(57)【要約】  レーダ筐体であって、２つの側壁構成部材と、上部空力的流線形状構成部材と、ベース面から、上部空力的流線形状構成部材まで延在して筐体の空所を形成している、２つの側壁構成部材と、筐体の空所内に配置され、且つ、フェーズドアレイアンテナであって、ベース面の法線に対する角度で配置されているフェーズドアレイアンテナを支持するように構成されたアンテナ支持構成部材と、を含むレーダ筐体が開示されている。そのような筐体を有するレーダをネットワーク化することにより、可能な場所の収集に追加することによってレーダ覆域が拡大し、従って、場合によっては分析されるデータが増え、最終的には読み取り値の精度が向上する。【選択図】図２Ｂ
2020502520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアルタイムで、又はほぼリアルタイムで、連携検出を提供することが可能なレーダシステムであって、
（Ａ）２つの側壁構成部材を有する筐体と、（Ｂ）上部空力的流線形状構成部材と、（Ｃ）ベース面から前記上部空力的流線形状構成部材まで延在する前記２つの側壁構成部材によって形成された、筐体の空所と、（Ｄ）前記筐体の空所内に配置されたアンテナ支持構成部材と、（Ｅ）フェーズドアレイアンテナと、を含んだ少なくとも１つのレーダ動作素子であって、前記支持構成部材が、前記フェーズドアレイアンテナを支持するように構成され、且つ、前記フェーズドアレイアンテナが、前記ベース面の法線に対する角度で配置されている少なくとも１つのレーダ動作素子と、
主制御コンピュータと、
前記レーダ動作素子と、前記主制御コンピュータとの間で情報を送信するための手段と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記レーダ動作素子が、前記主制御コンピュータを介して、少なくとも１つの他のレーダ動作素子に電子的に接続され、その結果得られるレーダ動作素子のアレイの知覚強度が、各個々のレーダ動作素子単体よりも強力であるようになっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記レーダ動作素子のアレイが手動で組み立て可能な、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記レーダ動作素子のアレイが自動で組み立て可能な、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記レーダ動作素子を可動装置に固定する手段を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記可動装置が水上輸送用の車両である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記可動装置が陸上輸送用の車両である、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記可動装置が空中輸送用の車両である、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記レーダ動作素子を決まった地理的場所で固定する手段を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記レーダ動作素子が、その地理的場所を自動で決定する通信技術、処理システム及び手段を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記レーダ動作素子が、その地理的場所で、手動でプログラムすることが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記１つのレーダ動作素子が、前記車両により電力供給することが可能である、請求項５に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つのレーダ動作素子が、バッテリにより電力供給することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記１つのレーダ動作素子が、太陽熱発電により電力供給することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つのレーダ動作素子が、燃料電池により電力供給することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つのレーダ動作素子が、風力発電形式により電力供給することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記１つのレーダ動作素子が、所在地の電力グリッドから電力供給することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記主制御コンピュータが、無線による技術を介して前記１つのレーダ動作素子との通信のための手段を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記１つのレーダ動作素子と、前記主制御コンピュータとの間で送信される前記情報が、前記１つのレーダ動作素子の動作上の属性、及び前記１つのレーダ動作素子による検出を制御することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記レーダ動作素子と、前記アレイ内の前記他のレーダ動作素子との間で情報を送信するための手段を更に備え、前記レーダ動作素子及び前記他のレーダ動作素子が隣接していない、請求項２に記載のシステム。
【請求項２１】
物体を監視する方法であって、
（Ａ）２つの側壁構成部材を有する筐体と、（Ｂ）上部空力的流線形状構成部材と、（Ｃ）ベース面から前記上部空力的流線形状構成部材まで延在する前記２つの側壁構成部材によって形成された、筐体の空所と、（Ｄ）前記筐体の空所内に配置されたアンテナ支持構成部材と、（Ｅ）フェーズドアレイアンテナと、を含んだ少なくとも１つのレーダ動作素子であって、前記支持構成部材が、前記フェーズドアレイアンテナを支持するように構成され、且つ、前記フェーズドアレイアンテナが、前記ベース面の法線に対する角度で配置されている少なくとも１つのレーダ動作素子を用いることにより領域を検出するステップと、
前記１つのレーダ動作素子と、主制御コンピュータとの間で少なくとも１つの信号を送信するステップと、
少なくとも１つの他のレーダ動作素子と、前記主制御コンピュータとの間で少なくとも１つの信号を送信するステップと、
前記レーダ動作素子、及び前記他のレーダ動作素子から受信した前記信号に含まれる前記情報を前記主制御コンピュータ内で処理して、より少数のレーダ動作素子からの前記情報を用いて生成される読み取り値よりも明確な読み取り値を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
少なくとも１つのレーダ動作素子が、送信可能物体によって送信された信号を受信するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記レーダ動作素子と、前記主制御コンピュータとの間の前記信号が、無線による技術を介して送信される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記レーダ動作素子のうちの少なくとも１つと、前記主制御コンピュータとの間の前記信号が、配線による接続を介して送信される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記レーダ動作素子が可動物体に取り付けられている間に、前記レーダ動作素子のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの送信可能物体の前記監視に関与することが可能である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記主制御コンピュータを用いることによって、レーダ動作素子のうちの少なくとも１つの場所を連携させるステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記主制御コンピュータと、レーダ動作素子のうちの少なくとも１つとの間で送信された前記情報が、前記レーダ動作素子の動作上の属性、及び前記レーダ動作素子による検出を制御することが可能である、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
これらの教示は概して、フェーズドアレイアンテナ用途、及びそのような用途のネットワーク化された使用において、濡れているレドームの減衰を軽減するための方法並びにシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
気象レーダシステムの大半は、レドームで被覆されている。これは、高価なレーダの部品を雹などの荒天の衝撃から保護するために不可欠である。レドームは、強風からペデスタルサブシステムを隔離することによって、その摩耗もまた低減する。レドーム上に存在する皮膜水、細流及び液滴によって誘発された減衰の影響は、周波数と共にスケールアップし、２０ＧＨｚ帯域で動作する通信システムでは特に不利である。Chang（１９８５年）は、レドーム表面が疎水性であると仮定して、２方向の減衰が６ｄＢ（又は７５％）にまで高くなり得ることを示した。しかしながら、レドームの疎水性の特性は、通常経時的に低下し、１０ｄＢ（又は９０％）までの２方向の減衰の増加が見込まれる場合がある（Kurri及びHuuskonen、２００８年）。濡れているレドームによって導入されたバイアスを低減するために、現在２つの選択肢がある。第１の、誘発された減衰を濡れているレドーム上で補正するという直截的な方法は、送信電力を増やすことによるものである。しかしながら、ピーク送信電力のコストは、周波数と共に増大するので、この解決策は費用がかかる。或いは、レドームの表面を定期的に磨き、疎水性のコーティングを再度塗布することができる。Salazarら（２０１４年）は、この手順を９か月ごとに繰り返さなければならないと報告しており、これは非常に時間を要する。加えて、この選択肢は、無線通信システムが遠隔した場所（塔、山）にあるために、常に実現可能であるとは限らない。
【０００３】
気象レーダの操作では、この影響は、低周波数（ＵＳ  ＮＥＸＲＡＤシステム）では無視できるものであるが、Ｃバンド及びＸバンドではより顕著になる。Trabalら（２００８年）は、ＣＡＳＡ  Ｘバンドレーダによって得られた反射率をＳバンドで動作するＵＳ気象監視レーダと比較し、レドームの減衰が７．５ｄＢにまで高くなることを報告した。実用上の状況では、雨がレドーム上に蓄積すると、未知の減衰が雨量グラフ全体に加えられ、従って、雨量（従ってフーディング（Hooding）する可能性）が、かなり過小評価されている。レドームなしでの操作は推奨されておらず、また、気象レーダは通常、アンプの飽和領域で動作するという事実のため、送信電力を増加することは不可能である。リアルタイムで減衰を修正しようとする現在の試み（Gorgucciら、２０１３年）は、信号対雑音比がＯｄＢよりも大きい気象データにしか適用することができない。従って、気象レーダシステムでは、レドームの減衰は、常にレーダ覆域の回復不能な損失となる。最後に、レドーム表面上に蓄積している雪又は着氷性の雨（若しくは細流）の影響は、十分に研究されていないが、見過すべきではない。水温が低下すると、減衰効果は更に増大することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現行のレーダ筐体における雨や雪に起因する減衰を軽減するレーダ筐体が必要である。レーダ覆域及びデータ収集の可能性を拡大して、最終的に読み取り値の精度の向上を可能にすることもまた必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概略
これらの教示のレーダ筐体及び方法は、雨や雪に起因する減衰を軽減する。更に、そのような筐体を有するレーダをネットワーク化することにより、可能な場所の収集に追加することによってレーダ覆域が拡大し、従って、場合によっては分析されるデータが増え、最終的には読み取り値の精度が向上する。
【０００６】
本発明によるレーダ動作素子の概要
１つ又は複数の事例では、これらの教示のレーダ筐体は、２つの側壁構成部材と、上部空力的流線形状構成部材と、ベース面から、上部空力的流線形状構成部材まで延在して筐体の空所を形成している、２つの側壁構成部材と、筐体の空所内に配置され、且つ、フェーズドアレイアンテナであって、ベース面の法線に対する角度で配置されているフェーズドアレイアンテナを支持するように構成されたアンテナ支持構成部材と、を含む。１つの事例では、ベース面に対する角度が４５°から約９０°の間である。別の事例では、これらの教示のレーダ筐体は、筐体の空所内に配置され、且つ、筐体の空所から出て、アンテナ支持構成部材から遠ざかっていく流れの向きを変えるように構成された、流動変向構成部材もまた含む。
【０００７】
電力制限のために、又は設計によって、例えば、長距離自動車用レーダに用いられるレベルの電力で、例えば、数百メートルのような比較的短距離の検出が可能な個々のレーダ動作素子であれば、相互にネットワーク化して、視線又は関心領域を連続的に、重複してカバーすることが可能である。レーダ動作素子が可動性で、通信及び場所検出（例えば、ＧＰＳ）を装備する場合であれば、それらは、アレイに自動組み立てされるようにプログラムすることができる。
【０００８】
１つ又は複数の事例では、これらの教示の方法は、フェーズドアレイアンテナをレーダ筐体に設置することを含み、このレーダ筐体は、２つの側壁構成部材と、上部空力的流線形状構成部材と、ベース面から、上部空力的流線形状構成部材まで延在して筐体の空所を形成している、２つの側壁構成部材と、筐体の空所内に配置され、且つ、フェーズドアレイアンテナであって、ベース面の法線に対する角度で配置されているフェーズドアレイアンテナを支持するように構成されたアンテナ支持構成部材と、を含む。
【０００９】
ネットワーク化されたレーダ動作素子の概要
レーダ動作素子を（上記で要約したような）本発明による素子と接続することにより、得られるレーダ動作素子システムは、リアルタイムで、又はほぼリアルタイムで、連携検出を提供することができる。１つの実施形態では、本発明によるシステムは、既存の高分解能広帯域レーダ技術（例えば、自動車用レーダ動作素子）の特徴を活用して、例えば、個々の動作素子の動作での作業が少ない検出器のアレイを作成することができ、従って、システムとして、データ収集がより効率的、且つ効果的になる。このアレイは、手動で、又は自動で組み立てることができる。各レーダ動作素子が小型化及び内蔵が可能であるので、それぞれ、車両の屋根に取り付けるか、又は決まった地理的場所、例えば、建物の屋根の上、ポールの上、若しくはそこからのレーダ動作素子の視界（例えば、頭上のデータを収集する場合には、「空の視界」）が妨げられていない任意の場所などにしっかりと固定することができる。当業者であれば、車両にレーダ動作素子を取り付ければ、この素子を水上、又は空中で輸送できることもまた分かるであろう。この場所の融通性により、ユーザは、最も望ましいデータ収集のためのレーダ動作素子の場所を定めることができる。本発明の好適な実施形態では、レーダ動作素子は、通信、処理及びナビゲーション／場所決定機能を有する（又は、設置された時の場所で予めプログラムすることができる）。レーダ動作素子は、例えば、（Ａ）取り付けられている車両、（Ｂ）バッテリ、（Ｃ）太陽電池パネル、（Ｄ）燃料電池、（Ｅ）風力発電形式、又は（Ｆ）所在地の電力グリッドに配線することによって電力供給することができる。
【００１０】
本発明は、方法として、レーダ動作素子と、主制御場所との間で信号を送信するステップを含む。この通信を、部分的に使用すれば、送信可能物体とレーダ動作素子との間の信号の送信を容易にすることが可能である。レーダ動作素子と、送信可能物体との間の通信が確立されていれば、本発明による方法のこの実施形態を用いて、送信可能物体をより高い精度で監視することができる。レーダ動作素子と、主制御末端場所との間の信号は、無線による技術を介して、又はワイヤ、光ファイバケーブルなどを介して送信することができ、送信可能物体の監視は、レーダ動作素子が可動物体に取り付けられている間に行うことができる。
【００１１】
複数の他の実施形態を以下に開示する。
【００１２】
本教示を、本教示のその他の、及び更なるニーズと共に更に良く理解するために、添付の図面及び詳細な説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図面の簡単な説明
【図１Ａ１】標準的な球体レドームを示す。
【図１Ａ２】標準的な球体レドームを示す。
【図１Ｂ１】円筒体レドームを示す。
【図１Ｂ２】円筒体レドームを示す。
【図１Ｃ１】平面パネル型レドームを示す。
【図１Ｃ２】平面パネル型レドームを示す。
【図１Ｄ】平面パネルのセットを示す。
【図２Ａ】円筒体レドームを有する、これらの教示のレーダ筐体の一実施形態を示す。
【図２Ｂ】３Ｄの風フィールド（wind field）を有する円筒体を示す。
【図３】アンテナパネルを「屋根のオーバーハンド」で追加的に保護することが可能な、これらの教示のレーダ筐体の一実施形態を示す。
【図４ａ】流動変向構成部材を含む、これらの教示のリーダ筐体の一実施形態を表す。
【図５】レーダ動作素子、及びその空中の覆域を示す。
【図６】ＧＰＳ、及び通信構成部材を有するレーダ動作素子を示す。
【図７】レーダ動作素子の構成部材を示す。
【図８】主コンピュータが素子間に配置された、地面に静置されている２つの動作素子を示し、空中の物体がレーダ動作素子によって追跡されている。
【図９】レーダ動作素子と、レーダ動作素子によって検出及び追跡されている物体のセットと、レーダ動作素子間で信号が送信される指令センターと、を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
詳細な説明
以下の詳細な説明は、現在企図されている、本発明を実施する態様を提示する。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって最も良く定義されているので、この説明は、限定する意味合いで解釈されるものではなく、単に本発明の全般的な原理を例示する目的で行われている。
【００１５】
本明細書で用いる場合、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、文脈によってそうでないことが明示されていない限り、複数形の言及を含む。
【００１６】
別段の表示がある場合を除き、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる成分、反応条件などの数量を表現する数はすべて、すべての事例において、用語「約（about）」によって修正されているものであると理解されたい。
【００１７】
本明細書で用いる場合、「空力的流線形状構成部材」とは、構成部材の始端部に対する流体圧力と、構成部材の終端部に対する流体圧力との差が減少して、その結果、圧力抵抗が減少する構成部材の設計又は構成を指す。
【００１８】
本発明によるレーダ動作素子
１つ又は複数の事例では、これらの教示のレーダ筐体は、２つの側壁構成部材と、上部空力的流線形状構成部材と、ベース面から、上部空力的流線形状構成部材まで延在して筐体の空所を形成している、２つの側壁構成部材と、筐体の空所内に配置され、且つ、フェーズドアレイアンテナであって、ベース面の法線に対する角度で配置されているフェーズドアレイアンテナを支持するように構成されたアンテナ支持構成部材と、を含む。１つの事例では、ベース面に対する角度が４５°から約９０°の間である。別の事例では、これらの教示のレーダ筐体は、筐体の空所内に配置され、且つ、筐体の空所から出て、アンテナ支持構成部材から遠ざかっていく流れの向きを変えるように構成された、流動変向構成部材もまた含む。
【００１９】
１つ又は複数の事例では、これらの教示の方法は、フェーズドアレイアンテナをレーダ筐体に設置することを含み、このレーダ筐体は、２つの側壁構成部材と、上部空力的流線形状構成部材と、ベース面から、上部空力的流線形状構成部材まで延在して筐体の空所を形成している、２つの側壁構成部材と、筐体の空所内に配置され、且つ、フェーズドアレイアンテナであって、ベース面の法線に対する角度で配置されているフェーズドアレイアンテナを支持するように構成されたアンテナ支持構成部材と、を含む。
【００２０】
本明細書では、本教示を気象レーダに適用することによって以下に説明する。図１．Ａ．１、図１．Ａ．２、図１．Ｂ．１、図１．Ｂ．２、図１．Ｃ．１、図１．Ｃ．２及び図１．Ｄは、レーダのハードウェアを保護するための従来のアプローチを提示している。ほとんどの気象レーダは、機械走査パラボラアンテナを利用しており、アンテナは、レドーム構造内に完全に囲い込まれている。これらは通常、図１．Ａ．１、図１．Ａ．２、図１．Ｂ．１及び図１．Ｂ．２に図示されているような、球体、又は、球体及び円筒体を相兼ね備えた形状をしている。次世代気象レーダは、図１．Ｃ．１、図１．Ｃ．２及び図１．Ｄに示されているような、フェーズドアレイ技術に基づく平面パネル型アンテナを利用する。しかしながら、球体と比較すると、この本体形状の方が高い抵抗係数を示す。
【００２１】
これらの３つのモデルの空力的特性を評価するために、Autodesk Design Flowを使用して、強風条件（３１ｍ／ｓ）下でそれらを風洞の中でシミュレートした。シミュレーションによって、平面パネルの付近では５１ｍ／ｓまでの風が予想され得るが、一方、標準的な形状の場合には、風は３８ｍ／ｓに制限されることが明らかになった。その上、アンテナ表面上の最大風圧は、球体（６５５Ｐａ）と比較すると、ほぼ２倍になる（１２８１Ｐａ）。４０ｍ／ｓを上回る風の流れは、上向きにレーダ筐体を越えて進む。その結果、レドーム表面上に存在する湿気は、下向きになり、レドーム表面から遠ざかるのではなく、「内側へと、上向きに押され」る。
【００２２】
現行のレドームの解決策の限界に対処するための取り組みにおける、これらの教示のレーダ構成が、図２．Ａ及び図２．Ｂに示されている。（１）空力抵抗を低減するために、レーダ筐体は、流線形状を特徴としている。（２）フェーズドアレイアンテナパネルは、レーダ筐体の空所に位置する。（３）フェーズドアレイアンテナは、図３に示されているような、レーダ筐体の空所の上方部に位置する屋根の張り出しにより、雨から追加的に保護することができる。（４）フェーズドアレイアンテナは、下に傾いており、上向きに電子走査する。
【００２３】
１つの事例では、限定されないが、送風機又はファンのような、流動変向構成部材はレーダ筐体の空所内に配置され、且つ、空所から出て、フェーズドアレイアンテナから遠ざかっていく流れの向きを変えるように構成されている。そのような構成が、図４．ａに示されている。
【００２４】
前述の３つのモデルと同じ強風条件（３１ｍ／ｓ）下で、この構造を風洞の中でシミュレートした。本発明によるレーダ筐体の形状は、球体ベースのレドームよりも低い抗力係数を示している。アンテナ表面上の最大風圧（５７６Ｐａ）は、基本的な平面パネルと比較して、２：１の係数で減少している。アンテナパネルの付近の風速は６ｍ／ｓ未満であり、風向が下向きである（図２．Ａを参照）。これにより、重力と相まって、レドーム表面から大気水象が除去し易くなる。
【００２５】
図２．Ａ及び図２．Ｂに提示されているこれらの教示のフェーズドアレイアンテナ筐体は、既存の解決策と比べて多数の利点を提供する。（１）アンテナ筐体の上方部から流れ落ちる液体水がアンテナパネルを覆うことがなく、アンテナパネルを効果的に乾燥した状態に保つ。（２）アンテナが筐体の空所内に隠れ、従って、アンテナパネルに面する方向からの横雨だけしか達することができない。（３）アンテナ筐体は、アンテナのすぐ近くの風速もまた制限する。その結果、アンテナパネルに送られる雨が少なくなる。（４）特別なレドーム材料の使用が、アンテナ表面のみに限られている。筐体の残りの部分は安価な材料を使用して構築することが可能である。（５）アンテナが下に向いているという事実のため、雹又は大型のデブリがアンテナパネルに直接衝突する物理的な可能性がない。従って、レドーム耐久性の必要条件を更に限定することができる。（６）アンテナの向きが下に向いていることにより、レドームに集まる風によって運ばれる水分の量が減少する。
【００２６】
予測ツールを使用して、１つ又は複数のレーダ動作素子の最適な場所を地図で示すことができる。この予測モデルは、レーダ動作素子の最適な数及び場所を決定するために任意の所在地の地理情報を用いて、オペレータにとって関心のある領域、境界、又はラインの最良の覆域を保証する（地理的なデータは、その領域の３Ｄ調査を実行することにより更に増強することができる）。場所を決定したら、動作素子を割り当てられた領域に配備させる。各レーダ動作素子は、自動で位置を調査することができるか、又は取り付けて、外部から調査することができる。設置が完了すると、システムは既にアクティブになっている可能性がある。
【００２７】
個々のレーダ動作素子に関して要約すると、これらの教示のフェーズドアレイアンテナ筐体は、大雨又は大雪事象の間にレドーム表面に存在する水の量を著しく減らす可能性を有することが考えられる。このことは、フェーズドアレイ技術に基づく高周波無線システムの、より確実な操作及びコスト効率の良い設計につながる。
【００２８】
以下は、参照により全体を本明細書にあらゆる目的で援用する。Chang, K.-C, 1985; System performance in rain in a radome- enclosed environment 1985 IEEE Military Communications Conference: MILCOM ‘85, Vol. 1, IEEE, 293-299，Kurri, M, and A, Huuskonen, 2008: Measurements of the transmission loss of a radome at different rain intensities. J. Atmos. Oceanic Technol, 25, 1590-1599, Gorgucii, E, R. Bechini, L. Baldini, R. Cremonini, and V. Chandrasekar, 2013: The influence of antenna radome on weather radar calibration and its real-time assessment J. Atmos. Oceanic Technol, 30, 676-689, Salazar-Cerro J., V, Chandrasekar, Jorge M. Trabal, Paul Siquera, Rafael Medina, Eric Knapp, and David J. McLaughlin, 2014:A Drop Size Distribution (DSD)-Based Model for Evaluating the Performance of \Vet Radomes for Dual-Polarized Radars. J, Atmos. Oceanic Technol, 31, 240972430, Trabal, J, M., I. Zawadski, and D. McLaughlin, 2008: A method to correct for wet radome attenuation in CASA radars by the use of a contiguous WSR-88D radar. Proc. Fifth European Conf on Radar in Meteorology and Hydrology, Helsinki, Finland, ERAD, 0287.
【００２９】
ネットワーク化されたレーダ動作素子
図５に示されているように、レーダ動作素子５００は、リアルタイムで、又はほぼリアルタイムで、末端の物体（物体５０２−例えば、低空飛行している鳥のような）の近距離検出を提供することができる。主としてレーダ動作素子からなるシステムは、既存の高分解能広帯域レーダ技術（例えば、自動車用レーダ動作素子）の特徴を活用して、独立型の検出ステーションとして機能するか、又は好適な場合には、検出器のアレイの一部となるように機能する。アレイの一部として、システムのレーダ動作素子を手動で、又は自動で組み立てることができ、つまり、ユーザは、様々なレーダ動作素子をユーザの自由裁量でアクティブ化することができるか、又は、ある一定の条件を満たすときに特定のレーダ動作素子をアクティブ化するように、システムをプログラムすることができるのである。レーダ動作素子が内蔵され、耐候性であり、小型である場合には、自動車の屋根、建物の屋根、ポールの上、又は空の視界を有する任意の場所に取り付けることができる。
【００３０】
本発明によるシステムは、１つ又は複数のオペレータ制御ユニット（ＯＣＵｓ：Operator Control Units）を含んでもまたよい。オペレータ制御ユニットを用いれば、所在地の領域の地図上にレーダ覆域を表示することができる。ＯＣＵは、主制御コンピュータの一部とすることもまた可能であり、これにより、システムのユーザは、レーダ動作素子とのやり取りにおいて情報及びデータを送受信することができる。これらの実現可能な送信は、当業者に既知の様々な手段によって（例えば、無線信号技術、その他のワイヤレス装備、有線の構成部材、これ以外の／これに代わる選択肢を用いることによって）行うことができる。主制御コンピュータを介して、複数のレーダ動作素子が互いに電子的に接続されている場合には、結果として得られるレーダ動作素子のアレイの知覚強度は、個々のレーダ動作素子単体よりも強力である。
【００３１】
ＯＣＵはまた、個々のレーダ動作素子の健全性を表示することもでき、レーダ動作素子の焦点が上空に向かっている構成では、あらゆる飛行物体を強調表示し、軌道情報（例えば、経時的な経路）を提供することができる。ＯＣＵを検出システム及びインターネットの両方に接続することができることにより、必要に応じて情報を共有することが可能になる。ＯＣＵは、実際の覆域と所望の覆域とを照合することができ、必要に応じて訂正する（か、又は地図を更新して、実際のレーダの場所を反映させる）ことができる。追加的な選択肢として、本発明によるシステムが周囲の領域に関する情報源、特に認定された物体若しくはその他の航空機に関する情報源に接続されている場合、又は、物体の場所を、例えば、システムのユーザによって所望の通りに移動させるか、まったく移動させないことが意図される場合には、ＯＣＵは、認定された物体を監視、及び／又は追跡しながら、それらを表示画面に表記することにより、こうした情報を表示する。
【００３２】
図６を参照すると、本発明によるシステムの１つの実施形態は、少なくとも１つのレーダ動作素子６００（電子操作及び／又は機械操作される）と、通信機能６０２（その場所のニーズ及び条件によって、無線、ワイヤ又はファイバ）と、任意に地理的場所特定機能６０４（例えば、ＧＰＳ）を含むか、又は、設置された時の場所で予めプログラムすることができる。該当するレーダ動作素子６００の場合であれば、取り付けられている車両によって、バッテリ、太陽電池パネルによって、又は所在地の電力グリッドに配線することによって、電力供給することが可能である。特に好適な実施形態では、レーダ動作素子は、送信可能物体と、及び、レーダ動作素子の場所から末端にある１つ又は複数の場所に位置した、１人又は複数の人間のオペレータ／ユーザと、ワイヤレスで通信する性能を有する場合もある。
【００３３】
図７は、ネットワーク化されたシステムにおいて使用するように構成された、レーダ動作素子７００のブロック図を示す。図は、ＧＰＳ構成部材７０２を含み、この構成部材によって、レーダ動作素子７００の場所を検出し、監視することができる。ＣＯＭＭＳ構成部材７０４により、レーダ動作素子７００の、他のデバイス、システム及びネットワークとの威嚇が可能になる。レーダ素子７０６は、この特定の実施形態では２個である（２個よりも多くても少なくても構わない）が、ユニットをレーダデバイスとして機能させる構成部材である。信号プロセッサ７０８は、レーダ素子７０６からの供給（feed）を解釈し、分析する構成部材であり、そのような処理は、主コンピュータ７１０によって管理、サポートされている。主コンピュータ７１０は、レーダ動作素子のその他の構成部材の動作もまた管理、サポートする。
【００３４】
図８は、放出される電力レベル、及び標的のタイプによっては、数百メートル、又は数千メートルであっても検出が可能な、個々のレーダ動作素子８００とのネットワークを示す。複数のレーダ動作素子を相互にネットワーク化して、関心のあるライン又は領域を連続的に、重複してカバーすることが可能である。更なる個々のレーダ動作素子８００は、ネットワーク化されているか否かを問わず、通信機能及び場所情報機能（例えば、内蔵されているＧＰＳ、又は手動で調査した位置）が装備されており、アレイに自動組み立てされるように、又は既に設置されているアレイを拡張するように命令することができる。この動作を行うことによって、ネットワーク化されたレーダ動作素子８００は、監視した物体、及び／又は検出した物体に関する情報を協同して共有することができ、これにより、レーダ動作素子は、物体の場所を検出し、監視することが可能になり、及び／又は、（例えば、この場合にはフットボール球である物体８０１のような）物体が移動すると共に、その軌道を作成すること、接触が差し迫っていることを他のレーダ動作素子８００に知らせること、複数のレーダ動作素子８００を同じ物体上に置いて、こうした物体に関するより正確な情報（位置、速度、サイズ等）を得ること、又は、上記作業の組み合わせを行うことが可能になる。本発明によるシステムは、覆域の途切れ、及び／又は終結を強調表示すること、並びに、レーダ動作素子８００の位置を変えたり、もっと多数のレーダ動作素子８００を追加したり、他の何らかの処置を講じたりする必要があることをオペレータに知らせることもまた可能である。それに応じて、レーダ動作素子８００と、主制御コンピュータ８０１との間で送信される情報は、そのようなレーダ動作素子８００の動作上の属性、及び、そのようなレーダ動作素子による検出の制御が可能であってもよい。同様に、レーダ動作素子８００間で情報を送信するための手段が実現可能ならば、システムを効果的、且つ効率的に機能させるのに、レーダ動作素子８００同士が隣接していなくてもよい。
【００３５】
本発明の１つの好適な実施形態では、レーダ動作素子８００は、物体８０１の発端地点から距離を置いて配備されている場合、発端地点で、若しくは異なる場所で人間のオペレータ／ユーザと、又は、操作がもっと自動化されている場合には、そのような発端地点若しくは異なる場所でプログラムされた設備と通信することができる。遠隔した場所８０２にある主制御センターは、操作対象及びユーザインタフェースを含むソフトウェアを含む場合があり、ネットワーク及び／又は衛星通信アクセスを有する任意のコンピュータ上で実行することができる。本発明によるレーダ動作素子８００は、以下の利点を有する。（Ａ）到達範囲−レーダ動作素子８００を多数配備することにより、望み通りに大きな領域をカバーすることが可能である。（Ｂ）時間調整−様々な時間でのレーダ動作素子８００のアクティブ化、及び（Ｃ）可動性−レーダ動作素子８００のサイズの小型化により、ほぼすべての場所で配備が容易になる。
【００３６】
特に、図８は、本発明によるレーダ動作素子８００の複数の配備、及び遠隔した場所８０２の描写を示す。好適な実施形態では、１つ又は複数のレーダ動作素子８００は、１つ又は複数のレーダ動作素子８００と、遠隔した場所８０２との間の信号８０６を介しての情報送信を通して、遠隔した場所８０２にあるコンピュータと通信状態になることが可能である。従って、オペレータ／ユーザは、主制御センターとして遠隔した場所８０２を操作することが可能である。そのような構成であれば、オペレータ／ユーザは、該当するレーダ動作素子８００の機能を操作することが可能である。人間のオペレータ／ユーザ、及び／又は遠隔した場所８０２にある設備は、レーダ動作素子８００の活動の一部又は全部を連携させることが可能である。ネットワーク化されているのであれば、主制御センターは通信し、（物体８０１が該当する技術を含む場合）物体８０１への信号もまた受信、及び／又は送信しながら、２つ以上のレーダ動作素子８００の活動を連携させることが可能である。そのような連鎖した制御入力があれば、例えば、１つ又は複数のレーダ動作素子８００に最初に送信された信号８０６を通して、送信可能物体８０１とのこの連携を実現することが可能である。ネットワーク化された素子の構成部材の中でもとりわけ主制御センターは、人間のオペレータ／ユーザ権限の高度な計画、及び運営を託すことが可能である。
【００３７】
更なる実施形態であれば、遠隔した場所８０２は、物体８０１の検出及び／又は追跡を可能にし得る。図８では、物体８０１は、普通のフットボール球であるが、当業者であれば、物体８０１は、様々な空中の要素の１つとすることが可能であることを認識するであろう。更に、当業者であれば、物体８０１が、（Ａ）レーダ動作素子８００との通信を通して遠隔した場所８０２の性能を増強して、そのような物体８０１を検出、及び／又は追跡する送信素子、（Ｂ）物体８０１が遠隔した場所８０２からの信号を受信できるようにする受信素子、又は、（Ｃ）送信及び受信を可能にする１つ又は複数の素子を含む場合もあることを認識するであろう。別の更なる実施形態であれば、１つ又は複数のレーダ動作素子８００は、（遠隔した場所８０２と）通信状態になること、又は、（遠隔した場所８０２の）代わりに、例えば、送信／受信可能物体８０４１と通信状態になることもまた可能である。ある特定の実施形態であれば、例えば、無線信号、セルラー技術、又はその他の、現在既知である手段若しくは未知の手段によるなどの、無線による（例えば、ワイヤレス）通信を通して、情報の送信及びその他の通信を実現することが可能である。手動でプログラムすること、及び／又は自動で調節することが可能な１つ又は複数のレーダ動作素子８００内でそのような技術（例えば、通信技術、処理システム、及び、その地理的場所を自動で決定する手段）を使用すると、その読み取り値及び測定において、より正確、且つ厳密になるように、システムをより良好に装備することができる。
【００３８】
人間のオペレータ／ユーザであれば、ユーザインタフェースを介してレーダ動作素子８００をプログラムすることが可能である。人間のオペレータ／ユーザであれば、ミッションをプログラムすること、レーダ動作素子８００と通信状態にある送信可能物体を監視すること、大域的なパラメータを設定すること、特定の標的を選択すること、及び、レーダ動作素子８００又はその任意の素子の健全性を点検することが可能である。そのような人間のオペレータ／ユーザであれば、例えば、特定のレーダ動作素子８００の場所、又は送信可能物体を選択し、それらを詳細に監視することもまた可能である。高度なミッションのパラメータに加えて、人間のオペレータ／ユーザであれば、レーダ動作素子８００が人間の介入を必要とする（例えば、人間が、標的を選択、又は承認する必要がある）場合には、データに直接アクセスするために、特定の送信可能物体８０１、又は、レーダ動作素子８００を選択することが可能である。
【００３９】
本発明によるシステムは、２つ以上のレーダ動作素子８００間で情報を送信するための手段を含む。本発明によるシステムを更に増強したバージョンでは、送信が、１つ又は複数のレーダ動作素子８００と、送信可能物体８０１との間でやり取りされる。レーダ動作素子８００と、送信可能物体８０１との間の情報の送信に加えて、本発明によるシステムの別の実施形態では、レーダ動作素子８００と、レーダ動作素子８００から著しい距離の場合もある、遠隔した場所８０２にある主制御センターとの間で情報を送信するための手段もまた存在する。
【００４０】
図９は、単一のレーダ動作素子９００を用いて多数の物体９０２をどのように検出し、追跡し得るかの一例を示す。信号９０４は、レーダ動作素子９００から物体９０２に伝わる。そのような構成であれば、オペレータ／ユーザは、物体９０２の検出及び追跡を特定の場所に対して連携させることが可能である。更に、レーダ動作素子９００は、信号９０６を通して指令センター９０８と通信状態になることが可能である。通信するためのそのような施設があれば、オペレータ／ユーザは、このように、本発明のこの特定の実施形態を通して、レーダ動作素子９００から遠隔した場所からの物体９０２の検出及び追跡を連携させることが可能になり、必要であれば必要に応じて、レーダ動作素子９００の活動を遠隔で管理することもまた可能になる。本発明の特定の実施形態の別の要素は、例えば、レーダ動作素子９００と指令センター９０８との間で情報を送信して、レーダ動作素子９００に対する物体９０２による移動を監視するための手段である。そのような情報は、例えば、１つ又は複数の物体９０２の飛行時間、この物体の目的地、この物体により集められた情報及びサンプル、並びにこの物体の他の動作に関するデータを含み得る。レーダ動作素子９００に取り付けられた指令センター９０８は、例えば、そのようなレーダ動作素子に地理的に近い場所における環境条件、及びその他の所在地の状況を監視するための手段を提供する。
【００４１】
当業者であれば、本発明を用いて、空中以外の物体を検出し、追跡することもまた可能であることを認識するであろう。例えば、本発明は、沿道追跡活動に用いることが可能である。そのような配備の一部として、レーダ動作素子の覆域が、例えば、道路若しくはハイウェーの両側に沿った領域、そのような道路若しくはハイウェーの表面、又は、領域及び表面の組み合わせを含むように、１つ又は複数のレーダ動作素子を道路若しくはハイウェーに沿って設置することが可能である。レーダ動作素子によってカバーされた領域に、鹿、コヨーテ、オオジカ、又はその他の移動物体、若しくは可動物体のような物体が接近すると、本発明のシステムであれば、例えば、接近を検出及び追跡し、関与の時間及び場所をログ記録し、次いで、状況に関する情報を検出デバイス又はシステム（例えば、接近する車両の受信機又は静止監視システム）に送信することが可能である。接近する車両の受信機であれば、例えば、（Ａ）実質的に、接近する車両内の誰かによって管理される携帯電話のアプリケーションの一部とするか、若しくは携帯電話のアプリケーションと接続させるか、又は、（Ｂ）必要な技術が適切に装備されている場合には、車両自体の一部とするか、若しくは車両自体と接続させることが可能である。沿道に配備された本発明の追加的な、且つ、より具体的なユーザは、緊急応答者又は自律操作型車両とすることができる。本発明のシステムによってカバーされた領域の状況を検出し、追跡することにより、システムはこのように、例えば、（運転者の有無に関わらず）接近する車両に、そのような車両（又は車両の運転者）がそれ以外の方法で動物を検出する前に、動物が道路に進入している可能性、又は道路上にいる可能性に関する警告を発し、これにより、安全性を向上させることができる。更に、同じシステム、又はその派生物を用いて、道路若しくはハイウェーの脇に静止している車両−支援が必要な場合があることのしるしである−について緊急応答者に知らせることができる。
【００４２】
空中以外の物体に関して本発明が有用な場合がある別の領域は、鉄道線路上、又は鉄道線路付近にある。本発明のそのような一実施形態を用いれば、例えば、レーダ動作素子を鉄道に沿って、及び／又は鉄道の踏切付近に設置して、線路上の、又は、線路を横切る障害物を検出することが可能である。次に、システムは、接近する列車及び／又は列車交通制御装置に、危険要因となり得る線路上の物体について警告を発することが可能である。逆のシナリオであれば、同じレーダ動作素子は、通過する列車の到着時間及び速度を監視し、そのような情報を列車のシステム制御装置に報告し、これにより、列車の速度及び場所に関する正確な情報と共に制御装置に警報を発することが可能である。そのような検出は、移動速度が速すぎる／遅すぎる列車に対して、又は、予期せぬ場所で行うことが可能である。
【００４３】
空港付近若しくは空港内、又は他の安全施設に位置するシステムにおいて本発明を配備する場合には、飛行物体、地上の物体、又は上記の組み合わせを追跡するようにシステムを構成することが可能である。同じシステム、又はその派生物を配置して、フェンス及び敷地境界線を監視することが可能である。このようにして、システムは、飛行場、備品保管場、軍事施設等のような敷地にアクセスしようとするあらゆる試みを検出し、報告することが可能である。
【００４４】
本発明を小規模な、又はより離散的な環境で使用すれば、システムを用いて、（上記で示唆したような）フットボール球、ゴルフボール、テニスボール、レーシングカー等のような物体を追跡することが可能である。そのような実施形態であれば、例えば、（ボール／自動車の追跡が可能な）追跡カメラのような、他のシステム又はデバイスに追跡データを提供することが可能である。それは、画面及びモニタ上に表示するために標的物体を強調表示する技術と協働して作動すること、又は、この技術を組み込むことが可能である。
【００４５】
本発明の更に別の実施形態は、水環境で用いることが可能である。この場合には、ウォーターフロント、港湾、河川又は他の水域に沿って本発明のシステムを設置して、例えば、船舶の通航を監視することが可能である。特定の事例では、レーダ動作素子を海上のブイ／固定装置に置いて、無許可の船舶の通航（例えば、違法な品物／人々の密航）に対し、所在地の領域を監視することが可能である。
【００４６】
本発明によるプロセスに関しては、本発明は、１つ又は複数の送信可能物体と通信する方法である。このプロセスは、遠隔した場所と、例えば、主制御センターなどの、末端の場所との間で信号を送信するステップを含む。このプロセスは、そのようなレーダ動作素子の場所と、送信可能物体との間で信号を送信することもまた含む。上記により、そのような送信可能物体の位置が遠隔で制御可能である場合に、遠隔で制御可能である程度まで、それら送信可能物体をレーダ動作素子の場所と隣接させて、位置決めすることを可能にし得る。
【００４７】
追加的な考察
本発明の上記の説明は、例示、及び説明の目的で提供されている。網羅的であるように、又は本発明を開示されている厳密な形態に限定するように意図するものではない。当業者である実務家には、多数の修正及び変形が明らかであろう。特に、本明細書に記載の例は、本発明による装置がどのように見え得るか、及び、本発明によるプロセスをどのように行い得るかを例示していることが、明白になるであろう。更に、他の素子／ステップは、本発明のために用いることができ、本発明に利点を提供することができる。提示物において示されているような本発明の描写は、例示目的のために提供されている。
【００４８】
これらの教示は様々な実施形態に関して記載されてきたが、これらの教示はまた、これらの教示の趣旨及び範囲内の多種多様の更なる実施形態、並びに他の実施形態が可能であることを認識されたい。
【００４９】
実施形態は、本発明の原理及びその実用的な適用を最も良く説明するために選択され、記載され、これによって、他の当業者が様々な実施形態について、及び企図されている特定の使用に適した様々な修正と共に本発明を理解できるようにしている。
【図１．Ａ．１】
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【図１．Ａ．２】
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【図１．Ｂ．１】
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【図１．Ｂ．２】
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【図１．Ｃ．１】
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【図１．Ｃ．２】
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【図１．Ｄ】
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【図２．Ａ】
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【図２．Ｂ】
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【図３】
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【図４．Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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