CN104215961A - 雷达装置及雷达性能计测方法 - Google Patents

Abstract

提供一种雷达装置及雷达性能计测方法，将对雷达影像的影响限制为最小，并对雷达装置的性能进行计测。雷达装置具备：发送部、接收部、雷达影像生成部、以及性能监视器。发送部经由雷达天线发送雷达信号。接收部经由雷达天线接收雷达信号的反射波。雷达影像生成部基于接收部所接收到的反射波生成雷达影像。性能监视器计测发送部及接收部中的至少一方的性能。PM控制部在暂时中断雷达信号的发送的期间，使性能监视器执行计测。

Description

雷达装置及雷达性能计测方法

技术领域

本发明主要涉及具备雷达性能监视器的雷达装置，该雷达性能监视器计测雷达装置的发送部及接收部等的性能。

背景技术

雷达装置所具备的发送部(磁控管等)和接收部(接收电路的电子零件等)会随着使用而劣化，或者由于来自外部的强信号而损伤。在此，为了确认雷达装置的发送强度及接收感度是否良好，有时在雷达装置中设有雷达性能监视器。

这种雷达装置一般由雷达部和PM部构成。雷达部收发雷达信号并生成雷达影像。PM部接收由雷达部发送的雷达信号并计测发送强度。此外，PM部在接收到雷达信号之后发送性能(performance)信号(以下称为PM信号)。雷达部接收该PM信号并进行解析，从而计测雷达装置的接收感度。专利文献1及2公开了这种具备雷达性能监视器的雷达装置。

专利文献1的雷达装置是将雷达部的收发电路和PM部的收发电路共通化的构成。此外，该雷达装置能够在收发雷达信号并生成雷达影像的模式和像上述那样计测雷达装置的发送强度及接收感度的模式之间切换。

在此，如专利文献1那样切换模式而计测雷达装置的性能的情况下，存在计测雷达装置的性能时无法更新雷达影像这样的缺点。专利文献2公开有克服了该缺点的雷达装置。

专利文献2的雷达装置与专利文献1的雷达装置同样，是将雷达部的收发电路和PM部的收发电路共通化的构成。此外，通常雷达装置基于从发送雷达信号到接收为止的时间，检测所接收的回波的距离。专利文献2的雷达装置在从发送雷达信号起经过了与显示部的显示范围相对应的时间后、且发送下一雷达信号之前，进行PM信号的收发而计测雷达装置的性能。

专利文献1：特开2011-117808号公报

专利文献2：特开2011-117809号公报

但是，专利文献2存在雷达信号的发送周期变慢的问题。特别是，在用于远距离探测而发送长脉冲宽度的雷达信号的情况下，探测的方位方向间隔变大，所以产生无法在宽阔的区域探测回波的问题。

此外，在专利文献2的雷达装置中，即使牺牲来自远距离区域的雷达的反射回波而加快雷达信号的发送周期，也会产生无法显示远方的物标的问题。

发明内容

本发明是鉴于以上情况而做出的，其主要目的在于，提供一种雷达装置，将对雷达影像的影响限制到最小，并且计测雷达装置的性能。

本发明所要解决的课题如上所述，接下来说明解决该课题的手段及其效果。

根据本发明的第1观点，提供以下构成的雷达装置。即，该雷达装置具备：发送部、接收部、雷达影像生成部、性能(performance)监视器、以及控制部。所述发送部经由雷达天线发送雷达信号。所述接收部经由雷达天线接收所述雷达信号的反射波。所述雷达影像生成部基于所述接收部所接收到的反射波，生成雷达影像。所述性能监视器计测所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能。所述控制部在暂时中断所述雷达信号的发送的期间，使所述性能监视器执行计测。

由此，不必停止雷达影像的更新，就能够计测发送部或接收部的性能。此外，通过中断雷达信号，能够在雷达信号的收发中的任意定时(例如对雷达影像的影响小的定时)计测雷达装置的性能。

在所述雷达装置中，优选为，所述控制部在雷达影像中识别未检测到回波的方位或距离，在与该方位或距离相对应的定时，使所述性能监视器执行计测。

由此，用户能够减轻对雷达影像的影响，并且确认发送部等的性能。

在所述雷达装置中，优选为，所述控制部基于前1次扫描的数据来检测未检测到回波的方位或距离。

由此，基于最近的数据来判定回波的有无，所以能够得到正确的检测结果。

在所述雷达装置中，优选为以下的构成。即，所述性能监视器发送用于计测所述接收部的性能的性能信号。所述雷达影像生成部使用其他数据，对于在所述性能信号的发送中未能取得的雷达影像进行补全(增补、补完)。

由此，即使在雷达信号的发送中断的范围中，也能够显示雷达影像而显示自机周围的状况。

在所述雷达装置中，优选为，所述雷达影像生成部使用前1次扫描的数据，对于在所述性能信号的发送中未能取得的雷达影像进行补全(增补、补完)。

由此，能够基于最近的数据对雷达影像进行补全，所以即使在雷达信号的发送中断的范围中，也能够显示合理性高的信息。

在所述雷达装置中，优选为，具备显示部，该显示部显示由所述雷达影像生成部生成的雷达影像，并且将由所述性能监视器得到的所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能的时间变化作为图表来显示。

由此，用户能够直观地掌握发送部等的性能的时间变化。因此，例如容易识别磁控管的更换时期等。此外，由于将该图表与雷达影像一起显示，用户能够在确认周围的物标的同时(即不必切换画面)，识别磁控管的更换时期等。

在所述雷达装置中，优选为以下的构成。即，该雷达装置具备性能判定部和通知部。所述性能判定部对于由所述性能监视器得到的所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能，判定是否满足规定的基准。在由所述性能判定部判定为不满足规定的基准的情况下，所述通知部通知已达到更换时期或已接近更换时期的意思。

由此，用户不必自己判定发送部等的性能，就能够掌握发送部等的更换时期。

在所述雷达装置中，优选为，具备通信接口，所述通知部经由通信线路向外部发送所述性能监视器的计测结果或所述性能判定部的判定结果的至少某一个。

由此，通过向外部的零件提供商通知需要更换发送部等的意思，能够提前准备相应的零件。

优选为，所述雷达装置搭载于移动体，所述性能监视器与雷达天线相比设置于所述移动体的后方侧。

由此，由于位于移动体的后方的物标显示回波的必要性低，所以用户能够减轻对雷达影像的影响，并能确认发送部等的性能。

在所述雷达装置中，优选为具备计时部，该计时部预先设定计测所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能的时间，到该时间时，将该意思向所述性能监视器输出。

由此，例如能够定期地计测并确认发送部等的性能，所以能够省去用户侧的管理。

根据本发明的第2观点，提供以下的雷达性能计测方法。即，该雷达性能计测方法包括：发送步骤、接收步骤、雷达影像生成步骤、以及计测步骤。在所述发送步骤中，经由雷达天线发送雷达信号。在所述接收步骤中，经由雷达天线接收所述雷达信号的反射波。在所述雷达影像生成步骤中，基于在所述接收步骤中所接收到的反射波，生成雷达影像。在所述计测步骤中，在暂时中断所述雷达信号的发送的期间，计测雷达信号的发送部及接收部中的至少一方的性能。

由此，不必停止更新雷达影像，就能够计测发送部或接收部的性能。此外，通过中断雷达信号，能够在雷达信号的收发中的任意定时(例如对雷达影像的影响较小的定时)发送性能信号。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的雷达装置的构成的框图。

图2是表示在通常模式下显示于显示部上的影像的图。

图3是表示计测雷达装置的性能的处理的流程图。

图4是表示在PM模式下显示于显示部上的影像的图。

图5是表示运转初期的发送强度及接收感度的推移的图表。

图6是表示在需要更换零件时显示的发送强度及接收感度的推移的图表。

图7是表示在变形例中显示于显示部上的影像的图。

附图符号说明

1雷达装置；10雷达部；11雷达发送部(发送部)；12雷达天线；13雷达接收部(接收部)；14A/D变换部；15雷达影像生成部；20PM部(性能监视器)；30PM计测部；40显示部；50PM控制部(控制部)。

具体实施方式

接下来参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的一个实施方式的雷达装置的构成的框图。图2是表示在通常模式下显示于显示部上的影像的图。

本实施方式的雷达装置1是搭载于船舶的类型的雷达装置，通过发送短脉冲的电波(雷达信号)，并对该雷达信号的反射波进行解析，从而能够检测物标的位置。雷达装置1具备：雷达部10，进行雷达信号的收发；PM部(雷达性能监视器)20，用于计测雷达部10的性能；PM计测部30；以及显示部40。

雷达部10具备：雷达发送部(发送部)11、雷达天线12、雷达接收部(接收部)13、A/D变换部14、以及雷达影像生成部15。

雷达发送部11具备由磁控管等构成的振荡器，通过该振荡器以规定的周期生成高频的脉冲信号(雷达信号)。雷达发送部11生成的雷达信号被输出至雷达天线12。

雷达天线12一边以规定的旋转周期在水平面内旋转，一边将从雷达发送部11输入的雷达信号向外部发送。通过以上的构成，能够以自船为中心遍及360°发送雷达信号。此外，雷达天线12接收所发送的雷达信号被物标反射回来的反射波。

另外，为了使雷达信号及其反射波不混在一起，在从雷达天线12向雷达发送部11或雷达接收部13的分支点设置未图示的循环器(circulator)等。

雷达接收部13接收该反射波，进行放大处理及规定频带的提取处理等信号处理。雷达接收部13将处理后的反射波输出至A/D变换部14。

A/D变换部14将输入的反射波从模拟信号变换为数字信号。A/D变换部14将变换后的反射波输出至雷达影像生成部15及PM计测部30。

雷达影像生成部15基于输入的反射波生成雷达影像。具体地说，雷达影像生成部15基于雷达天线12发送了雷达信号的定时和接收了反射波的定时的时间差，求出到物标的距离。此外，雷达影像生成部15基于发送雷达信号时的雷达天线12的朝向，取得该物标的方向。如以上那样，雷达影像生成部15生成雷达影像。

此外，雷达影像生成部15将生成的雷达影像显示到由液晶显示器等构成的显示部40上。图2中示出了雷达影像生成部15生成的雷达影像的一例。在图2的雷达影像中，在中央显示的标记表示自船的位置，划有斜线的部分表示物标的回波。

PM部20是用于对雷达部10的性能进行计测的构成。PM部20与雷达部10同样，具备：PM发送部21、PM天线22、PM接收部23、A/D变换部24。PM天线22与雷达天线12相比配置在自船的后方侧。另外，PM部20所具备的各构成与雷达部10所具备的各构成大致相同，因此省略说明。

PM计测部30在规定的定时(输入后述的计时部61的触发信号的定时)控制雷达部10及PM部20，计测雷达部10的发送强度及接收感度。

具体地说，PM计测部30在对雷达部10的性能进行计测的情况下，首先使雷达部10发送雷达信号。PM部20的PM天线22接收该雷达信号，经由PM接收部23及A/D变换部24输出至PM计测部30。PM计测部30通过对该雷达信号进行解析，计测雷达部10的发送强度。

此外，PM计测部30以PM部20接收到雷达信号作为触发，使PM发送部21生成PM信号。在此，PM信号例如由以规定间隔发送的多个脉冲信号构成，并且设定为越是之后发送的脉冲信号信号电平越低。

雷达部10的雷达天线12接收该PM信号，经由雷达接收部13及A/D变换部14输出至PM计测部30。PM计测部30通过对该PM信号进行解析，计测雷达部10的接收感度。

另外，如上述那样，PM部20发送PM信号作为雷达信号的响应，但是这时也可以相应于雷达信号的强度来改变PM信号的发送定时或降低PM信号的强度，从而向雷达部10通知雷达部10的发送强度。

此外，在上面的说明中，PM部20将接收到雷达信号作为触发来发送PM信号，但是也可以如下那样构成。即，PM计测部30基于雷达信号的发送定时计算发送PM信号的定时，以在该定时发送PM信号的方式控制PM部20。

此外，雷达部10具备：PM控制部(控制部)50、PM存储部51、通信接口52。

PM控制部50控制PM计测部30的动作定时(即，使PM部20执行计测的定时)，并且进行与PM部20计测的雷达部10的性能有关的控制。PM控制部50具备：计时部61、方位选择部62、定时控制部63、PM图表生成部64、性能判定部65、通知部66。

计时部61生成触发信号，该触发信号表示对雷达部10的性能进行计测的定时。方位选择部62选择未检测到回波(或回波较少)的方位(详细情况留待后述)。定时控制部63基于方位选择部62所选择的方位，在未检测到回波的定时使PM计测部30动作。PM图表生成部64生成表示所计测出的雷达部10的性能的时间变化的图表。性能判定部65基于PM图表生成部64生成的图表等，判定是否是更换雷达发送部11或雷达接收部13的零件的时机。通知部66和性能判定部65所进行的处理的详细情况留待后述。

PM存储部51将PM部20所计测的雷达部10与计测时间建立对应地存储。

通信接口52是能够利用有线LAN、无线LAN、通信卫星或便携电话线路等的通信线路与设置于船内的服务器或进行数据管理的陆上站等连接的接口。

接下来，参照图3的流程图详细说明本实施方式的雷达装置1对雷达部10的性能进行计测的处理、特别是对进行该处理的定时详细说明。

计时部61在由雷达装置1生成雷达影像的期间，以规定的时间间隔(例如每24小时)生成触发信号(S101)。生成该触发信号后，判断是否转移到对雷达部10的性能进行计测的PM模式(S102)。

PM控制部50的方位选择部62基于雷达影像生成部15所生成的前1次扫描的雷达影像(雷达天线12在最近的1次旋转所取得的雷达影像)，选择在自船的后方的规定范围(图2的虚线，例如60度)中未检测到回波的方位(S103，图2的细线，例如5度)。即，在接收PM信号的期间无法接收反射波，所以在没有来自物标的回波的方位，中断雷达信号的发送并使PM计测部30动作。另外，在没有未检测到回波的方位的情况下，可以选择回波少的方位，也可以每隔规定的时间间隔进行确认操作，直到出现未检测到回波的方位。此外，回波的有无或多少也可以通过多次扫描来确认。

此外，将选择的对象限制为自船后方的规定范围的原因在于，PM天线22与雷达天线12相比配置在自船的后方侧。自船的后方的物标的重要度较低，所以通过像这样配置PM天线22，能够减轻对雷达影像的影响，并对雷达部10的性能进行计测。

接着，PM天线22接收旋转的雷达天线12的旋转相位与S103中选择的方位一致的定时的雷达信号(S104)。然后，PM天线22在接收到该雷达信号后发送上述PM信号(S104)。

另外，雷达部10由于进行上述处理，对于S103中所选择的方位无法显示物标的回波(参照图4)。在此，对于S103中所选择的方位，如后述那样进行雷达影像的补全(增补、补完)。

PM计测部30如上述那样，从接收到的雷达信号计测发送强度，从接收到的PM信号计测接收感度，并存储到PM存储部51中(S105)。

接着，PM控制部50的PM图表生成部64基于过去的发送强度及接收感度和本次计测的发送感度及接收感度，生成表示发送强度及接收感度的时间变化的图表，并显示到显示部40上(S106)。这时，雷达影像生成部15如图4所示，通过利用由上次扫描得到的雷达影像对由于PM测定而无法取得物标的回波的期间(即S103中选择的方位)的雷达影像进行补全，从而继续雷达影像的显示。另外，对S103中所选择的方位进行补全的方法为任意，例如可以基于多次扫描的数据或该方位附近的数据来对雷达影像进行补全。进而，也可以从经由网络所连接的其他雷达装置接收该雷达装置取得的反射波或表示物标的位置等的数据等，并基于这些数据对雷达影像进行补全。

在此，参照图5说明PM图表生成部64生成的图表。图5是表示PM图表生成部64生成的图表的例子的图。

如图5所示，该图表由关于发送强度的图表和关于接收感度的图表构成。各个图表表示与累计时间的变化相对应的劣化程度(dB)的变化。此外，在这些图表的上部示出当前的发送强度的劣化程度、当前的接收感度的劣化程度、累计时间、以及累计的劣化程度(双方的劣化程度的合计)。

接着，PM控制部50的性能判定部65基于PM图表生成部64生成的图表及PM存储部51的存储内容等，判定发送强度及接收感度是否满足规定的基准(S107)。在本实施方式中，满足规定的基准的情况下，不需要更换雷达发送部11等，不满足规定的基准的情况下，需要更换雷达发送部11等。

具体地说，若图5的图表中的累计的劣化程度大于－10dB，则性能判定部65判定为满足规定的基准。另外，该判定也可以对发送强度和接收感度分别进行判定。

在性能判定部65判定为满足该基准的情况下，PM控制部50将PM模式解除(S109)，再次回到S101的处理。

另一方面，在性能判定部65判定为不满足该基准的情况下，雷达发送部11的磁控管或雷达接收部13的电子零件由于劣化而需要更换。因此，通知部66如图6所示，在显示部40上显示收发***的机器已达到更换时期(S108)。然后，PM控制部50将PM模式解除，再次回到S101的处理。

另外，除了显示部40以外，通知部66也可以通过声音或光等通知已达到更换时期这一情况。进而，通知部66也可以经由通信接口52发送性能的计测结果或性能判定部65的判定结果等，从而向雷达装置1的修理人员通知已达到更换时期这一情况。这种情况下，例如可以从修理人员向用户发送更换零件的预算账单等。

此外，在上述中，通知部66在达到更换时期时通知该意思，但是如果性能判定部65能够预测更换时期，也可以基于该预测出的更换时期来通知已接近更换时期的意思。例如，能够基于PM图表生成部64生成的图表和经验性地求出的发送强度等的劣化程度的趋势来预测将来的图表，基于该图表来预测更换时期。

此外，上述说明的发送强度等的劣化程度的判定及其图表显示等，也可以由配置于雷达装置1的外部的设备进行。这种情况下，雷达装置1将得到的计测结果发送至该外部的设备。

这样，雷达装置1定期且自动地计测发送强度及接收感度，能够发挥能够正确地掌握经年劣化这样的效果。

如以上所示，本实施方式的雷达装置1具备：雷达发送部11、雷达接收部13、雷达影像生成部15、以及PM部20。雷达发送部11经由雷达天线12发送雷达信号。雷达接收部13经由雷达天线12接收雷达信号的反射波。雷达影像生成部15基于雷达接收部13所接收到的反射波生成雷达影像。PM部20对雷达发送部11及雷达接收部13的性能进行计测。PM控制部50在暂时中断雷达信号的发送的期间，使PM部20执行计测。

由此，不必停止雷达影像的更新，就能够计测雷达发送部11及雷达接收部13的性能。此外，通过雷达信号的中断，能够在雷达信号的收发中的任意定时(例如对雷达影像的影响小的定时)计测雷达装置1的性能。

接下来说明上述实施方式的变形例。图7是表示在变形例中显示于显示部40上的影像的图。

在上述实施方式中，PM信号的接收结果作为图表显示，所以不会像以往那样将PM信号描绘到雷达显示区域(不包含在雷达影像中)。但是，如图7所示，也可以将PM信号描绘在雷达显示区域。这种情况下，雷达影像生成部15也能够继续更新最新的雷达影像。

以上说明了本发明的优选实施方式及变形例，但是上述的构成例如也可以如下变更。

在上述中，在S103中选择方位，在与该方位对应的定时计测雷达部10的性能，但是也可以在S103中选择距离(例如回波的重要度低的远方)，在与该距离对应的定时计测雷达部10的性能。

图5及图6的图表的配置和显示的数值等是任意的，能够适当变更。例如，也可以在1个图表中显示发送强度和接收强度。

上面说明了将本发明应用于脉冲雷达的例子，但是也可以取代该脉冲雷达，而使用CW(continuous wave、连续波)雷达或脉冲多普勒雷达。此外，也可以使用不使雷达天线旋转的构成的雷达装置。例如，在全周方向具有天线元件的构成的雷达装置或仅探测前方等特定方向的雷达装置等不需要使雷达天线旋转。

本发明不限于船舶用的雷达装置，也可以是设置于灯台等而监视移动体的位置等的雷达装置。此外，也可以是船舶以外的移动体，例如搭载于飞机、汽车等的构成。

Claims (11)

1.一种雷达装置，其特征在于，具备：

发送部，经由雷达天线发送雷达信号；

接收部，经由雷达天线接收所述雷达信号的反射波；

雷达影像生成部，基于所述接收部接收到的反射波，生成雷达影像；

性能监视器，监视所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能；以及

控制部，在暂时中断所述雷达信号的发送的期间，使所述性能监视器执行计测。

2.如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述控制部在雷达影像中识别未检测到回波的方位或距离，在与该方位或距离相对应的定时，使所述性能监视器执行计测。

3.如权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，

所述控制部基于前1次扫描的数据来检测未检测到回波的方位或距离。

4.如权利要求1～3中任一项所述的雷达装置，其特征在于，

所述性能监视器发送用于计测所述接收部的性能的性能信号，

所述雷达影像生成部利用多次扫描的数据、或者所选择的方位附近的数据、或者从经由网络所连接的其他雷达装置所接收到的该其他雷达装置所取得的表示反射波和物标位置的数据，对在所述性能信号的发送中未能取得到的雷达影像进行补全。

5.如权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，

所述雷达影像生成部利用前1次扫描的数据对在所述性能信号的发送中未能取得到的雷达影像进行补全。

6.如权利要求1～3中任一项所述的雷达装置，其特征在于，

具备显示部，该显示部显示由所述雷达影像生成部生成的雷达影像，并且将由所述性能监视器所得到的所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能的时间变化作为图表进行显示。

7.如权利要求1～3中任一项所述的雷达装置，其特征在于，具备：

性能判定部，针对由所述性能监视器得到的所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能，判定是否满足规定的基准；以及

通知部，在由所述性能判定部判定为不满足规定的基准的情况下，通知已达到更换时期或已接近更换时期的意思。

8.如权利要求7所述的雷达装置，其特征在于，

具备通信接口，

所述通知部经由通信线路由通信接口向外部发送所述性能监视器的计测结果或所述性能判定部的判定结果的至少某一个。

9.如权利要求1～3中任一项所述的雷达装置，其特征在于，

该雷达装置搭载于移动体，

所述性能监视器与雷达天线相比设置于所述移动体的后方侧。

10.如权利要求1～3中任一项所述的雷达装置，其特征在于，

具备计时部，该计时部被预先设定了计测所述发送部及所述接收部中的至少一方的性能的时间，到该时间时，将已到该时间的情况输出至所述性能监视器。

11.一种雷达性能计测方法，其特征在于，包括：

发送步骤，由发送部经由雷达天线发送雷达信号；

接收步骤，由接收部经由雷达天线接收所述雷达信号的反射波；

雷达影像生成步骤，基于在所述接收步骤接收到的反射波生成雷达影像；以及

计测步骤，在暂时中断所述雷达信号的发送的期间，计测雷达信号的发送部及接收部中的至少一方的性能。