JP7270060B2 - 固体化レーダ装置 - Google Patents
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Description
以下において、本発明の基本構成と基本動作を説明する。図1は、本実施形態の固体化レーダ装置101の構成を示す図である。
マグネトロンレーダの送信部は、マグネトロン素子を有しており、固体化レーダの固体化素子に対して高い尖頭電力のパルス信号を送信できる。一方、固体化レーダの送信部は、固体化素子の特性上、送信信号の尖頭電力が低いため、マグネトロンレーダと同等の電力を持つパルス信号を送信できない。そのため、固体化レーダは、マグネトロンレーダと同じパルス幅では探知距離を確保できない。そこで、固体化レーダの送信部は、時間的に長い周波数変調したパルス信号(変調信号)を送信し、受信時にパルス圧縮処理を施すことでS/N比を担保し、探知距離を確保している。
マグネトロンレーダは、マグネトロン素子の特性上、送信信号の周波数を適宜調整することが困難である。一方、固体化レーダは、変調信号と無変調信号の送信信号をそれぞれ異なる周波数に設定できるため、それぞれの受信信号をバンドパスフィルタにより容易に分離することができる。
第1エコー画像生成部40は、第1エコー画像を生成する際に、距離方向に対して複数の区域に分けて生成できる。図4において、自船近傍の区域は、無変調信号で構成され、自船遠方の区域は、パルス圧縮信号により構成される。そして、波浪解析部50は、当該区域のうち自船近傍の無変調信号で構成された区域の中に解析領域71を設定し、波浪情報を解析する。
図8における表示画面61は、第1エコー画像に基づく自船の周辺画像62を左側に配置し、解析結果の一部である波高、周期、波向の情報を右側の波浪情報エリア63内に配置し、周辺画像62及び波浪情報エリア63を同一の表示画面に同時に表示している。また、表示画面61は、第1エコー画像に基づく周辺画像62に解析領域71を重畳して表示している。更に、表示画面61は、周辺画像62上に解析結果の一部である波ベクトル73を表示している。なお、表示信号生成部60は、第1エコー画像と解析結果をそれぞれ異なる二つの表示画面に表示する二種類の表示信号を生成できる。
図9に示すように、固体化レーダ装置102は、更に解析領域入力部51を備えることができる。波浪解析部50は、ユーザーの入力に応じて解析領域71の位置、大きさ及び数を変更する。
アンテナ11より送信された送信信号は、その一部が海面から反射され、その一部の反射波がアンテナ11により受信される。受信された反射波の強度は、海面に対する入射角度に依存するため、送受信部10から距離の近い方が強い。そのため、波浪情報は、自船近傍付近からの反射波に多く含まれる。
図9において、固体化レーダ装置102は、第2エコー画像生成部41を更に備える。第2エコー生成部41は、第1エコー画像の代わりに波浪解析部50で用いる第2エコー画像を生成し、波浪解析部50へ出力する。第2エコー画像は、無変調信号及びパルス圧縮信号の少なくともいずれか一方から構成される。そして、波浪解析部50は、当該第2エコー画像の領域のうち無変調信号及びパルス圧縮信号のいずれか一方が構成する区域に解析領域71を設定し、波浪情報を解析する。このように、第2エコー画像生成部41は、第1エコー画像を構成する共通の受信信号を用いつつ、波浪情報の解析により適した第2エコー画像を生成することができる。なお、本文中に記載の第1エコー画像生成部40の有する処理について、第2エコー画像生成部41は、同等の処理が可能である。
[固体化レーダ装置の搭載の態様]
固体化レーダ装置は、構成を満たすものであれば、陸上に設置されるものであってもよい。
送受信部10における処理として説明した受信信号のA/D変換処理は、どの過程で行ってもよい。そのため、図1に係る周波数フィルタ部20及びパルス圧縮部10の各処理は、CPU(Central Processing Unit)により処理してもよいし、FPGA(Field-Programmable Gate Array)により行ってもよいし、アナログ回路により処理してもよい。
波浪解析の処理は、エコー画像から波浪情報の解析結果が算出できればよく、その方法は問わない。例えば、波浪解析部50は、時間的に連続するスキャン画像の相関を取って解析し、又はこれらのクロススペクトルを計算することによって波浪情報を解析し、解析結果を算出してもよい。
[構成の変形態様]
各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現できる。特許請求の範囲、明細書、および図面中のフローに関して、便宜上「まず」、「次に」等を用いて説明したとしても、この順で実行することが必須であることを意味するものではない。
12 サーキュレータ
61 表示画面
62 エコー画像
63 波浪情報エリア
70 自船
71 解析領域
72 相対角度
73 波ベクトル
Claims (15)
- 周波数が互いに異なるパルス信号である変調信号及び無変調信号を含む電波信号を送受信する送受信部と、
受信した前記電波信号から前記周波数に基づいて前記変調信号及び前記無変調信号をそれぞれ抽出する周波数フィルタ部と、
前記変調信号をパルス圧縮したパルス圧縮信号を生成するパルス圧縮部と、
前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号に基づいて、第1エコー画像を生成する第1エコー画像生成部と、
前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号のいずれか一方に基づいて、波浪情報の解析結果を算出する波浪解析部と、
前記第1エコー画像及び前記解析結果の表示信号を生成する表示信号生成部と、
を備える固体化レーダ装置。 - 方位毎の前記第1エコー画像が生成される周期に対して、前記解析結果が算出される周期は長い、
請求項1に記載の固体化レーダ装置。 - 前記送受信部は、回転するアンテナを更に備え、
前記波浪解析部は、前記アンテナの1回転に対応する第1エコー画像から成るスキャン画像の解析により前記解析結果を算出する、
請求項1又は請求項2に記載の固体化レーダ装置。 - 前記第1エコー画像は、送信位置からの距離に応じた複数の区域に分けられ、前記区域が前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号の少なくともいずれか一方に基づいた画像から構成されおり、
前記波浪解析部は、前記区域のうち、前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号のいずれか一方で構成された区域を解析する、
請求項1から請求項3のいずれかに記載の固体化レーダ装置。 - 前記区域のうち少なくともいずれか一つが、前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号を距離に応じて構成比率を変更した合成の画像から構成される、
請求項4に記載の固体化レーダ装置。 - 前記表示信号生成部は、前記第1エコー画像及び前記解析結果が同一の画面内に同時に表示される表示信号を生成する、
請求項1から請求項5のいずれかに記載の固体化レーダ装置。 - 前記表示信号生成部は、前記解析結果の少なくとも一部の情報を前記第1エコー画像に重畳した表示信号を生成する、
請求項1から請求項6のいずれかに記載の固体化レーダ装置。 - 前記表示信号生成部は、前記波浪情報を解析する領域である解析領域を前記第1エコー画像に重畳した表示信号を生成する、
請求項1から請求項7のいずれかに記載の固体化レーダ装置。 - ユーザーからの前記解析領域の数、位置及び大きさの少なくともいずれか一つの変更の入力を受け付ける解析領域入力部を更に備える、
請求項8に記載の固体化レーダ装置。 - 自船の船首方位を算出する船首方位取得部を更に備え、
前記解析結果は、波向の情報を含み、
前記表示信号生成部は、前記波向及び前記船首方位との相対角度を示す表示信号を生成する、
請求項1から請求項9のいずれかに記載の固体化レーダ装置。 - 前記表示信号生成部は、前記解析結果に基づいて波の映像の表示信号を生成する、
請求項1から請求項10のいずれかに記載の固体化レーダ装置。 - 前記無変調信号及ぴ前記パルス圧縮信号のいずれか一方に基づいて、第2エコ一画像を生成する第2エコ一画像生成部を更に備え、
前記波浪解析部は、前記第2エコ一画像の一部領域の解析により前記解析結果を算出する、
請求項1又は請求項2に記載の固体化レ一ダ装置。 - 前記送受信部は、回転するアンテナを更に備え、
前記波浪解析部は、前記アンテナの1回転に対応する第2エコー画像から成るスキャン画像の解析により前記解析結果を算出する、
請求項12に記載の固体化レーダ装置。 - 周波数が互いに異なるパルス信号である変調信号及び無変調信号を含む電波信号を送受信し、
受信した前記電波信号から前記周波数に基づいて前記変調信号及び前記無変調信号をそれぞれ抽出し、
前記変調信号をパルス圧縮したパルス圧縮信号を生成し、
前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号に基づいて、第1エコー画像を生成し
前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号のいずれか一方に基づいて、波浪情報の解析結果を算出し
前記第1エコー画像及び前記解析結果の表示信号を生成する固体化レーダ制御方法。 - 周波数が互いに異なるパルス信号である変調信号及び無変調信号を含む電波信号を送受信する処理と、受信した前記電波信号から前記周波数に基づいて前記変調信号及び前記無変調信号をそれぞれ抽出する処理と、前記変調信号をパルス圧縮したパルス圧縮信号を生成する処理と、前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号に基づいて、第1エコー画像を生成する処理と、前記無変調信号及び前記パルス圧縮信号のいずれか一方に基づいて、波浪情報の解析結果を算出する処理と、前記第1エコー画像及び前記解析結果の表示信号を生成する処理と、を固体化レーダ装置に実行させる、固体化レーダ制御プログラム。
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