JP2014240752A - Radar device - Google Patents

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JP2014240752A
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美明 武地
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美明 武地
昌裕 箕輪
Masahiro Minowa
昌裕 箕輪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar device capable of preventing the generation of a radar false image due to the generation or reflection of useless power even when there exists a radio wave obstacle within an observation range, and simplifying the installation process.SOLUTION: A radar device 10 includes: a satellite signal tracking part 12a for tracking each of a plurality of GPS satellites; an orbit data acquisition part 12c for acquiring the data of the orbit of each of the GPS satellites; and a mask range setting part 15 for calculating coordinates where the satellite signal tracking part 12a have been unable to track the plurality of GPS satellites and coordinates where the satellites have appeared in coordinates determined by an azimuth angle and elevation angle with the installation position as a reference for each orbit, and for setting a range surrounded by segments connecting the respective coordinates as a radio wave transmission stop range for stopping the transmission of a radio wave.

Description

本発明は、例えば気象を観測するレーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar apparatus that observes, for example, weather.

気象レーダは、比較的低い高度を観測対象とし、360度の周囲に電波を送信して降雨状況を観測している。従来、例えばビルの屋上に気象レーダを設置した場合、気象レーダの観測範囲内に高層ビルや樹林等(以下「電波障害物」という。)があると、気象レーダから送信された電波が電波障害物で反射するので、無駄な電力の発生となるとともに、実際には観測範囲内に存在しない物標の画像(レーダ偽像)が発生するという課題があった。
この課題を解決するものとして、特許文献1記載の気象レーダ装置が知られている。特許文献1記載のものは、アンテナと、アンテナを垂直軸回りに回転させてその方位角を可変させる方位角駆動機構と、アンテナの仰角を可変させる仰角駆動機構と、方位角駆動機構に対してアンテナが一定速度で回転するよう方位角データを出力する方位角制御回路と、予め方位角ごとに対応付けた仰角を記憶する仰角記憶テーブルを有する仰角制御回路と、を備えている。
The weather radar observes rainfall conditions by transmitting radio waves around 360 degrees with a relatively low altitude as an observation target. Conventionally, for example, when a weather radar is installed on the roof of a building, if there are high-rise buildings or forests (hereinafter referred to as “radio wave obstacles”) within the observation range of the weather radar, the radio wave transmitted from the weather radar is Since it is reflected by an object, there is a problem in that wasteful power is generated and an image of a target (radar false image) that does not actually exist within the observation range is generated.
As a means for solving this problem, a weather radar device described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes an antenna, an azimuth angle driving mechanism that varies the azimuth angle by rotating the antenna around a vertical axis, an elevation angle driving mechanism that varies the elevation angle of the antenna, and an azimuth angle driving mechanism. An azimuth angle control circuit that outputs azimuth angle data so that the antenna rotates at a constant speed, and an elevation angle control circuit that has an elevation angle storage table that stores elevation angles previously associated with each azimuth angle are provided.

この構成により、特許文献1記載のものは、仰角制御回路が、気象を観測する観測地点において予め求められた方位角データに対応する仰角データを仰角記憶テーブルから求め、求めたデータを仰角駆動機構に出力し、高層ビルや樹林等(以下「電波障害物」という。)が存在する方位では仰角を大きくすることにより、無駄な電力の発生や反射によるレーダ偽像の発生を防止できるようになっている。   With this configuration, the one disclosed in Patent Document 1 is such that the elevation angle control circuit obtains elevation angle data corresponding to the azimuth angle data obtained in advance at the observation point where the weather is observed from the elevation angle storage table, and obtains the obtained data from the elevation angle drive mechanism. In the direction where there are high-rise buildings, forests, etc. (hereinafter referred to as “radio-wave obstacles”), the elevation angle is increased to prevent generation of wasted power and radar false images due to reflections. ing.

特開平10−104356号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-104356

しかしながら、特許文献1記載のものでは、電波障害物が存在する方位と、電波障害物を避けるための仰角とを観測地点ごとに予め求める必要があるので、装置の設置工程が煩雑となってしまうという課題があった。   However, in the device described in Patent Document 1, it is necessary to obtain in advance for each observation point an azimuth where a radio wave obstacle exists and an elevation angle for avoiding the radio wave obstacle, so that the installation process of the apparatus becomes complicated. There was a problem.

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、観測範囲内に電波障害物がある場合でも無駄な電力の発生や反射によるレーダ偽像の発生を防止することができ、しかも設置工程を容易化することができるレーダ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the conventional problems, and can prevent generation of useless power and radar false images due to reflection even when there is a radio wave obstacle in the observation range. An object of the present invention is to provide a radar device that can facilitate the installation process.

本発明のレーダ装置は、所定の設置位置に設置され、目標に向けて送信した電波のエコーを受信するレーダ装置であって、全地球測位システムに含まれる複数の衛星をそれぞれ追尾する衛星追尾手段と、前記各衛星の軌道のデータを取得する軌道データ取得手段と、東西南北の各方位を示す十字交差線と前記十字交差線の交点を前記設置位置の真上として前記交点を中心とする同心円で仰角を表した2次元座標において、前記衛星追尾手段が衛星を追尾できなくなった座標及び衛星が出現した座標を前記軌道ごとに求め、前記各座標を結んだ線分で囲われた範囲内を前記電波の送信を停止する電波送信停止範囲として設定する電波送信停止範囲設定手段と、
を備えた構成を有している。
A radar apparatus according to the present invention is a radar apparatus that is installed at a predetermined installation position and receives an echo of a radio wave transmitted toward a target, and is a satellite tracking unit that tracks each of a plurality of satellites included in the global positioning system. Orbit data acquisition means for acquiring the orbit data of each satellite, and a concentric circle centered on the intersection with the intersection of the cross intersection line indicating each direction of east, west, north, and south and the intersection of the cross intersection line directly above the installation position In the two-dimensional coordinates representing the elevation angle in step 2, the coordinates at which the satellite tracking means can no longer track the satellite and the coordinates at which the satellite appeared are obtained for each orbit, and within the range surrounded by the line segment connecting the coordinates. Radio wave transmission stop range setting means for setting the radio wave transmission stop range for stopping the transmission of the radio wave;
It has the composition provided with.

この構成により、本発明のレーダ装置は、電波送信停止範囲設定手段が、衛星追尾手段が複数の衛星を追尾できなくなった各座標を軌道ごとに求めて自動的に電波送信停止範囲を設定するので、従来のもののように、電波障害物が存在する方位と、電波障害物を避けるための仰角とを観測地点ごとに予め求める必要がない。したがって、本発明のレーダ装置は、観測範囲内に電波障害物がある場合でも無駄な電力の発生や反射によるレーダ偽像の発生を防止することができ、しかも設置工程を容易化することができる。   With this configuration, in the radar apparatus of the present invention, the radio wave transmission stop range setting unit automatically sets the radio wave transmission stop range by obtaining each coordinate for each orbit where the satellite tracking unit can no longer track a plurality of satellites. Unlike the conventional ones, it is not necessary to previously obtain the azimuth in which a radio wave obstacle exists and the elevation angle for avoiding the radio wave obstacle for each observation point. Therefore, the radar apparatus of the present invention can prevent generation of useless electric power or generation of a false radar image due to reflection even when there is a radio wave obstacle in the observation range, and can facilitate the installation process. .

本発明のレーダ装置は、予め定められた時間間隔で前記電波送信停止範囲を更新する電波送信停止範囲更新手段をさらに備えた構成を有している。   The radar apparatus according to the present invention further includes a radio wave transmission stop range updating unit that updates the radio wave transmission stop range at predetermined time intervals.

この構成により、本発明のレーダ装置は、必要に応じて適宜又は定期的に電波送信停止範囲を更新することができる。   With this configuration, the radar apparatus of the present invention can update the radio wave transmission stop range as needed or periodically.

本発明は、観測範囲内に電波障害物がある場合でも無駄な電力の発生や反射によるレーダ偽像の発生を防止することができ、しかも設置工程を容易化することができるという効果を有するレーダ装置を提供することができるものである。   The present invention can prevent generation of useless electric power or generation of a false radar image due to reflection even when there is a radio wave obstruction within the observation range, and can further facilitate the installation process. An apparatus can be provided.

本発明に係るレーダ装置の一実施形態における設置例を示す図である。It is a figure which shows the example of installation in one Embodiment of the radar apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーダ装置の一実施形態におけるブロック構成図である。It is a block block diagram in one Embodiment of the radar apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーダ装置の一実施形態において、東京で観測されるGPS衛星の衛星数を示す図である。It is a figure which shows the satellite number of the GPS satellite observed in Tokyo in one Embodiment of the radar apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーダ装置の一実施形態において、衛星信号追尾部及び軌道データ取得部が24時間監視した結果を天空座標で表した図である。It is the figure which represented the result which the satellite signal tracking part and the orbit data acquisition part monitored for 24 hours in one Embodiment of the radar apparatus based on this invention with the sky coordinate. 本発明に係るレーダ装置の一実施形態において、マスク範囲設定部が設定したマスク範囲の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mask range which the mask range setting part set in one Embodiment of the radar apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーダ装置の一実施形態におけるメインルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the main routine in one Embodiment of the radar apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーダ装置の一実施形態におけるマスク範囲設定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the mask range setting process in one Embodiment of the radar apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーダ装置の一実施形態において、電波送信停止区間の設定の説明図である。It is explanatory drawing of the setting of an electromagnetic wave transmission stop area in one Embodiment of the radar apparatus which concerns on this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明に係るレーダ装置の一実施形態における構成について説明する。なお、本発明に係るレーダ装置を気象レーダに適用した例を挙げて説明する。   First, the configuration of an embodiment of a radar apparatus according to the present invention will be described. An example in which the radar apparatus according to the present invention is applied to a weather radar will be described.

図1に示すように、本実施形態におけるレーダ装置10は、例えば、ビル1の屋上に設置され、360度の周囲に電波を送信して送信した電波のエコーを受信することにより、降雨状況を観測する気象レーダとして機能するものである。ビル1の近傍にはビル2があり、従来ならば、レーダ装置10から送信された電波の一部はビル2に当たって反射されるので、レーダ装置10において無駄な電力や反射による偽像が発生してしまう。本実施形態におけるレーダ装置10は、この課題を解決できるものである。   As shown in FIG. 1, the radar apparatus 10 according to the present embodiment is installed on the roof of a building 1, for example. It functions as a weather radar to observe. There is a building 2 in the vicinity of the building 1, and conventionally, a part of the radio wave transmitted from the radar device 10 hits the building 2 and is reflected, so that a false image is generated in the radar device 10 due to useless power and reflection. End up. The radar apparatus 10 according to the present embodiment can solve this problem.

レーダ装置10のブロック構成図を図2に示す。図2に示すように、レーダ装置10は、GPS(Global Positioning System)受信機11、信号解析装置12、追尾データ記憶部13、軌道データ記憶部14、マスク範囲設定部15、マスク範囲記憶部16、レーダ制御部17、駆動制御装置18、信号処理装置19、レーダアンテナ20を備えている。   A block diagram of the radar apparatus 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the radar apparatus 10 includes a GPS (Global Positioning System) receiver 11, a signal analysis apparatus 12, a tracking data storage unit 13, an orbit data storage unit 14, a mask range setting unit 15, and a mask range storage unit 16. A radar control unit 17, a drive control device 18, a signal processing device 19, and a radar antenna 20.

レーダ装置10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、各種インタフェースが接続される入出力回路等を備えたマイクロコンピュータを含む。このマイクロコンピュータは、ROMに予め格納された制御プログラムをCPUに実行させることにより、レーダ装置10の機能を実現するようになっている。   The radar apparatus 10 includes a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an input / output circuit to which various interfaces are connected. The microcomputer realizes the function of the radar apparatus 10 by causing a CPU to execute a control program stored in advance in a ROM.

GPS受信機11は、GPSアンテナ11aに接続されている。信号解析装置12は、衛星信号追尾部12a、現在位置取得部12b、軌道データ取得部12cを備えている。駆動制御装置18は、方位角駆動部18a、仰角駆動部18bを備えている。   The GPS receiver 11 is connected to the GPS antenna 11a. The signal analysis device 12 includes a satellite signal tracking unit 12a, a current position acquisition unit 12b, and an orbit data acquisition unit 12c. The drive control device 18 includes an azimuth angle drive unit 18a and an elevation angle drive unit 18b.

GPS受信機11は、GPSアンテナ11aを介し、測位用衛星の一種である各GPS衛星から送信された固有の衛星信号成分を含むRF(Radio Frequency)信号を受信し、信号解析装置12に出力するようになっている。RF信号は、各GPS衛星からの航法メッセージを含む。航法メッセージには、測位計算に必要な各GPS衛星の軌道データ(エフェメリスやアルマナック等)や各種補正データが含まれており、所定のフレームレートで繰り返し放送されている。   The GPS receiver 11 receives an RF (Radio Frequency) signal including a unique satellite signal component transmitted from each GPS satellite, which is a kind of positioning satellite, via the GPS antenna 11 a and outputs the RF (Radio Frequency) signal to the signal analysis device 12. It is like that. The RF signal includes a navigation message from each GPS satellite. The navigation message includes orbit data (ephemeris, almanac, etc.) of each GPS satellite necessary for positioning calculation and various correction data, and is repeatedly broadcast at a predetermined frame rate.

衛星信号追尾部12aは、GPS受信機11が受信したRF信号から各GPS衛星が出力する固有の衛星信号成分をGPS衛星ごとに追尾(トレース)するようになっている。各GPS衛星の位置は、各GPS衛星を追尾した衛星追尾信号により、レーダ装置10の現在位置を基準とした天空座標で表されるようになっている。ここで、衛星信号追尾部12aは、本発明に係る衛星追尾手段を構成する。なお、天空座標については後述する。   The satellite signal tracking unit 12a tracks (traces) a unique satellite signal component output by each GPS satellite from the RF signal received by the GPS receiver 11 for each GPS satellite. The position of each GPS satellite is represented by sky coordinates based on the current position of the radar apparatus 10 based on a satellite tracking signal that tracks each GPS satellite. Here, the satellite signal tracking unit 12a constitutes satellite tracking means according to the present invention. The sky coordinates will be described later.

現在位置取得部12bは、GPS受信機11が受信したRF信号からレーダ装置10が設置されている現在位置の情報、例えば、緯度、経度、高さ、現在時刻の情報を取得するようになっている。   The current position acquisition unit 12b acquires information on the current position where the radar apparatus 10 is installed, for example, information on latitude, longitude, height, and current time, from the RF signal received by the GPS receiver 11. Yes.

軌道データ取得部12cは、GPS受信機11が受信したRF信号から予測される各GPS衛星の予測軌道データを取得するようになっている。この軌道データ取得部12cは、本発明に係る軌道データ取得手段を構成する。   The orbit data acquisition unit 12c acquires predicted orbit data of each GPS satellite predicted from the RF signal received by the GPS receiver 11. This orbit data acquisition unit 12c constitutes orbit data acquisition means according to the present invention.

追尾データ記憶部13は、衛星信号追尾部12aが追尾した各GPS衛星の衛星追尾信号を天空座標で表した追尾データとして記憶するようになっている。   The tracking data storage unit 13 stores the satellite tracking signal of each GPS satellite tracked by the satellite signal tracking unit 12a as tracking data expressed in sky coordinates.

軌道データ記憶部14は、軌道データ取得部12cが取得した予測軌道データを記憶するようになっている。   The trajectory data storage unit 14 stores the predicted trajectory data acquired by the trajectory data acquisition unit 12c.

マスク範囲設定部15は、天空座標において、電波の送信を停止する範囲であるマスク範囲を設定するようになっている。このマスク範囲設定部15は、本発明に係る電波送信停止範囲設定手段を構成する。また、マスク範囲は、本発明に係る電波送信停止範囲を構成する。   The mask range setting unit 15 sets a mask range that is a range in which transmission of radio waves is stopped in the sky coordinates. The mask range setting unit 15 constitutes a radio wave transmission stop range setting unit according to the present invention. Further, the mask range constitutes a radio wave transmission stop range according to the present invention.

マスク範囲記憶部16は、マスク範囲設定部15が設定したマスク範囲を天空座標で表したマスク範囲データを記憶するようになっている。   The mask range storage unit 16 stores mask range data in which the mask range set by the mask range setting unit 15 is represented by sky coordinates.

レーダ制御部17は、レーダ装置10全体の動作に係る制御を行うようになっている。具体的には、レーダ制御部17は、駆動制御装置18に駆動信号を出力し、駆動制御装置18にレーダアンテナ20を駆動させるようになっている。また、レーダ制御部17は、マスク範囲記憶部16からマスク範囲データを読み出し、マスク範囲内では電波を送信しないよう信号処理装置19を制御するようになっている。また、レーダ制御部17は、信号解析装置12に制御信号を出力し、追尾データ、現在位置データ及び軌道データを必要に応じて適宜又は定期的に信号解析装置12に取得させるようになっている。なお、レーダ制御部17は、本発明に係る電波送信停止範囲更新手段を構成する。   The radar control unit 17 performs control related to the operation of the entire radar apparatus 10. Specifically, the radar control unit 17 outputs a drive signal to the drive control device 18 and causes the drive control device 18 to drive the radar antenna 20. The radar control unit 17 reads the mask range data from the mask range storage unit 16 and controls the signal processing device 19 so as not to transmit radio waves within the mask range. Further, the radar control unit 17 outputs a control signal to the signal analysis device 12, and causes the signal analysis device 12 to acquire tracking data, current position data, and orbit data appropriately or periodically as necessary. . The radar control unit 17 constitutes a radio wave transmission stop range updating unit according to the present invention.

方位角駆動部18aは、例えば、レーダアンテナ20を回転させる垂直軸に取り付けられた回転ギアと、回転ギアを回転させるモータと、回転ギアの回転位置を示すパルスを出力するロータリエンコーダと、を備え、レーダ制御部17からの駆動信号に従ってレーダアンテナ20を垂直軸回りに回転させてレーダアンテナ20の方位を可変させるようになっている。   The azimuth angle drive unit 18a includes, for example, a rotation gear attached to a vertical axis that rotates the radar antenna 20, a motor that rotates the rotation gear, and a rotary encoder that outputs a pulse indicating the rotation position of the rotation gear. The radar antenna 20 is rotated about the vertical axis in accordance with the drive signal from the radar control unit 17 so that the direction of the radar antenna 20 is varied.

仰角駆動部18bは、例えば可逆モータを備え、レーダ制御部17からの駆動信号に従ってレーダアンテナ20の仰角を可変させるようになっている。   The elevation angle drive unit 18b includes a reversible motor, for example, and varies the elevation angle of the radar antenna 20 in accordance with a drive signal from the radar control unit 17.

信号処理装置19は、図示を省略したが、レーダ送信信号生成部、局部発振器、電波送信部、電波受信部等を備えている。そして、信号処理装置19は、レーダ送信信号を生成するとともに、物体で反射されたレーダ送信信号をレーダ受信信号として受信し、レーダアンテナ20が垂直軸の周りを1周360度回転するごとにレーダ映像のデータを出力するようになっている。   Although not shown, the signal processing device 19 includes a radar transmission signal generation unit, a local oscillator, a radio wave transmission unit, a radio wave reception unit, and the like. The signal processing device 19 generates a radar transmission signal, receives the radar transmission signal reflected by the object as a radar reception signal, and each time the radar antenna 20 rotates 360 degrees around the vertical axis, Video data is output.

レーダアンテナ20は、信号処理装置19からのレーダ送信信号をある方向に発射することにより、物標からの反射波を物標信号成分として含むレーダ受信信号を受信するようになっている。レーダアンテナ20から物標までの距離は、その物標信号成分を含むレーダ受信信号の受信時刻と、このレーダ受信信号に対応するレーダ送信信号の送信時刻との時間差から求められる。また、物標の方位は、レーダ受信信号に対応するレーダ送信信号を送信するときのレーダアンテナ20の方位から求められる。   The radar antenna 20 is configured to receive a radar reception signal including a reflected wave from a target as a target signal component by emitting a radar transmission signal from the signal processing device 19 in a certain direction. The distance from the radar antenna 20 to the target is obtained from the time difference between the reception time of the radar reception signal including the target signal component and the transmission time of the radar transmission signal corresponding to the radar reception signal. Further, the direction of the target is obtained from the direction of the radar antenna 20 when a radar transmission signal corresponding to the radar reception signal is transmitted.

次に、信号解析装置12の衛星信号追尾部12a及び軌道データ取得部12cの機能について説明する。   Next, functions of the satellite signal tracking unit 12a and the orbit data acquisition unit 12c of the signal analysis device 12 will be described.

図3は、一例として、東京において観測されるGPS衛星の衛星数を0時から24時までの1時間ごとに示した図である。図3に示すように、衛星数は、6個から11個までの範囲で変動している。衛星信号追尾部12a及び軌道データ取得部12cは、観測可能な全てのGPS衛星について例えば24時間にわたって監視するようになっている。   FIG. 3 is a diagram showing, as an example, the number of GPS satellites observed in Tokyo every hour from 0:00 to 24:00. As shown in FIG. 3, the number of satellites fluctuates in the range from 6 to 11. The satellite signal tracking unit 12a and the orbit data acquisition unit 12c monitor all observable GPS satellites over, for example, 24 hours.

図4は、衛星信号追尾部12a及び軌道データ取得部12cが24時間監視した結果を2次元の座標(天空座標)で表したものである。この天空座標は、東西南北の各方位を示す十字交差線と、十字交差線の交点をレーダ装置10の設置位置の真上として交点を中心とする同心円で仰角を表したものである。具体的には、天空座標における方位の表し方としては、北の方位を0度とし、東の方位を90度、南の方位を180度、西の方位を270度としている。天空座標における仰角の表し方としては、水平線を0度、設置位置の真上を90度としている。   FIG. 4 shows the results of 24-hour monitoring by the satellite signal tracking unit 12a and the orbit data acquisition unit 12c in two-dimensional coordinates (sky coordinates). The sky coordinates represent the elevation angle in a concentric circle centering on the intersection with the crossing line indicating each direction of east, west, north, and south, and the intersection of the crossing line directly above the installation position of the radar apparatus 10. Specifically, the direction of the azimuth in the sky coordinates is set such that the north azimuth is 0 degree, the east azimuth is 90 degrees, the south azimuth is 180 degrees, and the west azimuth is 270 degrees. In terms of how to express the elevation angle in the sky coordinates, the horizontal line is 0 degrees and the position just above the installation position is 90 degrees.

図4に示すように、天空座標には4個のGPS衛星101〜104の軌道データが示されている。ここで、説明を分かりやすくするため、衛星信号追尾部12a及び軌道データ取得部12cが観測対象とする衛星数は4個としている。なお、GPS衛星101〜104は、本発明に係る衛星を構成する。図示の軌道データのうち、実線は衛星信号追尾部12aが各GPS衛星を追尾して得た追尾軌道データ111、112、113a、113b、114a、114bを示している。一方、図示の軌道データのうち、破線は軌道データ取得部12cが取得した各GPS衛星の予測軌道データ121〜124を示している。なお、追尾軌道データ上に示した矢印は各GPS衛星の進行方向を表している。   As shown in FIG. 4, the orbit data of the four GPS satellites 101 to 104 are shown in the sky coordinates. Here, in order to make the explanation easy to understand, the number of satellites to be observed by the satellite signal tracking unit 12a and the orbit data acquisition unit 12c is four. The GPS satellites 101 to 104 constitute a satellite according to the present invention. In the illustrated orbit data, the solid line indicates the tracking orbit data 111, 112, 113a, 113b, 114a, and 114b obtained by the satellite signal tracking unit 12a tracking each GPS satellite. On the other hand, in the illustrated orbit data, a broken line indicates predicted orbit data 121 to 124 of each GPS satellite acquired by the orbit data acquisition unit 12c. In addition, the arrow shown on the tracking orbit data represents the traveling direction of each GPS satellite.

図4において、GPS衛星101に関しては、追尾軌道データ111と、予測軌道データ121とが点131で接続されている。この点131は、衛星信号追尾部12aがGPS衛星101を追尾できなくなった天空座標上の位置を示しており、以下「消滅点」と呼ぶ。   In FIG. 4, for the GPS satellite 101, tracking orbit data 111 and predicted orbit data 121 are connected at a point 131. This point 131 indicates a position on the sky coordinate where the satellite signal tracking unit 12a can no longer track the GPS satellite 101, and is hereinafter referred to as an “annihilation point”.

次に、GPS衛星102に関しては、追尾軌道データ112と、予測軌道データ122とが消滅点132で接続されている。   Next, with respect to the GPS satellite 102, the tracking orbit data 112 and the predicted orbit data 122 are connected at the vanishing point 132.

次に、GPS衛星103に関しては、追尾軌道データ113aと、予測軌道データ123とが消滅点133で接続され、予測軌道データ123と、追尾軌道データ113bとが点134で接続されている。この点134は、衛星信号追尾部12aがGPS衛星103を追尾できなくなった後に再び追尾可能となった天空座標上の位置を示しており、以下「出現点」と呼ぶ。なお、衛星信号追尾部12a及び軌道データ取得部12cが、観測を開始した時点で観測できなかったGPS衛星が出現した場合も「出現点」と呼ぶ。   Next, for the GPS satellite 103, the tracking orbit data 113a and the predicted orbit data 123 are connected at the disappearance point 133, and the predicted orbit data 123 and the tracking orbit data 113b are connected at the point 134. This point 134 indicates the position on the sky coordinates where the satellite signal tracking unit 12a becomes able to track again after the GPS satellite 103 cannot be tracked, and is hereinafter referred to as an “appearance point”. A GPS satellite that cannot be observed when the satellite signal tracking unit 12a and the orbit data acquisition unit 12c start observation also is referred to as an “appearance point”.

次に、GPS衛星104に関しては、追尾軌道データ114aと、予測軌道データ124とが消滅点135で接続され、予測軌道データ124と、追尾軌道データ114bとが出現点136で接続されている。   Next, regarding the GPS satellite 104, the tracking orbit data 114a and the predicted orbit data 124 are connected at the disappearance point 135, and the predicted orbit data 124 and the tracking orbit data 114b are connected at the appearance point 136.

次に、マスク範囲設定部15の機能について説明する。マスク範囲設定部15は、図4に示した消滅点131〜133及び135と、出現点134及び136とに基づいて、天空座標で表した全範囲からマスク範囲を設定するようになっている。   Next, the function of the mask range setting unit 15 will be described. The mask range setting unit 15 sets the mask range from the entire range represented by the sky coordinates based on the disappearance points 131 to 133 and 135 and the appearance points 134 and 136 shown in FIG.

具体的には、図5に示すように、マスク範囲設定部15は、図4に示した消滅点131と135とを仰角方向に沿って結び線分141を得る。同様に、マスク範囲設定部15は、図4に示した消滅点132と133とを方位角方向に沿って結び円弧142を、出現点134と136とを仰角方向に沿って結び線分143を得る。その結果、マスク範囲設定部15は、線分141〜143と水平線とによって囲まれた範囲内(斜線部)の領域をマスク範囲として設定し、マスク範囲の座標データをマスク範囲記憶部16に記憶する。この例でのマスク範囲は、方位が65度から135度まで、仰角が0度から50度までの範囲である。   Specifically, as shown in FIG. 5, the mask range setting unit 15 connects the vanishing points 131 and 135 shown in FIG. 4 along the elevation direction to obtain a line segment 141. Similarly, the mask range setting unit 15 connects the vanishing points 132 and 133 shown in FIG. 4 along the azimuth direction and connects the arc 142, and the appearance points 134 and 136 along the elevation direction as the connection line 143. obtain. As a result, the mask range setting unit 15 sets a region within the range (shaded portion) surrounded by the line segments 141 to 143 and the horizontal line as a mask range, and stores the coordinate data of the mask range in the mask range storage unit 16. To do. The mask range in this example is a range in which the azimuth is from 65 degrees to 135 degrees and the elevation angle is from 0 degrees to 50 degrees.

なお、図5に示したマスク範囲に代えて、マスク範囲設定部15は、図4に示した消滅点131、135、132、133、出現点134、136を順次線分で結び、さらに出現点136と消滅点131とを線分で結ぶことにより、これらの線分で囲われた範囲内をマスク範囲として、マスク範囲の設定を簡略化することもできる。   Instead of the mask range shown in FIG. 5, the mask range setting unit 15 sequentially connects the disappearance points 131, 135, 132, 133, and the appearance points 134, 136 shown in FIG. By connecting 136 and the extinction point 131 with line segments, the setting of the mask range can be simplified with the range enclosed by these line segments as the mask range.

次に、本実施形態におけるレーダ装置10の動作について図6及び図7を中心に説明する。   Next, the operation of the radar apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図6に示すように、マスク範囲設定部15は、マスク範囲設定処理を実行する(ステップS20)。すなわち、図7に示すように、GPS受信機11は、GPSアンテナ11aを介し、各GPS衛星から送信された航法メッセージを含むRF信号を受信する(ステップS21)。GPS受信機11は、受信したRF信号を信号解析装置12に出力する。   As shown in FIG. 6, the mask range setting unit 15 executes a mask range setting process (step S20). That is, as shown in FIG. 7, the GPS receiver 11 receives an RF signal including a navigation message transmitted from each GPS satellite via the GPS antenna 11a (step S21). The GPS receiver 11 outputs the received RF signal to the signal analysis device 12.

信号解析装置12は、RF信号を解析する(ステップS22)。具体的には、衛星信号追尾部12aは、GPS受信機11が受信したRF信号から各GPS衛星が出力する固有の衛星信号成分をGPS衛星ごとに追尾し、天空座標で表した追尾データを取得する。また、現在位置取得部12bは、GPS受信機11が受信したRF信号からレーダ装置10の現在位置の情報を取得する。また、軌道データ取得部12cは、GPS受信機11が受信したRF信号から、予測される各GPS衛星の予測軌道データを取得し、天空座標で表した軌道データとする。   The signal analyzer 12 analyzes the RF signal (step S22). Specifically, the satellite signal tracking unit 12a tracks the unique satellite signal component output by each GPS satellite from the RF signal received by the GPS receiver 11 for each GPS satellite, and acquires tracking data expressed in the sky coordinates. To do. In addition, the current position acquisition unit 12b acquires information on the current position of the radar device 10 from the RF signal received by the GPS receiver 11. Further, the orbit data acquisition unit 12c acquires predicted orbit data of each GPS satellite to be predicted from the RF signal received by the GPS receiver 11, and uses the predicted orbit data as sky coordinates.

衛星信号追尾部12aは追尾データを追尾データ記憶部13に記憶し、軌道データ取得部12cは軌道データを軌道データ記憶部14に記憶する(ステップS23)。現在位置取得部12bは、現在位置の情報をマスク範囲設定部15に出力する。   The satellite signal tracking unit 12a stores the tracking data in the tracking data storage unit 13, and the orbit data acquisition unit 12c stores the orbit data in the orbit data storage unit 14 (step S23). The current position acquisition unit 12 b outputs information on the current position to the mask range setting unit 15.

マスク範囲設定部15は、GPS衛星の観測開始から24時間経過したか否かを判断する(ステップS24)。ステップS24において、マスク範囲設定部15は、GPS衛星の観測開始から24時間経過したと判断しなかった場合はステップS21に戻り、GPS衛星の観測開始から24時間経過したと判断した場合は、マスク範囲を設定し(ステップS25)、設定したマスク範囲を示すマスク範囲データをマスク範囲記憶部16に記憶し(ステップS26)、メインルーチンに戻る。   The mask range setting unit 15 determines whether 24 hours have elapsed since the start of observation of the GPS satellite (step S24). In step S24, the mask range setting unit 15 returns to step S21 if it has not determined that 24 hours have elapsed since the start of observation of GPS satellites, and masks if it has determined that 24 hours have elapsed since the start of observation of GPS satellites. A range is set (step S25), mask range data indicating the set mask range is stored in the mask range storage unit 16 (step S26), and the process returns to the main routine.

図6に戻り、レーダ制御部17は、マスク範囲記憶部16からマスク範囲データを読み出す(ステップS11)。   Returning to FIG. 6, the radar control unit 17 reads the mask range data from the mask range storage unit 16 (step S11).

レーダ制御部17は、予め設定された仰角の値を図示しないメモリから読み出し、仰角駆動部18bに制御信号を送信して、レーダアンテナ20の仰角を仰角駆動部18bに設定させる(ステップS12)。   The radar control unit 17 reads a preset elevation angle value from a memory (not shown), transmits a control signal to the elevation angle drive unit 18b, and causes the elevation angle drive unit 18b to set the elevation angle of the radar antenna 20 (step S12).

レーダ制御部17は、マスク範囲データに基づいて、設定した仰角において電波の送信を停止する電波送信停止区間を設定する(ステップS13)。図8を用いて具体的に説明する。   The radar control unit 17 sets a radio wave transmission stop section in which radio wave transmission is stopped at the set elevation angle based on the mask range data (step S13). This will be specifically described with reference to FIG.

図8には、天空座標上に描かれたマスク範囲151が示されている。レーダ制御部17は、例えば仰角を45度に設定した場合、仰角45度を示す円弧がマスク範囲151に含まれる範囲のうち、点線で示した区間を電波の送信を停止する電波送信停止区間152に設定し、実線で示した区間を電波送信許可区間153に設定する。   FIG. 8 shows a mask range 151 drawn on the sky coordinates. For example, when the elevation angle is set to 45 degrees, the radar control unit 17 stops the radio wave transmission stop section 152 that stops the transmission of radio waves in the section indicated by the dotted line in the range in which the arc indicating the elevation angle of 45 degrees is included in the mask range 151. And the section indicated by the solid line is set as the radio wave transmission permission section 153.

信号処理装置19は、電波の送受信を行う(ステップS14)。ここで、信号処理装置19は、ステップS13において設定された電波送信許可区間153では電波を送信し、電波送信停止区間152では電波の送信を停止する。   The signal processing device 19 transmits and receives radio waves (step S14). Here, the signal processing device 19 transmits radio waves in the radio wave transmission permission section 153 set in step S13, and stops transmission of radio waves in the radio wave transmission stop section 152.

信号処理装置19は、レーダアンテナ20が受信したレーダ受信信号をレーダ映像のデータに変換し、観測データとして外部の装置に出力する(ステップS15)。   The signal processing device 19 converts the radar reception signal received by the radar antenna 20 into radar image data, and outputs it as observation data to an external device (step S15).

レーダ制御部17は、マスク範囲を更新するか否かを判断する(ステップS16)。ステップS16において、レーダ制御部17は、マスク範囲を更新すると判断した場合はステップS20に進み、マスク範囲を更新すると判断しなかった場合はステップS14に進む。例えば、レーダ制御部17は、毎月1回の決められた日においてマスク範囲を更新すると判断する。   The radar control unit 17 determines whether or not to update the mask range (step S16). In step S16, the radar controller 17 proceeds to step S20 if it is determined to update the mask range, and proceeds to step S14 if it is not determined to update the mask range. For example, the radar control unit 17 determines to update the mask range on a predetermined day once every month.

以上のように、本実施形態におけるレーダ装置10は、追尾データと軌道データとに基づいて消滅点及び出現点を軌道ごとに求めて電波の送信を停止するマスク範囲を自動的に設定するマスク範囲設定部15を備える構成としたので、従来のもののように、電波障害物が存在する方位と、電波障害物を避けるための仰角とを観測地点ごとに予め求める必要がない。したがって、本実施形態におけるレーダ装置10は、観測範囲内に電波障害物がある場合でも無駄な電力の発生や反射によるレーダ偽像の発生を防止することができ、しかも設置工程を容易化することができる。   As described above, the radar apparatus 10 according to the present embodiment automatically determines the mask range in which transmission of radio waves is stopped by obtaining the disappearance point and the appearance point for each trajectory based on the tracking data and the trajectory data. Since the setting unit 15 is provided, there is no need to obtain in advance, for each observation point, an azimuth where a radio wave obstacle exists and an elevation angle for avoiding the radio wave obstacle, unlike the conventional one. Therefore, the radar apparatus 10 according to the present embodiment can prevent generation of useless power and radar false images due to reflection even when there is a radio wave obstacle in the observation range, and also facilitates the installation process. Can do.

なお、前述の実施形態において、本発明に係るレーダ装置を気象レーダに適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電波障害物による影響を受けやすい場所に設置されたレーダ装置全般に適用でき、同様の効果が得られる。   In the above-described embodiment, the radar apparatus according to the present invention has been described as an example applied to a weather radar. However, the present invention is not limited to this and is located in a place that is easily affected by a radio wave obstacle. It can be applied to all installed radar devices, and the same effect can be obtained.

また、前述の実施形態において、1つのマスク範囲を設定する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のマスク範囲を設定する場合でも適用可能であり同様の効果が得られる。   Further, in the above-described embodiment, the example in which one mask range is set has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to the case where a plurality of mask ranges are set. An effect is obtained.

また、前述の実施形態において、マスク範囲設定部15が、4個の衛星により得られた消滅点及び出現点に基づいてマスク範囲を設定する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、衛星の消滅点のみ又は出現点のみに基づいてマスク範囲を設定することもできる。この場合、より多くの衛星による追尾軌道データ及び予測軌道データを用いるのが好ましい。   In the above-described embodiment, the mask range setting unit 15 has been described with an example in which the mask range is set based on the disappearance points and the appearance points obtained by the four satellites. However, the present invention is not limited to this. The mask range can also be set based on only the disappearance point or the appearance point of the satellite. In this case, it is preferable to use tracking orbit data and predicted orbit data from more satellites.

また、前述の実施形態において、全地球測位システムとしてGPSを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、GPS以外の全地球測位システムであっても適用可能であり同様の効果が得られる。   In the above-described embodiment, the GPS has been described as an example of the global positioning system. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a global positioning system other than GPS. Similar effects can be obtained.

以上のように、本発明に係るレーダ装置は、観測範囲内に電波障害物がある場合でも無駄な電力の発生や反射によるレーダ偽像の発生を防止することができ、しかも設置工程を容易化することができるという効果を有し、気象を観測するレーダ装置等として有用である。   As described above, the radar apparatus according to the present invention can prevent generation of useless power and radar false images due to reflection even when there is a radio wave obstacle in the observation range, and also facilitates the installation process. This is useful as a radar device for observing weather.

10 レーダ装置
11 GPS受信機
11a GPSアンテナ
12 信号解析装置
12a 衛星信号追尾部(衛星追尾手段)
12b 現在位置取得部
12c 軌道データ取得部(軌道データ取得手段)
13 追尾データ記憶部
14 軌道データ記憶部
15 マスク範囲設定部(電波送信停止範囲設定手段)
16 マスク範囲記憶部
17 レーダ制御部(電波送信停止範囲更新手段)
18 駆動制御装置
18a 方位角駆動部
18b 仰角駆動部
19 信号処理装置
20 レーダアンテナ
101〜104 GPS衛星(衛星)
111、112、113a、113b、114a、114b 追尾軌道データ
121〜124 予測軌道データ
131〜133、135 消滅点
134、136 出現点
151 マスク範囲(電波送信停止範囲)
152 電波送信停止範囲
153 電波送信可能範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radar apparatus 11 GPS receiver 11a GPS antenna 12 Signal analysis apparatus 12a Satellite signal tracking part (satellite tracking means)
12b Current position acquisition unit 12c Orbit data acquisition unit (orbit data acquisition means)
13 Tracking data storage unit 14 Orbit data storage unit 15 Mask range setting unit (radio wave transmission stop range setting means)
16 Mask range storage unit 17 Radar control unit (Radio wave transmission stop range update means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Drive control apparatus 18a Azimuth angle drive part 18b Elevation angle drive part 19 Signal processing apparatus 20 Radar antenna 101-104 GPS satellite (satellite)
111, 112, 113a, 113b, 114a, 114b Tracking trajectory data 121-124 Predicted trajectory data 131-133, 135 Vanishing point 134, 136 Appearing point 151 Mask range (Radio wave transmission stop range)
152 Radio wave transmission stop range 153 Radio wave transmission possible range

Claims (2)

所定の設置位置に設置され、目標に向けて送信した電波のエコーを受信するレーダ装置であって、
全地球測位システムに含まれる複数の衛星をそれぞれ追尾する衛星追尾手段と、
前記各衛星の軌道のデータを取得する軌道データ取得手段と、
東西南北の各方位を示す十字交差線と前記十字交差線の交点を前記設置位置の真上として前記交点を中心とする同心円で仰角を表した2次元座標において、前記衛星追尾手段が衛星を追尾できなくなった座標及び衛星が出現した座標を前記軌道ごとに求め、前記各座標を結んだ線分で囲われた範囲内を前記電波の送信を停止する電波送信停止範囲として設定する電波送信停止範囲設定手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
A radar device installed at a predetermined installation position and receiving an echo of a radio wave transmitted toward a target,
Satellite tracking means for tracking each of a plurality of satellites included in the global positioning system;
Orbit data acquisition means for acquiring orbit data of each satellite;
The satellite tracking means tracks the satellite in a two-dimensional coordinate system that expresses the elevation angle with a concentric circle centered on the intersection point, with the intersection of the cross intersection line indicating each direction of east, west, south, and north and the intersection point being directly above the installation position. A radio wave transmission stop range in which coordinates that cannot be obtained and coordinates at which satellites appear are determined for each orbit, and a range surrounded by a line segment connecting the coordinates is set as a radio wave transmission stop range in which the radio wave transmission is stopped Setting means;
A radar apparatus comprising:
予め定められた時間間隔で前記電波送信停止範囲を更新する電波送信停止範囲更新手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。   The radar apparatus according to claim 1, further comprising: a radio wave transmission stop range updating unit that updates the radio wave transmission stop range at a predetermined time interval.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016173286A (en) * 2015-03-17 2016-09-29 日本無線株式会社 Interference suppression method, interference suppression program and interference suppression device
CN112307981A (en) * 2020-10-29 2021-02-02 西北工业大学 Feature information transmission and cooperative tracking method in space rolling non-cooperative target observation process

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