JP2014055877A - レーダ装置及びレーダ装置の時刻検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】より高精度に時刻を検出できるレーダ装置及びレーダ装置の時刻検出方法を提供する。
【解決手段】レーダ装置は、クロックを発振するクロック発振部と、クロックに基づいて、GPS衛星から受信したGPS信号及び測定対象から受信した測定対象信号を高周波信号から中間周波数に変換するチューナー部と、周波数変換されたGPS信号及び測定対象信号からクロックに基づいて特定の測定対象信号、及び特定の測定対象信号の検出時刻を検出する検出処理部と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】レーダ装置は、クロックを発振するクロック発振部と、クロックに基づいて、GPS衛星から受信したGPS信号及び測定対象から受信した測定対象信号を高周波信号から中間周波数に変換するチューナー部と、周波数変換されたGPS信号及び測定対象信号からクロックに基づいて特定の測定対象信号、及び特定の測定対象信号の検出時刻を検出する検出処理部と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、レーダ装置及びレーダ装置の時刻検出方法に関する。
レーダ装置の中には正確な時刻を必要とするものがある。
例えば、次世代航空監視レーダ(マルチラテレーション:MLAT)や、広域マルチラテレーション(Wide Area Multilateration:WAM)などの航空機を検出するシステムにおいては、航空機を検出した時刻、乃至ある時刻を基準とした時間が運用上必要となる。
これらのレーダ装置は、航空機のATCトランスポンダから送信される信号を地上に設置された3ヵ所以上の受信装置によって受信し、その受信装置間の受信時刻の差を各受信装置と航空機との距離差に変換し、航空機等の位置を算出するからである。
この点に関し、GPS衛星からの信号にクロック源の信号波形を合わせることにより同期させ、このクロックを分周してタイムスタンプを付与するシステムが提案されている。
しかし、このシステムにおいては、クロック源の他にGPS信号を受信するためのGPS受信部を動作させるクロック源を備える。従って、この二つのクロック源の誤差により厳密に正確な時刻は得られない。
従って、より高精度に時刻を検出できるレーダ装置及びレーダ装置の時刻検出方法が求められている。
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、クロックを発振するクロック発振部と、クロックに基づいて、GPS衛星から受信したGPS信号及び測定対象から受信した測定対象信号を高周波信号から中間周波数に変換するチューナー部と、周波数変換されたGPS信号及び測定対象信号からクロックに基づいて特定の測定対象信号、及び特定の測定対象信号の検出時刻を検出する検出処理部と、を備えるレーダ装置を提供する。
以下、レーダ装置及びレーダ装置の時刻検出方法の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本実施形態のレーダ装置は、クロックを発振するクロック発振部と、クロックに基づいて、GPS衛星から受信したGPS信号及び測定対象から受信した測定対象信号を高周波信号から中間周波数に変換するチューナー部と、周波数変換されたGPS信号及び測定対象信号からクロックに基づいて特定の測定対象信号、及び特定の測定対象信号の検出時刻を検出する検出処理部と、を備える。
図1は、本実施形態のレーダ装置1を示す図である。図1に示すように、レーダ装置1は、受信信号を高周波信号から中間周波数に変換するチューナー部10と、変換された受信信号から時刻と測定対象信号とを検出する検出処理部20と、を備える。
チューナー部10は、クロックを発振する単一のクロック発振部14と、クロック発振部14が発振したクロックに基づいてローカルクロックを発生させるローカルクロック発生部13と、GPS(Global Positioning System)衛星から受信したGPS信号を特定周波数によりフィルタリングするフィルタ11と、フィルタリングされたGSP信号をローカルクロックに基づいて中間周波数に変換するGPS信号周波数変換部12と、航空機などの測定対象から受信した測定対象信号を特定周波数によりフィルタリングするフィルタ15と、フィルタリングされた測定対象信号をローカルクロックに基づいて中間周波数に変換する測定対象信号周波数変換部16と、を備える。
クロック発振部14は、高精度のクロック発振装置を用いることが望ましい。クロック発振部14は、例えばOCXO(恒温槽付水晶発振器)を用いることができ、例えば10.23MHzのクロックを発振する。
ローカルクロック発生部13は、発生させたローカルクロックをGPS信号周波数変換部12及び測定対象信号周波数変換部16に供給する。
GPS信号周波数変換部12及び測定対象信号周波数変換部16は既知の周波数比でローカルクロック発生部13が発生したローカルクロックf1、f2に従って動作する。
測定対象信号周波数変換部16は、例えば航空機からの周波数1090MHzのモードS応答信号を入力し、ローカルクロックf2に基づいてこのモードS応答信号を中間周波数に変換する。
検出処理部20は、クロック発振部14が発振したクロックに基づいてサンプルクロック及びシステムクロックを生成するクロック生成部23と、周波数変換されたGPS信号をサンプルクロックに基づいてA/D変換するA/Dコンバータ21と、ディジタル変換されたGPS信号及びシステムクロックから1PPS(1パルス/秒)を出力するGPS信号処理部22と、1PPS及びシステムクロックからタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成部24と、周波数変換された測定対象信号をサンプルクロックに基づいてA/D変換するA/Dコンバータ25と、ディジタル変換された測定対象信号、システムクロック、及びタイムスタンプから特定の測定対象信号を検出し、測定対象信号の検出データと検出時刻とを出力する検出処理部26と、を備える。
クロック生成部23は、チューナー部10のクロック発振部14が生成したクロックに基づいてサンプルクロックとシステムクロックとを生成するため、サンプルクロックがシステムクロックと同期がとれているのみならず、サンプルクロックとシステムクロックとはローカルクロックと同期がとれている。
すなわち、本実施形態のレーダ装置1は、クロック発振部14のクロックに、GPS信号周波数変換部12、測定対象信号周波数変換部16、A/Dコンバータ21、A/Dコンバータ25、GPS信号処理部22、タイムスタンプ生成部24、検出処理部26の各動作を同期させる。このため、回路内での不確定な時刻は存在しなくなる。
クロック生成部23は、例えば周波数十乃至数百MHzのサンプルクロックとシステムクロックとを生成する。
タイムスタンプ生成部24は、例えばサンプルクロックが500MHzの場合、GPS信号処理部22において生成した1PPSの信号を基に、2ns刻みの時刻を発生させる。
サンプルクロックの周波数を上げれば、GPS信号処理部22とタイムスタンプ生成部24とは、同期がとれた状態にて時刻の精度を上げることが可能である。
この点、従来技術においては、例えばタイムスタンプを2ns刻みにて発生させても、10MHzにてA/D変換した場合、100nsの誤差が生じ、この誤差にGPS信号処理の誤差が加わるため、最大100ns+2nsの誤差が発生する。この誤差を補正するには複雑な処理乃至回路が必要となる。
図2は、モードS応答信号の構成を示す図である。図2に示すように、モードS応答信号はプリアンブルと、このプリアンブルに続くデータパルスと、を含む。
モードS応答信号は、ショートの場合56bitから構成され、64μsecの長さを有し、ロングの場合、112bitから構成され、120μsecの長さを有する。データパルスはパルス位置によって「1」又は「0」を示す。
検出処理部26は、特定の検出データであるプリアンブルを検出し、このプリアンブルの先頭を検出した時刻を検出時刻として決定する。
検出処理部26は、次いでデータパルスをデコードして検出データを生成する。
検出処理部26は、この検出時刻及び検出データを出力する。
以上述べたように、本実施形態のレーダ装置1は、クロックを発振するクロック発振部14と、クロック発振部14が発振したクロックに基づいてローカルクロックを発生させるローカルクロック発生部13と、GPS衛星から受信したGPS信号をローカルクロックに基づいて中間周波数に変換するGPS信号周波数変換部12と、測定対象から受信した測定対象信号をローカルクロックに基づいて中間周波数に変換する測定対象信号周波数変換部16と、クロック発振部14が発振したクロックに基づいてサンプルクロック及びシステムクロックを生成するクロック生成部23と、周波数変換されたGPS信号をサンプルクロックに基づいてA/D変換するA/Dコンバータ21と、ディジタル変換されたGPS信号とシステムクロックから1PPS(1パルス/秒)を出力するGPS信号処理部22と、1PPSとシステムクロックからタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成部24と、周波数変換された測定対象信号をサンプルクロックに基づいてA/D変換するA/Dコンバータ25と、ディジタル変換された測定対象信号、システムクロック、及びタイムスタンプから特定の測定対象信号を検出し、測定対象信号の検出データと検出時刻とを出力する検出処理部26と、を備える。
従って、本実施形態のレーダ装置1は、より高精度に時刻を検出できるという効果がある。
なお、上述した本実施形態のレーダ装置1は、MLAT等を用いて説明しているため、位相差について記述していないが、GPS信号と測定対象信号とを同じサンプルクロックを使用しているため、位相差からより正確な時刻を算出することも可能である。
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同様に、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ものである。
12:GPS信号周波数変換部
14:クロック発振部
16:測定対象信号周波数変換部
22:GPS信号処理部
24:タイムスタンプ生成部
26:検出処理部
14:クロック発振部
16:測定対象信号周波数変換部
22:GPS信号処理部
24:タイムスタンプ生成部
26:検出処理部
Claims (4)
- クロックを発振するクロック発振部と、
前記クロックに基づいて、GPS衛星から受信したGPS信号及び測定対象から受信した測定対象信号を高周波信号から中間周波数に変換するチューナー部と、
周波数変換された前記GPS信号及び前記測定対象信号から前記クロックに基づいて特定の前記測定対象信号、及び前記特定の測定対象信号の検出時刻を検出する検出処理部と、
を備えるレーダ装置。 - 前記チューナー部は、
前記クロック発振部が発振したクロックに基づいてローカルクロックを発生させるローカルクロック発生部と、
GPS衛星から受信したGPS信号を前記ローカルクロックに基づいて中間周波数に変換するGPS信号周波数変換部と、
測定対象から受信した測定対象信号を前記ローカルクロックに基づいて中間周波数に変換する測定対象信号周波数変換部と、
を備え、
前記検出処理部は、
前記クロック発振部が発振した前記クロックに基づいてサンプルクロック及びシステムクロックを生成するクロック生成部と、
周波数変換された前記GPS信号と、周波数変換された前記測定対象信号と、を同一の前記サンプルクロックに基づいてA/D変換するA/Dコンバータと、
ディジタル変換された前記GPS信号と前記システムクロックから1PPSを出力するGPS信号処理部と、
前記1PPSと前記システムクロックからタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成部と、
ディジタル変換された前記測定対象信号、前記システムクロック、及び前記タイムスタンプから特定の前記測定対象信号を検出し、前記測定対象信号の検出データと検出時刻とを出力する検出処理部と、
を備える
請求項1記載のレーダ装置。 - 単一のクロック発振部によりクロックを発振し、
チューナー部が、
前記クロックに基づいて、GPS衛星から受信したGPS信号及び測定対象から受信した測定対象信号を高周波信号から中間周波数に変換し、
検出処理部が、
周波数変換された前記GPS信号及び前記測定対象信号から前記クロックに基づいて特定の前記測定対象信号、及び前記特定の測定対象信号の検出時刻を検出する、
レーダ装置の時刻検出方法。 - 前記チューナー部は、
前記クロック発振部が発振したクロックに基づいてローカルクロックを発生させるローカルクロック発生部と、
GPS衛星から受信したGPS信号を前記ローカルクロックに基づいて中間周波数に変換するGPS信号周波数変換部と、
測定対象から受信した測定対象信号を前記ローカルクロックに基づいて中間周波数に変換する測定対象信号周波数変換部と、
を備え、
前記検出処理部は、
前記クロック発振部が発振した前記クロックに基づいてサンプルクロック及びシステムクロックを生成するクロック生成部と、
周波数変換された前記GPS信号と、周波数変換された前記測定対象信号と、を同一の前記サンプルクロックに基づいてA/D変換するA/Dコンバータと、
ディジタル変換された前記GPS信号と前記システムクロックから1PPSを出力するGPS信号処理部と、
前記1PPSと前記システムクロックからタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成部と、
ディジタル変換された前記測定対象信号、前記システムクロック、及び前記タイムスタンプから特定の前記測定対象信号を検出し、前記測定対象信号の検出データと検出時刻とを出力する検出処理部と、
を備える
請求項3記載のレーダ装置の時刻検出方法。
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