JP2014185873A

JP2014185873A - 管制装置

Info

Publication number: JP2014185873A
Application number: JP2013059272A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Sugisaki; 大輔杉▲崎▼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-10-02

Abstract

【課題】レーダ電波輻射域外から到来する目標に対する対処時間を短縮することができる管制装置を提供する。
【解決手段】外部ネットワーク１６から得られた目標情報２１と誤差情報２２により、レーダ電波輻射域外の目標存在圏と、当該目標がレーダ電波輻射域内に到来する予測時刻及び予測位置と、予測位置での目標存在圏を計算することで、予測位置での目標存在圏を重点捜索エリアとして設定し、当該エリアにレーダ電波輻射域を設定して、レーダ管制システム１３に指示する。これにより、レーダに重点捜索エリアを重点的に捜索させることで、レーダ電波輻射域外から到来する目標に対して迅速に対処することができるようにする。
【選択図】図２

Description

この発明は、レーダ装置を用いた管制装置に関する。

艦船に搭載される管制装置は、レーダ装置、画像装置等のセンサと、これらを管制する情報処理装置から構成される。従来、艦船搭載用レーダ装置は、例えば水平線より下側（レーダ水平線下）の領域が自己のレーダ装置のレーダ電波輻射域から外れた見通し外領域となって、目標の捕捉が出来ない。このため、例えばＣ４Ｉ（ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＳｙｓｔｅｍ）のような外部ネットワークから得られる目標情報を利用し、地上、他の艦船、航空機等に設置された複数のレーダ装置、画像装置等を連接したセンサにより得られた目標情報を用いて、自己の見通し外領域の目標捜索が行われる。しかしながら、外部ネットワークから得られた目標情報は不確かであるため、当該目標情報をそのまま使用して目標対処することはできず、自己のレーダ装置で改めて探知し直す必要がある。それ故、見通し外領域から到来する目標に対しては、目標情報の確認に時間を要して、目標への対処が遅れてしまうという問題がある。

この対処時間の改善を図るための技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１のシステムは、デジタルマップを用いた３次元的な表示情報（画面）を利用し、目標が出現しそうなエリアを高優先度エリアとして、ユーザが自由に高優先度エリアを設定できるようにしている。当該高優先度エリアをレーダ装置により重点的に捜索することで、目標への対処時間を向上させることができる。

特開２００５−２４１０４６号公報

上記のように、自己のレーダ装置のレーダ水平線下のレーダ電波輻射域外から到来する目標に対しては、自己のレーダ装置で目標の捕捉ができないため、目標への対処が遅れてしまうという問題がある。また、自己からの直線距離でレーダ電波輻射域内に存在する目標が、レーダ水平線下において自己のレーダ装置から見えない見通し外領域に位置する場合も、到来する目標への対処が遅れる可能性がある。

また、上記特許文献１の技術は、画面表示した高優先度エリアの決定はオペレータが行うことから、オペレータへの依存度が大きく、客観的且つ正確な高優先度エリアの決定ができない、もしくは目標の探知に時間を要することがあり得る。

また、上記特許文献１において外部ネットワークから得られる目標情報を利用する場合、例えばＣ４Ｉから得た目標の位置情報は、自己が持つレーダに比べて誤差が大きい場合が多く、Ｃ４Ｉから得た目標情報をそのまま使用して目標対処することができず、自己のレーダで改めて目標を探知する必要がある。このため、その探知に時間がかかり、目標の捕捉性能が低下するという問題がある。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、外部ネットワークから得られる目標情報を利用して、レーダ電波輻射域外から到来する目標に対してより短い時間で目標探知を行う管制装置を得ることを目的とする。

この発明による管制装置は、外部センサの捕捉した目標情報を伝送する目標情報ネットワークに接続され、当該目標情報ネットワークから目標の位置、速度を含む目標情報を取得し、自己のレーダ装置のレーダ電波輻射域と当該目標情報に基いて、当該目標が上記レーダ装置のレーダ電波輻射域内に到来する目標到来時刻と予測位置を計算し、当該予測位置を中心に上記限定されたレーダ電波輻射域を計算して、当該限定されたレーダ電波輻射域及び目標到来時刻を出力する情報処理装置と、上記情報処理装置から出力される上記目標到来時刻に、上記レーダ装置が、上記情報処理装置から出力される限定されたレーダ電波輻射域を指向するように上記レーダ装置を制御するレーダ電波輻射域制御部と、を備えたものである。

この発明によれば、レーダ装置の指向方向を目標の予測位置を含む限定されたレーダ電波輻射域に絞ることにより、レーダリソースを優先的に重点捜索エリアに割り当てることができるので、レーダ電波輻射域外から到来する目標に対して迅速に対処することができるようになり、これにより目標捕捉性能を向上させた管制装置を提供することができる。

実施の形態１による管制装置の構成を示す図である。実施の形態１による管制装置の処理データフローを示す図である。実施の形態１による管制装置の表示例を示す図である。

図１は、この発明に係る実施の形態１による管制装置の構成を示す図である。図において、実施の形態１の管制装置は、Ｃ４Ｉ情報処理装置１１、戦術情報処理装置１２、レーダ管制システム１３が連接された構成からなる。Ｃ４Ｉ情報処理装置１１及び戦術情報処理装置１２は情報処理装置を構成する。

Ｃ４Ｉ情報処理装置１１は、計算機から構成され、自己のセンサ以外が捕捉した目標情報を伝送し提供するＣ４Ｉ情報ネットワーク（目標情報ネットワーク）１６と連接される。Ｃ４Ｉ情報ネットワーク１６の提供する目標情報は例えば座標、高度、速度情報等からなり、この目標情報は、地上、他の艦船、航空機等に設置された複数のレーダ装置または画像装置等を連接したセンサによって得られる。また、レーダ管制システム１３は、レーダ電波輻射制御部１４と、レーダ装置１５を備えている。レーダ装置１５は、例えば艦船に搭載されて、実際にレーダを輻射して自ら目標捜索を行い、目標情報を取得する。レーダ電波輻射制御部１４は、計算機から構成され、目標捜索に使用されるレーダ装置１５から送信される電波の電波輻射域を制御する。戦術情報処理装置１２は、計算機及び入力装置、表示装置（図示せず）からなる情報処理装置をなすコンソールから構成される。戦術情報処理装置１２は、Ｃ４Ｉ情報処理装置１１とレーダ管制システム１３の間の情報伝送を行うとともに、Ｃ４Ｉ情報処理装置１１から得られた目標情報に基いてレーダ管制システム１３の制御を行う。また、Ｃ４Ｉ情報処理装置１１から得られた目標情報を自己の表示装置に表示する。

図２は、実施の形態１による管制装置の処理データフローを示す図である。図２において、Ｃ４Ｉ情報処理装置１１は、Ｃ４Ｉ情報ネットワーク１６から、目標の座標、高度及び速度情報等をパラメータとして有するＣ４Ｉ目標情報２１を受信する。また、Ｃ４Ｉ情報処理装置１１は、Ｃ４Ｉ情報ネットワーク１６から、Ｃ４Ｉ目標情報２１の正確さを示すＣ４Ｉ誤差情報２２を受信する。Ｃ４Ｉ情報処理装置１１は、この受信したＣ４Ｉ目標情報２１及びＣ４Ｉ誤差情報２２を、戦術情報処理装置１２に入力する。なお、Ｃ４Ｉ誤差情報２２は、オペレータが入力装置を用いて、戦術情報処理装置１２に直接手動で設定入力しても良い。

戦術情報処理装置１２は、Ｃ４Ｉ情報処理装置１１からＣ４Ｉ目標情報２１及びＣ４Ｉ誤差情報２２が入力され、所持する記憶装置（図示せず）にＣ４Ｉ誤差情報２２を設定する。戦術情報処理装置１２は、受信したＣ４Ｉ目標情報２１から得られた目標の座標（以下、目標検出位置）を中心に、Ｃ４Ｉ誤差情報２２より得られた目標の位置誤差Δｘ、目標検出時刻ｔ_１から現在時刻ｔ_０を引いた経過時間（ｔ_１−ｔ_０）、及び目標速度ｖから、目標の存在しうる存在範囲（以下、目標存在圏とする）を算出する。この目標存在圏は、例えばΔｒ＝ｖ×（ｔ_１−ｔ_０）＋Δｘで求められる、半径Δｒの球となり、目標存在圏計算２３にて算出される。

また、目標存在圏計算２３は、レーダ装置１５が設置されるレーダ展開位置を中心としてレーダ装置１５のレーダ電波輻射域を半径（ΔＲ）とする球と、上記目標の座標（目標検出位置）を起点とする目標の進行方向の直線３４との交点を算出する。目標存在圏計算２３は、当該算出した交点のうち、現在の目標位置に近い交点を、レーダ電波輻射域に到来する位置（以下、予測位置）として算出する処理を行う。

また、目標存在圏計算２３は、目標検出位置から予測位置までの距離を、当該目標の速度で割ることで、目標が予測位置に到来する時刻（以下、目標到来時刻）を算出する。さらに、目標存在圏計算２３は、上記で算出した予測位置を中心として、上記で算出した目標存在圏と誤差情報から算出した半径Δｒを持つ球を、予測位置での目標存在圏として算出する処理を行う。

レーダ電波輻射域計算２４は、目標存在圏計算２３で算出された当該目標の予測位置と、これを中心とした目標存在圏及び目標到来時刻より、目標の重点捜索エリアを設定する処理を行う。

ここで、重点捜索エリアは、予測位置における目標存在圏の領域内と同一のエリアに設定する。レーダ電波輻射域計算２４は、目標到来時刻での、目標存在圏のレンジ幅及び高度幅から、重点捜索エリアを輻射範囲内に内含するレーダ装置１５の方位幅と仰角幅を求め、当該方位幅及び仰角幅内に限定されたレーダ電波輻射域を計算する。

戦術情報処理装置１２は、レーダ電波輻射域計算２４の後、レーダ装置１５の限定されたレーダ電波輻射域を、レーダ管制システム１３のレーダ電波輻射制御部１４に送信する。レーダ電波輻射域制御部１４は、戦術情報処理装置１２からの限定されたレーダ電波輻射域に基いて、レーダ装置１５の指向方向を制御する。このように、レーダ電波輻射制御部１４に限定されたレーダ電波輻射域を指示することで、レーダ電波輻射制御部１４は、優先的にレーダリソースを重点捜索エリアに割り当てるように、レーダ装置１５の指向方向を制御する。

レーダ電波輻射域制御部１４は、例えばレーダ装置１５に指示されたレーダ電波輻射域における単位時間あたりのレーダパルス数を、他のエリアよりも増加させる、又は指示されたレーダ電波輻射域３２にレーダ電波輻射域を絞る等の処理を行う。これにより、戦術情報処理装置１２は、レーダ装置１５を用いて重点捜索エリアに対して重点的な捜索処理を行い、誤差が大きいＣ４Ｉ情報を用いて、目標をいち早く発見することが可能となる。

また、戦術情報処理装置１２は、レーダ電波輻射域計算２４の終了後、コンソール表示２５の処理により、従前に計算された目標存在圏及び重点捜索エリアを、戦術情報処理装置１２に備わるコンソールに表示する。コンソール表示２５による表示は、例えば緯度を横軸、経度を縦軸として地上を俯瞰した図で表現される２次元の図形で表示が行われる。このように当該目標の目標位置情報をコンソールに表示することで、オペレータへ当該目標の目標位置情報を通知することができる。

図３は、実施の形態１による管制装置の表示例を示す模式図であって、戦術情報処理装置１２のコンソール表示の一例を示している。この戦術情報処理装置１２のコンソールは、目標存在圏表示に関わるユーザインタフェース部分をなしている。図に示すように、コンソール表示２５は、レーダ電波輻射域計算２４の計算した限定されたレーダ電波輻射域３２と、レーダ水平線下のようなレーダ電波輻射域外に存在するＣ４Ｉ目標情報２１で得られた目標の目標存在圏３３と、レーダ水平線３５を表示する。また、目標進路及び速度３４と、当該目標がレーダ電波輻射域に到来する予測位置の目標存在圏３６が表示される。予測位置の目標存在圏３６は、レーダ装置１５が目標を重点的に捜索すべき重点捜索エリアとなる。

これにより、戦術情報処理装置１２のコンソールの表示装置（表示画面）３１に、レーダ電波輻射域外の目標が到来する予測位置が表示されることとなるので、オペレータが早期に目標を認識することが可能となる。また、当該予測位置を用いて、戦術情報処理装置１２が予測位置の目標存在圏３６及びその予測位置の目標存在圏３６を内含する限定されたレーダ電波輻射域３２を設定することによって、オペレータに依存することなく、客観的且つ自動的に重点捜索エリアを設定することが可能となり、自己のレーダ装置１５で目標を探知するまでの時間を短縮することが可能となる。

かくして、例えばレーダ水平線下に存在する目標への対処時間の短縮を図ることができる。また、仮に自己のレーダ装置１５または艦船の上空周辺を飛行する航空機搭載用レーダ装置から目標情報が得られない場合があったとしても、Ｃ４Ｉ情報ネットワーク１６が提供する、地上、他の艦船等のセンサから広域に得られる目標情報を用いることにより、外部ネットワークから得られる目標情報を有効活用して、レーダ電波輻射域外から到来する目標に対してより短い時間で目標探知を行うことができる。

以上説明した通り、実施の形態１による管制装置は、外部センサの捕捉した目標情報を伝送する目標情報ネットワークとしてのＣ４Ｉ情報ネットワーク１６に接続され、当該Ｃ４Ｉ情報ネットワーク１６から目標の位置、速度を含む目標情報を取得し、自己のレーダ装置１５のレーダ電波輻射域と当該目標情報に基いて、当該目標が上記レーダ装置１５のレーダ電波輻射域内に到来する目標到来時刻と予測位置を計算し、当該予測位置を中心に上記限定されたレーダ電波輻射域３２を計算して、当該限定されたレーダ電波輻射域３２及び目標到来時刻を出力する情報処理装置（Ｃ４Ｉ情報処理装置１１、戦術情報処理装置１２）と、上記情報処理装置から出力される上記目標到来時刻に、上記レーダ装置１５が、上記情報処理装置から出力される限定されたレーダ電波輻射域３２を指向するように上記レーダ装置を制御するレーダ電波輻射域制御部を備えたものである。また、上記情報処理装置は、上記目標の位置誤差から上記目標の位置を中心とする上記目標の存在範囲（目標存在圏３３）を算出し、当該存在範囲及び上記目標の速度から上記目標の予測位置を算出する。また、上記情報処理装置は、上記目標の位置及び当該目標の位置を中心とする上記目標の存在範囲（目標存在圏３３）と、上記限定されたレーダ電波輻射域３２と、上記レーダ装置のレーダ電波輻射域が水平線と交差する領域（レーダ水平線３５）とを画面に表示する。

これにより、実施の形態１による管制装置は、レーダ装置１５の指向方向を、目標の予測位置の目標存在圏３６を含む限定されたレーダ電波輻射域３２に絞ることにより、レーダリソースを優先的に重点捜索エリアに割り当てることができるので、レーダ電波輻射域外から到来する目標に対して迅速に対処することができるようになり、目標捕捉性能を向上させた管制装置を提供することができる。

１１Ｃ４Ｉ情報処理装置、１２戦術情報処理装置、１３レーダ管制システム、１４レーダ電波輻射制御部、１５レーダ装置、１６Ｃ４Ｉ情報ネットワーク。

Claims

外部センサの捕捉した目標情報を伝送する目標情報ネットワークに接続され、当該目標情報ネットワークから目標の位置、速度を含む目標情報を取得し、自己のレーダ装置のレーダ電波輻射域と当該目標情報に基いて、当該目標が上記レーダ装置のレーダ電波輻射域内に到来する目標到来時刻と予測位置を計算し、当該予測位置を中心に上記限定されたレーダ電波輻射域を計算して、当該限定されたレーダ電波輻射域及び目標到来時刻を出力する情報処理装置と、
上記情報処理装置から出力される上記目標到来時刻に、上記レーダ装置が上記情報処理装置から出力される限定されたレーダ電波輻射域を指向するように、上記レーダ装置を制御するレーダ電波輻射域制御部と、
を備えた管制装置。
上記情報処理装置は、上記目標の位置誤差から上記目標の位置を中心とする上記目標の存在範囲を算出し、当該存在範囲及び上記目標の速度から上記目標の予測位置を算出する請求項１記載の管制装置。
上記情報処理装置は、上記目標の位置及び当該目標の位置を中心とする上記目標の存在範囲と、上記限定されたレーダ電波輻射域と、上記レーダ装置のレーダ電波輻射域が水平線と交差する領域とを画面に表示する請求項２記載の管制装置。