でも、各レーダ装置は送受信動作のタイミングの同期制御を正確に行うことができる。また、基準局５０を使用しているため、ＧＰＳ衛星からの電波のように天候などの影響を受けにくいので、正確な動作を提供できる。
【００１８】
以上のように、この実施の形態３によれば、外部に同期時刻を発信する基準局が設けられており、レーダアンテナとは別に設けた受信アンテナにより前記基準電波局からの電波を受信し、受信信号から同期時刻を検出して基準時刻を作成し、この基準時刻に基づいてタイミング信号を生成するようにしたので、実施の形態１および実施の形態２と同様な効果が得られる。また、この実施の形態３の場合、ＧＰＳ衛星からの電波のように天候などの影響を受けにくいので、正確な動作を行うことができる効果が得られる。
【００１９】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図で、図において、実施の形態１の図１と同一および相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明は省略する。この実施の形態４では、他サイトの電波、ＧＰＳ衛星や基準局からの電波を受信する受信アンテナを用いず、代わりに通信モデム３７，４７を設けて有線で複数のサイトの動作の同期をとるようにしている。また、そのため状態信号検出・発生部１２’，２２’を設けて、各サイトの状態信号を生成し相手サイトに送るようにしている。
ここでは、例えば通信モデム３７は、自己のレーダ装置において通信データに変換された同期時刻、基準時刻、送信出力電力および受信ブランキングの情報を、通信回線を介して相手方のレーダ装置に伝える。相手方のレーダ装置は、通信モデム４７で受信した通信データを用いて基準とするタイミング信号を生成することにより実施の形態１で説明したと同様な動作を行う。したがって、有線回線を用いて動作上のタイミングに係る情報の交換を行うことで、レーダサイトの数が増加した場合でも、各レーダ装置は送受信動作のタイミングの同期制御を正確に行うことができる。また、有線で行うため、電波妨害等に対して影響のない複数運営のレーダシステムを構築することができる。
【００２０】
以上のように、この実施の形態４によれば、空港内に設置された他の同種レーダ装置の同期時刻、基準時刻、送信出力電力および受信ブランキングの情報を通信データに変換して通信回線を介して通信モデムにより受信し、受信した通信データに基づいてタイミング信号を生成するようにしたので、他の実施の形態と同様な効果が得られる。また、この実施の形態４の場合、有線で行うため、電波妨害等に対して影響のない複数運営のレーダシステムを構築できる効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数のレーダ装置を配置して観測を行うレーダシステムに適用され、生成した所定のタイミング信号を用いて他レーダ装置の送受信動作時に自己の送信装置および受信装置の動作をブランク制御するレーダ装置において、タイミング信号と自装置のレーダアンテナの角度信号に基づいて、他のレーダ装置の方向に対して、自装置の送受信時に自己のレーダ覆域を部分的に広くするよう送信電波出力を大きくするよう自己の送信装置を制御すると共に、他のレーダ装置の送受信動作時に自己の受信利得を小さくするように自己の受信装置を制御するように構成したのである。したがって、同一の周波数で観測するレーダ装置を複数個設置してマルチ運営することが容易となり、空港の大型化に伴うレーダ覆域の拡大を可能とし、他のレーダ装置からの直接波および回折波の受信を低減して干渉を抑圧すると共に、自己のレーダ装置の覆域を確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る各レーダ装置の動作タイミングを説明するタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る複数レーダ装置による覆域を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるレーダ装置を用いたシステム配置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 受信アンテナ、１２，２２ 状態信号検出部、１２’，２２’ 状態信号検出・発生部、 １３，２３ タイミング解析部、１４，２４ タイミング発生部、１５，２５ 送信ブランク発生部、１６，２６ 受信ブランク発生部、１７，２７ 送信装置、１８，２８ 受信装置、１９，２９ レーダアンテナ、３０ ＧＰＳ衛星、３７，４７ 通信モデム、５０ 基準局、１１０，２１０ 中央制御監視部、１１１，２１１ 表示制御部、１１２，２１２ 表示部、１１３，２１３ 回転制御部。

Claims (5)

1. 複数のレーダ装置を配置して観測を行うレーダシステムに適用され、生成した所定のタイミング信号を用いて他レーダ装置の送受信動作時に自己の送信装置および受信装置の動作をブランク制御するレーダ装置において、前記タイミング信号と自装置のレーダアンテナの角度信号に基づいて、他のレーダ装置の方向に対して、自装置の送受信時に自己のレーダ覆域を部分的に広くするよう送信電波出力を大きくするよう自己の送信装置を制御すると共に、他のレーダ装置の送受信動作時に自己の受信利得を小さくするように自己の受信装置を制御するようにしたことを特徴とするレーダ装置。
2. レーダアンテナとは別に設けた受信アンテナにより他レーダ装置の送信電波を受信し、この受信アンテナの受信信号から他レーダ装置の動作状態を示す状態信号を検出し、検出された状態信号から他レーダ装置の送信タイミングの周期を解析し、解析された送信タイミングの周期性データを用いてタイミング信号を生成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. レーダアンテナとは別に設けた受信アンテナによりＧＰＳ衛星からの電波を受信し、受信信号から時刻を検出して基準時刻を作成し、この基準時刻に基づいてタイミング信号を生成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
4. 外部に同期時刻を発信する基準局が設けられており、レーダアンテナとは別に設けた受信アンテナにより前記基準電波局からの電波を受信し、受信信号から同期時刻を検出して基準時刻を作成し、この基準時刻に基づいてタイミング信号を生成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
5. 他のレーダ装置の同期時刻、基準時刻、送信出力電力および受信ブランキングの情報を通信データに変換して通信回線を介して通信モデムにより受信し、受信した通信データに基づいてタイミング信号を生成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。

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