JP2014109548A - 与干渉緩和支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レーダ装置において、周辺に位置する他のレーダに対する干渉が緩和される値に送信電力を設定する与干渉緩和支援装置に関し、大幅な構成の複雑化とコストの増加とを伴うことなく、確度高く安定に与干渉を緩和できることを目的とする。
【解決手段】レーダ装置の送信波によって干渉を被る可能性がある他のレーダ装置との相対距離と、前記他のレーダ装置が位置する地理的な密度との双方または何れか一方の順に、前記送信波が放射される方向を区分する送信方向区分手段と、前記送信方向区分手段によって区分された方向毎に、前記相対距離が短く、かつ前記密度が高いほど小さな値に、前記送信波の電力を抑制する電力制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダ装置において、周辺に位置する他のレーダに対する干渉が緩和される値に送信電力を設定する与干渉緩和支援装置に関するに関する。

送信波の先頭電力を大きくすることに制約がある固体化レーダには、所望の遠いレンジに位置する物標の検知を所望の分解能で達成するために、パルス幅が広く、かつ自己相関特性が急峻である送信波と物標から到来した反射波との相関がとられる「パルス圧縮レーダ方式」が採用される。

このような固定レーダの送信波は、例えば、その固体化レーダが搭載された船舶の周囲に位置する他の船舶に搭載され、かつ同じ無線周波数帯を利用するレーダ装置には、物標から到来する反射波より大幅に高いレベルの直接波として到来するために、干渉波となる。

なお、本願に関連性がある先行技術としては、以下に列記する特許文献１ないし特許文献３があった。
(1) 「送信信号を一定のスイッチング周波数でオン、オフするスイッチと、受信信号を周波数変換した後の中間周波数を上記スイッチング周波数を中心とする帯域でろ波する帯域通過ろ波器とを有し、ＦＭ／ＡＭ変換雑音を低下させる自動車搭載用のＦＭ−ＣＷレーダ装置において、上記スイッチが送信信号をオン、オフする一定のスイッチング周波数および帯域通過ろ波器の中心周波数の値を、ＦＭ−ＣＷレーダ装置ごとに一定の範囲内でばらつかせ、同時に走行している当該ＦＭ−ＣＷレーダ装置搭載車相互間でのレーダ信号の干渉の発生を軽減する」ことにより、「ＦＭ−ＣＷレーダ方式のレーダ装置搭載車間でのレーダ信号干渉に基づく誤動作を防止する」点に特徴があるＦＭ−ＣＷレーダ方式…特許文献１

(2) 「複数の周波数変調（ＦＭ）パルスレーダ装置が、一方的或いは相互に他のＦＭパルスレーダ装置の送信電波が最小受信レベル以上の強度で受信される領域内に存在する場合、該複数のＦＭパルスレーダ装置間で送受信パルス幅が異なることにより、他ＦＭパルスレーダ装置の送信電波を受信したことにより生ずるレーダ出力における干渉が抑圧される」ことにより、「複数のＦＭパルスレーダ装置間の干渉抑圧技術として、従来技術が採用し得ない場合に干渉抑圧を図る」点に特徴があるＦＭパルスレーダ装置群…特許文献２

(3) 「周波数変調する電波を、第１変調幅で発する第１領域と、該第１変調幅よりも小さい第２変調幅で発する第２領域とを交互に所定時間周期で出現させて送信信号として出力する送信信号出力手段と、前記送信信号出力手段により出力された送信信号と受信信号とを比較してビート信号を生成するビート信号生成手段と、前記送信信号出力手段による送信信号の出力状態が前記第２領域にあるときに前記ビート信号生成手段により生成されるビート信号の変動幅が所定のしきい値よりも大きい場合、自車両の送信信号と他車両の送信信号との干渉が生じていると判定する干渉判定手段と、前記干渉判定手段により前記干渉が生じていると判定した場合、他車両の送信信号を表す自車両での受信信号との位相差が解消されるように、自車両の送信信号の送信タイミングを変更する送信タイミング変更手段と、前記送信タイミング変更手段により前記送信タイミングが変更された後、自車両の送信信号と他車両の送信信号を表す自車両での受信信号との位相差に基づいて、自車両と他車両との相対距離を検出する相対距離検出手段とを備える」ことによる「他車両の発する送信信号である電波との相互干渉が生ずるときにも、確実にその他車両と自車両との相対関係を検知する」点に特徴がある車載レーダ装置…特許文献３

特開平５−２６４７２７号公報 特開２００２−３７２５７９号公報 特開２００７−１５５５５１号公報

ところで、従来の固体化レーダの送信波は、周辺に位置する他のレーダ装置には、その送信波のパルス幅が大きいほど高い時間率で、しかも、サイドローブを介して直接波としても到来し得るために、干渉を与える主要な要因となる可能性が高かった。

また、このような干渉は、上記他のレーダ装置において行われるレーダ信号処理の過程で幾分なりとも緩和され得るが、その干渉の原因となる干渉波のパルス幅が長いために、十分には緩和され難かった。

さらに、固定レーダでは、送信波の電力は、所望の遠いレンジに位置する目標の検知が可能な程度に大きな値に設定される。したがって、その目標との間に地理的に介在する半島等の陸地で反射した送信波も大きなレベルの干渉波となる可能性が高かった。

本発明は、大幅な構成の複雑化とコストの増加とを伴うことなく、確度高く安定に与干渉を緩和できる与干渉緩和支援装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、送信方向区分手段は、レーダ装置の送信波によって干渉を被る可能性がある他のレーダ装置との相対距離と、前記他のレーダ装置が位置する地理的な密度との双方または何れか一方の順に、前記送信波が放射される方向を区分する。電力制御手段は、前記送信方向区分手段によって区分された方向毎に、前記相対距離が短く、かつ前記密度が高いほど小さな値に、前記送信波の電力を抑制する。

すなわち、他のレーダ装置が密集し、あるいは近くに位置するほど、これらの他のレーダ装置の方向に送信される送信波の電力が低く設定される。

請求項２に記載の発明では、送信方向区分手段は、レーダ装置が送信波を放射し得る方向を前記レーダ装置の操作者によって与えられる指示に応じて区分する。電力制御手段は、前記送信方向区分手段によって区分された方向毎に、前記相対距離が短く、かつ前記密度が高いほど小さな値に、前記送信波の電力を抑制する。

すなわち、相対距離が短く、あるいは地理的に密集している他のレーダ装置の方向に放射される送信波のレベルは、これらの方向が操作者による指示に応じて設定されるにもかかわらず、他のレーダ装置に及ぼし得る干渉の程度が軽減される。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の与干渉緩和支援装置において、前記送信方向区分手段は、前記他のレーダ装置に割り付けられた無線周波数帯と、前記他のレーダ装置に適用された変調方式との双方または何れか一方毎に、前記送信波が放射される方向を区分する。

すなわち、他のレーダ装置の相対距離と、密集の度合いとの双方または何れか一方の順に区分され、かつ送信波の電力が抑制されるべき程度が設定されるべき方向は、共通の無線周波数帯や変調方式が適用されているレーダ装置の集合毎に個別に設定される。

請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項３に記載の与干渉緩和支援装置において、前記送信方向区分手段は、前記レーダ装置の操作者が与える指示に応じて、前記送信波が放射される方向を区分する。

すなわち、相対距離が短く、あるいは地理的に密集している他のレーダ装置の方向に放射される送信波のレベルは、これらの方向が操作者による指示に応じて設定されるにもかかわらず、他のレーダ装置に及ぼし得る干渉の程度が軽減される。

請求項５に記載の発明では、請求項１、３、４の何れか１項に記載の与干渉緩和支援装置において、前記電力制御手段は、前記レーダ装置が前記他のレーダ装置が搭載された移動体を探知可能な範囲で、前記送信波の電力を低減する。

すなわち、本発明が適用されたレーダ装置によって送信される送信波は、他のレーダ装置に及ぼす干渉の程度の軽減のために歯止めなく軽減されることが制限される。

本発明が適用されたレーダ装置によって送信波は、そのレーダ装置と、回りに位置する他のレーダ装置との何れが移動しても、これらの他のレーダ装置に対する干渉源となり難い。

また、本発明が適用されたレーダ装置は、柔軟の操作性が確保され、かつ他のレーダ装置に干渉を及ぼす可能性が確度高く軽減される。

さらに、本発明が適用されたレーダ装置によって送信される送信波は、精度よく安定に、他のレーダ装置に対する干渉源とはなり難くなる。

また、本発明が適用されたレーダ装置は、他のレーダ装置に対する干渉の緩和に併せて、本来的な覆域の確保が実現される。

したがって、本発明が適用された航法系や測位系では、性能、精度、信頼性が総合的に高められ、かつ安定に維持される。

本発明の一実施形態を示す図である。 本実施形態に係るレーダ装置によって生成される指示画像の一例と、本実施形態の動作とを示す図である。 本実施形態における制御部の動作フローチャート図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
本実施形態に係るレーダ装置１０は、図１に示すように、以下の通りに構成される。
(1) 空中線系１１の給電点は送受信部１２のアンテナ端子に接続され、その送受信部１２の変調入力および復調出力は信号処理部１３の対応するポートに接続される。

(2) 信号処理部１３には、指示部１４が接続される。
(3) 送受信部１２および信号処理部１３の制御端子には、制御部１５の対応する入出力ポートが接続される。

図２は、本実施形態に係るレーダ装置によって生成される指示画像の一例と、本実施形態の動作とを示す図である。
以下では、レーダ装置１０が搭載された船舶（以下、「自船」という。）１０Ｖは、図２に示すように、上記指示画像上では、中央に位置し、その周辺に位置する他の船舶（以下、「他船」という。）と共に個別に移動し得る。

図３は、本実施形態における制御部の動作フローチャートである。
以下、図１〜図３を参照して本実施形態の動作を説明する。
レーダ装置１０は、各部が以下の通りに連係することにより、物標の探知を実現する。

信号処理部１３は、制御部１５の配下で所望のレンジに適応した周期および振幅のパルス信号で変調された送信波を生成する。

送受信部１２は、制御部１５の配下で、空中線系１１を介して目標が位置し得る覆域にその送信波を照射する。なお、空中線系１１は、例えば、主ローブの方向が所定の周期でサイクリックに変更されることにより、上記覆域の全域に対する送信波の照射に併せて、これらの覆域に位置する船舶等の目標から到来した反射波の受信に供される。

送受信部１２は、このようにして空中線系１１に到来した反射波を制御部１５の配下で復調することによって復調信号を生成し、信号処理部１３に引き渡す。

信号処理部１３は、上記復調信号にＣＦＡＲ処理その他のノイズ抑圧処理を施すことに
よって所望の指示方式（ＰＰＩ(Plan Position Indicator)スコープ等）の画像（以下、「指示画像」という。）を生成し、指示部１４に引き渡す。

本発明の特徴は、本実施形態では、信号処理部１３が制御部１５の配下で送受信部１２および空中線系１１と連係することによって、後述する与干渉の軽減が図られる点にある。

信号処理部１３は、上記指示画像を制御部１５に引き渡す。
制御部１５は、このような指示画像が更新される度に以下の処理を行う。
(1) 指示画像上に指示されている自船１０Ｖ、他船および陸地を識別し、これらの他船および陸地との距離を求める（図３ステップＳ１）。

(2) 自船１０Ｖを中心とする方位の順に、最も近い他船の相対距離と、他船の密度（他船から到来する反射波の電力の総和）との双方もしくは何れか一方を計測する（図３ステップＳ２）。

(3) 自船１０Ｖの回りの方向の内、陸地が位置していない領域については、その相対距離が短く、かつ上記密度が高い順に区分することによって、図２に示すような扇状領域Ｄ１〜Ｄ３として識別する（図３ステップＳ３）。

(4) 自船１０Ｖの回りの方向の内、陸地を含む領域については、図２に示すような扇状領域Ｄ４として識別する（図３ステップＳ４）。

(5) 空中線系１１の主ローブの方向がサイクリックに変更されるスイープに同期して、その空中線系１１から送信波が放射される方向が上記扇状領域Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ４の何れに該当するかを識別し（図３ステップＳ５）、これらの扇状領域Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ４毎に、以下の処理を行う。

(5-1) 扇状領域Ｄ１〜Ｄ３については、自船１０Ｖに対する相対距離が最大である他船であっても、検知が可能であり、かつ無用に過大ではない値に送信波の電力を設定する（図３ステップＳ６）。

(5-2) 扇状領域Ｄ４については、自船１０Ｖに対する相対距離が最大である他船、または、該当する陸上の縁部の内、自船１０Ｖに対する相対距離が最大である縁部に位置し得る他船であっても、検知が可能であり、かつ無用に過大ではない値に送信波の電力を設定する（図３ステップＳ７）。

すなわち、扇状領域Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ４の何れについても、空中線系１１から放射される送信波の電力は、自船１０Ｖに対して最も遠い位置にある他船の検知が損なわれないが、過大ではない値に自動的に設定され、かつ自船１０Ｖや他船が移動しても安定に維持される。

このように本実施形態によれば、他船が密集して位置する領域と、空中線系１１（レーダ装置１０）によって放射される送信波によって干渉を被る可能性がある電子機器や無線装置が存在し得る陸地の何れについても、その送信波の電力が低く抑えられる。

したがって、自船１０Ｖとその回りに位置する他船との何れが移動しても、本実施形態に係るレーダ装置１０によって送信される送信波によって、個々の他船に搭載されたレーダ装置が干渉を被る程度や可能性が自動的に低く抑えられ、かつ安定に維持される。

なお、本実施形態では、自船１０Ｖの周囲にある領域を扇状領域Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ４に区分するために行われる他船や陸地の識別は、信号処理部１３によって生成された指示画像上にある像のパターン認識により行われている。

しかし、このような他船の識別は、例えば、個々の他船に搭載されたＡＩＳ(Automatic Identification System)によって通知された情報に基づく上記パターン認識の支援により行われ、あるいはその情報のみに基づいて行われてもよい。

また、上記陸地の識別は、例えば、既知の地図情報（インタネット等を介してアクセス可能な地図データベースであってもよい。）が適宜参照されることにより、精度よく行われてもよい。

さらに、上記扇状領域Ｄ１〜Ｄ３の識別は、必ずしも個々の他船の位置や地理的な分布に基づいて行われなくてもよく、例えば、制御部１５の配下で、各部が以下の通りに連係して行われる「干渉評価」により実現されてもよい。

(1) 送信部１２による送信波の送信が所定の期間に亘って規制される。
(2) この期間内に、空中線系１１の主ローブの方向が全ての方向に亘って（サイクリックに）更新され、その空中線１１に個々の方向から到来する干渉波（レーダ装置１０によって空中線から放射される送信波と少なくとも一部の占有帯域が周波数軸上で重なる。）の電力の分布が方位毎に計測される。

(3) このようにして計測された電力の分布が方位に沿って区分されることによって、扇状領域Ｄ１〜Ｄ３が識別される。
また、このような「干渉評価」は、レーダ装置１０では、通常の目標検知のために行われるスイープが反復される状態で、所定の頻度（周期）で自動的に反復して間欠的に行われてもよい。

また、扇状領域Ｄ１〜Ｄ３の識別と、これらの扇状領域Ｄ１〜Ｄ３毎に送信されるべき送信波の電力の設定とは、例えば、以下に列記する項目の所定の重みに基づく積和として評価される「干渉特徴量」に基づいて行われることにより、レーダ装置１０によって行われる物標の検知の形態との整合が図られ、かつ省エネルギーやランニングコストの削減が図られてもよい。

(1) 個々の他船から到来する干渉波の数
(2) 個々の他船から到来する干渉波のレベル
(3) 指示画面上で個々の他船が占める領域の面積

さらに、本実施形態では、自船１０Ｖおよび他船の全てに搭載されたレーダ装置が物標の検知のために同じ周波数帯の無線信号を用いている。

しかし、本発明はこのようなレーダ装置に限定されず、例えば、周波数帯と変調方式との双方もしくは何れか一方が異なる無線信号を用いて自船１０Ｖが所望の物標の検知を行い得る場合には、他船の全てについても、これらの異なる周波数帯や変調方式の内、レーダ装置１０の送信波によって干渉を被る可能性がある周波数帯と変調方式との双方もしくは何れか一方毎に、上記扇状領域Ｄ１〜Ｄ３等の識別が行われてもよい。

また、本実施形態では、所望の他船（追尾の対象なっている船舶、ＡＩＳ等により識別される特定の船舶であってもよい。）が何れの扇状領域の縁部およびその近傍に位置しないように、扇状領域Ｄ１〜Ｄ３の方位方向における境界が設定されることによって、レーダ装置を用いた航行の安全性や利便性の向上ならびに確保が図られてもよい。

さらに、本実施形態では、扇状領域Ｄ１〜Ｄ３の方位方向における境界は、例えば、指示部１４の指示画面を介して操作者によって与えられた指示に応じて、設定、変更、調整、固定等が適宜行われてもよい。

また、本実施形態では、既述の処理（図３ステップＳ６またはＳ７）に基づいて設定される送信波の電力は、他船に干渉を及ぼす程度が軽減されるならば、如何なる値に設定されてもよいが、例えば、以下に列記する値に設定されることによって、物標である他船の識別が損なわれない範囲で、レーダ装置１０の性能や信頼性の向上が図られてもよい。

(1) 探知されるべき物標の分布、位置その他の属性に適応したレーダ方程式に基づいて適宜算出されることにより、空中線系１１から放射される送信波の電力に過不足が精度よく安定に回避される。
(2) 探知されるべき物標が位置するレンジに適した値に逐次更新される。

(3) 扇状領域Ｄ１〜Ｄ２、Ｄ２〜Ｄ３、Ｄ３〜Ｄ４、Ｄ４〜Ｄ１、…とサイクリックに行われるスイープの過程では、各扇状領域の境界近傍における送信波の電力が階段状に変化することに起因する様々な課題が解決できるように、その送信波の電力の変更が所定の平滑処理の下で更新される。

さらに、本実施形態では、指示画像と、ＧＰＳ等の衛星航法や既述の地図情報との間における対応付けやマッピングについては、例えば、ＧＰＳコンパスを用いて求められた自船１０Ｖの船首方向を基準として行われ、あるいはその他の如何なる形態で実現されてもよい。

また、本発明は、舶用の固体化レーダ装置に限定されず、以下の何れのレーダ装置にも、同様に適用可能である。
(1) 非固体化レーダ装置
(2) パルスレーダ装置
(3) 送信波が時間軸上で所定の短い間隔で配置された複数のパルス波として構成されるレーダ装置
(4) 舶用以外の用途に供されるレーダ
(5) 二次レーダ装置

さらに、本実施形態のハードウェアおよびソフトウェアの構成は、既述の構成に限定されず、その一部または全てに如何なる改良が施されてもよく、かつ各部の連係として行われる本発明の特徴的な振る舞いや処理は、如何なる形態で機能分散と負荷分散との双方もしくは何れか一方が図られてもよい。

以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の構成、作用および効果を「特許請求の範囲」、「課題を解決するための手段」、「発明の効果」の各欄の記載に準じた様式で列記する。

〔請求項６〕 請求項１、３、４、５の何れか１項に記載の与干渉緩和支援装置において、
前記送信方向区分手段は、
前記他のレーダ装置毎に、搭載された移動体に共に搭載されたＡＩＳによって通知された情報に基づいて、前記相対距離と前記地理的な密度との双方もしくは何れか一方を得る
ことを特徴とする与干渉緩和支援装置。

すなわち、送信波の電力が抑制されるべき程度が設定されるべき方向の区分の基準である他のレーダ装置の相対距離と、密集の度合いとは、何れも、レーダ信号処理によって求められるより精度よく求められる。

したがって、本発明が適用されたレーダ装置は、性能および信頼性が高められ、安定に維持される。

〔請求項７〕 請求項１、３、４、５の何れか１項に記載の与干渉緩和支援装置において、
前記送信方向区分手段は、
前記レーダ装置が搭載された移動体の回りの地図情報に基づいて、前記相対距離と前記地理的な密度との双方もしくは何れか一方を得る
ことを特徴とする与干渉緩和支援装置。

すなわち、送信波の電力が抑制されるべき程度が設定されるべき方向の区分の基準である他のレーダ装置の相対距離と、密集の度合いとは、何れも、レーダ信号処理によって求められるより精度よく求められる。

したがって、本発明が適用されたレーダ装置は、性能および信頼性が高められ、安定に維持される。

〔請求項８〕 請求項１、３、４、５の何れか１項に記載の与干渉緩和支援装置において、
前記送信方向区分手段は、
前記送信波の送信が停止している期間に前記他のレーダ装置から到来する到来波の電力の地理的な分布として、前記地理的な密度を得る
ことを特徴とする与干渉緩和支援装置。

すなわち、送信波の電力が抑制されるべき程度が設定されるべき方向の区分の基準である他のレーダ装置の密集の度合いは、本発明が適用されたレーダ装置の回りに実際に位置する他のレーダ装置の特性、稼働の状況に適合する高い精度で求められる。

したがって、本発明が適用されたレーダ装置は、性能および信頼性が高められ、安定に維持される。

〔請求項９〕
請求項１、３、４、５の何れか１項に記載の与干渉緩和支援装置において、
前記送信方向区分手段は、
前記他のレーダ装置のそれぞれと共に同じ移動体に搭載されたＡＩＳによって通知され、かつ前記レーダ装置によって検知されるべき移動体が分布する密度が高い順に、前記送信波が放射される方向を区分する
ことを特徴とする与干渉緩和支援装置。

すなわち、送信波の電力が抑制されるべき程度が設定されるべき方向の区分の基準である他のレーダ装置の密集の度合いは、レーダ信号処理によって求められるより精度よく求められる。

したがって、本発明が適用されたレーダ装置は、性能および信頼性が高められ、安定に維持される。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。

１０ レーダ装置
１１ 空中線系
１２ 送受信部
１３ 信号処理部
１４ 指示部
１５ 制御部

Claims (5)

1. レーダ装置の送信波によって干渉を被る可能性がある他のレーダ装置との相対距離と、前記他のレーダ装置が位置する地理的な密度との双方または何れか一方の順に、前記送信波が放射される方向を区分する送信方向区分手段と、
   前記送信方向区分手段によって区分された方向毎に、前記相対距離が短く、かつ前記密度が高いほど小さな値に、前記送信波の電力を抑制する電力制御手段と
   を備えたことを特徴とする与干渉緩和支援装置。
2. レーダ装置が送信波を放射し得る方向を前記レーダ装置の操作者によって与えられる指示に応じて区分する送信方向区分手段と、
   前記送信方向区分手段によって区分された方向毎に、前記相対距離が短く、かつ前記密度が高いほど小さな値に、前記送信波の電力を抑制する電力制御手段と
   を備えたことを特徴とする与干渉緩和支援装置。
3. 請求項１に記載の与干渉緩和支援装置において、
   前記送信方向区分手段は、
   前記他のレーダ装置に割り付けられた無線周波数帯と、前記他のレーダ装置に適用された変調方式との双方または何れか一方毎に、前記送信波が放射される方向を区分する
   ことを特徴とする与干渉緩和支援装置。
4. 請求項１または請求項３に記載の与干渉緩和支援装置において、
   前記送信方向区分手段は、
   前記レーダ装置の操作者が与える指示に応じて、前記送信波が放射される方向を区分する
   ことを特徴とする与干渉緩和支援装置。
5. 請求項１、３、４の何れか１項に記載の与干渉緩和支援装置において、
   前記電力制御手段は、
   前記レーダ装置が前記他のレーダ装置が搭載された移動体を探知可能な範囲で、前記送信波の電力を低減する
   ことを特徴とする与干渉緩和支援装置。