精測進入レーダ及びレーダ信号処理方法
【課題】降下路周辺の気象情報を提供し、着陸誘導における安全性向上を図る。
【解決手段】本実施形態に係る精測進入レーダは、電子走査式空中線１からレーダ波を送信し、その反射波を受信するレーダ送受信機２と、反射波の受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力する目標検出部３３と、受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力する気象検出処理部７と、受信信号からレーダビデオデータを作成するビデオ作成部３２と、上記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、上記ターゲットデータに基づくシンボルと、上記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示するレーダ表示部５とを具備する。
【解決手段】本実施形態に係る精測進入レーダは、電子走査式空中線１からレーダ波を送信し、その反射波を受信するレーダ送受信機２と、反射波の受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力する目標検出部３３と、受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力する気象検出処理部７と、受信信号からレーダビデオデータを作成するビデオ作成部３２と、上記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、上記ターゲットデータに基づくシンボルと、上記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示するレーダ表示部５とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、精測進入レーダ及びレーダ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子走査式の精測進入レーダ（Precision Approach Radar；ＰＡＲ）は、覆域内の目標を一定期間内で捜索しながら、追跡指定された複数の目標に対して追跡ビーム制御を行い、短周期、かつ高精度で追跡目標の検出処理を行い、レーダ表示部に捜索目標と共に追跡目標のシンボルを表示更新する。
【０００３】
追跡指定は、運用者がレーダ表示部に表示されている捜索目標シンボルを手動操作により指定、またはＡＳＲ（Airport Surveilance Radar）またはＳＩＦ（Selective Identification Feature）等の二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveilance Radar）で検出した管制対象機がＰＡＲの覆域内に進入し、データ処理部においてＰＡＲ捜索目標と相関が得られた場合に目標処理部に対して当該目標の追跡指示コマンドを送出する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】社団法人電子情報通信学会，「改訂 レーダ技術」，初版，平成８年１０月１日，ｐ．２２４−２２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＡＲ装置は、航空機を滑走路へ着陸誘導するためのレーダシステムである。着陸時のダウンバースト等の気象環境の急激な変化は重大事故の危険性がある。しかしながら、上述したような通常のＰＡＲ装置は航空機のみを検出してレーダ表示部に表示を行うものであり、ダウンバースト等の気象情報が含まれる雨滴反射信号等は不要な信号として抑圧されレーダ表示部には表示されないという問題がある。
【０００６】
本実施形態の目的は、降下路周辺の気象情報を提供し、着陸誘導における安全性向上を図る精測進入レーダ及びレーダ信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る精測進入レーダは、空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波を受信する送受信手段と、前記反射波の受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力する目標検出手段と、前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力する気象検出手段と、前記受信信号からレーダビデオデータを作成するビデオ作成手段と、前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示する表示手段とを具備する。
【０００８】
本実施形態に係るレーダ信号処理方法は、空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波の受信信号を処理する方法であって、前記受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力し、前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力し、前記受信信号からレーダビデオデータを作成し、前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る精測進入レーダの構成を示す図。
【図２】レーダ表示部の画面表示例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る精測進入レーダ及びレーダ信号処理方法を説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る精測進入レーダの構成を示す図である。精測進入レーダは、電子走査式空中線１、レーダ送受信機２、目標処理部３、データ処理部４、レーダ表示部５、入力部６及び気象検出処理部７を備える。
【００１２】
レーダ送受信機２で発生された送信波は、電子走査式空中線１を経由して空間に放射される。航空機等の目標からの反射波は、電子走査式空中線１を経由してレーダ送受信機２で受信される。
【００１３】
目標処理部３は、レーダ信号処理部３１と、ビデオ作成部３２と、目標検出部３３と、ビーム制御部３４とを備える。
【００１４】
レーダ信号処理部３１は、レーダ送受信機２からの受信信号を２分岐し、一方を気象検出処理部７へ供給し、他方に対してグランドクラッタ、ウェザークラッタ、及び干渉波等の不要な信号を抑圧した後にビデオ作成部３２と、目標検出部３３とに供給する。
【００１５】
ビデオ作成部３２は、レーダ信号処理部３１から出力される信号から、レーダビデオデータを生成し、レーダ表示部５に入力する。
【００１６】
目標検出部３３は、レーダ信号処理部３１から出力される信号をもとに目標検出処理を行い、検出された目標のうち、装置仕様等で予め決められた上限数のターゲットデータを生成してデータ処理部４に出力する。
【００１７】
ビーム制御部３４は、目標検出部３３からの追跡指示、及び後述する動作モード選択指示にしたがって、電子走査式空中線１の走査制御を行う。追跡指示は、運用者がレーダ表示部５で入力部６を手動操作することにより指定した目標、または管制対象機がＰＡＲの覆域内に進入した場合には自動的に、レーダ表示部５またはデータ処理部４から目標処理部３に対して当該目標の追跡指示コマンドを送出する。
【００１８】
一方、気象検出処理部７は、レーダ送受信機２からの受信信号に対し、グランドクラッタ、及び干渉波等不要な信号を抑圧し、雨滴反射信号の信号強度から雨域及び降雨強度情報を得る。また気象検出処理部７は、ドップラ速度成分を解析し、風向、風速、ウィンドシアの発生状況を検出する。これらの気象情報をウェザーデータとしてレーダ表示部５（または気象用端末）に伝送する。
【００１９】
データ処理部４には、ＡＳＲ（Airport Surveilance Radar）及びＳＩＦ（Selective Identification Feature）等の二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveilance Radar）で捜索されたターゲットデータが入力される。データ処理部４は、目標検出部３３からのＰＡＲターゲットデータを、ＡＳＲ／ＳＩＦ（ＳＳＲ）ターゲットデータと対応付ける相関処理を行い、管制対象の航空機を特定する。
【００２０】
また、データ処理部４には、運用者がレーダ表示部５で入力部６により指定した動作モード選択指示が入力される。降雨を伴わない風向、風速の情報は、目標検出に適した通常のＰＡＲの動作では得ることが難しい。そこで、目標処理部３では、気象観測用の動作モードとして、気象観測に適したビーム走査スケジュール、パルス幅、パルス繰り返し周波数等のパラメータを用意しておく。例えば、パルス幅を広げたり、パルス繰り返し周波数を高くする。運用者の操作によりレーダ表示部５で気象観測用の動作モードを選択すると、目標処理部３は、所定時間内で気象検出処理を行った後、通常の動作モードに復帰させる。このような機能を付加することは、管制対象機がＰＡＲの覆域に入る前の気象情報を得るのに有効である。
【００２１】
レーダ表示部５は、ビデオ作成部３２で作成されたビデオデータをもとにレーダビデオを表示すると共に、相関処理後のＰＡＲターゲットデータをもとに、目標をシンボル表示する。さらに、レーダ表示部５は、気象検出処理部７から伝送されるウェザーデータをもとに航空機の情報と併せて気象情報の表示を行う。
【００２２】
図２に、レーダ表示部５の画面表示例を示す。図２において、航空機の情報として、２１はシンボル及びビデオ、２２はビデオのみを示すように、レーダビデオにシンボルが重畳表示される。さらに、気象情報として、降雨量（Precipitation）、風向（Wind direction）、及び風速（Wind velocity）が表示され、飛行機の運航に危険を及ぼすウィンドシア（Wind shear）が検出された場合は、斜線部のようにウィンドシアの発生範囲が航空機の情報に重畳表示される。
【００２３】
通常のＰＡＲでは、航空機のみを検出してレーダ表示部に表示を行うため、雨滴反射信号等は不要な信号として抑圧され、レーダ表示部には表示されない。本実施形態では、目標処理部３からレーダ受信信号を分岐して気象検出処理を行い、得られたウェザーデータをもとに降下路周辺の風雨の状況やウィンドシアの発生状況を航空機情報と共にレーダ表示部に表示し、航空機の安全な着陸誘導に寄与するものである。
【００２４】
なお、降雨を伴わない風向、風速の情報は、通常のＰＡＲの動作では得ることが難しいため、ＰＡＲの動作モードとして、気象観測に適したビーム走査スケジュール、パルス幅、パルス繰り返し周波数等のパラメータを用意しておき、運用者の操作によりこの動作モードを選択すると、所定時間内で気象検出処理を行った後、通常の動作モードに復帰させる機能を付加する。このような機能は、管制対象機がＰＡＲの覆域に入る前の気象情報を得るのに有効である。また、気象観測用の動作モードから所定時間後には自動的に目標検出の動作モードに復帰するので、運用者の手を煩わせることがなく、本来の管制業務に専念できる。
【００２５】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１…電子走査式空中線、２…レーダ送受信機、３…目標処理部、４…データ処理部、５…レーダ表示部、６…入力部、７…気象検出処理部、３１…レーダ信号処理部、３２…ビデオ作成部、３３…目標検出部、３４…ビーム制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、精測進入レーダ及びレーダ信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子走査式の精測進入レーダ（Precision Approach Radar；ＰＡＲ）は、覆域内の目標を一定期間内で捜索しながら、追跡指定された複数の目標に対して追跡ビーム制御を行い、短周期、かつ高精度で追跡目標の検出処理を行い、レーダ表示部に捜索目標と共に追跡目標のシンボルを表示更新する。
【０００３】
追跡指定は、運用者がレーダ表示部に表示されている捜索目標シンボルを手動操作により指定、またはＡＳＲ（Airport Surveilance Radar）またはＳＩＦ（Selective Identification Feature）等の二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveilance Radar）で検出した管制対象機がＰＡＲの覆域内に進入し、データ処理部においてＰＡＲ捜索目標と相関が得られた場合に目標処理部に対して当該目標の追跡指示コマンドを送出する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】社団法人電子情報通信学会，「改訂 レーダ技術」，初版，平成８年１０月１日，ｐ．２２４−２２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＡＲ装置は、航空機を滑走路へ着陸誘導するためのレーダシステムである。着陸時のダウンバースト等の気象環境の急激な変化は重大事故の危険性がある。しかしながら、上述したような通常のＰＡＲ装置は航空機のみを検出してレーダ表示部に表示を行うものであり、ダウンバースト等の気象情報が含まれる雨滴反射信号等は不要な信号として抑圧されレーダ表示部には表示されないという問題がある。
【０００６】
本実施形態の目的は、降下路周辺の気象情報を提供し、着陸誘導における安全性向上を図る精測進入レーダ及びレーダ信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る精測進入レーダは、空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波を受信する送受信手段と、前記反射波の受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力する目標検出手段と、前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力する気象検出手段と、前記受信信号からレーダビデオデータを作成するビデオ作成手段と、前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示する表示手段とを具備する。
【０００８】
本実施形態に係るレーダ信号処理方法は、空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波の受信信号を処理する方法であって、前記受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力し、前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力し、前記受信信号からレーダビデオデータを作成し、前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る精測進入レーダの構成を示す図。
【図２】レーダ表示部の画面表示例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る精測進入レーダ及びレーダ信号処理方法を説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る精測進入レーダの構成を示す図である。精測進入レーダは、電子走査式空中線１、レーダ送受信機２、目標処理部３、データ処理部４、レーダ表示部５、入力部６及び気象検出処理部７を備える。
【００１２】
レーダ送受信機２で発生された送信波は、電子走査式空中線１を経由して空間に放射される。航空機等の目標からの反射波は、電子走査式空中線１を経由してレーダ送受信機２で受信される。
【００１３】
目標処理部３は、レーダ信号処理部３１と、ビデオ作成部３２と、目標検出部３３と、ビーム制御部３４とを備える。
【００１４】
レーダ信号処理部３１は、レーダ送受信機２からの受信信号を２分岐し、一方を気象検出処理部７へ供給し、他方に対してグランドクラッタ、ウェザークラッタ、及び干渉波等の不要な信号を抑圧した後にビデオ作成部３２と、目標検出部３３とに供給する。
【００１５】
ビデオ作成部３２は、レーダ信号処理部３１から出力される信号から、レーダビデオデータを生成し、レーダ表示部５に入力する。
【００１６】
目標検出部３３は、レーダ信号処理部３１から出力される信号をもとに目標検出処理を行い、検出された目標のうち、装置仕様等で予め決められた上限数のターゲットデータを生成してデータ処理部４に出力する。
【００１７】
ビーム制御部３４は、目標検出部３３からの追跡指示、及び後述する動作モード選択指示にしたがって、電子走査式空中線１の走査制御を行う。追跡指示は、運用者がレーダ表示部５で入力部６を手動操作することにより指定した目標、または管制対象機がＰＡＲの覆域内に進入した場合には自動的に、レーダ表示部５またはデータ処理部４から目標処理部３に対して当該目標の追跡指示コマンドを送出する。
【００１８】
一方、気象検出処理部７は、レーダ送受信機２からの受信信号に対し、グランドクラッタ、及び干渉波等不要な信号を抑圧し、雨滴反射信号の信号強度から雨域及び降雨強度情報を得る。また気象検出処理部７は、ドップラ速度成分を解析し、風向、風速、ウィンドシアの発生状況を検出する。これらの気象情報をウェザーデータとしてレーダ表示部５（または気象用端末）に伝送する。
【００１９】
データ処理部４には、ＡＳＲ（Airport Surveilance Radar）及びＳＩＦ（Selective Identification Feature）等の二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveilance Radar）で捜索されたターゲットデータが入力される。データ処理部４は、目標検出部３３からのＰＡＲターゲットデータを、ＡＳＲ／ＳＩＦ（ＳＳＲ）ターゲットデータと対応付ける相関処理を行い、管制対象の航空機を特定する。
【００２０】
また、データ処理部４には、運用者がレーダ表示部５で入力部６により指定した動作モード選択指示が入力される。降雨を伴わない風向、風速の情報は、目標検出に適した通常のＰＡＲの動作では得ることが難しい。そこで、目標処理部３では、気象観測用の動作モードとして、気象観測に適したビーム走査スケジュール、パルス幅、パルス繰り返し周波数等のパラメータを用意しておく。例えば、パルス幅を広げたり、パルス繰り返し周波数を高くする。運用者の操作によりレーダ表示部５で気象観測用の動作モードを選択すると、目標処理部３は、所定時間内で気象検出処理を行った後、通常の動作モードに復帰させる。このような機能を付加することは、管制対象機がＰＡＲの覆域に入る前の気象情報を得るのに有効である。
【００２１】
レーダ表示部５は、ビデオ作成部３２で作成されたビデオデータをもとにレーダビデオを表示すると共に、相関処理後のＰＡＲターゲットデータをもとに、目標をシンボル表示する。さらに、レーダ表示部５は、気象検出処理部７から伝送されるウェザーデータをもとに航空機の情報と併せて気象情報の表示を行う。
【００２２】
図２に、レーダ表示部５の画面表示例を示す。図２において、航空機の情報として、２１はシンボル及びビデオ、２２はビデオのみを示すように、レーダビデオにシンボルが重畳表示される。さらに、気象情報として、降雨量（Precipitation）、風向（Wind direction）、及び風速（Wind velocity）が表示され、飛行機の運航に危険を及ぼすウィンドシア（Wind shear）が検出された場合は、斜線部のようにウィンドシアの発生範囲が航空機の情報に重畳表示される。
【００２３】
通常のＰＡＲでは、航空機のみを検出してレーダ表示部に表示を行うため、雨滴反射信号等は不要な信号として抑圧され、レーダ表示部には表示されない。本実施形態では、目標処理部３からレーダ受信信号を分岐して気象検出処理を行い、得られたウェザーデータをもとに降下路周辺の風雨の状況やウィンドシアの発生状況を航空機情報と共にレーダ表示部に表示し、航空機の安全な着陸誘導に寄与するものである。
【００２４】
なお、降雨を伴わない風向、風速の情報は、通常のＰＡＲの動作では得ることが難しいため、ＰＡＲの動作モードとして、気象観測に適したビーム走査スケジュール、パルス幅、パルス繰り返し周波数等のパラメータを用意しておき、運用者の操作によりこの動作モードを選択すると、所定時間内で気象検出処理を行った後、通常の動作モードに復帰させる機能を付加する。このような機能は、管制対象機がＰＡＲの覆域に入る前の気象情報を得るのに有効である。また、気象観測用の動作モードから所定時間後には自動的に目標検出の動作モードに復帰するので、運用者の手を煩わせることがなく、本来の管制業務に専念できる。
【００２５】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１…電子走査式空中線、２…レーダ送受信機、３…目標処理部、４…データ処理部、５…レーダ表示部、６…入力部、７…気象検出処理部、３１…レーダ信号処理部、３２…ビデオ作成部、３３…目標検出部、３４…ビーム制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記反射波の受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力する目標検出手段と、
前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力する気象検出手段と、
前記受信信号からレーダビデオデータを作成するビデオ作成手段と、
前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示する表示手段と
を具備することを特徴とする精測進入レーダ。
【請求項２】
前記空中線装置を、前記気象目標の検出に適した動作モードで所定時間動作させた後に、前記航空機目標の検出に適した動作モードで動作させるように制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の精測進入レーダ。
【請求項３】
空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波の受信信号を処理する方法であって、
前記受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力し、
前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力し、
前記受信信号からレーダビデオデータを作成し、
前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示することを特徴とするレーダ信号処理方法。
【請求項４】
前記空中線装置を、前記気象目標の検出に適した動作モードで所定時間動作させた後に、前記航空機目標の検出に適した動作モードで動作させるように制御することをさらに特徴とする請求項３記載のレーダ信号処理方法。
【請求項１】
空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波を受信する送受信手段と、
前記反射波の受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力する目標検出手段と、
前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力する気象検出手段と、
前記受信信号からレーダビデオデータを作成するビデオ作成手段と、
前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示する表示手段と
を具備することを特徴とする精測進入レーダ。
【請求項２】
前記空中線装置を、前記気象目標の検出に適した動作モードで所定時間動作させた後に、前記航空機目標の検出に適した動作モードで動作させるように制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の精測進入レーダ。
【請求項３】
空中線装置からレーダ波を送信し、その反射波の受信信号を処理する方法であって、
前記受信信号をもとに航空機目標を検出し、ターゲットデータを出力し、
前記受信信号をもとに気象目標を検出し、ウェザーデータを出力し、
前記受信信号からレーダビデオデータを作成し、
前記レーダビデオデータに基づいてレーダビデオを表示し、前記ターゲットデータに基づくシンボルと、前記ウェザーデータに基づく気象情報とを重畳表示することを特徴とするレーダ信号処理方法。
【請求項４】
前記空中線装置を、前記気象目標の検出に適した動作モードで所定時間動作させた後に、前記航空機目標の検出に適した動作モードで動作させるように制御することをさらに特徴とする請求項３記載のレーダ信号処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−５８１７４（Ｐ２０１２−５８１７４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０４１１９（Ｐ２０１０−２０４１１９）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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