現代科学技術の絶え間ない発展に伴い、情報技術プラットフォームに基づく新しいタイプの航海計器や機器が絶えず登場している。これらの新しい設備は海洋レーダーとのデータ融合と情報共有を実現した。電子測位システム（EPFS）は通常、GPS、BeiDou、GLONASSなどを採用し、レーダーに船舶の位置と時刻の基準データを提供する。船舶速度・距離測定装置（SDME）は一般に測距儀であり、レーダーに船舶速度を提供し、AISはレーダーに船舶識別情報、動的データ、航行データを含む目標識別情報を提供する。ジャイロコンパスなどの送信ヘディング装置（THD）は、レーダーに船舶の方位を提供する。電子海図（ENC）またはその他のベクトル海図システムは、海図データをレーダーに提供する。レーダーは、航海日誌記録装置（VDR）に記録用の画像と追跡目標データを提供する。ブリッジ・ウォッチ・アラーム・システムなどの他のセンサーもレーダーに接続して、多機能、多任務、高精度の航海情報システムを形成することができる。

基本的なレーダー機器は、サブアセンブリの種類によって、アンダーマスト（一般に3ユニットと呼ばれる）レーダーとオーバーマスト（一般に2ユニットと呼ばれる）レーダーに分けられる。アンダーマスト・レーダーの本体は、アンテナ、トランシーバー、ディスプレイの3つのボックスに分かれている。アンテナはメインマストかレーダーマストに取り付けられ、ディスプレイは操縦室に、トランシーバーは通常、海図室かブリッジ近くの機器室に取り付けられる。トランシーバーがアンテナベースと一体化してマストに取り付けられている場合は、アップマスト型レーダーと呼ばれる。ビローマスト型レーダーはメンテナンスが容易で、大型船に多く採用されており、送信出力も通常高い。小型・中型船では、送信出力が低く、設備費も安いアッパーマスト型がよく使われるが、保守が比較的難しい。

海上レーダー・システムの構成はより複雑で、アンテナ・ユニット、トランシーバー・ユニット、プロセッサー・ユニット、ディスプレイ・ユニット、コントロール・ユニット、電源などの部分に分けることができる。機能的な観点から見ると、トランシーバ・ユニットは、タイマ、送信システム、受信システム、デュプレクサの4つの部分に細分化することができます。図1-1-1に、フルノ製レーダーのシステムコンポーネントを示します。

図 1-1-1 古野レーダーモデルのシステム構成要素

(1) 物理的セキュリティ

レーダーの動作時には高電圧が発生します。メンテナンスの際は、まず電源を切り、高電圧部分を放電してからオーバーホールを行ってください。電気工事が必要な場合は、高電圧感電事故を防止し、電磁波障害を避けるため、事前に保護措置を講じる必要があります。マグネトロンの周囲には強い磁場があるため、メンテナンス作業者は作業中、時計、携帯電話、強磁性体などの物をマグネトロンに近づけないようにしてください。

(2) 機器の安全性

マグネトロンの寿命を延ばすためには、電源を入れた後、少なくとも3分間は十分に暖機する必要があります。特に、船舶が港に停泊しているときや、低温多湿の気候のときにレーダーを長時間使用しない場合は、暖機時間を適切に延長する必要があります。永久磁石の磁気特性を保護するため、マグネトロンに強磁性体を近づけることは厳禁であり、分解時には非強磁性体の工具を使用する。マグネトロンのスペアパーツは通常専用の箱に入っていますので、ご使用の際は他の強磁性体から10cm以上離し、スペアパーツ同士は20cm以上離してください。

(3) マグネトロンの交換と「味付け」運転

マグネトロンのスペアを交換する場合、真空管内の真空度を上げ、動作中に真空管が発火してカソードが損傷するのを防ぐため、新しいマグネトロンを「シーズニング」する必要があります。具体的な「シーズニング」の方法は、レーダーをレディ（スタンバイ）状態にし、30分以上保持した後、10分以上発射操作を行う。その際、マグネトロン電流の変化を観察し、画面表示の現象に注意し、真空管の作動音を聞く。電流計の指針が安定し、ジリジリせず、画面が均一にスキャンし、放電音もなく真空管が動作すれば、機械のスイッチを切り、高電圧を正常値に調整し、レーダーを発射できる。マグネトロン電流がスムーズで、均等にスキャンし、異常な音の放射がないことを確認し、「味付け」操作が終了します。そうでなければ、準備状態のレーダーのウォームアップ時間を延長する必要がある。条件が許せば、予備のマグネトロンはできれば半年ごとに交換する。

1.ワーキング・バンド
民間船舶で使用されるレーダーには、3cmと10cmの2種類の波長がある。波長3cmのレーダーの周波数帯域は2.9〜3.1GHz、波長10cmのレーダーの周波数帯域は9.3〜9.5GHzである。 レーダーを長時間使用すると、送信周波数に誤差が生じる。Xバンドレーダーの場合、周波数ドリフトは通常±55MHz以内である。

2.パルス幅
レーダーの各送信周期における RF パルス発振の持続時間はパルス幅と呼ばれ、記号 τ で示されることが多い。送信パルス幅は、レーダーの観測要求を満たすために選択されるレンジによって異なる。 レーダーは通常、0.04～1.2μsの範囲でいくつかのパルス幅を持つ。

3.パルス繰り返し周波数
レーダーが1秒間に発射するパルスの数はパルス繰り返し周波数と呼ばれ、fr、PRF（Pulse Repetition Frequency）またはPPS（Pulses Per Second）で表すことができ、その逆数がパルス繰り返し周期Tである。

4.送信パワー
パルス領域を使用するレーダーのピーク送信出力は、通常4～30kWである。

デュプレクサはトランシーバ・スイッチとも呼ばれる。レーダーは送受信に共通のアンテナを使用するため、送信機からの大電力パルスが受信システムに漏れると、受信システムのフロントエンド回路が焼損する可能性がある。送信システムが動作すると、デュプレクサはアンテナと送信システムを接続します。送信終了後、デュプレクサは自動的にアンテナを送信システムから切り離し、アンテナと受信システムの接続を再確立することで、送受信共通アンテナ機能を実現します。したがって、デュプレクサは送信パルスが受信システムに入るのを防ぎ、受信回路を保護することができる。現在、デュプレクサには主にフェライトサーキュレータ（Ferrite Circulator）が使用されています。

1.導波管

導波管は、単に導波管と呼ばれることが多く、真鍮または銅で作られ、内部が高度に仕上げられた長方形の中空管です。 3 cm レーダーには 23 mm x 10 mm が、10 cm レーダーには 72 mm x 34 mm が使用されます。 導波管を取り付ける際には、プレーンコネクタをアンテナの方に、チョークコネクタをトランシーバの方に向ける必要があります。これにより、コネクタ間に物理的な接触がなくても、マイクロ波の電気的な導通が確保されます。また、導波管は以下の注意事項を守って設置する必要があります：

図 1-1-7 導波管と導波管素子

• (1）清潔度チェック 導波管スペアーの両端にはシーリングキャップが付いており、使用前に開ける必要があります。開封後、導波管内部が汚れていないか注意深くチェックし、必要であれば純アルコールで洗浄する必要があります。
• (2) 長さと減衰： 導波管はマイクロ波に対して一定の減衰効果があるため、設置長は20mを超えないようにし、カーブ導波管の数は5本を超えないようにする。導波管が長すぎると信号伝送損失が著しく増加する。
• (3) 軟性導波管の禁忌： ソフト導波管は劣化しやすいため、屋外設置には適さない。
• (4) フランジの向きと保護： 取り付けの際は、平面フランジをアンテナ側に、チョークフランジをトランシーバー側に向け、防水ゴムリングを取り付ける必要があります。接続ボルトはしっかりと固定し、設置後は錆びないように塗装すること。
• (5) 防水侵入： アンテナからトランシーバーに水が漏れるのを防ぐため、トランシーバーの導波管出口を雲母シートで覆う。
• (6) ブラケットの固定： 導波管を設置する際、過大な外力を避けるため、1～2m毎に固定ブラケットを設置する必要がある。導波管が衝突しやすい位置には、必要に応じて保護カバーを取り付ける。

1.指向性： レーダーアンテナの理想的な放射ビームは、左右対称のスカラップ形状をしています。理論的には、指向性ダイアグラムは、アンテナの放射性能を記述するために一般的に使用されます。レーダー放射フラップ、より強いビームの放射は、メインフラップと呼ばれ、その出力電力は90%以上の総レーダー放射電力を占めている。メインフラップは多くの弱いサイドフラップ放射の周りに対称的に分布し、一般的にレーダー観測に大きな影響を与えません。

2.ビーム幅： アンテナのビーム幅は、メインフラップ上の2つのハーフパワー点間の角度として定義されます。レーダーターゲット検出のための方位角精度と方位角分解能を確保するために、アンテナの水平ビーム幅（HBW）一般的に1°~2°と非常に狭い。船の揺れやその他の厳しい環境下で海面目標を見失わないために、レーダーは垂直ビーム幅（VBW）大きめで、約20度から30度。

3.ゲイン アンテナの指向性は利得で表すこともできる。アンテナの利得とは、入力電力が等しい場合に、実際のアンテナから発生する信号電力密度と、空間の同じ地点にある理想的な放射ユニットから発生する信号電力密度の比です。

レーダー受信システムは、良好な選択性、高利得、広い通過帯域とダイナミックレンジを有し、混在する干渉クラッタとノイズバックグラウンドから強度変化の大きい有用なターゲットエコーを抽出し、処理・増幅して鮮明な映像信号を表示装置に出力することができる。

(i) レーダー受信システムの基本構成要素

フルノFAR-2827レーダーの受信系は、図1-1-10に示すように、トランシーバユニットの上半分に配置されている。受信系は、マイクロ波集積増幅器・インバータ（MICアセンブリ）、中間周波増幅回路（IF回路基板）、RF制御回路基板（RFC電源回路基板）から構成される。

図 1-1-10 フルノ FAR-2827 レーダー受信システム

(レーダー受信システムの主な技術仕様

• 1. IF周波数： 機器のメーカーにもよるが、レーダーIFは30MHz、60MHz、45MHzが一般的。
• 2.感度と倍率： 感度は通常、識別可能な最小信号電力Prminで表され、通常10-¹²~10-¹⁴ Wである。 120~160 dB。
• 3.通過帯域： バンド幅とも呼ばれる。通過帯域が広いほど信号の歪みが少なく、観測精度が向上するが、感度を維持するのが難しくなる。

最新のレーダーは、レーダー情報処理表示端末として高品質のフラットパネルモニター（TFT、OLEDなど）を使用しています。船舶用レーダー・モニターの表示内容は豊富で、カラー・チャート（ECDISに接続されている場合）、プロット・グラフィック、レーダー・ターゲット・エコー、AISターゲット・アイコン、システム操作メニューなどがあります。レーダーディスプレイには、入出力（I/O）インターフェース、ビデオプロセッサ、インフォメーションプロセッサ、メインコントローラ、統合ディスプレイおよび操作制御端末が含まれます。

(i) コントローラー： メインコントローラは情報処理と表示システムの制御センターで、通常、高性能の工業用CPUチップを採用し、バス、メモリ、その他の関連部品の協力の下で、システムの各部分の作業を調整する。

(ii) 入出力インターフェースとビデオプロセッサ： 同期ユニット（以前は時間遅延ラインとして知られていた）は、送信機とディスプレイを調整し、系統的な測距誤差を排除する役割を果たす。座標変換器は、極座標のビデオエコーをラスタライズ表示用の直角座標のビデオに変換します。ビデオ処理には、雨や雪の干渉抑制、共周波干渉抑制、トレーリング表示、走査相関処理、エコー拡大などが含まれます。

(iii) 情報処理業者： 様々なセンサーからの情報を統合的に処理し、目標の追跡と情報融合を実現し、船員の衝突回避支援を行う。

(iv) 統合されたディスプレイと操作制御端末： オペレータは、移動レンジマーカーサークル（VRM）、電子方位線（EBL）、距離・方位測定（EBRL）、船首線（HL）などのツールに端末でアクセスできる。測定ツールのグラフィカルな識別を図 1-1-12 に示す。

図 1-1-11 統合ディスプレイ制御端子

図 1-1-12 測定ツールのグラフィカルな識別

図1-1-13に示すFuruno FAR-2328Wレーダープロセッサーの筐体には、マザーボード、電源、ネッ トワーク（LAN）信号変換器、ファン、ターミナルボード（TBボード）、ヒューズなどが搭載されてい ます。AC電源はAC100～230V、DC電源はDC24V、標準モニター電源パラメータはAC100～ 230V、オプションのHUB電源はAC100～230Vです。AC電源は100～230 V AC、DC電源は24 V DC、標準モニター電源パラメーターは100～230 V AC、オプションのHUB電源は100～230 V AC。

図 1-1-13 FURUNO FRA-2328W プロセッサシャーシ

レーダーI/Oインターフェースはマイコンを通して外部データを受信する役割を持ち、変調レートはポートの特性に合わせてボーレート（4800～38400bit/s）を設定します。外部デバイスは図 1-1-14 に示すように、ジャイロコンパス、AIS、GPS、オドメトリ、ECDIS、AMS、VDR などです。データは以下を満たす必要があります。 IEC 61162およびAD-10 フォーマットの要件

図 1-1-14 外部センサーのトポロジー図

(i) 入力インターフェース： 相互接続にはツイストシールド線を使用する。最近の計器はRS-232、RS-422、RS-485を使用する傾向がある。

入力インターフェースは、センサー情報をレーダーシステムに送り込みます。情報のフォーマットがレーダー装置の要件に対応していない場合は、インターフェースを介して変換する必要があり、機器はツイストシールドケーブルを使用して相互接続する必要があります。

最近の船舶用計器の多くはデジタルインターフェースを採用しており、フォーマット変換の必要がなく、接続も比較的容易です。レーダーが採用するシリアル通信プロトコルの拡張インターフェースには、一般的な シリアルインターフェースとして、RS-232、RS-422、RS-485 などがあります。図 1-1-15 に示すように、FURUNO FAR-28×7 シリーズレーダーのインターフェイスを例に取ります。FURUNO FAR-28×7 シリーズは、第一方位センサからのデータ受信に RS-485 トランシーバを採用し、図 1-1-15(a)に示すように、その伝送レートを 4800bit/s または 38.4kbit/s から選択することができます。レーダーとトリップメーター等の航海計器との接続は図1-1-15(b)のようになる。 図 1-1-15(c)に示すように、レーダーと ECDIS を相互に入力として使用できる機種もある。

(ii) 出力インターフェース： レーダーは少なくともVDRに出力しなければならない RGBフォーマット（1280×1024ピクセル）アナログビデオ信号またはイーサネット/DVIインターフェース信号。

出力インターフェースは、レーダーの映像情報を他のナビゲーション機器やシステムに送信するために使用されます。IECレーダー性能試験規格によると、レーダーは少なくともアナログビデオ信号をRGBフォーマット（1280×1024ピクセル）でVDRに出力するインターフェースを備えていなければなりません。レーダーの表示性能がRGBフォーマットに対応していない場合は、DVI（デジタルビジュアルインタフェース）またはイーサネットインタフェースが必要であり、ネットワーク帯域幅は、少なくとも15秒ごとに完全なレーダー画面ショットの送信をサポートする必要があります。

(センサーの接続不良： フォルトはアラートボックスをトリガーします。例えば、ボーレート設定が一定でない場合、異常なデータ転送が発生する可能性があります。

センサーのデータ伝送に失敗するとレーダーアラームが作動し、アラートボックスに特定のア ラームメッセージが表示されます。レーダーセンサー接続に関連するアラームメッセージの一部を表 1-1-3 に示します。

表1-1-3 フルノレーダーセンサー接続関連アラーム情報

(iv) レーダーインターフェースの例：

レーダーシステムを配線する場合は、メーカー付属の配線を優先的に使用するか、レーダー設置説明書の基本要件を満たす配線であることを確認してください。

SPERRY VISIONMASTER FTマリンレーダーを例にとると、そのセンサー構成とパラメータ設定は表1-1-1のとおりです。ボーレートは要件に応じて設定する必要があります。ボーレートの設定が一定でない場合、異常なデータ伝送につながることに注意する必要があります。

表 1-1-1 SPERRY VISIONMASTER FT レーダーセンサーの構成とパラメータ設定

フルノ FAR-2×7 シリーズレーダーの入出力構成と一部のセンサーを表 1-1-2 に示します。レーダーの電源は、プロセッサー、ディスプレイ、コントロールユニット、アンテナに必要です。自動マッピング機能は信号処理ユニットに、性能モニタはオプションとしてアンテナユニットに内蔵されています。レーダー内蔵のスイッチ機能は LAN 接続で動作します。

アンテナユニットとプロセッサーユニット間は115.2kbit/sのRS-422通信、プロセッサーユニットとコントロールユニット間は19.2kbit/sのRS-422通信で、いずれも非同期通信です。HUB-100を介して同シリーズのレーダーを最大8台まで接続できます。慣性航法システム（INS）はLANとシリアルポート（RS-422/4800）の両方に対応しています。

ビット／秒）接続。

表1-1-2 フルノ製レーダーといくつかのセンサーI/O コンフィグ

1974年のSOLAS条約では、総トン数3,000トン以上の船舶は、少なくとも2つのレーダーシステムを装備することが義務付けられており、そのうち少なくとも1つはXバンドである。複数のレーダーには、画像を共有するためのインタースイッチユニットを取り付けることができる。システムには1つのフェイルセーフ機構がある。

(i) デュアルレーダーシステム： 同一周波数（Xバンド両方）とヘテロダイン（XバンドとSバンド）構成に分けられる。ヘテロダインシステムでは、送信機、アンテナ、伝送路をユニットとして交換する必要がある。切り替えは、図 1-1-16 に示す交換装置によって行われる。

図 1-1-16 デュアル・レーダー・システム・アーキテクチャ

(ii) マルチレーダーシステム： 3台以上のレーダーを通過させることができる ハブ3000 ネットワーク設定を行う。IPアドレス、サブネットマスク、ゲートウェイを正しく設定する必要があります。IPアドレスの変更後は、LANに接続されているすべてのレーダーおよび関連機器を再起動する必要があります。

図 1-1-17 マルチレーダーと ECDIS のネットワーク構成