説明

精測進入レーダ装置

【課題】空中線の切替方式を簡略された系統にて実現可能な精測進入レーダ装置を提供する。
【解決手段】制御部16において、ビーム走査繰り返しごとに、方位空中線装置13の送信部131及び高低空中線装置14の送信部141それぞれの増幅動作を交互にオン/オフし、信号処理部15の信号処理器153に対しA/D変換器151,152それぞれの出力のうちいずれか1つを選択させるようにして、方位空中線装置13及び高低空中線装置14を交互に切り替えるようにしている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、航空機の着陸誘導に使用する精測進入レーダ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、各地の空港には、旅客機などの航空機の着陸を支援するために、精測進入レーダ装置(PAR:Precision Approach Radar)が利用されている(例えば、非特許文献1)。
【0003】
このPARは、着陸しようとする航空機に対しレーダ波を送信し、航空機からのレーダ反射波を受信検波することで、航空機の飛行位置の検出を行なうものである。
【非特許文献1】レーダ技術 財団法人電子情報通信学会。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記PARでは、航空機にて反射された受信波は方位空中線または高低空中線の一次反射鏡を介しスロット放射器にて受信され、切替スイッチを経由し送受信装置に入力される。そして、送受信装置にて受信信号の増幅、周波数変換を行った後、信号処理装置に入力され、航空機の位置の検出が行われる。
【0005】
これら方位空中線及び高低空中線の選択は、切替スイッチによりビーム走査繰返し毎に交互に切換えられ、信号処理装置にて航空機の方位方向、高低方向の位置検出を交互に行っている。しかし、現状の切替スイッチは機械的な駆動機構にて動作しているため、定期的なメンテナンスが必要となっている。
【0006】
そこで、この発明の目的は、空中線の切替方式を簡略された系統にて実現可能な精測進入レーダ装置を提供することにある。
【0007】
また、この発明の目的は、2つの空中線の切替動作に同期して、2つの空中線でそれぞれ得られる目標の検出結果の表示切り替えを行い得る精測進入レーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、この発明に係わる精測進入レーダ装置は、レーダ波を放射して目標とする航空機が存在する空間を高低方向にビーム走査し、レーダ波の反射波を受信する第1の空中線装置と、レーダ波を放射して空間を高低方向とは垂直の方位方向にビーム走査し、レーダ波の反射波を受信する第2の空中線装置と、第1及び第2の空中線装置に供給すべく送信信号を発生する送信信号発生部と、第1及び第2の空中線装置それぞれの出力から航空機の位置を検出する処理部と、ビーム走査繰り返しごとに、第1及び第2の空中線装置を交互に動作させるように第1及び第2の空中線装置、送信信号発生部及び処理部に対し処理の実行・停止を制御するために必要な制御信号を供給して処理の実行・停止制御を実行する制御部とを備えるようにしたものである。
【0009】
また、第1の空中線装置は、送信信号発生部により発生される送信信号をレーダ波に電力増幅する第1の増幅部を備え、第2の空中線装置は、送信信号発生部により発生される送信信号をレーダ波に電力増幅する第2の増幅部を備え、処理部は、第1の空中線装置の出力をデジタル信号に変換する第1のアナログ/デジタル変換器と、第2の空中線装置の出力をデジタル信号に変換する第2のアナログ/デジタル変換器とを備え、制御部は、ビーム走査繰り返しごとに、第1及び第2の増幅部の増幅動作を交互にオン/オフし、処理部に対し第1及び第2のアナログ/デジタル変換器それぞれの出力のうちいずれか1つを選択させることを特徴とする。
【0010】
この構成によれば、ビーム走査繰り返しごとに、第1及び第2の増幅部の増幅動作を交互にオン/オフし、処理部に対し第1及び第2のアナログ/デジタル変換器それぞれの出力のうちいずれか1つを選択することで、第1及び第2の空中線装置を交互に切り替えることが可能である。このため、第1及び第2の空中線装置を切り替えるための駆動機構を排除することができ、これにより装置全体の回路構成を簡略化することが可能となる。また、駆動機構のメンテナンスも不要となるため、装置の信頼性の向上も図れる。
【0011】
レーダ波を放射して目標とする航空機が存在する空間を高低方向にビーム走査し、レーダ波の反射波を受信する第1の空中線装置と、レーダ波を放射して空間を高低方向とは垂直の方位方向にビーム走査し、レーダ波の反射波を受信する第2の空中線装置と、第1及び第2の空中線装置に供給すべく送信信号を発生する送信信号発生部と、この送信信号発生部により発生される送信信号を第1及び第2の空中線装置に伝送する伝送手段と、第1及び第2の空中線装置それぞれの出力のいずれか1つから航空機の位置を検出する処理部と、ビーム走査繰り返しごとに、第1及び第2の空中線装置を交互に動作させるように第1及び第2の空中線装置及び処理部に対し処理の実行・停止を制御するために必要な制御信号を供給して処理の実行・停止制御を実行する制御部と、制御部による第1及び第2の空中線装置の交互動作に同期して、処理部で得られる検出結果を画像処理して、高低方向に存在する航空機の位置と方位方向に存在する航空機の位置とを別々に表示する表示部とを備えるようにしたものである。
【0012】
この構成によれば、第1及び第2の空中線装置を切り替えるための駆動機構を排除することで、第1及び第2の空中線装置の交互動作に同期して、表示部における高低方向表示処理及び方位方向表示処理が実行される。従って、第1及び第2の空中線装置の切り替えによる表示領域の切り替えに要する時間を短縮でき、この時間短縮により高低方向及び方位方向への表示領域を広げることができる。また、高低方向及び方位方向への表示領域を維持する場合には、短縮された時間をビーム走査による信号処理などに充てることができ、これにより高低方向及び方位方向への精細なビーム走査を実現できる。
【0013】
以上のようなことであるから、表示部における高低方向表示領域及び方位方向表示領域それぞれの表示精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【0014】
以上詳述したようにこの発明によれば、空中線の切替方式を簡略された系統にて実現可能な精測進入レーダ装置を提供することができる。
【0015】
また、この発明によれば、2つの空中線の切替動作に同期して、2つの空中線でそれぞれ得られる目標の検出結果の表示切り替えを行い得る精測進入レーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、この発明の第1の実施形態に係るPARの構成を示すブロック図である。
【0017】
図1において、送信信号発生部11にて発生した送信信号は、分配器12により2つの信号に分配されて方位空中線装置13および高低空中線装置14にそれぞれ供給される。
【0018】
方位空中線装置13は、送信部131と、送受切替器132と、位相器133と、放射器134と、受信部135とを備えている。上記送信信号は、送信部131により所定レベルの電力増幅が行われた後、送受切替器132及び位相器133を介して放射器134により所定方向に向けて照射される。そして、目標とする航空機にて反射されたレーダ受信波は、放射器134にて受信され、位相器133及び送受切替器132を経由し受信部135に入力される。そして、受信部135で受信信号の増幅、周波数変換が行われた後、信号処理部15に供給される。なお、位相器133は、一定範囲で送信/受信ビームの制御が可能となっており、この位相制御により送信/受信ビームを方位方向にビーム走査することが可能となっている。
【0019】
一方、高低空中線装置14は、送信部141と、送受切替器142と、位相器143と、放射器144と、受信部145とを備えている。上記送信信号は、送信部141により所定レベルの電力増幅が行われた後、送受切替器142及び位相器143を介して放射器144により所定方向に向けて照射される。そして、目標とする航空機にて反射されたレーダ受信波は、放射器144にて受信され、位相器143及び送受切替器142を経由し受信部145に入力される。そして、受信部145で受信信号の増幅、周波数変換が行われた後、信号処理部15に供給される。なお、位相器143は、一定範囲で送信/受信ビームの制御が可能となっており、この位相制御により送信/受信ビームを高低方向にビーム走査することが可能となっている。
【0020】
信号処理部15は、方位用のA/D(Analog/Digital)変換器151と、高低用のA/D変換器152と、信号処理器153とを備えている。方位空中線装置13の出力は、A/D変換器151によりデジタル信号に変換された後、信号処理器153により航空機の位置検出が行われる。また、高低空中線装置14の出力は、A/D変換器152によりデジタル信号に変換された後、信号処理器153により航空機の位置検出が行われる。
【0021】
また、上記送信信号発生部11、方位空中線装置13、高低空中線装置14及び信号処理部15は、制御部16により制御される。すなわち、制御部16は、「方位空中線」、「高低空中線」の選択を行う制御信号を上記送信信号発生部11、方位空中線装置13、高低空中線装置14及び信号処理部15へ出力する。
【0022】
次に、上記構成における動作について説明する。
以前は、図2に示すPARが使用されていた。この図2に示すPARでは、送受信装置21にて発生した送信波は切替スイッチ22により方位空中線装置23または高低空中線装置24に選択的に供給される。
【0023】
各空中線装置23,24では、スロット放射器231,241により送信波が放射され一次反射鏡232,242にて反射された後、アンテナビームが形成される。なお、放射器駆動部233,243はビームを走査させるための駆動機構であり、反射鏡駆動部234,244は一次反射鏡232、242を駆動させるための駆動機構である。
【0024】
航空機にて反射された受信波は、方位空中線装置23または高低空中線装置24の一次反射鏡232,242を介しスロット放射器231、241にて受信され、切替スイッチ22を経由し送受信装置21に入力される。送受信装置21にて受信信号の増幅、周波数変換を行った後、信号処理装置25に入力され、航空機の位置の検出が行われる。
【0025】
図3は、方位空中線装置23、高低空中線装置24のビーム走査の概念を示す。
【0026】
方位空中線装置23、高低空中線装置24の選択は、切替スイッチ22によりビーム走査繰返し毎に交互に切換えられ、信号処理装置25にて航空機の方位方向、高低方向の位置検出を交互に行っている。
【0027】
しかし、現状の切替スイッチ22は機械的な駆動機構にて動作しているため、定期的なメンテナンスが必要となっている。
【0028】
そこで、本第1の実施形態では、切替スイッチ22を用いることなく、制御部16により方位空中線装置13及び高低空中線装置14の動作を電子的に制御するようにした。
【0029】
送信信号発生部11にて出力される送信信号は、分配器12により方位空中線装置13および高低空中線装置14へ供給される。各方位空中線装置13および高低空中線装置14の送信部131,141では、制御部16から出力される制御信号により増幅動作がON/OFF制御される。
【0030】
制御部16では、ビーム走査繰返し毎に制御信号を「方位空中線」、「高低空中線」と交互に切り換えることにより、方位空中線装置13および高低空中線装置14の切り替えを行う。
【0031】
航空機にて反射された受信波については、方位空中線装置13および高低空中線装置14にて受信され、信号処理部15内の各々のA/D変換器151,152にてデジタル信号となり信号処理器153へ入力されるが、制御部16からの制御信号により有効である受信信号を選択し信号処理を行い航空機の位置情報(方位または高低)を検出する。
【0032】
また、制御部16は、制御信号に同期した送信タイミング信号を送信信号発生部11へ出力する。
【0033】
従来の方式では、方位空中線装置13および高低空中線装置14を切り換えるためには駆動機構である切替スイッチが必要であったが、本実施形態では駆動機構が不要であり、回路を簡略化することが可能となる。また、駆動機構のメンテナンスも不要であり、装置の信頼性も向上させることができる。
【0034】
以上のように上記第1の実施形態では、制御部16において、ビーム走査繰り返しごとに、方位空中線装置13の送信部131及び高低空中線装置14の送信部141それぞれの増幅動作を交互にオン/オフし、信号処理部15の信号処理器153に対しA/D変換器151,152それぞれの出力のうちいずれか1つを選択させるようにして、方位空中線装置13及び高低空中線装置14を交互に切り替えるようにしている。
【0035】
従って、方位空中線装置13及び高低空中線装置14を切り替えるための切替スイッチといった駆動機構を排除することができ、これによりPAR全体の回路構成を簡略化することができる。また、駆動機構のメンテナンスも不要となるため、PARの信頼性の向上も図れる。
【0036】
(第2の実施形態)
図4は、この発明の第2の実施形態に係るPARの構成を示すブロック図である。なお、図4において、上記図1と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0037】
図4において、送信信号発生部11にて発生した送信信号は、分配器12により分配されて方位空中線装置13および高低空中線装置14に供給される。各方位空中線装置13及び高低空中線装置14では、送信部131,141により送信信号が増幅され、送受切替器132,142、位相器133,143、放射器134,144を経由し空間に放射され、アンテナビームが形成される。
【0038】
方位空中線装置13において、航空機にて反射された受信波は、放射器134にて受信され、位相器133、送受切替器132を経由し受信部135にて所定の信号レベルに増幅された後、信号処理部15内のA/D変換器151にてデジタル信号に変換されて信号処理器153に入力され、航空機の位置の検出が行われる。
【0039】
一方、高低空中線装置14において、航空機にて反射された受信波は、放射器144にて受信され、位相器143、送受切替器142を経由し受信部145にて所定の信号レベルに増幅された後、信号処理部15内のA/D変換器152にてデジタル信号に変換されて信号処理器153に入力され、航空機の位置の検出が行われる。
【0040】
制御部16は、「方位空中線」、「高低空中線」の選択を行う制御信号を上記送信信号発生部11、方位空中線装置13、高低空中線装置14及び信号処理部15へ出力する。
【0041】
上記信号処理器153により得られた航空機の位置情報は、表示装置17に送られる。この表示装置17は、信号処理器153からの位置情報を画像処理して画像信号を生成するもので、この画像信号は図5に示すように方位方向表示領域および高低方向表示領域に分けて表示される。この表示装置17は、高低方向表示領域の横軸6NM付近、方位方向表示領域の横軸6NM付近、縦軸0°付近に目標とする航空機の像Tを表示し、高低方向表示領域の縦軸0°に山又は建造物等のグランドクラッタの像GK(図中斜線部分)を表示している。
【0042】
具体的に説明すると、方位空中線装置13及び高低空中線装置14は、レーダ波を空間に送信し、送信点から見て物体で反射される受信波を受信する。従って、画像処理において、物体部分は周囲と識別された輝度で写る。この物体像から航空機の像Tであるかグランドクラッタの像GKであるかを推定することが可能となる。
【0043】
次に、上記構成における動作について説明する。
以前は、図6に示すPARが使用されていた。なお、図6において、上記図2と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。すなわち、表示装置26では、図7(a)に示すように、切替スイッチ22および各空中線装置23,24内のスロット放射器231、241の切替動作信号に応じて、図7(b)に示すように、方位方向表示領域、高低方向表示領域の表示を交互に行う。
【0044】
これら方位空中線装置23及び高低空中線装置24の切り替えは、切替スイッチ22にて行われるが、その切替タイミングは、スロット放射器231,241の動作タイミングと非同期であるため、表示装置26における方位方向表示領域、高低方向表示領域を切替える際に切替時間(図7では斜線領域)を必要とする。
【0045】
なお、以前から表示装置26により表示される方位方向表示領域、高低方向表示領域をさらに広める手法が強く望まれており、また、表示装置26における表示精度を向上させる手法も強く望まれている。
【0046】
そこで、第2の実施形態では、上記第1の実施形態と同様に、切替スイッチ22を用いることなく、制御部16により方位空中線装置13及び高低空中線装置14の動作を電子的に制御するようにした。
【0047】
送信信号発生部11にて出力される送信信号は、分配器12により方位空中線装置13および高低空中線装置14へ供給される。各方位空中線装置13および高低空中線装置14の送信部131,141では、制御部16から出力される制御信号により増幅動作がON/OFF制御される。
【0048】
制御部16では、ビーム走査繰返し毎に制御信号を「方位空中線」、「高低空中線」と交互に切り替えることにより、空間に放射する送信波の切り替えを行う。
【0049】
航空機にて反射された受信波については、方位空中線装置13および高低空中線装置14にて受信され、信号処理部15内の各々のA/D変換器151,152にてデジタル信号となり信号処理器153へ入力されるが、制御部16からの制御信号により有効である受信信号を選択し信号処理を行い航空機の位置情報(方位または高低)を検出する。
【0050】
また、制御部16は、制御信号に同期した送信タイミング信号を送信信号発生部11へ出力する。信号処理器153により得られた航空機の位置情報は、表示装置17に入力され、方位方向表示領域および高低方向表示領域に分けて表示される。
【0051】
図8は、表示装置17における表示切替えタイミングを示す。
【0052】
図8(b)に示す制御信号(方位)および図8(c)に示す制御信号(高低)は、図8(a)に示す送信信号に同期して出力される。このため、表示領域を「方位方向表示」もしくは「高低方向表示」へ切替える際にも次の送信タイミングから切り替えることができ、これにより図8(d)に示すように方位空中線装置13および高低空中線装置14の切り替えによる表示領域の切り替えを瞬時に行えることになる。
【0053】
従って、以前に発生していた方位空中線装置13および高低空中線装置14の切り替えによる表示領域の切替時間を短縮できる分、高低方向表示領域及び方位方向表示領域をそれぞれ広げることができる。また、高低方向表示領域及び方位方向表示領域を維持する場合には、表示領域の切替時間を短縮できる分、高低方向及び方位方向への精細なビーム走査を実現でき、これにより表示装置17における高低方向表示領域及び方位方向表示領域それぞれの表示精度を向上させることができる。
【0054】
以上のように上記第2の実施形態では、方位空中線装置13および高低空中線装置14を切り替えるための駆動機構を排除して、方位空中線装置13および高低空中線装置14の切り替え動作に同期して、表示装置17における高低方向表示処理及び方位方向表示処理を実行するようにしている。
【0055】
従って、方位空中線装置13および高低空中線装置14の切り替えによる表示領域の切り替えに要する時間を短縮でき、この時間短縮により高低方向及び方位方向への表示領域をさらに広げることができる。また、高低方向及び方位方向への表示領域を以前通りに維持する場合には、短縮された時間をビーム走査による信号処理などに充てることができ、これにより高低方向及び方位方向への精細なビーム走査を実現できる。
【0056】
これにより表示装置17における高低方向表示領域及び方位方向表示領域それぞれの表示精度を向上させることができる。
【0057】
(第3の実施形態)
図9は、この発明の第3の実施形態に係るPARの構成を示すブロック図である。なお、図9において、上記図4と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0058】
この第3の実施形態では、上記分配器12に代えて、切替スイッチ18を送信信号発生部11と方位空中線装置13及び高低空中線装置14との間に介挿接続している。この切替スイッチ18は、半導体スイッチであり、制御部16から出力される切替制御信号(e)により切替制御される。
【0059】
このように上記第3の実施形態であっても、半導体スイッチから成る切替スイッチ18を使用することにより、先の第2の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0060】
(その他の実施形態)
なお、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】この発明の第1の実施形態に係るPARの構成を示すブロック図。
【図2】以前に使用されていたPARの構成を示すブロック図。
【図3】以前に使用されていたPARによる方位空中線装置、高低空中線装置のビーム走査を説明するために示す図。
【図4】この発明の第2の実施形態に係るPARの構成を示すブロック図。
【図5】図4に示した表示装置の表示例を説明するために示す図。
【図6】以前に使用されていた他のPARの構成を示すブロック図。
【図7】以前に使用されていたPARによる表示切替動作を説明するために示す図。
【図8】同第2の実施形態における表示装置の表示切替えタイミングを示す図。
【図9】この発明の第3の実施形態に係るPARの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【0062】
11…送信信号発生部、12…分配器、13,23…方位空中線装置、14,24…高低空中線装置、15…信号処理部、16…制御部、17…表示装置、18…切替スイッチ、21…送受信装置、22…切替スイッチ、25…信号処理装置、131,141…送信部、132,142…送受切替器、133,143…位相器、134,144…放射器、135,145…受信部、151,152…A/D変換器、153…信号処理器、231,241…スロット放射器、232,242…一次反射鏡、233,243…放射器駆動部、234,244…反射鏡駆動部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーダ波を放射して目標とする航空機が存在する空間を高低方向にビーム走査し、前記レーダ波の反射波を受信する第1の空中線装置と、
前記レーダ波を放射して前記空間を前記高低方向とは垂直の方位方向にビーム走査し、前記レーダ波の反射波を受信する第2の空中線装置と、
前記第1及び第2の空中線装置に供給すべく送信信号を発生する送信信号発生部と、
前記第1及び第2の空中線装置それぞれの出力のいずれか1つから前記航空機の位置を検出する処理部と、
前記ビーム走査繰り返しごとに、前記第1及び第2の空中線装置を交互に動作させるように前記第1及び第2の空中線装置及び前記処理部に対し処理の実行・停止を制御するために必要な制御信号を供給して処理の実行・停止制御を実行する制御部とを具備したことを特徴とする精測進入レーダ装置。
【請求項2】
前記第1の空中線装置は、前記送信信号発生部により発生される送信信号を前記レーダ波に電力増幅する第1の増幅部を備え、
前記2の空中線装置は、前記送信信号発生部により発生される送信信号を前記レーダ波に電力増幅する第2の増幅部を備え、
前記処理部は、前記第1の空中線装置の出力をデジタル信号に変換する第1のアナログ/デジタル変換器と、前記第2の空中線装置の出力をデジタル信号に変換する第2のアナログ/デジタル変換器とを備え、
前記制御部は、前記ビーム走査繰り返しごとに、前記第1及び第2の増幅部の増幅動作を交互にオン/オフし、前記処理部に対し前記第1及び第2のアナログ/デジタル変換器それぞれの出力のうちいずれか1つを選択させることを特徴とする請求項1記載の精測進入レーダ装置。
【請求項3】
レーダ波を放射して目標とする航空機が存在する空間を高低方向にビーム走査し、前記レーダ波の反射波を受信する第1の空中線装置と、
前記レーダ波を放射して前記空間を前記高低方向とは垂直の方位方向にビーム走査し、前記レーダ波の反射波を受信する第2の空中線装置と、
前記第1及び第2の空中線装置に供給すべく送信信号を発生する送信信号発生部と、
この送信信号発生部により発生される送信信号を前記第1及び第2の空中線装置に伝送する伝送手段と、
前記第1及び第2の空中線装置それぞれの出力のいずれか1つから前記航空機の位置を検出する処理部と、
前記ビーム走査繰り返しごとに、前記第1及び第2の空中線装置を交互に動作させるように前記第1及び第2の空中線装置及び前記処理部に対し処理の実行・停止を制御するために必要な制御信号を供給して処理の実行・停止制御を実行する制御部と、
前記制御部による前記第1及び第2の空中線装置の交互動作に同期して、前記処理部で得られる検出結果を画像処理して、前記高低方向に存在する航空機の位置と前記方位方向に存在する航空機の位置とを別々に表示する表示部とを具備したことを特徴とする精測進入レーダ装置。
【請求項4】
前記伝送手段は、前記送信信号発生部により発生される送信信号を前記第1及び第2の空中線装置に分配する分配部を備えることを特徴とする請求項3記載の精測進入レーダ装置。
【請求項5】
前記伝送手段は、前記制御部により発生される制御信号に基づいて、前記送信信号発生部により発生される送信信号を前記第1及び第2の空中線装置に選択的に導出する切替スイッチを備えることを特徴とする請求項3記載の精測進入レーダ装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2008−111826(P2008−111826A)
【公開日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−222829(P2007−222829)
【出願日】平成19年8月29日(2007.8.29)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】