(57)【要約】【課題】船舶の位置と高度を判定し円滑な航空管制を行う。【解決手段】監視レーダ１は水平走査しながら電波１０１を発射して海面上の船舶の位置を監視し、レーザ２は監視レーダ１と同期して水平走査しながら所定の垂直角度でレーザビーム１０２を発射して船舶の高度を監視し、信号処理部５は、監視レーダ１が監視した船舶の位置とレーザ２が監視した船舶の高度により、海面に隣接する空港を離着陸する航空機の飛行に対する支障の有無を判定し、判定結果を表示する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平走査しながら電波を発射して海面上の船舶の位置を監視する監視レーダと、
上記監視レーダと同期して水平走査しながら所定の垂直角度でレーザビームを発射して上記船舶の高度を監視するレーザと、
上記監視レーダが監視した上記船舶の位置と上記レーザが監視した上記船舶の高度により、上記海面に隣接する空港を離着陸する航空機の飛行に対する支障の有無を判定する信号処理部とを備えた船舶監視装置。
【請求項２】
レーザによりレーザビームを発射する際の所定の垂直角度は、航空機の離着陸時の角度勾配と海面の時間的変化を考慮して設定されることを特徴とする請求項１記載の船舶監視装置。
【請求項３】
水平走査しながら電波を発射して海面上の船舶の位置を監視する監視レーダと、
上記監視レーダと同期して水平走査しながら所定の高さで水平方向にレーザビームを発射して上記船舶の高度を監視するレーザと、
上記監視レーダが監視した上記船舶の位置と上記レーザが監視した上記船舶の高度により、上記海面に隣接する空港を離着陸する航空機の飛行に対する支障の有無を判定する信号処理部とを備えた船舶監視装置。
【請求項４】
レーザは複数回垂直走査してレーザビームを発射することを特徴とする請求項１又は請求項３記載の船舶監視装置。
【請求項５】
レーザは複数の異なる波長のレーザビームを発射点の垂直方向の高さを変えて発射することを特徴とする請求項１又は請求項３記載の船舶監視装置。
【請求項６】
監視レーダは、電波を発射した際に生成された船舶までの距離を算出するための第１の距離原点信号、電波を発射した方向を示す水平走査角度信号、及び発射した電波の船舶への反射により受信したレーダ受信信号を信号処理部に伝送し、
レーザは、レーザビームを発射した際に生成された船舶までの距離を算出するための第２の距離原点信号、及び発射したレーザビームの船舶への反射により受信したレーザ受信信号を上記信号処理部に伝送し、
上記信号処理部は、上記監視レーダからの第１の距離原点信号と上記レーザからの第２の距離原点信号の距離の原点をあわせて距離基準を求め、求めた距離基準と上記レーダ受信信号により、上記監視レーダが監視した上記船舶までの第１の距離を算出すると共に、上記距離基準と上記レーザ受信信号により、上記レーザが監視した上記船舶までの第２の距離を算出し、上記水平走査角度信号、上記第１の距離及び上記第２の距離に基づき、航空機の飛行に対する支障の有無を判定することを特徴とする請求項１又は請求項３記載の船舶監視装置。
【請求項７】
信号処理部は、レーダ受信信号及びレーザ受信信号の存在有無に基づき、航空機の飛行に対する支障の有無を判定することを特徴とする請求項６記載の船舶監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、海面に隣接した空港を離着陸する航空機の飛行に支障の恐れのある船舶の存在の有無を監視する船舶監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機が離着陸する空港は、平坦で広大な敷地が必要となること、周囲に航空機の離着陸に支障がある高層建築物がないことや、航空機に不具合が生じた場合の周囲への影響を避ける等の理由から、海岸近く又は海面を埋め立てて建設されていることが多々ある。しかし、その場合、空港に離着陸するために低空で飛行する航空機と、空港の近くを航行する高いマストを有する大型の船舶との干渉を監視する必要がある。
【０００３】
もちろん、大型の船舶の航路は指定されているが、船舶の航路と航空機の進入経路とは近接している場所もある。また、船舶が航路から外れたり、港に出入りする際に航空機の進入経路を横切る地域もある。そのため、海面に隣接した空港では、船舶の位置及び高さが航空機の飛行に支障がないかについて、航空機の進入表面を海面に投影した区域である警戒海面を監視する必要があり、監視レーダ又は目視により船舶監視が行われている。
【０００４】
また、特許文献１の従来の技術の欄では、レーダ装置により港湾の船舶を監視していることが記載され、実施例の欄ではＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）とレーダ装置により港湾の船舶を監視していることが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１６６７８５号公報（第１ページ右欄１５行〜１８行、第２ページ右下欄１９行〜第３ページ右上欄１行）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の警戒海面における船舶監視は監視レーダ又は目視により行われているので、船舶の存在は確認できるが、船舶の構造物の滑走路面（地表面）高度を把握することが困難であるという課題があった。
また、目視又は他より得られた船舶の登録データから、例えばマスト高を知るだけであり、実際の滑走路面からの高度を測定していないので、船舶が警戒海面に進入する領域を余分に見積もり、航空機の上空待機時間を長くしなければならず、さらに、目視の場合には、警戒海面に進入する船舶を見落としてしまうことがあり、円滑な航空管制を行うことができないという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、航空機の進入経路と干渉する恐れのある、警戒海面に進入する可能性のある船舶及び既に進入している船舶の存在を判定できると共に船舶の構造物の高度を正確に判定でき、円滑な航空管制を行うことができる船舶監視装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る船舶監視装置は、水平走査しながら電波を発射して海面上の船舶の位置を監視する監視レーダと、監視レーダと同期して水平走査しながら所定の垂直角度でレーザビームを発射して船舶の高度を監視するレーザと、監視レーダが監視した船舶の位置とレーザが監視した船舶の高度により、海面に隣接する空港を離着陸する航空機の飛行に対する支障の有無を判定する信号処理部とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における船舶監視装置による船舶監視を説明する図である。図１において、航空機２１は船舶２２が航行している海面の上空を進入経路１１１で海面に隣接する空港の滑走路２３に着陸しようとしている。滑走路２３の先端に空港の管制塔２４と接続された監視レーダ１及びレーザ２が設置されている。
【００１０】
監視レーダ１は水平走査しながら電波１０１を発射して、警戒海面上の船舶２２の位置を監視する。また、レーザ２は監視レーダ１と同期して水平走査しながら所定の垂直角度でレーザビーム１０２を発射して、警戒海面上の船舶２２の高度を監視する。なお、図１では、航空機２１が空港の滑走路２３に着陸する場合を示しているが、以後の説明では、航空機２１が空港の滑走路２３から離陸する場合についても同様である。
【００１１】
図２はこの発明の実施の形態１による船舶監視装置の構成を示す図である。この船舶監視装置は、図２に示すように、監視レーダ１、レーザ２、水平駆動軸３、架台４及び信号処理部５により構成され、信号処理部５は判定部６及び表示部７により構成されている。
【００１２】
図２において、監視レーダ１、レーザ２、水平駆動軸３及び架台４は、滑走路２３の先端に設置され、監視レーダ１及びレーザ２は、同期して水平走査を行うために、架台４に設置された共通の水平駆動軸３により水平駆動される。また、信号処理部５は、管制塔２４に設置され、監視レーダ１及びレーザ２からの信号により、進入する航空機２１と警戒海面上の船舶２２の衝突の危険性を判定し判定結果を表示する。
【００１３】
航空機２１が滑走路２３を離着陸するときは、地表面に対して約３度の角度勾配で高度変化を行う。そのため、滑走路２３の端から３ｋｍの位置までの航空機２１の進入表面の角度勾配は１／５０とされている。つまり、滑走路２３の端から、３ｋｍの位置で地表面より６０ｍ以上、２ｋｍでは４０ｍ以上、１ｋｍでは２０ｍ以上の高さのある船舶２２とは衝突の可能性がある。
【００１４】
警戒海面には、船舶２２が進入しないように、船舶２２の航路が設定してあるのが望ましいが、航路が警戒海面に入っている箇所もある。また、航路が警戒海面と重なっていない箇所でも、近接している航路や事故等により船舶２２が航路から外れる可能性がある。
【００１５】
従来は、監視レーダ１又は目視により警戒海面を監視し、警戒海面上に船舶２２が存在するときは、航空機２１の離着陸を制限していた。その場合、船舶２２の地表面からの高度が判定できないために、船舶２２が警戒海面から離脱するのに十分な余裕を持って、航空機２１の離着陸の制限時間を設定し航空管制を行っていた。
【００１６】
監視する必要がある監視海面は、警戒海面に進入する可能性がある船舶２２も監視する必要があるために、警戒海面より広い半径６〜１０ｋｍ程度の広さである。例として、滑走路２３の端から６ｋｍの位置で探知された１２ノット（毎秒６ｍ）の速度の船舶２２は、約１７分で警戒海面に到達する。そのため、同一の船舶２２の速度、進行方向を把握するためには、一分間に１０回程度の情報を得る必要がある。そのため、監視海面全体を監視するためには、垂直方向には広いビーム幅を持つ電波１０１を発射する監視レーダ１で監視しなければならないが、監視レーダ１は垂直方向の分解能がないために、船舶２２の存在や位置は確認できるが、船舶２２の構造物の高度は測定できない。
【００１７】
そこで、監視レーダ１の水平走査と同期して水平走査を行うレーザ２を備え、レーザ２より所定の垂直角度でレーザビーム１０２を発射することにより、船舶２２の構造物の高度を測定する。レーザビーム１０２の幅は数ミリラジアンであるため、１ｋｍの地点で数ｃｍのビームの広がりとなる。発射されるレーザビーム１０２の垂直角度は、航空機２１の離着陸時の角度勾配と、付近の警戒海面の潮の干満による時間的変化を加味して設定される。
【００１８】
次に動作について説明する。
管制塔２４から、監視レーダ１及びレーザ２の共通の水平駆動軸３の水平走査を制御するための監視レーダ走査制御信号１１を伝送する。また、管制塔４では、航空機２１の離着陸時の角度勾配と潮の干満による警戒海面の時間的変化を加味して、レーザ２から発射されるレーザビーム１０２の垂直角度を設定し、レーザビーム１０２の垂直走査を制御するためのレーザビーム角度設定／走査制御信号１２を伝送する。
【００１９】
この垂直角度で発射されたレーザビーム１０２を反射する船舶２２は、航空機２１と衝突する危険性があると判断され、船舶２２の位置により船舶２２の許容高度が変化するようにしている。
【００２０】
伝送された監視レーダ走査制御信号１１により架台４に設置された水平駆動軸３が所定の水平走査角度範囲内で水平走査され、監視レーダ１は水平走査しながら電波１０１を発射して警戒海面上の船舶２２を監視する。また、レーザ２は、同じ水平駆動軸３により監視レーダ１と同期して水平走査され、レーザビーム角度設定／走査制御信号１２により、設定された垂直角度でレーザビーム１０２を発射して警戒海面上の船舶２２の高度を監視する。
【００２１】
監視レーダ１は、所定の水平角度で電波１０１を発射した際に、発射のタイミングで船舶２２までの距離を測定するための距離原点信号１３（第１の距離原点信号）を生成し、生成した距離原点信号１３と電波１０１を発射した方向を示す水平走査角度信号１４を信号処理部５の判定部６と表示部７に伝送する。また、監視レーダ１は、発射した電波１０１の警戒海面上の船舶２２への反射により受信したレーダ受信信号１５を信号処理部５の判定部６と表示部７に伝送する。
【００２２】
レーザ２は、監視レーダ１と同じ水平走査角度で、かつ、設定された垂直角度でレーザビーム１０２を発射した際に、発射のタイミングで船舶２２までの距離を測定するための距離原点信号１６（第２の距離原点信号）を生成し、生成した距離原点信号１６を信号処理部５の判定部６と表示部７に伝送する。また、レーザ２は、発射したレーザビーム１０２の警戒海面上の船舶２２への反射により受信したレーザ受信信号１７を信号処理部５の判定部６と表示部７に伝送する。
【００２３】
信号処理部５の判定部６は、監視レーダ１からの距離原点信号１３とレーザ２からの距離原点信号１６の距離の原点をあわせて距離基準を求め、求めた距離基準と監視レーダ１からのレーダ受信信号１５により、監視レーダ１が監視した船舶２２までの距離（第１の距離）を算出する。また、判定部６は、求めた距離基準とレーザ２からのレーザ受信信号１７により、レーザ２が監視した船舶２２までの距離（第２の距離）を算出する。
【００２４】
そして、監視レーダ１からの水平走査角度信号１４が示す水平走査角度において、監視レーダ１が監視した船舶２２までの距離とレーザ２が監視した船舶２２までの距離が同じであれば、進入する航空機２１と警戒海面上の船舶２２は衝突の可能性があり、判定部６は「危険」と判定して判定結果信号１８を表示部７に出力する。
【００２５】
また、監視レーダ１からの水平走査角度信号１４が示す水平走査角度において、監視レーダ１からのレーダ受信信号１５が存在し、レーザ２からのレーザ受信信号１７が存在しない場合には、警戒海面上に船舶２２は存在するが、その船舶２２の高度はとりあえず航空機２１の離着陸に支障がないため、判定部６は「注意」と判定して判定結果信号１８を表示部７に出力する。
【００２６】
ここで、水平走査角度信号１４が示す水平走査角度において、監視レーダ１からのレーダ受信信号１５が存在せず、レーザ２からのレーザ受信信号１７が存在する場合には、他の航空機や鳥等が存在するが、警戒海面上に船舶２２は存在せず、この船舶監視装置の監視対象ではないので判定部６は無視する。
【００２７】
表示部７は、監視レーダ１からの距離原点信号１３、水平走査角度信号１４及びレーダ受信信号１５、並びにレーザ２からの距離原点信号１６及びレーザ受信信号１７により、判定部６と同様にして、監視レーダ１が監視した船舶２２までの距離と、レーザ２が監視した船舶２２までの距離を算出して、ディスプレイ上に船舶２２の位置を表示し、判定部６からの判定結果信号１８により、「危険」や「注意」の色分けをして表示したり警告音を鳴らすことにより、判定結果を出力する。
【００２８】
また、信号処理部５は、船舶２２の航跡を自動追尾し、船舶２２の警戒海面から出る時間の推定計算と表示も行う。
【００２９】
このようにして、警戒海面における船舶２２の存在の有無と危険度、航空機２１の離着陸に支障がなくなるまでの推定時間が管制塔２４において実時間でわかるため、効率的な航空管制ができることになる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、監視レーダ１及びレーザ２により船舶２２の位置と高度を判定でき、円滑な航空管制を行うことができるという効果が得られる。
【００３１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による船舶監視装置の構成を示す図は、実施の形態１の図２と同様である。
【００３２】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、レーザビーム１０２の発射方向を、航空機２１の離着陸時の角度勾配と警戒海面の時間的変化を加味した垂直角度に設定し、船舶２２の位置により船舶２２の許容高度が変化するようにしたが、この実施の形態２では、船舶２２の位置に関係なくある一定以上の高度を持つ船舶２２の検出を行うために、管制塔からのレーザビーム角度設定／走査制御信号１２により、レーザ２は地表面と水平方向にレーザビーム１０２を発射する。
【００３３】
このレーザビーム１０２の走査は、機械的、電子的、光学的な方法のいずれでも制御できる。
【００３４】
以上のように、この実施の形態２によれば、監視レーダ１及びレーザ２により船舶２２の位置と高度を判定でき、円滑な航空管制を行うことができるという効果が得られる。
【００３５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態２による船舶監視装置の構成を示す図は、実施の形態１の図２と同様である。
【００３６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１及び実施の形態２では、基本的には、警戒海面上の船舶２２が航空機２１の飛行に支障があるかどうかを判定すれば良いため、船舶２２の高度が一定以上かどうかを検出するために、垂直方向には固定の一本のレーザビーム１０２により船舶２２の高度を検出しているが、レーザビーム／走査制御信号１２により、レーザビーム１０２の垂直走査を複数回行うことにより、船舶２２の高度の検出精度を改善することができる。
【００３７】
また、図２において、管制塔からレーザ２に伝送されるレーザビーム／走査制御信号１２を信号処理部５の判定部６に入力することにより、判定部６は、レーザ１により測定された船舶２２までの距離と、発射されたレーザビーム１０２の垂直角度により、船舶２２の高度の絶対値を算出することができる。この場合、レーザビーム１０２の複数回の垂直走査を行った結果、算出された船舶２２の複数の高度の絶対値の中で、判定部６は最も高い値の高度を採用する。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、監視レーダ１及びレーザ２により船舶２２の位置と高度を判定でき、円滑な航空管制を行うことができるという効果が得られる。
【００３９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態２による船舶監視装置の構成を示す図は、実施の形態１の図２と同様である。
図３及び図４はレーザ２によるレーザビーム１０２の配置例を示す図であり、図３は複数の異なる波長のレーザビーム１０２を発射点の垂直方向の高さを変えて所定の垂直角度で発射する場合を示し、図４は複数の異なる波長のレーザビーム１０２を発射点の垂直方向の高さを変えて地表面と水平方向に発射する場合を示している。
【００４０】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１及び実施の形態２では、基本的には、警戒海面上の船舶２２が航空機２１の飛行に支障があるかどうかを判定すれば良いため、船舶２２の高度が一定以上かどうかを検出するために、垂直方向には固定の一本のレーザビーム１０２で船舶２２の高度を検出しているが、レーザビーム／走査制御信号１２により、図３及び図４に示したように、複数の異なる波長のレーザビーム１０２を発射点の垂直方向の高さを変えて発射することにより、船舶２２の高度の検出精度を改善することができると共に、船舶２２の高度の範囲を算出することができる。
【００４１】
以上のように、この実施の形態４によれば、監視レーダ１及びレーザ２により船舶２２の位置と高度を判定でき、円滑な航空管制を行うことができるという効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、水平走査しながら電波を発射して海面上の船舶の位置を監視する監視レーダと、監視レーダと同期して水平走査しながら所定の垂直角度でレーザビームを発射して船舶の高度を監視するレーザと、監視レーダが監視した船舶の位置とレーザが監視した船舶の高度により、海面に隣接する空港を離着陸する航空機の飛行に対する支障の有無を判定する信号処理部とを備えたことにより、円滑な航空管制を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における船舶監視装置による船舶監視を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１による船舶監視装置の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態４による船舶監視装置におけるレーザのレーザビームの配置例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４による船舶監視装置におけるレーザのレーザビームの配置例を示す図である。
【符号の説明】
１  監視レーダ、２  レーザ、３  水平駆動軸、４  架台、５  信号処理部、６  判定部、７  表示部、１１  監視レーダ走査制御信号、１２  レーザビーム角度設定／走査制御信号、１３  距離原点信号、１４  水平走査角度信号、１５レーダ受信信号、１６  距離原点信号、１７  レーザ受信信号、１８  判定結果信号、２１  航空機、２２  船舶、２３  滑走路、２４  管制塔、１０１  電波、１０２  レーザビーム、１１１  進入経路。
【図１】
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【図２】
2004264212.tif 000004
【図３】
2004264212.tif 000005
【図４】
2004264212.tif 000006