2次元レーダー

2次元レーダーとは

2次元レーダー（にじげんレーダー）は、レーダーシステムの一種であり、対象物までの距離に加えて、方角（アジマス）あるいは高度（エレベーション）のいずれか一方を測定する機能を持つ装置です。レーダーは、電波を発射して対象物に反射した電波（反射波）を受信することで、その存在や位置を把握する技術ですが、2次元レーダーはこのうち二つの次元の情報を提供するものです。

基本原理と機能

2次元レーダーの大きな特徴の一つは、その電波の照射方法にあります。多くの場合、ファン・ビームと呼ばれる、扇状に広がった電子ビームを対象に向けて発射します。この扇状のビームを水平方向または垂直方向に走査することで、特定の平面上の情報を効率的に収集します。

距離の測定: 発射した電波が対象物に到達し、反射して戻ってくるまでの時間差を計測することで、対象物までの正確な距離を算出します。これはすべてのレーダーに共通する基本的な機能です。
もう一方の次元の測定: 距離に加えて、ビームを走査する方向に応じて、対象物の方角または高度を測定します。
多くの2次元レーダー、特に地上の航空監視や海上監視に用いられるものは、扇状ビームを水平方向に回転させて走査します。これにより、検出した物標の距離とその物標がどの方角に位置するかを把握できます。このタイプのレーダーは、航空機や船舶の水平的な位置関係を把握するのに適しています。
理論上は、扇状ビームを垂直方向に走査することで、距離と高度を測定する2次元レーダーも設計可能ですが、一般的な「2次元レーダー」として広く知られているのは距離と方角を測定するタイプです。

3次元レーダーとの違い

2次元レーダーは、距離に加えて方角か高度のどちらか一方の情報しか提供しない点が、3次元レーダーとの決定的な違いです。3次元レーダーは、様々な技術（例えば、ペンシルビームと呼ばれる細いビームを立体的に走査する、あるいは複数のビームを同時に使用するなど）を用いて、距離、方角、そして高度の三つの情報を同時に測定できます。

特に航空管制などでは、航空機の正確な高度情報が不可欠です。しかし、一般的な対空2次元レーダー（距離と方角を測定するタイプ）では、航空機の高度を直接測定することができません。このため、高度情報を得るためには、別途測高レーダーと呼ばれる、高度測定に特化した別のレーダーシステムを併用する必要が生じます。これは、2次元レーダーの限界の一つと言えます。

用途例

2次元レーダーは、そのシンプルな仕組みと高い信頼性から、様々な分野で広く利用されています。

空港監視レーダー (ASR - Airport Surveillance Radar): 空港周辺を飛行する航空機の位置（距離と方角）を監視し、管制官が航空機のトラフィックを把握するために使用されます。
航海・水上捜索レーダー: 船舶に搭載され、周囲の海上にある他の船舶、ブイ、海岸線などの障害物や目標物を探知し、その距離と方角を表示します。船舶の安全な航行に不可欠なシステムです。
* 気象レーダー: 雨雲などの降水域の広がりや移動方向を、距離と方角で捉えるために使用されることもあります（ただし、ドップラー機能を持つものは雨粒の速度も測定できます）。

これらの例に見られるように、2次元レーダーは主に特定の平面内での物標の位置把握に強みを発揮します。

レーダーシステムにおける位置付け

2次元レーダーは、電波を発射してその反射波を受信する古典的なレーダー原理に基づいて動作しており、一次レーダーに分類されます。これに対し、航空機などが搭載する応答装置（トランスポンダー）からの応答信号を受信するレーダーシステムは二次レーダーと呼ばれます。2次元レーダーは、航空機が応答装置を搭載しているか否かに関わらず、純粋な物理的な存在を探知できる点で重要です。

現代のレーダー技術は進化しており、3次元レーダーやさらに多機能なシステムが開発されていますが、2次元レーダーはその基本的な機能と信頼性から、現在でも多くの用途で重要な役割を果たしています。

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