(57)【要約】【課題】レーダ波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を用いて効率良く移動体の位置を測位することを課題とする。【解決手段】レーコン４０は、レーダ送受信機１０よりレーダ波を受信した場合に、レーコン４０の位置を示すレーコン位置情報を含むレーコン応答波を送信する。レーダ送受信機１０の代表距離／代表相対方位算出部１９は、レーコン応答波を受信した場合に、該レーコン応答波に基づいて、レーダ送受信機１０に対するレーコン４０の相対距離を示す代表距離と、レーダ送受信機１０に対するレーコン４０の相対方位を示す代表相対方位を算出し、測位演算部２１は、代表距離／代表相対方位算出部１９により算出された代表距離及び代表相対方位と、レーコン応答波に含まれるレーコン位置情報とを用いて、レーダ送受信機１０の位置（緯度及び経度）を測位演算する。【選択図】図１
2013142661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、所定の周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を受信するレーダ装置であって、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定手段と、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定手段と、
前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定手段により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定手段により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位手段と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記測位手段により測位された自装置の位置に基づいて、前記移動体の方位を算定する方位算定手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する所定数以上の応答波を受信できない場合に、受信した応答波を除去する除去手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記除去手段は、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する所定数以上の応答波を受信できた場合であっても、各応答波の受信タイミングに所定の閾値以上のずれが所在する場合には、受信した応答波を除去する
ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記所定の閾値は、
自装置の測距精度及び前記トランスポンダ装置の応答遅延時間精度に基づいて定められる
ことを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記除去手段は、
受信タイミングに所定の閾値以上のずれが所在する応答波が所定回数連続する場合に、受信した応答波を除去する
ことを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記代表距離算定手段は、
前記電磁波を送信した時点から前記応答波に含まれる所定の同期信号を受信する時点までの時間から該同期信号の受信に要する時間及び応答遅延時間を差し引いた時間を用いて前記代表距離を算定する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記代表相対方位算定手段は、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波のうち、受信レベルが最大となる応答波が到来した相対方位を前記代表相対方位として算定する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記代表相対方位算定手段は、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続して受信した応答波の間に受信不能な応答波が含まれている場合に、受信された応答波に基づいて受信レベルが最大となる応答波が到来する相対方位を推定し、推定した相対方位を代表相対方位として算定する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記移動体の方位を取得する方位取得手段をさらに備え、
前記測位手段は、
前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報が示す座標位置を基準位置とし、前記方位取得手段により取得された移動体の方位に前記代表相対方位を加えた方位の逆方位に前記基準位置から前記代表距離分離隔した座標位置を自装置の位置として測位する
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記測位手段は、
複数のトランスポンダ装置の位置情報、代表距離及び代表相対方位に基づいて、複数の候補位置を算定する候補位置算定手段と、
前記候補位置算定手段により算定された複数の候補位置の中から、自装置の位置を選択する選択手段と
を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記選択手段は、
前記候補位置算定手段により算定された第１の候補位置及び第２の候補位置のうち、前記候補位置算定手段により算定された第１の候補位置における自船舶の船首方向を基準とした第１のトランスポンダ装置への相対方位と該第１の候補位置における第２のトランスポンダ装置への相対方位との方位差である第１の相対方位差が、前記代表相対方位算定手段により算定された２つの代表相対方位の方位差である第２の相対方位差と略等しい場合に、該第１の候補位置を自装置の位置として選択する
ことを特徴とする請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記選択手段は、
前記候補位置算定手段により算定された第１の候補位置と第２の候補位置とを結ぶ直線と、第１のトランスポンダ装置と第２のトランスポンダ装置とを結ぶ直線との交点を原点とした場合に、前記第１のトランスポンダ装置、前記第２のトランスポンダ装置、前記第１の候補位置及び前記第２の候補位置がそれぞれ各象限に位置する性質を利用しつつ、前記第１のトランスポンダ装置及び前記第２のトランスポンダ装置の東西又は南北の位置関係に基づいて自装置の位置を選択する
ことを特徴とする請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記選択手段は、
前記複数のトランスポンダ装置のうち、少なくとも１つのトランスポンダ装置の位置情報、代表距離及び代表相対方位に基づいて自装置の推定位置を算定し、前記候補位置算定手段により算定された複数の候補位置の中から、前記推定位置に最も近い候補位置を自装置の位置として選択する
ことを特徴とする請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
前記測位手段により測位された自装置の位置と前回測位された自装置の位置の位置関係、移動体の移動速度及び回頭速度に基づいて、前記測位手段により測位された自装置の位置の適否を判定する判定手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載のレーダ装置。
【請求項１６】
移動体に搭載され電磁波を送信するとともにトランスポンダ装置からの応答波を用いて自装置の位置を測位するレーダ送受信装置と、前記電磁波を受信して応答波を送信するトランスポンダ装置とを有するレーダ測位システムであって、
前記レーダ装置は、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定手段と、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定手段と、
前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定手段により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定手段により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位手段とを備え、
前記トランスポンダ装置は、
前記電磁波を受信した際に、少なくとも自装置の位置情報又は自装置の位置情報を特定可能な情報を含む応答波を前記レーダ装置に対して送信する応答波送信処理手段を備えた
ことを特徴とするレーダ測位システム。
【請求項１７】
前記応答波送信処理手段は、
前記電磁波を受信した際に、少なくともトランスポンダ装置からの応答波である旨を示す識別情報と、自装置の位置情報又は自装置の位置情報を特定可能な情報とを含む応答波を前記レーダ装置に対して送信する
ことを特徴とする請求項１６に記載のレーダ測位システム。
【請求項１８】
移動体に搭載され、所定の周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を受信するレーダ装置を用いたレーダ測位方法であって、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定工程と、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定工程と、
前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定工程により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定工程により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位工程と
を含んだことを特徴とするレーダ測位方法。
【請求項１９】
移動体に搭載され、所定の周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を受信するレーダ装置で実行されるレーダ測位プログラムであって、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定手順と、
所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定手順と、
前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定手順により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定手順により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とするレーダ測位プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を用いて効率良く移動体の位置を測位することができる船舶等の移動体に搭載されたレーダ装置、レーダ測位システム、レーダ測位方法及びレーダ測位プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海上を航行する船舶は、海図上の自船舶の所在位置を正確に把握するとともに、船舶自動航行制御装置を用いた自動航行（オートパイロット）を行うために、各船舶には、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ；Global Navigation Satellite Systems）が導入されることが多い。このＧＮＳＳは、米国により運営される「ＧＰＳ」、欧州により運営される「ＧＡＬＩＬＥＯ」及びロシアにより運営される「ＧＬＯＮＡＳＳ」等の総称である。かかるＧＮＳＳを導入することで、自船舶の所在する位置（緯度及び経度）を正確に把握し、海図上に自船舶の位置を表示するとともに、船舶自動航行制御装置を用いた自動航行を行うことが可能となる。
【０００３】
ところが、上記ＧＮＳＳは、太陽フレアで放出された電磁波や妨害波の影響により、自船舶の位置を測位できない状況や測位精度が低下する状況が生じる。例えば、ＧＮＳＳによる測位精度が低下すると、船舶自動航行装置を用いた自動航行を行う船舶の急変針を引き起こす問題が生じる。また、船舶自動識別システム（ＡＩＳ；universal ship-borne Automatic Identification Systems）を通じて、同一の海域に存在するＡＩＳを装備する各船舶が情報を共有する場合には、他船舶が自船舶の位置を誤って認識してしまうという問題も生じる。
【０００４】
このため、海面上を浮遊するブイを用いて自船舶の位置を測位する測位システムを利用して、自船舶の位置を測位する方策が考えられる。例えば、特許文献１には、海面上を浮遊するブイを海底の固定基地に係止するとともに、レーダ波を反射するリフレクタをブイに設け、船舶から送信するレーダ波がリフレクタで反射してレーダ反射波を船舶が受信するまでの往復時間及びレーダ反射波の方向から、ブイと自船舶の位置関係並びにブイと固定基地の位置関係を利用して自船舶の現在位置を測位する技術が開示されている。また、特許文献２には、陸上基地局から受信したロラン電波に基づいて自装置の位置を測定して記憶装置に格納し、記憶装置に記憶した位置を船舶に送信する基準ブイを設けることにより、深々度領域においても十分な航法計算精度が得られるようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６２−４６３８３号公報
【特許文献２】特開昭６１−７０４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１及び２に代表される従来技術は、あくまでもブイに搭載したリフレクタでレーダ波を反射する状況を前提とするものであり、リフレクタを搭載したブイを利用しない場合には測位することができない。
【０００７】
最近では、航路標識の一種であるレーダビーコン（以下、「レーコン」と言う）がレーダ波に応答してレーコン応答波を船舶に送信するシステムが知られているが、かかるシステムには上記従来技術をそのまま適用することはできない。本来、レーコン応答波はＰＰＩ（Plan Position Indicator）画面上にレーコンマークを表示し、レーコンの位置をレーダ操作者に視認させるためのものであり、位置（緯度及び経度）を測位するためのものではないからである。また、レーコンまでの距離を求める際には、レーコン応答波の受信時点を特定する必要があるが、レーコン応答波は単純なレーダ反射波ではなく、レーコンがレーコン応答波を送信するまでに処理遅延が存在し、またレーコン応答波の受信開始時点を特定するのも難しいからである。
【０００８】
これらのことから、レーダ波に応答してレーコンが送信するレーコン応答波を用いつつ、いかに効率良く自船舶の位置を測位するかが重要な課題となっている。なお、かかる課題は、船舶以外の他の移動体がトランスポンダ装置から送信される応答波を用いて測位する場合にも同様に生ずる課題である。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであって、レーダ波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を用いて効率良く移動体の位置を測位することができるレーダ装置、レーダ測位システム、レーダ測位方法及びレーダ測位プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、移動体に搭載され、所定の周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を受信するレーダ装置であって、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定手段と、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定手段と、前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定手段により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定手段により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記測位手段により測位された自装置の位置に基づいて、前記移動体の方位を算定する方位算定手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する所定数以上の応答波を受信できない場合に、受信した応答波を除去する除去手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記除去手段は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する所定数以上の応答波を受信できた場合であっても、各応答波の受信タイミングに所定の閾値以上のずれが所在する場合には、受信した応答波を除去することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、前記所定の閾値は自装置の測距精度及び前記トランスポンダ装置の応答遅延時間精度に基づいて定められることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、前記除去手段は、受信タイミングに所定の閾値以上のずれが所在する応答波が所定回数連続する場合に、受信した応答波を除去することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記代表距離算定手段は、前記電磁波を送信した時点から前記応答波に含まれる所定の同期信号を受信する時点までの時間から該同期信号の受信に要する時間及び応答遅延時間を差し引いた時間を用いて前記代表距離を算定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記発明において、前記代表相対方位算定手段は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波のうち、受信レベルが最大となる応答波が到来した相対方位を前記代表相対方位として算定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記発明において、前記代表相対方位算定手段は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続して受信した応答波の間に受信不能な応答波が含まれている場合に、受信された応答波に基づいて受信レベルが最大となる応答波が到来する相対方位を推定し、推定した相対方位を代表相対方位として算定することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記発明において、前記移動体の方位を取得する方位取得手段をさらに備え、前記測位手段は、前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報が示す座標位置を基準位置とし、前記方位取得手段により取得された移動体の方位に前記代表相対方位を加えた方位の逆方位に前記基準位置から前記代表距離分離隔した座標位置を自装置の位置として測位することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記発明において、前記測位手段は、複数のトランスポンダ装置の位置情報、代表距離及び代表相対方位に基づいて、複数の候補位置を算定する候補位置算定手段と、前記候補位置算定手段により算定された複数の候補位置の中から、自装置の位置を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記発明において、前記選択手段は、前記候補位置算定手段により算定された第１の候補位置及び第２の候補位置のうち、前記候補位置算定手段により算定された第１の候補位置における自船舶の船首方向を基準とした第１のトランスポンダ装置への相対方位と該第１の候補位置における第２のトランスポンダ装置への相対方位との方位差である第１の相対方位差が、前記代表相対方位算定手段により算定された２つの代表相対方位の方位差である第２の相対方位差と略等しい場合に、該第１の候補位置を自装置の位置として選択することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、上記発明において、前記選択手段は、前記候補位置算定手段により算定された第１の候補位置と第２の候補位置とを結ぶ直線と、第１のトランスポンダ装置と第２のトランスポンダ装置とを結ぶ直線との交点を原点とした場合に、前記第１のトランスポンダ装置、前記第２のトランスポンダ装置、前記第１の候補位置及び前記第２の候補位置がそれぞれ各象限に位置する性質を利用しつつ、前記第１のトランスポンダ装置及び前記第２のトランスポンダ装置の東西又は南北の位置関係に基づいて自装置の位置を選択することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、上記発明において、前記選択手段は、前記複数のトランスポンダ装置のうち、少なくとも１つのトランスポンダ装置の位置情報、代表距離及び代表相対方位に基づいて自装置の推定位置を算定し、前記候補位置算定手段により算定された複数の候補位置の中から、前記推定位置に最も近い候補位置を自装置の位置として選択することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、上記発明において、前記測位手段により測位された自装置の位置と前回測位された自装置の位置の位置関係、移動体の移動速度及び回頭速度に基づいて、前記測位手段により測位された自装置の位置の適否を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、移動体に搭載され電磁波を送信するとともにトランスポンダ装置からの応答波を用いて自装置の位置を測位するレーダ送受信装置と、前記電磁波を受信して応答波を送信するトランスポンダ装置とを有するレーダ測位システムであって、前記レーダ装置は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定手段と、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定手段と、前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定手段により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定手段により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位手段とを備え、前記トランスポンダ装置は、前記電磁波を受信した際に、少なくとも自装置の位置情報又は自装置の位置情報を特定可能な情報を含む応答波を前記レーダ装置に対して送信する応答波送信処理手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、上記発明において、前記応答波送信処理手段は、前記電磁波を受信した際に、少なくともトランスポンダ装置からの応答波である旨を示す識別情報と、自装置の位置情報又は自装置の位置情報を特定可能な情報とを含む応答波を前記レーダ装置に対して送信することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、移動体に搭載され、所定の周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を受信するレーダ装置を用いたレーダ測位方法であって、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定工程と、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定工程と、前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定工程により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定工程により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位工程とを含んだことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、移動体に搭載され、所定の周波数の電磁波を送信するとともに、該電磁波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を受信するレーダ装置で実行されるレーダ測位プログラムであって、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置までの代表距離を算定する代表距離算定手順と、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置から前記トランスポンダ装置への代表相対方位を算定する代表相対方位算定手順と、前記応答波に含まれる前記トランスポンダ装置の位置情報、前記代表距離算定手順により算定された代表距離及び前記代表相対方位算定手順により算定された代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位する測位手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置からトランスポンダ装置までの代表距離を算定するとともに、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続する応答波に基づいて、自装置からトランスポンダ装置への代表相対方位を算定し、応答波に含まれるトランスポンダ装置の位置情報、代表距離及び代表相対方位に基づいて、自装置の位置を測位するよう構成したので、電磁波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を用いて効率良く移動体の位置を測位することができる。このため、峡水道や陸岸に接近した主要航路などのトランスポンダ装置が設置された領域においては、全地球航法衛星システムの測位精度が低下した場合であっても、海図上に自船舶の位置を表示するとともに、船舶自動航行制御装置を用いた安定的な自動航行を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本実施例に係る船舶用レーダシステムの概念を説明するための説明図である。
【図２】図２は、図１に示したレーコンの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示した送信波形生成部により生成される送信波形の一例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示したレーダ送受信機の具体的な構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、レーコン応答波の受信タイミングを説明するための説明図である。
【図６】図６は、図４に示した代表距離／代表相対方位算出部による代表距離の算出を説明するための説明図である。
【図７】図７は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波を受信した状況の一例を示す図である。
【図８】図８は、本来受信可能であるにも係わらず受信できないレーコン応答波が存在する場合の一例を示す図である。
【図９】図９は、レーコン位置情報が１つである場合の測位演算部の処理について説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、レーコン位置情報が２つある場合の測位演算部の処理を説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、自船舶の位置の候補点とレーコンの位置関係を説明するための説明図である。
【図１２】図１２は、自船舶の位置の選択に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、レーコン位置情報が３以上存在する場合の測位演算部の処理を説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、測位結果平滑部による平滑化フィルタへの入力制限を説明するための説明図である。
【図１５】図１５は、測位結果平滑部による平滑化フィルタへの入力制限処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、図４に示したレーダ送受信機の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、レーコンが自装置の識別ＩＤを含むレーコン応答波を送信する場合のレーコンの構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、レーコン応答波に含まれるレーコンＩＤからレーコンの位置情報を特定するレーダ送受信機の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、レーコン位置情報データベースの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係るレーダ装置、レーダ測位システム、レーダ測位方法及びレーダ測位プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、海上を航行する船舶に搭載するレーダ装置に本発明を適用した場合を示すこととする。
【実施例】
【００３２】
まず、本実施例に係る船舶用レーダシステムの概念について説明する。図１は、本実施例に係る船舶用レーダシステムの概念を説明するための説明図である。ここでは、峡水道等を航行する船舶が、該海域に設置されたレーコンからのレーコン応答波を用いて、自船舶の位置を測位する場合を示すこととする。
【００３３】
同図に示すように、本実施例に係る船舶用レーダシステムは、船舶に搭載されたレーダ送受信機１０と、トランスポンダ装置であるレーコン４０とを有する。このレーダ送受信機１０は、特許請求の範囲に記載したレーダ装置に対応する。
【００３４】
かかる船舶用レーダシステムは、ＧＮＳＳから得られる位置情報（緯度及び経度）により自船舶の位置を特定するのではなく、レーコン４０から送信されるレーコン応答波を用いて自船舶の位置を測位する点にその特徴がある。
【００３５】
具体的には、レーダ送受信機１０が、周囲３６０度に対してレーダ波を送信すると、このレーダ波によって起動されたレーコン４０が、レーダ送受信機１０に対してレーコン応答波を送信する。ここで、このレーコン応答波には、レーコン応答波であることを示すレーコン識別情報と、レーコン４０の位置情報（以下、「レーコン位置情報」と言う）が含まれるものとする。なお、このレーコン識別情報は、あくまでもレーコン応答波であることを示す識別情報であり、各レーコンをそれぞれ一意に特定する後述するレーコンＩＤとは異なる。また、レーコン位置情報とは、レーコンが所在する位置の緯度及び経度などの位置情報である。
【００３６】
レーダ送受信機１０の代表距離／代表相対方位算出部１９は、レーコン応答波を受信したならば、このレーコン応答波を用いて自装置からレーコン４０までの代表距離と、自装置からレーコン４０への代表相対方位とを算出する。その後、測位演算部２１は、代表距離／代表相対方位算出部１９により算出された代表距離及び代表相対方位と、レーコン応答波に含まれるレーコン位置情報とを用いて、レーダ送受信機１０の位置（緯度及び経度）を測位演算し、演算結果として得られたレーダ送受信機１０の位置情報を船舶自動航行制御装置３０に出力する。なお、上記代表距離／代表相対方位算出部１９及び測位演算部２１の詳細な説明については後述する。
【００３７】
船舶自動航行制御装置３０は、測位演算部２１より出力された位置情報に基づいて、自船舶の航行を自動制御する。具体的には、この船舶自動航行制御装置３０は、予め設定された航路と自船舶の位置とを比較し、自船舶の位置が航路上に所在するように操舵制御を行う。
【００３８】
このように、レーダ送受信機１０は、レーコン応答波に基づいて、レーコン４０に対する代表距離及び代表相対方位を算定し、該算定した代表距離及び代表相対方位と、レーコン応答波に含まれるレーコン位置情報とを用いてレーダ送受信機１０の位置を測位するため、ＧＮＳＳに依存することなく、効率良く自船舶の位置を測位することができる。
【００３９】
次に、図１に示したレーコン４０の具体的な構成について説明する。図２は、図１に示したレーコン４０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このレーコン４０は、アンテナ部４１と、サーキュレータ４２と、受信機４３と、送信機４４と、レーコン応答波送信処理部４５とを有する。ここでは説明の便宜上、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等を用いてレーコン４０を実現する場合を示している。
【００４０】
アンテナ部４１は、レーダ波を受信してサーキュレータ４２に出力するとともに、サーキュレータ４２から出力されたレーコン応答波を送信する。本実施例では、このアンテナ部４１を用いて送信及び受信を行っているが、送信用アンテナ部と受信用アンテナ部を別体とすることもできる。
【００４１】
サーキュレータ４２は、アンテナ部４１、受信機４３及び送信機４４が接続された３ポートサーキュレータである。このサーキュレータ４２により、アンテナ部４１より出力されたレーダ波が受信機４３に出力され、送信機４４より出力されたレーコン応答波がアンテナ部４１に出力される。
【００４２】
受信機４３は、サーキュレータ４２から出力されたレーダ波を増幅し、レーコン応答波送信処理部４５に出力する装置である。送信機４４は、レーコン応答波送信処理部４５により生成された送信波形を所定のＲＦ（Radio Frequency）周波数帯にアップコンバートして増幅することでレーコン応答波を生成し、生成したレーコン応答波をレーコン応答波送信処理部４５により生成された送信トリガのタイミングでサーキュレータ４２に出力する装置である。
【００４３】
レーコン応答波送信処理部４５は、レーコン応答波を生成するとともに、生成したレーコン応答波の送信処理を行う処理部であり、位置情報設定部４５ａ、送信波形生成部４５ｂ及び送信タイミング設定部４５ｃを有する。
【００４４】
位置情報設定部４５ａは、レーコン４０の緯度及び経度を示すレーコン位置情報を送信波形生成部４５ｂに出力する処理部である。レーコン応答波に対してレーコン位置情報を付与する理由は、レーダ送受信機１０が自船舶の位置を測位する際に、レーコン４０の緯度及び経度を基準位置として利用するためである。
【００４５】
送信波形生成部４５ｂは、レーコン応答波の送信波形を生成する処理部である。この送信波形生成部４５ｂは、レーコン応答波であることを示すプリアンブルとしての所定の信号系列（レーコン識別情報）に、位置情報設定部４５ａが出力したレーコン位置情報に対応する信号系列を付加したうえで、所定の方式で変調を行ってレーコン応答波の送信波形を生成する。この変調には、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調又はＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調等を用いることができる。
【００４６】
図３は、図２に示した送信波形生成部４５ｂにより生成される送信波形の一例を示す図である。同図に示すように、送信波形の信号系列は、レーコン識別情報及びレーコン位置情報を「０」及び「１」の２値で示した２値符号列となる。この２値符号列をＡＳＫ変調すると、２値符号列の「０」に対応する範囲で振幅が「０」となり、２値符号列の「１」に対応する範囲では所定の大きさの振幅を有する送信波形が得られる。また、２値符号列の信号列をＦＳＫ変調すると、２値符号列の「０」に対応する範囲と２値符号列の「１」に対応する範囲とでパルス周波数が異なる送信波形が得られることとなる。
【００４７】
したがって、ＡＳＫ変調により得られた送信波形からレーコン識別情報及びレーコン位置情報を取り出す際には、振幅の差を検知すればよく、ＦＳＫ変調により得られた送信波形からレーコン識別情報及びレーコン位置情報を取り出す際には、周波数の差を検知すればよい。
【００４８】
なお、ここでは説明の便宜上図示省略したが、２値符号列の信号列をＰＳＫ変調した場合には、２値符号列の「０」に対応する範囲と２値符号列の「１」に対応する範囲とで位相が異なる送信波形が得られる。このため、ＰＳＫ変調により得られた送信波形からレーコン識別情報及びレーコン位置情報を取り出す際には、位相の差を検知すればよい。また、ここでは２値符号列を用いる場合について説明したが、３以上の値を取る多値符号列を用いることもできる。
【００４９】
送信タイミング設定部４５ｃは、レーダ波に含まれるレーダパルスの立下りまたは立上りのエッジを検知し、検知したエッジから所定期間経過後にレーコン応答波の送信トリガを生成して送信機４４へ出力する処理部である。
【００５０】
次に、図１に示したレーダ送受信機１０の具体的な構成について説明する。図４は、図１に示したレーダ送受信機１０の具体的な構成を示すブロック図である。ここでは説明の便宜上、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等を用いてレーダ送受信機１０を実現する場合を示している。
【００５１】
同図に示すように、このレーダ送受信機１０は、アンテナ部１１と、サーキュレータ１２と、送信機１３と、レーダ波送信処理部１４と、受信機１５と、レーダ信号処理部１６と、表示器１７と、干渉除去部１８と、代表距離／代表相対方位算出部１９と、復調処理部２０と、測位演算部２１と、測位結果平滑部２２とを有する。
【００５２】
アンテナ部１１は、サーキュレータ１２から出力されたレーダ波を送信するとともに、レーダエコー及びレーコン応答波が含まれるアンテナ受信波を受信してサーキュレータ１２に出力する。本実施例では、このアンテナ部１１を用いて送信及び受信を行っているが、送信用アンテナ部と受信用アンテナ部を別体とすることもできる。また、アンテナ部１１は、回転しつつ周囲３６０度に対してレーダ波を送信するとともに、回転しつつ周囲３６０度からアンテナ受信波を受信する。
【００５３】
サーキュレータ１２は、送信機１３、アンテナ部１１及び受信機１５に接続された３ポートサーキュレータである。このサーキュレータ１２により、送信機１３から出力されたレーダ波がアンテナ部１１に出力され、アンテナ部１１から出力されたアンテナ受信波が受信機１５に出力される。
【００５４】
送信機１３は、レーダ波送信処理部１４により生成された送信波形を所定のＲＦ周波数帯にアップコンバートして増幅することでレーダ波を生成し、該レーダ波をサーキュレータ１２に出力する装置である。レーダ波送信処理部１４は、周波数変調等がなされた変調パルスからなるレーダパルスの送信波形を生成し、この送信波形を送信機１３に出力する。
【００５５】
受信機１５は、アンテナ部１１より出力されたアンテナ受信波を増幅して、レーダ信号処理部１６、干渉除去部１８及び復調処理部２０に出力する装置である。
【００５６】
レーダ信号処理部１６は、受信機１５から出力されたアンテナ受信波に基づいて、表示器１７にレーダ映像及びレーコンマークを描画する処理部である。このアンテナ受信波には、レーダエコー及びレーコン応答波が含まれるため、レーダエコーに基づいてレーダ映像を描画し、レーコン応答波に基づいてレーコンマークを描画することになる。
【００５７】
具体的には、アンテナ受信波に含まれるレーダエコーは、レーダ波を反射した陸地又は他船舶までのレーダ送受信機１０からの距離Ｒと、レーダ波を反射した陸地又は他船舶のレーダ送受信機１０に対する相対方位θとを示すＲθ座標系の信号である。レーダ信号処理部１６は、このＲθ座標系の信号をＸＹ座標系の信号に変換して表示器１７に転送することで、表示器１７のＰＰＩ画面上にレーダ映像を描画する。また、アンテナ受信波に含まれるレーコン応答波についても、上記レーダエコーと同様にして表示位置を特定し、特定した表示位置にレーコンマークを表示する。なお、本実施例では、ＰＰＩ画面上の表示は特徴部分ではないため、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
表示器１７は、レーダ映像及びレーコンマークを表示する装置である。この表示器１７には、円形の表示領域上を回転する走査線によって、対象物の２次元上の所在位置を表示するＰＰＩスコープ等を用いることができる。また、この表示器１７には、海図を表示することもでき、測位結果として得られた自船舶の位置を表示器１７に表示した海図上に重畳表示することも可能である。
【００５９】
干渉除去部１８は、受信機１５から出力されたアンテナ受信波に含まれるレーコン応答波のうち、他船舶のレーダ送受信機により送信されたレーダ波に応答して送信されるレーコン応答波を除去する処理部である。レーコン４０は、他船舶に搭載されたレーダ送受信機からレーダ波を受信した場合にも起動され、レーコン応答波を送信するからである。このため、かかる干渉除去部１８は、他船舶に搭載されたレーダ送受信機が送信したレーダ波に対するレーコン応答波を干渉波として除去している。その結果、代表距離／代表相対方位算出部１９には、自装置が送信したレーダ波に対するレーコン応答波のみが出力されることになる。
【００６０】
具体的には、この干渉除去部１８では、受信機１５から出力されたレーコン応答波をある角度範囲にわたって方位方向に所定数以上連続して受信できなかった場合に、他船舶に搭載されたレーダ送受信機から送信されたレーダ波によって起動されたレーコン応答波であると判定し、このレーコン応答波を除去する。
【００６１】
代表距離／代表相対方位算出部１９は、干渉除去部１８により干渉波が除去されたレーコン応答波に基づいて、レーダ送受信機１０に対するレーコン４０の相対距離を示す代表距離と、レーダ送受信機１０に対するレーコン４０の相対方位を示す代表相対方位を算出する。
【００６２】
具体的には、この代表距離／代表相対方位算出部１９は、ある角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波を用いて、自装置からレーコン４０までの代表距離を算定する。かかる代表距離を算定する際に、自装置によるレーコン応答波の受信開始時刻を正確に求めることは困難である。このため、レーコン応答波に含まれるレーコン識別情報を受信した時刻を求め、この時刻からレーコン識別情報の受信に要する時間及びレーコン４０による応答遅延時間を差し引いてレーコン応答波の受信開始時刻を算定し、このレーコン応答波の受信開始時刻とレーダ波の送信時刻を用いて代表距離を算定する。
【００６３】
また、この代表距離／代表相対方位算出部１９は、ある角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波を用いて、自装置からレーコン４０への代表相対方位を算出する。この代表相対方位を算出するに際しては、ある角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波のうち、受信レベルが最も高いレーコン応答波が到来した相対方位を代表相対方位とする。
【００６４】
ただし、受信可能なレーコン応答波の間に受信不能なものが存在する場合には、受信レベルが最も高くなると思われる相対方位を推定し、これを代表相対方位とする。かかる推定に際しては、受信されたレーコン応答波を用いて曲線近似を行ってその極大点を求める手法や、後述する暫定代表相対方位に基づいて極大点を推定する手法を用いることができる。なお、かかる代表距離及び代表相対方位の算出要領の詳細な説明については後述することとする。
【００６５】
復調処理部２０は、レーコン４０の変調方式に対応する復調方式を用いて、受信機１５から出力されたアンテナ受信波に含まれるレーコン応答波を復調処理する処理部である。この復調処理により、該レーコン応答波に含まれるレーコン識別情報及びレーコン位置情報が抽出される。復調処理部２０は、抽出したレーコン位置情報を測位演算部２１に出力する。
【００６６】
測位演算部２１は、代表距離／代表相対方位算出部１９から出力された代表距離及び代表相対方位と、復調処理部２０により出力されたレーコン位置情報とを用いて、レーダ送受信機１０の位置（緯度及び経度）を測位演算し、演算結果として得られる位置情報を測位結果平滑部２２に出力する処理部である。
【００６７】
具体的には、この測位演算部２１では、単一のレーコンの位置情報のみしか得られない場合には、このレーコンの位置情報と代表距離及び代表相対方位を用いて自装置の位置を測位演算し、２つのレーコンの位置情報が得られた場合には、２つのレーコンの位置情報とそれぞれの代表距離及び代表相対方位を用いて自装置の位置を測位演算する。また、３つ以上のレーコンの位置情報が得られた場合には、そのうちの２つのレーコンの位置情報を選択し、選択した２つのレーコンの位置情報とそれぞれの代表距離及び代表相対方位を用いて自装置の位置を測位演算する。なお、かかる選択を行う際には、誤差を低減するために、自装置と２つのレーコンのなす角度が９０度に近く、最も代表距離が自装置に近くなるものを選択する。なお、この測位演算部２１による処理の具体的な説明については後述することとする。
【００６８】
測位結果平滑部２２は、測位演算部２１から出力された位置情報の適否を判定し、妥当な位置情報である場合に該位置情報の平滑化処理を行って、その結果を自船舶位置情報として船舶自動航行制御装置３０に出力する処理部である。位置情報の適否を判定する理由は、前回の自装置の位置、船舶の速度及び回頭速度から見て、妥当でない位置情報を測位結果として採用すべきではないからである。また、平滑化処理を行う理由は、前回までの自船舶の位置情報を踏まえて現在の自装置の位置を認定することが望ましいためである。また、ここでは測位結果が得られた後にその適否を判定することとしたが、自装置の位置を算定する時点で適否判定を合わせて行うこともできる。なお、この測位結果平滑部２２の詳細な説明については後述する。
【００６９】
次に、図４に示した干渉除去部１８の処理についてさらに詳細に説明する。干渉除去部１８は、受信機１５から出力されたアンテナ受信波に含まれるレーコン応答波が、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するか否かを判定し、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続しない場合に該レーコン応答波を干渉波として除去する。
【００７０】
具体的には、干渉除去部１８は、アンテナ受信波を受信した時点のアンテナ部１１の回転角度が示す方位方向を用いて、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するか否かを判定する。例えば、所定の角度範囲にわたって方位方向にレーコン応答波が３つ連続することを条件とした場合には、方位方向ＮからＮ＋２の３つの方位方向で受信した３つのアンテナ受信波の全てにレーコン応答波が含まれているならば、該レーコン応答波は、レーダ送受信機１０が送信したレーダ波に対するレーコン応答波であると判定する。一方、方位方向ＮからＮ＋２の３つの方位方向で受信した３つのアンテナ受信波のいずれかにレーコン応答波が含まれていない場合には、該レーコン応答波は干渉波であると判定する。
【００７１】
また、干渉除去部１８は、レーコン応答波が所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するか否かに加え、レーコン応答波の受信タイミングを用いて干渉波であるか否かの判定を行う。図５は、レーコン応答波の受信タイミングを説明するための説明図である。図５（Ａ）は、自船舶のレーダ波に起因したレーコン応答波を受信した場合を示している。自船舶のレーダ波に起因したレーコン応答波では、レーダ波に含まれるレーダパルスを基準とした場合のレーコン応答波の出現位置が略同一となる。
【００７２】
一方、図５（Ｂ）は、他船舶からのレーダ波に起因したレーコン応答波を受信した場合を示している。他船舶のレーダ波に起因したレーコン応答波では、各方位方向のレーコン応答波の受信タイミングにずれが生じる。図５（Ｂ）では、方位方向Ｎにおけるレーコン応答波の受信タイミングと、方位方向Ｎ＋１におけるレーコン応答波の受信タイミングとの間には、Δｔ１のずれがあり、方位方向Ｎ＋１におけるレーコン応答波の受信タイミングと、方位方向Ｎ＋２におけるレーコン応答波の受信タイミングとの間には、Δｔ２のずれがある状況を示している。
【００７３】
このように、他船舶のレーダ波に起因した各方位方向のレーコン応答波の受信タイミングにずれが生ずる理由は、自船舶のレーダ波に起因したレーコン応答波を受信する場合と異なり、自船舶のレーダ波の送信と非同期で他船舶がレーダ波を送信することが多いためである。
【００７４】
このような場合に、干渉除去部１８は、レーコン応答波の受信タイミングの変化量Δｔ１及びΔｔ２と閾値Ｔとを比較し、受信タイミングの変化量Δｔ１及びΔｔ２が閾値Ｔを超えるならば、該レーコン応答波は他船舶のレーダ波に起因したレーコン応答波であると判定する。
【００７５】
なお、上記閾値Ｔには、自船舶のレーダ波に起因するレーコン応答の受信タイミングの変化量に基づいた値を設定する。自船舶からレーダ波を送信した場合であっても、自船舶の移動、ＰＲＩ（Pulse Repetition Interval）の変動、レーダの測距精度並びにレーコンの応答遅延時間の精度等によりレーコン応答波の受信タイミングにずれが生ずるからである。なお、他船舶のレーダ波に起因したレーコン応答を受信した場合は、その受信タイミングの変化量は閾値Ｔを超えて大きく変動する。
【００７６】
干渉除去部１８は、レーコン応答波の受信タイミングの変化量が所定回連続して閾値Ｔを超えた場合には、一連のレーコン応答波を干渉波として除去する。図５（Ｂ）では、閾値Ｔを超える変化量が「２回連続する」ことが判定条件であり、Δｔ１とΔｔ２がともに閾値Ｔよりも大きい場合には、方位方向Ｎ〜Ｎ＋２で受信されたレーコン応答波が全て干渉波として除去される。
【００７７】
このように、干渉除去部１８は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続してレーコン応答波を受信した場合であっても、該角度範囲内においてレーコン応答波の受信タイミングの変化量が所定回数連続して閾値Ｔを超える場合には、該レーコン応答波が干渉波であると判定して除去する。かかる処理により、干渉除去部１８は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続し、かつ、受信タイミングの変化量が閾値Ｔ以下となるレーコン応答波を自船舶のレーダ波に起因するレーコン応答波として出力することとなる。
【００７８】
次に、図４に示した代表距離／代表相対方位算出部１９による代表距離の算出についてさらに詳細に説明する。図６は、図４に示した代表距離／代表相対方位算出部１９による代表距離の算出を説明するための説明図である。ここでは、レーダ送受信機１０が、時刻ｔ１にレーダ波を送信したものとする。
【００７９】
図６に示すように、代表距離／代表相対方位算出部１９は、レーコン応答波を受信したならば、パターンマッチング等を用いて該レーコン応答波に含まれるレーコン識別情報を検出し、レーコン識別情報の受信時点（時刻ｔ２）を特定する。その後、レーコン識別情報の受信に要する時間とレーコン４０によるレーコン応答遅延を時刻ｔ２から減算し、レーコン応答波の到達時点を示す時刻ｔ３を算定する。なお、上記レーコン応答遅延とは、レーコン４０がレーダ波を受信してからレーコン応答波を送信するまでに要する処理時間である。
【００８０】
そして、レーダ波の送信時点（時刻ｔ１）からレーコン応答波の到達時点（時刻ｔ３）までの時間差（ｔ３−ｔ１）が、レーダ送受信機１０からレーコン４０までの相対距離に対応するため、この時間差（ｔ３−ｔ１）に対してレーダ波の進行速度を乗算するとともに、往復を示す「２」で除算して、レーダ送受信機１０からレーコン４０までの代表距離を算出することになる。
【００８１】
次に、図４に示した代表距離／代表相対方位算出部１９による代表相対方位の算出についてさらに詳細に説明する。すでに説明したように、この代表距離／代表相対方位算出部１９は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波のうち、レーコン応答波受信レベルが最大となるレーコン応答波を受信した時点の方位方向を代表相対方位とする。
【００８２】
図７は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波を受信した状況の一例を示す図である。ここでは、方位方向Ｍ＋１からＭ＋９までの角度範囲で、レーコン応答波の受信に成功した状態を示している。方位方向によってレーコン応答波受信レベルが異なる理由は、アンテナ部１１の特性（アンテナパターン）が指向性を有するためである。
【００８３】
また、方位方向Ｍ及びＭ＋１０では、レーコン応答波の受信に失敗している。これらの方位方向でレーコン応答波を受信できない理由は、レーコン応答波受信レベルが復調可能限界を下回っているか、レーコン４０がレーダ波を受信した際のレーダ波受信レベルがレーコン起動限界を下回ったためである。なお、上記復調可能限界は、復調処理部２０による復調が可能なレーコン応答波受信レベルの下限値であり、レーコン起動限界は、レーコン４０がレーコン応答波を送信するために必要なレーダ波受信レベルの下限値である。
【００８４】
図７に示すように、方位方向Ｍ＋１からＭ＋９の間でレーコン応答波受信レベルが最大となるのは、方位方向Ｍ＋５である。このため、代表距離／代表相対方位算出部１９は、方位方向Ｍ＋５を代表相対方位とする。
【００８５】
ここで、図７に示すように、ある角度範囲にわたって方位方向に連続したレーコン応答波を全て受信できた場合には、代表相対方位を比較的容易に求めることができるが、復調可能限界又はレーコン起動限界を超えており本来受信可能であるにも係わらずレーコン応答波を受信できない場合が生ずる。他船舶のレーダ波による干渉や、レーコン４０が飽和により応答しきれない可能性があるからである。
【００８６】
図８は、本来受信可能であるにも係わらず受信できないレーコン応答波が存在する場合の一例を示す図である。ここでは、方位方向Ｍ＋１からＭ＋３の間で連続してレーコン応答波の受信に成功した後、方位方向Ｍ＋４からＭ＋７の間でレーコン応答波の受信に失敗し、方位方向Ｍ＋８からＭ＋９の間で連続してレーコン応答波の受信に成功した場合を示している。また、方位方向Ｍ＋１からＭ＋３の間では連続してレーコン応答波受信レベルが増加し、方位方向Ｍ＋８からＭ＋９の間では連続してレーコン応答波受信レベルが減少している。
【００８７】
このような場合には、受信したレーコン応答波を用いて受信レベルが最大となる代表相対方位を推定する。具体的には、レーコン応答波受信レベルが増加傾向にある方位方向Ｍ＋１からＭ＋３の中で、レーコン応答波受信レベルが最大となる方位方向Ｍ＋３を暫定代表相対方位とする。
【００８８】
その後、方位方向Ｍ＋８及びＭ＋９でレーコン応答波の受信に成功すると、レーコン応答波受信レベルが同程度となるレーコン応答波の対を形成する。図８に示す例では、方位方向Ｍ＋２と方位方向Ｍ＋８のレーコン応答波が対となり、方位方向Ｍ＋１と方位方向Ｍ＋９のレーコン応答波が対となる。
【００８９】
この２つの対のうち、レーコン応答波受信レベルの高い対は、方位方向Ｍ＋２と方位方向Ｍ＋８のレーコン応答波の対である。そこで、代表距離／代表相対方位算出部１９は、方位方向Ｍ＋２と方位方向Ｍ＋８の中間の方位を代表相対方位とする。
【００９０】
このように、レーコン応答波受信レベルが同程度の対を形成して代表相対方位を決定することで、最もレーコン応答波受信レベルが高くなるはずの方位方向Ｍ＋５のレーコン応答波が何らかの理由で受信できない場合であっても、適正な代表相対方位を決定することができる。なお、暫定代表相対方位を決定してから一定方位方向以内に、レーコン応答波受信レベルが減少傾向となるレーコン応答波を受信できなかった場合は、暫定代表相対方位を代表相対方位とする。
【００９１】
次に、図４に示した測位演算部２１の処理についてさらに詳細に説明する。まず、レーコン位置情報が１つである場合について説明する。図９は、レーコン位置情報が１つである場合の測位演算部２１の処理について説明するための説明図である。
【００９２】
図９に示すように、測位演算部２１は、代表距離／代表相対方位算出部１９により算出された代表距離ｌ１及び代表相対方位θ１と、復調処理部２０により出力されたレーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）と、自船舶の船首方位θＨとを用いて、自船舶の位置Ｐ（ｘ，ｙ）を次式により算出する。
【数１】
2013142661.tif 000003
なお、自船舶の船首方向θＨは、北を基準にとして時計回りを正とした角度であり、代表相対方位θ１は、自船舶の船首方向を基準として時計回りを正とした角度である。
【００９３】
次に、レーコン位置情報が２つ存在する場合の処理について説明する。図１０は、レーコン位置情報が２つある場合の測位演算部２１の処理を説明するための説明図である。ここで、レーダ送受信機１０は、アンテナ部１１を時計回りに回転させることとし、自船舶の船首方向を基準に時計回りを正とした角度である代表相対方位のうち、小さな代表相対方位の角度（θ１）となるレーコン位置情報をＲ１（ｘ１，ｙ１）とし、大きな代表相対方位の角度（θ２）となるレーコン位置情報をＲ２（ｘ２，ｙ２）とする。また、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）に対応する代表距離をｌ１とし、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）に対応する代表距離をｌ２とする。
【００９４】
測位演算部２１は、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、代表距離ｌ１、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）、代表距離ｌ２を用いて、自船舶の位置Ｐ（ｘ，ｙ）を次式から算出する。
【数２】
2013142661.tif 000004
かかる数式の解が１つであれば、得られた解を自船舶位置とする。また、解が２つ存在する場合には、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）に対応する代表相対方位をθ１とし、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）に対応する代表相対方位をθ２とし、相対方位の差（θ２−θ１）を用いて２つの解のいずれかを選択する。
【００９５】
図１０は、Ｐ（ｘ，ｙ）及びＰ’（ｘ，ｙ）の２つの解が得られた状況を示している。このＰ（ｘ，ｙ）及びＰ’（ｘ，ｙ）は、それぞれが自船舶の位置の候補点となる。この２つの候補点から自船舶の位置を選択する方法としては、自船舶の位置がＰ（ｘ，ｙ）である場合の相対方位差と自船舶の位置がＰ’（ｘ，ｙ）である場合の相対方位差とをそれぞれ算定し、算定結果を相対方位差（θ２−θ１）と比較して自船舶の位置を選択する方法がある。
【００９６】
具体的には、自船舶の位置がＰ（ｘ，ｙ）である場合の相対方位差が、代表相対方位θ１及び代表相対方位θ２を用いて算出した相対方位差（θ２−θ１）とほぼ一致する場合には、Ｐ（ｘ，ｙ）を自船舶の位置として選択する。一方、自船舶の位置がＰ’（ｘ，ｙ）である場合の相対方位差が、代表相対方位θ１及び代表相対方位θ２を用いて算出した相対方位差（θ２−θ１）とほぼ一致する場合には、Ｐ’（ｘ，ｙ）を自船舶の位置として選択する。なお、完全一致を条件としない理由は、誤差が存在するためである。
【００９７】
また、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）及びＰ’（ｘ，ｙ）の位置関係を示すテーブルを用いれば、自船舶の位置がＰ（ｘ，ｙ）である場合の相対方位差の算定並びに自船舶の位置がＰ（ｘ，ｙ）である場合の相対方位差の算定を行うことなく自船舶の位置を選択することができる。
【００９８】
このレーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）及びＰ’（ｘ，ｙ）の位置関係について説明する。２つの候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）を結ぶ線分（以下、「ＰＰ’」と略記する）と、２つのレーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）を結ぶ線分（以下、「Ｒ１Ｒ２」と略記する）とは必ず直交しており、また、緯線、経線も必ず直交している。
【００９９】
このため、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）の「東西」の位置関係と、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）の「南北」の位置関係とが対応する。この性質を利用して、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）から自船舶の位置を選択することができる。
【０１００】
直交座標上に４点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）、Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）が存在しており、ＰＰ’とＲ１Ｒ２の交点が原点であり、かつＰＰ’⊥Ｒ１Ｒ２であるような場合は４点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）、Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）は４つの象限に一つずつ配置される。
【０１０１】
図１１は、自船舶の位置の候補点とレーコンの位置関係を説明するための説明図である。図１１（ａ）は、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）が第３象限に位置し、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）が第１象限に位置する場合を示している。この場合には、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）は第４象限に位置し、候補点Ｐ’（ｘ，ｙ）は第２象限に位置することとなる。
【０１０２】
図１１（ｂ）は、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）が第４象限に位置し、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）が第２象限に位置する場合を示している。この場合には、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）は第１象限に位置し、候補点Ｐ’（ｘ，ｙ）は第３象限に位置することとなる。
【０１０３】
図１１（ｃ）は、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）が第１象限に位置し、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）が第３象限に位置する場合を示している。この場合には、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）は第２象限に位置し、候補点Ｐ’（ｘ，ｙ）は第４象限に位置することとなる。
【０１０４】
図１１（ｄ）は、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）が第２象限に位置し、レーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）が第４象限に位置する場合を示している。この場合には、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）は第３象限に位置し、候補点Ｐ’（ｘ，ｙ）は第１象限に位置することとなる。
【０１０５】
図１１において、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）は相対方位差（θ２−θ１）が１８０度未満である場合の自船舶の位置に対応し、候補点Ｐ’（ｘ，ｙ）は相対方位差（θ２−θ１）が１８０度を超える場合の自船舶の位置に対応する。したがって、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）の位置関係に基づいて、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）の位置関係を定め、相対方位差（θ２−θ１）に基づいて候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）のいずれかを自船舶の位置として選択することができる。
【０１０６】
図１２は、自船舶の位置の選択に用いるテーブルの一例を示す図である。図１２（ａ）は、相対方位差が１８０度を超える場合に使用するテーブルを示している。レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）とレーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）のうち、南側のレーコン位置情報に対応するレーコンを「Ｓ」とし、北側のレーコン位置情報に対応するレーコンを「Ｎ」とすると、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ１（ｘ１，ｙ１）であり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」より東に存在する場合（図１１（ａ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち北側に所在する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１０７】
また、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ１（ｘ１，ｙ１）であり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」よりも西に存在する場合（図１１（ｂ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち南に所在する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１０８】
また、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ２（ｘ２，ｙ２）であり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」よりも東に存在する場合（図１１（ｃ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち南に位置する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１０９】
また、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ２（ｘ２，ｙ２）であり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」よりも西に存在する場合（図１１（ｄ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち北に位置する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１１０】
図１２（ｂ）は、相対方位差が１８０度未満である場合に使用するテーブルを示している。レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）とレーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）のうち、南のレーコン位置情報に対応するレーコンを「Ｓ」とし、北のレーコン位置情報に対応するレーコンを「Ｎ」とすると、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ１（ｘ１，ｙ１）となり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」より東に存在する場合（図１１（ａ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち南に位置する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１１１】
また、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ１（ｘ１，ｙ１）であり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」よりも西に存在する場合（図１１（ｂ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち北に位置する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１１２】
また、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ２（ｘ２，ｙ２）であり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」よりも東に所在する場合（図１１（ｃ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち北に位置する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１１３】
また、レーコン「Ｓ」のレーコン位置情報がＲ２（ｘ２，ｙ２）であり、レーコン「Ｎ」がレーコン「Ｓ」よりも西に存在する場合（図１１（ｄ）に対応する場合）には、２つの候補点のうち南に位置する候補点を自船舶の位置として選択する。
【０１１４】
なお、図１２では、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）の東西の位置関係に基づいて、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）の南北の位置関係を定める場合のテーブルを示したが、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）の南北の位置関係に基づいて、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）の東西の位置関係を定めることもできる。
【０１１５】
レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒ２（ｘ２，ｙ２）の南北の位置関係に基づいて、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）の東西の位置関係を定める場合には、レーコン位置情報Ｒ１（ｘ１，ｙ１）とレーコン位置情報Ｒ２（ｘ２，ｙ２）のうち、西側のレーコン位置情報に対応するレーコンを「Ｗ」とし、東側のレーコン位置情報に対応するレーコンを「Ｅ」とする。そして、レーコン「Ｗ」のレーコン位置情報がＲ１（ｘ１，ｙ１）とＲ２（ｘ２，ｙ２）のいずれであるか、レーコン「Ｅ」がレーコン「Ｗ」より南に存在するか否か並びに相対方位差が１８０度を超えるか否かにより、候補点Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ’（ｘ，ｙ）の選択を行う。
【０１１６】
このように、相対方位差を利用して２つの候補点から自船舶の位置を選択することが可能となるが、選択した自船舶の位置を用い、自船舶の船首方向θＨを未知数として
【数１】
2013142661.tif 000005
を解くことにより自船舶の船首方向θＨを求めることができる。
【０１１７】
また、２つの候補点から自船舶の位置を選択する方法としては、既に説明した各候補点での相対方位差を算定する方法やテーブルを用いる方法に限定されず、任意の方法を用いることが可能である。例えば、２つのレーコン位置情報のいずれかを選択し、上述したレーコン位置情報が１つである場合と同様の処理によって自船舶の推定位置を算出し、２つの候補位置のうち、推定位置に近い候補点を自船舶の位置として選択する方法を用いてもよい。
【０１１８】
次に、レーコン位置情報が３以上存在する場合の処理について説明する。図１３は、レーコン位置情報が３以上存在する場合の測位演算部２１の処理を説明するための説明図である。レーコン位置情報が３以上得られた場合には、測位演算部２１は、３以上のレーコン位置情報から２つを選択して、上述したレーコン位置情報が２つである場合の処理を行って自船舶の位置を算定する。
【０１１９】
３以上のレーコン位置情報から２つを選択する際には、代表距離が小さいもの２つを選択することが望ましい。受信レベルが高いほど誤差が生じないからである。このため、図１３に示すように、３つのレーコン位置情報Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が存在し、代表距離がｌ３＜ｌ２＜ｌ１である場合には、レーコン位置情報Ｒ２、Ｒ３の２つを用いて自船舶の位置を算出することになる。
【０１２０】
また、３以上のレーコン位置情報から２つを選択する際には、２つのレーコンと自船舶とのなす角度が９０度に近いものを選ぶことが望ましい。２つのレーコンと自船舶とのなす角度が９０度よりもはるかに小さい場合や９０度よりもはるかに大きい場合には、誤差が生ずる可能性があるからである。
【０１２１】
このため、３以上のレーコン位置情報から２つを選択する際には、以下の評価指標Ｅが最小となる組み合わせを選択することが望ましい。選択する２つのレーコンをレーコンｉ，ｊとし、代表距離をＲｉ，Ｒｊとし、相対方位差をθ（ｉ，ｊ）とすると、評価指標Ｅ（ｉ，ｊ）は、
θ（ｉ，ｊ）＜１８０である場合には、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝ａ×｜θ（ｉ，ｊ）−９０｜×Ｒｉ×Ｒｊ
により求めることができ、
θ（ｉ，ｊ）≧１８０である場合には、
Ｅ（ｉ，ｊ）＝ａ×｜θ（ｉ，ｊ）−２７０｜×Ｒｉ×Ｒｊ
により求めることができる。
【０１２２】
次に、図４に示した測位結果平滑部２２の処理についてさらに具体的に説明する。すでに説明したように、測位演算部２１は、測位演算した位置情報を測位結果として測位結果平滑部２２に出力する。測位結果平滑部２２は、この測位結果を平滑化フィルタに入力して自船舶位置情報を算定する。この平滑化フィルタとしては、有限インパルス応答(ＦＩＲ)フィルタ、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ又はカルマンフィルタを用いることができる。
【０１２３】
例えばＦＩＲフィルタを用いる場合には、ｎ回目の測位結果をベクトルｑｎとすると、自船舶の位置情報を示すベクトルＰｎは、
【数３】
2013142661.tif 000006
により求められる。ここで、ａｋは重み付けのための係数であり、ｎ回目の測位結果に対応する自船舶位置情報は、過去のＫ回分の測位結果を重み付けして平滑化したものとなる。
【０１２４】
また、ＩＩＲフィルタを用いる場合には、ｎ回目の測位結果をベクトルｑｎとすると、自船舶位置情報を示すベクトルＰｎは、
【数４】
2013142661.tif 000007
により求められる。ここで、ａｊ及びｂｋは重み付けのための係数であり、ｎ回目の測位結果に対応する自船舶位置情報は、過去のＪ回分の測位結果と、過去のＫ回分の自船舶位置情報とを重み付けして平滑化したものとなる。
【０１２５】
ただし、測位結果平滑部２２は、測位演算部２１により測位演算された位置情報を全て平滑化フィルタに入力するのではなく、平滑化フィルタに入力する測位結果に制限を設ける。明らかに誤った位置情報については除外する必要があるからである。
【０１２６】
具体的には、測位結果が前回の自船舶の位置から所定距離以上離れている場合には、該測位結果を破棄し、平滑化フィルタへの入力として採用しない。また、測位結果が前回の自船舶の進行方向から所定角度以上変針している場合には、該測位結果を破棄して、平滑化フィルタへの入力として採用しない。
【０１２７】
図１４は、測位結果平滑部２２による平滑化フィルタへの入力制限を説明するための説明図である。図中に示す位置Ａは前回すなわち（ｎ−１）回目の測位結果を用いて算出された自船舶位置である。また、図中に示す位置Ｂは、ｎ回目の測位結果が示す位置である。位置Ａから位置Ｂまでの距離がｄ（Ａ，Ｂ）であり、位置Ａから位置Ｂに伸ばした直線が位置Ａでの自船舶の船首方向に対してなす角度がＴ（Ａ，Ｂ）である。
【０１２８】
測位結果平滑部２２は、ｄ（Ａ，Ｂ）に対して上限値Ｔｈ＿ｄを設け、Ｔ（Ａ，Ｂ）に対して上限値Ｔｈ＿θを設けて、測位結果を平滑化フィルタに入力するか否かを判定する。なお、上限値Ｔｈ＿ｄ及び上限値Ｔｈ＿θは、船舶の運行に関して想定される進行速度及び回頭速度と、自船舶の位置の変化の履歴から決定される。
【０１２９】
図１５は、測位結果平滑部２２による平滑化フィルタへの入力制限処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、測位結果平滑部２２は、ｄ（Ａ，Ｂ）が上限値Ｔｈ＿ｄ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。その結果、ｄ（Ａ，Ｂ）が上限値Ｔｈ＿ｄ以上であるならば（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、測位結果平滑部２２は、位置Ｂを平滑化フィルタへの入力として採用せず（ステップＳ１０２）、処理を終了する。
【０１３０】
これに対して、ｄ（Ａ，Ｂ）が上限値Ｔｈ＿ｄ未満であるならば（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、測位結果平滑部２２は、Ｔ（Ａ，Ｂ）が上限値Ｔｈ＿θ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。その結果、Ｔ（Ａ，Ｂ）が上限値Ｔｈ＿θ以上であるならば（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、測位結果平滑部２２は、位置Ｂを平滑化フィルタへの入力として採用せず（ステップＳ１０２）、処理を終了する。
【０１３１】
一方、Ｔ（Ａ，Ｂ）が上限値Ｔｈ＿θ未満であるならば（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、測位結果平滑部２２は、位置Ｂを平滑化フィルタへの入力として採用し（ステップＳ１０４）、処理を終了する。
【０１３２】
次に、図４に示したレーダ送受信機１０の処理をソフトウェアにより実現する場合の処理手順について説明する。図１６は、図４に示したレーダ送受信機１０の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、説明の便宜上、レーダ波が反射するレーダ反射波に関する処理についての説明を省略する。
【０１３３】
また、図４に示したレーダ波送信処理部１４、レーダ信号処理部１６、干渉除去部１８、代表距離／代表相対方位算出部１９、復調処理部２０、測位演算部２１及び測位結果平滑部２２の処理を全てＣＰＵ上でプログラム実行するものとする。このため、かかるレーダ送受信機１０には、レーダ波送信処理部１４、レーダ信号処理部１６、干渉除去部１８、代表距離／代表相対方位算出部１９、復調処理部２０、測位演算部２１及び測位結果平滑部２２に対応するプログラムがフラッシュメモリ又はＲＯＭ上に格納されており、これらのプログラムがＣＰＵによって読み出されて実行されることになる。
【０１３４】
図１６に示すように、レーダ送受信機１０は、レーダパルスを含んだレーダ波を生成してアンテナ部１１より送信処理する（ステップＳ２０１）。このレーダ波を受信したレーコン４０は、レーコン識別情報及びレーコン位置情報を含むレーコン応答波を生成し、レーダ送受信機１０に送信する。
【０１３５】
その後、レーダ送受信機１０は、レーコン応答波を受信したか否かを判定し（ステップＳ２０２）、レーコン応答波を受信していなければ（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、ステップＳ２０２に移行する。一方、レーダ送受信機１０がレーコン応答波を受信したならば（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、干渉除去部１８がレーコン応答波に対して干渉除去処理を行う（ステップＳ２０３）。具体的には、レーコン応答波が所定の角度範囲にわたって方位方向に連続していない場合に、該レーコン応答波が干渉によるものであると判定する。そして、レーコン応答波が干渉によるものであると判定したならば（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、このレーコン応答波については処理対象から除外してステップＳ２０２に移行する。
【０１３６】
一方、レーコン応答波が干渉によるものではないと判定したならば（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、代表距離／代表相対方位算出部１９は、受信したレーコン応答波から代表距離を算定する（ステップＳ２０５）。具体的には、レーコン応答波に含まれるレーコン識別情報の受信時点から、レーコン識別情報の受信に要する時間とレーコン応答遅延とを減算し、レーコン応答波の到達時点を算定し、レーダ波の送信時点からレーコン応答波の到達時点までの時間差に基づいて代表距離を算出する。
【０１３７】
その後、代表距離／代表相対方位算出部１９が、受信したレーコン応答波から代表相対方位を算定する（ステップＳ２０６）。具体的には、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波のうち、レーコン応答波受信レベルが最も高いレーコン応答波を受信した時点の方位方向を代表相対方位とする。
【０１３８】
そして、復調処理部２０が、受信したレーコン応答波を復調処理し、復調処理により得られた信号系列からレーコン位置情報を抽出する（ステップＳ２０７）。なお、かかる復調処理は、レーダ波受信時点又は代表距離算出前に行うこともできる。
【０１３９】
その後、測位演算部２１が、代表距離、代表相対方位及びレーコン位置情報を用いて自船舶の位置を演算する（ステップＳ２０８）。測位演算部２１は、演算した自船舶の位置を測位結果として測位結果平滑部２２に出力する。
【０１４０】
そして、測位結果平滑部２２が、測位結果である位置情報の妥当性を判定する（ステップＳ２０９）。具体的には、この位置情報が前回の自船舶位置から所定距離以上離れている場合には、該位置情報が妥当ではないと判定し、位置情報が前回の自船舶の進行方向から所定角度以上変針したことを示している場合には、該測位結果が妥当ではないと判定する。
【０１４１】
測位結果である位置情報が妥当でないならば（ステップＳ２１０；Ｎｏ）、この位置情報を平滑化フィルタに入力せず、ステップＳ２０２に移行する。一方、測位結果が妥当であるならば（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、測位結果平滑部２２が、測位結果である位置情報を平滑化フィルタに入力して自船舶の位置情報を算出し、船舶自動航行制御装置に自船舶位置情報を出力して（ステップＳ２１１）、処理を終了する。
【０１４２】
次に、船舶用レーダシステムの変形例について説明する。上記一連の説明では、レーコン４０がレーコンの位置情報を含むレーコン応答波を送信し、レーダ送受信機１０がレーコン応答波からレーコン位置情報を抽出する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーコン４０が自装置のレーコン識別ＩＤを含むレーコン応答波を送信し、レーダ送受信機１０がレーコン応答波から抽出したレーコン識別ＩＤに対応づけられたレーコン位置情報を特定するように構成することもできる。
【０１４３】
図１７は、レーコン４０が自装置のレーコン識別ＩＤを含むレーコン応答波を送信する場合のレーコン４０の構成を示すブロック図である。同図に示すレーコン４０は、位置情報設定部４５ａに代えてレーコンＩＤ設定部５１を有する。
【０１４４】
レーコンＩＤ設定部５１は、レーコンであることを示すレーコン識別情報だけではなく、レーコン４０を一意に識別するレーコンＩＤを送信波形生成部４５ｂに出力する。このため、送信波形生成部４５ｂは、レーコン識別情報にレーコンＩＤに対応する信号系列を付加してレーコン応答波の送信波形を生成することとなる。その他の構成及び処理内容は図２に示したレーコン４０と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１４５】
図１８は、レーコン応答波に含まれるレーコンＩＤからレーコン４０の位置情報を特定するレーダ送受信機１０の構成を示すブロック図である。同図に示すレーダ送受信機１０は、復調処理部２０に代えて復調処理部５３を有する。また、レーコン位置情報データベース５２を有する。
【０１４６】
復調処理部５３は、受信機１５から出力されたアンテナ受信波に含まれるレーコン応答波に対して、レーコン応答波の変調方式に対応する復調方式を用いて復調処理する。この復調処理により、該レーコン応答波に含まれるレーコン識別情報及びレーコンＩＤが抽出される。復調処理部５３は、抽出したレーコンＩＤに対応づけられたレーコン位置情報をレーコン位置情報データベース５２から取得し、取得したレーコン位置情報を測位演算部２１に出力する。その他の構成及び処理内容は図４に示したレーコン４０と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１４７】
図１９は、レーコン位置情報データベース５２の一例を示す図である。同図に示すように、レーコン位置情報データベース５２は、レーコンＩＤとレーコン位置情報とを対応づけて記憶している。具体的には、レーコンＩＤ「００００１」に対してレーコン位置情報「緯度３４度５０分００秒・経度１３４度７０分００秒」を対応づけて記憶し、レーコンＩＤ「００００２」に対してレーコン位置情報「緯度３４度５１分００秒・経度１３４度７１分００秒」を対応づけて記憶している。このため、レーコン４０のレーコンＩＤさえ判明すれば、該レーコン４０の位置情報を取得することができる。
【０１４８】
次に、３以上のレーコン位置情報が得られた場合の測位演算部２１による処理の変形例について説明する。３以上のレーコン位置情報が得られた場合には、得られたレーコン位置情報を全て用いて測位演算を行ってもよい。具体的には、Ｍ個のレーコン位置情報が存在する場合に、次式にしたがってＭ個の等式が得られる
【数５】
2013142661.tif 000008
【０１４９】
ただし、この等式の数は変数の数よりも多く、一般には単一の解を得ることができないため、各等式に誤差（εｉ）を加えた下記に示す等式を用いる。
【数６】
2013142661.tif 000009
そして、この誤差（εｉ）が最小となるように近似解を決定する手法（例えば最小二乗法）を用いて近似解を算定し、これを測位結果とする。これにより、レーコン位置情報を３以上取得できる場合に、測位精度を向上させることができる。
【０１５０】
上述してきたように、本実施例では、船舶に搭載されたレーダ送受信機１０からレーダ波を受信したレーコン４０がレーコン位置情報を含むレーコン応答波を送信し、レーダ送受信機１０は、所定の角度範囲にわたって方位方向に連続するレーコン応答波に基づいて、自装置からレーコン４０までの代表距離と、自装置からレーコン４０への代表相対方位とを算出し、算出した代表距離及び代表相対方位と、レーコン応答波に含まれるレーコン位置情報とに基づいて、自装置の位置を測位するよう構成したので、レーコン応答波を用いて効率良く自船舶の位置を測位することができる。
【０１５１】
なお、本実施例では、レーダ送受信機１０が算出した自船舶位置情報を船舶自動航行制御装置３０に出力し、自動航行の制御に用いる場合について説明を行ったが、本発明の利用はこれに限定されるものではなく、表示器１７等の所定の表示装置に海図上の自船舶位置を表示する際にも使用することができる。
【０１５２】
また、本実施例では、レーコン識別情報と、レーコンの位置を特定するための情報（レーコン位置情報又はレーコンＩＤ）とをレーコン応答波に含める場合について説明したが、レーコン応答波にさらに他の情報を含めるように構成してもよい。例えば、誤り検出符号や誤り訂正符号を含めることで、誤り検出や誤り訂正を行うことができる。
【０１５３】
さらに、本実施例では、ＧＮＳＳを搭載しない場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＧＮＳＳを搭載した船舶が、本実施例に係るレーダ測位方法をＧＮＳＳと併用する場合に適用することもできる。本実施例に係るレーダ測位方法を用いることで、太陽フレアで放出された電磁波や妨害波が存在する場合であっても、これらの影響を受けることなく自船舶を円滑に自動航行させることができるからである。特に、レーコン４０が設けられた峡水道等においては、本実施例に係るレーダ測位方法を優先することが望ましい。
【０１５４】
また、本実施例では、本発明を船舶用レーダシステムに適用した場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、航空機用レーダシステム等の他のレーダシステムに適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
以上のように、本発明に係るレーダ装置、レーダ測位システム、レーダ測位方法及びレーダ測位プログラムは、レーダ波に応答してトランスポンダ装置から送信される応答波を用いて効率良く移動体の位置を測位する場合に適している。
【符号の説明】
【０１５６】
１０    レーダ送受信機
１１、４１    アンテナ部
１２、４２    サーキュレータ
１３、４４    送信機
１４    レーダ波送信処理部
１５、４３    受信機
１６    レーダ信号処理部
１７    表示器
１８    干渉除去部
１９    代表距離／代表相対方位算出部
２０、５３    復調処理部
２１    測位演算部
２２    測位結果平滑部
３０    船舶自動航行制御装置
４０    レーコン
４５    レーコン応答波送信処理部
４５ａ  位置情報設定部
４５ｂ  送信波形生成部
４５ｃ  送信タイミング設定部
５１    レーコンＩＤ設定部
５２    レーコン位置情報データベース
【図１】
2013142661.tif 000010
【図２】
2013142661.tif 000011
【図３】
2013142661.tif 000012
【図４】
2013142661.tif 000013
【図５】
2013142661.tif 000014
【図６】
2013142661.tif 000015
【図７】
2013142661.tif 000016
【図８】
2013142661.tif 000017
【図９】
2013142661.tif 000018
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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