特許 6674534 アンテナ装置、レーダシステム、及びアンテナ回転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6674534

(24)【登録日】2020年3月10日

(45)【発行日】2020年4月1日

(54)【発明の名称】アンテナ装置、レーダシステム、及びアンテナ回転方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/87 20060101AFI20200323BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20200323BHJP

   G01S 13/95 20060101ALN20200323BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/87

   G01S7/03 248

   !G01S13/95

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-508579(P2018-508579)

(86)(22)【出願日】2017年2月21日

(86)【国際出願番号】JP2017006318

(87)【国際公開番号】WO2017169300

(87)【国際公開日】20171005

【審査請求日】2018年8月31日

(31)【優先権主張番号】特願2016-72083(P2016-72083)

(32)【優先日】2016年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(72)【発明者】

【氏名】淺田 泰暢

【審査官】 渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−００３３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１０５９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９６９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１０２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１９７６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０９２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０３５４９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００５０４８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００ − ５／１４

７／００ − ７／４２

１３／００ − １３／９５

１９／００ − １９／５５

Ｈ０１Ｑ ３／００ − ３／４６

２１／００ − ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転するアンテナと、
測位用衛星から取得される測位信号に基づいて、時刻情報を取得する時刻情報取得部と、
アンテナ回転開始基準時刻を設定するアンテナ回転開始基準時刻設定部と、
前記測位信号から生成される一定の周期でオンとオフが繰り返されるＰＰＳ信号を取得する周期信号取得部と、
前記ＰＰＳ信号に基づいて、前記ＰＰＳ信号よりも周期が短いクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
前記アンテナ回転開始基準時刻と同じ時刻を情報として有する前記時刻情報の直近の、前記ＰＰＳ信号がオンとなるタイミングで、前記アンテナが回転を開始する回転開始タイミングを決定する回転開始制御部と、
前記回転開始タイミングと、前記クロック信号と、に基づいて、前記アンテナの回転駆動機構の回転を制御する回転制御部と、
を備えていることを特徴とする、アンテナ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のアンテナ装置において、
ユーザが希望する前記アンテナの回転開始タイミングを設定時刻として受け付ける設定時刻受付部を更に備え、
前記アンテナ回転開始基準時刻設定部は、前記設定時刻に基づいて前記アンテナ回転開始基準時刻を設定することを特徴とする、アンテナ装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のアンテナ装置と、前記アンテナ装置のアンテナが受波した物標からのエコーに基づいて生成されたエコー信号を処理する信号処理部と、を有するレーダ装置、
を複数備えたレーダシステムであって、
各前記レーダ装置が有するアンテナは、回転開始時において、それぞれの送受波方向が互いに０度又は１８０度以外の向きになっていることを特徴とする、レーダシステム。

【請求項4】

請求項３に記載のレーダシステムにおいて、
回転開始前の各前記アンテナは、それぞれの送受波方向が互いに０度又は１８０度以外の向きに設定され、
各前記アンテナ装置の回転制御処理部は、各前記アンテナの回転を同時に開始することを特徴とする、レーダシステム。

【請求項5】

請求項３に記載のレーダシステムにおいて、
回転開始前の各前記アンテナは、それぞれの送受波方向が同じ向きとなるように設定され、
各前記アンテナ装置の回転制御処理部は、各前記アンテナの回転を、タイミングをずらして開始することを特徴とする、レーダシステム

【請求項6】

請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のレーダシステムにおいて、
複数の前記レーダ装置は、それぞれ、降水を検出する気象レーダ装置であることを特徴とする、レーダシステム。

【請求項7】

測位用衛星から取得される測位信号に基づいて、時刻情報を取得し、
アンテナ回転開始基準時刻を設定し、
前記測位信号から生成される一定の周期でオンとオフが繰り返されるＰＰＳ信号を取得し、
前記ＰＰＳ信号に基づいて、前記ＰＰＳ信号よりも周期が短いクロック信号を生成し、
前記アンテナ回転開始基準時刻と同じ時刻を情報として有する前記時刻情報の直近の、前記ＰＰＳ信号がオンとなるタイミングで、アンテナの回転開始タイミングを決定し、
前記回転開始タイミングと、前記クロック信号と、に基づいて、前記アンテナの回転駆動機構の回転を制御する、
アンテナ回転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナを備えたアンテナ装置、このアンテナ装置を備えたレーダシステム、及びアンテナ回転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アンテナ装置から送波される電波が他のアンテナ装置から送波される電波と干渉しないように、様々な対策がとられてきている。

【0003】

例えば、特許文献１に開示されるレーダ装置では、所定の条件下において電波の送信電力が大きくなるように制御されたり、或いは送波される電波のパルスのタイミングが制御される。これにより、他のレーダ装置との干渉が回避される。

【0004】

また、特許文献２に開示されるレーダ装置では、周波数ホッピングが利用されており、これにより、干渉の影響が低減される。

【0005】

また、特許文献３に開示されるアンテナの同期回転装置（アンテナ装置）では、電波時計等の無線放送波を利用してアンテナの回転角度が同期されている。これにより、複数台のアンテナからの電波が互いに干渉することを回避できる。

【0006】

また、特許文献４に開示されるシステムでは、複数のレーダアンテナから放射される電波が互いに干渉しないように、それぞれのレーダで固有の値に設定された遅延時間が経過した後、電波が送波されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４−３２５１３０号公報

【特許文献2】特開２００５−１９５４５０号公報

【特許文献3】特開２００６−００３３０４号公報

【特許文献4】特開２０１０−２０４０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、複数のアンテナから送波される電波同士の干渉を回避するためには、上述した対策では不十分な場合がある。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、アンテナから送波される電波と他の電波との干渉を低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るアンテナ装置は、回転するアンテナと、時刻情報を取得する時刻情報取得部と、前記時刻情報に基づいて、アンテナ回転開始基準時刻を設定するアンテナ回転開始基準時刻設定部と、前記時刻情報の時間誤差よりも大きな一定の周期で繰り返される周期信号を取得する周期信号取得部と、前記アンテナ回転開始基準時刻と、前記周期信号とに基づいて、前記アンテナが回転を開始する回転開始タイミングを決定する回転制御処理部と、を備えている。

【0011】

（２）前記時刻情報は、測位用衛星から取得される測位信号に基づいて取得される場合がある。

【0012】

（３）前記周期信号は、測位用衛星から取得される測位信号に基づいて生成されるＰＰＳ信号であり、前記回転制御処理部は、前記アンテナ回転開始基準時刻と、前記ＰＰＳ信号とに基づいて、前記回転開始タイミングを決定する場合がある。

【0013】

（４）前記回転開始タイミングは、前記アンテナ回転開始基準時刻の前又は後に前記ＰＰＳ信号がオンとなるタイミングである場合がある。

【0014】

（５）前記回転開始タイミングは、前記アンテナ回転開始基準時刻の直後に前記ＰＰＳ信号がオンとなるタイミングである場合がある。

【0015】

（６）前記アンテナ装置は、前記測位信号に基づいて、前記ＰＰＳ信号よりも周期が短いクロック信号を生成するクロック信号生成部を更に備え、前記回転制御処理部は、前記クロック信号に基づいて、前記アンテナの回転駆動機構の回転を制御する場合がある。

【0016】

（７）前記アンテナ装置は、ユーザが希望する前記アンテナの回転開始タイミングを設定時刻として受け付ける設定時刻受付部を更に備え、前記アンテナ回転開始基準時刻設定部は、前記設定時刻にも基づいて前記アンテナ回転開始基準時刻を設定する場合がある。

【0017】

（８）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るレーダシステムは、上述したいずれかのアンテナ装置と、前記アンテナ装置のアンテナが受波した物標からのエコーに基づいて生成されたエコー信号を処理する信号処理部とを有するレーダ装置、を複数備えたレーダシステムであって、各前記レーダ装置が有するアンテナは、回転開始時において、それぞれの送受波方向が互いに０度又は１８０度以外の向きになっている。

【0018】

（９）回転開始前の各前記アンテナは、それぞれの送受波方向が互いに０度又は１８０度以外の向きに設定され、各前記アンテナ装置の回転制御処理部は、各前記アンテナの回転を同時に開始する場合がある。

【0019】

（１０）回転開始前の各前記アンテナは、それぞれの送受波方向が同じ向きとなるように設定され、各前記アンテナ装置の回転制御処理部は、各前記アンテナの回転を、タイミングをずらして開始する場合がある。

【0020】

（１１）複数の前記レーダ装置は、それぞれ、降水を検出する気象レーダ装置である場合がある。

【0021】

（１２）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るアンテナ回転方法は、時刻情報を取得し、前記時刻情報に基づいてアンテナ回転開始基準時刻を設定し、前記時刻情報の時間誤差よりも大きな一定の周期で繰り返される周期信号を取得し、前記アンテナ回転開始基準時刻と前記周期信号とに基づいて回転開始タイミングを決定し、前記回転開始タイミングでアンテナの回転を開始する。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、アンテナから送波される電波と他の電波との干渉を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係る気象レーダシステムを上方から視た図であって、該気象レーダシステムが有する３つの気象レーダ装置の平面的な位置関係を示す図である。

【図2】本実施形態に係る気象レーダシステムの構成を示すブロック図である。

【図3】図２に示すアンテナ装置の構成を示すブロック図である。

【図4】ＰＰＳ信号と時刻情報信号とを時間軸上において対応させて示す模式図である。

【図5】図２に示すアンテナ装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】変形例に係る気象レーダシステムの各気象レーダ装置が有するアンテナ装置の構成を示すブロック図である。

【図7】変形例に係る気象レーダシステムの構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の実施形態に係るアンテナ装置が適用される気象レーダシステムの構成を示すブロック図である。

【図9】実施形態の各気象レーダ装置が有するレーダアンテナの向き、及び各レーダアンテナの回転開始タイミングについて説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、本発明の実施形態に係る気象レーダシステム１を上方から視た図であって、該気象レーダシステム１が有する３つの気象レーダ装置２，３，４の平面的な位置関係を示す図である。また、図２は、本実施形態に係る気象レーダシステム１の構成を示すブロック図である。

【0025】

図１及び図２に示す気象レーダシステム１では、各気象レーダ装置２，３，４が互いに異なる位置に配置されている。各気象レーダ装置２，３，４は、それぞれを中心とした観測エリア内の各地点における降水強度を算出可能に構成されている。すなわち、本実施形態に係る気象レーダシステム１によれば、１台のレーダ装置ではカバーしきれない比較的広範囲のエリアについて、降水強度を算出することができる。なお、「降水」とは、雨、雪、あられ、みぞれなど、空からから地面へ水分が落下することをいう。また、以下では、降水するこれらの物標を、降水物標と称する場合もある。以下では、本発明の実施形態に係る気象レーダシステム１について、図を参照して説明する。

【0026】

本実施形態に係る気象レーダシステム１は、３つの気象レーダ装置２，３，４を備えている。各気象レーダ装置２，３，４は、図１を参照して、例えば一例として、一辺が３０ｋｍの正三角形の各頂点に対応する位置に配置されている。しかし、各気象レーダ装置２，３，４が配置される位置はこれに限らず、その他の位置に配置されていてもよい。

【0027】

［レーダ装置の構成］
各気象レーダ装置２，３，４は、互いに同じ構成要素を有している。具体的には、各気象レーダ装置２，３，４は、図２を参照して、アンテナ装置８と、サーキュレータ１１と、ＲＦコンバータ１２と、パワーアンプ１３と、受信機１４と、信号処理部１５と、操作・表示部１６と、ＧＰＳアンテナ１７とを有している。アンテナ装置８は、レーダアンテナ１０と、アンテナ回転制御部２０とを有している。

【0028】

レーダアンテナ１０は、指向性の狭い送信波を送波可能なアンテナである。また、レーダアンテナ１０は、受信波を受波可能に構成されている。各気象レーダ装置２，３，４は、送信波を送波してから受信波を受波するまでの時間を測定する。これにより、各気象レーダ装置２，３，４は、降水物標までの距離ｒを検出することができる。

【0029】

レーダアンテナ１０は、回転駆動機構としての電動モータ１０ａを有している。レーダアンテナ１０は、この電動モータ１０ａが回転駆動することにより水平面に沿って３６０°回転することができる。また、レーダアンテナ１０は、仰角φを０°〜１８０°の範囲で変更可能に構成されている。レーダアンテナ１０は、送信波及び受信波を送受信する方向（具体的には、方位θ、仰角φ）を変えながら、送信波及び受信波の送受波を繰り返し行うように構成されている。

【0030】

また、レーダアンテナ１０から信号処理部１５へは、アンテナ回転制御部２０を介して、当該レーダアンテナ１０が現在どの方向を向いているかを示すデータが出力されている。その結果、各気象レーダ装置２，３，４は、受信波を読み出す際には、受信波が到達した位置を、距離ｒと方位θと仰角φとの極座標で取得することができる。なお、レーダアンテナ１０の方位θ及び仰角φは、図示は省略するが、ロータリーエンコーダ、リードスイッチ、光センサ等をレーダアンテナ１０に設けることにより計測することができる。

【0031】

以上の構成で、互いに異なる位置に配置された各気象レーダ装置２，３，４は、該各気象レーダ装置２，３，４の周囲を半球状に探知することができるため、気象レーダシステム１では、上述のように、比較的広範囲に亘って降水を観測できる。

【0032】

また、各レーダアンテナ１０は、初期状態（具体的には、気象レーダシステム１が起動される前の状態）において、ビームＢ２，Ｂ３，Ｂ４（図１参照）の向きが、互いに１２０度の間隔となるように設定されている。各レーダアンテナ１０は、気象レーダシステム１が起動されると、電動モータ１０ａによって同時に回転を開始し、水平面に沿って同じ方向（図１における反時計回り方向）及び同じ角速度で回転する。

【0033】

そして、気象レーダシステム１では、各レーダアンテナ１０の回転開始タイミングが、共用システムであるＧＰＳ（Global Positioning System）によって得られた情報に基づいて決定される。また、気象レーダシステム１では、各レーダアンテナ１０の回転制御が、ＧＰＳによって得られた情報に基づいて行われる。これにより、各レーダアンテナ１０で形成されるビームＢ２，Ｂ３，Ｂ４（図１参照）の互いに対する向きを１２０度間隔に保ったまま、各レーダアンテナ１０を精度良く同期させることができる。この点については、詳しくは後述する。

【0034】

サーキュレータ１１は、パワーアンプ１３から出力された送信信号を、レーダアンテナ１０へ出力するように構成されている。また、サーキュレータ１１は、レーダアンテナ１０で受波された受信波から得られる受信信号を、受信機１４を介してＲＦコンバータ１２へ出力するように構成されている。受信機１４では、サーキュレータ１１からの受信信号を増幅等してＲＦコンバータ１２へ出力する。

【0035】

ＲＦコンバータ１２は、信号処理部１５によって生成された送信信号を、所定のＲＦ周波数帯にアップコンバートし、パワーアンプ１３へ出力する。パワーアンプ１３は、この送信信号を増幅した後にサーキュレータ１１へ出力する。また、ＲＦコンバータ１２は、受信機１４から出力された受信信号をＩＦ周波数帯にダウンコンバートして信号処理部１５へ出力する。

【0036】

信号処理部１５は、ＲＦコンバータ１２からの信号を処理することにより、各気象レーダ装置２，３，４で降水を観測可能な観測エリア内の各地点の降水強度を算出する。具体的には、信号処理部１５は、各地点から得られた受信信号のエコー強度に基づき、各地点の降水強度を算出する。信号処理部１５は、ハードウェア・プロセッサ５（例えば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等）及び不揮発性メモリ等のデバイスで構成される。例えば、ＣＰＵが不揮発性メモリからプログラムを読み出して実行することにより、信号処理部１５に各地点の降水強度を算出させることができる。

【0037】

操作・表示部１６は、ユーザによって操作可能な操作パネル（図示せず）を含んでいる。ユーザは、この操作パネルを操作することにより、気象レーダ装置２，３，４を操作する。また、操作・表示部１６には、信号処理部１５によって算出された各地点の降水強度に基づいて生成されたレーダ画像が表示される。

【0038】

また、ユーザが、操作・表示部１６を適宜操作することにより、レーダアンテナ１０の回転を開始させる時刻としてユーザが希望する時刻である設定時刻ｔ_ｓｅｔが設定される。

【0039】

ＧＰＳアンテナ１７は、測位用衛星としてのＧＰＳ衛星Ｓｔ（図２参照）からの電波をＧＰＳ信号として受信する。ＧＰＳアンテナ１７で受信された測位信号としてのＧＰＳ信号は、アンテナ回転制御部２０に出力される。

【0040】

図３は、図２に示すアンテナ装置８の構成を示すブロック図である。アンテナ装置８が有するアンテナ回転制御部２０は、ＧＰＳタイミングモジュール２１と、アンテナ制御モジュール３０とを有している。

【0041】

アンテナ回転制御部２０は、信号処理部１５の場合と同様、ハードウェア・プロセッサ６（例えば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等）及び不揮発性メモリ等のデバイスで構成される。例えば、ＣＰＵが不揮発性メモリからプログラムを読み出して実行することにより、アンテナ回転制御部２０を、ＧＰＳタイミングモジュール２１及びアンテナ制御モジュール３０として機能させることができる。なお、ＧＰＳタイミングモジュール２１及びアンテナ制御モジュール３０は、それぞれ別体に設けられていてもよく、或いは、１チップで構成されたアンテナ制御モジュール３０が、ＧＰＳタイミングモジュール２１の基板上に実装されていてもよい。

【0042】

ＧＰＳタイミングモジュール２１は、周期信号取得部としてのＰＰＳ信号生成部２２と、クロック信号生成部２３と、時刻信号取得部としての時刻情報信号生成部２４と、を有している。

【0043】

図４は、アンテナ制御モジュールに入力されるＰＰＳ信号と時刻情報信号とを時間軸上において対応させて示す模式図である。

【0044】

ＰＰＳ信号生成部２２は、ＧＰＳアンテナ１７から得られたＧＰＳ信号に基づき、一定の周期で繰り返される周期信号としてのＰＰＳ信号を生成する。ＰＰＳ信号とは、図４に示すように、１秒周期で繰り返される矩形状のパルス波を有する信号であって、そのパルス波の周期の誤差が非常に小さい信号である。ＰＰＳ信号生成部２２で生成されたＰＰＳ信号は、アンテナ制御モジュール３０に出力される。

【0045】

クロック信号生成部２３は、ＧＰＳアンテナ１７から得られたＧＰＳ信号に基づき、クロック信号を生成する。このクロック信号は、ＰＰＳ信号よりも短い周期で繰り返される矩形状のパルス波を有する信号である。クロック信号は、例えばＰＰＳ信号に基づいて生成されるため、そのパルス波の周期の誤差が、ＰＰＳ信号の場合と同様、非常に小さい。クロック信号生成部２３で生成されたクロック信号は、アンテナ制御モジュール３０に出力される。

【0046】

時刻情報信号生成部２４は、ＧＰＳアンテナ１７から得られたＧＰＳ信号に基づき、１秒周期で、時刻情報信号を生成する。時刻情報信号生成部２４で生成された時刻情報信号は、アンテナ制御モジュール３０に出力される。

【0047】

なお、アンテナ制御モジュールに入力される各時刻情報信号は、その時刻情報信号が有する時刻情報が入力された後に直近でアンテナ制御モジュールに入力されるＰＰＳ信号のパルス波形の立ち上がり部分の時刻が、その時刻情報信号が有する時刻となるように、ＧＰＳタイミングモジュール２１からアンテナ制御モジュール３０へ出力される。図４を参照して具体的に説明すると、時刻情報として２０１６年１月１８日１０時０分０秒の情報を有する時刻情報信号は、その時刻よりも１秒前の時刻情報（２０１６年１月１８日９時５９分５９秒）を有する時刻情報信号に対応するＰＰＳ信号のパルス波形の立ち上がり時刻から５０ｍｓ後に、アンテナ制御モジュール３０に入力される。なお、時刻情報信号の時間誤差は数十ｍｓ程度であり、ＰＰＳ信号の周期である１秒よりも小さい。

【0048】

アンテナ制御モジュール３０は、設定時刻受付部３１と、アンテナ回転開始基準時刻設定部としての基準時刻設定部３２と、回転制御処理部３３とを有している。

【0049】

設定時刻受付部３１は、ユーザによって設定された設定時刻ｔ_ｓｅｔを受け付ける。

【0050】

基準時刻設定部３２は、レーダアンテナ１０が回転を開始する時刻の基準となる時刻であるアンテナ回転開始基準時刻としての基準時刻ｔ_ｓｔｄを設定する。本実施形態では、基準時刻設定部３２は、設定時刻受付部３１によって受け付けられた設定時刻ｔ_ｓｅｔと同じ時刻を、基準時刻ｔ_ｓｔｄとして設定する。

【0051】

回転制御処理部３３は、回転開始制御部３４と、回転制御部３５とを有している。

【0052】

回転開始制御部３４は、前記基準時刻ｔ_ｓｔｄと同じ時刻を情報として有する時刻情報信号を受けた直後にＰＰＳ信号がオンとなるタイミングで（言い換えれば、ＰＰＳ信号がハイレベルとなるタイミングで）、レーダアンテナ１０が有する電動モータ１０ａに回転開始信号Ｓを出力し、回転開始信号Ｓを受けた電動モータ１０ａは直ちに回転駆動する。すなわち、上述したＰＰＳ信号がオンとなるタイミングは、電動モータ１０ａが回転を開始する回転開始タイミングｔ_ｓｔである。これにより、各レーダアンテナ１０は、回転開始タイミングｔ_ｓｔに到達すると、水平面に沿って同時に回転を開始する。

【0053】

回転制御部３５は、各レーダアンテナ１０が有する電動モータ１０ａの回転を制御する。具体的には、回転制御部３５は、ステッピングモータで構成された電動モータ１０ａを、クロック信号生成部２３で生成された精度の高いクロック信号のパルスに基づいて回転させる。回転制御部３５は、例えば一例として、精度の高いクロック信号のパルスを受ける毎に、電動モータ１０ａを１ステップ分だけ回転させる。これにより、各電動モータ１０ａが同じタイミングで同じステップ幅分だけ回転する。すなわち、図１を参照して、各気象レーダ装置２，３，４で形成されるビームＢ２，Ｂ３，Ｂ４の互いに対する角度が１２０度に保たれたまま、各レーダアンテナ１０が回転する。

【0054】

［アンテナ装置の動作について］
図５は、図２に示すアンテナ装置８の動作を示すフローチャートである。以下では、図５を用いて、アンテナ装置８によってレーダアンテナ１０が回転される際に実施されるアンテナ回転方法について説明する。なお、ここでは、レーダアンテナ１０が回転するまでのステップについて説明する。

【0055】

まず、ステップＳ１では、ユーザによる設定時刻ｔ_ｓｅｔの設定が行われる。ユーザによって設定された設定時刻ｔ_ｓｅｔは、設定時刻受付部３１によって受け付けられる。

【0056】

ステップＳ２では、ステップＳ１の前若しくは後に、又はステップＳ１と並行して、時刻情報信号生成部２４によって、時刻情報信号が生成される。

【0057】

ステップＳ３では、ステップＳ１及びＳ２の前若しくは後に、又はこれらと並行して、ＰＰＳ信号生成部２２によって、ＰＰＳ信号が生成される。

【0058】

上述したステップＳ１及びＳ２の後、ステップＳ４では、基準時刻設定部３２によって、基準時刻ｔ_ｓｔｄが設定される。

【0059】

上述したステップＳ３及びＳ４の後、ステップＳ５では、回転開始制御部３４によって、回転開始タイミングｔ_ｓｔが決定される。

【0060】

次に、ステップＳ６では、レーダアンテナ１０が、回転開始タイミングｔ_ｓｔで回転を開始する。

【0061】

［効果］
以上のように、本実施形態に係る気象レーダシステム１のアンテナ装置８、及びこのアンテナ装置８を用いたアンテナ回転方法では、基準時刻ｔ_ｓｔｄと周期信号（本実施形態の場合、ＰＰＳ信号）とに基づいて、レーダアンテナ１０の回転開始タイミングｔ_ｓｔが決定される。こうすると、回転開始タイミングｔ_ｓｔを、例えば単に基準時刻ｔ_ｓｔｄのみを用いて決定する場合と比べて、より多くの情報に基づいて回転開始タイミングｔ_ｓｔを決定できるため、回転開始タイミングｔ_ｓｔをより正確に決定することができる。また、アンテナ装置８によれば、例えば、基準時刻ｔ_ｓｔｄが受信された時刻と実際の時刻との間に誤差がある場合であっても、その時刻を、周期信号によって実際の時刻に精度よく一致させることが可能となる。そうすると、回転開始タイミングｔ_ｓｔが所望の時刻とずれてしまうことに起因して、各ビームＢ２，Ｂ３，Ｂ４の向きが一致又は対向してしまう事態を回避できる。

【0062】

従って、アンテナ装置８及びアンテナ回転方法によれば、アンテナ（例えば気象レーダ装置２のレーダアンテナ１０）から送波される電波と他の電波（例えば気象レーダ装置３，４のレーダアンテナ１０から送波される電波）との干渉を低減できる。

【0063】

また、アンテナ装置８によれば、測位用衛星（本実施形態の場合、ＧＰＳ衛星Ｓｔ）から取得される測位信号（本実施形態の場合、ＧＰＳ信号）に基づいて、比較的容易に時刻情報を得ることができる。

【0064】

また、アンテナ装置８によれば、時間的に隣接するパルスの各立ち上がり部分の時間間隔の誤差が非常に少ない、高精度なＰＰＳ信号に基づいて、回転開始タイミングｔ_ｓｔを設定することができる。これにより、回転開始タイミングｔ_ｓｔをより一層正確に決定することができる。

【0065】

また、アンテナ装置８では、図４を参照して、基準時刻ｔ_ｓｔｄの直後にＰＰＳ信号がオンとなるタイミングが、回転開始タイミングｔ_ｓｔとして決定される。ＧＰＳでは、時刻情報信号が有する時刻情報（図４を参照して、例えば２０１６年１月１８日１０時０分０秒）が示す時刻に、該時刻情報信号の直後のＰＰＳ信号が立ち上がる。これにより、アンテナ装置８によれば、回転開始タイミングｔ_ｓｔを、設定時刻ｔ_ｓｅｔに基づいて設定された基準時刻ｔ_ｓｔｄと精度良く一致させることができるため、回転開始タイミングｔ_ｓｔを設定時刻ｔ_ｓｅｔに高精度で合わせることができる。

【0066】

また、アンテナ装置８によれば、ＧＰＳ信号から得られる精度の高いクロック信号に基づいてステッピングモータの回転が制御されるため、複数のレーダアンテナ１０を同時に同じ角度ずつ、正確に回転させることができる。

【0067】

また、アンテナ装置８では、基準時刻ｔ_ｓｔｄが、ユーザによって設定された設定時刻ｔ_ｓｅｔにも基づいて決定される。これにより、基準時刻ｔ_ｓｔｄを所望の時刻に設定することができる。

【0068】

また、気象レーダシステム１によれば、アンテナから送波される電波と他のアンテナから送波される電波との干渉を低減可能なアンテナ装置８を備えたレーダシステムを提供できる。

【0069】

また、気象レーダシステム１では、各レーダアンテナ１０のビームＢ２，Ｂ３，Ｂ４の向きが、回転開始時において、互いに０度又は１８０度以外の向きになっている。これにより、気象レーダシステム１の動作中に各レーダアンテナ１０が同じ方向になったり向かい合う方向となることを回避できるため、各レーダアンテナ１０から送波される電波間の干渉をより確実に低減できる。

【0070】

また、気象レーダシステム１では、各アンテナ回転制御部２０による回転動作が行われる前の各レーダアンテナ１０が、各ビームＢ２，Ｂ３，Ｂ４の向きが互いに０度又は１８０度以外の向きとなるように設定されている。そして、気象レーダシステム１では、各アンテナ回転制御部２０が対応するレーダアンテナ１０の回転を同時に開始する。これにより、気象レーダシステム１の動作中に各レーダアンテナ１０が同じ方向になったり向かい合う方向となることを確実に回避できる。

【0071】

また、気象レーダシステム１では、それぞれから送波される電波間の干渉が低減された複数の気象レーダ装置２，３，４によって各地点の降水強度が算出されるため、広範囲に亘って正確に降水強度を算出できる。

【0072】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0073】

（１）図６は、変形例に係る気象レーダシステムの各気象レーダ装置が有するアンテナ装置８ａの構成を示すブロック図である。上述した実施形態では、ＧＰＳ信号から得られるクロック信号に基づいてレーダアンテナ１０の回転を制御する例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、本変形例では、ＧＰＳ信号から得られるクロック信号に基づくレーダアンテナ１０の回転の制御が行われず、気象レーダ装置２，３，４毎に、レーダアンテナ１０の回転制御が行われる。この場合であっても、上記実施形態の場合と同様、各レーダアンテナ１０の回転開始タイミングｔ_ｓｔを正確に合わせることができるため、アンテナから送波される電波と他のアンテナから送波される電波との干渉を低減することができる。

【0074】

また、本変形例によれば、上記実施形態の場合と比べて、ＧＰＳタイミングモジュール２１ａにおいてクロック信号生成部２３が省略された構成となっており、且つアンテナ制御モジュール３０ａの回転制御処理部３３ａにおいて回転制御部３５が省略された構成となっている。これにより、上記実施形態と比べて、気象レーダシステムの構成を簡素化できる。

【0075】

（２）上述した実施形態及び変形例では、公共システムとしてのＧＰＳから得られるＧＰＳ信号を用いてレーダアンテナ１０の回転を開始したが、これに限らず、その他の公共システムから得られる信号に基づいて、レーダアンテナ１０の回転を開始してもよい。例えば一例として、図７に示す気象レーダシステム１ａのように、標準電波を送波する標準電波送信所Ｔから送波された標準電波を受波する標準電波用アンテナ１７ａで受波された信号に基づき、レーダアンテナ１０の回転を開始してもよい。或いは、ＧＰＳ以外の測位システム（例えばＧＬＯＮＡＳＳ）、ＮＴＰ（Network Time Protocol）から得られる信号に基づいて、レーダアンテナ１０の回転を開始してもよい。これらの場合であっても、上記実施形態の場合と同様、レーダアンテナ１０の回転開始タイミングｔ_ｓｔと設定時刻ｔ_ｓｅｔとを精度良く対応させることができるため、アンテナから送波される電波と他の電波との干渉を低減できる。

【0076】

（３）図８は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置８が適用される気象レーダシステム１ｂの構成を示すブロック図である。上述した実施形態では、アンテナ装置８を、複数の気象レーダ装置２，３，４を有する気象レーダシステム１に適用する例を例に挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、本発明に係るアンテナ装置８は、図８に示すような、１つの気象レーダ装置７を有する気象レーダシステム１ｂに適用することもできる。この場合であっても、気象レーダ装置７の回転開始タイミングｔ_ｓｔを正確に決定することができる。そうすると、他のレーダ装置（図示省略）のビームがどの時刻にどの方向を向いているかを把握できる場合等に、自身のアンテナと前記他のレーダ装置のアンテナとが同じ方向を向いたり或いは対向したりしないように、自身のアンテナの回転時刻を正確に決定できる。これにより、気象レーダ装置７からの電波が、前記他のレーダ装置から送波される電波と干渉することを回避できる。なお、図８に示す気象レーダ装置７の構成は、上記実施形態の気象レーダ装置２，３，４と同じであるため、その説明を省略する。

【0077】

（４）図９は、上記実施形態の各気象レーダ装置２，３，４が有するレーダアンテナ１０の向き、及び各レーダアンテナ１０の回転開始タイミングについて説明するための模式図である。

【0078】

上述した実施形態では、各レーダアンテナ１０の向きが互いに１２０度の間隔となるように各レーダアンテナ１０が設定された状態において、レーダアンテナ１０を同じタイミングで回転させる例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、図９を参照して、各気象レーダ装置２，３，４のレーダアンテナ１０の向きが互いに同じ向きとなるように設定された状態において、各レーダアンテナ１０を異なるタイミングで回転させてもよい。この場合であっても、各レーダアンテナ１０の向きが同じ又は対向した状態での電波の送受波が回避可能となるため、各レーダアンテナ１０からの電波同士が干渉することを防止できる。

【0079】

（５）上述した実施形態では、図４を参照して、基準時刻ｔ_ｓｔｄ直後のＰＰＳ信号の立ち上がりを回転開始タイミングｔ_ｓｔと決定したが、これに限らない。具体的には、基準時刻ｔ_ｓｔｄの前のＰＰＳ信号の立ち上がりを回転開始タイミングｔ_ｓｔと決定してもよく、或いは、基準時刻ｔ_ｓｔｄの複数後のＰＰＳ信号の立ち上がりを、回転開始タイミングｔ_ｓｔと決定してもよい。

【0080】

（６）上述した実施形態及び各変形例では、本発明に係るアンテナ回転制御部を気象レーダシステムに適用する例を挙げて説明したが、これに限らず、その他の装置及びシステムに適用することもできる。例えば一例として、舶用レーダに適用することもできる。

【0081】

（７）上述した実施形態では、各レーダアンテナ１０の電動モータ１０ａをステッピングモータで構成する例を挙げて説明した。しかし、これに限らず、電動モータとして、ステッピングモータでない通常のモータを用いることもできる。この場合、回転制御部は、精度の高いクロック信号に基づき、電動モータの駆動パルスのデューティー比を制御する。これにより、各電動モータの回転速度を設定するためのデューティー比が高い精度で一致するため、各電動モータを高い精度で同期して回転させることができる。

【0082】

（８）上述した実施形態では、時刻情報をＧＰＳ信号に基づいて生成したが、これに限らない。具体的には、例えば一例として、ユーザが有する時計に基づいて、各レーダ装置で用いられる時刻情報を生成してもよい。この場合であっても、上記実施形態の場合と同様、各レーダアンテナの回転開始タイミングを正確に合わせることができるため、アンテナから送波される電波と他のアンテナから送波される電波との干渉を低減することができる。

【0083】

（９）上述した実施形態では、周期信号としてＰＰＳ信号を用いているが、この限りでなく、その他の周期信号を用いてもよい。この場合、時刻情報信号の時間誤差よりも大きな周期であって、該時刻情報信号の時間誤差よりも小さな時間誤差で繰り返される略一定周期の周期信号を用いることで、上述した実施形態の場合と同様、アンテナから送波される電波と他のアンテナから送波される電波との干渉を低減することができる。

【0084】

（１０）上述した実施形態では、ＧＰＳ信号に基づいてＰＰＳ信号を生成する例を挙げて説明したが、これに限らない。具体的には、ＧＰＳ以外の測位システムから得られる測位信号に基づいて、ＰＰＳ信号を生成してもよい。

【0085】

（１１）上述した実施形態では、レーダアンテナ１０を同期して回転させるために、ＧＰＳ信号に基づいて生成されたクロック信号を用いたが、これに限らず、精度の高いクロック周波数を有するクロック信号であれば、クロック信号はどのように生成されてもよい。例えば、ＧＰＳシステム以外の測位システムから得られる測位信号に基づいてクロック信号が生成されてもよく、或いは、何らかの基準信号を補正等することによって精度が向上したクロック信号が生成されてもよい。

【符号の説明】

【0086】

１，１ａ 気象レーダシステム
２，３，４，７ 気象レーダ装置
８，８ａ アンテナ装置
１０ レーダアンテナ（アンテナ）
２０，２０ａ，２０ｂ アンテナ回転制御部
３１ 設定時刻受付部
３２ 基準時刻設定部
３３，３３ａ，３３ｂ 回転制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】