JP3466908B2 - Marine radar using shortwave or ultrashortwave - Google Patents
Marine radar using shortwave or ultrashortwaveInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続波である周波
数変調波を送受信することによって海洋における波浪お
よび表層流に関する海洋情報を計測するための短波また
は超短波を用いた海洋レーダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の海洋レーダとして、図9に示す
海洋レーダ61が従来から知られている。この海洋レー
ダ61は、ブラッグ散乱機構を利用して波浪情報を計測
するいわゆるパルスドチャープ・ドップラー・レーダで
あって、所定周波数帯内において送信周波数を一定の割
合で変化させ、かつ送信および受信を適度な速度で切り
替えることにより、波浪などによってブラッグ共鳴散乱
された受信信号の周波数と、その受信信号の受信時にお
ける送信信号の周波数との差に基づいて、その波浪まで
の距離や速度などを計測可能に構成されている。具体的
な構成としては、同図に示すように、海洋レーダ61
は、送信信号を生成して送信する送信部62と、受信信
号を復調する受信部63と、送信信号および受信信号を
切り替える送信/受信切替回路64と、受信する際の局
部発振信号や送信信号を生成する基準となる周波数f1
の基準信号Sref を発振する基準信号発生部65と、受
信信号に基づいて各種の海洋情報を計測する信号処理部
66と、アンテナ67とを備えている。
【0003】送信部62は、Phase-Locked-Loop-Osclla
tor (以下、「PLO」ともいう)回路で構成されると
共に基準信号発生部65によって生成される基準信号S
refに同期し周波数f2の送信用周波数変調波Sf を位
相同期方式によって生成する送信波信号発生用PLO回
路71と、同じくPLO回路で構成され周波数f3の送
信用ローカル信号STLを生成する送信用ローカル信号発
生用PLO回路72と、送信波信号発生用PLO回路7
1から出力された周波数変調波Sf と送信用ローカル信
号発生用PLO回路72から出力された送信用ローカル
信号STLとをミキシングすることにより送信信号STXを
生成する送信用ミキサ回路73と、送信信号STXを電力
増幅する電力増幅回路74とを備えている。
【0004】一方、受信部63は、PLO回路で構成さ
れ基準信号発生部65から出力される基準信号Sref に
同期し周波数f4の受信用ローカル信号SRLを生成する
受信ローカル信号発生回路81と、アンテナ67および
送信/受信切替回路64を介して入力した受信信号SRX
と送信波信号発生用PLO回路71から出力される周波
数変調波Sf とをミキシングして第1中間周波信号を生
成する受信用第1ミキサ回路82と、第1中間周波信号
を増幅する第1中間周波増幅回路83と、第1中間周波
信号と基準信号Sref とをミキシングすることにより第
2中間周波信号を生成する受信用第2ミキサ回路84
と、第2中間周波信号を増幅する第2中間周波増幅回路
85と、受信ローカル信号発生回路81によって生成さ
れた受信ローカル信号SRLと第2中間周波信号とをミキ
シングすることにより検波する検波回路86とを備えて
いる。
【0005】この海洋レーダ61では、送信波信号発生
用PLO回路71が、1秒間に所定周波数範囲を掃引発
振することにより周波数変調波Sf を生成する。次い
で、送信用ミキサ回路73は、生成した周波数変調波S
f と送信ローカル信号STLとをミキシングすることによ
り送信信号STXを生成する。この場合、送信信号STX
は、図外の制御部から出力される制御信号によって間欠
的にオン/オフされて電力増幅回路74に出力される。
次に、電力増幅回路74は、送信信号STXを所定の利得
で電力増幅した後に送信信号STXを送信/受信切替回路
64に出力する。一方、送信/受信切替回路64は、制
御部から出力される切替信号に従って送信信号STXをア
ンテナ67に出力すると共に、送信休止期間においては
アンテナ67によって受信された受信信号SRXを受信部
63に出力する。
【0006】受信部63では、波浪などによってブラッ
グ共鳴散乱されると共にドップラシフトを受けて周波数
変移された受信信号SRXが入力され、受信部63の受信
用第1ミキサ回路82が、受信信号SRXと周波数変調波
Sf とをミキシングすることにより第1中間周波数の第
1中間周波信号に変換する。この後、第1中間周波信号
は、第2中間周波数の第2中間周波信号に変換された
後、検波回路86によって検波される。これにより、計
測用信号SM が生成され、生成された計測用信号SM は
信号処理部66に出力される。この後、信号処理部66
が、FFT演算によって、計測用信号SM に含まれてい
る各周波数成分の信号レベルを抽出し、抽出した各周波
数成分における共鳴波浪成分波からのドップラエコーを
基に、波浪までの距離や速度などを計測している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
海洋レーダ61には、送信部62、受信部63および信
号処理部66を含めた海洋レーダ61全体としての計測
機能が正常に作動しているか否かを自己診断する機能が
ないために、計測した海洋情報が正しく測定されている
か否かを自己診断することができないという問題点があ
る。
【0008】この場合、自己診断の内容としては、送信
信号STXを受信部63によって受信させると共に、信号
処理部66に対して計測信号SM に基づいてFFT演算
を実行させ、その演算結果が正常か否かを判別できれば
よい。しかし、この海洋レーダ61による構成では、送
信信号STXをそのまま受信したとすれば、受信信号SRX
の周波数が(f2+f3)であるため、受信用第1ミキ
サ回路82、受信用第2ミキサ回路84および検波回路
86によって周波数変換される際に、計測用信号SM の
周波数は、((f2+f3)−(f2+f4+f1))
となる。この場合、送信用ローカル信号STLの周波数f
3と、基準信号Sref の周波数f1および受信ローカル
信号SRLの周波数f4の和とが互いに等しいために、計
測用信号SM の周波数が0Hzとなる。この結果、送信
部62、受信部63および信号処理部66の特性評価を
行うことができない。
【0009】一方、受信ローカル信号発生回路81の受
信ローカル信号SRLの周波数または送信用ローカル信号
発生用PLO回路72の送信ローカル信号STLの周波数
を若干シフトさせることも考えられる。ところが、仮に
受信ローカル信号SRLの周波数をシフトさせる構成を採
用した場合、受信ローカル信号発生回路81のPLOの
発振周波数を、送信波信号発生用PLO回路71の周波
数変調波Sf に同期させ、かつ若干シフトさせる必要が
ある。したがって、受信ローカル信号発生回路81のP
LOを、僅かな周波数ステップで受信ローカル信号SRL
を生成できるように構成にしなければならない。この場
合、その僅かな周波数ステップに応じた周波数のスプリ
アスが計測信号SM に含まれてしまい、信号処理部66
による高精度でのFFT演算が困難になるという問題が
ある。
【0010】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、高精度な故障診断を実行可能な短波ま
たは超短波を用いた海洋レーダを提供することを主目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る短波または超短波を用いた海洋レーダは、連
続波である送信用周波数変調波を送信用の発振周波数制
御データに従って生成する送信用発振部と、当該生成さ
れた送信用周波数変調波に基づく送信信号を送信する送
信部と、前記送信用周波数変調波に同期し、かつ所定周
波数だけ変移させられた受信用周波数変調波を受信用の
発振周波数制御データに従って生成する受信用発振部と
を備え、前記送信信号を間欠送信し、かつ送信休止時間
に受信信号を受信することにより海洋情報を計測する短
波または超短波を用いた海洋レーダにおいて、前記両発
振部の前記各周波数変調波におけるステップ周波数に対
応する各ステップ周波数データを当該送信用周波数変調
波および当該受信用変調波の最低発振周波数または最高
発振周波数に対応する各基準発振周波数データに順次そ
れぞれ加算または減算することにより前記両発振周波数
データを生成する発振周波数制御部を備え、前記両発振
部は、発振源としてのダイレクト・ディジタル・シンセ
サイザーをそれぞれ備えて構成され、前記送信用周波数
変調波および前記受信用周波数変調波のいずれか少なく
とも一方を計測時における周波数から所定周波数分変移
させると共に、前記送信部から出力された送信信号を直
接受信し、その受信信号に基づいて故障診断を実行可能
に構成されていることを特徴とする。
【0012】この海洋レーダでは、送信信号の基となる
送信用周波数変調波と、受信信号を受信するための受信
用周波数変調波とが、共にダイレクト・ディジタル・シ
ンセサイザーによって生成される。この場合、ダイレク
ト・ディジタル・シンセサイザーは、一般的に、読出用
の波形メモリを備えて構成されている。したがって、波
形メモリから高速度で波形データを読み出しすることに
より、温度や湿度に左右されない高精度の送信用周波数
変調波および受信用周波数変調波を生成することができ
る。このため、例えば、受信用周波数変調波または送信
用周波数変調波を若干シフトさせると共に送信部から出
力される送信信号を直接受信することにより、シフトし
た分の周波数差に応じた信号を受信することができる。
したがって、送信部および受信部が正常に作動している
か否かを確実に故障診断することが可能となる。また、
受信した信号をFFT演算することにより、予め計測さ
れると予想される計測値と比較することにより、計測部
についても併せて故障診断することが可能となる。
【0013】また、送信用周波数変調波および受信用周
波数変調波の発振源としてダイレクト・ディジタル・シ
ンセサイザーを用いる限り、波形メモリからの波形デー
タの読み出しは種々の方法を採用することができる。例
えば、波形メモリのアドレスを順次指定することによっ
ても周波数変調波を生成することは可能である。この短
波または超短波を用いた海洋レーダでは、発振周波数制
御部が、送信用周波数変調波および受信用周波数変調波
の発振源としての両ダイレクト・ディジタル・シンセサ
イザーに対して、基準発振周波数データとしての最低発
振周波数データまたは最高発振周波数データにステップ
周波数データを順次加算または減算することによって、
発振周波数制御データを生成する。このため、波形メモ
リからの読出アドレスを記憶させておくためのROMな
どを不要にすることができるため、装置コストを低減で
きると共に装置の小型化を図ることが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る海洋レーダをVHFの送信信号を使用する海洋
レーダに適用した実施の形態について説明する。
【0015】最初に、海洋レーダの概要について説明す
る。海洋レーダは、ブラック共鳴機構に基づき、海面に
照射したレーダ波としての送信信号に共鳴する共鳴波浪
成分波からのドップラーエコーを基に、海面流並びに波
浪の波高、周期および波向などの海洋情報を計測可能に
構成されている。なお、海面流および波浪の波向は、ベ
クトル量で表されるため、実際のレーダシステムとして
は、2台の海洋レーダを含んで構成され、各海洋レーダ
によって計測される海洋情報を基にベクトル量として計
測する。
【0016】海洋レーダ1は、FMICW(Frequency
Modulated Interrupted ContinuousWave Method)によ
って海洋情報を計測可能に構成されており、図1に示す
ように、信号発生部2、電力増幅部3、受信部4、信号
処理部5、および図外の操作部内に配設された故障診断
用の切替スイッチ6を備えている。
【0017】信号発生部2は、本発明における送信部を
構成し、本発明における送信用周波数変調波および受信
用周波数変調波にそれぞれ相当する正弦波信号および受
信用局発信号などを生成するものであって、基準信号発
生回路11、81.5MHzPLO回路12(以下、P
LO回路12」ともいう)、送信波信号発生回路13、
逓倍回路14、変調回路15、受信局発信号発生回路1
6、逓倍回路17、9.1MHzPLO回路18(以
下、PLO回路18」ともいう)、および制御回路19
を備えている。
【0018】ここで、基準信号発生回路11は、10M
HZの基準信号Sref を固定発振する高安定度の水晶発
振回路であって、生成された基準信号Sref は、PLO
回路12、受信部4内の後述する第2中間周波増幅回路
33、およびPLO回路18に出力される。PLO回路
12は、Phase-Locked-Loop-Oscllator 回路で構成さ
れ、基準信号発生回路11から出力された基準信号Sre
f を基準信号として81.5MHzの読出パルス信号S
p を固定的に発振する。
【0019】送信波信号発生回路13は、0.25秒の
掃引時間内に、20.875MHz〜21.025MH
zの正弦波信号を0.5Hzのステップ周波数で掃引発
振する回路であって、本発明におけるダイレクト・ディ
ジタル・シンセサイザー(以下、「DDS」ともいう)
と、ローパスフィルタとを備えて構成されている。ここ
で、送信波信号発生回路13では、DDSが、制御回路
19から出力される送信周波数制御データDTXf に従
い、内蔵している波形メモリに記憶されている波形デー
タを読出パルス信号Sp に同期して読み出し、ローパス
フィルタが、読み出された波形信号の高調波成分を除去
することにより、周波数が送信周波数fTXの1/2であ
る正弦波信号を出力する。
【0020】逓倍回路14は、送信波信号発生回路13
から出力された正弦波信号を2逓倍することにより、送
信周波数fTXが41.75MHz〜42.05MHzで
あって連続波の送信信号STXを変調回路15に出力す
る。変調回路15は、制御回路19から出力される送信
切替信号ST に従って送信信号STXをパルス変調し、変
調した送信信号STXを電力増幅部3に出力する。具体的
には、変調回路15は、図5に示すように、送信切替信
号ST に従い、0.25秒の掃引時間TC において、送
信期間としての244μSの間連続して送信信号STXを
出力した後に、同じく244μSの間連続して送信信号
STXの出力を停止するというように、これらの動作を交
互に繰り返す。
【0021】受信局発信号発生回路16は、通常計測時
には、送信波信号発生回路13の掃引発振に同期して、
0.25秒の掃引時間内に、0.5Hzのステップ周波
数で15.6475MHz〜15.7975MHzの正
弦波信号を掃引発振する回路であって、DDSと、ロー
パスフィルタとを備えて構成されている。ここで、受信
局発信号発生回路16では、DDSが、制御回路19か
ら出力される受信局発周波数制御データDRXf に従い、
内蔵している波形メモリに記憶されている波形データを
読出パルス信号Sp に同期して読み出し、ローパスフィ
ルタが、読み出された波形信号の高調波成分を除去する
ことにより、受信用局発信号の基となる正弦波信号を出
力する。なお、受信局発信号発生回路16は、後述する
故障診断時には、通常計測時における発振周波数よりも
40.33Hz低い正弦波信号、つまり15.6474
5967MHz〜15.79745967MHzの正弦
波信号を掃引発振する。
【0022】逓倍回路17は、受信局発信号発生回路1
6から出力された正弦波信号を2逓倍することにより受
信用の局発信号SCHを生成する。なお、逓倍回路17
は、通常計測時には、周波数が31.295MHz〜3
1.595MHzの局発信号を生成し、故障診断時に
は、周波数が31.29491934MHz〜31.5
9491934MHzの局発信号を生成する。PLO回
路18は、Phase-Locked-Loop-Oscllator 回路で構成さ
れ、基準信号発生回路11から出力された基準信号Sre
f を基準信号として、受信ローカル信号の基となる9.
1MHzの高周波信号を固定的に発振する。
【0023】制御回路19は、送信波信号発生回路13
および受信局発信号発生回路16に対する発振周波数の
制御、変調回路15に対する送信切替制御、故障診断時
における後述する故障診断用切替回路23の切替制御、
および信号処理部5との通信などを実行する。制御回路
19は、具体的には、図2に示すように、上記した処理
を実行するCPU41と、CPU41の演算結果などを
一時的に記憶するRAM42と、CPU41の動作プロ
グラムなどを記憶するROM43と、加算器44〜47
とを備えている。
【0024】ここで、これらによって行われる送信波信
号発生回路13および受信局発信号発生回路16に対す
る発振周波数制御について説明する。この制御処理で
は、CPU41は、まず、ROM43に記憶されている
送信波信号発生回路13の最低発振周波数データDTMを
加算器45の一方の入力部に出力すると共にクロックC
Lを加算器44,45に出力する。これにより、加算器
45が最低発振周波数データDTMを送信周波数制御デー
タDTXf として送信波信号発生回路13に出力する。次
いで、CPU41は、掃引時における発振周波数の単位
変化周波数であるステップ周波数に対応するステップ周
波数データDTSを加算器44に出力した後にクロックC
Lを出力する。これにより、加算器45は、加算器44
から出力されるステップ周波数データDTSと最低発振周
波数データDTMとを加算し、加算したデータを発振周波
数制御データDTXf として出力する。これらの加算処理
が800nS毎に行われる結果、図4に示すように、送
信波信号発生回路13は、最低発振周波数fmin から最
高発振周波数fmax までを、800nSの周波数切替時
間Tstep毎にステップ周波数fstepである0.5Hzず
つ高い発振周波数になるように掃引発振する。また、受
信用の局発信号についても、CPU41は、送信信号用
の発振信号と同様にして、加算器47に最低発振周波数
データDRMを出力すると共に、加算器46に対してステ
ップ周波数データDRSを出力する。これにより、受信局
発信号発生回路16は、最低発振周波数fmin から最高
発振周波数fmax までを、800nSの周波数切替時間
Tstep毎にステップ周波数fstepである0.5Hzずつ
高い発振周波数になるように掃引発振する。
【0025】このようにして発振周波数制御データDTR
f ,DRXf を生成することにより、一般的な波形データ
読出用ROMを用いる方法と比較して、次のような利点
が生じる。すなわち、一般的な方法では、波形読出用R
OMとしてある程度大容量のメモリを必要とし、装置価
格の高騰や装置の大型化を招くのに対し、この海洋レー
ダ1では、加算器44〜47が、CPU41から出力さ
れる最低発振周波数データDTM,DRMにステップ周波数
データDTS,DRSを加算していけばよいため、波形読出
用ROMを不要にすることができる結果、装置価格の低
減および装置の小型化を図ることができる。また、最低
発振周波数データDTM,DRMおよびステップ周波数デー
タDTS,DRSを適宜設定することにより、送信波信号発
生回路13および受信局発信号発生回路16に対して、
その発振信号の周波数およびステップ周波数を任意に設
定することができる。
【0026】電力増幅部3は、電力増幅回路21、送信
受信切替回路22および故障診断用切替回路23を備え
ている。ここで、電力増幅回路21は、変調回路15か
ら出力された送信信号を所定の電力まで電力増幅する。
また、送信受信切替回路22は、制御回路19から出力
される送信制御信号ST に従い、図外のアンテナに対す
る送受信切替制御を行う。故障診断用切替回路23は、
同軸リレーで構成されており、通常計測時には、アンテ
ナからの受信信号SRXを受信部4に出力し、故障診断時
においては、制御回路19からの送信制御信号Sf に従
って、アンテナからの受信信号SRXに代えて変調回路1
5から出力される送信信号STXを受信部4に出力する。
【0027】受信部4は、高周波増幅回路31、第1中
間周波増幅回路32,第2中間周波増幅回路33、検波
回路34および1/20分周回路35を備えている。こ
こで、高周波増幅回路31は、受信信号SRXを所定の利
得で増幅する。第1中間周波増幅回路32は、受信信号
SRXと局発信号SCHとをミキシングすることにより、1
0.455MHzの第1中間周波信号に変換し、その第
1中間周波信号を所定の利得で増幅する。第2中間周波
増幅回路33は、第1中間周波信号と基準信号Sref と
をミキシングすることにより、455KHzの第2中間
周波信号に変換し、その第2中間周波信号を所定の利得
で増幅する。検波回路34は、1/20分周回路35が
9.1MHzの発振信号を20分周することによって生
成した455KHzのローカル信号と第2中間周波信号
とをミキシングして検波することにより、200Hz以
下の計測用信号SM を生成し、その計測用信号SM を信
号処理部5に出力する。
【0028】信号処理部5は、計測用信号SM に基づい
てFFT演算することにより、共鳴波浪成分波を抽出
し、抽出した共鳴波浪成分波に基づいて波浪や表層流の
速度などの海洋情報を解析する。具体的な構成として
は、信号処理部5は、図3に示すように、計測用信号S
M をアナログ−ディジタル変換するA/D変換回路51
と、A/D変換回路51から出力される計測用データに
基づいてFFT演算するFFT演算回路52と、FFT
演算回路52によって演算された演算データを記憶する
RAM53と、演算データに基づいて計測した各種海洋
情報や演算過程における各種データをLCDパネル55
に表示させるCPU54とを備えている。
【0029】次に、海洋レーダ1における故障診断動作
を中心にして全体的な動作について説明する。
【0030】最初に、通常計測時における動作概略を説
明する。
【0031】まず、逓倍回路14は、送信波信号発生回
路13によって生成された発振信号を2逓倍することに
より送信信号STXを生成する。次いで、変調回路15
が、生成された送信信号STXをパルス変調した後に電力
増幅部3に出力する。次に、送信受信切替回路22は、
送信制御信号ST に従い送信信号STXをアンテナに出力
する。これにより、送信信号STXは、海面に向けて発射
されると共に海面における波浪によって散乱され、その
際にドップラシフトを受ける。次いで、送信信号STXの
照射方向と逆向きに散乱された散乱信号は、アンテナに
よって受信される。この場合、送信休止期間中に受信さ
れた受信信号SRXは、送信受信切替回路22および故障
診断用切替回路23を介して高周波増幅回路31に入力
され、高周波増幅回路31によって増幅された後に第1
中間周波増幅回路32に出力される。次いで、受信信号
SRXは、第1中間周波増幅回路32によって第1中間周
波信号に変換された後に、第2中間周波増幅回路33に
よって第2中間周波信号に変換され、最終的に、検波回
路34によって計測用信号SM に変換される。この後、
信号処理部5は、計測用信号SM に基づいて、波浪速度
などを演算する。
【0032】一方、故障診断時においては、切替スイッ
チ6が操作されて切替信号SS が入力されると、制御回
路19のCPU41は、最低発振周波数制御データDT
M、ステップ周波数データDTSおよびステップ周波数デ
ータDRSについては、通常計測時と同一内容のデータを
出力し、最低発振周波数制御データDRMについては、通
常時の局発信号周波数よりも40.33Hz低い周波数
を発振させるデータを出力する。同時に、CPU41
は、故障診断用切替回路23に対して故障診断用切替信
号Sf を出力する。これにより、送信信号STXは、故障
診断用切替回路23を介して、高周波増幅回路31に入
力される。この結果、受信部4では、入力した送信信号
STXを第1および第2中間周波信号に変換し、変換した
第2中間周波信号を検波回路34が検波する。この場
合、送信波信号発生回路13および受信局発信号発生回
路16の発振源として温度や湿度に左右されない高精度
のDDSが用いられているため、信号発生部2および受
信部4が正常に作動しているときには、計測用信号SM
として、常に、受信局発信号発生回路16によってシフ
トされた周波数に応じた信号、つまり、この例では8
0.66Hzの低周波信号が生成される。次いで、この
計測用信号SM は、信号処理部5に出力される。この結
果、計測用信号SM の出力周波数や振幅値などを確認す
ることにより、信号発生部2および受信部4の利得など
について、正常に作動しているか否かを確実かつ高精度
で故障診断することができる。
【0033】次いで、信号処理部5では、A/D変換回
路51が、計測用信号SM を0.25秒毎にアナログ−
ディジタル変換することにより、計測用データを生成
し、FFT演算回路52に出力する。FFT演算回路5
2は、計測用データを4Hzの分解能でFFT演算する
ことにより、計測用信号SM のスペクトル分布を求め、
求めたスペクルデータをRAM53に記憶させる。この
場合、4Hzの分解能でFFT演算しているため、理論
的には、図6に示すように、80Hzにスペクトルが分
布する。また、このスペクトルが、海洋レーダ1から4
0Km離れた地点における波浪によって生じたブラッグ
共鳴散乱に基づく波浪情報に相当する。次いで、CPU
54は、スペクトルデータに基づいて、図7に示すよう
に、図6に示した自己診断開始時から500秒経時まで
のスペクトルデータについて、同じ距離のスペクトル係
数を集めて、時系列的に並び替えると共に、並び替えた
新たなスペクトルデータをRAM53に記憶させる。な
お、この場合、500秒経過時に限定されず、例えば、
自己診断開始時から224秒経過時までにするなど、時
系列データの数や計測用データの生成時間を適宜変更す
ることができる。次いで、FFT演算回路52は、RA
M53に新たに記憶させたスペクトルデータに基づいて
再度FFT演算することにより、図8に示すように、共
鳴散乱した波浪の移動速度に相当するドップラスペクト
ルを求め、求めたドップラスペクトルデータをRAM5
3に記憶させる。次いで、CPU54は、RAM53に
記憶されているドップラスペクトルデータに基づいて生
成された同図のスペクトル分布をLCDパネル55に表
示させる。同図によれば、±0.66Hzの周波数にド
ップラスペクトルが存在していることが理解できる。こ
の場合、予め計測されると予想されるドップラスペクト
ルと比較することにより、信号処理部5の総合的な動作
について故障診断することができる。このように、この
海洋レーダ1によれば、信号発生部2、受信部4および
信号処理部5について、故障診断を自動的に行うことが
できる。この場合、故障診断は、例えば、1日1回程度
行うのが好ましく、その日における最初の測定を開始す
る前に行うのが、より好ましい。
【0034】なお、本発明は、上記した実施の形態に限
定されず、その構成を適宜変更することができる。例え
ば、送受信周波数や掃引時間は、本実施形態において示
した数値に限定されず、計測目的に応じて適宜変更する
ことができる。また、信号発生部2、電力増幅部3およ
び受信部4の構成についても、適宜変更が可能である。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る短波または
超短波を用いた海洋レーダによれば、ダイレクト・ディ
ジタル・シンセサイザーを発振源として送信用発振部お
よび受信用発振部をそれぞれ構成し、送信部から出力さ
れた送信信号を直接受信して故障診断することにより、
送信部および受信部が正常に作動しているか否かを確実
かつ高精度で故障診断することができると共に、予め計
測されると予想される計測値と比較することにより、計
測部についても確実に故障診断することができる。
【0036】また、この短波または超短波を用いた海洋
レーダによれば、発振周波数制御部が両発振部の周波数
変調波におけるステップ周波数に対応する各ステップ周
波数データを送信用周波数変調波および受信用周波数変
調波の最低発振周波数または最高発振周波数に対応する
各基準発振周波数データに順次それぞれ加算または減算
して両発振周波数データを生成することにより、装置コ
ストを低減できると共に装置の小型化を図ることができ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a continuous wave
Wave transmission and reception in the ocean by transmitting and receiving several modulated waves
Shortwave and oceanographic information
Is related to marine radar using ultrashort waves.
[0002]
2. Description of the Related Art A marine radar of this type is shown in FIG.
Marine radars 61 are conventionally known. This ocean leh
DA 61 measures wave information using Bragg scattering mechanism
The so-called pulsed chirp Doppler radar
The transmission frequency within a certain frequency band
And transmit and receive at an appropriate speed.
By changing, Bragg resonance scattering by waves etc.
The frequency of the received signal and the
Based on the difference between the transmitted signal frequency and the
It is configured to be able to measure the distance, speed, etc. concrete
As shown in FIG.
Is a transmitting unit 62 for generating and transmitting a transmission signal,
Receiving section 63 for demodulating the signal and transmitting and receiving signals
A transmission / reception switching circuit 64 for switching and a station for reception
Frequency f1 as a reference for generating the local oscillation signal and the transmission signal
A reference signal generator 65 for oscillating the reference signal Sref of the
Signal processing unit that measures various marine information based on the signal
66 and an antenna 67.
[0003] The transmitting section 62 has a Phase-Locked-Loop-Osclla
tor (hereinafter also referred to as “PLO”) circuit
The reference signal S generated by the reference signal generator 65
The transmission frequency modulation wave Sf of the frequency f2 is synchronized with the ref.
PLO times for generating transmission wave signal generated by phase synchronization method
Path 71 and a transmission of the frequency f3 which is also constituted by a PLO circuit.
Transmit local signal generation to generate trust local signal STL
Raw PLO circuit 72 and transmission wave signal generating PLO circuit 7
1 and the local signal for transmission.
Transmission local output from the signal generation PLO circuit 72
By mixing the signal STL with the transmission signal STX,
The transmission mixer circuit 73 to be generated and the transmission signal STX are
And a power amplifying circuit 74 for amplifying.
[0004] On the other hand, the receiving section 63 is composed of a PLO circuit.
The reference signal Sref output from the reference signal generator 65
Synchronize and generate local signal SRL for reception at frequency f4
Reception local signal generation circuit 81, antenna 67,
Received signal SRX input via transmission / reception switching circuit 64
And the frequency output from the transmission wave signal generating PLO circuit 71.
The first intermediate frequency signal is generated by mixing the
Receiving first mixer circuit 82 and first intermediate frequency signal
A first intermediate frequency amplifying circuit 83 for amplifying the first intermediate frequency;
By mixing the signal and the reference signal Sref,
(2) Second mixer circuit 84 for reception generating intermediate frequency signal
And a second intermediate frequency amplifier circuit for amplifying the second intermediate frequency signal
85 and the signal generated by the reception local signal generation circuit 81.
The received local signal SRL and the second intermediate frequency signal.
And a detection circuit 86 for detecting by singing.
I have.
The marine radar 61 generates a transmission wave signal.
PLO circuit 71 sweeps out a predetermined frequency range per second
By shaking, a frequency modulated wave Sf is generated. Next
The transmission mixer circuit 73 generates the generated frequency modulated wave S
f and the transmission local signal STL by mixing
And generates a transmission signal STX. In this case, the transmission signal STX
Is intermittent by a control signal output from a control unit (not shown).
And is output to the power amplifying circuit 74.
Next, the power amplification circuit 74 converts the transmission signal STX to a predetermined gain.
Circuit for transmitting / receiving transmission signal STX after power amplification
64. On the other hand, the transmission / reception switching circuit 64
The transmission signal STX is activated according to the switching signal output from the control unit.
Output to the antenna 67 and during the transmission suspension period.
A receiving unit for receiving the reception signal SRX received by the antenna 67;
63.
[0006] In the receiving section 63, the
Frequency due to resonant resonance scattering and Doppler shift
The shifted received signal SRX is input and received by the receiving unit 63.
First mixer circuit 82 receives the received signal SRX and the frequency-modulated wave.
Sf and the first intermediate frequency.
Convert to one intermediate frequency signal. After this, the first intermediate frequency signal
Is converted to a second intermediate frequency signal of the second intermediate frequency.
Thereafter, detection is performed by the detection circuit 86. As a result,
A measurement signal SM is generated, and the generated measurement signal SM is
The signal is output to the signal processing unit 66. Thereafter, the signal processing unit 66
Is included in the measurement signal SM by the FFT operation.
Extract the signal level of each frequency component
Doppler echo from resonant wave component wave in several components
Based on this, it measures distance and speed to the waves.
[0007]
However, this conventional method
The marine radar 61 includes a transmitting unit 62, a receiving unit 63, and a signal.
Of the marine radar 61 as a whole including the signal processing unit 66
A function to self-diagnose whether the function is operating normally
Information is measured correctly
The problem is that self-diagnosis cannot be
You.
In this case, the contents of the self-diagnosis include transmission
The signal STX is received by the receiving unit 63,
FFT calculation for the processing unit 66 based on the measurement signal SM
And if it can be determined whether the result of the operation is normal
Good. However, in the configuration using the ocean radar 61,
If the received signal STX is received as it is, the received signal SRX
Is (f2 + f3), the first mixer for reception
Circuit 82, second mixer circuit 84 for reception, and detection circuit
86, the frequency of the measurement signal SM
The frequency is ((f2 + f3)-(f2 + f4 + f1))
Becomes In this case, the frequency f of the transmission local signal STL
3, the frequency f1 of the reference signal Sref and the reception local
Since the sum of the frequencies f4 of the signal SRL is equal to each other,
The frequency of the measurement signal SM is 0 Hz. As a result,
Evaluation of the characteristics of the unit 62, the receiving unit 63, and the signal processing unit 66
Can't do it.
On the other hand, the reception local signal generation circuit 81
Frequency of transmission local signal SRL or local signal for transmission
Frequency of transmission local signal STL of generating PLO circuit 72
May be slightly shifted. However, temporarily
A configuration to shift the frequency of the reception local signal SRL is adopted.
If used, the PLO of the reception local signal generation circuit 81
The oscillation frequency is changed to the frequency of the PLO circuit 71 for generating the transmission wave signal.
It is necessary to synchronize with the number modulation wave Sf and shift it slightly.
is there. Therefore, P of reception local signal generation circuit 81
LO is converted to the received local signal SRL in a few frequency steps.
Must be configured to generate This place
Frequency splicing according to the slight frequency step
Is included in the measurement signal SM, and the signal processing unit 66
The problem that FFT operation with high accuracy by
is there.
The present invention has been made to solve such a problem.
Short-wave, which is capable of performing high-precision fault diagnosis.
Or to provide marine radars using ultrashort waves
And
[0011]
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object,
The marine radar using shortwave or ultrashortwave according to the invention is a continuous wave.
Oscillation frequency control for transmitting frequency modulated wave for transmission
The transmission oscillator that generates according to the control data,
Transmitting a transmission signal based on the transmitted frequency modulated wave for transmission.
And a predetermined frequency synchronized with the transmitting frequency modulated wave.
The reception frequency modulated wave shifted by the wave number
A receiving oscillator that generates according to the oscillation frequency control data;
Intermittently transmitting the transmission signal, and a transmission pause time
Measurement of ocean information by receiving received signals
In marine radar using waves or ultrashort waves,The two
The step frequency in each of the frequency modulated waves
The corresponding step frequency data to the corresponding frequency modulation for transmission.
Frequency or the highest oscillation frequency of the receiving modulated wave
Each reference oscillation frequency data corresponding to the oscillation frequency
Both oscillation frequencies are calculated by adding or subtracting, respectively.
An oscillation frequency control unit that generates data is provided,Both oscillations
Section is a direct digital synth
Each of the transmission frequencies comprises a sizer.
Modulated waveandAny one of the frequency modulation waves for reception
One of them is shifted by a predetermined frequency from the frequency at the time of measurement
And the transmission signal output from the transmission unit is directly
Interference reception and fault diagnosis can be performed based on the received signal
It is characterized by comprising.
In this marine radar, a transmission signal is based.
Frequency modulated wave for transmission and reception for receiving received signal
Frequency modulated wave for direct digital
Generated by the synthesizer. In this case, the director
Digital synthesizers are generally
Is provided. Therefore, the wave
To read waveform data from a shape memory at high speed
More accurate transmission frequency independent of temperature and humidity
Modulation wave and frequency modulation wave for reception can be generated.
You. For this reason, for example, reception frequency modulation wave or transmission
The frequency modulation wave for
Shift by receiving the transmitted signal directly
A signal corresponding to the frequency difference can be received.
Therefore, the transmitter and the receiver are operating normally
It is possible to reliably diagnose whether or not a failure has occurred. Also,
By performing an FFT operation on the received signal,
By comparing the measured value with the
It is also possible to diagnose failures.
[0013]Also,Frequency modulated wave for transmission and frequency for reception
Direct digital system as an oscillation source of wave number modulated wave
Waveform data from the waveform memory as long as the synthesizer is used.
Various methods can be used for reading the data. An example
For example, by sequentially specifying the addresses of the waveform memory,
However, it is possible to generate a frequency modulation wave. This short
For marine radars using waves or ultrashort waves, the oscillation frequency control
The control unit controls the frequency modulation wave for transmission and the frequency modulation wave for reception.
Direct digital synthesizer as oscillation source
The lowest oscillation as reference oscillation frequency data
Step to vibration frequency data or maximum oscillation frequency data
By sequentially adding or subtracting frequency data,
Generate oscillation frequency control data. Therefore, the waveform memo
ROM for storing the read address from the
Can be eliminated, reducing equipment costs.
In addition, the size of the device can be reduced.
[0014]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Ocean radar using VHF transmission signal
An embodiment applied to a radar will be described.
First, an outline of the marine radar will be described.
You. Ocean radar is based on the Black Resonance Mechanism,
Resonant waves that resonate with the transmitted signal as irradiated radar waves
Based on Doppler echo from component wave, surface current and wave
Ocean information such as wave height, period and wave direction can be measured
It is configured. The sea surface current and the wave direction of the waves
Because it is expressed in the amount of a vector, as an actual radar system
Consists of two marine radars, each marine radar
As vector quantities based on ocean information measured by
Measure.
The marine radar 1 is an FMICW (Frequency
Modulated Interrupted ContinuousWave Method)
It is configured to be able to measure ocean information, as shown in FIG.
As described above, the signal generator 2, the power amplifier 3, the receiver 4, the signal
Diagnosis of failures arranged in the processing unit 5 and the operation unit not shown
Switch 6.
The signal generation unit 2 is a transmission unit according to the present invention.
A frequency modulated wave for transmission and reception according to the present invention
Sine wave signal corresponding to the
It generates a signal from a credit bureau, and generates a reference signal.
Raw circuit 11, 81.5 MHz PLO circuit 12 (hereinafter P
LO circuit 12), transmission wave signal generation circuit 13,
Multiplying circuit 14, modulation circuit 15, receiving station signal generation circuit 1
6. Multiplier circuit 17, 9.1 MHz PLO circuit 18
And a control circuit 19).
It has.
Here, the reference signal generating circuit 11
High stability crystal oscillator that oscillates fixed oscillation of HZ reference signal Sref
And the generated reference signal Sref is a PLO
The circuit 12, a second intermediate frequency amplifier circuit described later in the receiving unit 4
33 and the PLO circuit 18. PLO circuit
12 is composed of a Phase-Locked-Loop-Oscllator circuit.
And the reference signal Sre output from the reference signal generation circuit 11.
81.5 MHz read pulse signal S using f as a reference signal
Oscillates fixedly.
The transmission wave signal generation circuit 13 operates for 0.25 seconds.
Within the sweep time, 20.875 MHz to 21.025 MH
Sweep sine wave signal of z with step frequency of 0.5Hz
Circuit which is a direct
Digital synthesizer (hereinafter also referred to as "DDS")
And a low-pass filter. here
In the transmission wave signal generation circuit 13, the DDS is
19 in accordance with the transmission frequency control data DTXf output from
The waveform data stored in the built-in waveform memory.
Data is read out in synchronization with the read pulse signal Sp, and a low-pass
Filter removes harmonic components of read waveform signal
By doing so, the frequency is half of the transmission frequency fTX.
Output a sinusoidal signal.
The multiplication circuit 14 includes a transmission wave signal generation circuit 13
By doubling the sine wave signal output from
When the transmission frequency fTX is 41.75MHz to 42.05MHz
And outputs a continuous wave transmission signal STX to the modulation circuit 15.
You. The modulation circuit 15 controls the transmission output from the control circuit 19
The transmission signal STX is pulse-modulated according to the switching signal ST, and
The adjusted transmission signal STX is output to the power amplifier 3. concrete
In the meantime, as shown in FIG.
In accordance with the signal ST, at the sweep time TC of 0.25 sec.
A transmission signal STX is continuously generated for 244 μS as a communication period.
After output, the transmission signal continues for 244 μS
Exchange these operations, such as stopping the output of STX.
Repeat each other.
The signal generated by the receiving station oscillating signal generator 16 is used for normal measurement.
In synchronization with the sweep oscillation of the transmission wave signal generation circuit 13,
0.5 Hz step frequency within 0.25 second sweep time
Positive number from 15.6475 MHz to 15.7975 MHz
A circuit for sweeping and oscillating a sinusoidal signal, comprising a DDS
And a pass filter. Where received
In the local oscillation signal generation circuit 16, the DDS
According to the receiving station frequency control data DRXf output from the
Waveform data stored in the built-in waveform memory
Read in synchronization with the read pulse signal Sp,
Filter removes harmonic components of the read waveform signal
As a result, a sine wave signal that is the basis of the
Power. Note that the receiving station signal generation circuit 16 will be described later.
At the time of failure diagnosis, the oscillation frequency is
40.33 Hz lower sine wave signal, ie 15.6474
Sine of 5967 MHz to 15.797495967 MHz
Sweep oscillates a wave signal.
The multiplying circuit 17 is a receiving station generated signal generating circuit 1
6 by doubling the sine wave signal output from
Generate a local signal SCH of trust. Note that the multiplication circuit 17
Means that during normal measurement, the frequency is 31.295 MHz to 3
Generates a 1.595 MHz local oscillation signal, which is used for fault diagnosis.
Has a frequency of 31.2491934 MHz to 31.5
A local signal of 949934 MHz is generated. PLO times
Road 18 is composed of a Phase-Locked-Loop-Oscllator circuit.
And the reference signal Sre output from the reference signal generation circuit 11.
8. f is used as a reference signal and becomes a basis of a received local signal.
A high frequency signal of 1 MHz is oscillated fixedly.
The control circuit 19 includes a transmission wave signal generation circuit 13
And the oscillation frequency for the reception station oscillation signal generation circuit 16.
Control, transmission switching control for modulation circuit 15, and fault diagnosis
Switching control of the failure diagnosis switching circuit 23 described later in
And communication with the signal processing unit 5 and the like. Control circuit
19, specifically, as shown in FIG.
And a calculation result of the CPU 41
The RAM 42 for temporarily storing and the operation program of the CPU 41
ROM 43 for storing gram and the like, and adders 44 to 47
And
Here, the transmission wave signal performed by these
Signal generating circuit 13 and receiving station generated signal generating circuit 16
The oscillation frequency control will be described. In this control process
Is stored in the ROM 43 first.
The lowest oscillation frequency data DTM of the transmission wave signal generation circuit 13
Output to one input of adder 45 and clock C
L is output to the adders 44 and 45. This allows the adder
45 transmits the lowest oscillation frequency data DTM to the transmission frequency control data.
The signal is output to the transmission wave signal generation circuit 13 as the data DTXf. Next
The CPU 41 calculates the unit of the oscillation frequency during the sweep.
Step frequency corresponding to the step frequency that is the change frequency
After outputting the wave number data DTS to the adder 44, the clock C
L is output. As a result, the adder 45 becomes
Frequency data DTS output from the
The wave number data DTM is added, and the added data is used as the oscillation frequency.
It is output as number control data DTXf. These addition processes
Is performed every 800 ns, and as a result, as shown in FIG.
The signal wave generation circuit 13 operates from the lowest oscillation frequency fmin to the highest
When switching the frequency up to high oscillation frequency fmax, 800 ns
0.5 Hz which is the step frequency fstep every Tstep
Oscillates to a higher oscillation frequency. In addition,
The CPU 41 also uses the signal for the transmission signal
In the same manner as the oscillation signal of
The data DRM is output, and the
It outputs the top frequency data DRS. This allows the receiving station
The signal generation circuit 16 operates from the lowest oscillation frequency fmin to the highest
Up to oscillation frequency fmax, 800ns frequency switching time
0.5 Hz, which is the step frequency fstep, for each Tstep
Sweep oscillation is performed so that the oscillation frequency becomes high.
Thus, the oscillation frequency control data DTR
By generating f and DRXf, general waveform data
The following advantages compared to the method using a read ROM
Occurs. That is, in a general method, the waveform reading R
Requires a certain amount of memory as OM,
In contrast to the soaring price and the size of the equipment,
In adder 1, adders 44 to 47 output from CPU 41.
The minimum oscillation frequency data DTM and DRM
Waveform reading because data DTS and DRS only need to be added
ROM can be eliminated, resulting in lower equipment costs
The size and the size of the device can be reduced. Also, the lowest
Oscillation frequency data DTM, DRM and step frequency data
By appropriately setting the DTS and DRS, the transmission wave signal
For the raw circuit 13 and the receiving station signal generation circuit 16,
Arbitrarily set the frequency and step frequency of the oscillation signal.
Can be specified.
The power amplification unit 3 includes a power amplification circuit 21 and a transmission
A reception switching circuit 22 and a failure diagnosis switching circuit 23 are provided.
ing. Here, the power amplification circuit 21 is
The power of the transmitted transmission signal is amplified to a predetermined power.
The transmission / reception switching circuit 22 outputs an output from the control circuit 19.
In response to the transmission control signal ST
Transmission / reception switching control. The failure diagnosis switching circuit 23 includes:
It consists of a coaxial relay.
Output the received signal SRX from the
In accordance with the transmission control signal Sf from the control circuit 19,
Therefore, the modulation circuit 1 is used instead of the reception signal SRX from the antenna.
The transmission signal STX output from 5 is output to the reception unit 4.
The receiving section 4 includes a high-frequency amplifier circuit 31 and a first
Inter-frequency amplifier circuit 32, second intermediate frequency amplifier circuit 33, detection
A circuit 34 and a 1/20 frequency dividing circuit 35 are provided. This
Here, the high-frequency amplifier circuit 31 converts the received signal SRX into a predetermined signal.
And amplify. The first intermediate frequency amplification circuit 32 receives the received signal
By mixing SRX and the local oscillation signal SCH, 1
Is converted to a first intermediate frequency signal of 0.455 MHz,
One intermediate frequency signal is amplified with a predetermined gain. 2nd intermediate frequency
The amplifier circuit 33 includes a first intermediate frequency signal and a reference signal Sref.
By mixing the second intermediate frequency of 455 kHz.
And converts the second intermediate frequency signal to a predetermined gain.
Amplify with The detection circuit 34 includes a 1/20 frequency dividing circuit 35.
The 9.1MHz oscillation signal is divided by 20 to generate
455 KHz local signal and second intermediate frequency signal generated
And 200Hz or less by mixing
Generate the measurement signal SM below and send the measurement signal SM.
Output to the signal processing unit 5.
The signal processing unit 5 is based on the measurement signal SM.
Extraction of resonance wave component wave by FFT calculation
Then, based on the extracted resonant wave component waves,
Analyze marine information such as speed. As a specific configuration
, The signal processing unit 5, as shown in FIG.
A / D converter 51 for analog-to-digital conversion of M
And the measurement data output from the A / D conversion circuit 51
An FFT operation circuit 52 for performing an FFT operation based on the
The operation data calculated by the operation circuit 52 is stored.
RAM 53 and various oceans measured based on the calculation data
The information and various data in the calculation process are stored in the LCD panel 55.
And a CPU 54 for displaying the information.
Next, a fault diagnosis operation in the marine radar 1
The overall operation will be described mainly.
First, an outline of the operation during normal measurement will be described.
I will tell.
First, the multiplier circuit 14 generates the transmission wave signal.
Doubling the oscillation signal generated by the path 13
Then, a transmission signal STX is generated. Next, the modulation circuit 15
Is the power after pulse modulation of the generated transmission signal STX
Output to the amplifier 3. Next, the transmission / reception switching circuit 22
Output transmission signal STX to antenna according to transmission control signal ST
I do. As a result, the transmission signal STX is launched toward the sea surface.
As well as being scattered by waves on the sea surface,
Undergoes a Doppler shift. Next, the transmission signal STX
The scattered signal scattered in the opposite direction to the irradiation direction is sent to the antenna.
Therefore, it is received. In this case, the received
The received signal SRX is transmitted to the transmission / reception switching circuit 22 and
Input to the high frequency amplifier circuit 31 via the diagnostic switching circuit 23
After being amplified by the high-frequency amplifier circuit 31,
The signal is output to the intermediate frequency amplifier circuit 32. Then the received signal
SRX is supplied to the first intermediate frequency amplifying circuit 32 for the first intermediate frequency.
After being converted into a wave signal, the second intermediate frequency amplifying circuit 33
Therefore, the signal is converted to the second intermediate frequency signal, and finally the detection
The signal is converted into a measurement signal SM by a path 34. After this,
The signal processing unit 5 calculates the wave speed based on the measurement signal SM.
And so on.
On the other hand, at the time of failure diagnosis, the switching switch
When the switch 6 is operated and the switching signal SS is input, the control circuit
The CPU 41 of the path 19 outputs the lowest oscillation frequency control data DT
M, step frequency data DTS and step frequency data
For data DRS, data with the same content as during normal measurement
Output and the minimum oscillation frequency control data DRM
40.33 Hz lower than the normal local signal frequency
The data which oscillates is output. At the same time, the CPU 41
Is a switching signal for failure diagnosis to the switching circuit 23 for failure diagnosis.
The signal Sf is output. This causes the transmission signal STX to fail.
Input to the high frequency amplifier circuit 31 via the diagnostic switching circuit 23
Is forced. As a result, in the receiving unit 4, the input transmission signal
STX was converted into first and second intermediate frequency signals, and the converted
The detection circuit 34 detects the second intermediate frequency signal. This place
The transmission wave signal generation circuit 13 and the reception station
High accuracy independent of temperature and humidity as the oscillation source of the path 16
Is used, the signal generator 2 and the receiver
When the communication unit 4 is operating normally, the measurement signal SM
Is always shifted by the receiving station signal generation circuit 16.
Signal in accordance with the frequency that was switched, that is, 8 in this example.
A low frequency signal of 0.66 Hz is generated. Then this
The measurement signal SM is output to the signal processing unit 5. This result
As a result, check the output frequency and amplitude value of the measurement signal SM.
Thus, the gain of the signal generator 2 and the receiver 4
About whether it is operating normally or not with high accuracy
Can be used for fault diagnosis.
Next, the signal processing unit 5 performs the A / D conversion
The road 51 converts the measurement signal SM into an analog signal every 0.25 seconds.
Generates measurement data by digital conversion
Then, the data is output to the FFT operation circuit 52. FFT operation circuit 5
2 performs FFT operation on the measurement data with a resolution of 4 Hz
By this, the spectrum distribution of the measurement signal SM is obtained,
The obtained speckle data is stored in the RAM 53. this
In the case, the FFT operation is performed with a resolution of 4 Hz,
Specifically, as shown in FIG.
Cloth. In addition, this spectrum is equivalent to ocean radars 1 to 4
Bragg caused by waves at a distance of 0 km
This corresponds to wave information based on resonance scattering. Then, CPU
54 is based on the spectrum data, as shown in FIG.
From the start of the self-diagnosis shown in FIG.
Spectrum data at the same distance
Collect numbers, sort them in chronological order, and sort them
The new spectrum data is stored in the RAM 53. What
In this case, the time is not limited to 500 seconds, for example,
For example, from the start of self-diagnosis to the elapse of 224 seconds
Change the number of series data and the generation time of measurement data as appropriate.
Can be Next, the FFT operation circuit 52
Based on the spectrum data newly stored in M53
By performing the FFT operation again, as shown in FIG.
Doppler spectrum corresponding to the moving speed of the scattered waves
And the obtained Doppler spectrum data is stored in RAM5.
Store it in 3. Next, the CPU 54 stores the
Based on stored Doppler spectrum data
The resulting spectral distribution of FIG.
Let me show you. According to the figure, the frequency is set to ± 0.66 Hz.
It can be seen that a ppra spectrum exists. This
In the case of, the Doppler spectrum expected to be measured in advance
The overall operation of the signal processing unit 5
Can be diagnosed. Thus, this
According to the marine radar 1, the signal generator 2, the receiver 4,
It is possible to automatically perform a failure diagnosis on the signal processing unit 5.
it can. In this case, the failure diagnosis is performed, for example, once a day.
Preferably to start the first measurement of the day.
It is more preferable to carry out before carrying out.
The present invention is limited to the above embodiment.
The configuration is not specified, and the configuration can be appropriately changed. example
For example, the transmission / reception frequency and the sweep time are indicated in this embodiment.
The values are not limited to the values shown, but may be changed as appropriate for the purpose of measurement.
be able to. Further, the signal generator 2, the power amplifier 3, and the
The configuration of the receiving unit 4 can also be changed as appropriate.
[0035]
As described above,According to the present inventionShortwave or
According to marine radar using ultrashort waves, direct
Using a digital synthesizer as the oscillation source
And the receiving oscillator, and output from the transmitting unit.
By directly receiving the transmitted transmission signal and performing fault diagnosis,
Ensure that the transmitter and receiver are working properly
In addition to being able to diagnose failures with high accuracy,
By comparing the measured value to the expected measured value,
The failure diagnosis can also be reliably performed for the measuring section.
Also,thisOcean using shortwave or ultrashortwave
According to the radar, the oscillation frequency control unit controls the frequency of both oscillation units.
Each step frequency corresponding to the step frequency in the modulated wave
The wave number data is converted into a frequency modulation wave for transmission and a frequency modulation for reception.
Corresponds to the lowest or highest harmonic oscillation frequency
Add or subtract sequentially to each reference oscillation frequency data
To generate both oscillation frequency data,
Cost and the size of the device can be reduced.
You.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る海洋レーダの電気的
なブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る制御回路のブロック
図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る信号処理部のブロッ
ク図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る送信波信号発生回路
および受信局発信号発生回路の発振動作を説明するため
の説明図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る海洋レーダにおける
送受信動作を説明するための説明図である。
【図6】自己診断の際における信号処理部のFFT演算
回路によるFFT演算結果であって、周波数に対するス
ペクトル密度の関係を示すスペクトル密度図である。
【図7】信号処理部のCPUによって時系列的に並び替
えられた経過時間に対するスペクトルレベルの関係を示
す関係図である。
【図8】FFT演算回路によって求められたドップラス
ペクトルの周波数とレベルとの関係を示す説明図であ
る。
【図9】従来から知られている海洋レーダの電気的ブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 海洋レーダ
2 信号発生部
4 受信部
5 信号処理部
13 送信波信号発生回路
16 受信局発信号発生回路
19 制御回路BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an electrical block diagram of a marine radar according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a control circuit according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of a signal processing unit according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an oscillation operation of the transmission wave signal generation circuit and the reception station oscillation signal generation circuit according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a transmission / reception operation in the marine radar according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a spectrum density diagram showing a result of FFT operation by an FFT operation circuit of a signal processing unit at the time of a self-diagnosis, showing a relationship between a spectrum density and a frequency. FIG. 7 is a relationship diagram showing a relationship between a spectrum level and an elapsed time rearranged in time series by a CPU of a signal processing unit. FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a frequency and a level of a Doppler spectrum obtained by an FFT operation circuit. FIG. 9 is an electrical block diagram of a conventionally known marine radar. [Description of Signs] 1 Ocean radar 2 Signal generator 4 Receiver 5 Signal processor 13 Transmission wave signal generator 16 Receiver signal generator 19 Control circuit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−292273(JP,A) 特開 平6−102342(JP,A) 特開 平10−10227(JP,A) 特開 平3−262990(JP,A) 特開 昭60−22681(JP,A) 実開 昭61−50283(JP,U) 実開 昭57−138076(JP,U) 特表 平7−502591(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 Continuation of the front page (56) References JP-A-8-292273 (JP, A) JP-A-6-102342 (JP, A) JP-A-10-10227 (JP, A) JP-A-3-262990 (JP) JP-A-60-22681 (JP, A) JP-A-61-50283 (JP, U) JP-A-57-138076 (JP, U) JP-A-7-502591 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/42 G01S 13/00-13/95
Claims (1)
用の発振周波数制御データに従って生成する送信用発振
部と、当該生成された送信用周波数変調波に基づく送信
信号を送信する送信部と、前記送信用周波数変調波に同
期し、かつ所定周波数だけ変移させられた受信用周波数
変調波を受信用の発振周波数制御データに従って生成す
る受信用発振部とを備え、前記送信信号を間欠送信し、
かつ送信休止時間に受信信号を受信することにより海洋
情報を計測する短波または超短波を用いた海洋レーダに
おいて、前記両発振部の前記各周波数変調波におけるステップ周
波数に対応する各ステップ周波数データを当該送信用周
波数変調波および当該受信用変調波の最低発振周波数ま
たは最高発振周波数に対応する各基準発振周波数データ
に順次それぞれ加算または減算することにより前記両発
振周波数データを生成する発振周波数制御部を備え、 前記両発振部は、発振源としてのダイレクト・ディジタ
ル・シンセサイザーをそれぞれ備えて構成され、 前記送信用周波数変調波および前記受信用周波数変調波
のいずれか少なくとも一方を計測時における周波数から
所定周波数分変移させると共に、前記送信部から出力さ
れた送信信号を直接受信し、その受信信号に基づいて故
障診断を実行可能に構成されていることを特徴とする短
波または超短波を用いた海洋レーダ。(1) A transmission oscillating unit that generates a transmission frequency modulated wave that is a continuous wave according to transmission oscillation frequency control data, and a transmission oscillation unit that generates the transmission frequency modulated wave. A transmission unit that transmits a transmission signal based on the transmission frequency modulation wave, and a reception oscillation unit that generates a reception frequency modulation wave shifted by a predetermined frequency according to the reception oscillation frequency control data in synchronization with the transmission frequency modulation wave. Comprising, intermittently transmitting the transmission signal,
In a marine radar using a short wave or an ultrashort wave for measuring marine information by receiving a reception signal during a transmission suspension time, a step frequency in each of the frequency modulated waves of both the oscillation units is used.
Each step frequency data corresponding to the wave number is
Up to the lowest oscillation frequency of the wave number modulated wave and the receiving modulated wave.
Or the reference oscillation frequency data corresponding to the maximum oscillation frequency
By adding or subtracting to
An oscillation frequency control unit for generating oscillation frequency data, wherein both of the oscillation units are each provided with a direct digital synthesizer as an oscillation source, and any of the transmission frequency modulation wave and the reception frequency modulation wave Or at least one of which is shifted by a predetermined frequency from the frequency at the time of measurement, directly receives the transmission signal output from the transmission unit, and is configured to be able to execute a failure diagnosis based on the received signal. Marine radar using shortwave or ultrashortwave.
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|---|---|---|---|
| JP05578398A JP3466908B2 (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Marine radar using shortwave or ultrashortwave |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH11237465A JPH11237465A (en) | 1999-08-31 |
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Family Applications (1)
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