JP7501512B2 - レーダシステム - Google Patents
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Description
方位角方向に回転可能に設けられた方位角用アンテナ(21)と、仰角方向に回転可能に設けられた仰角用アンテナ(22、221、222、223、224)と、を有し、電波を放射し、検知対象物による電波の反射波を受信するアンテナ装置(20)と、
方位角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、アンテナ装置から検知対象物までの距離と検知対象物の方位角とを取得する方位角情報取得部(42)と、
仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、アンテナ装置から検知対象物までの距離と検知対象物の仰角とを取得する仰角情報取得部(43)と、
方位角情報取得部により得られた距離と、仰角情報取得部により得られた距離との距離比較を実行し、同一の値をとる検知対象物を同一検知物と判定する判定部(44)と、
同一検知物の方位角、仰角、および距離に基づいて、同一検知物の位置情報を検出する位置検出部(45)と、
を備え、
アンテナ装置は、仰角用アンテナを複数有し、
複数の仰角用アンテナは、検知範囲を分担するように方位角方向に離間して配置され、
複数の仰角用アンテナのそれぞれは、仰角方向において一方向に連続して回転可能である。
まず、図1に基づき、レーダシステムについて説明する。図1は、レーダシステムを示す機能ブロック図である。
図1に示すレーダシステム10は、たとえば上空の飛行物体を検知するためのシステムである。レーダシステム10は、特に、トランスポンダを持たない飛行体や鳥などの検知対象物についての位置情報を正確に得るためのシステムである。飛行体は、たとえばドローンである。以下では、検知対象物を、物標と示すことがある。
次に、図2~図7に基づき、アンテナ装置20の構造について説明する。図2は、アンテナ装置20の上面視平面図である。図3は、アンテナ装置20を図2に示すX1方向から見た側面図である。図4は、アンテナ装置20を図2に示すY1方向から見た側面図である。図2~図4では、方位角用アンテナ21および仰角用アンテナ22の回転前の基準位置の状態を示している。図3および図4では、明確化のために、放射面21RS、22RSにハッチングを付している。図5は、方位角用アンテナ21と仰角用アンテナ22のビーム形状を示す図である。図5は、電磁界シミュレーションの結果を示している。図5は、指向性を示している。
次に、図6~図8に基づき、アンテナ21,22の動きと検知エリアについて説明する。図6は、検知エリアを走査する際の各アンテナ21,22の動きと放射面21RS,22RSの位置を示す図である。図6では、便宜上、図2から方位角用アンテナ21と2つの仰角用アンテナ22(221,222)を抜き出して示している。
次に、図9に基づき、制御装置40が実行する同一物標の検出処理について説明する。制御装置40は、この検出処理を繰り返し実行する。
本実施形態のレーダシステム10によれば、方位角用アンテナ21および仰角用アンテナ22により検知された反射波に基づく距離を比較することで、距離が同一である物標(検知物)を同一物標(同一検知物)であると判定する。そして、同一物標の方位角、仰角、および距離に基づいて、同一物標の位置情報を検出する。これにより、空域に存在する物体のうち、レーダ局からの信号に対して応答を返すトランスポンダを持たない、飛行体や鳥などの物標についても、正確な位置情報を検出することができる。具体的には、正確な緯度、経度、高度を把握することができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、2つの仰角用アンテナ221,222を、方位角方向に180°離間して配置した。これに代えて、2つの仰角用アンテナ221,222を、方位角方向に90°離間して配置してもよい。
本実施形態のレーダシステム10によれば、先行実施形態に記載の構成と同等の効果を奏することができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、回転駆動中において2つの仰角用アンテナ221,222に常時給電した。これに代えて、2つの仰角用アンテナ221,222への給電を切り替えてもよい。
本実施形態によれば、複数の仰角用アンテナ22は、上空方向の検知タイミングが互いに異なるように回転する。そして、給電制御部28は、上空方向を検知している仰角用アンテナ22に対して給電するように給電を切り替える。給電制御部28は、放射面22RSが地面側を向いている期間には給電せず、上空側を向いているときに給電する。よって、レーダシステム10の性能低下を抑制しつつ、電力消費を低減することができる。また、2つの仰角用アンテナ22において給電回路を共通化することができる。つまり、給電回路(送受信部25)の構成を簡素化することができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、物標情報である距離が同一の場合に同一物標と判定した。これに代えて、距離に加えて、他のパラメータが同一の場合、同一物標と判定するようにしてもよい。
本実施形態によれば、同一物標を判定する際に、距離だけでなく受信強度および速度をパラメータとして加味し、距離比較、受信強度比較、および速度比較のいずれにおいても互いに同一の値をとる物標を同一物標と判定する。これにより、たとえば同一距離の物標が複数検知されたときなど、同一距離に加えて、同一受信強度、同一速度という条件が追加されていることで、正確に同一物標を判定することができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、アンテナ装置20が仰角用アンテナ22を2つ備えていた。これに代えて、仰角用アンテナ22を3つ以上備えてもよい。
本実施形態によれば、方位角用アンテナ21が一回転する間に仰角用アンテナ22のそれぞれが一回転する構成において、仰角用アンテナ22が上空方向を検知する期間を長くすることができる。これにより、物標の検出精度を高めることができる。
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
Claims (7)
- 方位角方向に回転可能に設けられた方位角用アンテナ(21)と、仰角方向に回転可能に設けられた仰角用アンテナ(22、221、222、223、224)と、を有し、電波を放射し、検知対象物による前記電波の反射波を受信するアンテナ装置(20)と、
前記方位角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の方位角とを取得する方位角情報取得部(42)と、
前記仰角用アンテナにより検知された反射波に基づいて、前記アンテナ装置から前記検知対象物までの距離と前記検知対象物の仰角とを取得する仰角情報取得部(43)と、
前記方位角情報取得部により得られた距離と、前記仰角情報取得部により得られた距離との距離比較を実行し、同一の値をとる前記検知対象物を同一検知物と判定する判定部(44)と、
前記同一検知物の方位角、仰角、および距離に基づいて、前記同一検知物の位置情報を検出する位置検出部(45)と、
を備え、
前記アンテナ装置は、前記仰角用アンテナを複数有し、
複数の前記仰角用アンテナは、検知範囲を分担するように方位角方向に離間して配置され、
複数の前記仰角用アンテナのそれぞれは、仰角方向において一方向に連続して回転可能である、レーダシステム。 - 複数の前記仰角用アンテナのそれぞれは、一定の速度で回転する、請求項1に記載のレーダシステム。
- 前記アンテナ装置は、前記仰角用アンテナを2つ有し、
2つの前記仰角用アンテナは、方位角方向に90°ずれて配置されている、請求項1または請求項2に記載のレーダシステム。 - 前記アンテナ装置は、前記仰角用アンテナを2つ有し、
2つの前記仰角用アンテナは、方位角方向に180°ずれて配置されている、請求項1または請求項2に記載のレーダシステム。 - 複数の前記仰角用アンテナは、上空方向の検知タイミングが互いに異なるように回転し、
上空方向を検知している前記仰角用アンテナに対して給電するように給電を切り替える給電制御部(28)を備える、請求項1~4いずれか1項に記載のレーダシステム。 - 前記位置検出部は、前記位置情報として、前記同一検知物の緯度、経度、および高度を検出する、請求項1~5いずれか1項に記載のレーダシステム。
- 前記方位角情報取得部および前記仰角情報取得部は、対応する反射波の受信強度および/または反射波に基づいて算出される前記検知対象物の速度をそれぞれ取得し、
前記判定部は、前記距離比較に加えてさらに、前記方位角情報取得部により得られた受信強度と前記仰角情報取得部により得られた受信強度との受信強度比較、および/または、前記方位角情報取得部により得られた速度と前記仰角情報取得部により得られた速度との速度比較を実行し、前記距離比較において互いに同一の値をとり、かつ、前記受信強度比較および/または前記速度比較において互いに同一の値をとる前記検知対象物を前記同一検知物と判定する、請求項1~6いずれか1項に記載のレーダシステム。
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