JP7270864B2 - レーダシステム、レーダ装置および干渉回避方法 - Google Patents

Description

本開示は、三台以上のレーダ装置間の干渉回避に関するものである。

従来、気象レーダなどのレーダ装置は、近傍に複数設置されている場合、レーダ装置のメインローブとサイドローブとが向き合ったときに干渉が生じうる。また、対象から反射された電波（エコー）が干渉／混信するケースもある。対象から反射された電波（エコー）の干渉／混信は、それぞれのレーダ装置のメインローブがカバーするエリアが交差するときに発生しうる。

レーダ装置間の干渉回避技術には、レーダ装置が観測するタイミングを制御し、干渉しうる条件のときは観測するタイミングを監視して、他のレーダ装置の観測中は観測しないものがある（例えば、特許文献１参照）。また、レーダ装置間の干渉回避技術は、受信ビームの指向方向の変化推移を示す受信ビームスケジュールを他のレーダ装置へ通知して、受信ビームの指向方向と送信ビームの指向方向との相関が最小限となるように、取得された他のレーダ装置の受信ビームスケジュールに基づいて送信ビームの指向方向を切り替えるものがある（例えば、特許文献２参照）。

レーダ装置が機械的に走査する場合、レーダ装置間の回転を同期させるものがある（例えば、特許文献３参照）。この場合、レーダ装置は、電子走査で方位角方向を３６０°回転して走査するものも含む。さらに、複数のレーダ装置のアンテナ回転速度が互いに異なる場合は、複数のレーダ装置から送信アンテナの指向方向の変化推移の情報を収集し、複数のレーダ装置の間の干渉タイミングを予測し、干渉タイミングに関わる複数のレーダ送信装置の少なくともいずれかに対して、干渉タイミングが発生しないようにアンテナ回転速度を調整するものがある（例えば、特許文献４参照）。

さらに、レーダ装置間の干渉回避技術には、送信信号が観測対象より反射された所望信号と他のレーダ装置から送信された干渉信号とを受信し、混信する干渉データを検出して、干渉信号自体を除去するものがある（例えば、特許文献５参照）。

特開２００４－３２５１３０号公報 特開２０１６－１６６８３６号公報 ＷＯ２０１７－１６９３００ 特開２０１８－０４０６６３号公報 特開２０１９－２１９３１５号公報

しかしながら、従来のレーダ装置間の干渉回避技術は、周波数を有効に活用することを考慮したものではないという課題がある。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、三台以上のレーダ装置においても周波数を有効に活用できるレーダシステム、レーダ装置および干渉回避方法を得ることを目的とする。

本開示に係るレーダシステムおよびレーダ装置は、三台以上のレーダ装置と、スケジュール管理制御部とを備えたものである。各レーダ装置は、レーダ波を送信する方向である指向方向を変化させてレーダ波を送信し、レーダ波が反射された反射波を受信する空中線部と、空中線部と接続され、レーダ波を送信する処理と、空中線部が反射波を受信して生成した受信信号を受ける処理をする送受信部と、送受信部と接続され、反射波から生成される受信信号を信号処理する信号処理部と、信号処理部が処理した受信信号を観測データとして処理するデータ処理部とを有する。三台以上のレーダ装置は、指向方向を変化させて送信されるレーダ波が反射される範囲である走査範囲および副次放射範囲に関して、レーダ装置の走査範囲の少なくとも一部が他のレーダ装置の走査範囲または副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が、同じ重複走査放射範囲で重複するように配置されている。スケジュール管理制御部は、レーダ装置の走査範囲の時間推移を予め決める走査スケジュールを作成するスケジュール作成部と、走査スケジュールにしたがって各レーダ装置がレーダ波を送信することで、重複走査放射範囲が発生する時間帯である干渉時間帯を予測し、予測した干渉時間帯ごとに干渉時間帯に重複走査放射範囲にレーダ波を送信する走査スケジュールを有するレーダ装置の集合である干渉レーダ装置集合、重複走査放射範囲および干渉時間帯を含む干渉情報を作成する干渉予測部と、干渉情報が作成された場合に、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の台数が三台以上である場合に、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置に対して送信するレーダ波の周波数である使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる第１干渉回避策を決定し、第１干渉回避策では干渉回避できない、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の集合である周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各レーダ装置が実施する第２干渉回避策を決定する干渉回避策決定部と、走査スケジュール、第１干渉回避策および第２干渉回避策に基づき、各レーダ装置を制御する制御部とを有する。

本開示に係る干渉回避方法は、三台以上のレーダ装置間の干渉を回避する干渉回避方法である。各レーダ装置は、レーダ波を送信する方向である指向方向を変化させてレーダ波を送信し、レーダ波が反射された反射波を受信する空中線部と、空中線部と接続され、レーダ波を送信する処理と、空中線部が反射波を受信して生成した受信信号を受ける処理をする送受信部と、送受信部と接続され、反射波から生成される受信信号を信号処理する信号処理部と、信号処理部が処理した受信信号を観測データとして処理するデータ処理部とを備える。三台以上のレーダ装置は、指向方向を変化させて送信されるレーダ波が反射される範囲である走査範囲および副次放射範囲に関して、レーダ装置の走査範囲の少なくとも一部が他のレーダ装置の走査範囲または副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が、同じ重複走査放射範囲で重複するように配置されている。干渉回避方法は、レーダ装置の走査範囲の時間推移を予め決める走査スケジュールにしたがって各レーダ装置がレーダ波を送信することで、重複走査放射範囲が発生する時間帯である干渉時間帯を予測し、予測した干渉時間帯ごとに干渉時間帯に重複走査放射範囲にレーダ波を送信する走査スケジュールを有するレーダ装置の集合である干渉レーダ装置集合、重複走査放射範囲および干渉時間帯を含む干渉情報を作成する干渉予測ステップと、干渉情報が作成された場合に、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の台数が三台以上である場合に、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置に対して送信するレーダ波の周波数である使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる第１干渉回避策を決定する周波数決定ステップと、第１干渉回避策では干渉回避できない、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の集合である周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各レーダ装置が実施する第２干渉回避策を決定する干渉回避策決定ステップとを備える。

本開示によれば、周波数を有効に活用できるレーダシステム、レーダ装置および干渉回避方法を得ることができる。

実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置においてレーダ装置の配置を示す概念図である。 実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置においてレーダ装置の配置を示す概念図および実施の形態１に係るレーダ装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置の観測高度を示す概念図である。 実施の形態１に係るレーダシステムが有するスケジュール管理制御部の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態１に係るレーダ装置の変形例が有するインターフェース部の構成を示すレーダ装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置の動作（実施の形態１に係る干渉回避方法）を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置の動作（実施の形態１に係る干渉回避方法）を説明するフローチャートである。

実施の形態１．
実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置について、図１から図６を用いて説明する。図１は、例として四台のレーダ装置１の配置を示す概念図である。図１は、四台のレーダ装置１の回転走査するメインローブがカバーする４個のエリアに重複する範囲が存在するレーダシステム５０の例である。三台以上のレーダ装置１の走査範囲の一部が重複し、三台以上のレーダ装置１間で干渉が起こりうる位置に配置される場合には、あるレーダ装置１のメインローブと他のレーダ装置１のサイドローブとが向き合う場合にも干渉が生じうる。メインローブとサイドローブが向き合う場合でも、三台以上のレーダ装置１の走査範囲の一部が重複するといえる。それぞれのレーダ装置１のメインローブがカバーするエリアが交差するときは、対象から反射された電波（エコー）も干渉／混信が発生しうる。複数のレーダ装置１が放射するレーダ波のメインローブまたはサイドローブがカバーするエリアが重複する場合には、複数のレーダ装置１のすべてで干渉が発生する。

図２（Ａ）は、実施の形態１に係るレーダ装置の機能ブロック図である。図２（Ｂ）は、実施の形態１に係るレーダシステムおよびレーダ装置においてレーダ装置の配置を示す概念図である。図３は、図２（Ａ）に機能ブロック図で示すレーダ装置１を図２（Ｂ）に示す配置で設置したレーダシステム５０の機能ブロック図である。図４（Ａ）は、レーダ波の反射波が互いに干渉してしまう状態のレーダ波の観測高度を示す概念図である。図４（Ａ）において、観測高度が一致している領域を斜線で示している。図４（Ｂ）は、同時に同じ観測高度を観測しない互いのレーダ波の観測高度を示す概念図である。２台のレーダ装置１の観測高度が異なるので、図４（Ｂ）には斜線の部分（観測高度が一致する領域）が存在しない。図５は、スケジュール管理制御部の構成を示す機能ブロック図である。図６は、レーダ装置１の変形例であるレーダ装置１Ｘが有するインターフェース部の構成を示す機能ブロック図である。スケジュール管理制御部６は、各レーダ装置１の走査スケジュールを管理し、走査スケジュールおよび干渉回避策に基づき各レーダ装置１を制御する。インターフェース部８は、レーダ装置１をネットワーク７に接続する。スケジュール管理制御部６は、インターフェース部の機能も有する。

図１から図４において、レーダ装置１は、空中線部２、送受信部３、信号処理部４、データ処理部５、スケジュール管理制御部６を有している。レーダ装置１は、三台以上が設置され、それぞれ空中線部２、送受信部３、信号処理部４、データ処理部５、スケジュール管理制御部６を有する。これらの複数のレーダ装置１から、レーダシステム５０が構築されている。三台以上のレーダ装置１は、指向方向の変化に応じて、三台以上のレーダ装置１の走査範囲の少なくとも一部が重複し、三台以上のレーダ装置１間で干渉が起こりうる位置に配置されている。図中では、レーダ装置１Ａ、レーダ装置１Ｂ、レーダ装置１Ｃ、レーダ装置１Ｄの四台のレーダ装置１を例示している。

レーダ装置１の指向方向は、空中線部２から放射されるレーダ波のメインローブが放射される方向である。空中線（アンテナ）は、メインローブよりも弱い電力でメインローブとは異なる方向にもサイドローブと呼ばれる電波（レーダ波）を放射する。メインローブが放射される方向に対するサイドローブが放射される方向の角度差（サイドローブ角度差と呼ぶ）は、空中線ごとに決まる値である。各レーダ装置１が同じ空中線部２を有する場合には、サイドローブ角度差は各レーダ装置１で同じになる。

レーダ装置１において、空中線部２から放射されるレーダ波のサイドローブが放射される方向を副次放射方向と呼ぶ。レーダ装置１の指向方向が回転すると、副次放射方向も指向方向に対してサイドローブ角度差を有して回転する。走査範囲はレーダ装置１の指向方向が変化することに応じて、レーダ装置１のメインローブが走査する範囲である。ここで、レーダ装置１の指向方向が変化することに応じて、レーダ装置１のサイドローブが走査する範囲を副次放射範囲と呼ぶ。複数のレーダ装置１の間で、走査範囲または副次放射範囲の少なくとも一部が重複する場合に、複数のレーダ装置１の間で干渉が発生する。

各レーダ装置１は、それぞれのスケジュール管理制御部６がネットワーク７（図では、ＮＷ７と表記する）で接続されている。スケジュール管理制御部６は、レーダシステム５０内に一個でよく、各レーダ装置１で共用すればよい。スケジュール管理制御部６を有しない各レーダ装置１は、インターフェース部８を備える。なお、スケジュール管理制御部６を備えずインターフェース部８を備えるレーダ装置１Ｘの構成を、図６に示す。インターフェース部８は、データ記憶部１３と通信部１４だけを有する。スケジュール管理制御部６は、レーダ装置１とは独立した装置として、レーダシステムで少なくとも１個を備えるようにしてもよい。

図１から図４において、空中線部２は、指向方向すなわち走査範囲を変化させて、レーダ波を送信し、レーダ波が反射された反射波を受信する。走査方法は、空中線部２が動く機械走査でも、空中線部２が動かずレーダ波の指向方向が変化する電子走査でもよい。空中線部２は、方位角方向（観測方向）を３６０°回転して走査し、仰角方向（観測高度）も走査可能である。空中線部２の仰角方向を変更することで観測高度を変更することができる。

図１から図４において、送受信部３は、空中線部２と接続され、レーダ波を空中線部２から送信する処理と、空中線部２が反射波を受信して生成される受信信号を受ける処理をする。送受信部３は、送信されるレーダ波の周波数を決め、信号処理部４が処理すべき受信信号の周波数範囲を決める。信号処理部４は、送受信部３と接続され、送受信部３が出力する受信信号を信号処理する。データ処理部５は、信号処理部４が処理した受信信号を観測データとして処理する。スケジュール管理制御部６は、レーダ装置１と、当該レーダ装置１以外の他のレーダ装置１とをネットワーク７上で接続する。レーダ装置１は、スケジュール管理制御部６ではなく、ネットワークと接続する機能を有するインターフェース部８を備えてもよい。スケジュール管理制御部６は、指向方向の変化に応じて、三台以上のレーダ装置１の走査範囲または副次放射範囲の一部が重複し、三台以上のレーダ装置１間で干渉が起こりうる位置に配置された、三台以上のレーダ装置１間の干渉回避を行うものである。

三台以上のレーダ装置１間で干渉が起こりうる位置について説明する。レーダ装置１は、レーダ波を送信する方向である指向方向を変化させてレーダ波を送信し、レーダ波が反射された反射波を受信する。レーダ装置１の走査範囲は、指向方向を変化させてレーダ装置１が送信するレーダ波（厳密にはメインローブ）が反射される範囲である。レーダ装置１の副次放射範囲は、レーダ装置１が放射するサイドローブが反射される範囲である。レーダ装置１の走査範囲の少なくとも一部が他のレーダ装置１の走査範囲または副次放射範囲と重複する部分（範囲）を重複走査放射範囲と呼ぶ。同じ重複走査放射範囲で走査範囲が他のレーダ装置１の走査範囲または副次放射範囲と重複する位置に３台以上のレーダ装置１が配置される場合に、３台以上のレーダ装置１間で干渉が起こりうる。

同じ重複走査放射範囲で重複するとは、例えばレーダ装置１Ａの走査範囲とレーダ１Ｂの走査範囲または重複走査範囲が重複する重複走査放射範囲ＡＢと、レーダ装置１Ａの走査範囲とレーダ１Ｃの走査範囲または重複走査範囲が重複する重複走査放射範囲ＡＣとが共通な部分（範囲）を有することである。重複走査放射範囲ＡＢと重複走査放射範囲ＡＣとで共通な部分を、重複走査放射範囲ＡＢＣと呼ぶ。重複走査放射範囲ＡＢＣが存在する場合に、レーダ装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの走査範囲が同じ重複走査放射範囲で重複することになる。

図５を参照して、スケジュール管理制御部６の構成および動作を説明する。スケジュール管理制御部６は、スケジュール作成部９、干渉予測部１０、干渉回避策決定部１１、制御部１２、データ記憶部１３および通信部１４を有する。

スケジュール作成部９は、各レーダ装置１の走査スケジュールを作成する。走査スケジュールは、レーダ装置１の走査範囲の時間推移を予め決めるものである。走査スケジュールには、パルス繰り返し周波数、パルス幅などのパルス運用情報も含む。干渉予測部１０は、走査スケジュールに基づき干渉が発生するかどうかを予測し、発生すると予測される干渉ごとに干渉情報を作成する。干渉予測部１０は、干渉時間帯を予測する。干渉時間帯は、走査スケジュールにしたがって各レーダ装置１がレーダ波を送信することで、レーダ装置１の走査範囲の少なくとも一部が他のレーダ装置１の走査範囲または副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が発生する時間帯である。干渉予測部１０は、予測した干渉時間帯ごとに干渉情報を作成する。干渉情報は、干渉時間帯、重複走査放射範囲および干渉レーダ装置集合を含む。干渉レーダ装置集合では、干渉波を発生させる原因となるレーダ波を送信するレーダ装置１である与干渉レーダ装置と、干渉波を受信するレーダ装置１である被干渉レーダ装置とが分かるように記憶する。重複走査放射範囲は、干渉時間帯に発生する重複走査放射範囲であるエリアを表現するデータである。干渉レーダ装置集合は、干渉時間帯に重複走査放射範囲にレーダ波（メインローブまたはサイドローブ）を送信する走査スケジュールを有するレーダ装置１の集合である。

干渉回避策決定部１１は、干渉情報が作成された場合に、干渉情報ごとに干渉回避策を決定する。干渉回避策決定部１１は、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置１の台数が三台以上である場合に、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置１に対して送信するレーダ波の周波数である使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる第１干渉回避策を決定する。周波数のチャンネル数の制約とは、レーダシステム５０において同時に使用できる周波数のチャンネル数を上限以下にすることなどである。第１干渉回避策では干渉回避できない、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置１の集合を、周波数変更後干渉レーダ装置集合と呼ぶ。干渉回避策決定部１１は、周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各レーダ装置１に対して第２干渉回避策を決定する。

制御部１２は、走査スケジュール、第１干渉回避策および第２干渉回避策に基づき、各レーダ装置１を制御する。データ記憶部１３は、走査スケジュール、干渉情報、第１干渉回避策、第２干渉回避策などを記憶する。通信部１４は、他のレーダ装置１と通信する。

スケジュール管理制御部６は、三台以上のレーダ装置１の互いの走査範囲または副次放射範囲の少なくとも一部が重複する干渉時間帯を予測し、干渉時間帯ごとに干渉レーダ装置集合を決める。当該予測された干渉時間帯で干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置１には周波数のチャンネル数の制約を守った上で互いに異なる使用周波数を使用させる第１干渉回避策を決定して、使用周波数が決められたレーダ装置１の送受信部３へ使用周波数を指示する。第１干渉回避策では干渉回避できない、レーダ装置１の集合を周波数変更後干渉レーダ装置集合と呼ぶ。スケジュール管理制御部６は、周波数変更後干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置１に実行させる第２干渉回避策を決定する。

第１干渉回避策において、スケジュール管理制御部６は、使用周波数を決定したレーダ装置１のうち、少なくとも一台は、使用する使用周波数を固定した上で、使用周波数を決定した他のレーダ装置１の送受信部３へ指示して、互いに異なる使用周波数を使用させてもよい。また、複数台の各レーダ装置１がスケジュール管理制御部６を備える。各スケジュール管理制御部６は、同期しており、干渉時間帯の情報などを共有している。干渉回避策を決定するなどの動作をするスケジュール管理制御部６はいずれか一台である。動作するスケジュール管理制御部６に異常が発生して動作できなくなった場合は、動作していないスケジュール管理制御部６がデータを引き継いで動作することができる。

次に第２干渉回避策を四個の例を示す。スケジュール管理制御部６は、第２干渉回避策として、走査範囲の変更、干渉波除去、送信ブランクおよび使用周波数の変更の何れかを決める。走査範囲の変更は、干渉時間帯おいて、スケジュール管理制御部６が周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１の空中線部２へ指示して走査スケジュールを変更して、干渉時間帯に重複走査放射範囲とは異なる範囲を走査させることである。走査範囲の変更は、走査する方位角を変更するだけでなく、図４に示すような観測高度についても実施できる。第２干渉回避策は、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１が実施する。図４（Ａ）に斜線で示すように、観測高度が一致している領域を避けること（例えば図４（Ｂ）に示す状態、すなわち、仰角方向が異なる状態）で、同じ方位角方向に指向しても干渉が生じない。

干渉波除去では、観測データから当該レーダ装置１と同じ使用周波数である他のレーダ装置１のレーダ波に由来する干渉波を除去する。他のレーダ装置１のレーダ波に由来する干渉波とは、レーダ波の周波数を含みドップラ周波数偏移の幅を考慮した周波数帯域の受信信号成分の中で、他のレーダ装置１のレーダ波に由来する観測データである。干渉波がどのレーダ装置１に由来するかの検出方法は、パルス繰り返し周波数やパルス幅のパルス運用情報に基づく周期性を利用して検出する方法など、周知の一般的な技術を使用する。干渉波除去は、周波数変更後干渉レーダ集合に属し、かつ第１干渉回避策で使用周波数が決定されたレーダ装置１と同じ周波数を使用するレーダ装置１で実施する。そのようなレーダ装置１の信号処理部４へスケジュール管理制御部６が指示して、観測データから同じ使用周波数であるレーダ装置１のレーダ波に由来する干渉波を除去する。

スケジュール管理制御部６における信号処理部４の干渉波除去は、送信信号（レーダ波）が観測対象より反射された所望信号と他のレーダ装置１から送信されたレーダ波由来の干渉波とを受信し、混信する観測データを検出して、干渉波自体を除去するなどの手法が例示できる。つまり、相手のレーダ波を観測データから除去する操作であればよいといえる。なお、観測データから干渉波（相手のレーダ波）を除去するとは、データ処理部５が、信号処理部４が処理したレーダ波の信号を観測データとして処理する前に、予め信号処理部４において干渉波（相手のレーダ波）を除去するという意味である。換言すると、観測データに干渉波（相手のレーダ波）が混じらないように予め信号処理部４で除去するといえる。

送信ブランクは、レーダ装置１が干渉時間帯では重複走査放射範囲へのレーダ波の送信または送受信を停止することである。スケジュール管理制御部６は、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１のデータ処理部５へ指示して送信ブランク（レーダ波の送信停止または送受信停止）を実施させる。
データ処理部５の送信ブランクの実施は、走査範囲における干渉が生じうる領域（重複走査放射範囲）において干渉時間帯の間、レーダ波の送信または送受信を停止する。干渉時間帯において、重複走査放射範囲とは異なる走査範囲にレーダ波を送信する動作は任意でよい。

使用周波数の変更は、第１干渉回避策で決定された使用周波数とは異なる周波数をレーダ装置１の使用周波数にすることである。スケジュール管理制御部６は、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１の送受信部３へ指示して、第１干渉回避策で決定された使用周波数ではない周波数を使用させる。

スケジュール管理制御部６は、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１に対して、走査範囲の変更、干渉波除去、送信ブランク、使用周波数の変更のいずれかを実施させる第２干渉回避策を決定する。周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１が二台以上である場合に、スケジュール管理制御部６は、二台以上のレーダ装置１に対してそれぞれ別の第２干渉回避策を実施させるように決定する。

スケジュール管理制御部は、第２干渉回避策として、走査範囲の変更、干渉波除去、送信ブランク、使用周波数の変更とは異なる回避策を決定し、実施できてもよい。走査範囲の変更、干渉波除去、送信ブランク、使用周波数の変更の中で、スケジュール管理制御部が第２干渉回避策として決定および実施しないものがあってもよい。スケジュール管理制御部は、走査範囲の変更、干渉波除去、送信ブランクおよび使用周波数の変更の中の少なくとも一つを含む第２干渉回避策集合のからいずれかを選択して第２回避策として決定し実施するものであればよい。

スケジュール管理制御部６は、第２干渉回避策として、干渉時間帯おいて、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１の信号処理部３へ指示して干渉波除去を実施させることを決定する場合は、次の処理を合わせて実施するように第２干渉回避策を決定してもよい。すなわち、スケジュール管理制御部６は、第２干渉回避策として、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１の信号処理部３へ指示して干渉波除去を実施させることを決定する際に、干渉波除去を実施するレーダ装置１である被干渉レーダ装置に、除去する干渉波を発生させるレーダ装置１である与干渉レーダ装置のパルス運用情報を通知することを含む、被干渉レーダ装置に干渉波除去を実施させる第２干渉回避策を決定してもよい。与干渉レーダ装置のパルス運用情報を通知された被干渉レーダ装置は、パルス運用情報を利用して与干渉レーダ装置が送信するレーダ波に由来する干渉波を識別して除去する。

さらに、スケジュール管理制御部６は、第２干渉回避策として、干渉時間帯おいて、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１の空中線部へ指示して走査範囲の変更を実施させ、走査範囲の変更によって新たに生じる干渉時間帯を予測してもよい。スケジュール管理制御部６は、新たに生じる干渉時間帯において、三台以上のレーダ装置１の間で干渉が発生する場合は、三台以上のレーダ装置１のうち、周波数のチャンネル数の制約を守った上で使用周波数を変更できるレーダ装置１の送受信部３へ指示して、互いに異なる使用周波数を使用させてもよい。

以下、実施の形態１に係る干渉回避方法について、図７および図８を用いて説明する。実施の形態１に係る干渉回避方法は、指向方向の変化に応じて、三台以上のレーダ装置１の走査範囲の一部が重複し、三台以上のレーダ装置１間で干渉が起こりうる位置に配置された、三台以上のレーダ装置１間の干渉回避方法である。つまり、実施の形態１に係る干渉回避方法は、実施の形態１に係るレーダシステム５０およびレーダ装置１の動作により実施される干渉回避方法である。レーダシステム５０およびレーダ装置１は、スケジュール管理制御部６を含む。

干渉回避方法は、空中線部２と、送受信部３と、信号処理部４と、データ処理部５と、スケジュール管理制御部６とを備えるレーダ装置およびレーダシステムで実施される。スケジュール管理制御部６は、少なくともレーダ装置１の走査範囲の時間推移を予め決める走査スケジュールを作成するスケジュール作成部を有する。レーダシステムは、三台以上のレーダ装置１を含む。三台以上のレーダ装置１は、走査範囲が他のレーダ装置１の走査範囲または副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が、同じ重複走査放射範囲で重複するように配置されている。

図７に示すように、実施の形態１に係る干渉回避方法は、干渉予測ステップ（ＳＴＥＰ１）、周波数決定ステップ（ＳＴＥＰ２）、干渉回避策決定ステップ（ＳＴＥＰ３）の基本的な処理ステップを有している。

干渉予測ステップは、走査スケジュールを三台以上のレーダ装置１の互いの走査範囲の少なくとも一部が重複する干渉時間帯を予測する。すなわち、干渉予測ステップでは、レーダ装置１の走査範囲の少なくとも一部が他のレーダ装置１の走査範囲または副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が発生する時間帯である干渉時間帯を予測する。さらに、干渉予測ステップでは、予測した干渉時間帯ごとに干渉時間帯に重複走査放射範囲にレーダ波（メインローブまたはサイドローブ）を送信する走査スケジュールを有するレーダ装置１の集合である干渉レーダ装置集合、重複走査放射範囲および干渉時間帯を含む干渉情報を作成する。

周波数決定ステップでは、干渉予測ステップで予測された干渉時間帯で三台以上のレーダ装置１のうち、周波数のチャンネル数の制約を守った上で使用周波数を変更できるレーダ装置１には互いに異なる使用周波数を使用させる。すなわち、周波数決定ステップでは、干渉情報が作成された場合に、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置１の台数が三台以上である場合に、干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置に対して送信するレーダ波の周波数である使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせるように使用周波数を決定する。

干渉回避策決定ステップでは、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１に実行させる第２干渉回避策を決定する。

詳しくは、干渉回避策決定ステップは、干渉時間帯おいて、走査範囲の変更、、干渉波除去、送信ブランク、使用周波数の変更のいずれかをレーダ装置１に実施させる。走査範囲の変更、、干渉波除去、送信ブランク、使用周波数の変更は、前に説明している。また、干渉回避策決定ステップは、周波数変更後干渉レーダ集合に属するレーダ装置１が複数の場合、当該複数のレーダ装置１に対してそれぞれ別の第２干渉回避策を決定してもよい。

なお、干渉回避策決定ステップは、第２干渉回避策として、干渉波除去の動作を実行させることを決定する際に、干渉波除去を実施するレーダ装置１である被干渉レーダ装置に、除去する干渉波を発生させるレーダ装置１である与干渉レーダ装置のパルス運用情報を通知することを含む、被干渉レーダ装置に干渉波除去を実施させる第２干渉回避策を決定してもよい。与干渉レーダ装置のパルス運用情報を通知された被干渉レーダ装置は、パルス運用情報を利用して与干渉レーダ装置が送信するレーダ波に由来する干渉波を識別して除去する。周波数決定ステップは、三台以上のレーダ装置１のうち、少なくとも一台は、使用する使用周波数を固定した上で、三台以上のレーダ装置１のうち、レーダ装置１には周波数のチャンネル数の制約を守った上で互いに異なる使用周波数を使用させることを決定してもよい。

さらに、実施の形態１に係る干渉回避方法は、図８に示す処理ステップを行ってもよい。干渉回避策決定ステップは、第２干渉回避策として、干渉時間帯おいて、走査範囲の変更の動作を実行させることを決定する。その場合には、次に干渉予測ステップを実施する。干渉予測ステップは、走査範囲の変更によって新たに生じる干渉時間帯を予測する。そして、周波数決定ステップは、新たに生じる干渉時間帯において、三台以上のレーダ装置１のうち、レーダ装置１には周波数のチャンネル数の制約を守った上で互いに異なる使用周波数を使用させることを決定する。

干渉回避策決定ステップは、第２干渉回避策として、前に説明した走査範囲の変更、干渉波除去、送信ブランク、使用周波数変更のいずれか少なくとも一つを含む第２干渉回避策集合から選択したいずれかの動作を実行させることを決定する。

このように、実施の形態１に係るレーダシステム、レーダ装置および干渉回避方法は、レーダ装置１間でまず周波数のチャンネル数の制約を守った上で使用周波数を決定してから、使用周波数を変更することでは干渉を回避できないレーダ装置１の干渉対策を決定することで、周波数を有効に活用できるものである。すなわち、三台以上のレーダ装置１の間で干渉が発生する場合に、使用周波数を異ならせることで干渉回避するレーダ装置に加えて、他のレーダ装置に干渉対策を実行させることができる。

実施の形態の変形や一部の構成要素を省略すること、変形や省略の自由な組み合わせが可能である。

１、１Ｘ レーダ装置、２ 空中線部、３ 送受信部、４ 信号処理部、
５ データ処理部、６ スケジュール管理制御部（インターフェース部）、
７ ネットワーク（ＮＷ）、８ インターフェース部、９ スケジュール作成部、１０干渉予測部、１１ 干渉回避策決定部、１２ 制御部、１３ データ記憶部、１４ 通信部、５０ レーダシステム。

Claims (22)

1. レーダ波を送信する方向である指向方向を変化させて前記レーダ波を送信し、前記レーダ波が反射された反射波を受信する空中線部と、
   前記空中線部と接続され、前記レーダ波を送信する処理と、前記空中線部が前記反射波を受信して生成した受信信号を受ける処理をする送受信部と、
   前記送受信部と接続され、前記反射波から生成される受信信号を信号処理する信号処理部と、
   前記信号処理部が処理した前記受信信号を観測データとして処理するデータ処理部とを有するレーダ装置であって、前記指向方向を変化させて送信される前記レーダ波が反射される範囲である走査範囲および副次放射範囲に関して、前記レーダ装置の走査範囲の少なくとも一部が他の前記レーダ装置の前記走査範囲または前記副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が、同じ前記重複走査放射範囲で重複するように配置された三台以上の前記レーダ装置と、
   前記レーダ装置の前記走査範囲の時間推移を予め決める走査スケジュールを作成するスケジュール作成部と、
   前記走査スケジュールにしたがって各前記レーダ装置が前記レーダ波を送信することで、前記重複走査放射範囲が発生する時間帯である干渉時間帯を予測し、予測した前記干渉時間帯ごとに前記干渉時間帯に前記重複走査放射範囲に前記レーダ波を送信する前記走査スケジュールを有する前記レーダ装置の集合である干渉レーダ装置集合、前記重複走査放射範囲および前記干渉時間帯を含む干渉情報を作成する干渉予測部と、
   前記干渉情報が作成された場合に、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置の台数が三台以上である場合に、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に対して送信する前記レーダ波の周波数である使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる第１干渉回避策を決定し、前記第１干渉回避策では干渉回避できない、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置の集合である周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各前記レーダ装置が実施する第２干渉回避策を決定する干渉回避策決定部と、
   前記走査スケジュール、前記第１干渉回避策および前記第２干渉回避策に基づき、各前記レーダ装置を制御する制御部とを有するスケジュール管理制御部とを備えたレーダシステム。
2. 前記第２干渉回避策は、
   前記干渉時間帯に前記重複走査放射範囲ではない前記走査範囲に前記レーダ波を前記空中線部から送信させる走査範囲の変更、
   前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に由来する干渉波を前記受信信号から前記信号処理部により除去する干渉波除去、
   前記干渉時間帯に前記空中線部から前記レーダ波の送信または送受信を停止する送信ブランク、および、
   前記第１干渉回避策で使用した前記使用周波数とは異なる周波数の前記レーダ波を送信させる使用周波数変更のいずれか少なくとも一つを含む第２干渉回避策集合からいずれかを選択したものである、請求項１に記載のレーダシステム。
3. 前記干渉回避策決定部は、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置が二台以上である場合に、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各前記レーダ装置に対して異なる前記第２干渉回避策を決定する、請求項１または請求項２に記載のレーダシステム。
4. 前記干渉回避策決定部は、前記第２干渉回避策として前記干渉波除去を実施させることを決定する場合に、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記干渉波除去を実施する前記レーダ装置である被干渉レーダ装置に、除去する干渉波を発生させる前記レーダ装置である与干渉レーダ装置のパルス運用情報を通知することを含む、前記被干渉レーダ装置に前記干渉波除去を実施させる前記第２干渉回避策を決定する、請求項２または請求項３に記載のレーダシステム。
5. 前記干渉回避策決定部が、前記第２干渉回避策として、前記干渉時間帯おいて、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に前記走査範囲の変更を実施させることを決定する場合に、前記干渉予測部は、前記走査範囲の変更によって新たに前記干渉時間帯が発生するか予測し、新たに前記干渉時間帯が発生すると予測する場合に、新たに前記干渉情報を作成する、請求項１に記載のレーダシステム。
6. 前記干渉予測部が新たに前記干渉情報を作成する場合に、前記干渉回避策決定部が、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に対して送信する前記レーダ波の前記使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる前記第１干渉回避策を決定する、請求項５に記載のレーダシステム。
7. 前記干渉回避策決定部は、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置の台数が三台以上である場合に、前記干渉レーダ装置集合に属する少なくとも一台の前記レーダ装置の前記使用周波数を固定した上で、前記第１干渉回避策を決定する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレーダシステム。
8. 各前記レーダ装置が前記スケジュール管理制御部を備え、
   いずれかの前記レーダ装置が有する前記スケジュール管理制御部が動作する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーダシステム。
9. レーダ波を送信する方向である指向方向を変化させて前記レーダ波を送信し、前記レーダ波が反射された反射波を受信する空中線部と、
   前記空中線部と接続され、前記レーダ波を送信する処理と、前記空中線部が前記反射波を受信して生成した受信信号を受ける処理をする送受信部と、
   前記送受信部と接続され、前記反射波から生成される受信信号を信号処理する信号処理部と、
   前記信号処理部が処理した前記受信信号を観測データとして処理するデータ処理部と、
   スケジュール管理制御部とを備えたレーダ装置であって、
   当該レーダ装置は、前記指向方向を変化させて送信される前記レーダ波が反射される範囲である走査範囲および副次放射範囲に関して、前記レーダ装置の走査範囲の少なくとも一部が他のレーダ装置の前記走査範囲または前記副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が、他の二台以上のレーダ装置とともに同じ前記重複走査放射範囲で重複するように配置されており、
   前記スケジュール管理制御部は、
   レーダ装置の前記走査範囲の時間推移を予め決める走査スケジュールを作成するスケジュール作成部と、
   前記走査スケジュールにしたがって各レーダ装置が前記レーダ波を送信することで、前記重複走査放射範囲が発生する時間帯である干渉時間帯を予測し、予測した前記干渉時間帯ごとに前記干渉時間帯に前記重複走査放射範囲に前記レーダ波を送信する前記走査スケジュールを有するレーダ装置の集合である干渉レーダ装置集合、前記重複走査放射範囲および前記干渉時間帯を含む干渉情報を作成する干渉予測部と、
   前記干渉情報が作成された場合に、前記干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の台数が三台以上である場合に、前記干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置に対して送信する前記レーダ波の周波数である使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる第１干渉回避策を決定し、前記第１干渉回避策では干渉回避できない、前記干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の集合である周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各レーダ装置が実施する第２干渉回避策を決定する干渉回避策決定部と、
   前記走査スケジュール、前記第１干渉回避策および前記第２干渉回避策に基づき、各レーダ装置を制御する制御部とを有する、レーダ装置。
10. 前記第２干渉回避策は、
    前記干渉時間帯に前記重複走査放射範囲ではない前記走査範囲に前記レーダ波を前記空中線部から送信させる走査範囲の変更、
    前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に由来する干渉波を前記受信信号から前記信号処理部により除去する干渉波除去、
    前記干渉時間帯に前記空中線部から前記レーダ波の送信または送受信を停止する送信ブランク、および、
    前記第１干渉回避策で使用した前記使用周波数とは異なる周波数の前記レーダ波を送信させる使用周波数変更のいずれか少なくとも一つを含む第２干渉回避策集合からいずれかを選択したものである、請求項９に記載のレーダ装置。
11. 前記干渉回避策決定部は、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置が二台以上である場合に、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各前記レーダ装置に対して異なる前記第２干渉回避策を決定する、請求項９または請求項１０に記載のレーダ装置。
12. 前記干渉回避策決定部は、前記第２干渉回避策として前記干渉波除去を実施させることを決定する場合に、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記干渉波除去を実施する前記レーダ装置である被干渉レーダ装置に、除去する干渉波を発生させる前記レーダ装置である与干渉レーダ装置のパルス運用情報を通知することを含む、前記被干渉レーダ装置に前記干渉波除去を実施させる前記第２干渉回避策を決定する、請求項１０または請求項１１に記載のレーダ装置。
13. 前記干渉回避策決定部が、前記第２干渉回避策として、前記干渉時間帯おいて、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に前記走査範囲の変更を実施させることを決定する場合に、前記干渉予測部は、前記走査範囲の変更によって新たに前記干渉時間帯が発生するか予測し、新たに前記干渉時間帯が発生すると予測する場合に、新たに前記干渉情報を作成する、請求項９に記載のレーダ装置。
14. 前記干渉予測部が新たに前記干渉情報を作成する場合に、前記干渉回避策決定部が、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に対して送信する前記レーダ波の前記使用周波数を異ならせる第１干渉回避策を決定する、請求項１３に記載のレーダ装置。
15. 前記干渉回避策決定部は、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置の台数が三台以上である場合に、前記干渉レーダ装置集合に属する少なくとも一台の前記レーダ装置の前記使用周波数を固定した上で、前記第１干渉回避策を決定する、請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
16. レーダ波を送信する方向である指向方向を変化させて前記レーダ波を送信し、前記レーダ波が反射された反射波を受信する空中線部と、
    前記空中線部と接続され、前記レーダ波を送信する処理と、前記空中線部が前記反射波を受信して生成した受信信号を受ける処理をする送受信部と、
    前記送受信部と接続され、前記反射波から生成される受信信号を信号処理する信号処理部と、
    前記信号処理部が処理した前記受信信号を観測データとして処理するデータ処理部とを備えたレーダ装置であって、前記指向方向を変化させて送信される前記レーダ波が反射される範囲である走査範囲および副次放射範囲に関して、前記レーダ装置の走査範囲の少なくとも一部が他の前記レーダ装置の前記走査範囲または前記副次放射範囲と重複する部分である重複走査放射範囲が、同じ前記重複走査放射範囲で重複するように配置された三台以上の前記レーダ装置間の干渉を回避する干渉回避方法であって、
    前記レーダ装置の前記走査範囲の時間推移を予め決める走査スケジュールにしたがって各前記レーダ装置が前記レーダ波を送信することで、前記重複走査放射範囲が発生する時間帯である干渉時間帯を予測し、予測した前記干渉時間帯ごとに前記干渉時間帯に前記重複走査放射範囲に前記レーダ波を送信する前記走査スケジュールを有するレーダ装置の集合である干渉レーダ装置集合、前記重複走査放射範囲および前記干渉時間帯を含む干渉情報を作成する干渉予測ステップと、
    前記干渉情報が作成された場合に、前記干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の台数が三台以上である場合に、前記干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置に対して送信する前記レーダ波の周波数である使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる第１干渉回避策を決定する周波数決定ステップと、
    前記第１干渉回避策では干渉回避できない、前記干渉レーダ装置集合に属するレーダ装置の集合である周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各前記レーダ装置が実施する第２干渉回避策を決定する干渉回避策決定ステップとを備えた干渉回避方法。
17. 前記干渉回避策決定ステップは、前記第２干渉回避策として、
    前記干渉時間帯に前記重複走査放射範囲ではない前記走査範囲に前記レーダ波を前記空中線部から送信させる走査範囲の変更、
    前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に由来する干渉波を前記受信信号から前記信号処理部により除去する干渉波除去、
    前記干渉時間帯に前記空中線部から前記レーダ波の送信または送受信を停止する送信ブランク、および、
    前記第１干渉回避策で使用した前記使用周波数とは異なる周波数の前記レーダ波を送信させる使用周波数変更のいずれか少なくとも一つを含む第２干渉回避策集合から選択したいずれかの動作を実行させることを決定する、請求項１６に記載の干渉回避方法。
18. 前記干渉回避策決定ステップは、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置が二台以上である場合に、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する各前記レーダ装置に対して異なる前記第２干渉回避策を決定する、請求項１６または請求項１７に記載の干渉回避方法。
19. 前記干渉回避策決定ステップが、前記第２干渉回避策として前記干渉波除去を実施させることを決定する場合に、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記干渉波除去を実施する前記レーダ装置である被干渉レーダ装置に、除去する干渉波を発生させる前記レーダ装置である与干渉レーダ装置のパルス運用情報を通知することを含む、前記被干渉レーダ装置に前記干渉波除去を実施させる前記第２干渉回避策を決定する、請求項１７または請求項１８に記載の干渉回避方法。
20. 前記干渉回避策決定ステップが、前記第２干渉回避策として、前記干渉時間帯おいて、前記周波数変更後干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に前記走査範囲の変更を実施させることを決定する場合に、前記干渉予測ステップは、前記走査範囲の変更によって新たに前記干渉時間帯が発生するか予測し、新たに前記干渉時間帯が発生すると予測する場合に、新たに前記干渉情報を作成する、請求項１６に記載の干渉回避方法。
21. 前記干渉予測ステップが新たに前記干渉情報を作成する場合に、前記周波数決定ステップは、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置に対して送信する前記レーダ波の前記使用周波数を周波数のチャンネル数の制約を守った上で異ならせる前記第１干渉回避策を決定する、請求項２０に記載の干渉回避方法。
22. 前記周波数決定ステップは、前記干渉レーダ装置集合に属する前記レーダ装置の台数が三台以上である場合に、前記干渉レーダ装置集合に属する少なくとも一台の前記レーダ装置の前記使用周波数を固定した上で、前記第１干渉回避策を決定する、請求項１６から請求項２１のいずれか１項に記載の干渉回避方法。

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