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レーダ通信装置
説明

レーダ通信装置

【課題】空中線が回転駆動して他船の船舶に対して、通信データを送信することが可能なレーダ通信装置を提供する。
【解決手段】
レーダ通信装置10は、レーダ波の送受信を行うレーダ送受信部14と、通信データの送受信を行う通信送受信部18とを備え、通信データをレーダ波に合成して送受信することにより空中線が回転する他船と通信する装置であって、自船の空中線を回転駆動するモータを制御するモータ制御部52と、他船の真方位θtを取得し、他船の空中線の回転周期Tを算出し、自船の空中線θsが他船の空中線に対して正対するときの時刻である正対時刻tを算出するレーダ制御部12と、を有し、モータ制御部52は、自船の空中線を、レーダ制御部26によって算出された正対時刻tまでに、他船の真方位θtに自船の空中線の真方位θsが一致する位置に待機させ、通信送受信部16は、他船と通信する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーダ波の送受信を行うレーダ送受信部と、通信データの送受信を行う通信送受信部とを備え、前記通信データを前記レーダ波に合成して送受信することにより他船と通信するレーダ通信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、船舶同士が通信を行うためには、レーダ装置以外に通信装置が搭載されていた。船舶が商船の場合には、通信装置として、国際VHF無線装置やインマルサット衛星通信装置等が搭載され、船舶が小型漁船の場合には、通信装置として、SSB無線装置等が搭載されていた。従って、商船と小型漁船との通信装置は異なるために、両船舶間で通信することはできなかった。このような通信装置が異なる船舶同士の通信を実現すべく、船舶間の通信方法が研究されている。
【0003】
特許文献1には、レーダ波に通信データを合成させて、レーダ装置を利用して船舶同士の通信を行う通信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−8069号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載の通信装置では、受信側の船舶は、空中線の回転を停止して、通信データを受信している。従って、受信側の船舶は、通信データを受信している間、空中線が停止しているために、レーダによる物標の探知をすることができない。また、特許文献1に記載の通信装置で用いられる空中線の水平ビーム幅は、1〜5度と非常に狭いために自船の空中線と他船の空中線とが正対しないと通信データを送受信することができないという不具合がある。
【0006】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、空中線が回転している他船の船舶と通信可能なレーダ通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係るレーダ通信装置は、レーダ波の送受信を行うレーダ送受信部と、通信データの送受信を行う通信送受信部とを備え、前記通信データを前記レーダ波に合成して送受信することにより空中線が回転する他船と通信するレーダ通信装置であって、自船の空中線を回転させるモータを制御するモータ制御部と、前記自船から送信される前記レーダ波に対する前記他船による反射波に基づいて、前記自船に対する前記他船の真方位を取得し、前記他船から送信されるレーダ波に基づいて、前記他船の空中線の回転周期を算出し、前記回転周期に基づいて、前記他船の空中線が前記自船の空中線に正対するときの正対時刻を算出するレーダ制御部と、を有し、前記モータ制御部は、前記自船の空中線を回転させ、前記レーダ制御部によって算出された前記正対時刻までに、前記自船の空中線の真方位が前記他船の真方位に一致する位置に待機させ、前記通信送受信部は、前記正対時刻に前記他船と通信することを特徴とする。
【0008】
前記レーダ通信装置において、前記自船の船首の方向に対する前記空中線の相対方位を検出するエンコーダと、前記自船の船首方位を検出する船首方位検出部と、前記エンコーダにより検出された相対方位と、前記船首方位検出部により検出された船首方位とに基づいて、前記自船の空中線の真方位を算出する方位演算部と、を有し、前記モータ制御部は、前記自船の空中線を回転させ、前記自船の空中線の真方位が前記他船の真方位に一致する位置に待機させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明のレーダ通信装置によれば、空中線が回転する他船と前記正対時刻に前記他船と通信することができる。また、自船と他船の空中線同士が正対する正対時刻を取得し、自船の空中線を他船の空中線の1回転毎に正対させることによりデータ通信の待ち時間を短くすることができる。さらに、送信側及び受信側の船舶は、空中線を停止せずにデータ通信時においても、レーダによる物標の探知をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態に係るレーダ通信装置の説明図である。
【図2】自船と他船の空中線の方位についての説明図である。
【図3】レーダ通信装置によるデータ通信の手順についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るレーダ通信装置10の説明図であり、図2は、自船と他船の空中線の方位についての説明図であり、図3は、レーダ通信装置10によるデータ通信の手順についての説明図である。
【0012】
レーダ通信装置10は、レーダ指示部12と、レーダ送受信部14と、通信操作部16と、通信送受信部18と、空中線駆動部20と、ジャイロコンパス(船首方位検出部)22と、空中線24とを備える。
【0013】
レーダ指示部12は、レーダ波の送受信により他船等を探知するために操作する操作部であって、探知した他船等を表示する表示部(図示無し)を備える。
【0014】
レーダ送受信部14は、レーダ波の送受信を制御するレーダ制御部26と、送信信号としてレーダ波を送信するレーダ送信部28と、3ポートサーキュレータであるサーキュレータ30と、レーダ波と通信データとを合成する合成部32と、ダイオードリミッタ34と、反射波を反射信号として受信するレーダ受信部36とを備える。ダイオードリミッタ34は、レーダ波の送信時の送信電力からレーダ受信部36を保護するために設けられている。
【0015】
通信操作部16は、通信データを通信送受信部18において送受信するための操作をする操作部であって、通信データを表示する表示部(図示無し)を備える。
【0016】
通信送受信部18は、通信データの送受信を制御する通信制御部38と、通信データを送信する通信データ送信部40と、3ポートサーキュレータであるサーキュレータ42と、ダイオードリミッタ44と、通信データを受信する通信データ受信部46とを備える。ダイオードリミッタ44は、ダイオードリミッタ34と同様にレーダ波の送信時の送信電力から通信データ受信部46を保護するために設けられている。
【0017】
空中線駆動部20は、空中線24を回転可能に支持するロータリジョイント48と、ロータリジョイント48を介して空中線24を回転駆動するモータ50と、モータ50の駆動制御を行うモータ制御部52と、データ通信するための回転信号に関する制御をする回転信号制御部54と、自船の船首方向に対する空中線24の相対方位を空中線24の回転角度情報として検出するエンコーダ56と、空中線24の真方位を算出する方位演算部58とを備える。ジャイロコンパス22は、自船の船首方位を検出する。
【0018】
空中線24は、水平ビーム幅が狭い指向性の空中線であり、水平ビーム幅としては、1〜5度程度である。
【0019】
次に、レーダ通信装置10によるデータ通信の手順について、説明する。
【0020】
レーダ通信装置10では、まず、自船の周りの通信対象である他船の探知が行われる(ステップS1)。通信操作部16から自船の周りの他船の探知をするための指示信号が通信制御部38を介してレーダ制御部26に供給される。レーダ制御部26は、空中線24を回転駆動させるための指示信号をモータ制御部52に供給し、モータ50はモータ制御部52の指示により駆動し、ロータリジョイント48を介して空中線24が回転する。レーダ送信部28は、レーダ波として送信される送信信号を生成し、サーキュレータ30、合成部32、ロータリジョイント48を介して、送信信号が空中線24に供給され、レーダ波として空中線24より放射される。また、この際、エンコーダ56は、自船の船首方向に対する空中線24の相対方位を回転角度情報として検出し、前記回転角度情報に基づいて回転同期信号を生成し、レーダ制御部26に供給する。
【0021】
放射されたレーダ波は、他船を含む物標で反射され、反射波が空中線24で受信される。受信された反射波は、ロータリジョイント48、合成部32、サーキュレータ30、ダイオードリミッタ34を介してレーダ受信部36に反射信号として供給される。レーダ受信部36は、反射信号を信号処理して映像表示信号に変換し、レーダ制御部26に供給する。レーダ制御部26は、前記回転同期信号及び映像表示信号をレーダ指示部12に供給し、他船を含めた物標の位置がレーダ指示部12の表示部に表示される。
【0022】
次に、自船と他船との通信のための準備が行われる。通信制御部38からレーダ制御部26への指示によりレーダ指示部12の表示部において通信対象となる他船が特定される。レーダ制御部26は、レーダ指示部12から特定した他船の方位情報として、他船の真方位である他船方位θtを取得し、通信制御部38を介して、他船方位θtを回転信号制御部54に供給する(ステップS2)。回転信号制御部54は、方位演算部58に他船方位θtを供給するとともに、この他船方位θtの方向に空中線24が向くように方位演算部58を介してモータ制御部52に指示する。
【0023】
モータ制御部52は、モータ50を駆動し、ロータリジョイント48を介して空中線24の真方位θsと他船方位θtとが一致する位置に、空中線24を回転させ、その位置で空中線24を所定時間、待機させる(ステップS3)。ここで、真方位θsは、以下のようにして算出される。すなわち、ジャイロコンパス22によって、自船船首の船首方位θaを検出し、エンコーダ56によって自船船首に対する空中線24のビームの相対方位θbを検出し、船首方位θa及び相対方位θbを方位演算部58に供給する。方位演算部58は、船首方位θa及び相対方位θbに基づいて、真方位θsを算出する。真方位θsは、θs=θa+θbで算出される。なお、以下、方位は、図2に示すように時計周りに計測されるものとする。
【0024】
他船から放射されたレーダ波が空中線24で受信され、ロータリジョイント48、合成部32、サーキュレータ30、ダイオードリミッタ34を介してレーダ受信部36に供給され、レーダ受信部36で信号処理され、レーダ制御部26に供給される。レーダ制御部26は、空中線24が待機している所定時間内に複数回受信された他船からのレーダ波の受信時刻に基づいて、他船の空中線の回転周期を算出する。算出された複数の回転周期の中から最も短い回転周期を他船の空中線の回転周期Tとする。レーダ制御部26は、レーダ波の電界強度が最大であるレーダ波の受信時刻及び回転周期Tに基づいて、他船の空中線が空中線24に正対する時刻である正対時刻tを算出する(ステップS4)。レーダ制御部26は、通信制御部38を介して、算出した正対時刻t及び回転周期Tを回転信号制御部54に供給する。ここで、例えば、他船の空中線の回転数が20rpm以上の場合には、空中線24を停止させている所定時間を約10秒とすると、この所定時間内に他船からレーダ波を3,4回受信することができ、この受信した各レーダ波の受信時刻から回転周期を算出ことができる。
【0025】
回転信号制御部54は正対時刻tよりも所定時間早い時刻に、空中線24が他船の空中線と正対する位置に待機するように方位演算部58を介してモータ制御部52に指示する。モータ制御部52は、回転信号制御部54から方位演算部58を介して供給された他船方位θtに対応する回転角度に基づいてモータ50を駆動し、ロータリジョイント48を介して空中線24を回転させ、待機させる(ステップS5)。これにより、空中線24の真方位θsは他船方位θtと一致し、自船の空中線24と他船の空中線とは他船の空中線の回転周期T毎に正対する。
【0026】
次に、自船の空中線24と他船の空中線とが正対した時点において、自船と他船と間で通信データの送受信が行われる(ステップS6)。オペレータによって通信操作部16が操作され、他船に送信する通信データが用意され、通信制御部38に供給される。通信制御部38は、前記通信データを通信データ送信部40に供給し、サーキュレータ42を介して合成部32に供給する。合成部32では、通信制御部38からレーダ制御部26への指示に従って、レーダ送信部28において、送信信号が生成され、サーキュレータ30を介して合成部32に供給される。合成部32において、供給された送信信号と、前記通信データを含む通信信号とが合成されて、ロータリジョイント48を介して空中線24よりレーダ波として放射される。
【0027】
また、他船より送信された通信データを含む通信信号は空中線24で受信され、ロータリジョイント48、合成部32、サーキュレータ42、ダイオードリミッタ44を介して、通信データ受信部46で受信され、増幅複調されて、通信制御部38を介して、通信操作部16に出力される。他船からの通信データは、通信操作部16の表示部に表示される。
【0028】
自船から他船へ送信する通信データ量が、空中線1回転で送信可能な通信データ量よりも多い場合には、再度、通信データを送信することが必要である。かかる場合には、他船から通信信号を受信した際に、通信データに含まれているレーダ波に基づいて、レーダ制御部26が反射波を受信した時刻を取得し、回転信号制御部54に供給することにより、受信した時刻と回転周期Tとに基づいて、次の正対時刻tを算出する。また、レーダ制御部26は、レーダ指示部12から特定した他船の方位情報として、他船方位θtを取得し、通信制御部38を介して、他船方位θtを回転信号制御部54に供給する(ステップS8)。そして、上述したように、正対時刻tよりも所定時間早い時刻に、空中線24が他船の空中線と正対する位置に待機させ(ステップS5)、他船と通信をする(ステップS6)。ステップS7、ステップS8、ステップS5、ステップS6の各ステップが、通信データの送信が終了するまで繰り返される(ステップS7 No)。自船から他船へ送信する通信データが全部送信されて、通信が終了する(ステップS7 Yes)。
【0029】
また、通信データの送信後にレーダによる探知又は通信の待ち受け状態において、回転信号制御部54は、方位演算部58を介してモータ制御部52に対して回転周期Tで空中線24が同期回転するようにモータ制御部52に指示する。これにより、他船がレーダ通信装置を搭載している場合には、空中線24と他船の空中線とを回転周期T毎に正対させることができ、船舶間通信を容易に行うことができる。
【0030】
レーダ通信装置10は、レーダ波の送受信を行うレーダ送受信部14と、通信データの送受信を行う通信送受信部18とを備え、前記通信データを前記レーダ波に合成して送受信することにより空中線が回転する他船と通信する装置であって、自船の空中線を回転駆動するモータを制御するモータ制御部52と、前記他船の真方位θtを取得し、前記他船の空中線の回転周期Tを算出し、前記自船の空中線θsが前記他船の空中線に対して正対するときの時刻である正対時刻tを算出するレーダ制御部12と、を有し、モータ制御部52は、前記自船の空中線を、レーダ制御部26によって算出された前記正対時刻tまでに、前記他船の真方位θtに前記自船の空中線の真方位θsが一致する位置に待機させ、通信送受信部16は、前記他船と通信する。
【0031】
レーダ通信装置10によれば、空中線が回転する他船と前記正対時刻に前記他船と通信することができる。また、自船と他船の空中線同士が正対する正対時刻tを取得し、空中線24を他船の空中線の1回転毎に正対させることによりデータ通信の待ち時間を短くすることができる。さらに、送信側及び受信側の船舶は、空中線を停止せずにデータ通信時においても、レーダによる物標の探知をすることができる。
【0032】
また、レーダ通信装置10は、前記自船の船首の方向に対する前記空中線24の相対方位を検出するエンコーダ56と、前記自船の船首方位を検出する船首方位検出部22と、前記エンコーダ56により検出された相対方位と、前記船首方位検出部により検出された船首方位とに基づいて、前記自船の空中線24の真方位を算出する方位演算部58と、を有し、前記モータ制御部54は、前記自船の空中線24を回転させ、前記自船の空中線24の真方位が前記他船の真方位に一致する位置に待機させる。
【0033】
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【0034】
10…レーダ通信装置
12…レーダ指示部
14…レーダ送受信部
16…通信操作部
18…通信送受信部
20…空中線駆動部
22…ジャイロコンパス
24…空中線
26…レーダ制御部
28…レーダ送信部
30、42…サーキュレータ
32…合成部
34…ダイオードリミッタ
36…レーダ受信部
38…通信制御部
40…通信データ送信部
44…ダイオードリミッタ
46…通信データ受信部
48…ロータリジョイント
50…モータ
52…モータ制御部
54…回転信号制御部
56…エンコーダ
58…方位演算部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーダ波の送受信を行うレーダ送受信部と、
通信データの送受信を行う通信送受信部とを備え、
前記通信データを前記レーダ波に合成して送受信することにより空中線が回転する他船と通信するレーダ通信装置であって、
自船の空中線を回転させるモータを制御するモータ制御部と、
前記自船から送信される前記レーダ波に対する前記他船による反射波に基づいて、前記自船に対する前記他船の真方位を取得し、前記他船から送信されるレーダ波に基づいて、前記他船の空中線の回転周期を算出し、前記回転周期に基づいて、前記他船の空中線が前記自船の空中線に正対するときの正対時刻を算出するレーダ制御部と、
を有し、
前記モータ制御部は、前記自船の空中線を回転させ、前記レーダ制御部によって算出された前記正対時刻までに、前記自船の空中線の真方位が前記他船の真方位に一致する位置に待機させ、
前記通信送受信部は、前記正対時刻に前記他船と通信することを特徴とするレーダ通信装置。
【請求項2】
請求項1記載のレーダ通信装置において、
前記自船の船首の方向に対する前記空中線の相対方位を検出するエンコーダと、
前記自船の船首方位を検出する船首方位検出部と、
前記エンコーダにより検出された相対方位と、前記船首方位検出部により検出された船首方位とに基づいて、前記自船の空中線の真方位を算出する方位演算部と、
を有し、
前記モータ制御部は、前記自船の空中線を回転させ、前記自船の空中線の真方位が前記他船の真方位に一致する位置に待機させることを特徴とするレーダ通信装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−113605(P2013−113605A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−257563(P2011−257563)
【出願日】平成23年11月25日(2011.11.25)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成20〜22年度電波資源拡大のための研究開発における委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(592072344)武蔵野電機株式会社 (2)
【Fターム(参考)】