(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一波長のレーダ電波を使用して移動目標物を捕捉するレーダ波送信機及びレーダ波受信機を備えた二つのレーダ装置間で、内部時計の指示時刻を同一時刻に合わせるレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置において、
前記各レーダ装置間でデータリンクを介してデータを送受信するデータ通信制御装置と、
前記二つのレーダ装置が共通に捕捉している移動目標物をレーダ電波の中継媒体とし、この中継媒体で中継されるレーダ電波を用いてレーダ装置相互間で校正パルスを送受信する手段と、
前記二つのレーダ装置間において前記校正パルスを送受信し、その送受信時刻に基づき時刻校正の補正値を求めて各レーダ装置の内部時計の指示時刻を同一時刻に合わせる時刻校正手段とを備え、
前記一方のレーダ装置は、校正パルスを時刻Ｔatにおいて他方のレーダ装置に送信し、該他方のレーダ装置から前記校正パルスの受信時刻Ｔbrから一定の遅延時間Ｄc 後に返信される校正パルス、並びに前記データリンクを介して通報される前記校正パルス受信時刻Ｔbrのデータを受信し、前記校正パルスの送信時刻Ｔat、前記他方のレーダ装置における校正パルスの受信時刻Ｔbr、前記一定の遅延時間Ｄc 、前記他方のレーダ装置から返信された校正パルスに対する受信時刻Ｔarに基づいて時刻校正の補正値ΔＴを
ΔＴ＝Ｔat＋（Ｔar−Ｔat−Ｄc ）／２−Ｔbr
の式により求め、該補正値ΔＴを前記他方のレーダ装置に前記データリンクにより通報して内部時計の指示時刻を校正することを特徴とするレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、航空機等の高速な移動目標物を捕捉しかつ追尾するための複数のレーダ装置にとって好適なレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複数のレーダ装置によって航空機等の高速な移動目標物を捕捉しかつ追尾する場合、上記複数のレーダ装置間において、各レーダ装置が共通に捕捉している上記移動目標物の航跡位置データの相互交換が行なわれる。この場合、航跡位置データの誤差低減のために、複数のレーダ装置の各内部時計の指示時刻を同一に合せることが必要である。従来、このようなレーダ装置内部時計の指示時刻校正は、各レーダ装置間に設置されている有線や無線のデータ通信リンクを使用して行なわれていた。すなわち通信リンクを通じて各レーダ装置内部時計の指示時刻データを交換すると共に、通信遅延を考慮に入れて指示時刻の校正を行なっていた。
【０００３】
上記従来の指示時刻校正手段では、指示時刻の校正が有線や無線のデータ通信リンクを使用して行なわれていた為、相互に交換する指示時刻データの送信および受信時刻を特定する時刻特定精度や通信遅延の安定度などにより、時刻校正精度が制限を受ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の指示時刻校正手段には、次のような問題点が有った。
（１）時刻校正データの送受信タイミング特定の限界
レーダ装置間に設けられているデータ通信リンクは、要求される通報データ量の関係から、通常は数１０ｋビット毎秒のものが使用される。したがってこの場合の送信および受信の時刻特定は、理論上ではベース信号の周期以上にはあげられない。このため時刻特定精度は１００μ秒程度が上限となる。
（２）データ通信遅延の安定化の限界
通常の場合、複数のレーダ装置はある程度の距離をおいて配備される。このため二つのレーダ装置間を直接的に接続するためのリンクを備えることは難しく、中継装置を介して通信することになる。また異常警戒システムにおいては、通信路の対妨害性を強化するために多重化リンク構成をとる場合が多い。したがって蓄積交換（ストアおよびフォワード）方式の中継装置による通信遅延時間の不確定性，多重化通信リンク方式による通信遅延時間の不確定性などにより、データ通信遅延の安定化は困難な状態になっている。そのため現在使用されている装置では、各方向の通信遅延時間は数ミリ秒の範囲で揺らぐ。
【０００５】
上記二つの要因により、指示時刻校正の精度は制限され、従来は数ミリ秒程度が限界であった。しかしこの程度の精度では、例えば５ｋｍ／ｓｅｃ程度の高速飛翔体などの移動目標物を捕捉しかつ追尾する必要のあるレーダ装置の場合、発生する位置誤差が数十メートルにもなる。
【０００６】
ところでレーダ装置が捕える航跡位置データの誤差は、様々な要因で発生する誤差の累積である。これらの誤差のうちレーザビーム幅等の構造上さけられない誤差要因もある。したがって前記レーダ装置内部時計の指示時刻の校正誤差による影響は極力０に押さえる必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、複数のレーダ装置における各内部時計の指示時刻を、極めて精度よく同一時刻に合わせることのできる、レーダ装置内部時計の指示時刻校正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置は、次の如く構成されている。
本発明のレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置は、同一波長のレーダ電波を使用して移動目標物を捕捉するレーダ波送信機及びレーダ波受信機を備えた二つのレーダ装置間で、内部時計の指示時刻を同一時刻に合わせるレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置において、前記各レーダ装置間でデータリンクを介してデータを送受信するデータ通信制御装置と、前記二つのレーダ装置が共通に捕捉している移動目標物をレーダ電波の中継媒体とし、この中継媒体で中継されるレーダ電波を用いてレーダ装置相互間で校正パルスを送受信する手段と、前記二つのレーダ装置間において前記校正パルスを送受信し、その送受信時刻に基づき時刻校正の補正値を求めて各レーダ装置の内部時計の指示時刻を同一時刻に合わせる時刻校正手段とを備え、前記一方のレーダ装置は、校正パルスを時刻Ｔatにおいて他方のレーダ装置に送信し、該他方のレーダ装置から前記校正パルスの受信時刻Ｔbrから一定の遅延時間Ｄc 後に返信される校正パルス、並びに前記データリンクを介して通報される前記校正パルス受信時刻Ｔbrのデータを受信し、前記校正パルスの送信時刻Ｔat、前記他方のレーダ装置における校正パルスの受信時刻Ｔbr、前記一定の遅延時間Ｄc 、前記他方のレーダ装置から返信された校正パルスに対する受信時刻Ｔarに基づいて時刻校正の補正値ΔＴを
ΔＴ＝Ｔat＋（Ｔar−Ｔat−Ｄc ）／２−Ｔbr
の式により求め、該補正値ΔＴを前記他方のレーダ装置に前記データリンクにより通報して内部時計の指示時刻を校正することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
上記手段を講じた結果、次のような作用が生じる。航跡位置データを交換する必要のある二つのレーダ装置（第１装置および第２装置）は、必ず双方のレーダ覆域（レーダにより捕捉／追尾が可能な領域）の一部が重なり合ったオーバラップ領域をもっている。そして上記オーバラップ領域には移動目標物が存在し、その移動目標物を両方のレーダ装置が共通に捕捉し、追尾している。したがって両方のレーダ装置が同一の周波数を使用していれば、その移動目標物を中継媒体としてレーダ電波による通信路が確保されることになる。そこで上記通信路を利用してタイミングパルスを相互に交換することにより、両レーダ装置の内部時計の指示時刻を校正することが可能となる。
【００１０】
なお上記両レーダ装置の内部時計指示時刻の校正は、以下の手順で行なわれることが好ましい。
１）第１装置を時刻校正を行なう主装置とし、第２装置を校正を受ける副装置となす。
【００１１】
２）第１装置および第２装置が共に追尾している目標を選択し、時刻Ｔａｔにおいて第１装置から校正パルスを発信する。
３）第２装置は受信状態で待機し、時刻Ｔｂｒにおいて第１装置Ａからのパルスを受信する。
【００１２】
４）第２装置はパルスを受信後、一定遅延時間Ｄｃ  だけ経過したのち同航跡に返信パルスを送り出す。
５）第１装置は受信状態で待機し、時刻Ｔａｒにて第２装置からの返信パルスを受信する。
【００１３】
共通航跡の運動は無視できるので、第１装置と第２装置の時刻のずれは、
Ｔｂｒ−｛Ｔａｔ＋（Ｔａｒ−Ｔａｔ−Ｄｃ  ）／２｝
であり、この値の差が時刻校正データとなる。
６）上記時刻校正データ（補正値）は、第１装置から第２装置へ従来から用いられているデータ通信リンク経由で行なわれる。
【００１４】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係るレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置の校正を示す図で、（ａ）は相互に指示時刻の校正を行なう二つのレーダ装置（第１装置Ａ，第２装置Ｂ）の関係を示す図、（ｂ）は同一構成を持つ上記第１装置Ａ，第２装置Ｂの内部構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１の（ａ）に示すように、第１装置Ａは時刻校正を行なう主装置とされ、第２装置Ｂは第１装置Ａから校正を受ける副装置とされる。第１装置Ａと第２装置Ｂとは、その中間に存在している共通目標Ｃを中継媒体としてレーダ電波を用いて内部時計の指示時刻校正を行なうものとなっている。
【００１６】
図１の（ｂ）に示すように、第１装置Ａおよび第２装置Ｂはいずれも時刻校正装置１と、レーダ装置内部時計２と、航跡管理装置３と、レーダ波受信機４と、レーダ波送信機５と、レーダ波送受信空中線６と、データ通信制御装置７とからなっている。
【００１７】
図２は本実施例の装置における通信手順を示す図である。以下、本実施例の装置の機能を通信手順にしたがって説明する。
［ステップａ］（共通目標の選定）
第１装置Ａの時刻校正装置１は、自らの装置Ａにおける航跡管理装置３が保有する航跡情報から、第１装置Ａと第２装置Ｂとが共通に捕捉しているいくつかの目標物から候補目標物を選び、時刻校正の期間中その目標物を捕捉し続けることが可能か否かを点検する。しかるのち時刻校正を行なうことを、データ通信制御装置７を経由し、データリンクを介して第２装置Ｂに通知する。
【００１８】
第２装置Ｂの時刻校正装置１は、データリンクを介して到来し、データ通信制御装置７を経由して導入された第１装置Ａからの候補目標物について、同様の点検を実施し、時刻校正の期間中その目標物を捕捉し続けることが可能と判断された場合には、了承を示すメッセージをデータ通信制御装置７を経由し、データリンクを介して第１装置Ａに返信通知する。
【００１９】
［ステップｂ］（共通目標位置の再確認）
第１装置Ａおよび第２装置Ｂは、各々の航跡管理装置３での通常の探知や追尾作業を中止させると共に、時刻校正パルスの送受信を確実にするために、レーダ波受信機４、レーダ波送信機５、レーダ波送受信空中線６、等を使用して共通目標Ｃの位置を再確認する。
【００２０】
［ステップｃ］（校正パルス送信予告）
第１装置Ａの時刻校正装置１は、データ通信制御装置７を経由し、データリンクを介して第２装置Ｂの時刻校正装置１に校正パルスの送信を予告する。
【００２１】
［ステップｄ］（受信待機）
第２装置Ｂの時刻校正装置１は、第１装置Ａの予告に応じて、レーダ波送受信空中線６を共通目標方向に指向させ、レーダ波受信機４を待機させる。
【００２２】
［ステップｅ］（校正パルス送信）
第１装置Ａの時刻校正装置１は、レーダ波送受信空中線６を共通目標方向に指向させ、レーダ波送信機５から校正パルスを発信させる。また送信時刻Ｔａｔを記録する。
【００２３】
［ステップｆ］（校正パルス受信）
第２装置Ｂの時刻校正装置１は、レーダ波送受信空中線６およびレーダ波受信機４により第１装置Ａからの校正パルスを受信する。その際の時刻Ｔｂｒを記録する。
【００２４】
［ステップｇ］（受信待機）
第１装置Ａの時刻校正装置１は、校正パルスを送信後、レーダ波送受信空中線６を共通目標方向に指向させ、レーダ波受信機４を待機させる。
【００２５】
［ステップｈ］（校正パルス返信）
第２装置Ｂの時刻校正装置１は、校正パルスを受信後、一定の遅延時間Ｄｃ  をおいてレーダ波送受信空中線６を共通目標方向に指向させ、レーダ波送信機５から校正パルスを返信する。
【００２６】
［ステップｉ］（校正パルス受信）
第１装置Ａの時刻校正装置１は、レーダ波送受信空中線６およびレーダ波受信機４により、第２装置Ｂからの校正パルス返信を受信する。その際の時刻Ｔａｒを記録する。
【００２７】
［ステップｊ］（受信時刻報告）
第２装置Ｂの時刻校正装置１は、校正パルス受信時刻Ｔｂｒを、データ通信制御装置７を経由しデータリンクを介して第１装置Ａの時刻校正装置１に通報する。
【００２８】
［ステップｋ］（時刻校正計算）
第１装置Ａの時刻校正装置１は、以下の数式により時刻校正の補正値ΔＴを計算する。
【００２９】
ΔＴ＝Ｔat＋（Ｔar−Ｔat−Ｄc ）／２−Ｔbr
［ステップ１］（補正値通報）
第１装置Ａの時刻校正装置１は、データ通信制御装置７を経由しデータリンクを介して第２装置Ｂの時刻構成装置１に補正値ΔＴを通報する。
【００３０】
［ステップｍ］（時刻校正）
第２装置Ｂの時刻校正装置１は、補正値ΔＴを用いて自己のレーダ装置内部時計２の指示時刻Ｔｂを下式の如く校正する。
【００３１】
Ｔｂ（ｎｅｗ）＝Ｔｂ＋ΔＴ
本実施例の装置によれば次のような作用効果が得られる。
［１］基本的な動作原理上の利点
図３に示すように、航跡位置データを交換する必要のある第１装置Ａおよび第２装置Ｂは、必ず双方のレーダ覆域（第１装置Ａのレーダ覆域３１，第２装置Ｂのレーダ覆域３２）の一部が重なり合ったオーバラップ領域３３をもっている。そして上記オーバラップ領域３３には、移動目標物である共通目標Ｃが存在し、その共通目標Ｃを第１装置Ａと第２装置Ｂが共通に捕捉しかつ追尾している。したがって第１装置Ａと第２装置Ｂが同一の周波数を使用していれば、その共通目標Ｃを中継媒体としてレーダ電波による通信路が確保される。そこで上記通信路を利用してタイミングパルスを相互に交換することにより、両レーダ装置Ａ，Ｂの内部時計の指示時刻を迅速かつ高精度に校正することが可能となる。
［２］時刻校正パルスの送受信時刻測定の高精度化
第１装置Ａおよび第２装置Ｂのレーダ波送信機５及びレーダ波受信機４は、共通目標Ｃまでの距離を測定するに際して、μ秒のオーダでパルスの送信時刻および受信時刻を特定できる。本実施例の装置においては上記のパルスを時刻校正に使用しているので、数μ秒程度の測定精度を確保できる。
［３］電送遅延の安定化
時刻校正に使用されるパルスは、中継に使う航跡を介して最短経路で電送される。この電送遅延は純粋に経路長のみで規定されるために遅延時間は安定する。この遅延時間は第１装置Ａと第２装置Ｂとの間を往復するパルスの往復所要時間から求められる。第１装置Ａと第２装置Ｂとの間では、第１装置Ａから第２装置Ｂへの校正パルスの送信、および一定遅延時間Ｄｃ  後に第２装置Ｂから第１装置Ａへの校正パルスの返信、において第１装置Ａの校正パルス送信時の送信時刻Ｔａｔとパルス返信時の受信時刻Ｔａｒとの差から、一定遅延時間Ｄｃ  を引いたものが往復の電送遅延となる。
【００３２】
この電送遅延は、中継媒体となす移動目標物（共通目標Ｃ）の速度により、往路／復路の比率が変化するが、センサから中継媒体への距離が１００ｋｍで一定遅延が１ミリ秒としても、往路／復路間での航空機の移動時間は１．７ミリ秒であり、例えば亜音速の航空機を使用すれば、この間の移動距離は６０ｃｍ程度であるため無視することができる（０．０００６％）。
【００３３】
【発明の効果】
本発明においては、低速でデータ通信遅延が不安定なデータリンクにより航跡情報の交換が行なわれているレーダ装置間においても、二つのレーダ装置間に共通の覆域があり、二つのレーダ装置の使用レーダ波長が同一であれば、高精度な指示時刻校正が可能であり、これにより飛翔体等の高速な移動目標物の相互通報においてレーダ装置内部時計の指示時刻のずれに起因する航跡通報位置誤差を大幅に低減することができる。かくして本発明によれば、複数のレーダ装置における各内部時計の指示時刻を、極めて精度よく同一時刻に合わせることのできるレーダ装置内部時計の指示時刻校正装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る指示時刻校正装置の構成を示す図で、（ａ）は相互に指示時刻の校正を行なう二つのレーダ装置の関係を示す図、（ｂ）は同一構成を持つ上記二つのレーダ装置の内部構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例に係る指示時刻校正装置の通信手順を示す図。
【図３】本発明の一実施例に係る指示時刻校正装置の校正手段の原理を示す図。
【符号の説明】
Ａ…第１装置                    Ｂ…第２装置
１…時刻校正装置                ２…レーダ装置内部時計
３…航跡管理装置                ４…レーダ波受信機
５…レーダ波送信機              ６…レーダ波送受信空中線
７…データ通信制御装置
【図１】
0003605177.tif 000002
【図２】
0003605177.tif 000003
【図３】
0003605177.tif 000004