WO2014125957A1 - 信号処理装置、トランスポンダ装置、及び信号処理方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a signal processing device, a transponder device, and a signal processing method.
- GNSS global navigation satellite system
- Patent Documents 1 and 2 disclose a configuration for measuring the position of the ship using radio waves transmitted from a buoy.
- the position of the ship may not be measured or the positioning accuracy may be deteriorated due to the influence of electromagnetic waves emitted by solar flares or artificial interference waves.
- the positioning accuracy of the ship is likely to decrease. This phenomenon is caused by a large passage time of radio waves in the ionosphere as a result of a small elevation angle of radio waves transmitted from the GNSS navigation satellite toward the ship.
- Such a decrease in positioning accuracy or occurrence of positioning failure is not preferable for efficient vessel operation.
- a ship automatic navigation apparatus using GNSS is mounted on a ship, there is a risk that if the positioning accuracy by GNSS is lowered, the ship may travel a useless route.
- AIS automatic ship identification system
- GNSS global ship-borne automatic identification system
- the accuracy of GNSS is reduced, The accuracy of recognizing the position is lowered. In order to take measures against these problems, first, it is necessary to be able to detect that positioning by GNSS is impossible or that the accuracy of positioning by GNSS is lowered.
- Patent Document 2 discloses a configuration for measuring the position of a buoy using GNSS. However, Patent Document 2 does not show a measure for knowing a decrease in accuracy of GNSS.
- the present invention has an object to provide a signal processing device, a transponder device, and a signal processing method capable of detecting that a problem has occurred in positioning by radio wave navigation in view of the above situation.
- a signal processing device is a signal processing device provided in a transponder device that outputs a response signal in response to receiving a predetermined signal.
- the signal processing device includes a first position information acquisition unit and a determination unit.
- the first position information acquisition unit is configured to acquire information on a first position that is a position of the transponder device measured by radio navigation.
- the determination unit when the error of the first position with respect to the second position that is preset as the position of the transponder device exceeds a predetermined value, or when it is impossible to obtain the information of the first position, It is determined that positioning by the radio navigation cannot be performed normally.
- the signal processing device further includes a transmission unit.
- the transmitting unit When it is determined that the positioning by the radio navigation cannot be normally performed, the transmitting unit outputs a signal for notifying that the normal positioning by the radio navigation is impossible as the response signal.
- the signal processing device further includes a transmission unit.
- the transmission unit transmits a positioning signal as the response signal.
- the determination unit determines a state related to positioning by the radio navigation based on a relationship between a plurality of preset threshold values and the error.
- the radio navigation is radio navigation using a global navigation satellite system.
- a transponder device includes the signal processing device, a receiver, and a transmitter.
- the receiver is configured to receive the predetermined signal.
- the transmitter is configured to output the response signal.
- a signal processing method is a signal processing method in a transponder device that outputs a response signal in response to receiving a predetermined signal.
- the signal processing method includes a first position information acquisition step and a determination step.
- the first position information acquisition step information on the first position, which is the position of the transponder device measured by radio navigation, is acquired.
- the determination step when the error of the first position with respect to the second position preset as the position of the transponder device exceeds a predetermined value, or when the information of the first position cannot be obtained, It is determined that positioning by the radio navigation cannot be performed normally.
- FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the concept of the radar system 1 according to the first embodiment of the present invention.
- the radar system 1 is a marine radar system will be described as an example.
- the radar system 1 may be a radar system for other moving objects such as an aircraft.
- the radar system 1 includes a radar transceiver 10 and a radar beacon (hereinafter referred to as a racon) 20.
- the racon 20 is an example of the “transponder device” in the present invention.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the positional relationship between the radar transceiver 10 and the racon 20.
- FIG. 2 shows a circular area centering on the radar transceiver 10 (own ship 2).
- FIG. 3 is a diagram showing a display example of a PPI (Plan Position Indicator) screen 161 of a radar image display 16 to be described later of the radar transceiver 10.
- FIG. 2 shows a display corresponding to the display content on the PPI screen 161.
- PPI Plan Position Indicator
- FIG. 2 shows a state where the racon 20, the other ship 3, and the land 4 are present around the radar transceiver 10 (own ship 2).
- a radar transceiver 10 is a marine radar provided in a vessel such as a fishing boat.
- the ship provided with the radar transceiver 10 is referred to as “own ship”.
- a ship other than own ship 2 is referred to as other ship 3.
- the radar transceiver 10 is configured to alternately perform transmission of electromagnetic waves and reception of electromagnetic waves. More specifically, the radar transceiver 10 is configured to transmit radar waves. In the present embodiment, this radar wave is a radar detection pulse W11 for the purpose of detecting a target around the ship 2.
- the radar detection pulse W11 is a pulse signal and is an example of the “predetermined signal” in the present invention.
- the echo signal Ec is reflected toward the radar transceiver 10 due to the emission of the radar detection pulse W11.
- the radar transceiver 10 generates image data of an image displayed on the PPI screen 161 using the echo signal Ec.
- the racon 20 is disposed in a narrow channel.
- the racon 20 is fixed, and the position (latitude, longitude, and altitude) is constant.
- the ship 2 navigates the gorge channel will be described as an example.
- the racon 20 transmits a racon response wave W20 in response to receiving the radar detection pulse W11. That is, the racon 20 is configured to transmit the racon response wave W20 with the radar detection pulse W11 as a trigger.
- the racon response wave W20 is an example of the “response signal” in the present invention.
- the racon response wave W20 includes a racon notification pulse W21 or a racon communication pulse W22.
- the racon notification pulse W ⁇ b> 21 is a notification signal for notifying the radar transceiver 10 of the presence of the racon 20.
- the racon communication pulse W22 is a communication signal for transmitting the position information D20 stored in the racon 20 to the radar transceiver 10.
- the position information D20 indicates the position (latitude, longitude, and altitude) of the racon 20, that is, the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) of the racon 20.
- the position information D20 is stored in advance in a position information memory 28 described later of the racon 20.
- the position information D20 is stored in the racon 20 when, for example, the racon 20 is installed in the waterway. In this case, the position information D20 is obtained by measuring the position of the racon 20 for a sufficiently long time by a GNSS receiver 27 described later of the racon 20.
- the position information D20 may be stored in the manufacturing factory of the racon 20 when the racon 20 is manufactured.
- the radar transceiver 10 receives the antenna reception wave W1 in response to the transmission of the radar detection pulse W11.
- the antenna reception wave W1 includes an echo signal Ec.
- the echo signal Ec is a reflected wave generated by the transmission of the radar detection pulse W11.
- the radar transceiver 10 displays an echo image specified by the echo signal Ec on the PPI screen 161. In this case, when the antenna received wave W1 includes the racon notification pulse W21, an image specified by the racon notification pulse W21 is also displayed on the PPI screen 161.
- FIG. 3 displays a Morse code-like image PD indicating “D” as an image specified by the racon notification pulse W21.
- the radar transceiver 10 calculates the position of the ship 2 using GNSS (Global Navigation Satellite Systems).
- GNSS Global Navigation Satellite Systems
- the radar transceiver 10 determines the position of the ship 2 using the position information D20 included in the racon communication pulse W22. calculate.
- FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the racon 20. Next, a specific configuration of the racon 20 will be described.
- the racon 20 includes an antenna unit 21, a circulator 22, a receiver 23, a transmission timing setting unit 24, a transmitter 25, a signal processing unit 26, and a GNSS receiver 27. And a position information memory 28.
- the antenna unit 21 is configured to perform reception of electromagnetic waves and transmission of electromagnetic waves. Specifically, the antenna unit 21 receives the radar detection pulse W11 and outputs the radar detection pulse W11 to the receiver 23 via the circulator 22. The antenna unit 21 transmits the racon response wave W20 output from the transmitter 25 via the circulator 22.
- the antenna unit 21 is used to transmit and receive electromagnetic waves, but this need not be the case.
- the electromagnetic wave transmitting antenna unit and the electromagnetic wave receiving antenna unit may be separate.
- the receiver 23 amplifies the radar detection pulse W11 output from the circulator 22, and outputs the radar detection pulse W11 to the transmission timing setting unit 24.
- the transmission timing setting unit 24 generates a transmission trigger Tg after a predetermined time has elapsed since the rising edge of the pulse waveform of the radar detection pulse W11 or the edge at the end of the pulse waveform was detected.
- the transmission trigger Tg is output to the transmitter 25.
- the transmitter 25 up-converts and amplifies the racon response wave W20 generated by the signal processing unit 26 to a predetermined RF frequency band.
- the transmitter 25 outputs the racon response wave W20 to the circulator 22 at the timing indicated by the transmission trigger Tg generated by the transmission timing setting unit 24. Accordingly, the transmitter 25 transmits the racon response wave W20 toward the antenna unit 11 of the radar transceiver 10.
- the signal processing unit 26 is configured to perform generation and transmission processing of the racon response wave W20.
- the signal processing unit 26 is configured using a CPU, a RAM, a ROM (not shown), and the like.
- the signal processing unit 26 includes a transmission waveform switching unit 261, a racon notification pulse generation unit 262, a racon transmission information setting unit 263, a racon communication pulse generation unit 264, and a determination unit 265.
- the transmission waveform switching unit 261 is an example of the “transmission unit” in the present invention.
- the transmission waveform switching unit 261 switches between a mode for transmitting the racon notification pulse W21 and a mode for transmitting the racon communication pulse W22 according to the content of the command signal CM given from the determination unit 265.
- the transmission waveform switching unit 261 selects the mode for transmitting the racon notification pulse W21
- the transmission waveform switching unit 261 outputs the racon notification pulse W21 to the transmitter 25.
- the transmission waveform switching unit 261 selects the mode for transmitting the racon communication pulse W22
- the transmission waveform switching unit 261 outputs the racon communication pulse W22 to the transmitter 25.
- the racon notification pulse generator 262 is provided to generate the racon notification pulse W21.
- the radar transceiver 10 that has received the racon notification pulse W21 displays an image specified by the racon notification pulse W21 on the PPI screen 161 of the radar image display 16.
- a Morse code image PD representing the code “D” is displayed on the PPI screen 161. Since the code PD indicating the racon 20 is displayed on the PPI screen 161, the operator who views the PPI screen 161 can know the presence of the racon 20 and the position of the racon 20.
- the racon transmission information setting unit 263 is configured to generate a signal sequence of the transmission information D21.
- the signal sequence of the transmission information D21 is a signal sequence obtained by adding the second signal sequence to the first signal sequence.
- the first signal sequence is a signal sequence of position information D20.
- the racon transmission information setting unit 263 reads the position information D20 from the position information memory 28, and generates a signal sequence of the position information D20.
- the second signal sequence includes a signal sequence as a preamble indicating the position information D20, and a signal sequence for specifying a code for error detection / error correction. Each of these signal sequences is a bit string composed of “0” or “1”.
- the racon transmission information setting unit 263 outputs the signal sequence of the transmission information D21 to the racon communication pulse generation unit 264.
- the racon communication pulse generation unit 264 is a processing unit that generates a waveform of the racon communication pulse W22.
- the racon communication pulse generation unit 264 generates the racon communication pulse W22 by modulating the signal sequence of the transmission information D21 by a predetermined method.
- ASK Amplitude Shift Keying
- FSK Frequency Shift Keying
- PSK Phase Shift Keying
- the transmission waveform switching unit 261 determines which of the racon notification pulse W21 and the racon communication pulse W22 is transmitted to the transmitter 25 based on the command signal CM.
- the command signal CM is generated by the determination unit 265.
- the determination unit 265 includes the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) of the racon 20 obtained using the GNSS receiver 27 and the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) and an error between the two .
- x 1 and x 2 indicate longitude
- y 1 and y 2 indicate latitude
- z 1 and z 2 indicate altitude.
- the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) are an example of the “first position” in the present invention.
- the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) are an example of the “second position” in the present invention.
- the determination unit 265 varies the contents of the command signal CM depending on whether or not this error exceeds a predetermined value. Specifically, when the error is equal to or smaller than a predetermined value, determination unit 265 outputs command signal CM for transmitting racon notification pulse W21 to transmission waveform switching unit 261. On the other hand, when the error exceeds the predetermined value, determination unit 265 outputs a command signal CM for transmitting racon communication pulse W22 to transmission waveform switching unit 261.
- the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) of the racon 20 are calculated by the GNSS receiver 27.
- the GNSS receiver 27 is configured to calculate the position of the racon 20 by radio navigation using GNSS. Examples of the GNSS include GPS (Global Positioning System) in the United States, GALILEO in Europe, and GLONASS in Russia.
- GPS Global Positioning System
- the GNSS receiver 27 is configured to receive a navigation signal (electromagnetic wave) from a navigation satellite orbiting around the earth.
- the navigation signal includes information on the time when the navigation signal is transmitted from the navigation satellite and information on the ephemeris (orbit) of the navigation satellite.
- the GNSS receiver 27 receives the above navigation signals from a plurality of navigation satellites.
- the GNSS receiver 27 calculates the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) of the racon 20 using these navigation signals.
- the determination unit 265 is an example of the “first position information detection unit” in the present invention.
- the determination unit 265 is an example of the “determination unit” in the present invention.
- the determination unit 265 is based on the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) of the position information D20 and the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) of the racon 20 calculated by the GNSS receiver 27. , Judgment processing is performed.
- the position information memory 28 is a storage unit provided in the racon 20 and is formed by using, for example, a nonvolatile memory such as a ROM or a flash memory.
- the position information memory 28 may be provided as one component of the racon 20 or may be provided as an element different from the racon 20.
- FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of a processing flow in the determination unit 265.
- the description will be made with reference to other drawings as appropriate.
- the determination unit 265 acquires data of coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) from the position information memory 28 and coordinates (x 2 , y 2 , z) from the GNSS receiver 27. The following processing is performed with the data of 2 ) acquired.
- the determination unit 265 first determines whether or not an error (absolute value of error)
- the predetermined value xt is a value set as appropriate, and corresponds to an allowable value of a positioning error by the GNSS in the x-axis direction (east-west direction).
- is an example of the “error of the first position with respect to the second position” in the present invention.
- the determination unit 265 If the error
- the determination unit 265 performs further determination processing. Specifically, the determination unit 265 determines whether or not an error (absolute value of error)
- Predetermined value y t is a value that is appropriately set, the y-axis direction (north-south direction), corresponding to the tolerance of the positioning error by GNSS.
- is an example of the “error of the first position with respect to the second position” in the present invention.
- the determination unit 265 When the error
- the determination unit 265 performs further determination processing. Specifically, the determination unit 265 determines whether or not an error (absolute value of error)
- the predetermined value z t is a value set as appropriate, and corresponds to an allowable value of a positioning error by the GNSS in the z-axis direction (vertical direction).
- is an example of the “error of the first position with respect to the second position” in the present invention.
- the determination unit 265 If the error
- the determination unit 265 when the error
- FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the radar transceiver 10.
- the radar transceiver 10 includes an antenna unit 11, a circulator 12, a transmitter 13, a receiver 14, a signal processing unit 15, a radar image display 16, and a GNSS. It has a receiver 17, a heading sensor 18, and a position information display 19.
- the antenna unit 11 is configured to perform transmission of electromagnetic waves and reception of electromagnetic waves. Specifically, the antenna unit 11 outputs a radar detection pulse W11 output from the transmitter 13 via the circulator 12. The antenna unit 11 receives the antenna reception wave W1 and outputs the antenna reception wave W1 to the receiver 14 via the circulator 12.
- the antenna unit 11 transmits the radar wave W10 to the 360 degrees around the ship 2 while receiving the antenna reception wave W1 while rotating around the vertical axis.
- the antenna reception wave W1 includes an echo signal Ec.
- the echo signal Ec is a reflected wave generated by the transmission of the radar detection pulse W11. Further, when the radar wave W10 reaches the racon 20, as described above, the racon 20 transmits the racon response wave W20. In this case, the antenna reception wave W1 includes a racon response wave W20 in addition to the echo signal Ec.
- the antenna unit 11 is used to perform a transmission operation and a reception operation.
- the electromagnetic wave transmitting antenna unit and the electromagnetic wave receiving antenna unit may be separate.
- the transmitter 13 up-converts and amplifies the radar detection pulse W11 generated by the signal processing unit 15 into a predetermined RF (Radio-Frequency) frequency band.
- the receiver 14 amplifies the antenna reception wave W1 from the antenna unit 11.
- the receiver 14 outputs the amplified antenna reception wave W ⁇ b> 1 to the signal processing unit 15.
- the signal processing unit 15 is an example of the “signal processing device” in the present invention.
- the signal processing unit 15 is configured to generate a radar detection pulse W11.
- the signal processing unit 15 is configured to generate image data Yk output to the radar image display 16 based on the antenna reception wave W1. Further, the signal processing unit 15 is configured to measure the position of the ship 2 using the positioning result by the GNSS receiver 17 or the position information D20 of the racon 20.
- the signal processing unit 15 includes a radar detection pulse generation unit 151, a radar signal processing unit 152, a demodulation processing unit 153, and a positioning processing unit 154.
- the radar detection pulse generator 151 generates a waveform of the radar detection pulse W11.
- the radar detection pulse W11 is a pulse that generates a sufficiently strong echo signal Ec when irradiated on a target. As a result, the target can be detected using the radar detection pulse W11.
- the radar detection pulse W11 is transmitted to the transmitter 13 every time the antenna unit 11 rotates several degrees.
- the radar signal processing unit 152 performs filter processing on the antenna reception wave W1 received by the receiver 14. As a result, when the antenna reception wave W1 includes the racon communication pulse W22, the racon communication pulse W22 is removed. That is, the radar signal processing unit 152 extracts the echo signal Ec and the racon notification pulse W21 from the antenna reception wave W1.
- the echo signal Ec and the racon notification pulse W21 are R- ⁇ coordinate (polar coordinate) system signals.
- the position corresponding to the echo signal Ec and the racon notification pulse W21 is shown in polar coordinates shown in FIG. 2 where the position from the antenna unit 11 (own ship 2) is the distance r and the angle of the rotation direction of the antenna unit 11 is the antenna angle ⁇ . Identified.
- Information on the antenna angle ⁇ is configured to be output from the antenna unit 11 to the radar signal processing unit 152.
- the radar signal processing unit 152 is configured to generate image data Yk based on the echo signal Ec and the racon notification pulse W21.
- image data Yk the position of each pixel is specified by an XY coordinate system (orthogonal coordinate system).
- the image data Y k is output to the radar image display 16.
- the radar image display 16 is configured to display an image specified by the pixel data Yk .
- the radar image display 16 is a display device such as a liquid crystal display.
- the radar image display 16 has a PPI (Plan Position Indicator) screen 161.
- the PPI screen 161 displays the location of the target two-dimensionally by scanning lines that rotate on a circular display area.
- the radar image display 16 displays an image having a color tone according to the intensity of the detected echo signal Ec at a corresponding position on the PPI screen 161.
- the radar image display 16 displays a pulse-like image PD on the PPI screen 161 according to the pulse waveform of the racon notification pulse W21.
- the starting point of the pulse-shaped image PD is a position corresponding to the position of the racon 20 on the PPI screen 161.
- the antenna reception wave W1 is output to the demodulation processing unit 153 in addition to the radar signal processing unit 152.
- the demodulation processing unit 153 performs demodulation processing on the antenna reception wave W1 using a demodulation method corresponding to the modulation method of the racon 20.
- the demodulation processing unit 153 extracts the position information D20 included in the racon communication pulse W22 by demodulation processing.
- the demodulation processing unit 153 outputs the position information D20 to the positioning processing unit 154.
- the positioning processing unit 154 is configured to measure the position and orientation of the ship 2.
- the positioning processing unit 154 is connected to the radar signal processing unit 152, the demodulation processing unit 153, the GNSS receiver 17, the bow direction sensor 18, and the position information display 19.
- the GNSS receiver 17 is configured to calculate the position of the ship 2 using GNSS.
- the GNSS receiver 17 has the same configuration as the GNSS receiver 27. Specifically, the GNSS receiver 17 receives navigation signals from a plurality of navigation satellites. The GNSS receiver 17 calculates the coordinates (longitude, latitude, and altitude) of the ship 2 using these navigation signals. Data on the coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) of the ship 2 calculated by the GNSS receiver 17 is output to the positioning processing unit 154.
- the bow direction sensor 18 is configured to detect the direction in which the bow of the ship 2 is facing.
- the heading sensor 18 includes, for example, an electronic compass.
- the heading sensor 18 outputs the heading data DD1 as data indicating the heading of the ship 2 to the positioning processing unit 154.
- FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of a processing flow in the positioning processing unit 154.
- the positioning processing unit 154 determines whether or not the position information D20 is included in the demodulation processing result in the demodulation processing unit 153 (step S201).
- the positioning processing unit 154 executes the first positioning process (step S202).
- the first positioning process is executed, the error between the coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) of the ship 2 obtained by the GNSS receiver 17 and the true coordinates of the ship 2 is sufficiently small. is there.
- the first positioning process is a process for measuring the position of the ship 2 using the GNSS receiver 17 and not using the position information D20.
- the positioning processing unit 154 executes the second positioning process (step S203).
- the second positioning process is executed, there is a large error between the coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) of the ship 2 obtained by the GNSS receiver 17 and the true coordinates of the ship 2, or There is a high possibility that positioning of the ship 2 by the GNSS receiver 17 is impossible.
- the second positioning process is a process of measuring the position of the ship 2 using the position information D20 instead of using the GNSS receiver 17 mounted on the ship 2.
- FIG. 8 is a flowchart for explaining the first positioning process.
- the positioning processing unit 154 includes data of the coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) of the ship 2 measured by the GNSS receiver 17 and the heading data DD1 output from the heading sensor 18. Are read (step S301).
- the positioning processing unit 154 performs positioning calculation processing (step S302).
- the positioning processing unit 154 generates processing result data DR1 using the read data of coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) and the heading data DD1.
- the processing result data DR1 is information in which the data of the coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) of the ship 2 and the bow data DD1 of the ship 2 are associated with each other.
- the positioning processing unit 154 outputs the processing result data DR1 to the position information display 19 (step S303).
- FIG. 9 is a flowchart for explaining the second positioning process.
- the positioning processing unit 154 includes the image data Yk generated by the radar signal processing unit 152, the position information D20 demodulated by the demodulation processing unit 153, and the heading data output from the heading sensor 18. DD1 is read (step S401).
- the positioning processing unit 154 calculates a distance r1 between the ship 2 and the racon 20 based on the image data Yk (step S402).
- the distance r1 refers to the distance between the antenna unit 11 of the radar transceiver 10 and the antenna unit 21 of the racon 20.
- the positioning processing unit 154 refers to the transmission time (time t1) of the radar detection pulse W11.
- the positioning processing unit 154 specifies the reception time point (time t2) of the bit string of the position information D20 included in the racon communication pulse W22.
- positioning processing unit 154 subtracts time ⁇ t1 required for receiving the additional signal series of racon communication pulse W22 and racon response delay time ⁇ t2 from time t2.
- the positioning process part 154 specifies the time t3 which shows the arrival time of the racon communication pulse W22.
- the racon response delay time is a time required for the racon 20 to transmit the racon communication pulse W22 after receiving the radar detection pulse W11.
- time difference (t3 ⁇ t1) between the transmission time (time t1) of the radar detection pulse W11 and the reception time (time t3) of the racon communication pulse W22 in the radar transceiver 10 is calculated.
- This time difference (t3 ⁇ t1) corresponds to the time for electromagnetic waves to travel back and forth between the radar transceiver 10 and the racon 20. Therefore, time difference (t3 ⁇ t1) ⁇ light velocity c ⁇ 2 is the distance r1 between the radar transceiver 10 and the racon 20.
- the positioning processing unit 154 calculates the direction in which the racon 20 is present (step S403). For example, the positioning processing unit 154 detects a range in which the racon response wave W20 exists in the azimuth direction with respect to the antenna unit 11 in plan view. And the positioning process part 154 determines the azimuth
- the positioning processing unit 154 performs positioning calculation processing (step S404). Specifically, the positioning processing unit 154 detects the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) of the racon 20 by referring to the position information D20. The positioning processing unit 154 then determines the coordinates (x 4 , y 4 ) of the ship 2 based on the distance (distance r1) from the racon 20 to the ship 2 and the relative orientation between the racon 20 and the ship 2. , Z 4 ). Further, the positioning processing unit 154 specifies the direction of the ship 2 based on the heading data DD1. The positioning processing unit 154 outputs processing result data DR2 including information on the coordinates (x 4 , y 4 , z 4 ) and direction of the ship 2 to the position information display 19 (step S404).
- position information display 19 is a display for displaying processing result data (DR1, DR2).
- the position information display 19 is a display device such as a liquid crystal display.
- the radar image display 16 and the position information display 19 are configured separately, but this need not be the case.
- the radar image display 16 and the position information display 19 may be configured by a display device having one display screen.
- the position information display 19 displays the coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) or (x 4 , y 4 , z 4 ) of the ship 2 and the heading of the ship 2.
- the position information display 19 may display the coordinate and azimuth
- the determination unit 265 determines the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) stored in advance as the position information D20 and the coordinates (x 1 ) acquired by the GNSS receiver 17. , Y 1 , z 1 )
- the determination unit 265 determines that positioning by GNSS cannot be performed normally. Thereby, the racon 20 can detect that the malfunction by the positioning by GNSS has arisen.
- the transmission waveform switching unit 261 when it is determined that the positioning by the GNSS cannot be normally performed, the transmission waveform switching unit 261 outputs the racon communication pulse W22 in order to notify that the normal positioning by the GNSS is impossible. .
- the radar transceiver 10 that has received the racon communication pulse W22 can detect that normal positioning by the GNSS receiver 17 is impossible.
- the transmission waveform switching unit 261 transmits the racon communication pulse W22 including the position information D20 that can be used for the positioning of the ship 2. .
- the radar transceiver 10 can measure the coordinates of the ship 2 with reference to the accurate coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) of the racon 20 specified by the position information D20. As a result, the radar transceiver 10 can accurately measure the position of the ship 2 even when normal positioning by the GNSS receiver 17 is impossible.
- the radar transceiver 10 can perform positioning using the GNSS and positioning using the radar detection pulse W11, the radar transceiver 10 can recognize a decrease in positioning accuracy due to the GNSS. Moreover, in this case, the radar transceiver 10 can accurately measure the ship 2 using the radar detection pulse W11 by receiving the racon communication pulse W22 including the position information D20.
- the determination unit 265 determines that positioning by GNSS cannot be performed normally.
- the determination unit 265 in addition to the above-described configuration, when the data of the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) of the racon 20 cannot be acquired, the determination unit 265 cannot normally perform positioning by GNSS. Judging.
- FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of the processing flow of the determination unit 265 in the second embodiment of the present invention.
- determination unit 265 determines whether or not the coordinates of racon 20 have been measured in GNSS receiver 27 (step S100).
- the determination unit 265 reads the signal received by the GNSS receiver 27. Then, when the racon 20 can be measured by the GNSS receiver 27 (YES in step S100), the determination unit 265 performs the process of step S101.
- the determination unit 265 outputs a command signal CM for transmitting the racon communication pulse W22 to the transmission waveform switching unit 261 (step). S102).
- An example of the case where the GNSS receiver 27 cannot measure the racon 20 is a case where the number of navigation satellites that can receive the navigation signal by the GNSS receiver 27 is less than 2 (including zero).
- the process after step S101 is as above-mentioned, description is abbreviate
- the determination unit 265 performs positioning by GNSS. Judge that it cannot be done normally. Thereby, the racon 20 can detect that the malfunction by the positioning by GNSS has arisen.
- the coordinates (x 1 , y 1 , y 2 ) measured by the GNSS receiver 27 and the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) stored in advance as the position information D20 are used.
- the state regarding GNSS is determined based on the error ER1. This will be specifically described below.
- FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a racon 20A according to the third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, racon 20A is different from racon 20 in the configuration of determination unit 265A.
- the determination unit 265A corresponds to the error ER1 between the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) calculated by the GNSS receiver 27 and the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) specified by the position information D20. It is configured to generate messages M1, M2, M3. Hereinafter, the messages M1, M2, and M3 are collectively referred to as a message M. This message M is given to the racon transmission information setting unit 263.
- the racon transmission information setting unit 263 generates a signal sequence of the position information D20, an additional signal sequence, and a signal sequence of the message M.
- the generated signal sequence of the transmission information D21 is converted into a racon communication pulse W22 by the racon communication pulse generation unit 264.
- FIG. 12 is a flowchart for explaining an example of a process flow in the determination unit 265A.
- the determination unit 265A determines whether or not an error (absolute value of error)
- the determination unit 265A performs further determination processing. Specifically, the determination unit 265A determines whether or not an error (absolute value of error)
- the determination unit 265A performs further determination processing. Specifically, the determination unit 265A determines whether or not an error (absolute value of error)
- the determination unit 265A If the error
- the determination unit 265A performs the process of step S505. That is, the determination unit 265A calculates an error ER1 between the coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) and the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) (step S505).
- the determination unit 265A calculates the following expression.
- the determination unit 265A generates a message corresponding to the error ER1, and outputs this message to the racon transmission information setting unit 263 (step S506).
- the determination unit 265A has a plurality of preset threshold values Th1 and Th2. In the present embodiment, Th1 ⁇ Th2.
- the threshold values Th1 and Th2 are set as appropriate.
- the determination unit 265A determines a state related to positioning by GNSS based on the relationship between the threshold values Th1 and Th2 and the error ER1.
- the determination unit 265A transmits the first message M1 to the racon transmission information setting unit 263 when the error ER1 ⁇ the threshold value Th1.
- the first message M1 is, for example, “Since positioning accuracy by GNSS is slightly lowered, positioning is performed using position information stored in the racon.”
- Determining unit 265A transmits second message M2 to racon transmission information setting unit 263 when threshold value Th1 ⁇ error ER1 ⁇ threshold value Th2.
- the second message MA is, for example, “Positioning is performed using position information stored in the racon because the positioning accuracy by GNSS is greatly reduced.”
- Determining portion 265A transmits third message M3 to racon transmission information setting portion 263 when threshold value Th2 ⁇ error ER1.
- the third message is, for example, “Positioning accuracy by GNSS is greatly reduced or positioning by GNSS is impossible, so positioning is performed using position information stored in the racon.”
- the determination unit 265A outputs a command signal CM for outputting the racon communication pulse W22 to the transmission waveform switching unit 261.
- the racon communication pulse W22 including the message M output from the determination unit 265A is generated by the racon communication pulse generation unit 264.
- the racon communication pulse W22 is transmitted to the radar transceiver 10 via the transmission waveform switching unit 261, the transmitter 25, and the like.
- the radar transceiver 10 acquires the message M included in the racon communication pulse W22 by demodulating the racon communication pulse W22.
- the message M is given from the positioning processing unit 154 to the position information display 19 and displayed on the position information display 19.
- the determination unit 265A determines a state related to positioning by GNSS based on the relationship between the plurality of preset threshold values Th1 and Th2 and the error ER1. To do. With such a configuration, the determination unit 265A can transmit the racon communication pulse W22 including the message M corresponding to the accuracy of positioning by GNSS to the radar transceiver 10. The radar transceiver 10 that has received the racon communication pulse W22 can display the message M on the position information display 19. Thereby, it is possible to notify the operator of the radar transceiver 10 of the degree of decrease in positioning accuracy by the GNSS receiver 17.
- the signal processing unit 26 of the racon 20 and 20A has been described as an example having various configurations. However, this need not be the case.
- the signal processing unit of the racon only needs to include the first position information acquisition unit and the determination unit of the present invention, and at least a part of other configurations may be omitted.
- the transmission waveform switching unit 261 transmits the racon communication pulse W22 including the position information D20 as a signal for indicating that normal positioning by GNSS is impossible.
- the transmission waveform switching unit 261 may transmit a racon communication pulse including information other than the position information D20 as a signal for reporting that normal positioning by GNSS is impossible.
- GNSS Global Navigation Satellite System
- the radar transceiver 10 has been described as an example in which the ship 2 is positioned by communication with one racon 20. However, this need not be the case.
- the radar transceiver 10 may position the ship 2 by communication with two or more racons 20.
- the positioning result ⁇ coordinate (x 3 , y 3 , z 3 ) or coordinate (x 4 , y 4 , z 4 ) ⁇ by the radar transceiver 10 is an automatic ship navigation control. It may be output to the device.
- the ship automatic navigation control device can control the navigation of the ship based on the own ship position information with high accuracy.
- a racon is described as an example of the transponder device of the present invention.
- the transponder device of the present invention can be applied to a fixed station that transmits a signal for positioning.
- the present invention can be used in a relatively local area around the fixed station.
- the object that communicates with the transponder device is a radar transceiver.
- a signal generation device other than the radar transceiver may be configured to communicate with the transponder device.
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Abstract
【課題】電波航法による測位に不具合が生じていることを検出できる、信号処理装置、トランスポンダ装置、及び信号処理方法を提供する。 【解決手段】レーコン20は、レーダ探知パルスW11を受けたことに応答してレーコン応答波W20を出力する。レーコン20は、判断部265を有している。判断部265は、GNSS受信機27によって測定された、レーコン20の座標(x1,y1,z1)のデータを取得する。判断部265は、レーコン20の位置として予め設定されている座標(x2,y2,z2)に対する座標(x1,y1,z1)の誤差が所定値以上である場合に、GNSSによる測位を正常に行えないと判断する。
Description
本発明は、信号処理装置、トランスポンダ装置、及び信号処理方法に関する。
海上を航行する船舶は、自船舶の位置を正確に把握する必要がある。このため、船舶に、全地球航法衛星システム(GNSS;Global Navigation Satellite Systems)が導入される場合がある。このGNSSは、米国により運営される「GPS」、欧州により運営される「GALILEO」及びロシアにより運営される「GLONASS」等の総称である。自船舶は、GNSSを用いることで、自船舶の位置(緯度及び経度)を正確に把握できる。
また、自船舶の位置を把握するために用いられるブイが知られている(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1,2には、ブイから送信される電波を用いて、自船舶の位置を測定する構成が開示されている。
ところで、上記GNSSを用いた測位を行う場合、太陽フレアで放出された電磁波、又は人工的な妨害波等の影響により、船舶の位置を測位できないか、又は測位精度が低下することがある。特に、船舶が、緯度の高い極付近を航行している場合、この船舶についての測位精度が低下し易い。この現象は、GNSSの航法衛星から船舶に向けて送信される電波の仰角が小さい結果、電離層における電波の通過時間が大きいことに起因する。
このような測位精度低下、又は測位障害の発生は、船舶の効率的な運行等にとって、好ましくない。例えば、GNSSを利用した船舶自動航行装置が、船舶に搭載されている場合、GNSSによる測位精度が低下すると、船舶に無駄な航路を進ませるおそれがある。また、船舶自動識別システム(AIS;universal ship-borne Automatic Identification Systems)を通じて、同一の海域に存在する複数の船舶が情報を共有する場合において、GNSSの精度低下が生じると、他船舶が自船舶の位置を認識する精度が低下してしまう。これらの不具合への対策を行うためには、まず、GNSSによる測位が不能であること、又はGNSSによる測位の精度が低下していることを、検出できるようにする必要がある。
特許文献2には、GNSSを用いて、ブイの位置を測定する構成が開示されている。しかしながら、特許文献2には、GNSSの精度低下を知るための方策は、示されていない。
本発明は、上記実情に鑑みることにより、電波航法による測位に不具合が生じていることを検出できる、信号処理装置、トランスポンダ装置、及び信号処理方法を提供することを目的とする。
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる信号処理装置は、所定の信号を受けたことに応答して応答信号を出力するトランスポンダ装置に備えられる信号処理装置である。前記信号処理装置は、第1位置情報取得部と、判断部と、を備えている。前記第1位置情報取得部は、電波航法によって測定された前記トランスポンダ装置の位置である第1位置の情報を取得するように構成されている。前記判断部は、前記トランスポンダ装置の位置として予め設定されている第2位置に対する前記第1位置の誤差が所定値を超えている場合、又は、前記第1位置の情報を取得不能である場合、前記電波航法による測位を正常に行えないと判断する。
(2)好ましくは、前記信号処理装置は、送信部を更に備える。前記電波航法による測位を正常に行えないと判断された場合、前記送信部は、前記電波航法による正常な測位が不能であることを伝えるための信号を、前記応答信号として出力する。
(3)好ましくは、前記信号処理装置は、送信部を更に備える。前記電波航法による測位を正常に行えないと判断された場合、前記送信部は、測位のための信号を、前記応答信号として送信する。
(4)好ましくは、前記判断部は、予め設定された複数のしきい値と前記誤差との関係に基づいて、前記電波航法による測位に関する状態を判断する。
(5)好ましくは、前記電波航法は、全地球航法衛星システムを用いる電波航法である。
(6)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるトランスポンダ装置は、前記信号処理装置と、受信機と、送信機と、を備える。前記受信機は、前記所定の信号を受信するように構成されている。前記送信機は、前記応答信号を出力するように構成されている。
(7)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる信号処理方法は、所定の信号を受けたことに応答して応答信号を出力するトランスポンダ装置における信号処理方法である。前記信号処理方法は、第1位置情報取得ステップと、判断ステップと、を含む。前記第1位置情報取得ステップでは、電波航法によって測定された前記トランスポンダ装置の位置である第1位置の情報を取得する。前記判断ステップでは、前記トランスポンダ装置の位置として予め設定されている第2位置に対する前記第1位置の誤差が所定値を超えている場合、又は、前記第1位置の情報を取得不能である場合、前記電波航法による測位を正常に行えないと判断する。
本発明によれば、電波航法による測位に不具合が生じていることを検出できる。
[第1実施形態]
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明は、信号処理装置、トランスポンダ装置、及び信号処理方法として広く適用することができる。尚、以下では、図中同一または相当部分には、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明は、信号処理装置、トランスポンダ装置、及び信号処理方法として広く適用することができる。尚、以下では、図中同一または相当部分には、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
まず、本実施形態に係るレーダシステム1の概念を説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るレーダシステム1の概念を説明するための概念図である。本実施形態では、レーダシステム1が、船舶用のレーダシステムである場合を例に説明する。尚、レーダシステム1は、航空機等、他の移動体用のレーダシステムであってもよい。
レーダシステム1は、レーダ送受信機10と、レーダービーコン(以下、レーコンという)20と、を有している。レーコン20は、本発明の「トランスポンダ装置」の一例である。
図2は、レーダ送受信機10と、レーコン20との位置関係の一例を示す、模式図である。図2は、レーダ送受信機10(自船2)を中心とする、円形状の領域を示している。図3は、レーダ送受信機10の後述するレーダ映像表示器16のPPI(Plan Position Indicator)画面161の表示例を示す図である。図2は、PPI画面161での表示内容に対応した表示をしている。
図2は、レーダ送受信機10(自船2)の周囲に、レーコン20、他船3、及び陸地4が存在している状態を示している。図1~図3を参照して、レーダ送受信機10は、漁船等の船舶に備えられる舶用レーダである。本実施形態では、レーダ送受信機10が備えられている船舶を「自船」という。また、自船2以外の船舶を、他船3という。
レーダ送受信機10は、電磁波の送信と、電磁波の受信と、を交互に行うように構成されている。より具体的には、レーダ送受信機10は、レーダ波を送信するように構成されている。本実施形態では、このレーダ波は、自船2の周囲の物標探知を目的としたレーダ探知パルスW11である。レーダ探知パルスW11は、パルス信号であり、本発明の「所定の信号」の一例である。
レーダ探知パルスW11が発射されることに起因して、エコー信号Ecが、レーダ送受信機10に向けて反射される。レーダ送受信機10は、このエコー信号Ecを用いて、PPI画面161に表示される画像の画像データを、生成する。
本実施形態では、レーコン20は、峡水道(narrow channel)に配置されている。レーコン20は固定されており、位置(緯度、経度及び高度)は一定である。本実施形態では、自船2が峡水道を航行する場合を例に説明する。
レーコン20は、レーダ探知パルスW11を受信したことに応答して、レーコン応答波W20を送信する。即ち、レーコン20は、レーダ探知パルスW11をトリガとして、レーコン応答波W20を送信するように構成されている。レーコン応答波W20は、本発明の「応答信号」の一例である。
レーコン応答波W20は、レーコン通知パルスW21、又はレーコン通信パルスW22を含んでいる。レーコン通知パルスW21は、レーコン20の存在をレーダ送受信機10に通知するための、通知信号である。レーコン通信パルスW22は、レーコン20に記憶されている位置情報D20をレーダ送受信機10に送信するための、通信信号である。
本実施形態では、位置情報D20は、レーコン20の位置(緯度、経度及び高度)、即ち、レーコン20の座標(x2,y2,z2)を示す。位置情報D20は、レーコン20の後述する位置情報メモリ28に予め記憶されている。位置情報D20は、例えば、レーコン20が峡水道に設置される時点で、レーコン20に記憶される。この場合、位置情報D20は、レーコン20の後述するGNSS受信機27によって、レーコン20の位置を十分に長い時間測定することで、得られる。尚、位置情報D20は、レーコン20が製造された時点で、レーコン20の製造工場において記憶されてもよい。
レーダ送受信機10は、レーダ探知パルスW11を送信したことに応じて、アンテナ受信波W1を受信する。アンテナ受信波W1は、エコー信号Ecを含んでいる。エコー信号Ecは、レーダ探知パルスW11の送信によって生じた反射波である。レーダ送受信機10は、エコー信号Ecによって特定されるエコー像を、PPI画面161に表示する。この場合において、アンテナ受信波W1に、レーコン通知パルスW21が含まれている場合、レーコン通知パルスW21で特定される画像も、PPI画面161に表示される。
図3は、レーコン通知パルスW21で特定される画像として、"D"を示すモールス符号状の像PDを表示している。レーダ送受信機10がレーコン通知パルスW21を受信した場合、レーダ送受信機10は、GNSS(Global Navigation Satellite Systems;全地球航法衛星システム)を用いて、自船2の位置を算出する。
一方、レーダ送受信機10がレーコン通信パルスW22を含むアンテナ受信波W1を受信した場合、レーダ送受信機10は、レーコン通信パルスW22に含まれている位置情報D20を用いて、自船2の位置を算出する。
[レーコンの詳細な構成]
図4は、レーコン20の構成を示すブロック図である。次に、レーコン20の具体的な構成について説明する。
図4は、レーコン20の構成を示すブロック図である。次に、レーコン20の具体的な構成について説明する。
図1及び図4を参照して、レーコン20は、アンテナ部21と、サーキュレータ22と、受信機23と、送信タイミング設定部24と、送信機25と、信号処理部26と、GNSS受信機27と、位置情報メモリ28と、を有している。
アンテナ部21は、電磁波の受信と、電磁波の送信と、を行うように構成されている。具体的には、アンテナ部21は、レーダ探知パルスW11を受信し、このレーダ探知パルスW11を、サーキュレータ22経由で受信機23へ出力する。また、アンテナ部21は、送信機25からサーキュレータ22を経由して出力されたレーコン応答波W20を、送信する。
尚、本実施形態では、アンテナ部21を用いて、電磁波の送信及び受信を行っているけれども、この通りでなくてもよい。例えば、レーコン20において、電磁波の送信用アンテナ部と、電磁波の受信用アンテナ部とは、別体であってもよい。
受信機23は、サーキュレータ22から出力されたレーダ探知パルスW11を増幅し、当該レーダ探知パルスW11を、送信タイミング設定部24に出力する。
送信タイミング設定部24は、レーダ探知パルスW11のパルス波形の立ち上がり、又は当該パルス波形の終了時のエッジを検出してから所定時間経過後に、送信トリガTgを生成する。この送信トリガTgは、送信機25へ出力される。
送信機25は、信号処理部26によって生成されたレーコン応答波W20を、所定のRF周波数帯にアップコンバート及び増幅する。送信機25は、レーコン応答波W20を、送信タイミング設定部24で生成された送信トリガTgの示すタイミングで、サーキュレータ22に出力する。これにより、送信機25は、レーダ送受信機10のアンテナ部11へ向けて、レーコン応答波W20を送信する。
信号処理部26は、レーコン応答波W20の生成及び送信処理を行うように構成されている。信号処理部26は、CPU、RAM及びROM(図示せず)等を用いて構成されている。
信号処理部26は、送信波形切替部261と、レーコン通知パルス生成部262と、レーコン送信情報設定部263と、レーコン通信パルス生成部264と、判断部265と、を有している。
送信波形切替部261は、本発明の「送信部」の一例である。送信波形切替部261は、判断部265から与えられた指令信号CMの内容に応じて、レーコン通知パルスW21を送信するモードと、レーコン通信パルスW22を送信するモードと、を切り替える。送信波形切替部261は、レーコン通知パルスW21を送信するモードを選択した場合、レーコン通知パルスW21を、送信機25へ出力する。一方、送信波形切替部261は、レーコン通信パルスW22を送信するモードを選択した場合、レーコン通信パルスW22を、送信機25へ出力する。
図3及び図4を参照して、レーコン通知パルス生成部262は、レーコン通知パルスW21を生成するために設けられている。本実施形態では、レーコン通知パルスW21を受信したレーダ送受信機10は、レーダ映像表示器16のPPI画面161において、レーコン通知パルスW21によって特定される画像を表示する。
具体的には、本実施形態では、符号"D"を表すモールス符号状像PDが、PPI画面161上に表示される。このような、レーコン20を示す符号PDがPPI画面161に表示されることにより、PPI画面161を見たオペレータは、レーコン20の存在、及びレーコン20の位置を知ることができる。
レーコン送信情報設定部263は、送信情報D21の信号系列を生成するように構成されている。送信情報D21の信号系列は、第1信号系列に、第2信号系列を付加した信号系列である。第1信号系列は、位置情報D20の信号系列である。レーコン送信情報設定部263は、位置情報メモリ28から位置情報D20を読み出し、位置情報D20の信号系列を生成する。第2信号系列は、位置情報D20であることを示すプリアンブルとしての信号系列と、誤り検出・誤り訂正のための符号を特定する信号系列と、を含んでいる。これらの信号系列は、何れも、"0"又は"1"からなるビット列である。レーコン送信情報設定部263は、送信情報D21の信号系列を、レーコン通信パルス生成部264に出力する。
レーコン通信パルス生成部264は、レーコン通信パルスW22の波形を生成する処理部である。このレーコン通信パルス生成部264は、送信情報D21の信号系列に、所定の方式で変調を施すことで、レーコン通信パルスW22を生成する。この場合の変調方式として、ASK(Amplitude Shift Keying)変調、FSK(Frequency Shift Keying)変調、PSK(Phase Shift Keying)変調等を用いることができる。レーコン通信パルス生成部264は、レーコン通信パルスW22を、送信波形切替部261へ出力する。
前述したように、送信波形切替部261は、指令信号CMに基づいて、レーコン通知パルスW21及びレーコン通信パルスW22の何れを送信機25へ送信するかを決定する。この指令信号CMは、判断部265によって生成される。
判断部265は、GNSS受信機27を用いて得られるレーコン20の座標(x1,y1,z1)と、位置情報メモリ28に記憶されているレーコン20の座標(x2,y2,z2)と、の誤差を判断するように構成されている。
尚、x1,x2は、経度を示し、y1,y2は、緯度を示し、z1,z2は、高度を示す。座標(x1,y1,z1)は、本発明の「第1位置」の一例である。また、座標(x2,y2,z2)は、本発明の「第2位置」の一例である。
そして、判断部265は、この誤差が所定値を超えているか否かにより、指令信号CMの内容を異ならせる。具体的には、上記誤差が所定値以下である場合、判断部265は、レーコン通知パルスW21を送信させる指令信号CMを、送信波形切替部261へ出力する。一方、上記誤差が所定値を超えている場合、判断部265は、レーコン通信パルスW22を送信させる指令信号CMを、送信波形切替部261へ出力する。
レーコン20の座標(x1,y1,z1)は、GNSS受信機27によって算出される。GNSS受信機27は、GNSSを利用する電波航法によって、レーコン20の位置を算出するように構成されている。このGNSSとして、米国のGPS(Global Positioning System)、欧州のGALILEO、ロシアのGLONASS等を例示することができる。
GNSS受信機27は、地球の周囲を周回する航法衛星からの航法信号(電磁波)を受信するように構成されている。この航法信号は、航法衛星から航法信号が送信された時刻の情報と、航法衛星の天体暦(軌道)の情報と、を含んでいる。GNSS受信機27は、複数の航法衛星から、それぞれ、上記の航法信号を受信する。GNSS受信機27は、これらの航法信号を用いて、レーコン20の座標(x1,y1,z1)を算出する。尚、本実施形態では、GNSS受信機27が、航法信号を受信できないことにより測位不能である場合は、GNSS受信機27は、座標(x1,y1,z1)=(0,0,0)を出力する。GNSS受信機27で算出された座標(x1,y1,z1)のデータは、判断部265へ出力される。
判断部265は、本発明の「第1位置情報検出部」の一例である。また、判断部265は、本発明の「判断部」の一例である。判断部265は、位置情報D20の座標(x2,y2,z2)と、GNSS受信機27で算出された、レーコン20の座標(x1,y1,z1)と、を基に、判断処理を行う。
尚、位置情報メモリ28は、レーコン20に設けられた記憶部であり、例えば、ROM、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いて形成されている。位置情報メモリ28は、レーコン20の一構成要素として設けられていてもよいし、レーコン20とは別の要素として設けられていてもよい。
次に、判断部265における処理の流れの一例を説明する。図5は、判断部265における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。尚、以下では、フローチャートを参照して説明する際は、他の図面も適宜参照しながら説明する。
図5を参照して、判断部265は、位置情報メモリ28から座標(x1,y1,z1)のデータを取得し、且つ、GNSS受信機27から座標(x2,y2,z2)のデータを取得した状態で、以下の処理を行う。
判断部265は、まず、座標x1と座標x2との誤差(誤差の絶対値)|x1-x2|が、所定値xt以上であるか否かを判断する(ステップS101)。所定値xtは、適宜設定される値であり、x軸方向(東西方向)に関する、GNSSによる測位誤差の許容値に相当する。また、誤差|x1-x2|は、本発明の「第2位置に対する第1位置の誤差」の一例である。
判断部265は、上記誤差|x1-x2|≧xtである場合(ステップS101でYES)、レーコン通信パルスW22を送信する旨の指令信号CMを生成する(ステップS102)。即ち、GNSS受信機27で算出されたレーコン20の座標x1の値が、レーコン20の真の座標x2から、許容できない程度にずれている場合、判断部265は、ステップS102の処理を行う。即ち、判断部265は、GNSSを用いた測位を正常に行えないと判断する。
一方、上記誤差|x1-x2|<xtである場合(ステップS101でNO)、判断部265は、更なる判断処理を行う。具体的には、判断部265は、座標y1と座標y2との誤差(誤差の絶対値)|y1-y2|が、所定値yt以上であるか否かを判断する(ステップS103)。所定値ytは、適宜設定される値であり、y軸方向(南北方向)に関する、GNSSによる測位誤差の許容値に相当する。また、誤差|y1-y2|は、本発明の「第2位置に対する第1位置の誤差」の一例である。
判断部265は、上記誤差|y1-y2|≧ytである場合(ステップS103でYES)、レーコン通信パルスW22を送信する旨の指令信号CMを生成する(ステップS102)。即ち、GNSS受信機27で算出されたレーコン20の座標y1の値が、レーコン20の真の座標y2から、許容できない程度にずれている場合、判断部265は、ステップS102の処理を行う。
一方、上記誤差|y1-y2|<ytである場合(ステップS103でNO)、判断部265は、更なる判断処理を行う。具体的には、判断部265は、座標z1と座標z2との誤差(誤差の絶対値)|z1-z2|が、所定値zt以上であるか否かを判断する(ステップS104)。所定値ztは、適宜設定される値であり、z軸方向(鉛直方向)に関する、GNSSによる測位誤差の許容値に相当する。また、誤差|z1-z2|は、本発明の「第2位置に対する第1位置の誤差」の一例である。
判断部265は、上記誤差|z1-z2|≧ztである場合(ステップS104でYES)、レーコン通信パルスW22を送信する旨の指令信号CMを生成する(ステップS102)。即ち、GNSS受信機27で算出されたレーコン20の座標z1の値が、レーコン20の真の座標z2から、許容できない程度にずれている場合、判断部265は、ステップS102の処理を行う。
一方、上記誤差|z1-z2|<ztである場合(ステップS104でNO)、判断部265は、レーコン通知パルスW21を送信する旨の指令信号CMを生成する(ステップS105)。即ち、GNSS受信機27で算出された座標(x1,y1,z1)について、レーコン20の真の座標(x2,y2,z2)との誤差が許容範囲にある場合、判断部265は、レーコン通信パルスW22を送信しない。
[レーダ送受信機の詳細な構成] 次に、レーダ送受信機10の具体的な構成について説明する。図6は、レーダ送受信機10の構成を示すブロック図である。図1及び図6に示すように、このレーダ送受信機10は、アンテナ部11と、サーキュレータ12と、送信機13と、受信機14と、信号処理部15と、レーダ映像表示器16と、GNSS受信機17と、船首方位センサ18と、位置情報表示器19と、を有している。
アンテナ部11は、電磁波の送信と、電磁波の受信と、を行うように構成されている。具体的には、アンテナ部11は、サーキュレータ12を介して送信機13から出力されたレーダ探知パルスW11を、出力する。また、アンテナ部11は、アンテナ受信波W1を受信し、このアンテナ受信波W1を、サーキュレータ12を介して受信機14へ出力する。
アンテナ部11は、鉛直軸回りを回転しつつ、自船2の周囲360度に対してレーダ波W10を送信するとともに、アンテナ受信波W1を受信する。
アンテナ受信波W1は、エコー信号Ecを含んでいる。エコー信号Ecは、レーダ探知パルスW11の送信によって生じた反射波である。また、レーダ波W10がレーコン20に到達した場合、前述したように、レーコン20は、レーコン応答波W20を送信する。この場合、アンテナ受信波W1は、エコー信号Ecに加えて、レーコン応答波W20を含んでいる。
尚、本実施形態では、このアンテナ部11を用いて、送信動作及び受信動作を行っている。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、電磁波の送信用アンテナ部と、電磁波の受信用アンテナ部とは、別体であってもよい。
送信機13は、信号処理部15によって生成されたレーダ探知パルスW11を、所定のRF(Radio Frequency)周波数帯にアップコンバート及び増幅する。
受信機14は、アンテナ部11からのアンテナ受信波W1を、増幅する。受信機14は、増幅したアンテナ受信波W1を、信号処理部15に出力する。
信号処理部15は、本発明の「信号処理装置」の一例である。信号処理部15は、レーダ探知パルスW11を生成するように構成されている。また、信号処理部15は、アンテナ受信波W1を基に、レーダ映像表示器16に出力される画像データYkを生成するように構成されている。また、信号処理部15は、GNSS受信機17による測位結果、又はレーコン20の位置情報D20を用いて、自船2の位置を測定するように構成されている。
信号処理部15は、レーダ探知パルス生成部151と、レーダ信号処理部152と、復調処理部153と、測位処理部154と、を有している。
レーダ探知パルス生成部151は、レーダ探知パルスW11の波形を生成する。レーダ探知パルスW11は、物標に照射されたときに、十分な強さのエコー信号Ecを生成するパルスである。これにより、レーダ探知パルスW11を用いた、物標の探知が可能となる。レーダ探知パルスW11は、アンテナ部11が数度回転する毎に、送信機13へ送信される。
レーダ信号処理部152は、受信機14で受信されたアンテナ受信波W1に、フィルタ処理を施す。その結果、アンテナ受信波W1にレーコン通信パルスW22が含まれている場合に、このレーコン通信パルスW22が除去される。即ち、レーダ信号処理部152は、アンテナ受信波W1から、エコー信号Ec及びレーコン通知パルスW21を抽出する。
エコー信号Ec及びレーコン通知パルスW21は、R-θ座標(極座標)系の信号である。図2に示す、アンテナ部11(自船2)からの位置を距離r、アンテナ部11の回転方向の角度をアンテナ角度θとする極座標によって、エコー信号Ec及びレーコン通知パルスW21に対応する位置が特定される。アンテナ角度θの情報は、アンテナ部11からレーダ信号処理部152へ出力されるように構成されている。
レーダ信号処理部152は、エコー信号Ec及びレーコン通知パルスW21に基づく画像データYkを生成するように構成されている。尚、画像データYkにおいて、各画素の位置は、X-Y座標系(直交座標系)で特定される。画像データYkは、レーダ映像表示器16へ出力される。
図3及び図6を参照して、レーダ映像表示器16は、画素データYkで特定される画像を表示するように構成されている。レーダ映像表示器16は、液晶ディスプレイ等の表示装置である。このレーダ映像表示器16は、PPI(Plan Position Indicator)画面161を有している。PPI画面161は、円形の表示領域上を回転する走査線によって、物標の所在位置を、2次元的に表示する。レーダ映像表示器16は、検出されたエコー信号Ecの強さに応じた色調の映像を、PPI画面161の対応する箇所に表示する。
また、レーダ映像表示器16は、レーコン通知パルスW21のパルス波形に応じた、パルス状の像PDを、PPI画面161に表示する。このパルス状の像PDの始点は、PPI画面161におけるレーコン20の位置に対応する位置である。
アンテナ受信波W1は、レーダ信号処理部152に加えて、復調処理部153にも出力される。復調処理部153は、レーコン20の変調方式に対応する復調方式を用いて、アンテナ受信波W1に復調処理を施す。アンテナ受信波W1にレーコン通信パルスW22が含まれている場合、復調処理部153は、復調処理によって、レーコン通信パルスW22に含まれている位置情報D20を抽出する。復調処理部153は、位置情報D20を測位処理部154へ出力する。
測位処理部154は、自船2の位置及び方位を計測するように構成されている。測位処理部154は、レーダ信号処理部152、復調処理部153、GNSS受信機17、船首方位センサ18、及び位置情報表示器19に接続されている。
GNSS受信機17は、GNSSを用いて、自船2の位置を算出するように構成されている。GNSS受信機17は、GNSS受信機27と同様の構成を有している。具体的には、GNSS受信機17は、複数の航法衛星から、それぞれ、航法信号を受信する。GNSS受信機17は、これらの航法信号を用いて、自船2の座標(経度、緯度、及び高度)を算出する。GNSS受信機17で算出された、自船2の座標(x3,y3,z3)のデータは、測位処理部154へ出力される。
船首方位センサ18は、自船2の船首が向いている方位を検出するように構成されている。船首方位センサ18は、例えば、電子コンパスを含んでいる。船首方位センサ18は、自船2の船首方位を示すデータとしての船首方位データDD1を、測位処理部154へ出力する。
次に、測位処理部154における処理の流れの一例を示す。図7は、測位処理部154における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。測位処理部154は、復調処理部153での復調処理結果に、位置情報D20が含まれているか否かを判断する(ステップS201)。
復調処理部153での処理結果に、位置情報D20が含まれていない場合(ステップS201でNO)、測位処理部154は、第1測位処理を実行する(ステップS202)。第1測位処理が実行される場合、GNSS受信機17で得られた自船2の座標(x3,y3,z3)と、自船2の真の座標との誤差が十分小さい場合である。第1測位処理は、GNSS受信機17を用い、かつ、位置情報D20は用いずに、自船2の位置を測定する処理である。
一方、復調処理部153での処理結果に、位置情報D20が含まれている場合(ステップS201でYES)、測位処理部154は、第2測位処理を実行する(ステップS203)。第2測位処理が実行される場合、GNSS受信機17で得られた自船2の座標(x3,y3,z3)と、自船2の真の座標との誤差が大きいか、又はGNSS受信機17による自船2の測位が不能である可能性が、高い。第2測位処理は、自船2に搭載されているGNSS受信機17を用いる代わりに、位置情報D20を用いて、自船2の位置を測定する処理である。
次に、第1測位処理について説明する。図8は、第1測位処理を説明するためのフローチャートである。第1処理では、測位処理部154は、GNSS受信機17で測定された自船2の座標(x3,y3,z3)のデータと、船首方位センサ18から出力された船首方位データDD1と、を読み出す(ステップS301)。
次に、測位処理部154は、測位演算処理を行う(ステップS302)。この場合、測位処理部154は、読み出した座標(x3,y3,z3)のデータと、船首方位データDD1とを用いて、処理結果データDR1を生成する。処理結果データDR1は、自船2の座標(x3,y3,z3)のデータと、自船2の船首データDD1と、が関連付けられた情報である。測位処理部154は、処理結果データDR1を、位置情報表示器19へ出力する(ステップS303)。
次に、第2測位処理について説明する。図9は、第2測位処理を説明するためのフローチャートである。第2処理では、測位処理部154は、レーダ信号処理部152で生成された画像データYkと、復調処理部153で復調された位置情報D20と、船首方位センサ18から出力された船首方位データDD1と、を読み出す(ステップS401)。
次に、測位処理部154は、画像データYkを基に、自船2とレーコン20との距離r1を算出する(ステップS402)。尚、この場合の距離r1とは、レーダ送受信機10のアンテナ部11と、レーコン20のアンテナ部21との距離をいう。
ステップS402では、測位処理部154は、レーダ探知パルスW11の送信時点(時刻t1)を参照する。また、測位処理部154は、レーコン通信パルスW22に含まれる、位置情報D20のビット列の受信時点(時刻t2)を特定する。その後、測位処理部154は、レーコン通信パルスW22の付加信号系列の受信に要する時間Δt1と、レーコン応答遅延時間Δt2とを、時刻t2から減算する。これにより、測位処理部154は、レーコン通信パルスW22の到達時点を示す時刻t3を特定する。なお、レーコン応答遅延時間は、レーコン20がレーダ探知パルスW11を受信してから、レーコン通信パルスW22を送信するまでに要する時間である。
そして、レーダ送受信機10における、レーダ探知パルスW11の送信時点(時刻t1)と、レーコン通信パルスW22の受信時点(時刻t3)との時間差(t3-t1)を算出する。この時間差(t3-t1)は、電磁波がレーダ送受信機10とレーコン20との間を往復する時間に相当する。よって、時間差(t3-t1)×光速度c÷2が、レーダ送受信機10とレーコン20との間の距離r1である。
次に、測位処理部154は、レーコン20が存在する方位を算出する(ステップS403)。例えば、測位処理部154は、平面視においてアンテナ部11を基準とする方位方向において、レーコン応答波W20が存在する範囲を検出する。そして、測位処理部154は、この範囲の中でレーコン応答波W20の信号レベル(電力強度)が最も大きいときの方位を、レーコン20が存在する方位として決定する。
次に、測位処理部154は、測位演算処理を行う(ステップS404)。具体的には、測位処理部154は、位置情報D20を参照することで、レーコン20の座標(x2,y2,z2)を検出する。そして、測位処理部154は、レーコン20から自船2までの距離(距離r1)と、レーコン20と自船2との相対方位と、を基に、自船2の座標(x4、y4、z4)を算出する。更に、測位処理部154は、船首方位データDD1を基に、自船2の方位を特定する。測位処理部154は、自船2の座標(x4、y4、z4)及び方位の情報を含む処理結果データDR2を、位置情報表示器19へ出力する(ステップS404)。
図6を参照して、位置情報表示器19は、処理結果データ(DR1,DR2)を表示するための表示器である。位置情報表示器19は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置である。尚、本実施形態では、レーダ映像表示器16と、位置情報表示器19とは、別々に構成されているけれども、この通りでなくてもよい。例えば、レーダ映像表示器16と、位置情報表示器19とは、1つの表示画面を有する表示装置によって、構成されていてもよい。位置情報表示器19には、自船2の座標(x3,y3,z3)又は(x4、y4、z4)と、自船2の船首の方位と、が表示される。尚、位置情報表示器19は、自船2の座標及び方位を、数値として表示してもよいし、映像として表示してもよい。
以上説明したように、レーコン20によると、判断部265は、予め位置情報D20として記憶されている座標(x2,y2,z2)と、GNSS受信機17によって取得された座標(x1,y1,z1)との誤差|x1-x2|,|y1-y2|,|z1-z2|を算出する。そして、この誤差|x1-x2|,|y1-y2|,|z1-z2|の少なくとも一つが、対応する所定値(xt,yt,zt)を超えている場合(ステップ101,S103,S104の少なくとも一つでYES)、判断部265は、GNSSによる測位を正常に行えないと判断する。これにより、レーコン20は、GNSSによる測位に不具合が生じていることを検出できる。
特に、航法衛星からの航法信号に狂いが生じやすい、地球の北極又は南極付近において、GNSS受信機27による測位に不具合が生じていることを、確実に検出できる。
また、レーコン20によると、GNSSによる測位を正常に行えないと判断された場合、送信波形切替部261は、GNSSによる正常な測位が不能であることを伝えるために、レーコン通信パルスW22を出力する。このような構成により、レーコン通信パルスW22を受信したレーダ送受信機10は、GNSS受信機17による正常な測位が不能であることを検出できる。
また、レーコン20によると、GNSSによる測位を正常に行えないと判断された場合、送信波形切替部261は、自船2の測位に利用可能な位置情報D20を含む、レーコン通信パルスW22を送信する。このような構成により、レーダ送受信機10は、位置情報D20で特定される、レーコン20の正確な座標(x1,y1,z1)を基準として、自船2の座標を測定できる。これにより、レーダ送受信機10は、GNSS受信機17による正常な測位が不能である場合でも、自船2の位置を、正確に測定できる。
以上の次第で、レーダ送受信機10は、GNSSを用いた測位と、レーダ探知パルスW11を用いた測位とを行うことができる場合、GNSSによる測位の精度低下を認識することができる。しかも、この場合、レーダ送受信機10は、位置情報D20を含むレーコン通信パルスW22を受信することにより、レーダ探知パルスW11を用いた、自船2の正確な測位が可能となる。
[第2実施形態]
上記の第1実施形態では、GNSS受信機27によって取得された座標(x1,y1,z1)と、位置情報D20によって特定される座標(x2,y2,z2)との誤差が、対応する所定値xt,yt,zt以上である場合に、判断部265は、GNSSによる測位を正常に行えない旨を判断した。第2実施形態では、上記の構成に加えて、レーコン20の座標(x1,y1,z1)のデータを取得不能である場合、判断部265は、GNSSによる測位を正常に行えない旨を判断する。
上記の第1実施形態では、GNSS受信機27によって取得された座標(x1,y1,z1)と、位置情報D20によって特定される座標(x2,y2,z2)との誤差が、対応する所定値xt,yt,zt以上である場合に、判断部265は、GNSSによる測位を正常に行えない旨を判断した。第2実施形態では、上記の構成に加えて、レーコン20の座標(x1,y1,z1)のデータを取得不能である場合、判断部265は、GNSSによる測位を正常に行えない旨を判断する。
図10は、本発明の第2実施形態における判断部265の処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。図10を参照して、判断部265は、GNSS受信機27において、レーコン20の座標を測定できたか否かを判断する(ステップS100)。
この場合、判断部265は、GNSS受信機27で受信された信号を読み出す。そして、GNSS受信機27によってレーコン20を測位できている場合(ステップS100でYES)、判断部265は、ステップS101の処理を行う。
一方、判断部265は、GNSS受信機27によって、レーコン20を測位できていない場合(ステップS100でNO)、レーコン通信パルスW22を送信する指令信号CMを、送信波形切替部261へ出力する(ステップS102)。尚、GNSS受信機27がレーコン20を測位できない場合の一例として、GNSS受信機27によって航法信号を受信できている航法衛星の数が、2未満(ゼロを含む)である場合を例示できる。尚、ステップS101以降の処理は、前述したとおりであるので、説明を省略する。
本発明の第2実施形態によると、GNSS受信機27によって、レーコン20の座標(x1,y1,z1)を取得できない場合(ステップS100でNO)、判断部265は、GNSSによる測位を正常に行えないと判断する。これにより、レーコン20は、GNSSによる測位に不具合が生じていることを検出できる。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態では、GNSS受信機27で測位された座標(x1,y1,y2)と、予め位置情報D20として記憶されている座標(x2,y2,z2)との誤差ER1に基づいて、GNSSに関する状態が判断される。以下、具体的に説明する。
本発明の第3実施形態では、GNSS受信機27で測位された座標(x1,y1,y2)と、予め位置情報D20として記憶されている座標(x2,y2,z2)との誤差ER1に基づいて、GNSSに関する状態が判断される。以下、具体的に説明する。
図11は、本発明の第3実施形態に係るレーコン20Aの構成を示すブロック図である。図11を参照して、レーコン20Aがレーコン20と異なっているのは、判断部265Aの構成である。
判断部265Aは、GNSS受信機27が算出した座標(x1,y1,z1)と、位置情報D20で特定される座標(x2,y2,z2)との誤差ER1に応じたメッセージM1,M2,M3を生成するように構成されている。尚、以下では、メッセージM1,M2,M3を総称していう場合は、メッセージMという。このメッセージMは、レーコン送信情報設定部263に与えられる。レーコン送信情報設定部263は、位置情報D20の信号系列と、付加信号系列と、上記メッセージMの信号系列と、を生成する。生成された送信情報D21の信号系列は、レーコン通信パルス生成部264によって、レーコン通信パルスW22に変換される。
図12は、判断部265Aにおける処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。判断部265Aは、まず、座標x1と座標x2との誤差(誤差の絶対値)|x1-x2|が、所定値xt以上であるか否かを判断する(ステップS501)。
判断部265Aは、上記誤差|x1-x2|<である場合(ステップS501でNO)、更なる判断処理を行う。具体的には、判断部265Aは、座標y1と座標y2との誤差(誤差の絶対値)|y1-y2|が、所定値yt以上であるか否かを判断する(ステップS502)。
判断部265Aは、上記誤差|y1-y2|<ytである場合(ステップS502でNO)、更なる判断処理を行う。具体的には、判断部265Aは、座標z1と座標z2との誤差(誤差の絶対値)|z1-z2|が、所定値zt以上であるか否かを判断する(ステップS503)。
上記誤差|z1-z2|<ztである場合(ステップS503でNO)、判断部265Aは、レーコン通知パルスW21を送信する旨の指令信号CMを生成する(ステップ5204)。即ち、GNSS受信機27で算出された座標(x1,y1,z1)について、レーコン20の真の座標(x2,y2,z2)との誤差が十分に許容できる場合、判断部265Aは、レーコン通信パルスW22を送信しない。
一方、誤差|x1-x1|≧xt(ステップS501でYES)、誤差|y1-y2|≧yt(ステップS502でYES)、及び誤差|z1-z2|≧zt(ステップS503でYES)の少なくとも一つの条件が満たされている場合、判断部265Aは、ステップS505の処理を行う。即ち、判断部265Aは、座標(x1,y1,z1)と座標(x2,y2,z2)との誤差ER1を算出する(ステップS505)。
次に、判断部265Aは、誤差ER1に応じたメッセージを生成し、このメッセージをレーコン送信情報設定部263へ出力する(ステップS506)。具体的には、判断部265Aは、予め設定された複数のしきい値Th1,Th2を有している。本実施形態では、Th1<Th2に設定されている。しきい値Th1,Th2は、適宜設定される。判断部265Aは、これらのしきい値Th1,Th2と誤差ER1との関係に基づいて、GNSSによる測位に関する状態を判断する。
具体的には、判断部265Aは、誤差ER1≦しきい値Th1である場合、第1メッセージM1をレーコン送信情報設定部263へ送信する。第1メッセージM1は、例えば、「GNSSによる測位精度が少し低下しているので、レーコンに記憶されている位置情報を用いて測位を行います。」である。
判断部265Aは、しきい値Th1<誤差ER1<しきい値Th2である場合、第2メッセージM2をレーコン送信情報設定部263へ送信する。第2メッセージMAは、例えば、「GNSSによる測位精度が大きく低下しているので、レーコンに記憶されている位置情報を用いて測位を行います。」である。
判断部265Aは、しきい値Th2≦誤差ER1である場合、第3メッセージM3をレーコン送信情報設定部263へ送信する。第3メッセージは、例えば、「GNSSによる測位精度が極めて大きく低下しているか、又はGNSSによる測位は不能ですので、レーコンに記憶されている位置情報を用いて測位を行います。」である。
次に、判断部265Aは、レーコン通信パルスW22を出力する旨の指令信号CMを、送信波形切替部261へ出力する。
以上の構成により、GNSS受信機27による測位精度が低下している場合、判断部265Aから出力されたメッセージMを含むレーコン通信パルスW22が、レーコン通信パルス生成部264で生成される。そして、このレーコン通信パルスW22は、送信波形切替部261、送信機25等を介して、レーダ送受信機10へ送信される。
レーダ送受信機10(図6参照)は、レーコン通信パルスW22を復調処理することで、レーコン通信パルスW22に含まれているメッセージMを取得する。そして、このメッセージMは、例えば、測位処理部154から位置情報表示器19へ与えられ、位置情報表示器19に表示される。
以上の次第で、本発明の第3実施形態によると、判断部265Aは、予め設定された複数のしきい値Th1,Th2と、誤差ER1との関係に基づいて、GNSSによる測位に関する状態を判断する。このような構成により、判断部265Aは、GNSSによる測位の精度に応じたメッセージMを含むレーコン通信パルスW22を、レーダ送受信機10に向けて送信できる。このレーコン通信パルスW22を受信したレーダ送受信機10は、上記のメッセージMを、位置情報表示器19に表示することができる。これにより、GNSS受信機17による測位の精度の低下度合いを、レーダ送受信機10のオペレータに知らせることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は、上述の各実施形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。例えば、次のように変更して実施してもよい。
(1)上述の各実施形態では、レーコン20,20Aの信号処理部26が、種々の構成を有する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。レーコンの信号処理部は、本発明の第1位置情報取得部と、判断部とを有していればよく、他の構成の少なくとも一部は、省略されていてもよい。
(2)また、上述の各実施形態では、送信波形切替部261は、GNSSによる正常な測位が不能であることを伝えるための信号として、位置情報D20を含むレーコン通信パルスW22を送信する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、送信波形切替部261は、GNSSによる正常な測位が不能であることを伝えるための信号として、位置情報D20以外の情報を含むレーコン通信パルスを、送信してもよい。
(3)また、上述の各実施形態では、電波航法として、GNSS(全地球航法衛星システム)を用いる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、電波航法として、LORAN(LOng RAnge Navigation)、オメガ航法、デッカ航法、アルファ等、他の電波航法を用いてもよい。
(4)また、上述の各実施形態では、レーダ送受信機10が、1つのレーコン20との通信により、自船2を測位する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、レーダ送受信機10は、2つ以上のレーコン20との通信により、自船2を測位してもよい。
(5)また、上述の各実施形態において、レーダ送受信機10による測位結果{座標(x3,y3,z3)又は座標(x4、y4、z4)}は、船舶自動航行制御装置に出力されてもよい。この場合、船舶自動航行制御装置は、精度の高い自船位置情報に基づいて、船舶の航行を制御できる。
(6)また、上述の各実施形態では、本発明のトランスポンダ装置の一例として、レーコンを例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。本発明のトランスポンダ装置は、測位のための信号を送出する固定局等に適用することができる。この場合、固定局の周辺の、比較的局所的な領域において、本発明を利用することができる。
(7)また、上述の各実施形態において、トランスポンダ装置と通信する対象が、レーダ送受信機である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、レーダ送受信機以外の信号発生装置が、トランスポンダ装置と通信する構成であってもよい。
20 レーコン(トランスポンダ装置)
23 受信機
25 送信機
26 信号処理部(信号処理装置)
261 送信波形切替部(送信部)
265,265A 判断部(判断部、第1位置情報取得部)
ER1 誤差 Th1,Th2 しきい値
W11 レーダ探知パルス(所定の信号)
W20 レーコン応答波(応答信号)
W22 レーコン通信パルス(電波航法による正常な測位が不能であることを伝えるための信号、測位のための信号)
x1,y1,z1 レーコンの座標(第1位置)
x2,y2,z2 レーコンの座標(第2位置)
|x1-x2|,|y1-y2|,|z1-z2| 誤差
xt,yt,zt 所定値
23 受信機
25 送信機
26 信号処理部(信号処理装置)
261 送信波形切替部(送信部)
265,265A 判断部(判断部、第1位置情報取得部)
ER1 誤差 Th1,Th2 しきい値
W11 レーダ探知パルス(所定の信号)
W20 レーコン応答波(応答信号)
W22 レーコン通信パルス(電波航法による正常な測位が不能であることを伝えるための信号、測位のための信号)
x1,y1,z1 レーコンの座標(第1位置)
x2,y2,z2 レーコンの座標(第2位置)
|x1-x2|,|y1-y2|,|z1-z2| 誤差
xt,yt,zt 所定値
Claims (7)
- 所定の信号を受けたことに応答して応答信号を出力するトランスポンダ装置に備えられる信号処理装置であって、
電波航法によって測定された前記トランスポンダ装置の位置である第1位置の情報を取得するための、第1位置情報取得部と、
前記トランスポンダ装置の位置として予め設定されている第2位置に対する前記第1位置の誤差が所定値を超えている場合、又は、前記第1位置の情報を取得不能である場合、前記電波航法による測位を正常に行えないと判断する、判断部と、を備えていることを特徴とする、信号処理装置。 - 請求項1に記載の信号処理装置であって、
送信部を更に備え、
前記電波航法による測位を正常に行えないと判断された場合、前記送信部は、前記電波航法による正常な測位が不能であることを伝えるための信号を、前記応答信号として出力することを特徴とする、信号処理装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の信号処理装置であって、
送信部を更に備え、
前記電波航法による測位を正常に行えないと判断された場合、前記送信部は、測位のための信号を、前記応答信号として送信することを特徴とする、信号処理装置。 - 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の信号処理装置であって、
前記判断部は、予め設定された複数のしきい値と前記誤差との関係に基づいて、前記電波航法による測位に関する状態を判断することを特徴とする、信号処理装置。 - 請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の信号処理装置であって、
前記電波航法は、全地球航法衛星システムを用いる電波航法であることを特徴とする、信号処理装置。 - 請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の信号処理装置と、
前記所定の信号を受信する受信機と、
前記応答信号を出力する送信機と、を備えていることを特徴とする、トランスポンダ装置。 - 所定の信号を受けたことに応答して応答信号を出力するトランスポンダ装置における信号処理方法であって、
電波航法によって測定された前記トランスポンダ装置の位置である第1位置の情報を取得する、第1位置情報取得ステップと、
前記トランスポンダ装置の位置として予め設定されている第2位置に対する前記第1位置の誤差が所定値を超えている場合、又は、前記第1位置の情報を取得不能である場合、前記電波航法による測位を正常に行えないと判断する、判断ステップと、を含んでいることを特徴とする、信号処理方法。
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WO2015198753A1 (ja) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | 古野電気株式会社 | 信号処理装置、トランスポンダ装置、レーダ装置、および、信号処理方法 |
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