WO2014097756A1

WO2014097756A1 - レーダシステム

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Publication number: WO2014097756A1
Application number: PCT/JP2013/079825
Authority: WO
Inventors: 真俊松本; 充彦旗谷
Original assignee: 古野電気株式会社
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-06-26

Abstract

【課題】地震により発生した津波のレーダ映像のデータを確実に送信することができるレーダシステムを提供する。【解決手段】レーダシステムは、複数のレーダ装置を含み、レーダ装置１は、レーダアンテナ１１を含むアンテナ装置１０と、レーダアンテナ１１が送受する信号を処理する信号処理装置３０と、を備え、信号処理装置３０は、地震を検知する地震検知部３７ｂと、地震検知部３７ｂが地震を検知したことを条件にレーダアンテナ１１が海洋に向くよう制御信号を出力する送受信制御部３７ａと、を有する送受信制御装置３７と、信号処理装置３０は、津波のレーダ映像のデータを記憶する受信信号記憶部３８と、レーダアンテナ１１と送信先のレーダ装置が有するレーダアンテナとを介したレーダ通信により、受信信号記憶部３８が記憶した津波のレーダ映像のデータを送信先に送信する送信部３３と、を備える。

Description

レーダシステム

　本発明は、地震により発生した津波のレーダ映像のデータを送信するレーダシステムに関する。

　従来、地震により発生した災害の状況を把握するためのシステムとしては、特許文献１記載の災害検知システムが知られている。

　特許文献１記載のものは、平常時に降雨のデータを取得する１つのレーダと、地震計からの震度情報を基にレーダの仰角を地表近くに制御して地震により発生した火災の煙をレーダに観測させる制御装置と、レーダが受信した煙の反射電力に基づいて地図上に煙の発生場所をマッピングして煙の発生場所の地域名を検出するデータ処理装置と、煙の発生場所がマッピングされた画像とその地域名についてのデータを通信回線経由で自治体等に送信する送信装置と、を備えている。

　この構成により、特許文献１記載のものは、地震により発生した大規模火災を早期に検出して消防関係や防災関連の機関に情報提供することにより、それらの機関における初動体制の早期確立を可能とし、被害の拡大や二次災害等を抑えることができるようになっている。

特開２００４－２６７６２０号公報

　しかしながら、特許文献１記載の技術を地震により発生した津波の観測に適用しようとすると次のような課題があった。

　すなわち、特許文献１記載のものは、１つのレーダが取得したデータを通信回線経由で送信する構成となっているので、地震発生時に生じる通信回線の輻輳や通信回線の途絶により、津波のレーダ映像のデータを自治体等に確実に送信できないという課題があった。

　また、特許文献１記載のものは、１つのレーダで構成されているので、レーダに不具合が生じた場合は津波のレーダ映像のデータを自治体等に送信できないという課題もあった。

　本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、地震により発生した津波のレーダ映像のデータを確実に送信することができるレーダシステムを提供することを目的とする。

　本発明のレーダシステムは、複数のレーダ装置を備え、前記複数のレーダ装置のうち所定の送信元に設置された複数のレーダ装置が所定の送信先に設置されたレーダ装置に津波のレーダ映像のデータを送信するレーダシステムであって、前記送信元の各レーダ装置は、レーダ送信信号を送信して物体で反射されたレーダ送信信号をレーダ受信信号として受信するレーダアンテナと、前記レーダアンテナを駆動するアンテナ駆動手段と、前記レーダアンテナが送受する信号を処理する信号処理装置と、地震を検知する地震検知手段と、を備え、前記アンテナ駆動手段は、前記地震検知手段が地震を検知したことを条件に前記レーダアンテナが海洋に向くよう駆動制御するものであり、前記信号処理装置は、前記レーダアンテナが前記海洋に向いて収集した前記津波のレーダ映像のデータを記憶するデータ記憶手段と、前記レーダアンテナと前記送信先のレーダ装置が有するレーダアンテナとを介したレーダ通信により、前記データ記憶手段が記憶した前記津波のレーダ映像のデータを前記送信先に送信するデータ送信手段と、を備えた構成を有している。

　この構成により、本発明のレーダシステムは、データ送信手段が、レーダ通信により津波のレーダ映像のデータを送信先に送信するので、地震発生時に生じる通信回線の輻輳や通信回線の途絶とは無関係に、津波のレーダ映像のデータを送信先に確実に送信できる。

　本発明は、地震により発生した津波のレーダ映像のデータを確実に送信することができるという効果を有するレーダシステムを提供することができるものである。

本発明の一実施形態におけるレーダシステムを上空から見た模式図である。本発明の一実施形態におけるレーダ装置のブロック構成図である。本発明の一実施形態におけるレーダ装置のレーダアンテナの駆動に係る動作説明図である。本発明の一実施形態におけるレーダ装置の方位角の補正に係る動作説明のためのフローチャートである。本発明の一実施形態におけるレーダ装置のレーダ干渉の回避に係る干渉回避角度閾値及びマスク角度の説明図である。本発明の一実施形態におけるレーダ装置が備える干渉回避部の動作説明図である。本発明の一実施形態におけるレーダ装置が備える干渉回避部の動作説明のためのフローチャートである。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、津波観測用レーダ装置の動作説明のためのフローチャートである。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、データ受信レーダ装置の動作説明のためのフローチャートである。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、レーダ通信により津波のレーダ映像のデータを送信する形態についての説明図である。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、予め定められた観測範囲でレーダアンテナを首振り動作させ、津波のレーダ映像のデータを収集する形態についての説明図である。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、第１の他の態様のレーダ装置のブロック構成図である。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、第２の他の態様のレーダ装置のブロック構成図である。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、第３の他の態様のレーダ装置のブロック構成図である。本発明の一実施形態におけるレーダシステムにおいて、第３の他の態様のレーダアンテナの模式図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

　まず、本発明に係るレーダシステムの一実施形態における構成について説明する。図１は、本実施形態におけるレーダシステム１００を上空から見た模式図である。

　図１に示すように、本実施形態におけるレーダシステム１００は、３つのレーダ装置１～３を備えている。レーダ装置１及び２は陸地の海洋側に設置され、レーダ装置３は海洋から離れた内陸地域に設置されている。図１において、三角形はレーダアンテナを模式的に表しており、各レーダアンテナは上空から見て時計回りに回転している。なお、レーダ装置１～３は、本発明に係る複数のレーダ装置を構成する。また、後述するレーダ通信においては、レーダ装置１及び２は、本発明に係る送信元のレーダ装置を構成し、レーダ装置３は、本発明に係る送信先のレーダ装置を構成する。

　レーダ装置１～３は、それぞれ、例えば気象を観測する気象レーダであって、同じ構成を有しているものとする。また、レーダ装置３は、地震により発生した津波のデータを収集、解析する自治体、大学、研究機関等（以下「自治体等」という。）に設置されているものとする。ここで、自治体等は、本発明に係る所定の送信先に対応する。以下、レーダ装置１を採り上げ、その構成を図２に基づき説明する。図２に示すように、レーダ装置１は、アンテナ装置１０、信号処理装置３０を備えている。

　［アンテナ装置１０の構成］
　アンテナ装置１０は、レーダアンテナ１１、駆動部１２、駆動制御部１３を備えている。レーダアンテナ１１には方位センサ１１ａが設けられている。駆動部１２は、方位角方向（水平方向）にレーダアンテナ１１を駆動する方位角駆動部１２ａと、仰角方向（垂直方向）にレーダアンテナ１１を駆動する仰角駆動部１２ｂと、を有する。この駆動部１２は、本発明に係るアンテナ駆動手段を構成する。

　レーダアンテナ１１は、信号処理装置３０からのレーダ送信信号を、ある方向に発射することにより、物標からの反射波を物標信号成分として含むレーダ受信信号を受信するようになっている。レーダアンテナ１１から物標までの距離は、その物標信号成分を含むレーダ受信信号の受信時刻と、このレーダ受信信号に対応するレーダ送信信号の送信時刻との時間差から求められる。また、物標の方位は、レーダ受信信号に対応するレーダ送信信号を送信するときのレーダアンテナ１１の方位から求められる。

　方位センサ１１ａは、レーダアンテナ１１が現在向いている方位を検知し、例えば北の方位を基準とした角度で表した方位データを出力するようになっている。この方位センサ１１ａは、本発明に係る方位検知手段を構成する。

　方位角駆動部１２ａは、例えば、レーダアンテナ１１を回転させる垂直軸に取り付けられた回転ギアと、回転ギアを回転させるモータと、回転ギアの回転位置を示すパルスを出力するロータリエンコーダと、を備え、駆動制御部１３からの駆動信号に従ってレーダアンテナ１１を垂直軸回りに回転させてレーダアンテナ１１の方位を可変させるようになっている。

　この構成において、レーダアンテナ１１の方位は、回転ギアの回転角度で表される。回転ギアの回転角度は、回転ギアの原点角度を基準としたロータリエンコーダのパルス数で示される。例えば、回転ギアが原点角度を基準として１０度回転したときロータリエンコーダは１０個のパルスを出力する。回転ギアの原点角度は既知であって、例えば北の方位をギアの原点角度としている。したがって、レーダアンテナ１１の方位は、ロータリエンコーダのパルスを計数することによって求められる。

　仰角駆動部１２ｂは、例えば可逆モータを備え、駆動制御部１３からの駆動信号に従ってレーダアンテナ１１の仰角を可変させるようになっている。

　駆動制御部１３は、後述する送受信制御部３７ａからの制御信号に従って、アンテナ装置１０の駆動部１２を駆動制御するものである。具体的には、駆動制御部１３は、駆動部１２の方位角駆動部１２ａが有するロータリエンコーダからパルスを入力し、パルスを計数することによってレーダアンテナ１１の方位を求めるようになっている。また、駆動制御部１３は、駆動部１２の方位角駆動部１２ａに駆動信号を送り、レーダアンテナ１１を垂直軸回りに連続的に回転させたり、所定の角度範囲（例えば１２０度）でのレーダアンテナ１１の往復動作（いわゆる首振り）をさせたりできるようになっている。また、駆動制御部１３は、駆動部１２の仰角駆動部１２ｂに駆動信号を送り、レーダアンテナ１１の仰角を任意の角度に設定できるようになっている。前述の構成により、駆動制御部１３は、現在時刻以降の特定の時刻に、レーダアンテナ１１が特定の方向に向くよう駆動制御できるようになっている。この駆動制御部１３は、本発明に係るアンテナ駆動手段を構成する。

　［信号処理装置３０の構成］
　信号処理装置３０は、送信信号生成部３１、局部発振器３２、送信部３３、サーキュレータ３４、受信部３５、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）３６、送受信制御装置３７、受信信号記憶部３８、受信信号出力部３９、ネットワーク通信部４０、切替部４１、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機４２、無線通信機４３を備えている。送受信制御装置３７は、送受信制御部３７ａ、地震検知部３７ｂ、方位角補正部３７ｃ、干渉回避部３７ｄを備えている。以下の説明において、地震検知部３７ｂが地震を検知する前を「平常時」といい、地震検知部３７ｂが地震を検知した後を「緊急時」という。

　送信信号生成部３１は、送受信制御部３７ａからの制御信号に基づいて、所定の時間間隔で、中間周波数のレーダ送信信号を生成し、切替部４１を介して送信部３３に出力するようになっている。

　局部発振器３２は、所定周波数を有する局部発振信号を生成し、送信部３３及び受信部３５に出力するようになっている。

　送信部３３は、送信信号生成部３１が生成したレーダ送信信号を局部発振器３２から出力される局部発振信号と混合して無線周波数に変換し、サーキュレータ３４に出力するようになっている。送信部３３が出力するレーダ送信信号は、例えば９ギガヘルツ帯の信号である。

　また、送信部３３は、緊急時において、後述する受信信号記憶部３８が記憶したレーダ映像のデータを局部発振器３２から出力される局部発振信号と混合して無線周波数に変換し、サーキュレータ３４に出力するようになっている。この構成により、レーダ装置１は、レーダが送受信する周波数帯の電波を用いた通信（以下「レーダ通信」という。）により、受信信号記憶部３８が記憶したレーダ映像のデータを他のレーダ装置に送信することができる。このレーダ通信では、２０～３０Ｍｂｐｓ程度の通信速度が得られることが確認されている。なお、送信部３３は、本発明に係るデータ送信手段を構成する。

　サーキュレータ３４は、レーダアンテナ１１に接続されており、レーダアンテナ１１と信号処理装置３０との間の信号を切り替えるようになっている。具体的には、サーキュレータ３４は、送信時において、レーダ送信信号が受信部３５に回り込まないよう、送信部３３からのレーダ送信信号をレーダアンテナ１１に出力するものである。また、サーキュレータ３４は、受信時において、レーダ受信信号が送信部３３に回り込まないよう、レーダアンテナ１１からのレーダ受信信号を受信部３５に出力するものである。

　受信部３５は、レーダ受信信号を局部発振器３２から出力される局部発振信号と混合して中間周波数に変換し、ＡＤＣ３６に出力するようになっている。

　ＡＤＣ３６は、入力したアナログ値のレーダ受信信号をデジタル値に変換して送受信制御部３７ａに出力するようになっている。

　送受信制御部３７ａは、アンテナ装置１０の駆動制御部１３からレーダアンテナ１１の駆動状態を示す情報（例えば方位角、仰角等）を取得するとともに、レーダ装置１全体の動作に係る制御を行うようになっている。この送受信制御部３７ａは、本発明に係るモード切替手段及びアンテナ駆動手段を構成する。

　具体的には、送受信制御部３７ａは、駆動制御部１３に対する制御処理、送信信号生成部３１に対する送信信号の生成制御及びレーダ送信信号の送信タイミングの設定、局部発振器３２に対する局部発振周波数の設定、切替部４１に対する切替制御処理、ＡＤＣ３６からのレーダ受信信号をレーダ映像のデータに変換するためのデータ変換処理、レーダ映像のデータの読出処理、後述する各種モードの切替処理等を行うようになっている。

　地震検知部３７ｂは、ＧＰＳ受信機４２が取得したレーダ装置１の位置情報に基づいて、地震を検知するようになっている。例えば、地震検知部３７ｂは、レーダ装置１の位置が予め定められた閾値以上に変動したことを条件に、又は、レーダ装置１の位置の速度が予め定められた閾値以上の速度になったことを条件に、地震を検知するものである。地震検知部３７ｂは、地震を検知するとその旨を示す地震検知情報を送受信制御部３７ａに出力するようになっている。なお、地震検知部３７ｂは、本発明に係る地震検知手段を構成する。

　方位角補正部３７ｃは、駆動制御部１３を介し、方位センサ１１ａが出力する方位データを受信し、この方位データに基づいてレーダアンテナ１１の方位角を補正するようになっている。

　干渉回避部３７ｄは、所定のレーダ装置とのレーダ干渉を回避する機能を有する。レーダ干渉とは、周囲に存在する所定のレーダ装置から送信された電波（直接波及び間接波）が自装置のレーダアンテナに飛び込むことによりノイズが発生することをいう。この干渉回避部３７ｄは、本発明に係るレーダアンテナ方位制御手段、マスク角度設定手段を構成する。

　受信信号記憶部３８は、送受信制御部３７ａが映像データに変換したレーダ映像のデータを記憶するようになっている。例えば、受信信号記憶部３８は、レーダアンテナ１１が垂直軸の周りを１周３６０度回転するごとにレーダ映像のデータを記憶するものである。ここで、レーダアンテナ１１が垂直軸の周りを１周するのに要する時間は、例えば６秒間（１０ｒｐｍ）である。この受信信号記憶部３８は、本発明に係るデータ記憶手段を構成する。なお、受信信号記憶部３８は、映像データに変換されたレーダ映像のデータに代えて、映像データに変換される前のレーダ受信信号を記憶する構成であってもよい。

　受信信号出力部３９は、送受信制御部３７ａからの制御信号に従って、例えばレーダアンテナ１１の１周回転ごとに、受信信号記憶部３８に記憶されたレーダ映像のデータを読み出すようになっている。

　ネットワーク通信部４０は、例えばローカルエリアネットワークを介し、パーソナルコンピュータを含むモニタ装置４５に、受信信号出力部３９が読み出したレーダ映像のデータを送信するようになっている。なお、ネットワーク通信部４０は、例えばインターネット回線を用いて、受信信号出力部３９が読み出したレーダ映像のデータを自治体等に送信する構成であってもよい。

　切替部４１は、端子４１ａ及び４１ｂを有し、送受信制御部３７ａからの制御信号に従って、端子４１ａ及び４１ｂのいずれか一方を選択するようになっている。

　具体的には、切替部４１に対し、送受信制御部３７ａは、平常時又は緊急時において次のように切替制御する。

　まず、平常時においては、送受信制御部３７ａは、気象のレーダ映像のデータを収集して送信する気象データ収集送信モードを設定して切替部４１を切替制御する。すなわち、送受信制御部３７ａは、送信信号生成部３１にレーダ送信信号を生成させるととともに、切替部４１に端子４１ａを選択させる。この結果、送信信号生成部３１が生成したレーダ送信信号が送信部３３に送出され、気象のレーダ映像のデータが受信信号記憶部３８に記憶されるとともに、受信信号出力部３９が受信信号記憶部３８から読み出した気象のレーダ映像のデータがネットワーク通信部４０に送出される。

　一方、緊急時においては、送受信制御部３７ａは、津波のレーダ映像のデータを収集する津波データ収集モード、又は、津波のレーダ映像のデータを送信する津波データ送信モードを設定して切替部４１を切替制御する。

　すなわち、津波データ収集モードにおいては、送受信制御部３７ａは、送信信号生成部３１にレーダ送信信号を生成させ、レーダ送信信号が津波で反射されることにより取得されたレーダ映像のデータを受信信号記憶部３８に記憶させる。

　次に、津波データ送信モードにおいては、送受信制御部３７ａは、切替部４１に端子４１ｂを選択させ、受信信号記憶部３８に記憶されたレーダ映像のデータを受信信号出力部３９に読み出させて送信信号生成部３１に取り込ませる。そして、送受信制御部３７ａは、送信信号生成部３１に送信信号を生成させて送信部３３に出力させる。その結果、受信信号記憶部３８に記憶されたレーダ映像のデータが送信部３３によって無線周波数変換されてレーダアンテナ１１から送信される。

　前述のように、送受信制御部３７ａは、地震の検知をトリガとして、レーダ装置１を気象の観測から津波の観測に切り替えることができる。

　ＧＰＳ受信機４２は、ＧＰＳアンテナ４２ａに接続され、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、現在の時刻情報と、緯度及び経度情報を含むレーダ装置１の位置情報（以下「レーダ位置情報」という。）と、を取得するようになっている。このＧＰＳ受信機４２は、本発明に係る現在時刻情報取得手段、位置情報取得手段を構成する。

　無線通信機４３は、無線通信アンテナ４３ａに接続され、例えば、レーダ装置２及び３が有する各無線通信機とともに自律的に無線アドホックネットワークを形成し、互いのレーダ位置情報及びレーダアンテナの方位の情報を送受信するようになっている。

　次に、本実施形態におけるレーダ装置１の動作について説明する。

　［レーダアンテナ１１の駆動に係る動作］
　送受信制御部３７ａが駆動制御部１３に対して制御信号を送信することにより、駆動制御部１３が実施するレーダアンテナ１１の駆動に係る動作について図３に示す模式図を用いて説明する。なお、図３に示した矢印は、レーダアンテナ１１の指向方向を表している。

　本実施形態ではレーダ装置１は気象レーダとしているので、平常時においては、図３（ａ）に示すように、駆動制御部１３は、送受信制御部３７ａからの制御信号に基づき、レーダアンテナ１１を旋回させるよう方位角駆動部１２ａにモータ駆動信号を出力するとともに、水平面よりも上方を指向する姿勢でレーダアンテナ１１が気象を観測できる状態となるよう仰角駆動部１２ｂにモータ駆動信号を出力する。

　これに対し、緊急時においては、図３（ｂ）に示すように、駆動制御部１３は、送受信制御部３７ａからの制御信号に基づき、レーダアンテナ１１を旋回させるよう方位角駆動部１２ａにモータ駆動信号を出力するとともに、海洋の予め定められた海面にレーダアンテナ１１を向かせ、地震により発生した津波のレーダ映像のデータが収集できる状態となるよう仰角駆動部１２ｂにモータ駆動信号を出力する。

　［方位角の補正に係る動作］
　方位角の補正に係る動作について図４に示すフローチャートを用いて説明する。

　回転ギアの原点角度が例えば北の方位となるよう、レーダ装置１の設置者により方位角駆動部１２ａの回転ギアの原点角度が調整される（ステップＳ１１）。

　送受信制御部３７ａは、ＧＰＳ受信機４２から現在の時刻情報を取得する（ステップＳ１２）。

　駆動制御部１３は、送受信制御部３７ａからの制御信号に基づき、モータ駆動信号を方位角駆動部１２ａに出力させることにより、回転ギアを回転させる（ステップＳ１３）。

　駆動制御部１３は、回転ギアを回転させた状態で所定時間待機（ステップＳ１４）した後、方位センサ１１ａから方位データを取得する（ステップＳ１５）とともに、回転ギアの回転角度情報を取得する（ステップＳ１６）。この回転角度情報は、ロータリエンコーダからのパルスを計数することによって取得される。駆動制御部１３は、取得した回転角度情報を送受信制御部３７ａに送信する。

　送受信制御部３７ａは、回転ギアの回転角度で示される方位が、方位センサ１１ａからの方位データで示される方位と一致するか否かを判断する（ステップＳ１７）。

　ステップＳ１７において、送受信制御部３７ａは、両者が一致すると判断した場合はステップＳ１４に戻る。

　一方、ステップＳ１７において、送受信制御部３７ａは、両者が一致すると判断しなかった場合は方位角補正部３７ｃが回転ギアの角度を補正する（ステップＳ１８）。具体的には、方位角補正部３７ｃは、レーダアンテナ１１に取り付けられた方位センサ１１ａが検知する方位が例えば北の方位となる時刻に、方位角駆動部１２ａの回転ギアの回転角度が原点角度となるようモータ駆動信号を方位角駆動部１２ａに出力して方位角を補正する。

　なお、回転ギアの回転角度で示される方位と、方位データで示される方位と、の差分を例えばメモリに保持しておくことにより、前述の方位角の補正を省略することもできる。

　［レーダ干渉の回避に係る動作］
　レーダ干渉の回避に係る動作について図５に示す模式図を用いて説明する。干渉回避部３７ｄは、レーダ干渉を回避するため、図５（ａ）に示すように、他のレーダ装置（図５（ａ）ではレーダ装置２）のレーダアンテナがレーダ装置１に指向する時刻において、レーダアンテナ１１の方位と、他のレーダ装置のレーダアンテナの方位とのなす角度が予め定められた角度閾値（以下「干渉回避角度閾値」という。）以上になるよう、レーダアンテナ１１の方位を設定するようになっている。ここで、干渉回避角度閾値は、例えば３０度である。

　なお、干渉回避部３７ｄは、図５（ｂ）に示すように、レーダ送信信号の出力を停止する角度であるマスク角度を設定することにより、他のレーダ装置とのレーダ干渉を回避する機能を有していてもよい。

　次に、干渉回避部３７ｄの動作例を図６に基づき説明する。図６には、レーダ装置１～３が示されている。これらのレーダ装置１～３は、説明を簡単にするため、正三角形の頂点上に設置され、各レーダアンテナの回転数、上空から見た回転方向は互いに同一であるとする。なお、図６において、北の方位を０度とし、レーダ装置１～３を上空から見て時計回りの方向の角度を正方向としている。

　図６（ａ）は、レーダ装置２及び３が平常時の動作を行っている状態において、新たにレーダ装置１を追加して設置する場合を示している。ある時刻において、レーダ装置２のレーダアンテナの方位は０度である。同時刻において、レーダ装置３のレーダアンテナの方位は＋９０度である。レーダ装置１のレーダアンテナ１１は回転しておらず、任意の方向を向いている。

　レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、図７に示すフローチャートに従って動作する。すなわち、レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、レーダ装置２からレーダ位置情報と、時刻情報に関連付けられたアンテナ方位情報と、を受信する（ステップＳ２１）。

　レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、同様に、レーダ装置３からレーダ位置情報と、時刻情報に関連付けられたアンテナ方位情報と、を受信する（ステップＳ２２）。

　以上の結果、レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、現在時刻から所定時間経過後の特定の時刻に、レーダ装置２及び３の各レーダアンテナの方位を算出することができる。

　レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、レーダ装置２及び３から取得した各レーダ位置情報、時刻情報に関連付けられた各アンテナの方位情報に基づいて、レーダ装置２及び３の各レーダアンテナがレーダ装置１に指向する各時刻において、レーダアンテナ１１の方位と、レーダ装置２及び３の各レーダアンテナの方位とのなす角度が干渉回避角度閾値以上となるアンテナ方位を算出する（ステップＳ２３）。例えば、図６（ｂ）に示すように、レーダ装置２のレーダアンテナの方位が０度、かつ、レーダ装置３のレーダアンテナの方位が＋９０度となる特定の時刻（この時刻をＴで表す。）に、レーダ装置１の干渉回避部３７ｄが、レーダ装置１のレーダアンテナ１１を＋２１０度と設定すれば、レーダ干渉を回避することができる。

　レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、無線通信機４３を介し、レーダ装置２及び３の各レーダアンテナがそれぞれ０度及び＋９０度を向く特定の時刻Ｔに、レーダ装置１のレーダアンテナ１１が＋２１０度に指向することを示すアンテナ方位情報と、レーダ装置１のレーダ位置情報と、をレーダ装置２及び３に送信する（ステップＳ２４）。

　レーダ装置２及び３は、それぞれ、レーダ装置１のアンテナ方位情報及びレーダ位置情報を受信する（ステップＳ２５）。その結果、レーダ装置１～３は、それぞれ、時刻情報に関連付けられた互いのアンテナ方位情報と、互いのレーダ位置情報と、を把握することができる。

　レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、特定の時刻Ｔにおいて所定のアンテナ方位（図６（ｂ）に示した例では＋２１０度）になるよう方位角駆動部１２ａを駆動する（ステップＳ２６）。

　なお、ステップＳ２４において、レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、レーダ装置２及び３の少なくとも一方に干渉回避のための方位の設定の指示を出す構成としてもよい。例えば、レーダ装置１の干渉回避部３７ｄは、レーダ装置２のレーダアンテナの方位が０度になる特定の時刻Ｔにおいて、レーダ装置１のレーダアンテナ１１を＋２１０度と設定し、レーダ装置３のレーダアンテナが例えば＋１２０度に向くようレーダ装置３に指示を出す構成であってもよい。

　［レーダシステム１００の動作］
　次に、本実施形態におけるレーダシステム１００の動作を図８及び図９に示すフローチャートを中心に説明する。

　以下の説明では、レーダシステム１００のうち、緊急時に津波を観測するレーダ装置であるレーダ装置１及び２を「津波観測用レーダ装置」、緊急時に津波の観測データを受信する装置であるレーダ装置３を「データ受信レーダ装置」という場合がある。

　まず、津波観測用レーダ装置（レーダ装置１及び２）の動作について図８に示したフローチャートを用いて説明する。

　送受信制御部３７ａは、気象データ収集送信モードに設定する（ステップＳ３１）。具体的には、送受信制御部３７ａは、切替部４１に端子４１ａを選択させる。また、送受信制御部３７ａは、駆動制御部１３に対し、水平面よりも上方を指向する所定の姿勢でレーダアンテナ１１を旋回させ、レーダアンテナ１１が気象を観測できる状態となるよう、方位角駆動部１２ａ及び仰角駆動部１２ｂにモータ駆動信号を出力させる（図３（ａ）参照）。

　信号処理装置３０は、気象のレーダ映像のデータを収集する（ステップＳ３２）。

　具体的には、送信信号生成部３１は中間周波数のレーダ送信信号を生成し、送信部３３は無線周波数のレーダ送信信号をレーダアンテナ１１に出力する。受信部３５はレーダアンテナ１１が受信した無線周波数のレーダ受信信号を中間周波数に変換し、ＡＤＣ３６はアナログ値のレーダ受信信号をデジタル値に変換して送受信制御部３７ａに出力する。さらに、送受信制御部３７ａはレーダ受信信号をレーダ映像のデータに変換し、受信信号記憶部３８は気象のレーダ映像のデータを記憶する。

　受信信号出力部３９は、受信信号記憶部３８からレーダ映像のデータを読み出してネットワーク通信部４０に出力する。

　ネットワーク通信部４０は、例えばローカルエリアネットワークを介し、レーダ映像のデータをモニタ装置４５に送信する（ステップＳ３３）。

　地震検知部３７ｂは、ＧＰＳ受信機４２が取得したレーダ装置１の位置情報に基づいて、地震が発生したか否かを判断する（ステップＳ３４）。

　ステップＳ３４において、地震検知部３７ｂは、地震が発生したと判断しなかったときはステップＳ３２に戻り、地震が発生したと判断したときは、送受信制御部３７ａは緊急時の津波データ収集モードに設定する（ステップＳ３５）。

　具体的には、送受信制御部３７ａは、駆動制御部１３に対し、海洋の予め定められた海面にレーダアンテナ１１を向かせ、地震により発生した津波が観測できる状態となるよう仰角駆動部１２ｂにモータ駆動信号を出力させる（図３（ｂ）参照）。

　信号処理装置３０は、津波のレーダ映像のデータを収集する（ステップＳ３６）。

　送信信号生成部３１は中間周波数のレーダ送信信号を生成し、送信部３３は無線周波数のレーダ送信信号をレーダアンテナ１１に出力する。受信部３５はレーダアンテナ１１が受信した無線周波数のレーダ受信信号を中間周波数に変換し、ＡＤＣ３６はアナログ値のレーダ受信信号をデジタル値に変換して送受信制御部３７ａに出力する。送受信制御部３７ａはレーダ受信信号を映像データに変換し、受信信号記憶部３８は映像データに変換された津波のレーダ映像のデータを記憶する。

　送受信制御部３７ａは、緊急時の津波データ送信モードに設定する（ステップＳ３７）。すなわち、送受信制御部３７ａは、切替部４１に端子４１ｂを選択させる。また、送受信制御部３７ａは、駆動制御部１３に対して、レーダ３のレーダ位置情報に基づき、レーダアンテナ１１をデータ受信レーダ装置（レーダ装置３）のレーダアンテナと正対させるよう方位角駆動部１２ａ及び仰角駆動部１２ｂを制御させる。なお、送受信制御部３７ａは、緊急時にレーダ装置３のレーダアンテナをレーダ装置１の方向に指向させるよう、レーダ装置１又はレーダ装置３の設置時に、無線通信機４３を介してその旨をレーダ装置３に通知しておく。

　送受信制御部３７ａは、受信信号出力部３９に制御信号を出力し、受信信号記憶部３８からレーダ映像のデータを読み出させる（ステップＳ３８）。

　送受信制御部３７ａは、送信信号生成部３１に制御信号を出力し、送信信号生成部３１にレーダ映像のデータを取り込ませて送信信号を生成させる。この送信信号は、送信部３３によって無線周波数の信号に変換され、レーダアンテナ１１から送信されることによって、レーダ通信により津波のレーダ映像のデータがデータ受信レーダ装置（レーダ装置３）に送信される（ステップＳ３９）。

　次に、データ受信レーダ装置（レーダ装置３）の動作について図９に示したフローチャートを用いて説明する。なお、図８に示したステップと同様なステップには同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

　ステップＳ３４において、地震検知部３７ｂが、地震が発生したと判断したときは、データ受信レーダ装置（レーダ装置３）の送受信制御部３７ａは緊急時に津波の観測データを津波観測用レーダ装置（レーダ装置１及び２）から受信するモードである津波観測データ受信モードに設定する（ステップＳ４１）。

　データ受信レーダ装置（レーダ装置３）のレーダアンテナは、津波観測用レーダ装置（レーダ装置１及び２）から交互に、レーダ通信により津波のレーダ映像のデータを受信する（ステップＳ４２）。

　データ受信レーダ装置（レーダ装置３）のネットワーク通信部４０は、例えばローカルエリアネットワークを介し、モニタ装置４５に、受信信号出力部３９が読み出したレーダ映像のデータをモニタ装置４５に送信する（ステップＳ４３）。その結果、自治体等では、津波のレーダ映像のデータを解析して、沿岸から津波までの距離、津波の速度、津波の高さ等を把握することができる。

　次に、レーダ通信により津波のレーダ映像のデータをレーダ装置１及び２（津波観測用レーダ装置）からレーダ装置３（データ受信レーダ装置）に送信する形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。

　図１０（ａ）は、レーダ装置１及び３が静止し、レーダ装置１のレーダアンテナ１１とレーダ装置３のレーダアンテナとが正対している状態を示している。この状態で、レーダ装置１が、収集した津波のレーダ映像のデータをレーダ装置３にレーダ通信により送信している。これと並行して、レーダ装置２は、レーダアンテナを海面に向けた状態でレーダアンテナを旋回させて津波のレーダ映像のデータを収集している。

　図１０（ｂ）は、レーダ装置２及び３が静止し、レーダ装置２のレーダアンテナとレーダ装置３のレーダアンテナとが正対している状態を示している。この状態で、レーダ装置２が、収集した津波のレーダ映像のデータをレーダ装置３にレーダ送信により送信している。これと並行して、レーダ装置１は、レーダアンテナを海面に向けた状態でレーダアンテナを旋回させて津波のレーダ映像のデータを収集している。

　図１１は、レーダ装置１及び２が、予め定められた観測範囲（例えば１２０度の広がりの範囲）においてレーダアンテナを首振り動作させて津波のレーダ映像のデータを収集する形態を示している。レーダ装置１が津波のレーダ映像のデータを収集するのと並行して、レーダ装置２は、収集した津波のレーダ映像のデータをレーダ装置３にレーダ送信により送信している。

　図１０及び図１１に示したように、レーダシステム１００は、レーダ装置１及び２が、津波のレーダ映像のデータを予め定められた順序で交互に収集してレーダ装置３にレーダ通信により交互に送信することにより、津波のレーダ映像のデータを途切れることなく確実に自治体等に送信することができる。また、レーダシステム１００は、レーダ装置１及び２のいずれか一方に不具合が生じても他方のレーダ装置により津波のレーダ映像のデータを確実に自治体等に送信することができる。

　なお、図１０及び図１１では、レーダシステム１００が、２つのレーダ装置１及び２により津波のレーダ映像のデータを交互に収集して送信する構成としたが、３つ以上のレーダ装置により津波のレーダ映像のデータを予め定められた順序で収集する構成としてもよい。この場合、３つ以上のレーダ装置のうちの１つのレーダ装置が津波のレーダ映像のデータをレーダ通信により自治体等に送信するのと並行して、３つ以上のレーダ装置の残りのレーダ装置はそれぞれのレーダアンテナを海洋に向けて津波のレーダ映像のデータを収集する。また、この場合、レーダシステム１００は、３つ以上のレーダ装置間において、各レーダ装置が有する干渉回避部によりレーダ干渉を回避することができる。

　以上のように、本実施形態におけるレーダシステム１００は、送信部３３が、レーダ通信により津波のレーダ映像のデータを自治体等に送信する構成としたので、地震発生時に生じる通信回線の輻輳や通信回線の途絶とは無関係に、津波のレーダ映像のデータを自治体等に確実に送信できる。

　また、本実施形態におけるレーダシステム１００は、複数のレーダ装置１及び２が、それぞれ、津波のレーダ映像のデータを収集するので、複数のレーダ装置１及び２のうちの１つに不具合が生じても他のレーダ装置で津波のレーダ映像のデータを自治体等に確実に送信することができる。

　したがって、本実施形態におけるレーダシステム１００は、地震により発生した津波のレーダ映像のデータを確実に送信することができる。

　なお、前述の実施形態において、送信先のレーダ装置を１つ（レーダ装置３）で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信先のレーダ装置が複数ある場合でも適用可能である。

　次に、本実施形態におけるレーダシステム１００の他の態様について３つの例を挙げて説明する。なお、前述のレーダ装置１と同様な構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

　［第１の他の態様］
　図１２は、第１の他の態様におけるレーダ装置４を示している。レーダ装置４は、信号処理装置５０を備えている。信号処理装置５０は、地震検知部５１ａを有する送受信制御装置５１と、振動を検知する振動センサ５２と、を備えている。地震検知部５１ａは、振動センサ５２によって検出される振動の振幅が予め定められた閾値を超えたことを条件に地震を検知するようになっている。この構成により、レーダ装置４は、簡易で容易に地震を検知することができる。

　［第２の他の態様］
　図１３は、第２の他の態様におけるレーダ装置５を示している。レーダ装置５は、信号処理装置６０を備えている。信号処理装置６０は、ＱＺＳＳシステム（QuasiZenith Satellite System：準天頂衛星システム）において「Ｌ１－ＳＡＩＦ信号」と呼ばれる信号と、時刻情報及び位置情報を含む信号と、を受信するＱＺＳＳ－ＧＰＳ受信機６１と、送受信制御装置６２と、を備えている。ＱＺＳＳ－ＧＰＳ受信機６１は、ＧＰＳアンテナ６１ａに接続されている。ここで、ＱＺＳＳ－ＧＰＳ受信機６１は、本発明に係る現在時刻情報取得手段、位置情報取得手段、地震情報取得手段を構成する。なお、ＱＺＳＳ－ＧＰＳ受信機６１に代えて、地震情報を取得する他の手段を用いる構成としてもよい。

　Ｌ１－ＳＡＩＦ信号は、宇宙航空研究開発機構発行の「準天頂衛星システムユーザインタフェース仕様書（ＩＳ－ＱＺＳＳ）」において仕様が定義されており、災害等の情報を含んでいる。すなわち、Ｌ１－ＳＡＩＦ信号は、地震情報を含んでいる。

　送受信制御装置６２は、地震検知部６２ａを有する。地震検知部６２ａは、Ｌ１－ＳＡＩＦ信号に含まれる地震情報に基づいて地震を検知するようになっている。この構成により、レーダ装置５は、地震を容易に検知することができる。

　［第３の他の態様］
　図１４は、第３の他の態様におけるレーダ装置６を示している。レーダ装置６は、アンテナ装置７０、信号処理装置８０を備えている。

　アンテナ装置７０は、レーダアンテナ７１を備えている。レーダアンテナ７１には、２つのＧＰＳアンテナ７１ａ及び７１ｂが設けられている。

　信号処理装置８０は、ＧＰＳアンテナ７１ａに接続されたＧＰＳ受信機８１と、ＧＰＳアンテナ７１ｂに接続されたＧＰＳ受信機８２と、送受信制御部８３ａを有する送受信制御装置８３と、を備えている。ここで、ＧＰＳ受信機８１及び８２は、本発明に係る現在時刻情報取得手段、位置情報取得手段を構成する。

　送受信制御部８３ａは、ＧＰＳ受信機８１及び８２のそれぞれから、時刻情報及び位置情報を取得するようになっている。

　図１５は、レーダアンテナ７１を上方から見た図である。ここで、レーダアンテナ７１は、電波の放射面７１ｃを有する平面アンテナであり、中心軸７１ｄを回転中心としている。ＧＰＳアンテナ７１ａはレーダアンテナ７１の一端に、ＧＰＳアンテナ７１ｂはレーダアンテナ７１の他端に設けられている。図示のように、２つのＧＰＳアンテナ７１ａと７１ｂとを結んだ方位と、レーダアンテナ７１の方位とが互いに直交している。

　前述の構成により、送受信制御部８３ａは、レーダアンテナ７１の方位を求めることができる。すなわち、図１５において、送受信制御部８３ａは、２つのＧＰＳアンテナ７１ａと７１ｂとを結んだ方位と北の方位とから角度θを求めることにより、レーダアンテナ７１の方位を算出することができる。

　以上のように、本発明に係るレーダシステムは、地震により発生した津波のレーダ映像のデータを確実に送信することができるという効果を有し、地震により発生した津波のレーダ映像のデータを送信するレーダシステムとして有用である。

　１～６　レーダ装置
　１０、７０　アンテナ装置
　１１、７１　レーダアンテナ
　１１ａ　方位センサ（方位検知手段）
　１２　駆動部（アンテナ駆動手段）
　１２ａ　方位角駆動部
　１２ｂ　仰角駆動部
　１３　駆動制御部（アンテナ駆動手段）
　３０、５０、６０、８０　信号処理装置
　３１　送信信号生成部
　３３　送信部（データ送信手段）
　３５　受信部
　３７、５１、６２、８３　送受信制御装置
　３７ａ、８３ａ　送受信制御部（モード切替手段、アンテナ駆動手段）
　３７ｂ、５１ａ、６２ａ　地震検知部（地震検知手段）
　３７ｃ　方位角補正部
　３７ｄ　干渉回避部（レーダアンテナ方位制御手段、マスク角度設定手段）
　３８　受信信号記憶部（データ記憶手段）
　３９　受信信号出力部
　４０　ネットワーク通信部
　４２、８１、８２　ＧＰＳ受信機（現在時刻情報取得手段、位置情報取得手段）
　５２　振動センサ
　６１　ＱＺＳＳ－ＧＰＳ受信機（現在時刻情報取得手段、位置情報取得手段、地震情報取得手段）
　１００　レーダシステム

Claims

　複数のレーダ装置を備え、前記複数のレーダ装置のうち所定の送信元に設置された複数のレーダ装置が所定の送信先に設置されたレーダ装置に津波のレーダ映像のデータを送信するレーダシステムであって、
　前記送信元の各レーダ装置は、
　レーダ送信信号を送信して物体で反射されたレーダ送信信号をレーダ受信信号として受信するレーダアンテナと、
　前記レーダアンテナを駆動するアンテナ駆動手段と、
　前記レーダアンテナが送受する信号を処理する信号処理装置と、
　地震を検知する地震検知手段と、
　を備え、
　前記アンテナ駆動手段は、前記地震検知手段が地震を検知したことを条件に前記レーダアンテナが海洋に向くよう駆動制御するものであり、
　前記信号処理装置は、
　前記レーダアンテナが前記海洋に向いて収集した前記津波のレーダ映像のデータを記憶するデータ記憶手段と、
　前記レーダアンテナと前記送信先のレーダ装置が有するレーダアンテナとを介したレーダ通信により、前記データ記憶手段が記憶した前記津波のレーダ映像のデータを前記送信先に送信するデータ送信手段と、
　を備えたことを特徴とするレーダシステム。
　前記送信元の複数のレーダ装置のうちの１つのレーダ装置が前記津波のレーダ映像のデータを前記レーダ通信により前記送信先に送信するのと並行して、前記送信元の複数のレーダ装置の残りのレーダ装置はそれぞれの前記レーダアンテナを前記海洋に向けて前記津波のレーダ映像のデータを収集するものであることを特徴とする請求項１に記載のレーダシステム。
　前記送信元の各レーダ装置は、前記地震検知手段が前記地震を検知する前において気象のレーダ映像のデータを収集して送信する気象データ収集送信モードに設定し、前記地震検知手段が地震を検知した後において前記津波のレーダ映像のデータを収集する津波データ収集モード及び前記津波のレーダ映像のデータを送信する津波データ送信モードに切り替えるモード切替手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーダシステム。
　前記各レーダ装置は、
　現在時刻情報を取得する現在時刻情報取得手段と、
　前記レーダアンテナの方位を検知する方位検知手段と、
　をさらに備え、
　前記アンテナ駆動手段は、前記現在時刻情報及び前記レーダアンテナの方位に基づいて、前記レーダアンテナを特定の時刻に特定の方位に指向させるものであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレーダシステム。
　前記各レーダ装置は、所定のレーダ装置のレーダアンテナが自装置に指向する時刻において、前記自装置のレーダアンテナの方位と、前記所定のレーダ装置のレーダアンテナの方位とのなす角度が予め定められた角度閾値以上となるよう前記自装置のレーダアンテナの方位を制御するレーダアンテナ方位制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のレーダシステム。
　前記各レーダ装置は、前記レーダアンテナからのレーダ送信信号の出力を停止する方位角度であるマスク角度を設定するマスク角度設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のレーダシステム。
　前記送信元の各レーダ装置は、自装置の位置情報を取得する位置情報取得手段をさらに備え、
　前記地震検知手段は、前記自装置の位置が予め定められた閾値以上に変動したことを条件に前記地震を検知するものであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレーダシステム。
　前記送信元の各レーダ装置は、振動を検出する振動センサをさらに備え、
　前記地震検知手段は、前記振動センサによって検出される振動の振幅が予め定められた閾値を超えたことを条件に前記地震を検知するものであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレーダシステム。
　前記送信元の各レーダ装置は、地震情報を取得する地震情報取得手段をさらに備え、
　前記地震検知手段は、前記地震情報に基づいて前記地震を検知するものであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレーダシステム。