JP7242280B2

JP7242280B2 - レーダ制御装置及びレーダ制御プログラム

Info

Publication number: JP7242280B2
Application number: JP2018234951A
Authority: JP
Inventors: 勇気小関
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2023-03-20
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: JP2020094999A

Description

本開示は、レーダ放射電力を可変に制御する技術に関する。

レーダ放射電力を可変に制御する技術が、特許文献１等に開示されている。特許文献１では、レーダ放射電力を可変に制御することにより、レーダ装置から近い距離に電波を反射する障害物があるとしても、レーダ反射電力を可変に低減することができる。

特開２０１５－２１９０５７号公報

しかし、特許文献１では、レーダ放射電力を可変に制御することにより、レーダ反射電力を可変に低減するのみであり、最大探知距離を可変に設定するわけではない。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、レーダ放射電力を可変に制御することにより、最大探知距離を可変に設定することを目的とする。

前記課題を解決するために、所望の最大探知距離及びレーダ方程式に基づいて、所望の最大探知距離を可能とするようなレーダ放射電力を制御することとした。

具体的には、本開示は、所望の最大探知距離を入力する探知距離入力部と、入力された所望の最大探知距離及びレーダ方程式に基づいて、入力された所望の最大探知距離を可能とするようなレーダ放射電力を制御する放射電力制御部と、を備えることを特徴とするレーダ制御装置である。

また、本開示は、所望の最大探知距離を入力する探知距離入力ステップと、入力された所望の最大探知距離及びレーダ方程式に基づいて、入力された所望の最大探知距離を可能とするようなレーダ放射電力を制御する放射電力制御ステップと、を順にコンピュータに実行させるためのレーダ制御プログラムである。

これらの構成によれば、レーダ放射電力を可変に制御することにより、最大探知距離を可変に設定することができ、副次的に、他装置との干渉を可変に低減することができる。

また、本開示は、レーダ放射電力を計測する放射電力計測部と、計測されたレーダ放射電力及びレーダ方程式に基づいて、計測されたレーダ放射電力により可能となるような最大探知距離を計算する探知距離計算部と、をさらに備えることを特徴とするレーダ制御装置である。

この構成によれば、レーダ放射電力を計測することにより、所望の最大探知距離の実現を確認することができ、副次的に、他装置との干渉の低減を確認することができる。

また、本開示は、所望の物標の種類及び／又は天候の種類を入力する物標天候入力部、をさらに備え、入力された所望の物標の種類及び／又は天候の種類に応じて、適用されるレーダ方程式が可変であることを特徴とするレーダ制御装置である。

この構成によれば、レーダ方程式の断面積項を物標の種類に応じて可変に設定することができ、レーダ方程式の損失項を天候の種類に応じて可変に設定することができる。

このように、本開示は、レーダ放射電力を可変に制御することにより、最大探知距離を可変に設定することができる。

本開示のレーダシステムの構成を示す図である。本開示のテーブル格納部の格納内容を示す図である。本開示の放射電力制御処理及び探知距離計算処理の手順を示す図である。本開示のレーダ表示部の表示画面を示す図である。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

本開示のレーダシステムの構成を図１に示す。レーダシステムＲは、レーダ送受信装置１及びレーダ制御装置２から構成される。レーダ制御装置２は、図３に示すレーダ制御プログラムをコンピュータにインストールすることにより実現される。

レーダ送受信装置１は、送信信号生成部１１、放射電力調整部１２、方向性分岐部１３、送信信号増幅部１４、送信アンテナ１５、受信アンテナ１６、受信信号増幅部１７、受信信号処理部１８及びレーダ表示部１９から構成される。

送信信号生成部１１は、送信信号を生成する。放射電力調整部１２及び方向性分岐部１３については、後述する。送信信号増幅部１４は、送信信号を増幅する。送信アンテナ１５は、物標Ｔに照射されるレーダビームを送信する。受信アンテナ１６は、物標Ｔから反射されたレーダビームを受信する。受信信号増幅部１７は、受信信号を増幅する。受信信号処理部１８は、受信信号を処理する。レーダ表示部１９は、物標Ｔの位置を表示する。

レーダ制御装置２は、探知距離入力部２１、放射電力制御部２２、放射電力計測部２３、探知距離計算部２４、物標天候入力部２５及びテーブル格納部２６から構成される。

探知距離入力部２１は、所望の最大探知距離を入力する。放射電力制御部２２は、入力された所望の最大探知距離及びレーダ方程式に基づいて、入力された所望の最大探知距離を可能とするようなレーダ放射電力を制御する。放射電力計測部２３は、レーダ放射電力を計測する。探知距離計算部２４は、計測されたレーダ放射電力及びレーダ方程式に基づいて、計測されたレーダ放射電力により可能となるような最大探知距離を計算する。

物標天候入力部２５は、所望の物標Ｔの種類及び天候の種類を入力する。テーブル格納部２６は、入力された所望の物標Ｔの種類及び天候の種類に応じて、適用されるレーダ方程式が可変となるような、レーダ方程式テーブルを格納している。

本開示のテーブル格納部の格納内容を図２に示す。最大探知距離Ｒ_ｍａｘは、以下の（１）～（４）のレーダ方程式の各項により決定される：（１）送信信号生成部１１、放射電力調整部１２、送信信号増幅部１４及び送信アンテナ１５から構成される送信系統の送信性能、（２）物標Ｔのレーダ断面積、（３）大気吸収等による電力損失量、（４）受信アンテナ１６、受信信号増幅部１７及び受信信号処理部１８から構成される受信系統の受信性能。

以上の（１）～（４）のレーダ方程式の各項のうち、（１）送信性能及び（４）受信性能は既知であるが、（２）物標Ｔのレーダ断面積及び（３）大気吸収等による電力損失量は未知である。そこで、（２）物標Ｔのレーダ断面積については、所望の物標Ｔの種類（船舶及び航空機等）に応じて、経験的な代表値に設定する。そして、（３）大気吸収等による電力損失量については、天候の種類（晴天及び雨天等）に応じて、経験的な代表値に設定する。

図２の第１段に示したレーダ方程式テーブル２６１は、所望の物標Ｔの種類が「船舶」であり、天候の種類が「晴天」であるときのものである。レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_１１、・・・、Ｐ_１Ｎであるときには、それぞれ、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_１１、・・・、Ｒ_１Ｎになることが示されており、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_１１、・・・、Ｒ_１Ｎになるためには、それぞれ、レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_１１、・・・、Ｐ_１Ｎであるべきことが示されている。

図２の第２段に示したレーダ方程式テーブル２６２は、所望の物標Ｔの種類が「航空機」であり、天候の種類が「晴天」であるときのものである。レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_２１、・・・、Ｐ_２Ｎであるときには、それぞれ、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_２１、・・・、Ｒ_２Ｎになることが示されており、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_２１、・・・、Ｒ_２Ｎになるためには、それぞれ、レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_２１、・・・、Ｐ_２Ｎであるべきことが示されている。

図２の第３段に示したレーダ方程式テーブル２６３は、所望の物標Ｔの種類が「船舶」であり、天候の種類が「雨天」であるときのものである。レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_３１、・・・、Ｐ_３Ｎであるときには、それぞれ、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_３１、・・・、Ｒ_３Ｎになることが示されており、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_３１、・・・、Ｒ_３Ｎになるためには、それぞれ、レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_３１、・・・、Ｐ_３Ｎであるべきことが示されている。

図２の第４段に示したレーダ方程式テーブル２６４は、所望の物標Ｔの種類が「航空機」であり、天候の種類が「雨天」であるときのものである。レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_４１、・・・、Ｐ_４Ｎであるときには、それぞれ、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_４１、・・・、Ｒ_４Ｎになることが示されており、最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_４１、・・・、Ｒ_４Ｎになるためには、それぞれ、レーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_４１、・・・、Ｐ_４Ｎであるべきことが示されている。

本開示の放射電力制御処理及び探知距離計算処理の手順を図３に示す。本開示のレーダ表示部の表示画面を図４に示す。放射電力制御処理、探知距離計算処理の順に説明する。

探知距離入力部２１は、所望の最大探知距離Ｒ_ｍａｘを入力する（ステップＳ１）。レーダ表示部１９の探知距離表示部１９１では、最大探知距離Ｒ_ｍａｘとして、「＊＊＊＊ｍ」が表示される。物標天候入力部２５は、所望の物標Ｔの種類及び天候の種類を入力する（ステップＳ２）。レーダ表示部１９の物標種類表示部１９２では、所望の物標Ｔの種類として、「船舶」及び「航空機」のうち「船舶」が選択される。レーダ表示部１９の天候種類表示部１９３では、天候の種類として、「晴天」及び「雨天」のうち「晴天」が選択される。

放射電力制御部２２は、入力された所望の最大探知距離Ｒ_ｍａｘと、所望の物標Ｔの種類及び天候の種類毎のレーダ方程式テーブルと、に基づいて、入力された所望の最大探知距離Ｒ_ｍａｘを可能とするようなレーダ放射電力Ｐ_ｔを制御する（ステップＳ３）。具体的には、放射電力制御部２２は、所望の物標Ｔの種類が「船舶」であり、天候の種類が「晴天」であるときのレーダ方程式テーブル２６１を参照し、入力された所望の最大探知距離Ｒ_ｍａｘがＲ_１Ｎであるときには、レーダ放射電力Ｐ_ｔをＰ_１Ｎに制御する。

放射電力調整部１２は、方向性分岐部１３及び送信信号増幅部１４の前段に配置され、放射電力制御部２２が設定したレーダ放射電力Ｐ_ｔと、送信信号増幅部１４が備える増幅特性と、に基づいて、送信信号増幅部１４への出力電力を調整する。

方向性分岐部１３は、放射電力調整部１２の後段かつ送信信号増幅部１４の前段に配置され、放射電力調整部１２からの入力電力の一部を放射電力計測部２３への出力電力とする。放射電力計測部２３は、方向性分岐部１３が備える分岐特性と、送信信号増幅部１４が備える増幅特性と、に基づいて、レーダ放射電力Ｐ_ｔを計測する（ステップＳ４）。

物標天候入力部２５は、所望の物標Ｔの種類及び天候の種類を入力する（ステップＳ５）。レーダ表示部１９の物標種類表示部１９２では、所望の物標Ｔの種類として、「船舶」及び「航空機」のうち「船舶」が選択される。レーダ表示部１９の天候種類表示部１９３では、天候の種類として、「晴天」及び「雨天」のうち「晴天」が選択される。

探知距離計算部２４は、計測されたレーダ放射電力Ｐ_ｔと、所望の物標Ｔの種類及び天候の種類毎のレーダ方程式テーブルと、に基づいて、計測されたレーダ放射電力Ｐ_ｔにより可能となるような最大探知距離Ｒ_ｍａｘを計算する（ステップＳ６）。具体的には、探知距離計算部２４は、所望の物標Ｔの種類が「船舶」であり、天候の種類が「晴天」であるときのレーダ方程式テーブル２６１を参照し、計測されたレーダ放射電力Ｐ_ｔがＰ_１Ｎであるときには、最大探知距離Ｒ_ｍａｘをＲ_１Ｎと計算する。レーダ表示部１９の物標位置表示部１９４では、物標Ｔの位置が表示される。レーダ表示部１９の最大探知距離円１９５として、レーダサイトを中心とし最大探知距離Ｒ_ｍａｘを半径とする円が表示される。

このように、レーダ放射電力Ｐ_ｔを可変に制御することにより、最大探知距離Ｒ_ｍａｘを可変に設定することができ、副次的に、他装置との干渉を可変に低減することができる。そして、レーダ放射電力Ｐ_ｔを計測することにより、所望の最大探知距離Ｒ_ｍａｘの実現を確認することができ、副次的に、他装置との干渉の低減を確認することができる。さらに、レーダ方程式の断面積項を物標Ｔの種類に応じて可変に設定することができ、レーダ方程式の損失項を天候の種類に応じて可変に設定することができる。

放射電力制御部２２は、本実施形態では、送信信号増幅部１４の前段に配置される放射電力調整部１２を制御しているが、変形例として、送信信号増幅部１４の増幅特性を制御してもよく、送信信号増幅部１４の後段に配置される放射電力調整部を制御してもよい。

放射電力計測部２３は、本実施形態では、送信信号増幅部１４の前段に配置される方向性分岐部１３からの出力電力を計測しているが、変形例として、送信信号増幅部１４の後段に配置される方向性分岐部からの出力電力を計測してもよい。

放射電力制御部２２及び探知距離計算部２４は、本実施形態では、レーダ方程式テーブル２６１～２６４を参照しているが、変形例として、レーダ方程式を直接解いてもよい。

物標天候入力部２５は、本実施形態では、所望の物標Ｔの種類及び天候の種類を入力しているが、変形例として、所望の物標Ｔの種類又は天候の種類を入力してもよい。

本開示のレーダ制御装置及びレーダ制御プログラムは、レーダ放射電力を可変に制御することにより、最大探知距離を可変に設定することができる。

Ｒ：レーダシステム
Ｔ：物標
１：レーダ送受信装置
２：レーダ制御装置
１１：送信信号生成部
１２：放射電力調整部
１３：方向性分岐部
１４：送信信号増幅部
１５：送信アンテナ
１６：受信アンテナ
１７：受信信号増幅部
１８：受信信号処理部
１９：レーダ表示部
２１：探知距離入力部
２２：放射電力制御部
２３：放射電力計測部
２４：探知距離計算部
２５：物標天候入力部
２６：テーブル格納部
１９１：探知距離表示部
１９２：物標種類表示部
１９３：天候種類表示部
１９４：物標位置表示部
１９５：最大探知距離円
２６１、２６２、２６３、２６４：レーダ方程式テーブル

Claims

所望の最大探知距離を入力する探知距離入力部と、
入力された所望の最大探知距離及びレーダ方程式に基づいて、入力された所望の最大探知距離を可能とするようなレーダ放射電力を制御する放射電力制御部と、
レーダ放射電力を計測する放射電力計測部と、
計測されたレーダ放射電力及びレーダ方程式に基づいて、計測されたレーダ放射電力により可能となるような最大探知距離を計算する探知距離計算部と、
を備えることを特徴とするレーダ制御装置。
所望の物標の種類及び／又は天候の種類を入力する物標天候入力部、をさらに備え、
入力された所望の物標の種類及び／又は天候の種類に応じて、適用されるレーダ方程式が可変であることを特徴とする、請求項１に記載のレーダ制御装置。
所望の最大探知距離を入力する探知距離入力ステップと、
入力された所望の最大探知距離及びレーダ方程式に基づいて、入力された所望の最大探知距離を可能とするようなレーダ放射電力を制御する放射電力制御ステップと、
レーダ放射電力を計測する放射電力計測ステップと、
計測されたレーダ放射電力及びレーダ方程式に基づいて、計測されたレーダ放射電力により可能となるような最大探知距離を計算する探知距離計算ステップと、
を順にコンピュータに実行させるためのレーダ制御プログラム。