JP2010197103A

JP2010197103A - レーダー装置

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Publication number: JP2010197103A
Application number: JP2009039814A
Authority: JP
Inventors: Motoi Noguchi; 基野口; Junji Tomabechi; 順二苫米地; Takuya Wada; 卓也和田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: JP5367404B2

Abstract

【課題】この発明は、簡易な構成で、目標探知の運用を実行しながらの修理を含む保守点検を実現して、保守点検作業性の向上を図り得るようにすることにある。
【解決手段】第１乃至第４の空中線１２〜１５を、駆動部１７を介して独立に方位軸を調整自在に局舎１０の空中線設置部１１に設置して、第１乃至第４の空中線１２〜１５のいずれかが故障した場合、その故障した空中線以外の空中線の方位軸を、協働してレーダー空間の全周をカバーするように可変設定すると共に、その覆域が干渉しないようにビーム走査角を可変設定し、レーダー空間の全周を捜索して目標を探知するように構成したものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の空中線を用いて対象とするレーダー空間内の航空機等の目標を探知するレーダー装置に関する。

一般に、この種のレーダー装置としては、１台の空中線を回転自在に設置して、この回転型の空中線を用いて対象とするレーダー空間のビーム走査を行って目標を探知する回転型方式が知られている。このような回転型のレーダー装置にあっては、回転機構等の機械的な機構を備える構成のために、信頼性が劣り、その探知運用との関係で、保守点検が非常に面倒であるという不都合を有する。

そこで、上記回転型レーダー装置に比して回転機構等の機械的な機構を備えることが少ない済む複数のフェイズドアレイアンテナを、対象とするレーダー空間に対応して配備して、この複数のフェイズドアレイアンテナで対象とするレーダー空間をビーム走査して目標を探知するフェイズドアレイ型のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平３−２２５２８７号公報

しかしながら、上記フェイズドアレイ型のレーダー装置では、１台のフェイズドアレイアンテナが故障して保守点検を行う必要がある場合、仮に、正常なフェイズドアレイアンテナを運用してレーダー空間の捜索が可能であるが、故障したフェイズドアレイアンテナに設定したレーダー空間の一部範囲の捜索が困難なために、運用上に支障を来たすという問題を有する。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、目標探知の運用を実行しながらの修理を含む保守点検を実現して、保守点検作業性の向上を図り得るようにしたレーダー装置を提供することを目的とする。

この発明は、取付構造体にレーダー空間に対応して互いの覆域が干渉しないように放射状に配置されてそれぞれが前記レーダー空間における目標を探知するものであって、方位軸の間隔が調整自在に設けられた複数の空中線と、この複数の空中線のうち所望の空中線以外の方位軸を、前記レーダー空間に対応して可変設定すると共に、互いの覆域が干渉しないようにビーム走査角を可変設定して、前記レーダー空間の目標を探知する制御手段とを備えてレーダー装置を構成した。

上記構成によれば、空中線が故障したりして保守点検が必要になった場合には、故障した空中線以外の空中線の方位軸を、そのレーダー空間をカバー可能に調整して、互いの覆域が干渉しないようにビーム走査角を可変設定し、目標を探知する。これにより、目標探知の運用を継続しながら故障した空中線の修理を含む保守点検や交換を実行することが可能となり、保守点検作業の簡便化を実現することが可能となる。

以上述べたように、この発明によれば、簡易な構成で、目標探知の運用を実行しながらの修理を含む保守点検を実現して、保守点検作業性の向上を図り得るようにしたレーダー装置を提供することができる。

この発明の一実施の形態に係るレーダー装置の外観構成を示した斜視図である。図１の空中線の配置を模式に示した平面図である。図１の空中線のメンテナンスモードの一例を示した平面図である。図１のメンテナンスの作業手順を説明するために一部を破断して示した斜視図である。図１の第１乃至第４の空中線の径御系を示したブロック図である。図１の通常運用手順を説明するために示したフローチャートである。図１のメンテナンスモードを説明するために示したフローチャートである。この発明の他の実施の形態に係るレーダー装置の外観構成を示した斜視図である。この発明の他の実施の形態に係るレーダー装置の通常運用状態における要部を取出して示した平面図である。図９のメンテナンスモードにおける配置構成を示した平面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態に係るレーダー装置を示すもので、取付構造体を構成する局舎１０は、例えば外壁が電波遮蔽特性を有した二階建てに形成される。そして、この局舎１０の二階部分には、その周囲に空中線設置部１１が、例えば４箇所、３６０°のレーダー空間に対応可能に所定の間隔を有して放射状に設けられている（図１では、図の都合上、図示せず、図２参照）。

そして、この空中線設置部１１には、それぞれフェイズドアレイ型の第１乃至第４の空中線１２〜１５が、その方位軸がレーダー空間に対して例えば９０°の角度間隔を有し、且つ、互いの覆域が干渉しないように放射状に配置される。これら第１乃至第４の空中線１２〜１５は、アンテナ部１６及び方位軸調整用駆動部１７でそれぞれ形成され、各アンテナ部１６が方位軸調整用駆動部１７を介して方位軸を調整可能に設置される。

これら第１乃至第４の空中線１２〜１５は、その方位軸の間隔が各駆動部１７を介して９０°（ｄｅｇ）の角度に設定されて運用されて通常運用の形態と（図２参照）、例えば第３の空中線１４を保守点検する場合に、第１の空中線１２を固定した状態で、第２の空中線１３の方位軸を、駆動部１７を介して図３（ａ）中時計方向に３０°回動させ、第４の空中線１５の方位軸を、駆動部１７を介して図３（ａ）中反時計方向に回動される（図３（ａ）参照）。これにより、第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５は、その方位軸の間隔が１２０°（ｄｅｇ）の角度に設定されて第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５を用いて第３の空中線１４を保守点検するメンテナンス時の運用形態に可変設定される。

ここで、メンテナンス時、上記第２及び第４の空中線１３，１５の方位軸を可変する角度θとしては、レーダー空間の全周である全体の覆域をＣＡ、レーダー空間に対して設置される空中線数をｎとする
θ＝（ＣＡ／ｎ−１）−（ＣＡ/ｎ）…（１）
の式に基づいて算出される。

即ち、このレーダーシステムが上記第１乃至第４の空中線１２〜１５の４台の空中線で構成され、全覆域が３６０°であることで、その第２及び第４の空中線１３，１５を調整する角度は、上記（１）より３０°、角度調整される。この状態で、第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５は、その覆域が後述するようにレーダー空間の全周に対応するように可変設定される。

また、空中線設置部１１には、その背面側に出入り可能な電波シールド材製の遮蔽扉１１１が開閉自在に設けられ、この遮蔽扉１１１の両側には、電波シールド材製の遮蔽壁１１２がそれぞれ、隣接する空中線設置部１１との間に隔壁を形成するように突設される。この遮蔽壁１１２は、空中線設置部１１に設置した第１の空中線１２（第２乃至第４の空中線１３〜１５）の隣接される第２及び第４の空中線１３，１５（第１乃至第３の空中線１２〜１４）との相互の電波干渉や、後述する保守点検時における隣接する第２及び第４の空中線１３，１５（第１乃至第３の空中線１２〜１４）からの空中線設置部１１内への電波の侵入を阻止する。

上記局舎１０には、図４に示すように一階部分に車両出入り口１０１が設けられ、その一階部分の天井と二階部分の床との間には、整備用ハッチ１０２が設けられる。そして、局舎の二階部分には、空中線整備用の走行クレーン１８、巻取り機１９が空中線設置部１１及びハッチ１０２に対応して設けられている。これにより、第１乃至第４の空中線１２〜１５の空中線設置部１１への空中線搬入及び空中線搬出は、車両出入り口１０１から車両２０が局舎１０内に進入して、その走行クレーン１８及び巻取り機１９を操作して車両２０から直接的にハッチ１０２を通して空中線設置部１１への搬入が行われ、あるいは車両２０への搬出が直接的に行われる。

ここで、上記第１乃至第４の空中線１２〜１５の制御系について図５を参照して説明する。即ち、第１乃至第４の空中線１２〜１５のアンテナ部１６には、送信部２１及び受信部２２がそれぞれ接続され、この送信部２１及び受信部２２には、制御部２３が接続される。この第１乃至第４の空中線１２〜１５のアンテナ部１６は、それぞれ制御部２３からの指令信号に基づいて送信部２１で生成した送信ビームを所望の覆域（ビーム走査角）でそれぞれレーダー空間に送信して、目標で反射した反射波を受信して受信部２２を介して制御部２３に出力する。

また、制御部２３には、例えば表示部２４が接続され、上記受信部２２を介して入力した反射波に基づいて目標を探知した探知情報や、後述する第１乃至第４の空中線１２〜１５の故障情報等を表示部２４に出力して表示する。そして、この制御部２３のステータス情報入出力端には、上記第１乃至第４の空中線１２〜１５の各アンテナ部１６及び駆動部１７がそれぞれ接続され、このアンテナ部１６及び駆動部１７からの各ステータス情報に基づいて保守点検の有無を判定して選択的に通常運用を行いながらメンテナンス（保守点検）モードに切換え制御する。

例えば制御部２３は、ステータス情報に基づいて第１乃至第４の空中線１２〜１５のうち第３の空中線１４の故障を検知して保守点検が必要と判断すると、先ず、第３の空中線１４の運用を停止させる。この状態で、制御部２３は、上述したように第１の空中線１２の方位軸を固定して、第２及び第４の空中線１３，１５の方位軸を３０°回動させてレーダー空間の全周を分担してカバーするように可変設定し（図３（ａ）参照）、各覆域（ビーム走査角）を図２に示す９０°から図３（ｂ）に示す１２０°に設定してレーダー空間の全周をカバーするように設定する。

上記第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５は、例えば各覆域を均等にすることで、レーダー空間の全周の探知性能が均等化され、レーダー空間の全周に亘って均等な目標探知が可能となる。

ここで、第３の空中線１４の設置した空中線設置部１１は、第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５のアンテナ部１６の覆域外となり、この第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５を用いてレーダー空間の全周における目標の探知の運用を行いながら第３の空中線１４の修理を含む保守点検が行われる。

次に、上記第１乃至第４の空中線１２〜１５を全て用いて目標を探知する通常運用時における保守点検手順について、図６を参照して詳細に説明する。先ず、通常運用時には、第１乃至第４の空中線１２〜１５のアンテナ部１６の方位軸の間隔が９０°に設定されると共に、その覆域が９０°に設定されて互いに干渉することなく設定され、レーダー空間の全周における目標を探知する（ステップＳ１）。

この通常運用状態において、制御部２３は、第１乃至第４の空中線１２〜１５からのステータス情報に基づいて運用状況を監視し（ステップＳ２）、ステップＳ３で第１乃至第４の空中線１２〜１４の異常の有無を判定する。このステップＳ３において、ＮＯを判定すると、上記ステップＳ１に戻り、通常運用を続行する。そして、ステップＳ３において、例えば第３の空中線１４が異常を来たし、異常ありのＹＥＳを判定すると、ステップＳ４に移行して、運用の継続が可能か否かを判定する。

このステップＳ４で運用継続が困難なＮＯを判定すると、ステップＳ５に移行して、第３の空中線１４の運用を停止させると共に、第１の空中線１２の方位軸を固定した状態で、その両側（左右）に位置する第２及び第４の空中線１３，１５の各駆動部１７を駆動してアンテナ部１６の方位軸の間隔を通常運用時の４台で９０°から３台で１２０°に切換え設定する。そして、ステップＳ６において、第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５の各アンテナ部１６の覆域が９０°から１２０°に切換えられ、それぞれでビーム走査してレーダー空間の全周の探知が実行される（ステップＳ７）。

次に、ステップＳ８に移行して、第３の空中線１４の保守点検が完了して復旧が終了したか有無が判定され、修理中のＮＯを判定すると、ステップＳ７に移行して第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５を用いたメンテナンスモードにおける運用が継続される。そして、ステップＳ８において、第３の空中線１４の復旧が終了したＹＥＳを判定すると、ステップＳ９に移行して第１乃至第４の空中線１２〜１５の方位軸の間隔が初期の４台で９０°にそれぞれ切換え設定され、ステップＳ１０に移行される。このステップＳ１０では、第１乃至第４の空中線１２〜１５の各アンテナ部１６の覆域が再び９０°に切換えられてステップＳ１に戻り通常運用が行われる。

また、上記ステップＳ４において、運用継続が可のＹＥＳを判定すると、ステップＳ１１に移行されて上記表示部２４に故障情報を表示して上記ステップＳ１に戻り通常運用による目標の探知が続行される。この場合には、例えば定期的なメンテナンス時に故障箇所の修理が実行される。

次に、運用を継続しながら定期的に行うメンテナンスモードについて図７を参照して説明する。即ち、上記通常運用状態において、メンテナンスモードに設定する場合には、上記表示部２４のメンテナンスモード操作部を選択し、保守点検を含む要修理の空中線を選択する（ステップＳ２０、２１）。

例えば第３の空中線１４の修理を含む保守点検を行う場合には、第３の空中線１４の駆動を停止させると共に、第１の空中線１２の方位軸を固定した状態で、その両側（左右）に位置する第２及び第４の空中線１３，１５の各駆動部１７を駆動してアンテナ部１６の方位軸の間隔が通常運用時の４台で９０°から３台で１２０°に切換え設定される（ステップＳ２２）。そして。ステップＳ２３に移行して、第１、第２及び第４の空中線１２，１３，１５のアンテナ部１６の覆域が９０°から１２０°に切換えられ、それぞれでビーム走査してレーダー空間の全周の探知が行われる（ステップＳ２４）。

ここで、ステップＳ２５に移行して第３の空中線１４の修理が実行され、ステップＳ２６において、第３の空中線１４の動作確認を行い、ステップＳ２７で第３の空中線１４の正常の有無が判定され、ＮＯを判定すると、ステップＳ２５に戻り修理を続行する。そして、ステップＳ２７で、第３の空中線１４が正常となったＹＥＳを判定すると、ステップＳ２８に移行して、例えば上記表示部２４に配置されるメンテナンスモード終了を選択操作する。

次に、ステップＳ２９に移行して、第１乃至第４の空中線１２〜１５の方位軸の間隔を初期の４台で９０°に切換えられ、ステップＳ３０で、各アンテナ部１６の覆域が再び９０°に切換えられてメンテナンスモードが終了されて、４台を用いた通常運用に移行される（ステップＳ３１）。

このように、上記レーダー装置は、第１乃至第４の空中線１２〜１５を、駆動部１７を介して独立に方位軸を調整自在に局舎１０の空中線設置部１１に設置して、第１乃至第４の空中線１２〜１５のいずれかが故障した場合、その故障した空中線以外の空中線の方位軸を、協働してレーダー空間の全周をカバーするように可変設定すると共に、その覆域が干渉しないようにビーム走査角を可変設定し、レーダー空間の全周を捜索して目標を探知するように構成した。

これによれば、目標探知の運用を継続しながら故障した空中線の修理を含む保守点検や交換を実行することが可能となることで、その保守点検作業の簡便化を実現することができる。

なお、上記実施の形態では、第１乃至第４の空中線１２〜１５を局舎１０の空中線設置部１１に露出して設置するように構成した場合について説明したが、これに限ることなく、例えば図８に示すように空中線設置部１１に設置した第１乃至第４の空中線１２〜１５を覆うようにレドーム２５を取付けて構成することも可能で、さらに良好な効果が期待される。

また、上記実施の形態では、第１乃至第４の空中線１２〜１５を局舎１０の周囲に放射状に配置して局舎の全周における目標の検知を可能に構成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、２台以上の空中線を用いるレーダーシステムにおいても適用可能で、同様に有効な効果が期待される。

例えば図９及び図１０に示すように２台の空中線２６を用いて構成する場合には、局舎等の取付構造体に空中線設置部２７を設け、この空中線設置部２７の中間部に電波シールド材で遮蔽壁２７１が設けられる。そして、この空中線設置部２７には、遮蔽壁２７１を挟んで２台の空中線２６が並設されて配置される。この２台の空中線２６は、それぞれアンテナ部２６２が方位軸調整用の駆動部２６１を介して方位軸が調整可能に設置される。

上記構成により、通常運用時は、図９に示すように双方の空中線２６のアンテナ部２６２が６０°の方位軸を有して設置され、その覆域が６０°に設定されて１２０°のレーダー空間に対向配置されて、レーダー空間における目標の探知が行われる。

そして、２台の空中線２６の一方が故障し、その保守点検を行うような場合には、例えば図１０に示すように正常な他方の空中線２６を、駆動部２６１を介して図１０中反時計方向に回動させ、その中心軸が、上記（１）より、算出した角度６０°だけ通常運用状態から可変するように方位軸が調整される。同時に、この空中線２６は、その覆域が１２０°に設定されて、この一台を用いてレーダー空間の全周における目標の探知が行われる。

この運用状態において、空中線２６の一方の保守点検が行われる。この際、他方の空中線２６で送受される電波は、遮蔽壁２７１により一方の空中線側への進入が阻止され、運用を行いながら一方側の保守点検が可能となる。

この実施の形態においても、通常運用時における保守点検手順、定期メンテナンスモードにおける保守点検手順は、上述した第１乃至第４の空中線１２〜１５を用いた実施の形態の場合と略同様の手順で行われる。

この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１０…局舎、１０１…車両出入り口、１０２…整備用ハッチ、１１…空中線設置部、１１１…遮蔽扉、１１２…遮蔽壁、１２…第１の空中線、１３…第２の空中線、１４…第３の空中線、１５…第４の空中線、１６…アンテナ部、１７…駆動部、１８…走行クレーン、１８…巻取り機、２０…車両、２１…送信部、２２…受信部、２３…制御部、２４…表示部、２５…レドーム、２６…空中線、２６１…駆動部、２６２…アンテナ部、２７…空中線設置部、２７１…遮蔽壁。

Claims

取付構造体にレーダー空間に対応して互いの覆域が干渉しないように放射状に配置されてそれぞれが前記レーダー空間における目標を探知するものであって、方位軸の間隔が調整自在に設けられた複数の空中線と、
この複数の空中線のうち所望の空中線以外の方位軸を、前記レーダー空間に対応して可変設定すると共に、互いの覆域が干渉しないようにビーム走査角を可変設定して、前記レーダー空間の目標を探知する制御手段と、
を具備することを特徴とするレーダー装置。
前記複数の空中線は、前記取付構造体に対してビーム走査面を除いて電波シールド用の遮蔽壁で仕切られて相互間が電波シールドされていることを特徴とする請求項１記載のレーダー装置。
前記複数の空中線は、前記取付構造体に対して着脱自在に設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のレーダー装置。
前記空中線は、前記レーダー空間に対応して少なくとも２個が配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のレーダー装置。
前記複数の空中線は、レドームに収容されて取付構造体に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のレーダー装置。
前記取付構造体は、車両出入り口及び整備用ハッチが前記複数の空中線に対応して設けられ、前記整備用ハッチに対応して前記空中線の設置及び離脱に供する走行クレーン及び巻取り機が設けられた局舎であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のレーダー装置。
前記空中線は、フェイズドアレイ型であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載のレーダー装置。