JP2014055877A

JP2014055877A - レーダ装置及びレーダ装置の時刻検出方法

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Publication number: JP2014055877A
Application number: JP2012201393A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kuji; 義則久慈; Yoshiro Aoki; 善郎青木; Takashi Yamada; 高史山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-27

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

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。

特開２０１０−２３０４４８号公報

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。

レーダ装置を示す図である。モードＳ応答信号の構成を示す図である。

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（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）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

Claims

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。