二次監視レーダ装置及び二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法
【課題】構成を簡略化することができる二次監視レーダ装置を提供する。
【解決手段】二次監視レーダ装置１は、受信した信号から生成されるΣ信号ＳΣを振幅情報Σａ及び位相情報Σｐを含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇに増幅するＬｏｇ増幅器４１と、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをデジタル信号ＳΣｄにデジタル変換するＡ／Ｄ変換器４２とを有するΣ信号処理部３２と、受信した信号から生成されるΔ信号ＳΔを振幅情報Δａ及び位相情報Δｐを含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇに増幅するＬｏｇ増幅器５１と、Ｌｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをデジタル信号ＳΔｄにデジタル変換するＡ／Ｄ変換器５２とを有するΔ信号処理部３３と、振幅情報Σａ、位相情報Σｐ、振幅情報Δａ及び位相情報Δｐから航空機９１の方位角度θを演算するモノパルス演算部３７とを備えている。
【解決手段】二次監視レーダ装置１は、受信した信号から生成されるΣ信号ＳΣを振幅情報Σａ及び位相情報Σｐを含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇに増幅するＬｏｇ増幅器４１と、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをデジタル信号ＳΣｄにデジタル変換するＡ／Ｄ変換器４２とを有するΣ信号処理部３２と、受信した信号から生成されるΔ信号ＳΔを振幅情報Δａ及び位相情報Δｐを含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇに増幅するＬｏｇ増幅器５１と、Ｌｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをデジタル信号ＳΔｄにデジタル変換するＡ／Ｄ変換器５２とを有するΔ信号処理部３３と、振幅情報Σａ、位相情報Σｐ、振幅情報Δａ及び位相情報Δｐから航空機９１の方位角度θを演算するモノパルス演算部３７とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の方位を測定する二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Radar）装置及び二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モードＳトランスポンダまたはＡＴＣＲＢＳトランスポンダを搭載した航空機の方位角度を測角して監視する二次監視レーダ装置が知られている。
【０００３】
二次監視レーダ装置は、航空機に搭載されているトランスポンダにオールコール質問またはロールコール質問を送信する。また、二次監視レーダ装置は、その質問に対する様々な情報を含む応答を受信する。そして、二次監視レーダ装置は、受信した応答から航空管制の監視のために必要な情報を取得する。
【０００４】
一般に、二次監視レーダ装置は、航空機が存在する方位角度を測角する。この方位角度を測角するための技術として、モノパルス測角方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。モノパルス測角方法には、振幅モノパルス測角方法や位相モノパルス測角方法等が知られている。
【０００５】
従来の二次監視レーダ装置に用いられたモノパルス測角方法では、受信信号から生成されるΣ信号（和信号）及びΔ信号（差信号）のそれぞれの振幅情報及び位相情報とを別々に処理していた。具体的には、Σ信号から検波器によってΣ信号の振幅情報を検出するとともに、Δ信号から検波器によってΔ信号の振幅情報を検出する。また、リミッタを介して、Σ信号を位相検波器に入力してΣ信号の位相情報を検出するとともに、リミッタを介して、Δ信号を位相検波器に入力してΔ信号の位相情報を検出する。この後、方位角度演算部によって、アナログ信号のまま、Σ信号の振幅情報、位相情報、及びΔ信号の振幅情報、位相情報を用いてモノパルス信号を生成し、その信号を基にＡ／Ｄ変換器等を用いてモノパルス値を算出し、モノパルス値より航空機の方位角度が算出される。
【０００６】
更に、Σ信号及びΔ信号をアナログ信号で処理するので、ケーブル等による遅延及び減衰を抑制するために、Σ信号及びΔ信号の位相調整が、受信器に設けられたＲＦ部によって行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】吉田孝監修 「改訂 レーダ技術」社団法人電子情報通信学会、平成８年１０月１日発行、ｐ260-ｐ264
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法では、Σ信号の振幅情報及び位相情報と、Δ信号の振幅情報及び位相情報とを別々に処理するため、構成が複雑になるといった課題がある。更に、従来の二次監視レーダ装置は、Σ信号及びΔ信号をアナログ信号によって処理するために、より構成が複雑になるといった課題がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、構成を簡略化することができる二次監視レーダ装置及び二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る二次監視レーダ装置は、移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、モノパルス測角方式によって移動体の方位角度を測角する二次監視レーダ装置において、受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するΣ増幅手段と、前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するΣＡ／Ｄ変換手段とを有するΣ信号処理部と、受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するΔ増幅手段と、前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するΔＡ／Ｄ変換手段とを有するΔ信号処理部と、前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するモノパルス演算部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法は、移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、移動体の方位角度を演算する二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法において、受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するステップと、前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するステップと、受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するステップと、前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するステップと、前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Σ信号及びΔ信号を振幅情報及び位相情報を含んだ状態で、増幅した増幅信号をデジタル変換して方位角度を演算するので、構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態による二次監視レーダ装置と航空機との関係を示す概略図である。
【図２】二次監視レーダ装置のブロック図である。
【図３】第１実施形態によるモノパルス測角部のブロック図である。
【図４】アンテナに対する航空機の位置と信号の関係を説明する図である。
【図５】モノパルス値と航空機のずれ角度との関係を示すルックアップテーブルを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態による二次監視レーダ装置と航空機との関係を示す概略図である。図２は、二次監視レーダ装置のブロック図である。図３は、第１実施形態によるモノパルス測角部のブロック図である。図４は、アンテナに対する航空機の位置と信号の関係を説明する図である。図５は、モノパルス値と航空機のずれ角度との関係を示すルックアップテーブルを説明する図である。
【００１５】
図１に示すように、第１実施形態による二次監視レーダ装置１は、トランスポンダ９２が搭載された航空機９１と質問Ｑ及び応答Ｒを送受信して、種々の情報を得て監視するためのものである。二次監視レーダ装置１は、航空機９１のトランスポンダ９２から送信される応答Ｒを受信して、振幅モノパルス測角方式によって航空機９１の方位角度を測角する。
【００１６】
二次監視レーダ装置１は、地上局２に設置される。二次監視レーダ装置１は、アンテナ３と、送受信部４と、処理部５とを備えている。
【００１７】
アンテナ３は、航空機９１へ質問Ｑを送信する。また、アンテナ３は、応答Ｒを受信する。アンテナ３は、応答ＲからΣ信号（和信号）ＳΣ及びΔ信号（差信号）ＳΔを生成して、出力する。
【００１８】
図２に示すように、送受信部４は、ミキサー１１と、送信器１２と、受信器１３とを備えている。
【００１９】
ミキサー１１は、アンテナ３と、送信器１２及び受信器１３とを中継する。ミキサー１１は、送信器１２から送られる質問Ｑをアンテナ３へと送信する。また、ミキサー１１は、アンテナ３から送られる応答Ｒを受信器１３へと送信する。
【００２０】
送信器１２は、処理部５から入力された質問Ｑをミキサー１１及びアンテナ３を介して、航空機９１へと送信する。送信器１２は、メインビームから送信されるＩＮＴパルスを出力する主送信器（図示略）と、オムニビームから送信されるサイドローブ抑圧（ＳＬＳ）パルスを出力する副送信器（図示略）とを含む。
【００２１】
受信器１３は、質問Ｑに対する航空機９１からの応答Ｒを、アンテナ３及びミキサー１１を介して受信する。受信器１３は、受信した応答ＲのΣ信号ＳΣ及びΔ信号ＳΔのＲＦ信号からＩＦ（Intermediate Frequency）受信信号を生成するとともに、処理してＬｏｇΣビデオ信号及びＬｏｇΔビデオ信号に変換した後、モードＳ応答処理器２３及びＡＴＣＲＢＳ応答処理器２４に供給する。
【００２２】
また、受信器１３は、モノパルス測角部３１を備えている。モノパルス測角部３１は、応答Ｒを送信してきた航空機９１の方位角度θを振幅モノパルス測角方法によって測角するためのものである。
【００２３】
図３に示すように、モノパルス測角部３１は、ＩＦ信号化されたΣ信号ＳΣを処理するΣ信号処理部３２と、ＩＦ信号化されたΔ信号ＳΔを処理するΔ信号処理部３３と、モノパルス演算部３７とを備えている。
【００２４】
Σ信号処理部３２は、アンテナ３の複数個所で受信された応答Ｒを足したΣ信号ＳΣを処理するものである。Σ信号処理部３２は、Ｌｏｇ増幅器４１と、Ａ／Ｄ変換器４２と、デジタルＩ／Ｑ検波器４３と、振幅・位相算出器４４とを備えている。
【００２５】
Ｌｏｇ増幅器４１は、入力されるΣ信号ＳΣを振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇへと増幅するものである。Ｌｏｇ増幅器４１は、Ｌｏｇ検波器４５と、位相検波器４６と、ゲイン制御器４７とを備えている。
【００２６】
Ｌｏｇ検波器４５は、受信器１３から入力するΣ信号ＳΣから振幅情報を表すＬｏｇ波形ＳΣａを検出し、ゲイン制御器４７へと出力する。
【００２７】
位相検波器４６は、受信器１３から入力するΣ信号ＳΣから周波数と位相情報を表す位相波形ＳΣｐを検出し、ゲイン制御器４７に出力する。
【００２８】
ゲイン制御器４７は、Ｌｏｇ検波器４５から入力するＬｏｇ波形ＳΣａで特定される振幅に応じて、位相検波器４６から入力する位相波形ＳΣｐの振幅を増幅する。このとき、ゲイン制御器４７は、Ａ／Ｄ変換器４２の最大入力レベルを最大値として、位相波形ＳΣｐの振幅をリアルタイムで制御して、Ｌｏｇ波形ＳΣａ及び位相波形ＳΣｐをＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇへと変換する。また、ゲイン制御器４７は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをＡ／Ｄ変換器４２に出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器４２は、ゲイン制御器４７から入力する周波数情報、位相情報及び振幅情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをデジタル信号ＳΣｄにデジタル変換してデジタルＩ／Ｑ検波器４３へと出力する。
【００３０】
デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、直交検波するためのものである。デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、Ａ／Ｄ変換器４２から入力するデジタル信号ＳΣｄをＩ（同相）信号ＳΣＩとＱ（直交）信号ＳΣＱとに直交検波する。デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、分離したＩ信号ＳΣＩ及びＱ信号ＳΣＱを振幅・位相算出器４４へと出力する。
【００３１】
振幅・位相算出器４４は、デジタルＩ／Ｑ検波器４３から入力するＩ信号ＳΣＩ及びＱ信号ＳΣＱを用いて、信号の強度を示す振幅情報Σａと、信号の位相を示す位相情報Σｐとを算出する。振幅・位相算出器４４は、振幅情報Σａを振幅比算出器３４へと出力する。振幅・位相算出器４４は、ＬｏｇΣビデオ信号を２値化するための応答処理器２３、２４へと出力する。また、振幅・位相算出器４４は、位相情報Σｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００３２】
Δ信号処理部３３は、アンテナ３の複数個所で受信された応答Ｒを引き算したΔ信号ＳΔを処理するものである。Δ信号処理部３３は、Ｌｏｇ増幅器５１と、Ａ／Ｄ変換器５２と、デジタルＩ／Ｑ検波器５３と、振幅・位相算出器５４とを備えている。
【００３３】
Ｌｏｇ増幅器５１は、入力されるΔ信号ＳΔを振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇへと増幅するものである。Ｌｏｇ増幅器５１は、Ｌｏｇ検波器５５と、位相検波器５６と、ゲイン制御器５７とを備えている。
【００３４】
Ｌｏｇ検波器５５は、受信器１３から入力するΔ信号ＳΔから振幅情報を表すＬｏｇ波形ＳΔａを検出し、ゲイン制御器５７へと出力する。
【００３５】
位相検波器５６は、受信器１３から入力するΔ信号ＳΔから周波数と位相情報を表す位相波形ＳΔｐを検出し、ゲイン制御器５７に出力する。
【００３６】
ゲイン制御器５７は、Ｌｏｇ検波器５５から入力するＬｏｇ波形ＳΔａで特定される振幅に応じて、位相検波器５６から入力する位相波形ＳΔｐの振幅を増幅する。このとき、ゲイン制御器５７は、Ａ／Ｄ変換器５２の最大入力レベルを最大値として、位相波形ＳΔｐの振幅をリアルタイムで制御して、Ｌｏｇ波形ＳΔａ及び位相波形ＳΔｐをＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇへと変換する。また、ゲイン制御器５７は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをＡ／Ｄ変換器５２に出力する。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換器５２は、ゲイン制御器５７から入力する周波数情報、位相情報及び振幅情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをデジタル信号ＳΔｄにデジタル変換してデジタルＩ／Ｑ検波器５３へと出力する。
【００３８】
デジタルＩ／Ｑ検波器５３は、直交検波するためのものである。デジタルＩ／Ｑ検波器５３は、Ａ／Ｄ変換器５２から入力するデジタル信号ＳΔｄをＩ（同相）信号ＳΔＩとＱ（直交）信号ＳΔＱとに直交検波する。デジタルＩ／Ｑ検波器５３は、分離したＩ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱを振幅・位相算出器５４へと出力する。
【００３９】
振幅・位相算出器５４は、デジタルＩ／Ｑ検波器５３から入力するＩ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱを用いて、信号の強度を示す振幅情報Δａと、信号の位相を示す位相情報Δｐとを算出する。振幅・位相算出器５４は、振幅情報Δａを振幅比算出器３４へと出力する。振幅・位相算出器５４は、ＬｏｇΔビデオ信号を２値化するための応答処理器２３、２４へと出力する。また、振幅・位相算出器５４は、位相情報Δｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００４０】
モノパルス演算部３７は、振幅情報Σａ、位相情報Σｐ、振幅情報Δａ、位相情報Δｐから航空機９１の方位角度θを演算する。モノパルス演算部３７は、振幅比算出器３４と、位相差算出器３５と、方位角度算出部３６とを含む。
【００４１】
振幅比算出器３４は、振幅・位相算出器４４、５４から入力された振幅情報Σａ、Δａを以下の式に代入して、図４に示すアンテナ３正面からの航空機９１のずれ角度（オフボアサイト角度）Θに対応する振幅比情報Ｉａを算出する。
Ｉａ＝ｋ×ａｒｃｔａｎ（Δａ／Σａ） ・・・（１）
【００４２】
位相差算出器３５は、振幅・位相算出器４４、５４から入力された位相情報Σｐ、Δｐを以下の式に代入して、航空機９１がアンテナ３の正面に対して右、左のいずれに位置しているかを示す位相差情報Ｉｐを算出する。
Ｉｐ＝Σｐ−Δｐ ・・・（２）
尚、位相差算出器３５には、位相オフセット記憶部６１に記憶された位相オフセット値Ｖｏｆｆが入力される。位相差算出器３５では、位相情報Σｐ、Δｐが位相オフセット値Ｖｏｆｆによってオフセットされる。これにより、アンテナ３の略正面（即ち、ずれ角度Θが略「０」）の航空機９１の位相差情報Ｉｐを正確に算出することができる。
【００４３】
方位角度算出部３６は、振幅比情報Ｉａ及び位相差情報Ｉｐからモノパルス値ＭＰを算出する。方位角度算出部３６は、図５に示すルックアップテーブルから演算したモノパルス値ＭＰに対応するずれ角度Θを算出する。方位角度算出部３６は、前述したずれ角度Θとアンテナ３のアジマス値Ｖａｚから航空機９１の方位角度θを演算する。方位角度算出部３６は、演算した方位角度θを応答処理器２３、２４へと出力する。
【００４４】
図２に示すように、処理部５は、送信制御器２１と、チャネル管理器２２と、モードＳ応答処理器２３と、ＡＴＣＲＢＳ応答処理器２４と、タイミング信号発生器２５と、監視処理器２６とを備えている。
【００４５】
送信制御器２１は、監視処理器２６から供給される情報に基づき、質問Ｑを生成する。送信制御器２１は、送信器１２及びミキサー１１を介して、生成した質問Ｑをアンテナ３から送信する。
【００４６】
チャネル管理器２２は、タイミング信号発生器２５からの信号に基づき、質問や応答のスケジューリングを行う。
【００４７】
モードＳ応答処理器２３は、モードＳ用のトランスポンダ９２を搭載した航空機９１からのモードＳ用の応答Ｒを検出して、処理する。
【００４８】
ＡＴＣＲＢＳ応答処理器２４は、ＡＴＣＲＢＳ用のトランスポンダ９２を搭載した航空機９１からのモードＡ／Ｃ用の応答Ｒを検出して、処理する。
【００４９】
タイミング信号発生器２５は、処理部５全体のシステムを統括制御すべく、アンテナ３の方位方向におけるシステムの動作や質問信号形成等のためのタイミングを形成して供給する。
【００５０】
監視処理器２６では、航空機９１との間の質問Ｑ及び応答Ｒに必要な情報が記憶され、相関処理等の種々の処理を実行している。監視処理器２６では、航空機９１の方位角度θの情報によって、次の応答Ｒを受信する際の当該航空機９１の位置を予測する。
【００５１】
次に、二次監視レーダ装置１による航空機９１の方位角度を測角するモノパルス測角処理について説明する。
【００５２】
図１に示すように、二次監視レーダ装置１が、航空機９１に質問Ｑを送信する。航空機９１は、質問Ｑを受信すると、質問Ｑに対応した応答Ｒを送信する。二次監視レーダ装置１では、アンテナ３によって応答Ｒを受信する。この後、アンテナ３で受信された応答Ｒから生成されたΣ信号ＳΣ及びΔ信号ＳΔが、受信器１３へと送信される。この後、受信器１３のモノパルス測角部３１では、モノパルス測角処理が行われる。
【００５３】
まず、図３に示すように、モノパルス測角部３１には、ミキサー１１を介して、アンテナ３で受信された応答Ｒから生成されたΣ信号ＳΣ及びΔ信号ＳΔが入力される。
【００５４】
Σ信号ＳΣは、Ｌｏｇ増幅器４１のＬｏｇ検波器４５及び位相検波器４６へと入力される。Ｌｏｇ検波器４５は、Σ信号ＳΣから振幅情報を表すＬｏｇ波形ＳΣａを検出し、ゲイン制御器４７へと出力する。一方、位相検波器４６は、Σ信号ＳΣから周波数と位相を表す位相波形ＳΣｐを検出し、ゲイン制御器４７へと出力する。ゲイン制御器４７は、Ａ／Ｄ変換器４２の最大入力レベル以下に振幅がなるように、Ｌｏｇ波形ＳΣａに基づいて位相波形ＳΣｐの振幅を増幅して、Σ信号ＳΣの振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇへと変換する。ゲイン制御器４７は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをＡ／Ｄ変換器４２へと出力する。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換器４２は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをデジタル信号ＳΣｄへと変換した後、デジタルＩ／Ｑ検波器４３へと出力する。デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、デジタル信号ＳΣｄをＩ信号ＳΣＩとＱ信号ＳΣＱとに分離して、それぞれを振幅・位相算出器４４へと出力する。振幅・位相算出器４４は、Ｉ信号ＳΣＩ及びＱ信号ＳΣＱから振幅情報Σａ及び位相情報Σｐを算出する。振幅・位相算出器４４は、振幅情報Σａを振幅比算出器３４へと出力するとともに、位相情報Σｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００５６】
一方、Δ信号処理部３３でも、Σ信号処理部３２と略同様の処理が行われる。以下、簡単に、Δ信号処理部３３での処理について説明する。まず、Δ信号処理部３３のＬｏｇ増幅器５１では、Δ信号ＳΔをΔ信号ＳΔの振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇへと増幅する。次に、Ａ／Ｄ変換器５２では、Ｌｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをデジタル信号ＳΔｄへとデジタル変換する。その後、デジタルＩ／Ｑ検波器５３では、デジタル信号ＳΔｄをＩ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱへと直交検波する。次に、振幅・位相算出器５４では、Ｉ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱから振幅情報Δａ及び位相情報Δｐを算出する。そして、振幅・位相算出器５４は、振幅情報Δａを振幅比算出器３４へと出力するとともに、位相情報Δｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００５７】
振幅比算出器３４は、入力された振幅情報Σａ、Δａと式（１）とに基づいて、ずれ角度Θに対応する振幅比情報Ｉａを算出して、方位角度算出部３６へと出力する。位相差算出器３５は、入力された位相情報Σｐ、Δｐと式（２）とに基づいて、位相差情報Ｉｐを算出して、方位角度算出部３６へと出力する。
【００５８】
方位角度算出部３６では、振幅比情報Ｉａ及び位相差情報Ｉｐに基づいて、モノパルス値ＭＰを算出する。その後、方位角度算出部３６は、図５に示すルックアップテーブルにモノパルス値ＭＰを適用して、ずれ角度Θを算出する。例えば、モノパルス値ＭＰ＝ａの時は、ずれ角度Θ＝＋ｂ［ｄｅｇ］となり、モノパルス値ＭＰ＝０の時は、ずれ角度Θ＝−ｃ［ｄｅｇ］となる。方位角度算出部３６は、ずれ角度Θとアジマス値Ｖａｚから航空機９１の方位角度θを算出して、応答処理器２３、２４へと出力する。
【００５９】
上述したように第１実施形態による二次監視レーダ装置１では、Ｌｏｇ増幅器４１（５１）によって、振幅情報を示すＬｏｇ波形ＳΣａ（ＳΔａ）及び位相波形ＳΣｐ（ＳΔｐ）を含んだままでΣ信号ＳΣ（Δ信号ＳΔ）をＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇ（ＳΔＬｏｇ）に増幅した後、Ａ／Ｄ変換器４２（５２）によりデジタル変換している。この結果、振幅情報と位相情報とを別々に処理する従来のモノパルス測角方法に比べて、二次監視レーダ装置１の構成を簡略化することができる。
【００６０】
また、従来のように振幅情報と位相情報とを別々にアナログ信号の状態で処理した場合、ケーブル等による遅延や減衰が生じていた。このため、受信器１３が有するＲＦ部（図示略）での位相調整に多大な時間を必要としていた。一方、第１実施形態による二次監視レーダ装置１では、Ｌｏｇ波形ＳΣａ（ＳΔａ）と位相波形ＳΣｐ（ＳΔｐ）とを含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇ（ＳΔＬｏｇ）をＡ／Ｄ変換器４２（５２）によって、デジタル信号ＳΣｄ（ＳΔｄ）に変換している。これにより、ＲＦ部での位相調整を必要としないので、容易に二次監視レーダ装置１を設定することができる。
【００６１】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００６２】
上述した実施形態の数値、構成等は適宜変更及び省略可能である。
【００６３】
上述した実施形態では、振幅モノパルス方法を採用した二次監視レーダ装置に本発明を適用したが、位相モノパルスを採用した二次監視レーダ装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 二次監視レーダ装置
２ 地上局
３ アンテナ
４ 送受信部
５ 処理部
１１ ミキサー
１２ 送信器
１３ 受信器
２１ 送信制御器
２２ チャネル管理器
２３ モードＳ応答処理器
２４ ＡＴＣＲＢＳ応答処理器
２５ タイミング信号発生器
２６ 監視処理器
３１ モノパルス測角部
３２ Σ信号処理部
３３ Δ信号処理部
３４ 振幅比算出器
３５ 位相差算出器
３６ 方位角度演算部
４１、５１ Ｌｏｇ増幅器
４２、５２ Ａ／Ｄ変換器
４３、５３ デジタルＩ／Ｑ検波器
４４、５４ 振幅・位相算出器
４５、５５ Ｌｏｇ検波器
４６、５６ 位相検波器
４７、５７ ゲイン制御器
６１ 位相オフセット記憶部
９１ 航空機
９２ トランスポンダ
Ｉａ 振幅比情報
Ｉｐ 位相差情報
ＭＰ モノパルス値
Ｑ 質問
Ｒ 応答
ＳΣ Σ信号
ＳΔ Δ信号
ＳΣａ、ＳΔａ Ｌｏｇ波形
ＳΣｐ、ＳΔｐ 位相波形
ＳΣＬｏｇ、ＳΔＬｏｇ Ｌｏｇ増幅信号
ＳΣｄ、ＳΔｄ デジタル信号
ＳΣＩ、ＳΔＩ Ｉ信号
ＳΣＱ、ＳΔＱ Ｑ信号
Ｖａｚ アジマス値
Ｖｏｆｆ 位相オフセット値
Σａ、Δａ 振幅情報
Σｐ、Δｐ 位相情報
Θ ずれ角度
θ 方位角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の方位を測定する二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Radar）装置及び二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モードＳトランスポンダまたはＡＴＣＲＢＳトランスポンダを搭載した航空機の方位角度を測角して監視する二次監視レーダ装置が知られている。
【０００３】
二次監視レーダ装置は、航空機に搭載されているトランスポンダにオールコール質問またはロールコール質問を送信する。また、二次監視レーダ装置は、その質問に対する様々な情報を含む応答を受信する。そして、二次監視レーダ装置は、受信した応答から航空管制の監視のために必要な情報を取得する。
【０００４】
一般に、二次監視レーダ装置は、航空機が存在する方位角度を測角する。この方位角度を測角するための技術として、モノパルス測角方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。モノパルス測角方法には、振幅モノパルス測角方法や位相モノパルス測角方法等が知られている。
【０００５】
従来の二次監視レーダ装置に用いられたモノパルス測角方法では、受信信号から生成されるΣ信号（和信号）及びΔ信号（差信号）のそれぞれの振幅情報及び位相情報とを別々に処理していた。具体的には、Σ信号から検波器によってΣ信号の振幅情報を検出するとともに、Δ信号から検波器によってΔ信号の振幅情報を検出する。また、リミッタを介して、Σ信号を位相検波器に入力してΣ信号の位相情報を検出するとともに、リミッタを介して、Δ信号を位相検波器に入力してΔ信号の位相情報を検出する。この後、方位角度演算部によって、アナログ信号のまま、Σ信号の振幅情報、位相情報、及びΔ信号の振幅情報、位相情報を用いてモノパルス信号を生成し、その信号を基にＡ／Ｄ変換器等を用いてモノパルス値を算出し、モノパルス値より航空機の方位角度が算出される。
【０００６】
更に、Σ信号及びΔ信号をアナログ信号で処理するので、ケーブル等による遅延及び減衰を抑制するために、Σ信号及びΔ信号の位相調整が、受信器に設けられたＲＦ部によって行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】吉田孝監修 「改訂 レーダ技術」社団法人電子情報通信学会、平成８年１０月１日発行、ｐ260-ｐ264
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法では、Σ信号の振幅情報及び位相情報と、Δ信号の振幅情報及び位相情報とを別々に処理するため、構成が複雑になるといった課題がある。更に、従来の二次監視レーダ装置は、Σ信号及びΔ信号をアナログ信号によって処理するために、より構成が複雑になるといった課題がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、構成を簡略化することができる二次監視レーダ装置及び二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る二次監視レーダ装置は、移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、モノパルス測角方式によって移動体の方位角度を測角する二次監視レーダ装置において、受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するΣ増幅手段と、前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するΣＡ／Ｄ変換手段とを有するΣ信号処理部と、受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するΔ増幅手段と、前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するΔＡ／Ｄ変換手段とを有するΔ信号処理部と、前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するモノパルス演算部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法は、移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、移動体の方位角度を演算する二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法において、受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するステップと、前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するステップと、受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するステップと、前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するステップと、前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Σ信号及びΔ信号を振幅情報及び位相情報を含んだ状態で、増幅した増幅信号をデジタル変換して方位角度を演算するので、構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態による二次監視レーダ装置と航空機との関係を示す概略図である。
【図２】二次監視レーダ装置のブロック図である。
【図３】第１実施形態によるモノパルス測角部のブロック図である。
【図４】アンテナに対する航空機の位置と信号の関係を説明する図である。
【図５】モノパルス値と航空機のずれ角度との関係を示すルックアップテーブルを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態による二次監視レーダ装置と航空機との関係を示す概略図である。図２は、二次監視レーダ装置のブロック図である。図３は、第１実施形態によるモノパルス測角部のブロック図である。図４は、アンテナに対する航空機の位置と信号の関係を説明する図である。図５は、モノパルス値と航空機のずれ角度との関係を示すルックアップテーブルを説明する図である。
【００１５】
図１に示すように、第１実施形態による二次監視レーダ装置１は、トランスポンダ９２が搭載された航空機９１と質問Ｑ及び応答Ｒを送受信して、種々の情報を得て監視するためのものである。二次監視レーダ装置１は、航空機９１のトランスポンダ９２から送信される応答Ｒを受信して、振幅モノパルス測角方式によって航空機９１の方位角度を測角する。
【００１６】
二次監視レーダ装置１は、地上局２に設置される。二次監視レーダ装置１は、アンテナ３と、送受信部４と、処理部５とを備えている。
【００１７】
アンテナ３は、航空機９１へ質問Ｑを送信する。また、アンテナ３は、応答Ｒを受信する。アンテナ３は、応答ＲからΣ信号（和信号）ＳΣ及びΔ信号（差信号）ＳΔを生成して、出力する。
【００１８】
図２に示すように、送受信部４は、ミキサー１１と、送信器１２と、受信器１３とを備えている。
【００１９】
ミキサー１１は、アンテナ３と、送信器１２及び受信器１３とを中継する。ミキサー１１は、送信器１２から送られる質問Ｑをアンテナ３へと送信する。また、ミキサー１１は、アンテナ３から送られる応答Ｒを受信器１３へと送信する。
【００２０】
送信器１２は、処理部５から入力された質問Ｑをミキサー１１及びアンテナ３を介して、航空機９１へと送信する。送信器１２は、メインビームから送信されるＩＮＴパルスを出力する主送信器（図示略）と、オムニビームから送信されるサイドローブ抑圧（ＳＬＳ）パルスを出力する副送信器（図示略）とを含む。
【００２１】
受信器１３は、質問Ｑに対する航空機９１からの応答Ｒを、アンテナ３及びミキサー１１を介して受信する。受信器１３は、受信した応答ＲのΣ信号ＳΣ及びΔ信号ＳΔのＲＦ信号からＩＦ（Intermediate Frequency）受信信号を生成するとともに、処理してＬｏｇΣビデオ信号及びＬｏｇΔビデオ信号に変換した後、モードＳ応答処理器２３及びＡＴＣＲＢＳ応答処理器２４に供給する。
【００２２】
また、受信器１３は、モノパルス測角部３１を備えている。モノパルス測角部３１は、応答Ｒを送信してきた航空機９１の方位角度θを振幅モノパルス測角方法によって測角するためのものである。
【００２３】
図３に示すように、モノパルス測角部３１は、ＩＦ信号化されたΣ信号ＳΣを処理するΣ信号処理部３２と、ＩＦ信号化されたΔ信号ＳΔを処理するΔ信号処理部３３と、モノパルス演算部３７とを備えている。
【００２４】
Σ信号処理部３２は、アンテナ３の複数個所で受信された応答Ｒを足したΣ信号ＳΣを処理するものである。Σ信号処理部３２は、Ｌｏｇ増幅器４１と、Ａ／Ｄ変換器４２と、デジタルＩ／Ｑ検波器４３と、振幅・位相算出器４４とを備えている。
【００２５】
Ｌｏｇ増幅器４１は、入力されるΣ信号ＳΣを振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇへと増幅するものである。Ｌｏｇ増幅器４１は、Ｌｏｇ検波器４５と、位相検波器４６と、ゲイン制御器４７とを備えている。
【００２６】
Ｌｏｇ検波器４５は、受信器１３から入力するΣ信号ＳΣから振幅情報を表すＬｏｇ波形ＳΣａを検出し、ゲイン制御器４７へと出力する。
【００２７】
位相検波器４６は、受信器１３から入力するΣ信号ＳΣから周波数と位相情報を表す位相波形ＳΣｐを検出し、ゲイン制御器４７に出力する。
【００２８】
ゲイン制御器４７は、Ｌｏｇ検波器４５から入力するＬｏｇ波形ＳΣａで特定される振幅に応じて、位相検波器４６から入力する位相波形ＳΣｐの振幅を増幅する。このとき、ゲイン制御器４７は、Ａ／Ｄ変換器４２の最大入力レベルを最大値として、位相波形ＳΣｐの振幅をリアルタイムで制御して、Ｌｏｇ波形ＳΣａ及び位相波形ＳΣｐをＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇへと変換する。また、ゲイン制御器４７は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをＡ／Ｄ変換器４２に出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器４２は、ゲイン制御器４７から入力する周波数情報、位相情報及び振幅情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをデジタル信号ＳΣｄにデジタル変換してデジタルＩ／Ｑ検波器４３へと出力する。
【００３０】
デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、直交検波するためのものである。デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、Ａ／Ｄ変換器４２から入力するデジタル信号ＳΣｄをＩ（同相）信号ＳΣＩとＱ（直交）信号ＳΣＱとに直交検波する。デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、分離したＩ信号ＳΣＩ及びＱ信号ＳΣＱを振幅・位相算出器４４へと出力する。
【００３１】
振幅・位相算出器４４は、デジタルＩ／Ｑ検波器４３から入力するＩ信号ＳΣＩ及びＱ信号ＳΣＱを用いて、信号の強度を示す振幅情報Σａと、信号の位相を示す位相情報Σｐとを算出する。振幅・位相算出器４４は、振幅情報Σａを振幅比算出器３４へと出力する。振幅・位相算出器４４は、ＬｏｇΣビデオ信号を２値化するための応答処理器２３、２４へと出力する。また、振幅・位相算出器４４は、位相情報Σｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００３２】
Δ信号処理部３３は、アンテナ３の複数個所で受信された応答Ｒを引き算したΔ信号ＳΔを処理するものである。Δ信号処理部３３は、Ｌｏｇ増幅器５１と、Ａ／Ｄ変換器５２と、デジタルＩ／Ｑ検波器５３と、振幅・位相算出器５４とを備えている。
【００３３】
Ｌｏｇ増幅器５１は、入力されるΔ信号ＳΔを振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇへと増幅するものである。Ｌｏｇ増幅器５１は、Ｌｏｇ検波器５５と、位相検波器５６と、ゲイン制御器５７とを備えている。
【００３４】
Ｌｏｇ検波器５５は、受信器１３から入力するΔ信号ＳΔから振幅情報を表すＬｏｇ波形ＳΔａを検出し、ゲイン制御器５７へと出力する。
【００３５】
位相検波器５６は、受信器１３から入力するΔ信号ＳΔから周波数と位相情報を表す位相波形ＳΔｐを検出し、ゲイン制御器５７に出力する。
【００３６】
ゲイン制御器５７は、Ｌｏｇ検波器５５から入力するＬｏｇ波形ＳΔａで特定される振幅に応じて、位相検波器５６から入力する位相波形ＳΔｐの振幅を増幅する。このとき、ゲイン制御器５７は、Ａ／Ｄ変換器５２の最大入力レベルを最大値として、位相波形ＳΔｐの振幅をリアルタイムで制御して、Ｌｏｇ波形ＳΔａ及び位相波形ＳΔｐをＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇへと変換する。また、ゲイン制御器５７は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをＡ／Ｄ変換器５２に出力する。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換器５２は、ゲイン制御器５７から入力する周波数情報、位相情報及び振幅情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをデジタル信号ＳΔｄにデジタル変換してデジタルＩ／Ｑ検波器５３へと出力する。
【００３８】
デジタルＩ／Ｑ検波器５３は、直交検波するためのものである。デジタルＩ／Ｑ検波器５３は、Ａ／Ｄ変換器５２から入力するデジタル信号ＳΔｄをＩ（同相）信号ＳΔＩとＱ（直交）信号ＳΔＱとに直交検波する。デジタルＩ／Ｑ検波器５３は、分離したＩ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱを振幅・位相算出器５４へと出力する。
【００３９】
振幅・位相算出器５４は、デジタルＩ／Ｑ検波器５３から入力するＩ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱを用いて、信号の強度を示す振幅情報Δａと、信号の位相を示す位相情報Δｐとを算出する。振幅・位相算出器５４は、振幅情報Δａを振幅比算出器３４へと出力する。振幅・位相算出器５４は、ＬｏｇΔビデオ信号を２値化するための応答処理器２３、２４へと出力する。また、振幅・位相算出器５４は、位相情報Δｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００４０】
モノパルス演算部３７は、振幅情報Σａ、位相情報Σｐ、振幅情報Δａ、位相情報Δｐから航空機９１の方位角度θを演算する。モノパルス演算部３７は、振幅比算出器３４と、位相差算出器３５と、方位角度算出部３６とを含む。
【００４１】
振幅比算出器３４は、振幅・位相算出器４４、５４から入力された振幅情報Σａ、Δａを以下の式に代入して、図４に示すアンテナ３正面からの航空機９１のずれ角度（オフボアサイト角度）Θに対応する振幅比情報Ｉａを算出する。
Ｉａ＝ｋ×ａｒｃｔａｎ（Δａ／Σａ） ・・・（１）
【００４２】
位相差算出器３５は、振幅・位相算出器４４、５４から入力された位相情報Σｐ、Δｐを以下の式に代入して、航空機９１がアンテナ３の正面に対して右、左のいずれに位置しているかを示す位相差情報Ｉｐを算出する。
Ｉｐ＝Σｐ−Δｐ ・・・（２）
尚、位相差算出器３５には、位相オフセット記憶部６１に記憶された位相オフセット値Ｖｏｆｆが入力される。位相差算出器３５では、位相情報Σｐ、Δｐが位相オフセット値Ｖｏｆｆによってオフセットされる。これにより、アンテナ３の略正面（即ち、ずれ角度Θが略「０」）の航空機９１の位相差情報Ｉｐを正確に算出することができる。
【００４３】
方位角度算出部３６は、振幅比情報Ｉａ及び位相差情報Ｉｐからモノパルス値ＭＰを算出する。方位角度算出部３６は、図５に示すルックアップテーブルから演算したモノパルス値ＭＰに対応するずれ角度Θを算出する。方位角度算出部３６は、前述したずれ角度Θとアンテナ３のアジマス値Ｖａｚから航空機９１の方位角度θを演算する。方位角度算出部３６は、演算した方位角度θを応答処理器２３、２４へと出力する。
【００４４】
図２に示すように、処理部５は、送信制御器２１と、チャネル管理器２２と、モードＳ応答処理器２３と、ＡＴＣＲＢＳ応答処理器２４と、タイミング信号発生器２５と、監視処理器２６とを備えている。
【００４５】
送信制御器２１は、監視処理器２６から供給される情報に基づき、質問Ｑを生成する。送信制御器２１は、送信器１２及びミキサー１１を介して、生成した質問Ｑをアンテナ３から送信する。
【００４６】
チャネル管理器２２は、タイミング信号発生器２５からの信号に基づき、質問や応答のスケジューリングを行う。
【００４７】
モードＳ応答処理器２３は、モードＳ用のトランスポンダ９２を搭載した航空機９１からのモードＳ用の応答Ｒを検出して、処理する。
【００４８】
ＡＴＣＲＢＳ応答処理器２４は、ＡＴＣＲＢＳ用のトランスポンダ９２を搭載した航空機９１からのモードＡ／Ｃ用の応答Ｒを検出して、処理する。
【００４９】
タイミング信号発生器２５は、処理部５全体のシステムを統括制御すべく、アンテナ３の方位方向におけるシステムの動作や質問信号形成等のためのタイミングを形成して供給する。
【００５０】
監視処理器２６では、航空機９１との間の質問Ｑ及び応答Ｒに必要な情報が記憶され、相関処理等の種々の処理を実行している。監視処理器２６では、航空機９１の方位角度θの情報によって、次の応答Ｒを受信する際の当該航空機９１の位置を予測する。
【００５１】
次に、二次監視レーダ装置１による航空機９１の方位角度を測角するモノパルス測角処理について説明する。
【００５２】
図１に示すように、二次監視レーダ装置１が、航空機９１に質問Ｑを送信する。航空機９１は、質問Ｑを受信すると、質問Ｑに対応した応答Ｒを送信する。二次監視レーダ装置１では、アンテナ３によって応答Ｒを受信する。この後、アンテナ３で受信された応答Ｒから生成されたΣ信号ＳΣ及びΔ信号ＳΔが、受信器１３へと送信される。この後、受信器１３のモノパルス測角部３１では、モノパルス測角処理が行われる。
【００５３】
まず、図３に示すように、モノパルス測角部３１には、ミキサー１１を介して、アンテナ３で受信された応答Ｒから生成されたΣ信号ＳΣ及びΔ信号ＳΔが入力される。
【００５４】
Σ信号ＳΣは、Ｌｏｇ増幅器４１のＬｏｇ検波器４５及び位相検波器４６へと入力される。Ｌｏｇ検波器４５は、Σ信号ＳΣから振幅情報を表すＬｏｇ波形ＳΣａを検出し、ゲイン制御器４７へと出力する。一方、位相検波器４６は、Σ信号ＳΣから周波数と位相を表す位相波形ＳΣｐを検出し、ゲイン制御器４７へと出力する。ゲイン制御器４７は、Ａ／Ｄ変換器４２の最大入力レベル以下に振幅がなるように、Ｌｏｇ波形ＳΣａに基づいて位相波形ＳΣｐの振幅を増幅して、Σ信号ＳΣの振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇへと変換する。ゲイン制御器４７は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをＡ／Ｄ変換器４２へと出力する。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換器４２は、Ｌｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇをデジタル信号ＳΣｄへと変換した後、デジタルＩ／Ｑ検波器４３へと出力する。デジタルＩ／Ｑ検波器４３は、デジタル信号ＳΣｄをＩ信号ＳΣＩとＱ信号ＳΣＱとに分離して、それぞれを振幅・位相算出器４４へと出力する。振幅・位相算出器４４は、Ｉ信号ＳΣＩ及びＱ信号ＳΣＱから振幅情報Σａ及び位相情報Σｐを算出する。振幅・位相算出器４４は、振幅情報Σａを振幅比算出器３４へと出力するとともに、位相情報Σｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００５６】
一方、Δ信号処理部３３でも、Σ信号処理部３２と略同様の処理が行われる。以下、簡単に、Δ信号処理部３３での処理について説明する。まず、Δ信号処理部３３のＬｏｇ増幅器５１では、Δ信号ＳΔをΔ信号ＳΔの振幅情報及び位相情報を含むＬｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇへと増幅する。次に、Ａ／Ｄ変換器５２では、Ｌｏｇ増幅信号ＳΔＬｏｇをデジタル信号ＳΔｄへとデジタル変換する。その後、デジタルＩ／Ｑ検波器５３では、デジタル信号ＳΔｄをＩ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱへと直交検波する。次に、振幅・位相算出器５４では、Ｉ信号ＳΔＩ及びＱ信号ＳΔＱから振幅情報Δａ及び位相情報Δｐを算出する。そして、振幅・位相算出器５４は、振幅情報Δａを振幅比算出器３４へと出力するとともに、位相情報Δｐを位相差算出器３５へと出力する。
【００５７】
振幅比算出器３４は、入力された振幅情報Σａ、Δａと式（１）とに基づいて、ずれ角度Θに対応する振幅比情報Ｉａを算出して、方位角度算出部３６へと出力する。位相差算出器３５は、入力された位相情報Σｐ、Δｐと式（２）とに基づいて、位相差情報Ｉｐを算出して、方位角度算出部３６へと出力する。
【００５８】
方位角度算出部３６では、振幅比情報Ｉａ及び位相差情報Ｉｐに基づいて、モノパルス値ＭＰを算出する。その後、方位角度算出部３６は、図５に示すルックアップテーブルにモノパルス値ＭＰを適用して、ずれ角度Θを算出する。例えば、モノパルス値ＭＰ＝ａの時は、ずれ角度Θ＝＋ｂ［ｄｅｇ］となり、モノパルス値ＭＰ＝０の時は、ずれ角度Θ＝−ｃ［ｄｅｇ］となる。方位角度算出部３６は、ずれ角度Θとアジマス値Ｖａｚから航空機９１の方位角度θを算出して、応答処理器２３、２４へと出力する。
【００５９】
上述したように第１実施形態による二次監視レーダ装置１では、Ｌｏｇ増幅器４１（５１）によって、振幅情報を示すＬｏｇ波形ＳΣａ（ＳΔａ）及び位相波形ＳΣｐ（ＳΔｐ）を含んだままでΣ信号ＳΣ（Δ信号ＳΔ）をＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇ（ＳΔＬｏｇ）に増幅した後、Ａ／Ｄ変換器４２（５２）によりデジタル変換している。この結果、振幅情報と位相情報とを別々に処理する従来のモノパルス測角方法に比べて、二次監視レーダ装置１の構成を簡略化することができる。
【００６０】
また、従来のように振幅情報と位相情報とを別々にアナログ信号の状態で処理した場合、ケーブル等による遅延や減衰が生じていた。このため、受信器１３が有するＲＦ部（図示略）での位相調整に多大な時間を必要としていた。一方、第１実施形態による二次監視レーダ装置１では、Ｌｏｇ波形ＳΣａ（ＳΔａ）と位相波形ＳΣｐ（ＳΔｐ）とを含むＬｏｇ増幅信号ＳΣＬｏｇ（ＳΔＬｏｇ）をＡ／Ｄ変換器４２（５２）によって、デジタル信号ＳΣｄ（ＳΔｄ）に変換している。これにより、ＲＦ部での位相調整を必要としないので、容易に二次監視レーダ装置１を設定することができる。
【００６１】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００６２】
上述した実施形態の数値、構成等は適宜変更及び省略可能である。
【００６３】
上述した実施形態では、振幅モノパルス方法を採用した二次監視レーダ装置に本発明を適用したが、位相モノパルスを採用した二次監視レーダ装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 二次監視レーダ装置
２ 地上局
３ アンテナ
４ 送受信部
５ 処理部
１１ ミキサー
１２ 送信器
１３ 受信器
２１ 送信制御器
２２ チャネル管理器
２３ モードＳ応答処理器
２４ ＡＴＣＲＢＳ応答処理器
２５ タイミング信号発生器
２６ 監視処理器
３１ モノパルス測角部
３２ Σ信号処理部
３３ Δ信号処理部
３４ 振幅比算出器
３５ 位相差算出器
３６ 方位角度演算部
４１、５１ Ｌｏｇ増幅器
４２、５２ Ａ／Ｄ変換器
４３、５３ デジタルＩ／Ｑ検波器
４４、５４ 振幅・位相算出器
４５、５５ Ｌｏｇ検波器
４６、５６ 位相検波器
４７、５７ ゲイン制御器
６１ 位相オフセット記憶部
９１ 航空機
９２ トランスポンダ
Ｉａ 振幅比情報
Ｉｐ 位相差情報
ＭＰ モノパルス値
Ｑ 質問
Ｒ 応答
ＳΣ Σ信号
ＳΔ Δ信号
ＳΣａ、ＳΔａ Ｌｏｇ波形
ＳΣｐ、ＳΔｐ 位相波形
ＳΣＬｏｇ、ＳΔＬｏｇ Ｌｏｇ増幅信号
ＳΣｄ、ＳΔｄ デジタル信号
ＳΣＩ、ＳΔＩ Ｉ信号
ＳΣＱ、ＳΔＱ Ｑ信号
Ｖａｚ アジマス値
Ｖｏｆｆ 位相オフセット値
Σａ、Δａ 振幅情報
Σｐ、Δｐ 位相情報
Θ ずれ角度
θ 方位角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、モノパルス測角方式によって移動体の方位角度を測角する二次監視レーダ装置において、
受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するΣ増幅手段と、前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するΣＡ／Ｄ変換手段とを有するΣ信号処理部と、
受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するΔ増幅手段と、前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するΔＡ／Ｄ変換手段とを有するΔ信号処理部と、
前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するモノパルス演算部とを備えていることを特徴とする二次監視レーダ装置。
【請求項２】
前記Σ増幅手段は、
前記Σ信号のΣ振幅情報を表すΣＬｏｇ波形を検出するΣＬｏｇ検波手段と、
前記Σ信号のΣ位相情報を表すΣ位相波形を検出するΣ位相検波手段と、
前記ΣＬｏｇ波形で表されるΣ振幅情報に応じて、前記Σ位相検波手段から入力されるΣ位相波形の振幅を制御して前記Σ増幅信号に変換するΣゲイン制御手段とを備え、
前記Δ増幅手段は、
前記Δ信号のΔ振幅情報を表すΔＬｏｇ波形を検出するΔＬｏｇ検波手段と、
前記Δ信号のΔ位相情報を表すΔ位相波形を検出するΔ位相検波手段と、
前記ΔＬｏｇ波形で表されるΔ振幅情報に応じて、前記Δ位相検波手段から入力されるΔ位相波形の振幅を制御して前記Δ増幅信号に変換するΔゲイン制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の二次監視レーダ装置。
【請求項３】
前記モノパルス演算部に入力される位相オフセット値であって、前記Σ位相情報と前記Δ位相情報とをオフセットする位相オフセット値が記憶される位相オフセット記憶部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二次監視レーダ装置。
【請求項４】
前記Σ信号処理部は、前記Σデジタル信号をΣ同相信号とΣ直交信号とに直交検波するΣ直交検波手段と、前記Σ同相信号とΣ直交信号とからΣ振幅情報とΣ位相情報とを算出するΣ振幅・位相算出手段とを有し、
前記Δ信号処理部は、前記Δデジタル信号をΔ同相信号とΔ直交信号とに直交検波するΔ直交検波手段と、前記Δ同相信号とΔ直交信号とからΔ振幅情報とΔ位相情報とを算出するΔ振幅・位相算出手段とを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の二次監視レーダ装置。
【請求項５】
移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、移動体の方位角度を演算する二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法において、
受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するステップと、
前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するステップと、
受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するステップと、
前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するステップと、
前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するステップとを備えていることを特徴とする二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法。
【請求項１】
移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、モノパルス測角方式によって移動体の方位角度を測角する二次監視レーダ装置において、
受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するΣ増幅手段と、前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するΣＡ／Ｄ変換手段とを有するΣ信号処理部と、
受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するΔ増幅手段と、前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するΔＡ／Ｄ変換手段とを有するΔ信号処理部と、
前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するモノパルス演算部とを備えていることを特徴とする二次監視レーダ装置。
【請求項２】
前記Σ増幅手段は、
前記Σ信号のΣ振幅情報を表すΣＬｏｇ波形を検出するΣＬｏｇ検波手段と、
前記Σ信号のΣ位相情報を表すΣ位相波形を検出するΣ位相検波手段と、
前記ΣＬｏｇ波形で表されるΣ振幅情報に応じて、前記Σ位相検波手段から入力されるΣ位相波形の振幅を制御して前記Σ増幅信号に変換するΣゲイン制御手段とを備え、
前記Δ増幅手段は、
前記Δ信号のΔ振幅情報を表すΔＬｏｇ波形を検出するΔＬｏｇ検波手段と、
前記Δ信号のΔ位相情報を表すΔ位相波形を検出するΔ位相検波手段と、
前記ΔＬｏｇ波形で表されるΔ振幅情報に応じて、前記Δ位相検波手段から入力されるΔ位相波形の振幅を制御して前記Δ増幅信号に変換するΔゲイン制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の二次監視レーダ装置。
【請求項３】
前記モノパルス演算部に入力される位相オフセット値であって、前記Σ位相情報と前記Δ位相情報とをオフセットする位相オフセット値が記憶される位相オフセット記憶部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二次監視レーダ装置。
【請求項４】
前記Σ信号処理部は、前記Σデジタル信号をΣ同相信号とΣ直交信号とに直交検波するΣ直交検波手段と、前記Σ同相信号とΣ直交信号とからΣ振幅情報とΣ位相情報とを算出するΣ振幅・位相算出手段とを有し、
前記Δ信号処理部は、前記Δデジタル信号をΔ同相信号とΔ直交信号とに直交検波するΔ直交検波手段と、前記Δ同相信号とΔ直交信号とからΔ振幅情報とΔ位相情報とを算出するΔ振幅・位相算出手段とを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の二次監視レーダ装置。
【請求項５】
移動体のトランスポンダから送信される信号を受信して、移動体の方位角度を演算する二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法において、
受信した信号から生成されるΣ信号をΣ振幅情報及びΣ位相情報を含むΣ増幅信号に増幅するステップと、
前記Σ増幅信号を前記Σデジタル信号にデジタル変換するステップと、
受信した信号から生成されるΔ信号をΔ振幅情報及びΔ位相情報を含むΔ増幅信号に増幅するステップと、
前記Δ増幅信号を前記Δデジタル信号にデジタル変換するステップと、
前記Σ振幅情報、前記Σ位相情報、前記Δ振幅情報及び前記Δ位相情報から移動体の方位角度を演算するステップとを備えていることを特徴とする二次監視レーダ装置によるモノパルス測角方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１５９９９２（Ｐ２０１０−１５９９９２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８２１（Ｐ２００９−８２１）
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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