JPH04351987A - パルスレーダによるデータ通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルスレーダを利用した
パルスレーダと応答装置との間のデータ通信方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパルスレーダは一定の送信繰返し
周期毎にパルス幅変調された電波（以下パルス波または
パルスと省略する）を指向特性を有し回転するアンテナ
を介して送信し、該アンテナ指向特性の方向から反射さ
れて戻ってくる反射波を受信検出し、物標の存在を検出
すると共に、アンテナの方位θを物標の存在する方位と
し、またパルス波の送信から反射波の受信までの時間τ
から物標までの距離Ｒを測定するものであった。（前記
距離Ｒは前記時間τの半分であるτ／２と、電波の伝播
速度とを乗算した積として得られる。）しかしながらパ
ルスレーダは特定の物標を識別できる機能や、特定の物
標との間で通信を行なう機能を全く有しなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のパ
ルスレーダでは、特定の物標、例えば航路標識用の灯台
や海上の灯浮標のように重要な物標を識別することがで
きず、ときには海面反射によるクラッタや他の反射体と
の間の多重反射による偽像等と誤認識することがあると
いう問題点があった。

【０００４】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、パルスレーダと特定の各物標との間
でデータ通信を行ない、パルスレーダは特定物標をそれ
ぞれ識別することができるパルスレーダによるデータ通
信方法を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るパルスレー
ダによるデータ通信方法は、パルスレーダとデータ通信
を行なう物標毎にそれぞれ応答装置を搭載し、前記各応
答装置には、あらかじめ前記パルスレーダのパルスヒッ
ト数を越えない複数ビットで形成される自己のパルスコ
ードデータを記憶するパルスコードデータ記憶手段と、
前記パルスレーダから送信されるパルス幅変調電波を受
信する受信手段と、該受信手段によりパルス幅変調電波
を受信する毎に、前記パルス幅変調電波をあらかじめ決
められた所定時間だけ遅延させて取出す遅延手段と、前
記パルスコードデータ記憶手段に記憶する自己のパルス
コードデータの開始ビットから終了ビットまでを１ビッ
トずつ順番に読出したビットデータが１の場合に送信可
制御信号を出力する応答パルス制御手段と、該応答パル
ス制御手段の出力する送信可制御信号に基づき前記遅延
手段により所定時間遅延して取出されたパルス幅変調電
波を前記パルスレーダに向けて送信する送信手段とが含
まれる。また前記パルスレーダには、各送信毎に、前記
物標から反射された電波と、前記各応答装置から所定時
間遅延して送信されたパルス幅変調電波とをそれぞれ受
信検出する受信検出手段と、該受信検出手段により受信
検出された反射データと応答パルスデータとをそれぞれ
分離して記憶する画像データ記憶手段と、該画像データ
記憶手段内に前記分離された応答パルスデータが逐次記
憶されることにより形成される各応答パルスコードデー
タを読出し解読することにより、前記物標に搭載された
各応答装置との間のデータ通信を行なう応答信号処理手
段とが含まれるものである。

【０００６】

【作用】本発明においては、パレスレーダとデータ通信
を行なう物標毎にそれぞれ応答装置を搭載する。前記各
応答装置は、あらかじめ前記パルスレーダのパルスヒッ
ト数を越えない複数ビットで形成される自己のパルスコ
ードデータを記憶し、前記パルスレーダから送信される
パルス幅変調電波を受信する毎に、前記パルス幅変調電
波をあらかじめ決められた所定時間だけ遅延させて取出
すと共に、前記記憶する自己のパルスコードデータの開
始ビットから終了ビットまでを１ビットずつ順番に読出
したビットデータが１の場合に、前記所定時間遅延して
取出されたパルス幅変調電波を前記パルスレーダに向け
て送信する。また前記パルスレーダは、各送信毎に、前
記物標から反射された電波と、前記各応答装置から所定
時間遅延して送信されたパルス幅変調電波とをそれぞれ
受信検出し、該受信検出した反射データと応答パルスデ
ータとをそれぞれ分離して記憶し、前記分離された応答
パルスデータを逐次記憶することにより形成される各応
答パルスコードデータを読出し解読することにより、前
記物標に搭載された各応答装置との間のデータ通信を行
なう。

【０００７】

【実施例】図１は本発明に係るパルスレーダを用いたデ
ータ通信装置のブロック図である。同図の１〜５により
構成される装置は、通常のパルスレーダと後述する応答
信号処理手段４を含み、例えば陸上の主レーダ局に設置
される。また６〜８により構成される装置は前記主レー
ダ局に対する応答装置であり、レーダからの送信パルス
を受信すると自己の応答パルスコードを順次応答パルス
として送信する。前記応答装置は、例えば航路標識用の
灯台や海上の灯浮標（ブイ）等の特定の物標に搭載され
、その応答パルスコードは主レーダ局の応答信号処理手
段４により解読処理される。

【０００８】図１の１はレーダの運転中は所定速度で連
続回転する指向特性を有する送受兼用のアンテナであり
、レーダパルス波の送波及び反射波の受波、並びに後述
する応答パルス波の受波を行なうほかアンテナ方位信号
の出力をも行なう。図１の２はレーダの送受信装置であ
り、送信部と受信部の両方を含んでいる。この送信部は
本発明に係る所定の繰返し周期毎に所定パルス幅の送信
電波を発生してアンテナ１を介して送波する。

【０００９】一般にレーダの送信繰返し周期は、レーダ
の測定レンジの最大距離を電波が往復するのに要する伝
播所要時間と、次の送信までの準備時間（例えばＰＰＩ
指示装置の掃引帰線時間等）との和によって決められる
。しかし本発明に係る送信繰返し周期は、少なくともレ
ーダ測定レンジの最大距離を電波が往復するのに要する
伝播所要時間の２倍の時間と、次の送信までの準備時間
との和によって決められる。具体的に説明すると、いま
レーダ測定レンジの最大距離が６海里とすると、通常の
レーダで１２海里までを測定できる送信繰返し周期を有
することになる。この理由は図３において説明する。 またレーダの送信パルス幅はレーダの距離分解能を決定
するものであり、必要とされる距離分解能に基づいて送
信パルス幅が設定される。

【００１０】送受信装置２内の受信部は物標から反射さ
れアンテナ１を介して受波された受信信号及び前記応答
装置から送信された応答パルス信号を増幅検波してそれ
ぞれの映像信号を得ると共に、この映像信号をアンテナ
１の各方位及び単位距離毎に２値量子化処理した２次元
的な映像データを出力する。ここで２値量子化処理とは
、映像信号の振幅を前記単位距離に相当するサンプリン
グ信号の周期毎に所定の基準レベルと比較して、有効信
号または無効信号、即ち１または０のデジタルデータに
変換する処理をいう。

【００１１】図１の３は画像メモリであり、前記送受信
装置２から入力される各方位及び単位距離毎に２値量子
化された物標反射信号及び応答パルス信号の映像データ
を少くともアンテナ１の１回転分は記憶する容量を有す
る。また本発明による画像メモリ３はその距離方向に反
射信号用メモリ領域（レーダ表示装置に表示させる距離
レンジと同一の範囲）と、時間的に遅延して受信する応
答信号を記憶するために、少なくとも反射信号用メモリ
領域と同一のメモリ容量を有する応答信号用メモリ領域
とを含んでいる。具体的に説明すると、いまレーダ表示
装置に表示すると距離レンジが６海里とすると、画像メ
モリ３は、距離方向に６海里分の反射信号用メモリ領域
と、それに続く少なくとも６海里分の応答信号用メモリ
領域、即ち少なくとも合計１２海里分のメモリ領域を有
していることになる。なお画像メモリ３内の映像データ
例については、図６において説明する。

【００１２】図１　の４は応答信号処理手段であり、前
記画像メモリ３の応答信号用メモリ領域に格納された応
答パルスデータを読出し、内蔵するテーブルメモリに予
め記憶するパルスコードと文字または記号との変換デー
タを用いて、前記応答パルスデータの同一距離で方位方
向に連なって形成される応答パルスコードを解読する。 そしてこの解読した文字または記号を表示する映像デー
タを前記画像メモリ３内の反射信号用メモリ領域に書込
み、画像データの更新を行なうものである。この更新さ
れた画像データが読出されて表示装置５に表示される。

【００１３】図１の５は表示装置であり、例えばＰＰＩ
（Ｐｌａｎ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ　
）である。そして画像メモリ３内の反射信号用メモリ領
域から読出された前記文字または記号の付加により更新
後の映像データを表示する。従って表示装置５の表示画
面には、物標から反射された物標映像と、特定物標を識
別することができる文字または記号の映像が、この物標
の近傍に表示される。

【００１４】図１の６は応答装置側の受信用アンテナで
あり、例えば角錐ホーンアンテナ等で形成され、その指
向特性は主レーダ局の設置方位に向けて設置される。そ
して主レーダ局のアンテナ１から送信されるレーダ電波
を受信し、その受信信号を取出し出力する。

【００１５】図１の７は応答信号生成手段であり、図２
はこの応答信号生成手段７の構成例を示す図である。図
２の７１は遅延回路であり、受信アンテナ６からの入力
信号を所定の時間、例えば主レーダの送信繰返し周期Ｔ
の１／２の時間だけ遅延して出力する。７２は応答パル
ス制御回路であり、受信アンテナ６から受信パルスが入
力される度に、予め記憶する自己の応答パルスコードに
基づき順次応答パルスを発生させるため、“１”または
“０”のコード制御信号を出力し、スイッチ回路７３に
供給する。７３はスイッチ回路であり、遅延回路７１か
らの入力信号を２つの出力側のいずれかに切換えて出力
させる回路である。そして応答パルス制御回路７２から
供給されるコード制御信号が“１”のときは、入力信号
を電力増幅回路７４に出力し、またコード制御信号が“
０”のときは、入力信号を内部負荷７５に出力し、該負
荷７５により信号電力を消費させる。７４は電力増幅回
路であり、スイッチ回路７３からの入力信号を電力増幅
して出力する。またこの電力増幅率は応答装置の受信電
力、受信用アンテナ６及び応答用アンテナ８のゲイン等
により決定される。

【００１６】このように構成される応答信号生成手段４
は、受信アンテナ６から受信パルスが入力されると、所
定の時間だけ遅延した時刻に応答パルスを出力したり（
パルスコードの“１”に対応する）、または応答パルス
を出力しない（パルスコードの“０”に対応する）よう
に制御して、順次自己の識別符号である応答パルスコー
ド信号を生成して出力する。また図５においてこの応答
パルスコード例を説明する。

【００１７】図１の８は応答装置側の応答用アンテナで
あり、例えば受信用アンテナ６と同様に角錐ホーンアン
テナ等で形成され、その指向特性は主レーダ局の設置方
位に向けて設置される。そして応答信号生成手段７から
出力される応答パルス信号を電波として主レーダ局に向
けて送信する。この場合送信する電波の偏波面、周波数
及びパルス幅は、受信用アンテナ６により受信される電
波によるものと全く同一のものとしている。これは応答
用アンテナ８から送波される応答電波が、通常の物標か
ら反射されるレーダ反射電波と共に主レーダ局のアンテ
ナ１により受波されるようにするためである。

【００１８】図３はレーダのパルスヒット数を説明する
図である。レーダのパルスヒット数とは、レーダアンテ
ナが回転走査するとき、そのビーム内で１つの点物標か
ら反射されるパルス数をいう。図３の（ａ）　において
は、レーダ設定位置Ｐから方位θ、距離Ｒにある点物標
Ｑから方位θＳからθＥまでの間（即ちアンテナビーム
幅αの間）で反射信号が得られる状態を示している。こ
のレーダのパルスヒット数は、レーダの送信繰返し周波
数ｆ及びアンテナビーム幅αに比例し、アンテナ回転数
Ｎに反比例する。いま送信繰返し周波数ｆが３ＫＨｚ、
アンテナビーム幅αが０．２５度、アンテナ回転数Ｎが
１０ｒｐｍとすると、計算上のパルスヒット数は１２．
５となり、少くとも１２個のパルスは存在する。この状
態を図３の（ｂ）　は示している。また送信パルスと反
射パルスとの間の時間ｔは、送信パルスが発射され距離
Ｒを伝播して点物標Ｑに到達するまでの時間であり、こ
の反射波が再びレーダに戻って受信パルスとして検出さ
れるにはさらに時間ｔを要する。レーダはこの電波の往
復所要時間２ｔから距離Ｒを算出している。

【００１９】図４は本発明に係る応答パルスのタイミン
グチャートである。同図においては、レーダは送信繰返
し周期Ｔ毎に送信パルスを送信する。送信時刻から時間
ｔ経過すると距離Ｒにある物標（例えば灯台や灯浮標等
）から反射パルスが発生し、さらに時間ｔ経過するとレ
ーダは前記反射パルスを受信した反射受信パルスを得る
。一方物標に搭載された応答装置は反射パルス発生時点
に送信パルスを受信すると、その時点より時間Ｔ／２（
送信繰返し周期の１／２）だけ遅延させた時刻に応答パ
ルスを発生する。レーダはその後さらに時間ｔ経過する
と前記応答パルスを受信した応答受信パルスを得る。 従ってレーダは送信パルスを送信してから時間２ｔ経過
すると物標からの反射パルスと、さらに時間Ｔ／２経過
すると応答装置からの応答パルスとをそれぞれ受信する
。そしてこの両方の受信信号を合成した信号が反射及び
応答受信パルスとして示される。

【００２０】ここで応答装置の応答遅延時間を送信繰返
し周期Ｔの１／２に設定したのは、レーダの同一方位に
複数の物標が存在する場合に、それぞれの物標から反射
される反射パルスと、特定物標から得られる応答パルス
とを時間的に分離して混信しないように十分なる遅延時
間として設けたものである。

【００２１】図５は本発明に係る応答パルスコード例を
説明する図である。同図の（ａ）　においては、図３で
説明したように、レーダが送信繰返し周期Ｔ毎に送信パ
ルスを送信すると、レーダ電波の照射される方位角度範
囲内で、物標から直接反射される反射受信パルスが少く
とも１２個は得られる状態を示している。そしてこの反
射受信パルスは、図４と同様に送信パルスを送信してか
ら時間２ｔを経過すると得られるものとする。また前記
物標に搭載された応答装置は前記レーダ電波を受信する
と、この受信時点から時間Ｔ／２経過した時点で、自己
の応答パルスコードに従って、応答パルスを送信したり
、または送信しなかったりする。従って応答受信パルス
は存在したり、存在しなかったりする。

【００２２】図５の（ｂ）　は、応答装置にレーダから
の受信パルスが少くとも１２個は得られる場合の応答パ
ルスコード例を示している。まず＃１の受信パルスでは
、応答動作の準備を行なうため応答パルスは送信しない
。＃２の受信パルスでは、スタートビットＳＴ（例えば
コード“１”）の応答パルスを送信する。＃３の受信パ
ルスでは、パリティビットＰ（例えば奇数パリティとし
て、パルスコード全体の“１”の数が奇数になるように
する）の“１”または“０”に対応して応答パルスを送
信するか、または送信をしないかを決める。＃４〜＃１
０の受信パルスに対しては、７ビットのデータコードＤ
０〜Ｄ６を順次送信する。この例ではデータコードを“
１０１１０１１”とした場合を示し、送信順序の各ビッ
トの“１”または“０”に対応して、応答パルスを送信
するか、または送信しないかを決める。＃１１及び＃１
２の受信パルスに対しては、ストップコードＳＰ１及び
ＳＰ２を送信する。この例ではストップコードを“０１
”とした場合を示し、＃１１の受信パルスでは応答パル
スを送信せず、＃１２の受信パルスで応答パルスを送信
する。

【００２３】応答装置は、＃１３以後の受信パルスに対
しては応答パルスを送信しない。即ち応答装置は＃１〜
＃１２の受信パルスに対して、この例では応答パルスコ
ード“１０１０１１０１１０１”を順次１ビットずつ応
答パルスとして送信する。レーダは上記送信される応答
パルスを各送信毎に順次受信して、送信周期で１２の期
間受信すると上記応答パルスコードが得られるので、そ
の内部に含まれるデータコード、例えば“１０１１０１
１”に対応する文字“Ａ”を解読する。またこの例にお
けるデータコードのビット数は７ビットとしたので、原
理的に２の７乗、即ち１２８個のコードデータの識別が
可能であり、同時に１２８個までの応答装置を設けて、
それぞれ異なる文字または記号を解読することができる
。

【００２４】図６は本発明に係る画像メモリ内の映像デ
ータ例を示す図である。同図に示される画像メモリ内の
反射信号用メモリ領域においては、距離がＲで、方位が
θＳからθＥまでに、方位方向に１２個連続する２値量
子化データ“１１１１１１１１１１１１”が物標の映像
データとして格納されている。また、画像メモリ内の応
答信号用メモリ領域においては、上記物標の距離Ｒから
時間Ｔ／２だけ遅延した距離で、方位は同一のθＳから
θＥまでに、方位方向に連続する応答パルスコード“１
０１０１１０１１０１”が上記物標を識別するコードデ
ータとして格納されている。この応答パルスコードはそ
の後読出されて解読されると、この解読された文字また
は記号を表示する映像データが、前記反射信号用メモリ
領域内の該当する物標位置の近傍に書込まれる。そして
その後物標の映像データと、該物標を識別する文字また
は記号の映像データが共に読出されて表示装置に表示さ
れる。

【００２５】図７は本発明に係る画像表示例を示す図で
ある。同図においては、表示装置５の画面上にレーダ設
置位置Ｐから方位がθで、距離Ｒの位置に物標Ｑの映像
と、この物標映像の近傍に物標識別文字の“Ａ”が表示
される。従って例えば灯台や灯浮標などの特定の物標に
応答装置が搭載されると、この物標を識別する文字が表
示されるので、該当物標を誤認することがない。

【００２６】図２〜図７を参照し、図１の動作を説明す
る。主レーダ局の送受信装置２は送信繰返し周期Ｔ毎に
所定パルス幅の送信電波を発生し、アンテナ１を介して
送波する。いまレーダより方位がθで距離がＲの位置に
物標（例えば前記灯台や灯浮標）が存在し、該物標には
図２で説明した応答装置が搭載されているものとする。 この場合レーダのアンテナ方位がθＳからθＥまでの方
位範囲において、図３〜図５で説明したように、送信時
刻から時間２ｔ経過すると物標からの反射パルス信号と
、またさらに時間Ｔ／２経過すると応答装置から応答コ
ードが“１”の場合に送信される応答パルス信号とがそ
れぞれ再びアンテナ１を介して送受信装置２に受信され
る。

【００２７】送受信装置２は前記受信された反射パルス
信号及び応答パルス信号をそれぞれ２値量子化して、画
像メモリ３内の反射信号用メモリ領域及び応答信号用メ
モリ領域に分けて各方位毎に順次格納する。そしてアン
テナ１が方位θＳからθＥまでの範囲を回転すると、図
６で説明したように、前記反射信号用メモリ領域内の距
離がＲで方位がθＳからθＥの範囲に連続する物標の映
像データと、前記応答信号用メモリ領域内の同一方位範
囲にスタートビットＳＴからストップビットＳＰ２まで
の応答パルスコードによる映像データが格納される。

【００２８】応答信号処理手段４は内蔵するテーブルメ
モリに予め記憶する変換データを用いて、前記画像メモ
リ３内の応答信号用メモリ領域内の応答パルスコードを
読出し、文字または記号へと解読変換する。そして反射
信号用メモリ領域内の該当する物標の映像データの近傍
に前記文字または記号の映像データを書込み、画像デー
タを更新する。そして図７で説明したように、表示装置
５はこの更新された画像データを読出し、物標の映像と
、その近傍に該物標を識別する文字または記号を表示画
面上に表示する。

【００２９】なお、上記実施例では、物標のパルスヒッ
ト数の最低数を１２として、応答パルスコードに含まれ
るデータコードを７ビットとしたので、これを解読した
文字を１文字とした例を示したが、本発明はこれに限定
されるものではない。例えばレーダのアンテナ回転数を
低下させたり、送信繰し周波数を増加させたりすると、
物標のパルスヒット数が増加するので、データコードの
ビット数を増加させ、２文字以上の識別符号を表示させ
ることもできる。また各応答装置からの前記応答パルス
コードは、レーダアンテナの１回転毎にそれぞれ得られ
るから、各応答パルスコードを２回もしくはそれ以上の
回数受信して、この受信した複数のパルスコードデータ
の一致を検出してから、これを解読表示させるようにし
て識別符号の信頼性を向上させることができる。

【００３０】さらに主レーダ局側にも応答装置を設けて
、物標に搭載された応答装置から送信される応答パルス
信号を受信して、この受信信号に応答した再応答パルス
信号を送り返すことにより双方向性の通信機能をもたせ
ることも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、パルスレ
ーダとデータ通信を行なう物標毎にそれぞれ応答装置を
搭載し、前記各応答装置は、前記パルスレーダからのパ
ルス幅変調電波を受信すると、あらかじめ設定された所
定時間だけ遅延した時点に自己のパルスコードデータに
基づく応答パルス電波を順次パルスレーダに送信する。 そして前記パルスレーダは各物標から反射された電波を
それぞれ受信検出すると共に、前記物標に搭載された各
応答装置から送信される応答パルス電波をも受信検出し
てそれぞれ画像メモリに記憶し、該画像メモリに記憶さ
れた各応答パルスコードデータを解読して表示できるよ
うにしたので、パルスレーダは応答装置との間でデータ
通信を行ない、一般の物標と応答装置の搭載された特定
物標との間の識別のみならず、複数の応答装置間の識別
も可能であり、前記特定物標を海面反射によるクラッタ
や多重反射による偽像等と誤認識することが避けられる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパルスレーダを用いたデータ通信
装置のブロック図である。

【図２】本発明に係る応答信号生成手段の構成例を示す
図である。

【図３】レーダのパルスヒット数を説明する図である。

【図４】本発明に係る応答パルスのタイミングチャート
である。

【図５】本発明に係る応答パルスコード例を説明する図
である。

【図６】本発明に係る画像メモリ内の映像データ例を示
す図である。

【図７】本発明に係る画像表示例を示す図である。

【符号の説明】

１　　アンテナ ２　　送受信装置 ３　　画像メモリ ４　　応答信号処理手段 ５　　表示装置 ６　　受信用アンテナ ７　　応答信号生成手段 ８　　応答用アンテナ ７１　　遅延回路 ７２　　応答パルス制御回路 ７３　　スイッチ回路 ７４　　電力増幅回路 ７５　　内部負荷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　パルスレーダとデータ通信を行なう物
   標毎にそれぞれ応答装置を搭載し、前記各応答装置は、
   あらかじめ前記パルスレーダのパルスヒット数を越えな
   い複数ビットで形成される自己のパルスコードデータを
   記憶し、前記パルスレーダから送信されるパルス幅変調
   電波を受信する毎に、前記パルス幅変調電波をあらかじ
   め決められた所定時間だけ遅延させて取出すと共に、前
   記記憶する自己のパルスコードデータの開始ビットから
   終了ビットまでを１ビットずつ順番に読出したビットデ
   ータが１の場合に、前記所定時間遅延して取出されたパ
   ルス幅変調電波を前記パルスレーダに向けて送信し、前
   記パルスレーダは、各送信毎に、前記物標から反射され
   た電波と、前記各応答装置から所定時間遅延して送信さ
   れたパルス幅変調電波とをそれぞれ受信検出し、該受信
   検出した反射データと応答パルスデータとをそれぞれ分
   離して記憶し、前記分離された応答パルスデータを逐次
   記憶することにより形成される各応答パルスコードデー
   タを読出し解読することにより、前記物標に搭載された
   各応答装置との間のデータ通信を行なうことを特徴とす
   るパルスレーダによるデータ通信方法。