JP2008185538A - レーダ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーダ設置場所から見た移動目標の方位・距離のずれ調整を移動目標の有／無や日時に影響されることなく迅速かつ適切に行えるようにし、しかも消費電力の低減を図り得るレーダ信号処理装置を提供する．
【解決手段】管制局において、入力指定した複数の地点の緯度経度情報を含む試験用受信信号及びマップデータ表示制御部１０４に予めセットされた基準座標系による複数の地点の緯度経度情報を利用して、レーダ送受信装置２００にてレーダ波を送出することなく、航空機Ｔの方位・距離のずれ量をずれ量算出部１０８で求めるようにしている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、例えば航空機などの飛行体を滑走路に安全に着陸させるために用いられるレーダ信号処理装置に関する。

従来から、各地の空港には、旅客機などの航空機の着陸を支援するために、各種の設備が設けられている。これらの設備には、例えばＰＡＲ（Precision Approach Radar）等のレーダ信号処理装置がある（例えば、非特許文献１）。

この種のレーダ信号処理装置は、着陸しようとする航空機に対しレーダ波を送信し、航空機からのレーダ反射波を受信検波することで、航空機の飛行位置の検出及び追尾を行なうものである。
レーダ技術 財団法人電子情報通信学会。

ところで、上記レーダ信号処理装置では、長年にわたる安定動作が要求されることになるため、定期的にメンテナンスを必要とする。このメンテナンス作業は、例えば表示器に表示される「カーサ表示」、「ＭＡＰシンボル表示」、「ターゲット・固定目標エコー表示」の３つの情報からターゲットの方位・距離を判断するため、３つの情報が全て一致し正しい値になるように調整することにより行っている。

しかしながら、上記調整作業は、机上計算結果とレーダ表示画面とを見比べながら、作業者が手動で微調整を繰り返し行わなければならない。このため、メンテナンスに多くの手間と時間がかかる。特に、太陽ノイズや航空機の着陸時刻等も考慮に入れる関係上、作業時刻に制約を受けることになる。

そこで、この発明の目的は、レーダ設置場所から見た移動目標の方位・距離のずれ調整を移動目標の有／無や日時に影響されることなく迅速かつ適切に行えるようにし、しかも消費電力の低減を図り得るレーダ信号処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明に係わるレーダ信号処理装置は、予め三次元の基準座標系で位置計測された地点に設置されるレーダ受信部にて移動目標から反射される反射波を受信処理し、この受信処理結果に基づいてレーダ受信部から見た移動目標の方位・距離を表示器に表示するレーダ信号処理装置において、レーダ受信部の探知距離内で予め基準座標系で位置計測された複数の地点の位置情報を記憶する記憶手段と、複数の地点の位置情報を含む反射波を疑似的に生成した試験用受信信号を発生する試験信号発生手段と、反射波の受信信号と試験用受信信号とを混合する混合手段と、混合手段の出力と記憶手段に記憶された位置情報とを比較照合し、この結果に基づき、レーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ量を求める演算手段とを備えるようにしたものである。

この構成によれば、試験用受信信号及び記憶手段に予め記憶された基準座標系による複数の地点の位置情報を利用して、レーダ波を送出することなく、移動目標の方位・距離のずれ量を求めることができる。

従って、移動目標が存在しない場合であっても、レーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ調整作業を迅速かつ適切に行えるようになり、これにより作業の精度向上と作業時間短縮を図ることが可能となると共に、消費電力を低減することが可能となる。

さらに、入力される月日ごとの日の出時刻または日の入時刻を示す情報と、レーダ受信部の緯度経度情報及び磁針偏差情報とに基づいて、太陽ノイズの方位情報を求める太陽ノイズ演算手段を備え、演算手段は、試験用受信信号と記憶手段に記憶された位置情報と太陽ノイズ演算手段で求められた太陽ノイズの方位情報とを比較照合し、この結果に基づき、レーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ量を求めることを特徴とする。

この構成によれば、月日ごとの日の出時刻または日の入時刻を示す情報と、レーダ受信部の緯度経度情報及び磁針偏差情報とをもとに、太陽ノイズの方位情報を求め、この太陽ノイズの方位情報を利用して、移動目標の方位・距離のずれ量を求めるようにしている。

このため、太陽ノイズの方位情報を用いる場合に、ユーザは月日ごとの日の出時刻または日の入時刻、レーダ受信部の緯度経度情報及び磁針偏差情報を入力するだけで太陽ノイズの方位情報を特定することが可能となり、これにより日の出または日の入時刻といった作業時刻を限定されることなく任意の時間でレーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ調整作業を迅速かつ適切に行えるようになるとともに、作業手順を簡略化できる。

さらに、演算手段で求められた移動目標の方位・距離のずれ量を表示器に表示する表示制御手段をさらに備えたことを特徴とする。また、表示制御手段は、演算手段で求められた移動目標の方位・距離のずれ量に相当する位置にカーサを表示器に表示することを特徴とする。

この構成によれば、ユーザはカーサ表示といった見やすい表示画面でレーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ調整作業を行うことができる。

さらに、演算手段により求められたずれ量に基づいて、レーダ受信部の指向方向を制御する指向方向制御手段を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、レーダ受信部の指向方向の制御までの工程が、人手を要することなく全て自動的に行われることになる。このため、ユーザの手作業による調整作業が一切不要となる。

予め三次元の基準座標系で位置計測された地点に設置され、複数のレーダ受信部にて移動目標から反射される反射波をレーダ受信部別に受信処理し、これら受信処理結果に基づいて複数のレーダ受信部から見た移動目標の方位・距離を表示器に表示するレーダ信号処理装置において、複数のレーダ受信部それぞれに設けられ、レーダ受信部の探知距離内で予め基準座標系で位置計測された複数の地点の位置情報を記憶する記憶手段と、複数のレーダ受信部それぞれに設けられ、複数の地点の位置情報を含む反射波を疑似的に生成した試験用受信信号を発生する試験信号発生手段と、複数のレーダ受信部それぞれに設けられ、反射波の受信信号と試験用受信信号とを混合する混合手段と、混合手段の出力と記憶手段に記憶された位置情報とをレーダ受信部ごとに比較照合し、これら結果に基づき、複数のレーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ量を求める演算手段とを備えるようにしたものである。

この構成によれば、多くのレーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ量を求めるようにしているので、移動目標の方位・距離のずれ量を精度良く求めることができる。

以上詳述したようにこの発明によれば、レーダ設置場所から見た移動目標の方位・距離のずれ調整を移動目標の有／無や日時に影響されることなく迅速かつ適切に行えるようにし、しかも消費電力の低減を図り得るレーダ信号処理装置を提供することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態に係わるレーダ信号処理装置が適用される航空管制システムの概略構成図である。

この航空管制システムでは、滑走路ＲＷＹの周辺に、管制局１００と、レーダ送受信装置２００とが設置されている。レーダ送受信装置２００は、滑走路ＲＷＹに着陸しようとする移動目標としての航空機Ｔにレーダ波を送信し、このレーダ波の反射波を受信処理し、この受信処理結果を管制局１００に通知する。

一方、管制局１００は次のように構成される。図２はその構成を示すブロック図である。

管制局１００は、大別すると、電子カーサ表示制御部１０１と、合成部１０２と、表示部１０３と、マップデータ表示制御部１０４と、レーダ情報表示制御部１０５と、太陽ノイズ表示制御部１０６と、ずれ量算出部１０８と、レーダ制御部１１１とを備えている。

電子カーサ表示制御部１０１は、レーダ送受信装置２００から見たカーサポインタの方位・距離情報を示す表示画面データを生成し、合成部１０２を介して表示部１０３に供給して画面表示させる。なお、カーサポインタは、予め選択指定された指標点である。

マップデータ表示制御部１０４は、予め設定されたレーダ送受信装置２００の探知距離内のマップデータを合成部１０２を介して表示部１０３に供給して画面表示させる。

レーダ情報表示制御部１０５は、レーダ送受信装置２００から送られるレーダ情報に基づいて、表示部１０３に表示すべく表示画面データを生成し、合成部１０２を介して表示部１０３に供給して画面表示させる。また、レーダ情報表示制御部１０５の出力は、ずれ量算出部１０８に供給される。

太陽ノイズ表示制御部１０６は、ユーザが入力部１０９を操作することに入力された月日ごとの日の出時刻または日の入時刻、レーダ送受信装置２００の緯度経度情報及び磁針偏差情報を内部のＲＡＭに記憶する。そして、タイマ１１０により日の出時刻または日の入時刻が計時されるごとに、レーダ送受信装置２００から送られるレーダ情報を取り込むと共に、ＲＡＭからレーダ送受信装置２００の緯度経度情報及び磁針偏差情報を読み出し、これら情報をもとに太陽ノイズの方位情報を演算し、この演算結果を合成部１０２を介して表示部１０３に供給して表示させるとともに、ずれ量算出部１０８に出力する。

ずれ量算出部１０８は、レーダ情報表示制御部１０５の出力と太陽ノイズの方位情報との比較を行い、これによりレーダ送受信装置２００から見た航空機Ｔの方位・距離のずれを求める。また、この演算結果は、レーダ制御部１１１に出力される。

レーダ制御部１１１は、ずれ量算出部１０８により求められた方位・距離のずれに基づいて、レーダ送受信装置２００の方位を制御する。

ところで、本実施形態では、試験信号生成部１１２が設けられる。試験信号生成部１１２は、入力された複数の地点の緯度経度情報を極座標に変換して試験用受信信号を生成するものである。この試験用受信信号は、レーダ情報表示制御部１０５に出力される。

次に、以上のように構成されたシステムによる方位・距離ずれの調整動作を説明する。
図３は、管制局１００における方位・距離ずれの調整動作を説明するために示す図である。

調整作業を行う際に、ユーザは入力部１０９を操作することで、例えばレーダ送受信装置２００の探知領域内にある複数の地点（図３では２地点）の緯度経度情報を入力する。すると、試験信号生成部１１２は、複数の地点の緯度経度情報を極座標に変換して試験用受信信号を生成してレーダ情報表示制御部１０５に出力する。

レーダ情報表示制御部１０５は、レーダ送受信装置２００から送られるレーダ受信信号と試験用受信信号とを混合部１０５ａで混合し、この混合出力を受信信号処理部１０５ｂ及び英数字表示処理部１０５ｃによる処理を経た後、合成部１０２を介して表示部１０３に供給して表示させると共に、ずれ量算出部１０８に出力する。

すると、表示部１０３には、レーダ送受信装置２００からのレーダ情報から得られる複数の地点の経度緯度情報と試験用受信信号による複数の地点の経度緯度情報と、マップデータ表示制御部１０４による複数の地点の経度緯度情報と、電子カーサ表示制御部１０１によるレーダ送受信装置２００から見たカーサポインタとが表示される。これにより、ユーザは航空機Ｔが飛ばない状態で表示部１０３を見ることで、レーダ送受信装置２００から見た航空機Ｔの方位・距離のずれを確認できる。

一方、ずれ量算出部１０８は、レーダ情報表示制御部１０５の出力とマップデータ表示制御部１０４による複数の地点の経度緯度情報とを比較し、この比較結果からレーダ送受信装置２００から見た航空機Ｔの方位・距離のずれを求める。この演算結果は、レーダ制御部１１１に出力される。

レーダ制御部１１１では、スイッチ１１１ａがＯＮである場合に、レーダ送受信装置２００の方位の制御を行う。

管制局１００において太陽ノイズを利用して方位・距離ずれの調整を行う場合、ユーザは入力部１０９を操作することで、月日ごとの日の出時刻または日の入時刻、レーダ送受信装置２００の緯度経度情報及び磁針偏差情報を入力する。すると、太陽ノイズ表示制御部１０６は、入力データをＲＡＭに保持するとともに、入力データを表示部１０３に表示する。この状態でユーザが入力部１１０において確定操作を行なうと、太陽ノイズ表示制御部１０６は、タイマ１１０による日の出または日の入時刻の監視を行う。

そして、タイマ１１０が日の出または日の入時刻を計時すると、太陽ノイズ表示制御部１０６はＲＡＭからレーダ送受信装置２００の緯度経度情報及び磁針偏差情報を読み出すとともに、レーダ送受信装置２００から送られるレーダ受信信号を取り込み、これら情報をもとに太陽ノイズの方位情報を演算し、この演算結果を合成部１０２を介して表示部１０３に供給して表示させるとともに、ずれ量算出部１０８に出力する。

ずれ量算出部１０８は、レーダ情報表示制御部１０５の出力と太陽ノイズの方位情報とを比較し、この比較結果からレーダ送受信装置２００から見た航空機Ｔの方位・距離のずれを求める。

また、表示部１０３には、太陽ノイズ表示制御部１０６で求められた太陽ノイズとのずれをカーサ（数学表示も含む）により表示される。これにより、ユーザは航空機Ｔが飛ばない状態で表示部１０３のカーサを見ることで、レーダ送受信装置２００から見た航空機Ｔの方位・距離のずれを確認できる。

以上のように上記実施形態では、管制局１００において、入力指定した複数の地点の緯度経度情報を含む試験用受信信号及びマップデータ表示制御部１０４に予めセットされた基準座標系による複数の地点の緯度経度情報を利用して、レーダ送受信装置２００にてレーダ波を送出することなく、航空機Ｔの方位・距離のずれ量をずれ量算出部１０８で求めるようにしている。

従って、航空機Ｔが離陸したり着陸したりする時間帯以外で、レーダ送受信装置２００から見た航空機Ｔの方位・距離のずれ調整作業を迅速かつ適切に行えるようになり、これにより作業の精度向上と作業時間短縮を図ることが可能となると共に、消費電力を低減することができる。

また、上記第１の実施形態では、太陽ノイズ表示制御部１０６において、月日ごとの日の出時刻または日の入時刻を示す情報と、レーダ送受信装置２００の緯度経度情報及び磁針偏差情報とをもとに、太陽ノイズの方位情報を求め、ずれ量算出部１０８にてこの太陽ノイズの方位情報を利用して、実際にレーダ送受信装置２００にて得られる受信処理結果から航空機Ｔの方位・距離のずれ量を求めるようにしている。

このため、太陽ノイズの方位情報を用いる場合に、ユーザは月日ごとの日の出時刻または日の入時刻、レーダ送受信装置２００の緯度経度情報及び磁針偏差情報を入力部１０９を操作して入力するだけで太陽ノイズの方位情報を特定することが可能となり、これにより日の出または日の入時刻といった作業時刻を限定されることなく任意の時間でレーダ送受信装置２００から見た航空機Ｔの方位・距離のずれ調整作業を迅速かつ適切に行えるようになるとともに、作業手順を簡略化できる。

さらに、上記第１の実施形態では、レーダ制御部１１１のスイッチ１１１ａがＯＮである場合に、レーダ受信部の指向方向の制御までの工程が、人手を要することなく全て自動的に行われることになる。このため、ユーザの手作業による調整作業が一切不要となる。

（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態は、複数のレーダ送受信装置２００−１〜２００−３ごとに試験用受信信号を利用してターゲットの方位・距離のずれ補正を行うようにしたものである。

図４及び図５は、この発明の第２の実施形態として、管制局１００における方位・距離ずれの調整動作を説明するために示す図である。

調整作業を行う際に、ユーザは入力部１０９を操作することで、まず３台のレーダ送受信装置２００−１〜２００−３の覆域が重なるポイントを選択指定し、その緯度経度を決定する。

続いて、ユーザは入力部１０９を操作することで、例えばレーダ送受信装置２００−１〜２００−３の探知領域内にある複数の地点（図４では２地点）の緯度経度情報を入力する。すると、試験信号生成部１１２−１〜１１２−３は、複数の地点の緯度経度情報を極座標に変換して試験用受信信号を生成し、対応するレーダ情報表示制御部１０５−１〜１０５−３に出力する。

レーダ情報表示制御部１０５−１〜１０５−３は、レーダ送受信装置２００−１〜２００−３から送られるレーダ受信信号と試験用受信信号とを混合し、この混合出力を合成部１０２を介して表示部１０３に供給して表示させると共に、ずれ量算出部１０８に出力する。

すると、表示部１０３には、レーダ送受信装置２００−１〜２００−３からのレーダ情報から得られる複数の地点の経度緯度情報と試験用受信信号による複数の地点の経度緯度情報とが表示される。これにより、ユーザは表示部１０３を見ることで、レーダ送受信装置２００−１〜２００−３から見たターゲット１，２の方位・距離のずれを確認できる。

一方、ずれ量算出部１０８は、レーダ情報表示制御部１０５−１〜１０５−３の出力を比較し、この比較結果からレーダ送受信装置２００−１〜２００−３から見たターゲット１，２の方位・距離のずれを求め、ターゲット１，２が重なるように合成部１０２に対し補正値を出力する。

以上のように上記第２の実施形態によれば、３台のレーダ送受信装置２００−１〜２００−３から見たターゲット１，２の方位・距離のずれ量を求めることができるので、ターゲット１，２の方位・距離のずれ量を精度良く求めることができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１の実施形態で説明した電子カーサ表示制御部１０１、合成部１０２、表示部１０３、マップデータ表示制御部１０４、レーダ情報表示制御部１０５、太陽ノイズ表示制御部１０６、固定目標表示制御部１０７、ずれ量算出部１０８それぞれの処理は、コンピュータプログラムによってソフトウェア処理することが可能である。

また、本発明を各実施形態に基づき説明したが、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

この発明の第１の実施形態に係わるレーダ信号処理装置が適用される航空管制システムの概略構成図。 図１に示した管制局の構成を示すブロック図。 同第１の実施形態において、航空機の方位・距離ずれの調整動作を説明するために示す図。 この発明の第２の実施形態として、管制局におけるターゲットの方位・距離ずれの調整動作を説明するために示す図。 同じく第２の実施形態として、管制局におけるターゲットの方位・距離ずれの調整動作を説明するために示す図。

符号の説明

１００…管制局、１０１…電子カーサ表示制御部、１０２…合成部、１０３…表示部、１０４…マップデータ表示制御部、１０５，１０５−１〜１０５−３…レーダ情報表示制御部、１０６…太陽ノイズ表示制御部、１０８…ずれ量算出部、１０９…入力部、１１０…タイマ、１１１…レーダ制御部、１１２，１１２−１〜１１２−３…試験信号生成部、２００，２００−１〜２００−３…レーダ送受信装置、Ｔ…航空機、ＲＷＹ…滑走路。

Claims (7)

1. 予め三次元の基準座標系で位置計測された地点に設置されるレーダ受信部にて移動目標から反射される反射波を受信処理し、この受信処理結果に基づいて前記レーダ受信部から見た前記移動目標の方位・距離を表示器に表示するレーダ信号処理装置において、
   前記レーダ受信部の探知距離内で予め前記基準座標系で位置計測された複数の地点の位置情報を記憶する記憶手段と、
   前記複数の地点の位置情報を含む前記反射波を疑似的に生成した試験用受信信号を発生する試験信号発生手段と、
   前記反射波の受信信号と前記試験用受信信号とを混合する混合手段と、
   前記混合手段の出力と前記記憶手段に記憶された位置情報とを比較照合し、この結果に基づき、前記レーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ量を求める演算手段とを具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。
2. さらに、入力される月日ごとの日の出時刻または日の入時刻を示す情報と、前記レーダ送受信部の緯度経度情報及び磁針偏差情報とに基づいて、太陽ノイズの方位情報を求める太陽ノイズ演算手段を備え、
   前記演算手段は、前記試験用受信信号と前記記憶手段に記憶された位置情報と前記太陽ノイズ演算手段で求められた太陽ノイズの方位情報とを比較照合し、この結果に基づき、前記レーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ量を求めることを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
3. さらに、前記演算手段で求められた前記移動目標の方位・距離のずれ量を前記表示器に表示する表示制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
4. 前記表示制御手段は、前記演算手段で求められた前記移動目標の方位・距離のずれ量に相当する位置にカーサを前記表示器に表示することを特徴とする請求項３記載のレーダ信号処理装置。
5. さらに、前記演算手段により求められたずれ量に基づいて、前記レーダ受信部の指向方向を制御する指向方向制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
6. 予め三次元の基準座標系で位置計測された地点に設置され、複数のレーダ受信部にて移動目標から反射される反射波を前記レーダ受信部別に受信処理し、これら受信処理結果に基づいて前記複数のレーダ受信部から見た前記移動目標の方位・距離を表示器に表示するレーダ信号処理装置において、
   前記複数のレーダ受信部それぞれに設けられ、前記レーダ受信部の探知距離内で予め前記基準座標系で位置計測された複数の地点の位置情報を記憶する記憶手段と、
   前記複数のレーダ受信部それぞれに設けられ、前記複数の地点の位置情報を含む前記反射波を疑似的に生成した試験用受信信号を発生する試験信号発生手段と、
   前記複数のレーダ受信部それぞれに設けられ、前記反射波の受信信号と前記試験用受信信号とを混合する混合手段と、
   前記混合手段の出力と前記記憶手段に記憶された位置情報とを前記レーダ受信部ごとに比較照合し、これら結果に基づき、前記複数のレーダ受信部から見た移動目標の方位・距離のずれ量を求める演算手段とを具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。
7. さらに、前記複数のレーダ受信部でそれぞれ得られる複数の地点を前記表示器に重ねて表示した上で、前記演算手段で得られる複数のレーダ受信部ごとの前記移動目標の方位・距離のずれ量を前記表示器に表示する表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項６記載のレーダ信号処理装置。

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