WO2023026384A1 - レーダーシステム、レーダー装置、及び監視方法 - Google Patents
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- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
Definitions
- the present invention relates to a radar system that detects an object existing in a surveillance area with a radar device.
- an FMCW (Frequency Modulated Continuous-Wave) radar device having a structure as shown in FIG. Radar apparatus 100 in FIG. 1 amplifies a frequency-modulated radar signal from FMCW transmission source 101 with transmission power amplifier 103 and emits it from transmission antenna 104 .
- an object T reflecting object
- the object T reflects the radar transmission wave.
- a reflected wave from the object T is received by the receiving antenna 105 of the radar device 100, amplified by the receiving power amplifier 106, and then mixed with the transmission radar signal component from the power divider 102 by the mixer 107 to form an IF signal. converted.
- the IF signal output from the mixer 107 is A/D-converted and signal-processed by the signal processing section 108 .
- the reflected received power (reflected wave power) by the object T, the distance to the object T, the azimuth of the object T, and the speed when the object T is moving (relative speed with respect to the radar device 100) are obtained.
- a detection result is obtained.
- Patent Document 1 when a radar device detects an object within a surveillance area, a movement determination unit determines whether or not the object is a moving object based on the radar detection result.
- An invention is disclosed in which a stop control unit performs control to temporarily stop the radar operation of a radar device when an object is determined to be a mobile object.
- Radar devices are used to detect foreign objects falling on road surfaces such as airport runways and highways. In order to monitor such a wide area, it is common to install a plurality of radar devices and build a radar system that aggregates the detection results of each radar device.
- the present invention has been made in view of the conventional circumstances as described above, and it is an object of the present invention to enable continuous monitoring of the monitoring area of a radar device even if one of the radar devices fails. do.
- a radar system that is one aspect of the present invention is configured as follows. That is, in a radar system having a plurality of radar devices, each of the plurality of radar devices normally monitors its own surveillance area using a radar signal frequency-modulated in a first modulation band, and a plurality of one of the radar devices fails, the monitoring area of the failed radar device is frequency modulated to a second modulation band narrower than the first modulation band by at least one radar device adjacent to the failed radar device. It is characterized in that monitoring is performed using a radar signal that has been generated.
- the radar system when one of the plurality of radar devices fails, at least one radar device moves in a direction in which the monitoring area of the failed radar device does not exist within the sweep range of the radar signal.
- a radar signal frequency-modulated in a first modulation band is transmitted, and a radar signal frequency-modulated in a second modulation band is transmitted in a direction in which the surveillance area of the failed radar device exists.
- At least one radar device is frequency-modulated to the second modulation band for the entire sweep range of the radar signal. It may be configured to transmit radar signals.
- At least two radar devices adjacent to the failed radar device alternately monitor the monitoring area of the failed radar device. can be configured to
- a radar device that is one aspect of the present invention is configured as follows. That is, a radar device capable of changing the modulation band of a radar signal normally monitors its own monitoring area using a radar signal modulated to a first modulation band, and an adjacent radar device fails. In this case, the monitoring area of the faulty radar device is monitored using a radar signal frequency-modulated in a second modulation band narrower than the first modulation band.
- a monitoring method which is one aspect of the present invention, is configured as follows. That is, in a monitoring method using a radar system having a plurality of radar devices, each of the plurality of radar devices normally monitors its own monitoring area using a radar signal frequency-modulated in a first modulation band. and if one of the plurality of radar devices fails, the monitoring area of the failed radar device is defined by at least one radar device adjacent to the failed radar device in a second modulation band narrower than the first modulation band. characterized by monitoring using a radar signal frequency-modulated to
- FIG. 1 is a diagram showing an overview of a radar system according to an embodiment of the invention
- FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining normal operation
- FIG. 4 is a diagram for explaining a first control example when a failure of a radar device is detected
- FIG. 10 is a diagram for explaining a second control example when a failure of the radar device is detected
- FIG. 11 is a diagram for explaining a third control example when a failure of the radar device is detected
- FIG. 11 is a diagram for explaining a fourth control example when a failure of the radar device is detected;
- FIG. 2 shows an overview of a radar system according to one embodiment of the invention.
- the radar system of this example includes a plurality of radar devices 100 installed toward a road surface to be monitored (for example, an airport runway), and a radar control device 200 and a display device installed in a control room, a monitoring room, or the like. 300.
- a plurality of radar devices 100 and radar control devices 200 are connected to each other by optical fiber cables or the like.
- FIG. 2 shows six radar devices 100-1 to 100-6 installed parallel to the road surface on both sides of the road surface to be monitored, the number of these radar devices is arbitrary.
- each radar device 100 emits a radar signal to its own monitoring area while rotating 360 degrees in a predetermined direction (for example, counterclockwise), and receives a reflected wave of the radar signal. .
- the radar device 100 transmits to the radar control device 200 a radar detection result obtained by signal processing the reflected wave of the radar signal.
- the radar monitoring device 200 Based on the radar detection result received from the radar device 100, the radar monitoring device 200 displays the detection information (for example, the position, size, shape, etc. of the object) of the object existing on the road surface to be monitored on the display device 300. display.
- Each radar device 100 also has a function of changing the modulation band of the radar signal under the control of the radar control device 200 . That is, the radar device 100 operates in a first operation mode in which the FMCW transmission source 101 outputs a radar signal frequency-modulated in a first modulation band, and in a second operation mode in which the FMCW transmission source 101 outputs a radar signal that is narrower than the first modulation band. and a second operation mode in which a radar signal frequency-modulated in a modulation band is output, and the operation mode can be switched according to a control signal from radar control device 200 . Since the radar signal in the second modulation band reaches farther than the radar signal in the first modulation band, it is possible to monitor a wider area in the second operation mode than in the first operation mode.
- the modulation bandwidth and range resolution are determined by the following relational expressions.
- (Relational expression) d c/2B where d is the range resolution, c is the speed of light, and B is the modulation bandwidth. That is, the wider the modulation bandwidth B, the finer the range resolution d, and the narrower the modulation bandwidth B, the coarser the range resolution d.
- the maximum distance that can be processed is distance resolution d x number of points N. Therefore, as the distance resolution d becomes finer (that is, smaller), the maximum distance that can be processed becomes shorter. Conversely, when the distance resolution d becomes rough (that is, becomes small), the maximum distance that can be processed becomes long. For example, when the modulation band is 8 GHz, the range resolution is 0.01875 m, but when the modulation band is 4 GHz (half of 8 GHz), the range resolution is 0.0375 m, doubling the maximum distance that can be processed. Therefore, narrowing the modulation band widens the monitoring area.
- the radar control device 200 includes a failure detection unit 210 that detects that one of the plurality of radar devices has failed, and a radar control unit 220 that performs control to substitute another radar device for monitoring the monitoring area of the failed radar device. and
- the radar control device 200 is, for example, a computer having hardware resources such as a processor and memory, and is configured to realize the operations of the failure detection unit 210 and the radar control unit 220 by executing a predetermined program. .
- the failure detection unit 210 can detect failure of the radar device by various methods. As an example, the failure detection unit 210 can determine that the radar device has failed when receiving a signal indicating the occurrence of a failure from the radar device. As another example, failure detection unit 210 can determine that a radar device has failed when communication with the radar device is interrupted.
- the radar control unit 220 monitors the failed radar device by outputting a control signal for controlling the operation of the radar device adjacent to the failed radar device when the failure detection unit 210 detects a failure of the radar device. Alternately continue to monitor the area. For example, when the radar device 100-2 fails, the radar control device 200 outputs a control signal for controlling the operation of at least one of the radar device 100-1 or the radar device 100-3 adjacent to the radar device 100-2. output to continue monitoring the monitoring area of the radar device 100-2.
- the radar control unit 220 can identify radar devices adjacent to the faulty radar device by various methods.
- the radar control unit 220 stores data that associates each of a plurality of radar devices with a radar device adjacent to the radar device in advance in a memory, and based on the data, the faulty radar device Neighboring radar devices can be identified.
- the radar control unit 220 stores position data (latitude and longitude) of each of a plurality of radar devices in a memory in advance, and based on the data, determines the distance from the faulty radar device to each radar device. The distances can be calculated and the radar devices adjacent to the faulty radar device can be identified in ascending order of distance.
- the radar control unit 220 alternatively continues monitoring of the failed radar device by partially or wholly expanding the monitoring area of the radar device adjacent to the failed radar device. A specific description will be given below with reference to FIGS. 4 to 7. FIG.
- FIG. 4 shows a first control example when the radar device 100-2 fails.
- the monitoring area of the radar device 100-2 is expanded to the radar device 100-1. cover.
- the reachability of the radar signal is extended by narrowing the modulation band of the radar signal. That is, if the modulation band during normal operation is the first modulation band, when an adjacent radar device fails, by emitting a radar signal frequency-modulated in a second modulation band narrower than the first modulation band, Expand the monitoring area.
- the radar device 100-1 is frequency-modulated to the first modulation band in the direction in which the monitoring area of the failed radar device 100-2 does not exist within the sweep range of the radar signal.
- a radar signal is transmitted, and a radar signal frequency-modulated in the second modulation band is transmitted in the direction in which the monitoring area of the failed radar device 100-2 exists.
- radar device 100-1 can make the radar signal reach the monitoring area of failed radar device 100-2. Therefore, radar device 100-1 can monitor not only its own monitoring area but also the monitoring area of radar device 100-2.
- FIG. 5 shows a second control example when the radar device 100-2 fails.
- the monitoring area of radar device 100-2 is covered by expanding the monitoring area of radar device 100-1 on the right side of failed radar device 100-2. That is, the radar device 100-1 transmits the radar signal frequency-modulated in the second modulation band over the entire sweep range of the radar signal. In this case as well, the radar device 100-1 can cause the radar signal to reach the monitoring area of the failed radar device 100-2. monitoring becomes possible.
- FIG. 6 shows a third control example when the radar device 100-2 fails.
- the monitoring area of radar device 100-2 is covered by partially expanding the monitoring area of radar device 100-3 on the left side of failed radar device 100-2.
- radar device 100-3 operates in a direction in which the monitoring area of failed radar device 100-2 does not exist within the sweep range of the radar signal.
- a radar signal frequency-modulated in the second modulation band is transmitted in the direction in which the monitoring area of the failed radar device 100-2 exists. This enables radar device 100-3 to monitor not only its own monitoring area but also the monitoring area of radar device 100-2.
- FIG. 7 shows a fourth control example when the radar device 100-2 fails.
- the monitoring area of radar device 100-2 is covered by expanding the monitoring area of radar device 100-3 on the left side of failed radar device 100-2. That is, the radar device 100-3 transmits the radar signal frequency-modulated in the second modulation band over the entire sweep range of the radar signal. In this case as well, the radar device 100-3 can make the radar signal reach the monitoring area of the failed radar device 100-2. monitoring becomes possible.
- the radar device 100-2 when the radar device 100-2 fails, the radar device 100-1 adjacent to the radar device 100-2 or the radar device 100 -3 has been expanded, the surveillance areas of both the radar device 100-1 and the radar device 100-3 may be expanded. That is, the radar devices 100-1 and 100-3 on both sides of the failed radar device 100-2 may alternately monitor the monitoring area of the radar device 100-2. In place of the radar devices 100-1 and 100-3, or together with the radar devices 100-1 and 100-3, the radar device 100-5 is located in front of the radar device 100-2 across the road surface to be monitored. , the surveillance area of the radar device 100-2 may be monitored.
- each of the plurality of radar devices 100-1 to 100-6 normally transmits a radar signal frequency-modulated to the first modulation band in its own monitoring area.
- the monitoring area of the failed radar device for example, the radar device 100-2
- At least one radar device is configured to monitor using a radar signal frequency modulated to a second modulation band that is narrower than the first modulation band.
- the present invention can be provided not only as devices such as those mentioned in the above description and systems configured with these devices, but also as methods executed by these devices and functions of these devices by a processor. It is also possible to provide a program for implementation, a storage medium storing such a program in a computer-readable manner, and the like.
- the present invention can be used in a radar system that detects objects existing in a surveillance area with a radar device.
- 100 radar device, 101: FMCW transmission source, 102: power divider, 103: transmission power amplifier, 104: transmission antenna, 105: reception antenna, 106: reception power amplifier, 107: mixer, 108: signal processor, 200: radar control device, 210: failure detection unit, 220: radar control unit, 300: display device
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Abstract
本例のレーダーシステムは、通常時は、複数のレーダー装置100-1~100-6の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、複数のレーダー装置100-1~100-6のいずれかが故障した場合は、故障したレーダー装置(例えば、レーダー装置100-2)の監視エリアを、故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置(例えば、レーダー装置100-1)が、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視する。これにより、いずれかのレーダー装置が故障した場合でも、そのレーダー装置の監視エリアの監視を継続することが可能となる。
Description
本発明は、監視エリアに存在する物体をレーダー装置により検知するレーダーシステムに関する。
従来、マイクロ波やミリ波帯などを用いたレーダー装置として、図1のような構造のFMCW(Frequency Modulated Continuous-Wave)レーダー装置が実用されている。
図1のレーダー装置100は、FMCW送信源101からの周波数変調されたレーダー信号を、送信電力増幅器103で増幅し、送信アンテナ104から発射する。レーダー装置100の検出エリア内に物体T(反射物)が存在する場合には、レーダー送信波が物体Tで反射される。物体Tからの反射波は、レーダー装置100の受信アンテナ105で受信され、受信電力増幅器106で増幅された後、電力分配器102からの送信レーダー信号成分と混合器107によってミキシングされ、IF信号に変換される。混合器107から出力されたIF信号は、信号処理部108でA/D変換及び信号処理される。その結果として、物体Tによる反射受信電力(反射波電力)、物体Tまでの距離、物体Tの方位、また、物体Tが移動している場合の速度(レーダー装置100に対する相対速度)等のレーダー検出結果が得られる。
図1のレーダー装置100は、FMCW送信源101からの周波数変調されたレーダー信号を、送信電力増幅器103で増幅し、送信アンテナ104から発射する。レーダー装置100の検出エリア内に物体T(反射物)が存在する場合には、レーダー送信波が物体Tで反射される。物体Tからの反射波は、レーダー装置100の受信アンテナ105で受信され、受信電力増幅器106で増幅された後、電力分配器102からの送信レーダー信号成分と混合器107によってミキシングされ、IF信号に変換される。混合器107から出力されたIF信号は、信号処理部108でA/D変換及び信号処理される。その結果として、物体Tによる反射受信電力(反射波電力)、物体Tまでの距離、物体Tの方位、また、物体Tが移動している場合の速度(レーダー装置100に対する相対速度)等のレーダー検出結果が得られる。
ここで、本発明に係る技術分野の従来技術としては、以下のようなものがある。例えば、特許文献1には、レーダー装置が監視エリア内で物体を検知した場合に、移動判定部が、レーダー検出結果に基づいて物体が移動体であるか否かを判定し、移動判定部により物体が移動体であると判定された場合に、停止制御部が、レーダー装置のレーダー動作を一時的に停止させる制御を行う発明が開示されている。
レーダー装置の使用用途として、空港の滑走路や高速道路などの路面上に落下している異物を検知する用途がある。このような広範囲のエリアを監視するためには、複数のレーダー装置を設置して、各レーダー装置による検知結果を集約するレーダーシステムを構築することが一般的である。
上記のような空港の滑走路や高速道路を監視するレーダーシステムにおいて、複数のレーダー装置のうちのいずれかが故障した場合には、復旧のために、故障したレーダー装置を予備機に交換等する作業が必要となる。しかしながら、空港の滑走路や高速道路での作業は容易ではなく、復旧作業の完了までに時間がかかってしまう。その結果、故障したレーダー装置の監視エリア内に落下物が存在しても、長時間にわたって検知することができず、監視業務に不備が生じることになる。
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、いずれかのレーダー装置が故障した場合でも、そのレーダー装置の監視エリアの監視を継続できるようにすることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様であるレーダーシステムは、以下のように構成される。
すなわち、複数のレーダー装置を備えたレーダーシステムにおいて、通常時は、複数のレーダー装置の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合は、故障したレーダー装置の監視エリアを、故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置が、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とする。
すなわち、複数のレーダー装置を備えたレーダーシステムにおいて、通常時は、複数のレーダー装置の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合は、故障したレーダー装置の監視エリアを、故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置が、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とする。
ここで、本発明に係るレーダーシステムにおいて、複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合、少なくとも1つのレーダー装置が、レーダー信号の掃引範囲のうち、故障したレーダー装置の監視エリアが存在しない方向に対しては、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信し、故障したレーダー装置の監視エリアが存在する方向に対しては、第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信するように構成され得る。
また、本発明に係るレーダーシステムにおいて、複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合、少なくとも1つのレーダー装置が、レーダー信号の掃引範囲の全てに対して、第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信するように構成され得る。
また、本発明に係るレーダーシステムにおいて、複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合、故障したレーダー装置に隣接する少なくとも2つのレーダー装置が、故障したレーダー装置の監視エリアを、交互に監視するように構成され得る。
また、本発明の一態様であるレーダー装置は、以下のように構成される。
すなわち、レーダー信号の変調帯域を変更可能なレーダー装置であって、通常時は、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に変調されたレーダー信号を用いて監視し、隣接するレーダー装置が故障した場合は、故障したレーダー装置の監視エリアを、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とする。
すなわち、レーダー信号の変調帯域を変更可能なレーダー装置であって、通常時は、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に変調されたレーダー信号を用いて監視し、隣接するレーダー装置が故障した場合は、故障したレーダー装置の監視エリアを、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とする。
また、本発明の一態様である監視方法は、以下のように構成される。
すなわち、複数のレーダー装置を備えたレーダーシステムによる監視方法において、通常時は、複数のレーダー装置の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合は、故障したレーダー装置の監視エリアを、故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置が、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とする。
すなわち、複数のレーダー装置を備えたレーダーシステムによる監視方法において、通常時は、複数のレーダー装置の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合は、故障したレーダー装置の監視エリアを、故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置が、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とする。
本発明によれば、いずれかのレーダー装置が故障した場合でも、そのレーダー装置の監視エリアの監視を継続することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るレーダーシステムについて、図面を参照して説明する。
図2には、本発明の一実施形態に係るレーダーシステムの概要を示してある。本例のレーダーシステムは、監視対象となる路面(例えば、空港の滑走路)に向けて設置された複数のレーダー装置100と、制御室や監視室などに設置されたレーダー制御装置200及び表示装置300とを備えている。複数のレーダー装置100とレーダー制御装置200は、光ファイバーケーブル等により互いに接続されている。図2では、監視対象となる路面の両側に、路面に並行するように設置された6台のレーダー装置100-1~100-6を示しているが、これらの台数は任意である。
図2には、本発明の一実施形態に係るレーダーシステムの概要を示してある。本例のレーダーシステムは、監視対象となる路面(例えば、空港の滑走路)に向けて設置された複数のレーダー装置100と、制御室や監視室などに設置されたレーダー制御装置200及び表示装置300とを備えている。複数のレーダー装置100とレーダー制御装置200は、光ファイバーケーブル等により互いに接続されている。図2では、監視対象となる路面の両側に、路面に並行するように設置された6台のレーダー装置100-1~100-6を示しているが、これらの台数は任意である。
各レーダー装置100は、図3に示すように、所定回り(例えば、反時計回り)に360度回転しながら、自身の監視エリアに対してレーダー信号を発射し、レーダー信号の反射波を受信する。レーダー装置100は、レーダー信号の反射波を信号処理して得られるレーダー検出結果を、レーダー制御装置200に送信する。レーダー監視装置200は、レーダー装置100から受信したレーダー検出結果に基づいて、監視対象となる路面上に存在する物体の検出情報(例えば、物体の位置、大きさ、形状など)を表示装置300に表示させる。
また、各レーダー装置100は、レーダー制御装置200による制御の下で、レーダー信号の変調帯域を変化させる機能を有する。すなわち、レーダー装置100は、FMCW送信源101から第1の変調帯域で周波数変調されたレーダー信号が出力される第1の動作モードと、FMCW送信源101から第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域で周波数変調されたレーダー信号が出力される第2の動作モードとを有し、レーダー制御装置200からの制御信号に従って動作モードを切り替えることが可能である。第2の変調帯域のレーダー信号は第1の変調帯域のレーダー信号よりも遠くまで到達するため、第2の動作モードでは第1の動作モードよりも広いエリアを監視することが可能となる。
変調帯域を狭めることで監視エリアが広がる原理について説明する。変調帯域幅と距離分解能は、下記の関係式で決定される。
(関係式) d=c/2B
ここで、dは距離分解能であり、cは光速であり、Bは変調帯域幅である。つまり、変調帯域幅Bが広いほど距離分解能dは細かくなり、変調帯域幅Bが狭いほど距離分解能dは粗くなる。
(関係式) d=c/2B
ここで、dは距離分解能であり、cは光速であり、Bは変調帯域幅である。つまり、変調帯域幅Bが広いほど距離分解能dは細かくなり、変調帯域幅Bが狭いほど距離分解能dは粗くなる。
信号処理の能力により取り込み可能なポイント数をNとすると、処理可能な最大距離は、距離分解能d×ポイント数Nとなる。したがって、距離分解能dが細かくなる(つまり、小さくなる)と、処理可能な最大距離は短くなる。逆に、距離分解能dが粗くなる(つまり、小さくなる)と、処理可能な最大距離は長くなる。例えば、変調帯域が8GHzの場合の距離分解能は0.01875mだが、変調帯域が4GHzの場合(8GHzの半分の場合)の距離分解能は0.0375mとなり、処理可能な最大距離は倍となる。したがって、変調帯域を狭めることで監視エリアが広がることになる。
レーダー制御装置200は、複数のレーダー装置のいずれかが故障したことを検知する故障検知部210と、故障したレーダー装置の監視エリアの監視を他のレーダー装置に代替させる制御を行うレーダー制御部220とを有する。レーダー制御装置200は、例えば、プロセッサやメモリなどのハードウェア資源を備えたコンピュータであり、所定のプログラムを実行することで故障検知部210やレーダー制御部220の動作を実現するように構成される。
故障検知部210は、種々の手法により、レーダー装置の故障を検知することが可能である。一例として、故障検知部210は、レーダー装置から故障の発生を示す信号を受信した場合に、そのレーダー装置が故障したと判断することができる。別の例として、故障検知部210は、レーダー装置との通信が途切れた場合に、そのレーダー装置が故障したと判断することができる。
レーダー制御部220は、故障検知部210によってレーダー装置の故障が検知された場合に、故障したレーダー装置に隣接するレーダー装置の動作を制御する制御信号を出力することで、故障したレーダー装置の監視エリアの監視を代替的に継続させる。例えば、レーダー装置100-2が故障した場合には、レーダー制御装置200は、レーダー装置100-2に隣接するレーダー装置100-1又はレーダー装置100-3の少なくとも一方の動作を制御する制御信号を出力して、レーダー装置100-2の監視エリアの監視を継続させる。
ここで、レーダー制御部220は、種々の手法により、故障したレーダー装置に隣接するレーダー装置を特定することが可能である。一例として、レーダー制御部220は、複数のレーダー装置の各々とそのレーダー装置に隣接するレーダー装置とを対応付けたデータを予めメモリに記憶させておき、当該データに基づいて、故障したレーダー装置に隣接するレーダー装置を特定することができる。別の例として、レーダー制御部220は、複数のレーダー装置の各々の位置データ(緯度及び経度)を予めメモリに記憶させておき、当該データに基づいて、故障したレーダー装置から各レーダー装置までの距離を算出し、距離が小さい順に、故障したレーダー装置に隣接するレーダー装置として特定することができる。
レーダー制御部220は、故障したレーダー装置に隣接するレーダー装置の監視エリアを部分的又は全体的に拡大するよう制御することで、故障したレーダー装置の監視を代替的に継続させる。以下、図4~図7を参照しつつ、具体的に説明する。
図4には、レーダー装置100-2が故障した場合の第1制御例を示してある。第1制御例では、故障したレーダー装置100-2の右隣りにあるレーダー装置100-1の監視エリアを部分的に拡大することで、レーダー装置100-2の監視エリアをレーダー装置100-1にカバーさせる。本例では、レーダー信号の変調帯域を通常時よりも狭めることで、レーダー信号の到達距離を延ばす。すなわち、通常時の変調帯域を第1の変調帯域とすると、隣接するレーダー装置の故障時は、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を発射させることで、監視エリアの拡大を実現する。
図4の例では、レーダー装置100-1は、レーダー信号の掃引範囲のうち、故障したレーダー装置100-2の監視エリアが存在しない方向に対しては、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信し、故障したレーダー装置100-2の監視エリアが存在する方向に対しては、第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信する。これにより、レーダー装置100-1は、故障したレーダー装置100-2の監視エリアまでレーダー信号を到達させることが可能となる。したがって、レーダー装置100-1は、自身の監視エリアだけでなく、レーダー装置100-2の監視エリアも監視することが可能となる。
図5には、レーダー装置100-2が故障した場合の第2制御例を示してある。第2制御例では、故障したレーダー装置100-2の右隣りにあるレーダー装置100-1の監視エリアを全体的に拡大することで、レーダー装置100-2の監視エリアをカバーする。すなわち、レーダー装置100-1は、レーダー信号の掃引範囲の全てに対して、第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信する。この場合にも、レーダー装置100-1は、故障したレーダー装置100-2の監視エリアまでレーダー信号を到達させることができるため、自身の監視エリアだけでなく、レーダー装置100-2の監視エリアも監視することが可能となる。
図6には、レーダー装置100-2が故障した場合の第3制御例を示してある。第3制御例では、故障したレーダー装置100-2の左隣りにあるレーダー装置100-3の監視エリアを部分的に拡大することで、レーダー装置100-2の監視エリアをカバーする。具体的には、レーダー装置100-3は、レーダー信号の掃引範囲のうち、故障したレーダー装置100-2の監視エリアが存在しない方向に対しては、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信し、故障したレーダー装置100-2の監視エリアが存在する方向に対しては、第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信する。これにより、レーダー装置100-3は、自身の監視エリアだけでなく、レーダー装置100-2の監視エリアも監視することが可能となる。
図7には、レーダー装置100-2が故障した場合の第4制御例を示してある。第4制御例では、故障したレーダー装置100-2の左隣りにあるレーダー装置100-3の監視エリアを全体的に拡大することで、レーダー装置100-2の監視エリアをカバーする。すなわち、レーダー装置100-3は、レーダー信号の掃引範囲の全てに対して、第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信する。この場合にも、レーダー装置100-3は、故障したレーダー装置100-2の監視エリアまでレーダー信号を到達させることができるため、自身の監視エリアだけでなく、レーダー装置100-2の監視エリアも監視することが可能となる。
ここで、図4~図7に示した第1制御例~第4制御例では、レーダー装置100-2が故障した場合に、レーダー装置100-2に隣接するレーダー装置100-1又はレーダー装置100-3の一方の監視エリアを拡大していたが、レーダー装置100-1及びレーダー装置100-3の両方の監視エリアを拡大してもよい。すなわち、故障したレーダー装置100-2の両隣のレーダー装置100-1及びレーダー装置100-3が、レーダー装置100-2の監視エリアを、交互に監視するようにしてもよい。また、レーダー装置100-1,100-3に代えて、又はレーダー装置100-1,100-3と共に、監視対象となる路面を挟んでレーダー装置100-2の正面にあるレーダー装置100-5が、レーダー装置100-2の監視エリアを監視するようにしてもよい。
以上のように、本例のレーダーシステムは、通常時は、複数のレーダー装置100-1~100-6の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、複数のレーダー装置100-1~100-6のいずれかが故障した場合は、故障したレーダー装置(例えば、レーダー装置100-2)の監視エリアを、故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置(例えば、レーダー装置100-1)が、第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視するように構成されている。
したがって、いずれかのレーダー装置が故障した場合でも、そのレーダー装置の監視エリアの監視を継続することが可能となる。これにより、故障したレーダー装置の復旧前でも、レーダーシステムを継続的に運用することができる。また、空港の滑走路などでのレーダー装置の交換作業を早急に対応する必要がなくなり、作業計画を立てやすくなり、その結果、安全面やコスト面でも有利な効果が得られる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、これら実施形態は例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は、その他の様々な実施形態をとることが可能であると共に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等の種々の変形を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
また、本発明は、上記の説明で挙げたような装置や、これら装置で構成されたシステムとして提供することが可能なだけでなく、これら装置により実行される方法、これら装置の機能をプロセッサにより実現させるためのプログラム、そのようなプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
本発明は、監視エリアに存在する物体をレーダー装置により検知するレーダーシステムに利用することが可能である。
100:レーダー装置、 101:FMCW送信源、 102:電力分配器、 103:送信電力増幅器、 104:送信アンテナ、 105:受信アンテナ、 106:受信電力増幅器、 107:混合器、 108:信号処理部、 200:レーダー制御装置、 210:故障検知部、 220:レーダー制御部、 300:表示装置
Claims (6)
- 複数のレーダー装置を備えたレーダーシステムにおいて、
通常時は、前記複数のレーダー装置の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、
前記複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合は、前記故障したレーダー装置の監視エリアを、前記故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置が、前記第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とするレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムにおいて、
前記複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合、前記少なくとも1つのレーダー装置が、レーダー信号の掃引範囲のうち、前記故障したレーダー装置の監視エリアが存在しない方向に対しては、前記第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信し、前記故障したレーダー装置の監視エリアが存在する方向に対しては、前記第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信することを特徴とするレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムにおいて、
前記複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合、前記少なくとも1つのレーダー装置が、レーダー信号の掃引範囲の全てに対して、前記第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を送信することを特徴とするレーダーシステム。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のレーダーシステムにおいて、
前記複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合、前記故障したレーダー装置に隣接する少なくとも2つのレーダー装置が、前記故障したレーダー装置の監視エリアを、交互に監視することを特徴とするレーダーシステム。 - レーダー信号の変調帯域を変更可能なレーダー装置であって、
通常時は、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に変調されたレーダー信号を用いて監視し、
隣接するレーダー装置が故障した場合は、前記故障したレーダー装置の監視エリアを、前記第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とするレーダー装置。 - 複数のレーダー装置を備えたレーダーシステムによる監視方法において、
通常時は、前記複数のレーダー装置の各々が、自身の監視エリアを、第1の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視し、
前記複数のレーダー装置のいずれかが故障した場合は、前記故障したレーダー装置の監視エリアを、前記故障したレーダー装置に隣接する少なくとも1つのレーダー装置が、前記第1の変調帯域より狭い第2の変調帯域に周波数変調されたレーダー信号を用いて監視することを特徴とする監視方法。
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- 2021-08-25 JP JP2023543540A patent/JP7395797B2/ja active Active
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