アンテナ方向制御装置
【課題】航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することのできるアンテナ方向制御装置を得る。
【解決手段】指向性アンテナを用いて地上局と航空機との間で通信リンクを維持しながらデータリンク通信を行なう際に、地上局側においては、通信リンクが確立されている期間は、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータリンク通信を行ないながら、これら位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶しておく。そして、通信リンクが中断した場合には、それまでに記憶された航法情報メッセージに基づいて中断後の経過時間に対応した航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図る。
【解決手段】指向性アンテナを用いて地上局と航空機との間で通信リンクを維持しながらデータリンク通信を行なう際に、地上局側においては、通信リンクが確立されている期間は、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータリンク通信を行ないながら、これら位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶しておく。そして、通信リンクが中断した場合には、それまでに記憶された航法情報メッセージに基づいて中断後の経過時間に対応した航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ方向制御装置に係り、特に航空機と地上局との間でデータ通信を行なう際に、地上局側のアンテナを航空機の方向に指向させるように駆動制御するアンテナ方向制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機と地上局との間で行なわれるデータリンク通信においては、互いに指向性アンテナを用い、通信中は双方でアンテナの方向制御を行なっている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された事例では、航空機側では、機上で取得された自位置情報や姿勢情報から、一方地上局側では、航空機側から送られてくる位置情報と自局位置情報から、それぞれにアンテナを互いの位置に指向させるための演算を行なってアンテナの方向を制御している。
【特許文献１】特開平６−１８８８０２号公報（第４ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような対空のデータリンク通信においては、特に航空機の姿勢や相互間の通信経路等の影響によって通信リンクの確立が途絶え、通信断となることがある。航空機側で通信断を検出した場合は、地上局の位置が既知であれば自位置情報等をもとに演算を継続することによってアンテナの指向方向を得ることができる。一方、地上局側で通信断を検出した場合は、例えば所定の方位角・仰角範囲内を捜索するようにしてアンテナの指向方向を制御しながら航空機との通信リンクの再確立を試み、通信リンクを復活させる。
【０００４】
しかしながら、通信断後も航空機は飛行を継続しており、特に高速で飛行する航空機等ではその間の移動距離も大きいことから、捜索の対象とする方位角・仰角範囲も拡大せざるを得ず、通信断の期間が長引いて、通信リンクの再確立までに時間を要することがあった。また、通信断の期間中に発生したデータは航空機側及び地上局側の双方に一時保管され、回復後に授受されるため、データに遅れが発生する。更に、通信断の期間が長引くと、その間に発生したデータをすべて保管することができなくなってデータの欠落が発生するおそれもある。特に、例えば航空機側で取得した画像データ等をリアルタイムに地上局側に伝送する場合等は、データの遅延や欠落はこれらデータを処理する他システム等に重大な影響を及ぼす。このため、大量のデータを遅滞なく伝送できるよう、通信リンクの中断が発生した場合には、できる限りこれを短時間のうちに回復するようにアンテナの指向方向を制御することが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復するように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御するアンテナ方向制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明のアンテナ方向制御装置は、指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、この通信部からの前記位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明のアンテナ方向制御装置は、指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、あらかじめ計画された前記航空機を含む航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明のアンテナ方向制御装置は、指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、この通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、あらかじめ計画された航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する第１の方向予測部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する第２の方向予測部と、前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記第１の方向予測部または第２の方向予測部のいずれか一方からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することのできるアンテナ方向制御装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係るアンテナ方向制御装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係るアンテナ方向制御装置の第１の実施例の構成を示すブロック図である。この図１に例示したアンテナ方向制御装置１は、通信部１１、航法情報記憶部１２、方向算出部１３、方向予測部１４、選択部１５、及び駆動部１６から構成されている。
【００１２】
通信部１１は、指向性アンテナ２で受信した航空機からのデータ通信信号を受信処理し、通信リンクを維持しつつその中断を通信断信号により通知するとともに、データ通信信号の中から航空機の位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する。本実施例においては、通信部１１はデータ通信信号の送信も可能なように構成されており、送受信部１１１及びメッセージ編集部１１２を有している。送受信部１１１は、指向性アンテナ２で受信したデータ通信信号に対して低雑音増幅、フィルタリング、検波等の受信処理を行なってメッセージ編集部１１２に送出するとともに、メッセージ編集部１１２で編集後の通信メッセージを送信信号としてのデータ通信信号にＲＦ変換し指向性アンテナ２に送出する。また、所定の通信制御手順に従って通信リンクを確立し維持するとともに、通信リンクの中断を検出した場合には通信断信号を出力する。メッセージ編集部１１２は、送受信部１１１からの受信処理後のデータ通信信号から航法情報メッセージ、及び各種の通信メッセージをデコードし出力する。また、送信用の各種通信メッセージを編集して送受信部１１１に送出する。
【００１３】
航法情報記憶部１２は、通信部１１からの航法情報メッセージを時系列に記憶する。航空機からの航法情報メッセージには、自機の取得した位置情報として例えばその緯度・経度及び高度の３次元位置情報、ならびに航法情報として例えば飛行高度、飛行速度、姿勢角等が含まれる。航法情報記憶部１２は、これらに時刻情報等を付加して時系列に記憶する。方向算出部１３は、航空機との通信リンク確立中に、指向性アンテナ２をこの航空機に指向させるために、最新の航法情報メッセージ中の航空機の位置情報に基づいて航空機の方向を算出し、これをリンク方向として選択部１５に送出する。算出する方向は、航空機の３次元の位置情報に基づき仰角方向及び方位角方向の２次元としているが、仰角または方位角のどちらか一方として構成することもできる。
【００１４】
方向予測部１４は、航空機との通信リンク中断中にも指向性アンテナ２を対象の航空機に指向させることができるように、航法情報記憶部１２の記憶内容に基づいて航空機の方向を予測し、選択部１５に送出する。本実施例においては、航法情報記憶部１２に記憶された時系列の位置情報を、通信リンク中断直前までにおける対象の航空機の飛行経路として扱い、この飛行経路に通信リンク中断後の経過時間分の航空機の位置変化を予測して算出した予測位置の方向を求め、これを予測方向として選択部１５に送出するものとしている。選択部１５は、通信部１１からの通信断信号を選択用の制御信号として、航空機との通信リンクが確立されている間は方向算出部１３からのリンク方向を、また通信リンク中断中は方向予測部１４からの予測方向を選択し、これを指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として駆動部１６に送出する。駆動部１６は、この選択部１５からの航空機の方向を受けとって指向性アンテナ２を駆動し指向させる。
【００１５】
次に、前出の図１、及び図２のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のアンテナ方向制御装置の動作について説明する。図２は、図１に例示した本発明に係るアンテナ方向制御装置の第１の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１６】
まず、飛行する航空機と通信部１１との間で、所定の通信制御手順により通信リンクが確立され、相互にデータ通信信号を授受してデータ通信が開始される（ＳＴ２０１）。指向性アンテナ２で受信された航空機からのデータ通信信号は通信部１１内の送受信部１１１で受信処理され、メッセージ編集部１１２に送出される。航空機からのデータリンクメッセージ中には航法情報メッセージを含む各種の通信メッセージが含まれている。メッセージ編集部１１２では、これら一連の各種通信メッセージがデコードされ、位置情報を含む航法情報メッセージが抽出されて航法情報記憶部１２、及び方向算出部１３に送出される（ＳＴ２０２）。航法情報記憶部１２では、これら位置情報を含む航法情報メッセージを受けとって、時刻情報等を付加しながら、これらを時系列に記憶する（ＳＴ２０３）。
【００１７】
一方、方向算出部１３では、抽出された航法情報メッセージ中の航空機の位置情報に基づき、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向を算出する。算出にあたっては、例えば航法情報メッセージ中の航空機の３次元位置情報と、既知である自局の３次元位置情報とから航空機の仰角及び方位角を演算により算出する手法等を適用できる。算出された航空機の方向は、リンク方向として選択部１５に送出される（ＳＴ２０４）。選択部１５では、航空機との通信リンクが確立されている期間は、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として方向算出部１３からのリンク方向が選択され、駆動部１６に送出される。そして、駆動部１６により指向性アンテナ２はリンク方向に駆動され、航空機の方向に指向する（ＳＴ２０５）。この後、航空機との通信リンクが中断することなく確立されている間は（ＳＴ２０６のＮ）、動作の終了が指示されるまで、上述したＳＴ２０２からのステップが繰り返され、指向性アンテナ２は、常に航空機からの最新の位置情報に基づき算出されたリンク方向に指向するよう制御される（ＳＴ２０８のＹ）。
【００１８】
一方、このような一連の動作中に、通信部１１内の送受信部１１１で通信リンクの中断が検出された場合には（ＳＴ２０６のＹ）、図２（ｂ）に例示した次のような中断時処理が実行され、指向性アンテナ２を航空機の予測方向に指向させつつ、通信リンクの回復が図られる。（ＳＴ２０７）。すなわち、通信リンクの中断により送受信部１１１から通信断信号が送出されると、方向予測部１４は、航法情報記憶部１２に記憶された時系列の位置情報を参照する。次に、これらを通信リンクの中断直前までの航空機の飛行経路とし、この飛行経路を延長するようにして通信リンク中断からの経過時間に対応した位置を航空機の予測位置として求める。そして、この予測位置から演算により予測方向を算出する。算出された航空機の予測方向は、選択部１５に送出される（ＳＴ２１１）。
【００１９】
選択部１５では、航空機との通信リンクが中断されている期間は、送受信部１１１からの送信断信号により、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として方向予測部１４からの予測方向が選択され、駆動部１６に送出される。そして、駆動部１６により指向性アンテナ２は航空機の予測方向に駆動される。このように指向性アンテナ２の方向が制御された中で、通信部１１は、所定の通信制御手順により通信リンクを回復を試みる（ＳＴ２１３）。そして、通信リンクが回復されるまでの期間、上記したＳＴ２１１からのステップをくり返し実行し（ＳＴ２１４のＮ）、回復後は、これら一連の中断時処理を終了してＳＴ２０２のステップからの動作が継続される（ＳＴ２１４のＹ及びＳＴ２０８のＹ）。
【００２０】
以上説明したように、本実施例においては、指向性アンテナを用いて地上局と航空機との間で通信リンクを維持しながらデータリンク通信を行なう際に、地上局側においては、通信リンクが確立されている期間は、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータリンク通信を行ないながら、これら位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶している。そして、通信リンクが中断した場合には、対象の航空機を広範囲に捜索することなく、それまでに記憶された航法情報メッセージに基づいて中断後の経過時間に対応した航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図っている。これにより、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することができる。
【実施例２】
【００２１】
図３は、本発明に係るアンテナ方向制御装置の第２の実施例の構成を示すブロック図である。また、図４は、その動作を説明するためのフローチャートである。この第２の実施例について、図１及び図２に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、航空機との通信リンクが中断した際に指向性アンテナ２を指向させる方向として、第１の実施例においては、航法情報記憶部１２の記憶内容に基づいて方向予測部１４で中断後の経過時間に対応させて算出した航空機の予測方向としているのに対し、第２の実施例においては、この予測方向を、あらかじめ計画された対象の航空機の飛行ルート情報に基づいて算出するようにした点である。以下、前出の図１及び図２、ならびに図３及び図４を参照してその相違点のみを説明する。
【００２２】
図３に例示したように、このアンテナ方向制御装置３は、第１の実施例と同一の構成としての通信部１１、方向算出部１３、選択部１５、及び駆動部１６に加え、飛行ルート情報記憶部３１、及び方向予測部３２を備えている。飛行ルート情報記憶部３１は、あらかじめ計画された対象航空機の飛行ルートが、飛行開始前に登録され記憶されている。飛行ルート情報としては、例えば飛行開始から帰投するまでの飛行ルートをそのルート上の複数の通過地点を用いて表わし、各通過地点については、その緯度・経度等の位置情報や飛行開始からの所要時間等を設定しておく。
【００２３】
方向予測部３２は、航空機との通信リンクの中断中にも指向性アンテナ２を対象の航空機に指向させることができるように、通信リンク中断後の航空機の予測方向を算出し、選択部１５に送出する。本実施例においては、対象の航空機の飛行開始からの経過時間に基づいて飛行ルート情報記憶部３１に記憶された対象の航空機の飛行ルート情報を参照し、その予測位置を取得するとともにその方向を算出し、これを予測方向として選択部１５に送出するものとしている。
【００２４】
次に、図４のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のアンテナ方向制御装置５の動作を説明する。まず、航空機との間で通信リンクが確立されデータ通信が開始されると、第１の実施例と同様に、通信部１１においてデータリンクメッセージの中から抽出された位置情報を含む航法情報メッセージから、方向算出部１３においてアンテナ２を指向させる方向であるリンク方向が算出される。算出されたリンク方向が選択部１５により選択制御されて駆動部１６に送られると、駆動部１６により指向性アンテナ２がリンク方向に駆動され、指向性アンテナ２は航空機の方向に指向する（ＳＴ２０１〜ＳＴ２０５）。
【００２５】
この後、通信リンクの中断が発生しなければ上記のステップを繰り返すが（ＳＴ２０６のＮ及びＳＴ２０８のＹ）、通信リンクの中断が検出されると、図４（ｂ）に例示した、次のような中断時処理に移行する（ＳＴ４０１）。すなわち、対象の航空機の飛行ルートは、あらかじめ飛行ルート情報記憶部３１に登録されており、方向予測部３２は、対象の航空機の飛行開始からの経過時間に基づいてこの飛行ルート情報記憶部３１に記憶された飛行ルートを参照し、当該時刻における航空機の予測位置を求める。そして、この予測位置と自局の位置情報等から演算により予測方向を算出する。算出された予測方向は、選択部１５に送出される（ＳＴ４１１）。この後は、第１の実施例と同様に、選択部１５では方向予測部３２からの予測方向が選択されて、指向性アンテナ２はこの予測方向に駆動され、通信リンクの回復が図られる（ＳＴ２１２〜ＳＴ２１４）。
【００２６】
以上説明したように、本実施例においては、指向性アンテナを用いて地上局と航空機との間で通信リンクを維持しながらデータリンク通信を行なう際に、あらかじめ計画された航空機の飛行ルート情報を地上局側に記憶しておき、通信リンクが確立されている期間は、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータリンク通信を行なっている。そして、通信リンクが中断した場合には、対象の航空機を広範囲に捜索することなく、飛行開始からの経過時間に基づきこの飛行ルート情報を参照して航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図っている。これにより、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することができる。
【００２７】
また、あらかじめ計画された飛行ルートが記憶されているので、予測位置の算出を容易に行なうことができ、第１の実施例に比べて予測方向の算出時の演算負荷を軽減することができる。
【実施例３】
【００２８】
図５は、本発明に係るアンテナ方向制御装置の第３の実施例の構成を示すブロック図である。また、図６及び図７は、その動作を説明するためのフローチャートである。この第３の実施例について、図１乃至図４に示す第１の実施例及び第２の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。この第３の実施例が第１の実施例または第２の実施例と異なる点は、航空機との通信リンクが中断した際に指向性アンテナ２を指向させる方向として、第１の実施例においては、航法情報記憶部１２の記憶内容に基づいて方向予測部１４で中断後の経過時間に対応させて算出した航空機の予測方向とし、また第２の実施例においては、この予測方向を、飛行ルート情報記憶部３１に記憶された、あらかじめ計画された対象の航空機の飛行ルート情報と飛行経過時間に基づいて算出した航空機の予測方向としているのに対し、第３の実施例においては、対象の航空機の飛行ルート情報があらかじめ記憶されているか否かを判定し、記憶されている場合には第２の実施例と同様の手法で、一方、記憶されていない場合には第１の実施例と同様の手法により航空機の予測方向を算出するようにした点である。以下、前出の図１乃至図４、ならびに図５乃至図７を参照してその相違点のみを説明する。
【００２９】
図５に例示したように、このアンテナ方向制御装置５は、第１の実施例または第２の実施例と同一の構成としての通信部１１、航法情報記憶部１２、方向算出部１３、第１の方向予測部１４、駆動部１６、飛行ルート情報記憶部３１、及び第２の方向予測部３２に加え、選択部５１を備えている。選択部５１は、駆動部１６に対して送出する、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として、航空機との通信リンクが確立されている間は方向算出部１３で算出されたリンク方向を選択するとともに、通信リンクの中断中においては、対象の航空機の飛行ルート情報があらかじめ飛行ルート情報記憶部３１に記憶されていれば、第２の方向予測部３２で算出された予測方向を、一方、記憶されていない場合には第１の方向予測部１４で算出された予測方向をそれぞれ選択し出力する。
【００３０】
次に、図６及び図７のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のアンテナ方向制御装置５の動作を説明する。まず、航空機との間で通信リンクが確立されデータ通信が開始された後は、この通信リンクの中断が発生しない限り、第１の実施例と同様に、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータ通信を行ないながら、これら位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶している（ＳＴ２０１〜ＳＴ２０６のＮ）。このような一連の動作を継続する中で通信リンクの中断が検出されると、図７に例示した次のような中断時処理に移行する（ＳＴ６０１）。
【００３１】
まず、通信リンクの中断が発生すると、対象の航空機の飛行ルート情報が飛行ルート情報記憶部３１に記憶されているか否かが判定される（ＳＴ７１１）。この判定は、例えば中断発生直後に第２の方向予測部３２において予測方向の算出が正常終了したか否かによっても判定可能である。この判定で記憶されていると判定された場合には（ＳＴ７１１のＹ）、選択部５１は第２の方向予測部３２で算出された予測方向を選択し、駆動部１６に送出する。一方、記憶されていないと判定された場合には（ＳＴ７１１のＮ）、選択部５１は第１の方向予測部で算出された予測方向を選択し、駆動部１６に送出する。そして、指向性アンテナ２は、駆動部１６によって選択部５１で選択された予測方向に駆動され、通信リンクの回復が図られる（ＳＴ２１２〜ＳＴ２１４）。
【００３２】
以上説明したように、本実施例においても、通信リンクが中断した場合には、対象の航空機を広範囲に捜索することなく、航空機の時系列の位置情報、または飛行ルート情報に基づいて航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図っている。これにより、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することができる。また、対象の航空機の飛行ルート情報があらかじめ記憶されている場合に、通信リンク中断中における予測方向算出時の演算負荷を軽減しつつ、対象の航空機がこの飛行ルートから逸脱した場合にも、より確実に指向性アンテナの指向方向を制御することができる。
【００３３】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るアンテナ方向制御装置の第１の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】図１に例示したアンテナ方向制御装置の第１の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明に係るアンテナ方向制御装置の第２の実施例の構成を示すブロック図。
【図４】図３に例示したアンテナ方向制御装置の第２の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明に係るアンテナ方向制御装置の第３の実施例の構成を示すブロック図。
【図６】図５に例示したアンテナ方向制御装置の第３の実施例の動作を説明するための第１のフローチャート。
【図７】図５に例示したアンテナ方向制御装置の第３の実施例の動作を説明するための第２のフローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１、３、５ アンテナ方向制御装置
２ 指向性アンテナ
１１ 通信部
１２ 航法情報記憶部
１３ 方向算出部
１４、３２ 方向予測部
１５、５１ 選択部
１６ 駆動部
３１ 飛行ルート情報記憶部
１１１ 送受信部
１１２ メッセージ編集部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ方向制御装置に係り、特に航空機と地上局との間でデータ通信を行なう際に、地上局側のアンテナを航空機の方向に指向させるように駆動制御するアンテナ方向制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機と地上局との間で行なわれるデータリンク通信においては、互いに指向性アンテナを用い、通信中は双方でアンテナの方向制御を行なっている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された事例では、航空機側では、機上で取得された自位置情報や姿勢情報から、一方地上局側では、航空機側から送られてくる位置情報と自局位置情報から、それぞれにアンテナを互いの位置に指向させるための演算を行なってアンテナの方向を制御している。
【特許文献１】特開平６−１８８８０２号公報（第４ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような対空のデータリンク通信においては、特に航空機の姿勢や相互間の通信経路等の影響によって通信リンクの確立が途絶え、通信断となることがある。航空機側で通信断を検出した場合は、地上局の位置が既知であれば自位置情報等をもとに演算を継続することによってアンテナの指向方向を得ることができる。一方、地上局側で通信断を検出した場合は、例えば所定の方位角・仰角範囲内を捜索するようにしてアンテナの指向方向を制御しながら航空機との通信リンクの再確立を試み、通信リンクを復活させる。
【０００４】
しかしながら、通信断後も航空機は飛行を継続しており、特に高速で飛行する航空機等ではその間の移動距離も大きいことから、捜索の対象とする方位角・仰角範囲も拡大せざるを得ず、通信断の期間が長引いて、通信リンクの再確立までに時間を要することがあった。また、通信断の期間中に発生したデータは航空機側及び地上局側の双方に一時保管され、回復後に授受されるため、データに遅れが発生する。更に、通信断の期間が長引くと、その間に発生したデータをすべて保管することができなくなってデータの欠落が発生するおそれもある。特に、例えば航空機側で取得した画像データ等をリアルタイムに地上局側に伝送する場合等は、データの遅延や欠落はこれらデータを処理する他システム等に重大な影響を及ぼす。このため、大量のデータを遅滞なく伝送できるよう、通信リンクの中断が発生した場合には、できる限りこれを短時間のうちに回復するようにアンテナの指向方向を制御することが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復するように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御するアンテナ方向制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明のアンテナ方向制御装置は、指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、この通信部からの前記位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明のアンテナ方向制御装置は、指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、あらかじめ計画された前記航空機を含む航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明のアンテナ方向制御装置は、指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、この通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、あらかじめ計画された航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する第１の方向予測部と、前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する第２の方向予測部と、前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記第１の方向予測部または第２の方向予測部のいずれか一方からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することのできるアンテナ方向制御装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係るアンテナ方向制御装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係るアンテナ方向制御装置の第１の実施例の構成を示すブロック図である。この図１に例示したアンテナ方向制御装置１は、通信部１１、航法情報記憶部１２、方向算出部１３、方向予測部１４、選択部１５、及び駆動部１６から構成されている。
【００１２】
通信部１１は、指向性アンテナ２で受信した航空機からのデータ通信信号を受信処理し、通信リンクを維持しつつその中断を通信断信号により通知するとともに、データ通信信号の中から航空機の位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する。本実施例においては、通信部１１はデータ通信信号の送信も可能なように構成されており、送受信部１１１及びメッセージ編集部１１２を有している。送受信部１１１は、指向性アンテナ２で受信したデータ通信信号に対して低雑音増幅、フィルタリング、検波等の受信処理を行なってメッセージ編集部１１２に送出するとともに、メッセージ編集部１１２で編集後の通信メッセージを送信信号としてのデータ通信信号にＲＦ変換し指向性アンテナ２に送出する。また、所定の通信制御手順に従って通信リンクを確立し維持するとともに、通信リンクの中断を検出した場合には通信断信号を出力する。メッセージ編集部１１２は、送受信部１１１からの受信処理後のデータ通信信号から航法情報メッセージ、及び各種の通信メッセージをデコードし出力する。また、送信用の各種通信メッセージを編集して送受信部１１１に送出する。
【００１３】
航法情報記憶部１２は、通信部１１からの航法情報メッセージを時系列に記憶する。航空機からの航法情報メッセージには、自機の取得した位置情報として例えばその緯度・経度及び高度の３次元位置情報、ならびに航法情報として例えば飛行高度、飛行速度、姿勢角等が含まれる。航法情報記憶部１２は、これらに時刻情報等を付加して時系列に記憶する。方向算出部１３は、航空機との通信リンク確立中に、指向性アンテナ２をこの航空機に指向させるために、最新の航法情報メッセージ中の航空機の位置情報に基づいて航空機の方向を算出し、これをリンク方向として選択部１５に送出する。算出する方向は、航空機の３次元の位置情報に基づき仰角方向及び方位角方向の２次元としているが、仰角または方位角のどちらか一方として構成することもできる。
【００１４】
方向予測部１４は、航空機との通信リンク中断中にも指向性アンテナ２を対象の航空機に指向させることができるように、航法情報記憶部１２の記憶内容に基づいて航空機の方向を予測し、選択部１５に送出する。本実施例においては、航法情報記憶部１２に記憶された時系列の位置情報を、通信リンク中断直前までにおける対象の航空機の飛行経路として扱い、この飛行経路に通信リンク中断後の経過時間分の航空機の位置変化を予測して算出した予測位置の方向を求め、これを予測方向として選択部１５に送出するものとしている。選択部１５は、通信部１１からの通信断信号を選択用の制御信号として、航空機との通信リンクが確立されている間は方向算出部１３からのリンク方向を、また通信リンク中断中は方向予測部１４からの予測方向を選択し、これを指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として駆動部１６に送出する。駆動部１６は、この選択部１５からの航空機の方向を受けとって指向性アンテナ２を駆動し指向させる。
【００１５】
次に、前出の図１、及び図２のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のアンテナ方向制御装置の動作について説明する。図２は、図１に例示した本発明に係るアンテナ方向制御装置の第１の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１６】
まず、飛行する航空機と通信部１１との間で、所定の通信制御手順により通信リンクが確立され、相互にデータ通信信号を授受してデータ通信が開始される（ＳＴ２０１）。指向性アンテナ２で受信された航空機からのデータ通信信号は通信部１１内の送受信部１１１で受信処理され、メッセージ編集部１１２に送出される。航空機からのデータリンクメッセージ中には航法情報メッセージを含む各種の通信メッセージが含まれている。メッセージ編集部１１２では、これら一連の各種通信メッセージがデコードされ、位置情報を含む航法情報メッセージが抽出されて航法情報記憶部１２、及び方向算出部１３に送出される（ＳＴ２０２）。航法情報記憶部１２では、これら位置情報を含む航法情報メッセージを受けとって、時刻情報等を付加しながら、これらを時系列に記憶する（ＳＴ２０３）。
【００１７】
一方、方向算出部１３では、抽出された航法情報メッセージ中の航空機の位置情報に基づき、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向を算出する。算出にあたっては、例えば航法情報メッセージ中の航空機の３次元位置情報と、既知である自局の３次元位置情報とから航空機の仰角及び方位角を演算により算出する手法等を適用できる。算出された航空機の方向は、リンク方向として選択部１５に送出される（ＳＴ２０４）。選択部１５では、航空機との通信リンクが確立されている期間は、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として方向算出部１３からのリンク方向が選択され、駆動部１６に送出される。そして、駆動部１６により指向性アンテナ２はリンク方向に駆動され、航空機の方向に指向する（ＳＴ２０５）。この後、航空機との通信リンクが中断することなく確立されている間は（ＳＴ２０６のＮ）、動作の終了が指示されるまで、上述したＳＴ２０２からのステップが繰り返され、指向性アンテナ２は、常に航空機からの最新の位置情報に基づき算出されたリンク方向に指向するよう制御される（ＳＴ２０８のＹ）。
【００１８】
一方、このような一連の動作中に、通信部１１内の送受信部１１１で通信リンクの中断が検出された場合には（ＳＴ２０６のＹ）、図２（ｂ）に例示した次のような中断時処理が実行され、指向性アンテナ２を航空機の予測方向に指向させつつ、通信リンクの回復が図られる。（ＳＴ２０７）。すなわち、通信リンクの中断により送受信部１１１から通信断信号が送出されると、方向予測部１４は、航法情報記憶部１２に記憶された時系列の位置情報を参照する。次に、これらを通信リンクの中断直前までの航空機の飛行経路とし、この飛行経路を延長するようにして通信リンク中断からの経過時間に対応した位置を航空機の予測位置として求める。そして、この予測位置から演算により予測方向を算出する。算出された航空機の予測方向は、選択部１５に送出される（ＳＴ２１１）。
【００１９】
選択部１５では、航空機との通信リンクが中断されている期間は、送受信部１１１からの送信断信号により、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として方向予測部１４からの予測方向が選択され、駆動部１６に送出される。そして、駆動部１６により指向性アンテナ２は航空機の予測方向に駆動される。このように指向性アンテナ２の方向が制御された中で、通信部１１は、所定の通信制御手順により通信リンクを回復を試みる（ＳＴ２１３）。そして、通信リンクが回復されるまでの期間、上記したＳＴ２１１からのステップをくり返し実行し（ＳＴ２１４のＮ）、回復後は、これら一連の中断時処理を終了してＳＴ２０２のステップからの動作が継続される（ＳＴ２１４のＹ及びＳＴ２０８のＹ）。
【００２０】
以上説明したように、本実施例においては、指向性アンテナを用いて地上局と航空機との間で通信リンクを維持しながらデータリンク通信を行なう際に、地上局側においては、通信リンクが確立されている期間は、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータリンク通信を行ないながら、これら位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶している。そして、通信リンクが中断した場合には、対象の航空機を広範囲に捜索することなく、それまでに記憶された航法情報メッセージに基づいて中断後の経過時間に対応した航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図っている。これにより、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することができる。
【実施例２】
【００２１】
図３は、本発明に係るアンテナ方向制御装置の第２の実施例の構成を示すブロック図である。また、図４は、その動作を説明するためのフローチャートである。この第２の実施例について、図１及び図２に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、航空機との通信リンクが中断した際に指向性アンテナ２を指向させる方向として、第１の実施例においては、航法情報記憶部１２の記憶内容に基づいて方向予測部１４で中断後の経過時間に対応させて算出した航空機の予測方向としているのに対し、第２の実施例においては、この予測方向を、あらかじめ計画された対象の航空機の飛行ルート情報に基づいて算出するようにした点である。以下、前出の図１及び図２、ならびに図３及び図４を参照してその相違点のみを説明する。
【００２２】
図３に例示したように、このアンテナ方向制御装置３は、第１の実施例と同一の構成としての通信部１１、方向算出部１３、選択部１５、及び駆動部１６に加え、飛行ルート情報記憶部３１、及び方向予測部３２を備えている。飛行ルート情報記憶部３１は、あらかじめ計画された対象航空機の飛行ルートが、飛行開始前に登録され記憶されている。飛行ルート情報としては、例えば飛行開始から帰投するまでの飛行ルートをそのルート上の複数の通過地点を用いて表わし、各通過地点については、その緯度・経度等の位置情報や飛行開始からの所要時間等を設定しておく。
【００２３】
方向予測部３２は、航空機との通信リンクの中断中にも指向性アンテナ２を対象の航空機に指向させることができるように、通信リンク中断後の航空機の予測方向を算出し、選択部１５に送出する。本実施例においては、対象の航空機の飛行開始からの経過時間に基づいて飛行ルート情報記憶部３１に記憶された対象の航空機の飛行ルート情報を参照し、その予測位置を取得するとともにその方向を算出し、これを予測方向として選択部１５に送出するものとしている。
【００２４】
次に、図４のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のアンテナ方向制御装置５の動作を説明する。まず、航空機との間で通信リンクが確立されデータ通信が開始されると、第１の実施例と同様に、通信部１１においてデータリンクメッセージの中から抽出された位置情報を含む航法情報メッセージから、方向算出部１３においてアンテナ２を指向させる方向であるリンク方向が算出される。算出されたリンク方向が選択部１５により選択制御されて駆動部１６に送られると、駆動部１６により指向性アンテナ２がリンク方向に駆動され、指向性アンテナ２は航空機の方向に指向する（ＳＴ２０１〜ＳＴ２０５）。
【００２５】
この後、通信リンクの中断が発生しなければ上記のステップを繰り返すが（ＳＴ２０６のＮ及びＳＴ２０８のＹ）、通信リンクの中断が検出されると、図４（ｂ）に例示した、次のような中断時処理に移行する（ＳＴ４０１）。すなわち、対象の航空機の飛行ルートは、あらかじめ飛行ルート情報記憶部３１に登録されており、方向予測部３２は、対象の航空機の飛行開始からの経過時間に基づいてこの飛行ルート情報記憶部３１に記憶された飛行ルートを参照し、当該時刻における航空機の予測位置を求める。そして、この予測位置と自局の位置情報等から演算により予測方向を算出する。算出された予測方向は、選択部１５に送出される（ＳＴ４１１）。この後は、第１の実施例と同様に、選択部１５では方向予測部３２からの予測方向が選択されて、指向性アンテナ２はこの予測方向に駆動され、通信リンクの回復が図られる（ＳＴ２１２〜ＳＴ２１４）。
【００２６】
以上説明したように、本実施例においては、指向性アンテナを用いて地上局と航空機との間で通信リンクを維持しながらデータリンク通信を行なう際に、あらかじめ計画された航空機の飛行ルート情報を地上局側に記憶しておき、通信リンクが確立されている期間は、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータリンク通信を行なっている。そして、通信リンクが中断した場合には、対象の航空機を広範囲に捜索することなく、飛行開始からの経過時間に基づきこの飛行ルート情報を参照して航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図っている。これにより、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することができる。
【００２７】
また、あらかじめ計画された飛行ルートが記憶されているので、予測位置の算出を容易に行なうことができ、第１の実施例に比べて予測方向の算出時の演算負荷を軽減することができる。
【実施例３】
【００２８】
図５は、本発明に係るアンテナ方向制御装置の第３の実施例の構成を示すブロック図である。また、図６及び図７は、その動作を説明するためのフローチャートである。この第３の実施例について、図１乃至図４に示す第１の実施例及び第２の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。この第３の実施例が第１の実施例または第２の実施例と異なる点は、航空機との通信リンクが中断した際に指向性アンテナ２を指向させる方向として、第１の実施例においては、航法情報記憶部１２の記憶内容に基づいて方向予測部１４で中断後の経過時間に対応させて算出した航空機の予測方向とし、また第２の実施例においては、この予測方向を、飛行ルート情報記憶部３１に記憶された、あらかじめ計画された対象の航空機の飛行ルート情報と飛行経過時間に基づいて算出した航空機の予測方向としているのに対し、第３の実施例においては、対象の航空機の飛行ルート情報があらかじめ記憶されているか否かを判定し、記憶されている場合には第２の実施例と同様の手法で、一方、記憶されていない場合には第１の実施例と同様の手法により航空機の予測方向を算出するようにした点である。以下、前出の図１乃至図４、ならびに図５乃至図７を参照してその相違点のみを説明する。
【００２９】
図５に例示したように、このアンテナ方向制御装置５は、第１の実施例または第２の実施例と同一の構成としての通信部１１、航法情報記憶部１２、方向算出部１３、第１の方向予測部１４、駆動部１６、飛行ルート情報記憶部３１、及び第２の方向予測部３２に加え、選択部５１を備えている。選択部５１は、駆動部１６に対して送出する、指向性アンテナ２を指向させるべき航空機の方向として、航空機との通信リンクが確立されている間は方向算出部１３で算出されたリンク方向を選択するとともに、通信リンクの中断中においては、対象の航空機の飛行ルート情報があらかじめ飛行ルート情報記憶部３１に記憶されていれば、第２の方向予測部３２で算出された予測方向を、一方、記憶されていない場合には第１の方向予測部１４で算出された予測方向をそれぞれ選択し出力する。
【００３０】
次に、図６及び図７のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例のアンテナ方向制御装置５の動作を説明する。まず、航空機との間で通信リンクが確立されデータ通信が開始された後は、この通信リンクの中断が発生しない限り、第１の実施例と同様に、航空機からのデータ通信信号中の航法情報メッセージに含まれる航空機の位置情報に基づき算出したリンク方向に指向性アンテナを指向させてデータ通信を行ないながら、これら位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶している（ＳＴ２０１〜ＳＴ２０６のＮ）。このような一連の動作を継続する中で通信リンクの中断が検出されると、図７に例示した次のような中断時処理に移行する（ＳＴ６０１）。
【００３１】
まず、通信リンクの中断が発生すると、対象の航空機の飛行ルート情報が飛行ルート情報記憶部３１に記憶されているか否かが判定される（ＳＴ７１１）。この判定は、例えば中断発生直後に第２の方向予測部３２において予測方向の算出が正常終了したか否かによっても判定可能である。この判定で記憶されていると判定された場合には（ＳＴ７１１のＹ）、選択部５１は第２の方向予測部３２で算出された予測方向を選択し、駆動部１６に送出する。一方、記憶されていないと判定された場合には（ＳＴ７１１のＮ）、選択部５１は第１の方向予測部で算出された予測方向を選択し、駆動部１６に送出する。そして、指向性アンテナ２は、駆動部１６によって選択部５１で選択された予測方向に駆動され、通信リンクの回復が図られる（ＳＴ２１２〜ＳＴ２１４）。
【００３２】
以上説明したように、本実施例においても、通信リンクが中断した場合には、対象の航空機を広範囲に捜索することなく、航空機の時系列の位置情報、または飛行ルート情報に基づいて航空機の予測位置を算出し、指向性アンテナをその予測位置の方向に指向させながら通信リンクの回復を図っている。これにより、航空機とのデータリンク通信中にリンクの中断が発生した際に、これを短時間で回復できるように地上局側の指向性アンテナの指向方向を制御することができる。また、対象の航空機の飛行ルート情報があらかじめ記憶されている場合に、通信リンク中断中における予測方向算出時の演算負荷を軽減しつつ、対象の航空機がこの飛行ルートから逸脱した場合にも、より確実に指向性アンテナの指向方向を制御することができる。
【００３３】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るアンテナ方向制御装置の第１の実施例の構成を示すブロック図。
【図２】図１に例示したアンテナ方向制御装置の第１の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明に係るアンテナ方向制御装置の第２の実施例の構成を示すブロック図。
【図４】図３に例示したアンテナ方向制御装置の第２の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明に係るアンテナ方向制御装置の第３の実施例の構成を示すブロック図。
【図６】図５に例示したアンテナ方向制御装置の第３の実施例の動作を説明するための第１のフローチャート。
【図７】図５に例示したアンテナ方向制御装置の第３の実施例の動作を説明するための第２のフローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１、３、５ アンテナ方向制御装置
２ 指向性アンテナ
１１ 通信部
１２ 航法情報記憶部
１３ 方向算出部
１４、３２ 方向予測部
１５、５１ 選択部
１６ 駆動部
３１ 飛行ルート情報記憶部
１１１ 送受信部
１１２ メッセージ編集部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、
通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、
この通信部からの前記位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、
前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、
前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、
この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とするアンテナ方向制御装置。
【請求項２】
前記方向予測部が予測する前記航空機の方向は、通信リンク中断直前までに前記航法情報記憶部に記憶された前記航空機の飛行経路としての時系列の位置情報に通信リンク中断からの経過時間分の位置変化を予測して算出した前記航空機の予測位置の方向としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ方向制御装置。
【請求項３】
指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、
通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、
あらかじめ計画された前記航空機を含む航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、
前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、
前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、
この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とするアンテナ方向制御装置。
【請求項４】
指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、
通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、
この通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、
あらかじめ計画された航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、
前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する第１の方向予測部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する第２の方向予測部と、
前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記第１の方向予測部または第２の方向予測部のいずれか一方からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、
この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とするアンテナ方向制御装置。
【請求項５】
前記第１の方向予測部が予測する前記航空機の方向は、通信リンク中断直前までに前記航法情報記憶部に記憶された前記航空機の飛行経路としての時系列の位置情報に通信リンク中断からの経過時間分の位置変化を予測して算出した前記航空機の予測位置の方向としたことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ方向制御装置。
【請求項６】
前記選択部は、前記航空機との通信リンク中断期間中に前記第１の方向予測部または第２の方向予測部のいずれか一方からの前記航空機の方向を選択する際に、前記航空機の飛行ルート情報が前記飛行ルート情報記憶部に記憶されている場合は前記第２の方向予測部からの予測方向を、それ以外の場合は前記第１の方向予測部からの予測方向を選択することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のアンテナ方向制御装置。
【請求項１】
指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、
通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、
この通信部からの前記位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、
前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、
前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、
この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とするアンテナ方向制御装置。
【請求項２】
前記方向予測部が予測する前記航空機の方向は、通信リンク中断直前までに前記航法情報記憶部に記憶された前記航空機の飛行経路としての時系列の位置情報に通信リンク中断からの経過時間分の位置変化を予測して算出した前記航空機の予測位置の方向としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ方向制御装置。
【請求項３】
指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、
通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、
あらかじめ計画された前記航空機を含む航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、
前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する方向予測部と、
前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記方向予測部からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、
この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とするアンテナ方向制御装置。
【請求項４】
指向性アンテナを用いて航空機との間で通信リンクを維持しながらデータ通信を行なう地上局に設置され、前記指向性アンテナの方向を制御するアンテナ方向制御装置において、
通信リンクを維持しつつそのリンク状態を判定しながら前記指向性アンテナで受信した前記航空機からのデータ通信信号を受信処理し、このデータ通信信号から位置情報を含む航法情報メッセージを抽出する通信部と、
この通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージを時系列に記憶する航法情報記憶部と、
あらかじめ計画された航空機の飛行ルート情報を記憶する飛行ルート情報記憶部と、
前記航空機との通信リンク確立期間中に、前記通信部からの位置情報を含む航法情報メッセージに基づいて前記航空機の方向を算出する方向算出部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記航法情報記憶部の記憶内容に基づいて前記航空機の方向を予測する第１の方向予測部と、
前記航空機との通信リンク中断期間中に、前記飛行ルート情報記憶部内の前記航空機の飛行ルート情報及び前記航空機の飛行経過時間に基づいて前記航空機の方向を予測する第２の方向予測部と、
前記通信部からのリンク状態の判定結果に基づいて、前記航空機との通信リンク確立期間中は前記方向算出部からの前記航空機の方向を、また前記航空機との通信リンク中断期間中は前記第１の方向予測部または第２の方向予測部のいずれか一方からの前記航空機の方向をそれぞれ選択して出力する選択部と、
この選択部から出力された前記航空機の方向に前記指向性アンテナを指向させる駆動部とを有することを特徴とするアンテナ方向制御装置。
【請求項５】
前記第１の方向予測部が予測する前記航空機の方向は、通信リンク中断直前までに前記航法情報記憶部に記憶された前記航空機の飛行経路としての時系列の位置情報に通信リンク中断からの経過時間分の位置変化を予測して算出した前記航空機の予測位置の方向としたことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ方向制御装置。
【請求項６】
前記選択部は、前記航空機との通信リンク中断期間中に前記第１の方向予測部または第２の方向予測部のいずれか一方からの前記航空機の方向を選択する際に、前記航空機の飛行ルート情報が前記飛行ルート情報記憶部に記憶されている場合は前記第２の方向予測部からの予測方向を、それ以外の場合は前記第１の方向予測部からの予測方向を選択することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のアンテナ方向制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２３２３６１（Ｐ２００９−２３２３６１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７７７７３（Ｐ２００８−７７７７３）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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