JP2003121538A - 時間多重変調において無線周波数を共有する方法 - Google Patents
時間多重変調において無線周波数を共有する方法Info
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Abstract
ともに、十分満足できる最大効率を得ることのできる無
線周波数が時間多重変調を共有するための方法を提供す
る。 【解決手段】 GPS時間多重変調に伴って周波数を共
有する複数基地レーダのための装置である。本装置は、
GPS受信機2、安定器5、クロック発生器4、マイク
ロプロセッサ7、メモリチップ8、信号シンセサイザ
6、および、コンピュータ10を具備する。GPS受信
機2は、GPS信号から時間情報を抽出する。安定器5
は、時間に対するレーダ機能を制御する。マイクロプロ
セッサ7は、レーダ信号を多重変調処理する。
Description
に、複数のレーダの同期に関し、さらには、複数のレー
ダの同期を同一周波数帯で行うための方法に関する。
作する低周波レーダは、広く用いられている。しかし、
低周波レーダの本来の用途は、海洋の表面流および局所
的な波のリアルタイムマッピングを海岸の観測地点から
モニタリングすることである。このことにとって、これ
らの低周波レーダは、多くの利益をもたらす。すなわ
ち、(i)海岸に設置されたアンテナを用いることによ
り、周波数が低いだけより広範囲の表面波伝搬モードに
おいて水平線を越えて調べることができる。(ii)これ
ら低周波においてのみ、海洋の波によるブラッグ散乱で
あるエコーから表面流を抽出することができ、より普及
しているマイクロ波レーダでは、表面流は測定できず、
代わりとなる低コストな測定技術は存在しない。(ii
i)データ転送速度が遅いことから、低周波および特定
のFMCW信号変調を行い、低コストのデジタル信号発
生器および処理機による処理が容易となる。ここで想定
されるレーダは、典型的に、一般的なマイクロ波レーダ
より3オーダの大きさで低い周波数で動作している。1
00を越えるHFレーダが建造され、海洋表面流をモニ
タリングするために動作しており、より多くのユニット
の早急な配備が要求されている。この数に3つの空間波
を加えた見通し外レーダは、現在ある世界中の全てのH
Fレーダで構成される。これに対し、マイクロレーダ
は、約2億個建造されており、世界中に配置されてい
る。
のレーダには用いられていなかったため、ITU(国際
電気通信連合)においても、アメリカおよび世界で43
0MHzを下回る周波数帯は、使用されていなかった。
このように使用を希望するユーザは、「第2のライセン
ス」を受けなければならない。すなわち、第1のユーザ
を干渉することができない。干渉を避けるために、ユー
ザはそれぞれ全ての他のHFレーダユーザから分離した
周波数が必要である(これらの周波数帯の従来の無線通
信ユーザに対しても同様に)。問題は、無線通信に対し
て、レーダ動作のために必要な信号帯域幅が広いことで
ある。例えば、1kmの範囲領域を達成するためには、
150kHzの帯域幅が必要となる。一般的な無線チャ
ンネルは、5kHzまたはそれ以下の帯域幅を占める。
これは、1つのレーダのユーザが30の潜在的な無線チ
ャンネルを占有することを意味する。最後に、与えられ
た固定の帯域幅(例えば、150kHz)は、マイクロ
波(例えば、5GHz)より、HFにおいて相対的に大
きい部分帯域幅を占めることとなる。これらは全て、新
たなユーザのそれぞれが自ら使用する独占した周波数を
享受することができず、複数のユーザで相互干渉を引き
起こさないように、マナーを守って、同じ周波数を共有
しなければならない。
がある。この方法によると、いくつかのレーダ基地が1
つの周波数を時分割し、それを同期された形で一時に放
射する。時間多重化では2つのタイプ、すなわち、基地
への順序付けおよびパルス間インターリーブが可能であ
る。
列のスケジュールにおいて、数分間隔でそれぞれのレー
ダから送信される。これは、海洋エコーから表面流をマ
ッピングするには、大きな欠点となる。ベクトルマップ
の質および正確性は、より長いエコーの時系列データ群
が処理されることによって改善される。効率的かつ好ま
しいことが証明されている現在のHF海岸レーダは、連
続して動作し、1〜3時間の期間を超えるデータをスペ
クトル的に処理し、平均化する。6つのレーダ基地の動
作例は、全て同一の周波数を用いることができる。例え
ば、10分の期間とすると、それぞれ通常のたった1/
6の時間でしかなく、データ品質を落としてしまうた
め、問題である。パルス間インターリーブは、ショート
パルスを放射するか、一連のコード化されたパルスを放
射するかのいずれかをシステムに適用することができ
る。基地から発信されたエコーは、所望のデータを有す
る最も離れた範囲領域から信号が伝搬する時間に一致す
る間隔だけ離れた基地に到達する。この時間の最後に、
波形は、再び送信される。パルス間インターリーブにお
いて、第1レーダが送信しない間、第1レーダにおける
この期間の最後で送信を繰り返す代わりに、第2レーダ
が波形を送信する(同じ周波数で動作する他のレーダも
同様である)。このとき、異なるレーダサイト間の伝搬
距離のために十分な保護時間が設けられる。この方法
は、基地列による方法より深刻な欠点を有する。すなわ
ち、それぞれのレーダから放射されるエネルギーの合計
を減少させてしまうことである。信号−雑音割合は、レ
ーダから放射されるエネルギーの合計に直接的に依存す
る。それゆえ、高質のエコーが、レーダから放射される
所定の出力を得ることのできる最大距離の範囲が減少し
てしまう。これはあまりにもコストがかかることとな
り、不適当である。
周波数多重化を用いるという、満足できないアプローチ
もある。この方法の問題点は、それぞれの周波数間のス
ペクトルのスペースが少なくとも信号の帯域幅と同様か
それ以上必要となることである。例えば、6つのレーダ
を用いる場合、同様に6つの分離周波数が必要となり、
それぞれが150kHzずつ広いチャンネルとなる。
ーダ送信機および受信機によるスペクトル帯域幅のリソ
ースの使用が効率的ではなく、例え他のレーダが存在し
たとしても最大の効果を得るように動作させるために互
いのレーダを適用させることができない。
は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたも
ので、レーダリソースを効率的に使用可能であるととも
に、十分満足できる最大効率を得ることのできる無線周
波数が時間多重変調を共有するための方法を提供するこ
とを目的とする。
示す。もちろん、本発明は、これらの具体例に限定され
るものではない。
伴って周波数を共有する複数基地レーダのための装置で
ある。本装置は、GPS受信機、安定器、クロック発生
器、マイクロプロセッサ、メモリチップ、信号シンセサ
イザ、および、デジタルデータ出力装置を具備する。G
PS受信機は、GPS信号から時間情報を抽出する。安
定器は、時間に対するレーダ機能を制御する。マイクロ
プロセッサは、レーダ信号を多重変調処理する。
複数ソースの無線信号を多重変調する方法である。無線
周波数信号は、ブロック信号により、指定された割合で
送受信される。クロック信号は、受信した周波数信号の
変調を制御する。送受信された無線周波数信号は、スイ
ープ変調を用いて変調される。
法である。N個のレーダ基地は、0からNまでの数が割
り当てられる。連続的なスイープ変調の開始時間は、同
じ数字のレーダ基地に一致するように0からNまで数え
られる。信号は、スイープ時間が一致するように命令さ
れたレーダ基地から送受信される。
方法である。無線周波数信号は、ブロック信号により命
令された時間で送受信される。また、クロック信号は、
無線周波数信号の変調についての開始および終了時間も
制御する。無線周波数信号はスイープ変調を用いて変調
される。
GPS時間多重変調を共有するための方法である。無線
周波数信号は、多重変調され、時間遅延または周波数が
オフセットされる。このようにして、無線周波数信号
は、復調される。
の記述および添付された図面とともに考慮することによ
り、よりよく評価され、理解される。しかし、以下の記
述は、本発明の多数の特徴部分の様々な実施形態を例示
するものであって、発明をこれらに限定するものではな
いと、理解されるべきである。
これに限定されない一実施形態を図面を参照しつつ以下
に記述することにより、詳細かつ十分に説明する。様々
な他の形態、変更、追加、および/または付け替えを行
うことは、本発明の意義を逸脱しない範囲で本開示によ
って、当業者にとって容易となる。
成で、安価かつ正確に、全世界対応の時間基準(GP
S)を用い、複数の後方散乱レーダを同期させることに
ある。
ーダおよびバイスタティック端末を混合させても、全て
同じ周波数を共有した状態で、相互干渉せずに、全てを
同時に動作させることでもある。
レーダを用いて、波形および信号を処理することに特徴
を有する。この特許技術(米国特許5361072号)
は、短いRF信号の帯域幅(例えば、150kHz)を
受信機の復調処理によって、非常に小さい情報帯域幅
(例えば、60Hz)に変調する。この復調処理は、同
じ信号形式を用いる複数のレーダがRF信号の帯域幅
に、情報帯域幅が相互干渉することなく、オーバーラッ
プさせるための「多重変調」に必要となる。それぞれの
基地における変調の始めとして、100を越えるレーダ
の全てが同じ150kHzのチャンネルを共有しても、
同時に同じ周波数を有する他の存在によって、パフォー
マンスが低下しないように、時間参照を抽出したGPS
を用いて同期させる。このように、それぞれは、価値の
ある限定されたスペクトルリソース、すなわち、レーダ
チャンネルが指定され、認定された信号、を共有しつ
つ、最適なパフォーマンスで、その時間におけるデータ
の100%(すなわち、負荷時間率100%)を収集す
ることができる。この多重変調は、前述した従来の時間
および周波数を多重化する方法において限定されること
を克服するものである。
図2を参照しつつ詳細に説明する。図1のブロック図
は、便宜上、本発明のハードウェア構成とソフトウェア
のステップとの双方を示している。左端にあるのは、H
Fレーダアンテナ(送信アンテナ13および受信アンテ
ナ14)であり、送受信を行う。右端にあるのは、GP
Sアンテナ1である。角が角張ったブロックは、ハード
ウェアの構成を示している。角が丸いブロックは、受信
したレーダデータについて、コンピュータ上で実行する
ためのソフトウェアのステップを示しており、具体化の
1つとしてリアルタイムで行われる。ブロックを結ぶ線
分は、信号がアナログの場合は実線で、デジタルの場合
は破線で示される。本発明を具体化するハードウェアお
よびソフトウェアの概念的ステップは、図2の信号見取
り図を参照することによって明らかになる。レーダ受信
機12のデスクトップコンピュータ10の出力は、ブロ
ック10の右側にある破線で示されるように、デジタル
表面流、すなわち、波の情報である。
右側から始めると、目に見える星座であるGPS衛星か
らの信号130は、GPSアンテナ1に衝突し、GPS
受信機2に伝達される。GPS受信機2は、GPS衛星
ネットワークの主目的である従来のGPS送信機の多く
にとって、一般的な位置情報と異なり、GPS信号から
の時間情報を抽出するために、特に設計される。正確な
位置情報を供給するために、個々の衛星は、互いを数ナ
ノ秒の正確さで同期させるための時間信号を伝達させ
る。一具体例として、これらの時間信号は、1秒間隔
で、地球に送信される。
て、時間に関するこれらの信号のパルス/秒の位置は、
GPS受信機2によって出力される。即席の時間位置
は、地球上の小さい基地で適用可能な典型的なSNRレ
ベルにおいて、ナノ秒の正確さは判別されないため、G
PS受信機2の最終段階は、数オーダの大きさで時間位
置の正確さが向上する重いローパスフィルタであり、フ
ェーズロックオシレータ(PLO)と呼ばれる。このP
LOは、高い慣性を有し、電子的フライホイールの役割
を果たしている。そして、100万につき1012〜10
13パーツの正確さで構築するために1時間以上必要であ
る。
本発明の一実施形態が示す概念は、商業利用が可能なA
WGモジュールが必ず必要となる。この装置は、コーダ
ーオーシャンセンサーズリミテッド社(カリフォルニア
ロスアルトス)によって製造されるものである。GP
S受信機2の出力は、(i)他のフェーズロックオシレ
ータ3に伝達する非常に安定した10MHzのクロック
信号、および(ii)レーダ安定器5に伝達する非常に安
定した1パルス/秒のデータストリーム、である。フェ
ーズロックオシレータ3に伝達された10MHzの信号
は、レーダキャリアの発生のために用いられ、他の内部
周波数が必要とする120MHzの時間信号に変調され
る。この120MHzの参照信号は、クロック発生器4
に伝達される。この信号は、他のデバイスによって必要
となる多くの他の参照周波数を発生させるために分割さ
れ、(i)マイクロプロセッサ7に伝送するための12
MHzの信号、(ii)レーダ安定器5に伝送するための
40MHzの参照信号、および(iii)直接信号シンセ
サイザ(DSS)6およびオシレータに伝送するための
60または120MHzの信号となる。
間に対してどのように制御させるかを伝えることであ
る。例えば、送信機の出力および受信機の入力のオン/
オフが同時にならないように、切り替え信号を発生させ
る。また、必要でないシステムの様々な地点の信号を抑
制し、送受信するスイッチまたはゲートをオン/オフす
る。そして、本発明にとって重要となるのは、線形周波
数スイープ変調の開始および終了を決定することであ
る。異なるレーダにおける異なるスイープ開始時間は、
分離している局所的海洋情報のそれぞれが互いに干渉し
ないように、共通のGPS時間を通じて同期される。
イクロプロセッサ7は、デスクトップコンピュータのよ
うな、人間が操作し得るレーダを制御し、リアルタイム
で受信したエコー信号を処理するための、本システムの
デジタルパーツのインターフェイスである。コンピュー
タへ接続するための出力は、USB、シリアル出力(例
えば、RS-232)およびシステム信号バス等、いくつかの
形がある。GPS受信機2へも、RS-232シリアルケーブ
ルによって接続される。最後に、送受信(T/R)スイ
ッチ9に信号を送信する。これは、レーダ送信機11お
よびレーダ受信機12において、パルスサイクル間の適
切な時間に信号を抑制するために、様々なチャンネルを
オン/オフする。
に必要とされる実際の無線周波数(RF)信号は、直接
信号シンセサイザ(DSS)6において発生させる。こ
れらの信号は、スイープ変調およびパルス変調を有して
いる。周波数のスイープの間隔、スイープ反復間隔、パ
ルスおよびブランク期間、および、キャリア周波数は、
全てデジタルで表示され、発生される。そして、それぞ
れの波形の周期的反復が前回のサイクルと全く同じであ
ることを確かにする。これにより、拍車および他の波形
の不完全性が、ドップラーシフトされた海洋エコー情報
が汚染されないように、直列(ドップラースペクトルが
0になる)にシフトすることが保証される。0〜75M
Hzの間のキャリア周波数は、このDSSチップ6を経
てコーダーAWGモジュールによって発生される。出力
信号は、レーダ送信機11のアンプに伝達され、送信ア
ンテナ13を通じて放射される。これらの信号のレプリ
カは、それらに沿った方形波として、受信アンテナ14
に入射されたエコー、ノイズ、および他のレーダ信号
が、レーダ受信機12で混合される。
の役割は、全て、CODAR SeaSondeの6”×5”×1”サ
イズの密封されたモジュールにおいて実行される。
調)本発明の重要な側面は、同じキャリア周波数上で動
作する複数のレーダ送信機11における線形周波数変調
スイープ開始時間を同期させることである。同じGPS
共通時間信号列にすると、正確に指定され、わずかに異
なる時間において、実行が開始される。これらの時間
は、互いのレーダサイトジオメトリに依存する。これら
の最適な決定法については、後述する。本発明の一実施
形態においては、図1に示され、本構成が採用する3つ
の異なる送信機からの3つの信号100,110,12
0は、図2に示される。例えば、第1レーダから放射さ
れた信号100は、送信アンテナ13から離れていく向
きで示されている。信号100は、すぐに、受信アンテ
ナ14に受信される。時間が非常に短いのは、レーダ自
身の送信からの海洋エコーであるためである。しかし、
第2レーダおよび第3レーダからの強力な直接信号もま
た受信アンテナ14およびレーダ受信機12に入射され
る。ここで、明確化のために、全ての信号が連続信号
(CW)であると仮定する(すなわち、本発明は、米国
特許5361072号の標準パルスゲート線形変調を採
用することができ、当該方式において動作するけれで
も、ここでは、パルス波ではない)。
に、参照第1レーダ、第2レーダ波形、および第3レー
ダ波形からの直接信号波形200,210,220を誇
張してプロットしている。第2レーダおよび第3レーダ
からの直接信号波形210,220は、それぞれの海洋
エコーに比べて大変重要である。それらの海洋エコーは
低く、スペクトルがレーダ干渉として目に見えることが
ないくらいに十分に広い。第2レーダおよび第3レーダ
からの部分的に干渉した直接信号波形210,220
は、それぞれわずかに時間遅延していることを図は示し
ている。CODAR SeaSondeの動作において、スイープ反復
期間は、0.5秒であり、スイープ遅延は、1ミリ秒オ
ーダーで生じる。2番目および3番目のパネルで示され
るオフセットは、ここでは誇張して例示されている。中
心キャリア周波数は、典型的に13MHz付近であり、
当該周波数は、50kHz以上をスイープする。これ
は、3km範囲の解像度を供給することとなる。なお、
図示されるユニットの軸は、任意に取られている。
接送信信号100は、受信信号110,120と混合さ
れる。混合入力(送信信号100)および受信信号11
0,120の双方は、変調される波形のスイープ線形周
波数が等しく、それぞれが少し遅延している。図2の上
から4番目のパネル230は、前述の3つの直接信号波
形200,210,220を示すパネルの時間関数とし
ての即席周波数を示している。
とによってスイープを除去する。最も下のパネル240
は、この混合過程における復調出力が時間信号周波数と
してプロットされた結果の参照レーダ波形200および
2つの干渉信号波形210,220を示す。復調後の直
接信号は、周波数が0になり、参照レーダの使用範囲の
間隔の全ての海洋エコードップラー情報が直列の100
Hz以内に収まる(すなわち、周波数が0となる)。
ンピュータ10のデジタル信号処理と同様に、ローパス
フィルタが設けられ、他のレーダから干渉してくる直接
信号の全てを放棄する間、レーダエコー情報を分離す
る。このように、第2レーダおよび第3レーダは、スイ
ープ変調の開始をオフセットするようにプログラムされ
る。出力が復調されたそれらのレーダ受信機12は、所
望の参照レーダからの情報がオーバーラップしない領域
において、少なくとも100Hzに分離される。それゆ
え、複数のレーダは、全て同じ50kHzの周波数チャ
ンネルを同時に共有したり、それらの信号を互いの受信
機に入力したとしても、復調情報帯は、本発明のGPS
同期多重変調によって、明確に分離される。スイープレ
ーダ信号またはRF帯域幅のレーダ信号が50kHzで
あり、復調後の情報帯域幅が50kHzであったとき、
50000/50=1000もの基地において、相互干
渉を引き起こしたり、情報を悪化させることなく同じ周
波数チャンネルを使用できる。
と、この数字は、20まで減少する。しかし、互いのグ
ループのそれぞれがGPS同期するために、より多くの
レーダが20を一群として地理的に集合すると、より多
くの地理的に離れたグループ化によるレーダは、グルー
プ間距離が干渉を起こさない程度に十分弱い信号を保持
するため、干渉を受けずに動作することができる。この
ように、国中あるいは世界中に広がった何百というレー
ダを同じ周波数チャンネルにおいて相互干渉することな
く動作させることができる。
最小化のためにオフセット変調するための方法)本発明
の重要な部分は、同じ周波数チャンネルを用いた放射基
地の総数を最大にするために、複数の基地におけるスイ
ープ変調の最適な開始時間を決定する仕組みを発見する
ことである。ここでは、そのような最適な仕組みの一具
体例を示す。明確化のために、直線の海岸線に沿った3
つの基地について例示する。
の最小化を採用する。ここで、最小化のための関数は、
「0時」において最初の基地が開始する時間を、最後の
基地(N番目の基地とする)の送信スイープ時間の開始
とするものであり、他の全ての基地は、0からN番目の
間の時間に開始される。基地の番号は、nで表され、n
は、1からNまで変化し、連続した開始時間は、nが増
えるにつれて0時間から順序付けられる。制限は、基地
nのそれぞれについて、基地n+1からの直接信号の受
信時間が、信号が放射された基地nから最も遠く離れた
所望の海洋エコーの受信時間より大きいことである。な
お、基地に付けられた数nは、任意に付されたものもの
であり、この場合、Nの階乗通りの順列がある。これら
の可能な順列の全ての中から、1組の基地およびN組の
基地のスイープ開始の間の合計時間が最も短いものであ
る1つの最もよい順列が発見される。この結果は、送信
順が正反対になってもよいことが分かる。すなわち、も
し、{1,3,4,2}の順が最適であるなら、{2、
4、3、1}も同じ最適な結果となる。
利用可能なパソコン、ワークステーション用のMathemat
icaのソフトウェアが用いられる。「制限マトリクス」
の設定は、それぞれ所望の基地間距離および最大エコー
距離を入力することによって行われる。
り最も短い時間間隔でまとめるために、この方法を用い
ることによって、復調後の情報帯域幅も可能な限り最も
小さい帯域幅にまとめることができる。このスイープ開
始時間と信号が存在する復調された周波数との間の関係
は、前述されている。他の方法としては、ここで述べら
れている方法を固定された区域において、互いに相互干
渉することなく、与えられた情報帯域幅の空白(例え
ば、2kHz)にまとめるために、基地の数をできる限
り増やすことが挙げられる。この制限は、後方散乱レー
ダおよびバイスタティックレーダ構成の双方に適用可能
である。
の基地が約30kmの空間を隔てて存在すると仮定す
る。これらのシステムは、後方散乱レーダ(バイスタテ
ィックではない)と仮定する。さらに、互いのレーダの
最大範囲が100km(エコーが集合した領域に向けて
出力することを意味する)であると仮定する。最後に、
1つのレーダエコーおよび次のレーダの直接信号受信時
間に保護領域を有しないと仮定する。
際の基地の位置(緯度および経度)は、次に表される。 基地1:東経122°0’、北緯36°43.782’ 基地2:東経122°0’、北緯37°0’ 基地3:東経122°0’、北緯37°16.218’
決法は、基地の順番を{1,3,2}または{2,3,
1}とすることである。スイープのためのマイクロ秒の
オーダーで連続な開始時間は、{0;466.67;1
033.34}である。3kmの範囲領域を得る50k
Hz以上のスイープ幅および2Hzのスイープ受信率
(0.5秒のスイープ受信間隔に一致する)を用いた例
は、3つの基地が103.34Hzの復調された情報帯
域幅にまとめられることを意味する。互いのレーダーか
らのエコーは、他の2つのどちらからもオーバーラップ
しない情報ないよう帯域幅を生成する。
2048Hzから+2048Hzまでの間の情報帯域幅
を保存し、3つのレーダの内容をレーダのデジタル化さ
れた信号情報容量に記憶させるが、この帯域内で互いに
オーバーラップすることはない。
レーダの1つあるいはそれ以上が、バイスタティック送
信機であってもよいことである。残りの受信機が自らの
後方散乱エコーだけでなく、それに同期して動作するバ
イスタティック送信機からのエコーも記録する。これ
は、送信機よりも、同時に動作する受信機に適用され
る。これにより、範囲、解像度、および正確さのバイス
タティックな増大によって、許容量が非常に広い単純な
後方散乱レーダネットワークを得ることができる。
る語は、1以上であってもよく、複数で表現される語
は、2または2以上であってもよい。他の語は、少なく
とも2つあるいはそれ以上であってもよい。
アルタイムマッピングが可能であることである。さらに
本発明は、海岸のレーダ基地から局所的な波のモニタリ
ングに便利なことである。上記開示に従うことにより、
他の当業者も本発明の利益を得ることができる。
してしまう複数のHFレーダでパフォーマンスを落とす
ことなく同じ周波数で動作させることができることであ
る。
過度の実験を要することなく実施可能である。また、本
発明は、ここに記述されたものに限定するものではな
い。
アおよびソフトウェアを例示するための図である。
力の信号波形を例示するための図である。
Claims (48)
- 【請求項1】 同じ帯域幅にある複数の無線周波数信号
を多重変調するステップと、 前記複数の無線周波数信号を復調するステップとを具備
することを特徴とする時間多重変調において無線周波数
を共有する方法。 - 【請求項2】 前記複数の無線周波数信号を多重変調す
るステップは、 前記複数の無線周波数信号の変調の開始および終了を複
数のクロック信号により指定される複数の時間間隔で制
御するステップと、 スイープ変調を用いて前記複数の無線周波数信号を変調
するステップとを具備することを特徴とする請求項1記
載の時間多重変調において無線周波数を共有する方法。 - 【請求項3】 前記多重変調には、FMCWレーダ信号
が用いられ、当該信号は、100%の負荷時間率を有す
ることを特徴とする請求項2記載の時間多重変調におい
て無線周波数を共有する方法。 - 【請求項4】 前記多重変調には、いずれの負荷時間率
においてもパルス化またはゲート化されたFMCWレー
ダ信号が用いられることを特徴とする請求項2記載の時
間多重変調において無線周波数を共有する方法。 - 【請求項5】 前記複数のクロック信号は、 GPS信号を受信し、 前記GPS信号から時間情報を抽出し、 前記時間情報から発生させることを特徴とする請求項2
記載の時間多重変調において無線周波数を共有する方
法。 - 【請求項6】 前記複数の無線周波数信号を送信するス
テップをさらに具備することを特徴とする請求項2記載
の時間多重変調において無線周波数を共有する方法。 - 【請求項7】 前記複数の時間間隔は、前記複数の無線
周波数信号を送信する複数のレーダ送信機の複数の位置
に関するサイトジオメトリをも指定することを特徴とす
る請求項6記載の時間多重変調において無線周波数を共
有する方法。 - 【請求項8】 前記複数の無線周波数を復調するステッ
プは、前記複数の無線周波数を受信するステップを具備
することを特徴とする請求項1記載の時間多重変調にお
いて無線周波数を共有する方法。 - 【請求項9】 前記多重変調は、後方散乱レーダと同時
に動作するバイスタティック送信機を使用することを特
徴とする請求項1記載の時間多重変調において無線周波
数を共有する方法。 - 【請求項10】 前記多重変調は、後方散乱レーダおよ
び同じ受信機を共有する複数の送信機と同時に動作する
バイスタティック送信機を使用することを特徴とする請
求項1記載の時間多重変調において無線周波数を共有す
る方法。 - 【請求項11】 請求項1記載の方法を実行するため
に、コンピュータまたは機械に読み込み可能なプログラ
ム要素に翻訳可能であることを特徴とするコンピュータ
プログラム。 - 【請求項12】 請求項1記載の方法を実行することを
特徴とする装置。 - 【請求項13】 複数の無線周波数信号の変調の開始お
よび終了を複数のクロック信号により指定される複数の
時間間隔で制御するステップと、 スイープ変調を用いて前記複数の無線周波数信号を変調
するステップとを具備することを特徴とする多重変調の
方法。 - 【請求項14】 前記複数の無線周波数信号を送信する
ステップをさらに具備することを特徴とする請求項13
記載の多重変調の方法。 - 【請求項15】 前記複数の時間間隔は、前記複数の無
線周波数信号を送信する複数のレーダ送信機の複数の位
置に関するサイトジオメトリをも指定することを特徴と
する請求項14記載の多重変調の方法。 - 【請求項16】 前記複数の無線周波数信号は、同じ帯
域幅にあることを特徴とする請求項13記載の多重変調
の方法。 - 【請求項17】 前記多重変調には、FMCWレーダ信
号が用いられ、当該信号は、100%の負荷時間率を有
することを特徴とする請求項13記載の多重変調の方
法。 - 【請求項18】 前記多重変調には、いずれの負荷時間
率においてもパルス化またはゲート化されたFMCWレ
ーダ信号が用いられることを特徴とする請求項13記載
の多重変調の方法。 - 【請求項19】 前記多重変調には、後方散乱レーダと
ともに動作するバイスタティックレーダが用いられるこ
とを特徴とする請求項13記載の多重変調の方法。 - 【請求項20】 前記複数のクロック信号は、 GPS信号を受信し、 前記GPS信号から時間情報を抽出し、 前記時間情報から発生させることを特徴とする請求項1
3記載の多重変調の方法。 - 【請求項21】 請求項13記載の方法を実行するため
に、コンピュータまたは機械に読み込み可能なプログラ
ム要素に翻訳可能であることを特徴とするコンピュータ
プログラム。 - 【請求項22】 請求項13記載の方法を実行すること
を特徴とする装置。 - 【請求項23】 複数のレーダ基地に0からNまでの複
数の番号付けをするステップと、 前記0からNまでの複数の番号で、複数の連続したスイ
ープ変調の開始時間を順序付けて、前記複数の連続した
スイープ変調の開始時間の1つのそれぞれを前記番号付
けされた前記複数のレーダ基地の1つに一致させるステ
ップと、 前記複数の連続したスイープ変調の開始時間によって指
定されたように、前記複数のレーダ基地からの複数の信
号を送信するステップと、 複数の連続したスイープ変調の終了時間によって指定さ
れたように、前記複数のレーダ基地の複数の信号を受信
するステップとを具備することを特徴とする多重変調の
方法。 - 【請求項24】 前記複数の信号は、全て同じ帯域幅で
あることを特徴とする請求項23記載の多重変調の方
法。 - 【請求項25】 前記複数の連続したスイープ変調開始
時間を順に行うステップは、最大限の基地の数を最小限
の情報帯域幅に集合させるための手段として、第1レー
ダのスイープ開始時間から第Nレーダのスイープ開始時
間までの合計時間が最小となるような、スイープ変調の
順番を見つけるために、全ての可能なNの順列を試行す
るステップを具備することを特徴とする請求項23記載
の多重変調の方法。 - 【請求項26】 前記複数の連続したスイープ変調の開
始時間は、GPS信号により指定されることを特徴とす
る請求項23記載の多重変調の方法。 - 【請求項27】 前記複数の連続したスイープ変調の開
始時間は、前記レーダ基地の相対的サイトジオメトリに
よっても指定されることを特徴とする請求項16記載の
多重変調の方法。 - 【請求項28】 請求項23記載の方法を実行するため
に、コンピュータまたは機械に読み込み可能なプログラ
ム要素に翻訳可能であることを特徴とするコンピュータ
プログラム。 - 【請求項29】 複数のレーダを同じ周波数帯内で動作
させることを可能にするために、GPS時間を用いて複
数のレーダを同期させるための方法であって、 GPS信号を受信するステップと、 前記GPS信号から時間情報を抽出するステップと、 前記時間情報から複数のクロック信号を発生させるステ
ップと、 前記複数のクロック信号によって指定された時間間隔
で、複数の無線周波数信号の変調の開始と終了とを制御
するステップと、 前記複数の無線周波数信号をスイープ変調を用いて変調
するステップとを具備することを特徴とするGPS時間
を用いて複数のレーダを同期させるための方法。 - 【請求項30】 前記複数の無線周波数信号は、FMC
Wレーダ信号であり、当該信号は、100%の負荷時間
率を有することを特徴とする請求項29記載のGPS時
間を用いて複数のレーダを同期させるための方法。 - 【請求項31】 前記複数の無線周波数信号は、いずれ
の負荷時間率においてもパルス化またはゲート化された
FMCWレーダ信号であることを特徴とする請求項29
記載のGPS時間を用いて複数のレーダを同期させるた
めの方法。 - 【請求項32】 前記GPS時間を用いて複数のレーダ
を同期させるために、後方散乱レーダとともに動作する
バイスタティックレーダが用いられることを特徴とする
請求項29記載のGPS時間を用いて複数のレーダを同
期させるための方法。 - 【請求項33】 前記複数の無線周波数信号は、全て同
じ帯域幅であることを特徴とする請求項29記載のGP
S時間を用いて複数のレーダを同期させるための方法。 - 【請求項34】 前記複数の無線周波数信号を送信する
ステップをさらに具備することを特徴とする請求項29
記載のGPS時間を用いて複数のレーダを同期させるた
めの方法。 - 【請求項35】 前記複数の無線周波数信号を受信する
ステップをさらに具備することを特徴とする請求項34
記載のGPS時間を用いて複数のレーダを同期させるた
めの方法。 - 【請求項36】 前記複数の無線周波数信号を復調する
ためのステップをさらに具備することを特徴とする請求
項35記載のGPS時間を用いて複数のレーダを同期さ
せるための方法。 - 【請求項37】 請求項29記載の方法を実行するため
に、コンピュータまたは機械に読み込み可能なプログラ
ム要素に翻訳可能であることを特徴とするコンピュータ
プログラム。 - 【請求項38】 時間に対するレーダ機能を制御するた
めの安定器と、 クロック発生器と、 複数のレーダ信号を分析するためのマイクロプロセッサ
と、 メモリチップと、 信号シンセサイザと、 デジタルデータ出力装置とを具備することを特徴とする
複数基地レーダ周波数を時間多重変調において共有させ
るための装置。 - 【請求項39】 レーダ送信機と、 レーダ受信機と、 送受信スイッチとをさらに具備することを特徴とする請
求項38記載の複数基地レーダ周波数を時間多重変調に
おいて共有させるための装置。 - 【請求項40】 請求項38記載の装置を利用するステ
ップを具備することを特徴とする時間多重変調のための
方法。 - 【請求項41】 請求項40記載の装置を具備すること
を特徴とする集積回路。 - 【請求項42】 請求項41記載の集積回路を具備する
ことを特徴とする回路基板。 - 【請求項43】 GPS信号からの時間情報を抽出する
ためのGPS受信機と、 フェーズロックオシレータと、 時間に対するレーダ機能を制御するための安定器と、 前記GPS信号からの情報を参照時間として用いるため
のクロック発生器と、 レーダ信号を多重変調するためにプログラムされたマイ
クロプロセッサと、 メモリチップと、 信号シンセサイザと、 デジタルデータ出力装置とを具備することを特徴とする
複数基地レーダ周波数をGPS時間多重変調において共
有させるための装置。 - 【請求項44】 前記GPS受信機は、フェーズロック
オシレータを含むことを特徴とする請求項43記載の複
数基地レーダ周波数をGPS時間多重変調において共有
させるための装置。 - 【請求項45】 レーダ送信機と、 レーダ受信機と、 送受信スイッチとをさらに具備することを特徴とする請
求項43記載の複数基地レーダ周波数をGPS時間多重
変調において共有させるための装置。 - 【請求項46】 請求項43記載の装置を利用するステ
ップを具備することを特徴とする時間多重変調のための
方法。 - 【請求項47】 請求項43記載の装置を具備すること
を特徴とする集積回路。 - 【請求項48】 請求項47記載の集積回路を具備する
ことを特徴とする回路基板。
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US32721701P | 2001-10-04 | 2001-10-04 | |
US60/327217 | 2001-10-04 | ||
US10/108,769 US6856276B2 (en) | 2001-07-26 | 2002-03-28 | Multi-station HF FMCW radar frequency sharing with GPS time modulation multiplexing |
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