JP2018048812A - 探索システム、探索演算装置及び探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来より維持費を抑えることが可能な探索システム、及び、探索対象の位置検出方法を提供する。【解決手段】本発明のレーダシステム１０Ａでは、全方位に質問信号を同時発信するレーダ発信機ＴＸ１に対してレーダ受信機ＲＸ１を３つ設けたことで、レーダ発信機ＴＸ１の位置とレーダ受信機ＲＸ１の位置とを２つの焦点としかつ探索対象Ｐの位置を含む３つの楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を特定することができる。そして、それら３つの殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の交差部分から探索対象Ｐの位置を演算することができる。つまり、本発明のレーダシステム１０Ａによれば、非回転型のアンテナを使用して、従来の回転型のアンテナを使用したものと同様に探索対象Ｐの位置を求めることができ、高価な消耗部品を廃止して維持費を抑えることが可能になる。【選択図】図１

Description

本発明は、発信機が発信した探索信号に対して探索対象が返信した帰還信号を受信機で受信し、探索信号の発信時刻と帰還信号の受信時刻とに基づいて探索対象の位置を演算する探索システム、探索演算装置及び探索方法に関する。

この種の探索システムの代表例としては、航空機を監視するレーダシステムが挙げられる。そして、従来の探索システムでは、探索信号の発信時刻と帰還信号の受信時刻とに基づいて、探索対象の位置を含む球体の殻を特定し、探索対象の方位から探索対象の位置を絞っていた。その探索対象の方位を求めるために、従来の探索システムは、回転型の信号発信部（アンテナ）を備えていた(例えば、先行文献１参照）。

特開２００７−１７１０３７号公報（図１，段落［００１１］，［００１２］）

しかしながら、上記した従来の探索システムが必要とする回転型の信号発信部は、探索信号及び帰還信号を伝達しながら回転する部品が高価であると共に消耗品であるため、毎年、高額な維持費を要することが問題になっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より維持費を抑えることが可能な探索システム、及び、探索対象の位置検出方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、探索信号を発信する発信機から前記探索信号の発信時刻の情報を受け取ると共に、前記探索信号に対して探索対象が返す帰還信号を受信する受信機から前記帰還信号の受信時刻の情報を受け取って前記探索対象の位置を演算する探索演算装置において、前記発信時刻及び前記受信時刻の情報に基づき、前記探索対象の位置を含む楕円球の殻か円球の殻かの一方又は両方からなる複数の殻を特定し、それら複数の殻の交差部分から前記探索対象の位置を演算する探索演算装置である。

請求項２の発明は、２つの前記殻の交線と、前記探索対象の高度の情報とから前記探索対象の位置を演算する請求項１に記載の探索演算装置である。

請求項３の発明は、３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項１に記載の探索演算装置である。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の探索演算装置と、前記探索演算装置に前記発信時刻を付与する前記発信機と、前記探索演算装置に前記受信時刻を付与する前記受信機とからなり、互いに離れた前記発信機と前記受信機との組み合わせが２つ以上形成されるように、前記発信機及び前記受信機の一方又は両方を複数備え、前記発信機は、前記探索信号を全方位に同時発信するよう構成されている探索システムである。

請求項５の発明は、前記探索演算装置は、１つの前記発信機と、その発信機から離れた３つの前記受信機とから前記送信時刻及び前記受信時刻を受け取って３つの楕円球の前記殻を特定して、それら３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項４に記載の探索システムである。

請求項６の発明は、前記探索演算装置は、１つの前記受信機と、その発信機から離れかつ互いにタイミングをずれた探索信号を発信する３つの前記発信機とから前記送信時刻及び前記受信時刻を受け取って３つの楕円球の前記殻を特定し、それら３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項４に記載の探索システムである。

請求項７の発明は、前記発信機と前記受信機とを兼ねたレーダ送受信機を３つ以上、分散配置して備え、各前記レーダ送受信機が発信した前記探索信号を、別の前記レーダ送受信機で受信して前記楕円球の前記殻が２つ以上特定されるようにした請求項４に記載の探索システムである。

請求項８の発明は、前記探索信号又は前記帰還信号が受信可能なレベルで届かない広さの巨大監視領域に前記発信機及び前記受信機がそれぞれ複数分散配置され、前記探索演算装置は、共通の前記探索対象から前記帰還信号を受信している２つ以上の前記受信機が存在しているときに２つ以上の前記殻を特定して、それら殻の交差部分から前記探索対象の位置を演算する請求項４乃至７の何れか１の請求項に記載の探索システムである。

請求項９の発明は、発信機が発信した探索信号に対して前記探索対象が返す帰還信号を受信機で受信して、前記探索対象を探索する探索方法において、前記発信機を、前記探索信号を全方位に同時発信する構成としておき、前記探索信号の発信から前記帰還信号の受信までの返信時間に基づき、前記探索対象の位置を含む楕円球の殻か円球の殻かの一方又は両方からなる複数の殻を特定し、それら複数の殻の交差部分から前記探索対象を探索する探索方法である。

請求項１０の発明は、２つの前記殻の交線と、前記探索対象の高度の情報とから前記探索対象の位置を演算する請求項９に記載の探索方法である。

請求項１１の発明は、３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項９に記載の探索方法である。

請求項１２の発明は、１つの前記発信機の位置と、その発信機から離れた３つの各前記受信機の位置とを焦点とする３つの楕円球の前記殻を特定する請求項１１に記載の探索方法である。

請求項１３の発明は、１つの前記受信機と、その発信機から離れかつ互いにタイミングがずれた探索信号を発信する３つの前記発信機の位置とを焦点とする３つの楕円球の前記殻を特定する請求項１１に記載の探索方法である。

請求項１４の発明は、前記発信機と前記受信機とを兼ねたレーダ送受信機を３つ以上、分散配置しておき、各前記レーダ送受信機が発信した前記探索信号を、別の前記レーダ送受信機で受信して前記楕円球の前記殻を２つ以上特定する請求項１１に記載の探索方法である。

請求項１５の発明は、前記探索信号又は前記帰還信号が受信可能なレベルで届かない広さの巨大監視領域に前記発信機及び前記受信機をそれぞれ複数分散配置しいておき、共通の前記探索対象から前記帰還信号を受信している２つ以上の前記受信機が存在しているときに２つ以上の前記殻を特定して、それら殻の交差部分から前記探索対象を探索する請求項９乃至１４の何れか１の請求項に記載の探索方法である。

なお、「探索演算装置」は、発信機又は受信機と一体に設けられていてもよい。また、「探索演算装置」の一部が発信機と一体に設けられ、「探索演算装置」の他の一部が受信機と一体に設けられていてもよい。つまり、「探索演算装置」は、分散した複数の装置からなるものであてもよい。

また、「探索システム」は、探索信号及び帰還信号として「電波」を使用するレーダシステムであってもよいし、「超音波」を使用するシステムであってもよい。電波を使用する場合は、「発信機」として「レーダ発信機」を備えると共に「受信機」として「レーダ受信機」を備えた構成になり、超音波を使用する場合には、「発信機」として「超音波発信機」を備えると共に「受信機」として「超音波受信機」を備えた構成になる。

さらに、上記した帰還信号は、一般に知られる二次監視レーダシステムにおける「回答信号」のように、発信機からの探索信号（この場合、「質問信号」と呼ばれる）に対して探索対象に搭載のトランスポンダが予め定められたルールに則って返信するものであってもよいし、一次監視レーダシステムにおける反射信号のように、発信機からの探索信号が探索対象で反射して生成される反射信号であってもよい。

本発明に係る探索システム、探索演算装置及び探索方法では、探索対象の位置を含んだ楕円球又は円球の形状をなした複数の殻を特定し、それら複数の殻の交差部分から探索対象の位置を演算する。このように、発信機に対する探索対象の方位を求めなくても複数の殻から探索対象の位置を絞り込むことができるから、非回転型の信号発信部を使用して、従来の回転型の信号発信部を使用した場合と同様に探索対象を探索することができる。つまり、本発明によれば、従来は必要とされた高価な消耗部品を廃止して、探索システムの維持費を抑えることができる。

また、請求項８及び１５の探索システム及び探索方法によれば、探索信号又は帰還信号が受信可能なレベルで届かない広さの巨大監視領域の略全体で、効率良く探索対象の探索を行うことができる。

本発明の第１実施形態のレーダシステムの概念図 レーダ発信機の回路図 レーダ受信機の回路図 レーダシステムのブロック図 第２実施形態のレーダシステムのブロック図 レーダ受信機の回路図 第３実施形態のレーダシステムの概念図 レーダシステムのブロック図 第５実施形態のレーダシステムの概念図 第６実施形態のレーダシステムの概念図 第７実施形態のレーダシステムの概念図 第８実施形態のレーダシステムの概念図

［第１実施形態］
以下、本発明の「探索システム」に相当するレーダシステムの一実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。このレーダシステム１０Ａは、トランスポンダを搭載した航空機を探索対象Ｐとする、所謂、二次監視レーダシステムであって、図１に示すように、１つのレーダ発信機ＴＸ１と、第１〜第３のレーダ受信機ＲＸ１（以下、区別しない場合は、単に「レーダ受信機ＲＸ１」という）を備え、それらは相互に例えば、１〜１００［ｋｍ］の間隔をあけて分散配置されている。

図２に示すように、レーダ発信機ＴＸ１は、ＧＰＳクロック受信機１１を有し、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して時刻データを得る。また、レーダ発信機ＴＸ１は、一般的な二次監視レーダシステムのレーダ発信機と同様に質問変調器１２を有する。質問変調器１２は、ＰＬＤ（プログラマブルロジックディバイス）１３からの指令に基づいて、本発明に係る「探索信号」としての質問信号を１０３０［ＭＨｚ］の搬送波で変調して出力する。より具体的には、質問信号には、Ａ質問信号とＣ質問信号とがあり、一般的なものと同様に、例えば、「Ａ質問信号・Ａ質問信号・Ｃ質問信号」や「Ａ質問信号・Ｃ質問信号・Ａ質問信号」等のように所定の組み合わせパターンで、質問信号を所定間隔（例えば、５［ｍｓｅｃ］）を空けて出力する。そして、質問変調器１２から出力された質問信号が、無線出力回路１４のアンテナ１５から無線出力される。

そのアンテナ１５は、従来のレーダ発信機のアンテナのようには回転せず、固定型になっていて、全方位に向けて質問信号を同時発信する。具体的には、例えば、Ｓモードの回答信号を送信するために航空機に搭載されている発信用アンテナと同様の構造（例えば、マグネトロンを主体とした構造）になっている。

また、レーダ発信機ＴＸ１は、ＰＬＤ１３に接続された送信側演算装置１６を備えている。送信側演算装置１６は、レーダシステム用プログラムを実行しているパソコンによって構成され、通信ネットワークに接続されている。ここで、通信ネットワークに、複数の送信側演算装置１６が接続されることを想定し、通信ネットワーク上でそれら送信側演算装置１６同士を区別するために、各送信側演算装置１６に「発信機番号」が設定されている。そして、ＰＬＤ１３が、質問変調器１２に質問信号を出力させたときの発信時刻（ＧＰＳの時刻データに基づくもの）と、質問信号がＡ質問かＣ質問かのモード種別とを送信側演算装置１６に付与する。すると、送信側演算装置１６は、質問信号の発信時刻とモードの種別と発信機番号とをセットにした発信データを生成し、その発信データを複数纏めたものを発信プロファイルにして、第１〜第３の各レーダ受信機ＲＸ１に通信ネットワークを介して送信する。

図３には、レーダ受信機ＲＸ１の構成が示されている。レーダ受信機ＲＸ１は、レーダ発信機ＴＸ１と同様に、ＧＰＳクロック受信機２０を有し、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して時刻データを得る。また、レーダ受信機ＲＸ１は、１０９０［ＭＨｚ］の第１受信回路２２とＰＬＤ２４と受信側演算部２５も備えている。第１受信回路２２は、一般的な二次監視レーダシステムのレーダ受信機と同様に、質問信号に対して探索対象Ｐ（詳細には、探索対象Ｐに搭載のトランスポンダ）から返信される１０９０［ＭＨｚ］の回答信号（本発明に係る「帰還信号」に相当する）を受信する。また、受信側演算部２５は、レーダ発信機ＴＸ１の送信側演算装置１６と同様に、レーダシステム用プログラムを実行しているパソコンによって構成され、通信ネットワークに接続されている。さらに、受信側演算部２５には、各レーダ発信機ＴＸ１に設定された前述の「発信機番号」と、各レーダ発信機ＴＸ１の位置データと、レーダ受信機ＲＸ１自身の位置データとが記憶されている。

そして、各レーダ受信機ＲＸ１は、受信用アンテナ２１にて受信した質問信号を第１受信回路２２で復調して（復調回路は図示せず）、Ａ／Ｄコンバータ２７（１４ｂｉｔｓＡＤＣ）を通してＰＬＤ２４に取り込む。ＰＬＤ２４は、回答信号に含まれるモードの種別や探索対象Ｐの高度や機体識別番号等の情報と、回答信号の受信時刻（ＧＰＳの時刻データに基づくもの）とをセットして受信側演算部２５に付与する。受信側演算部２５は、ＰＬＤ２４から付与されたモードの種別、高度等の情報と受信時刻とをセットにして受信データを生成し、その受信データを複数纏めたものを受信プロファイルにして一時的に記憶する。そして、受信側演算部２５は、レーダ発信機ＴＸ１から送信されてくる送信プロファイルの送信データと受信プロファイルの受信データとを照合し、例えば、質問信号と回答信号のモードの種別が同じでかつ、質問信号の発信時刻と回答信号の受信時刻との差分が基準時間内の受信データと送信データとをペアリングし、それにレーダ発信機の位置データとレーダ受信機ＲＸ１の位置データとを付加して楕円球特定データを生成する。

このようにして、第１〜第３の各レーダ受信機ＲＸ１の受信側演算部２５が、それぞれ楕円球特定データを生成することで、本発明に係る３つの楕円球が特定される。即ち、図１に示すように、第１のレーダ受信機ＲＸ１で生成される楕円球特定データによって、第１のレーダ受信機ＲＸ１の位置とレーダ発信機ＴＸ１の位置とを焦点としかつ探索対象Ｐの位置を含む第１の楕円球の殻Ｅ１が特定され、第２のレーダ受信機ＲＸ１で生成される楕円球特定データによって、第２のレーダ受信機ＲＸ１の位置とレーダ発信機ＴＸ１の位置とを焦点としかつ探索対象Ｐの位置を含む第２の楕円球の殻Ｅ２が特定され、さらには、第３のレーダ受信機ＲＸ１で生成される楕円球特定データによって、第３のレーダ受信機ＲＸ１の位置とレーダ発信機ＴＸ１の位置とを焦点としかつ探索対象Ｐの位置を含む第３の楕円球の殻Ｅ３が特定される。

第１〜第３のレーダ受信機ＲＸ１の各受信側演算部２５は、楕円球特定データを通信ネットワークを介して監視装置３０に送信する。監視装置３０は、探索対象Ｐの位置を監視する監視センターに配置されたパソコンがレーダシステム用プログラムを実行することによって構成されている。そして、この監視装置３０は、第１〜第３のレーダ受信機ＲＸ１から受け取った楕円球特定データ群を、モードの種別が同じでかつ質問信号の発信時刻が同じ３つの楕円球特定データを１つのグループにするグループ化処理を行う。そして、同じグループの３つの楕円球特定データから特定される第１〜第３の楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の交点を探索対象Ｐの位置として演算する。そのようにして演算された探索対象Ｐの位置及び軌跡は、監視装置３０に備えられたモニタに表示される。

このように本実施形態のレーダシステム１０Ａでは、全方位に質問信号を同時発信するレーダ発信機ＴＸ１に対してレーダ受信機ＲＸ１を３つ設けたことで、図１に示すように、レーダ発信機ＴＸ１の位置とレーダ受信機ＲＸ１の位置とを２つの焦点としかつ探索対象Ｐの位置を含む３つの楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を特定することができる。そして、それら３つの楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の交差部分から探索対象Ｐの位置を演算することができる。つまり、本実施形態のレーダシステム１０Ａによれば、非回転型のアンテナ１５を使用して、従来の回転型のアンテナを使用したものと同様に探索対象Ｐの位置を求めることができる。これにより、従来は必要とされた高価な消耗部品を廃止して、レーダシステム１０Ａの維持費を抑えることが可能になる。また、従来の回転型のアンテナでは、狭指向アンテナであってサイドローブが存在するためエコーやゴースト像が発生する問題が生じ得たが、本実施形態のレーダシステム１０Ａのアンテナ１５は、全方位に質問信号を同時発信するのでサイドローブに起因したエコーやゴーストの問題も解消される。

なお、本実施形態では、第１〜第３のレーダ受信機ＲＸ１の３つの受信側演算部２５と監視装置３０とから本発明に係る「探索演算装置」が構成されている。

［第２実施形態］
本実施形態は図５及び図６に示されている。このレーダシステム１０Ｂに備えられたレーダ発信機ＴＸ２（図５参照）は、第１実施形態のレーダ発信機ＴＸ１に備えられていたＧＰＳクロック受信機１１及び送信側演算装置１６を有していない。また、図６に示すように、このレーダシステム１０Ｂの第１〜第３のレーダ受信機ＲＸ２は、第１実施形態のレーダ受信機ＲＸに、１０３０［ＭＨｚ］の質問信号を受信する第２受信回路２３を追加した構成になっている。そして、第２受信回路２３がレーダ発信機ＴＸ２から受信した質問信号を、ＰＬＤ２４が、Ａ／Ｄコンバータ２７を通して取り込み、その質問信号の受信時刻とモードの種別をセットにした補助受信データを生成して受信側演算部２５に付与する。受信側演算部２５は、レーダ発信機ＴＸ２からレーダ受信機ＲＸ２への質問信号の到達時間を予め記憶していて、その到達時間と補助受信データの受信時刻とから質問信号の発信時刻を演算する。そして、その発信時刻を使用して第１実施形態で説明した楕円球特定データを生成する。その他の構成に関しては、第１実施形態と同じである。

［第３実施形態］
本実施形態のレーダシステム１０Ｃは、図７及び図８に示されている。このレーダシステム１０Ｃは、第１〜第３のレーダ発信機ＴＸ３（以下、区別しない場合は、単に「レーダ発信機ＴＸ３」という）と１つのレーダ受信機ＲＸ３とを備えている。これらレーダ発信機ＴＸ３及びレーダ受信機ＲＸ３は、ハード的には第１実施形態のレーダ発信機ＴＸ１及びレーダ受信機ＲＸ１と略同一の構造になっている。

また、第１〜第３のレーダ発信機ＴＸ３のＰＬＤ１３（図２参照）は、相互にタイミングをずらして質問信号を出力するようにＰＬＤ１３がプログラムされている。具体的には、例えば、第１のレーダ発信機ＴＸ３は、ＧＰＳ信号に基づく毎秒の小数点以下１位の単位で、ｘ．１［ｓｅｃ］〜２［ｓｅｃ］の間に質問信号を発信し、第２のレーダ発信機ＴＸ３は、ｘ．３［ｓｅｃ］〜４［ｓｅｃ］の間に質問信号を発信し、第３のレーダ発信機ＴＸ３は、ｘ．５［ｓｅｃ］〜６［ｓｅｃ］の間に質問信号を発信するようにＰＬＤ１３がプログラムされている。そして、第１〜第３のレーダ発信機ＴＸ３の送信側演算装置１６が、第１実施形態とレーダ発信機ＴＸ１の送信側演算装置１６と同様に、発信データを生成し、その発信データを複数纏めたものを発信プロファイルにして、レーダ受信機ＲＸ３に通信ネットワークを介して送信する。

レーダ受信機ＲＸ３は、第１〜第３のレーダ発信機ＴＸ３からの各質問信号に対して探索対象Ｐが返信する回答信号を受信して、レーダ受信機ＲＸ３の受信側演算部２５（図３参照）が、第１実施形態と同様に受信データを生成し、その受信データを複数纏めたものを受信プロファイルにして一時的に記憶する。そして、第１〜第３の各レーダ発信機ＴＸ１から送信されてくる送信プロファイルの送信データと受信プロファイルの受信データとを照合して楕円球特定データを生成する。また、レーダ受信機ＲＸ３の受信側演算部２５は、第１実施形態の監視装置３０と同様に、楕円球特定データ群のグループ化処理も行い、同じグループの３つの楕円球特定データから特定される第１〜第３の楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の交点を探索対象Ｐの位置として演算する。

なお、本実施形態では、第１〜第３のレーダ発信機ＴＸ３の３つの送信側演算装置１６とレーダ受信機ＲＸ３の受信側演算部２５とから本発明に係る「探索演算装置」が構成されている。

［第４実施形態］
本実施形態のレーダーシステムは、図示さておらず、第２実施形態のレーダシステム１０Ｂのレーダ受信機ＲＸ２と同じ第２受信回路２３を第３実施形態のレーダ受信機ＲＸ３に備えて、レーダ受信機ＲＸ３の受信側演算部２５で補助受信データを作成するようになっている。その他の構成に関しては、第３の実施形態と同じである。

［第５実施形態］
本実施形態のレーダシステム１０Ｄは、図９に示されている。このレーダシステム１０Ｄは、レーダ発信機とレーダ受信機とを兼ねた３つのレーダ送受信機ＴＸ／ＲＸを分散配置して備える。そして、第３実施形態のレーダシステム１０Ｃと同様に、複数のレーダ送受信機ＴＸ／ＲＸが相互にタイミングをずらして質問信号を発信し、各レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸが発信した質問信号に対する回答信号を別のレーダ送受信機ＴＸ／ＲＸで受信する。そして、各レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸが、前述した発信プロファイルと受信プロファイルとを作成して、例えば、通信ネットワークを通して監視装置３０に送信する。そして、監視装置３０が、発信プロファイルと受信プロファイルとから楕円球特定データを生成して、３つの殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を特定する。その他の構成に関しては、第１〜第３の実施形態と同じである。

［第６実施形態］
本実施形態のレーダシステム１０Ｅは、図１０に示されている。このレーダシステム１０Ｅは、第５実施形態と同じハード構成をなし、３つのレーダ送受信機ＴＸ／ＲＸを分散配置して備える。そして、各レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸが、相互にタイミングをずらして質問信号を発信し、その質問信号に対する回答信号を自身で受信する。そして、各レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸが、前述した発信プロファイルと受信プロファイルとを作成して監視装置３０に送信する。監視装置３０は、発信プロファイルと受信プロファイルとから楕円球特定データに準じた円球特定データを生成して、各レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸの位置を中心として探索対象Ｐの位置を含む円球の殻Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を特定する。そして、３つの円球の殻Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の交点を探索対象Ｐの位置として演算する。

［第７実施形態］
本実施形態のレーダシステム１０Ｆは、図１１に示されている。このレーダシステム１０Ｆは、レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸを中心にして、例えば半径略５０［ｋｍ］の架空の円Ｃ１上に４つのレーダ受信機ＲＸを略等間隔に並べて備える。そして、レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸが、質問信号を発信して、その質問信号に対する回答信号を自身で受信する。また、その回答信号は、レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸを囲む複数のレーダ受信機ＲＸによっても受信される。そして、レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸに設けられた監視装置３０に、レーダ受信機ＲＸとレーダ送受信機ＴＸ／ＲＸによって生成される発信データと受信データの全てが集められ、レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸの位置を中心として探索対象Ｐの位置を含む円球の殻Ｆ１と、レーダ送受信機ＴＸ／ＲＸと各レーダ受信機ＲＸとを焦点とした４つの楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４とが特定される。そして、質問信号の発信時刻と回答信号の受信時刻との差分（即ち、返信時間）が最も小さい２つの楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２が選定され、それら２つの楕円球の殻Ｅ１，Ｅ２と円球の殻Ｆ１との交点が探索対象Ｐの位置として求められる。

［第８実施形態］
本実施形態のレーダシステム１０Ｇは、図１２に示されている。このレーダシステム１０Ｇは、複数のレーダ送受信機ＴＸ／ＲＸと複数のレーダ受信機ＲＸとを東西、南北に並べて備えている。具体的には、例えば、国土のうち質問信号又は回答信号が届かない広大な領域が本発明に係る広大監視領域Ｘとして設定されている。ここで、質問信号及び回答信号が確実に届き得る距離を「レーダ到達距離」とすると、レーダ到達距離は、例えば、略１００［ｋｍ］であって、広大監視領域Ｘの縦横の少なくとも何れか一方は、レーダ到達距離の数倍以上の大きさになっている。そして、その広大監視領域Ｘ全体を網羅するように、東西にレーダ到達距離の間隔をあけて複数の縦基準線Ｌ１が並ぶように設定されると共に、南北にレーダ到達距離の間隔をあけて複数の横基準線Ｌ２が並ぶように設定されている。そして、四方を縦横の基準線Ｌ１，Ｌ２に囲まれた各升目の図心にそれぞれレーダ送受信機ＴＸ／ＲＸが配置されていると共に、各升目の４辺の各中央にレーダ受信機ＲＸが配置されている。これにより、各升目毎に第７実施形態のレーダシステム１０Ｆが構成され、各升目内で探索対象Ｐの位置を探索することができ、広大監視領域Ｘの全体でも探索対象Ｐの探索が可能になる。
［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記した第１〜第８の実施形態のレーダシステム１０Ａ〜１０Ｇは、３つの殻の交点として探索対象Ｐの位置を演算していたが、回答信号から取得できる探索対象Ｐの高度の情報を利用して、その高度と２つの殻から探索対象Ｐの位置を演算する構成としてもよい。

（２）第１〜第８の実施形態のレーダシステム１０Ａ〜１０Ｇは、探索信号として「質問信号」を発信して、帰還信号として探索対象Ｐから「回答信号」を受信していたが、探索信号が探索対象Ｐで反射したものを帰還信号として受信する構成としてもよい。

１０Ａ〜１０Ｇ レーダシステム（探索システム）
１６ 送信側演算装置（探索演算装置）
２５ 受信側演算部（探索演算装置）
３０ 監視装置（探索演算装置）
ＲＸ レーダ送受信機
ＴＸ／ＲＸ レーダ送受信機
ＴＸ レーダ発信機
Ｘ 広大監視領域

Claims (15)

1. 探索信号を発信する発信機から前記探索信号の発信時刻の情報を受け取ると共に、前記探索信号に対して探索対象が返す帰還信号を受信する受信機から前記帰還信号の受信時刻の情報を受け取って前記探索対象の位置を演算する探索演算装置において、
   前記発信時刻及び前記受信時刻の情報に基づき、前記探索対象の位置を含む楕円球の殻か円球の殻かの一方又は両方からなる複数の殻を特定し、それら複数の殻の交差部分から前記探索対象の位置を演算する探索演算装置。
2. ２つの前記殻の交線と、前記探索対象の高度の情報とから前記探索対象の位置を演算する請求項１に記載の探索演算装置。
3. ３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項１に記載の探索演算装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の探索演算装置と、
   前記探索演算装置に前記発信時刻を付与する前記発信機と、
   前記探索演算装置に前記受信時刻を付与する前記受信機とからなり、
   互いに離れた前記発信機と前記受信機との組み合わせが２つ以上形成されるように、前記発信機及び前記受信機の一方又は両方を複数備え、
   前記発信機は、前記探索信号を全方位に同時発信するよう構成されている探索システム。
5. 前記探索演算装置は、１つの前記発信機と、その発信機から離れた３つの前記受信機とから前記送信時刻及び前記受信時刻を受け取って３つの楕円球の前記殻を特定して、それら３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項４に記載の探索システム。
6. 前記探索演算装置は、１つの前記受信機と、その発信機から離れかつ互いにタイミングをずれた探索信号を発信する３つの前記発信機とから前記送信時刻及び前記受信時刻を受け取って３つの楕円球の前記殻を特定し、それら３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項４に記載の探索システム。
7. 前記発信機と前記受信機とを兼ねたレーダ送受信機を３つ以上、分散配置して備え、各前記レーダ送受信機が発信した前記探索信号を、別の前記レーダ送受信機で受信して前記楕円球の前記殻が２つ以上特定されるようにした請求項４に記載の探索システム。
8. 前記探索信号又は前記帰還信号が受信可能なレベルで届かない広さの巨大監視領域に前記発信機及び前記受信機がそれぞれ複数分散配置され、
   前記探索演算装置は、共通の前記探索対象から前記帰還信号を受信している２つ以上の前記受信機が存在しているときに２つ以上の前記殻を特定して、それら殻の交差部分から前記探索対象の位置を演算する請求項４乃至７の何れか１の請求項に記載の探索システム。
9. 発信機が発信した探索信号に対して前記探索対象が返す帰還信号を受信機で受信して、前記探索対象を探索する探索方法において、
   前記発信機を、前記探索信号を全方位に同時発信する構成としておき、
   前記探索信号の発信から前記帰還信号の受信までの返信時間に基づき、前記探索対象の位置を含む楕円球の殻か円球の殻かの一方又は両方からなる複数の殻を特定し、それら複数の殻の交差部分から前記探索対象を探索する探索方法。
10. ２つの前記殻の交線と、前記探索対象の高度の情報とから前記探索対象の位置を演算する請求項９に記載の探索方法。
11. ３つの前記殻の交点を前記探索対象の位置として演算する請求項９に記載の探索方法。
12. １つの前記発信機の位置と、その発信機から離れた３つの各前記受信機の位置とを焦点とする３つの楕円球の前記殻を特定する請求項１１に記載の探索方法。
13. １つの前記受信機と、その発信機から離れかつ互いにタイミングがずれた探索信号を発信する３つの前記発信機の位置とを焦点とする３つの楕円球の前記殻を特定する請求項１１に記載の探索方法。
14. 前記発信機と前記受信機とを兼ねたレーダ送受信機を３つ以上、分散配置しておき、各前記レーダ送受信機が発信した前記探索信号を、別の前記レーダ送受信機で受信して前記楕円球の前記殻を２つ以上特定する請求項１１に記載の探索方法。
15. 前記探索信号又は前記帰還信号が受信可能なレベルで届かない広さの巨大監視領域に前記発信機及び前記受信機をそれぞれ複数分散配置しいておき、
    共通の前記探索対象から前記帰還信号を受信している２つ以上の前記受信機が存在しているときに２つ以上の前記殻を特定して、それら殻の交差部分から前記探索対象を探索する請求項９乃至１４の何れか１の請求項に記載の探索方法。

Images