説明

モードS二次監視レーダ

【課題】モードS二次監視レーダによるトランスポンダの捕捉の精度を向上させる。
【解決手段】ロールコール期間で捕捉する登録機に関する情報が登録される登録テーブル138と、ロールコール期間における捕捉の対象の候補である仮登録機に関する情報が登録される仮登録テーブル137と、オールコール期間に登録機以外の航空機からオールコール応答以外の信号を受信したとき、航空機を仮登録機として仮登録テーブル137に登録する仮登録部132dと、ロールコール期間に登録機にロールコール質問を送信するとともに、仮登録機にロールコール質問を送信する送信制御部131と、ロールコール質問に応答して、仮登録機からロールコール応答を受信したとき、仮登録機を新たな登録機として登録テーブルに登録する登録部132eとを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、受信した信号を利用して航空機を捕捉するモードS二次監視レーダに関する。
【背景技術】
【0002】
航空管制では、モードS二次監視レーダ(SSRモードS:Secondary Surveillance Radar Mode S)で監視された各航空機の飛行に関する情報(ターゲットレポート)を利用している。図5に示すように、モードS二次監視レーダ1aは、航空機に搭載されているトランスポンダ2に対して質問を送信するとともに、送信した質問に応答してトランスポンダ2から送信される応答を受信し、受信した応答を解読して監視空域を飛行する航空機を監視している。
【0003】
モードS二次監視レーダ1aが監視する航空機に搭載されるトランスポンダ2には、処理の異なるモードSトランスポンダとATCRBSトランスポンダとがある。モードS二次監視レーダ1aは、これらの処理が異なるトランスポンダ2が搭載される航空機を捕捉するため、『オールコール期間』と『ロールコール期間』に区別して、各期間で異なる処理を実行しており、各処理は、国際的に統一された規格で実行されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0004】
具体的には、モードS二次監視レーダ1aは、ATCRBSトランスポンダを搭載する航空機(ATCRBS機)をオールコール期間の捕捉対象とし、モードSトランスポンダを搭載する航空機(モードS機)をロールコール期間の捕捉対象としている。なお、モードS二次監視レーダ1aは、オールコール期間にモードS機の探知を行なっている。
【0005】
このような処理を実行するモードS二次監視レーダ1は、図6に示すように各期間に対応する質問を送受切替器121およびアンテナ11を介して送信する送信器122と、アンテナ11および送受切替器121を介してトランスポンダ2からの応答を受信する受信器123を備えている。また、送信器122による信号の送信は送信制御部131によって制御され、受信器123が受信した信号はモードS応答処理部142またはATCRBS応答処理部133によって処理され、監視処理部145によってターゲットレポートが生成される。具体的には、モードSトランスポンダとの質問応答に関する処理はモードS応答処理部142によって実行され、ATCRBSトランスポンダとの質問応答に関する処理はATCRBS応答処理部133によって実行される。
【0006】
ここで、モードS二次監視レーダ1aは、自サイトからの質問に応答した航空機(自サイトID=PIフィールド)のみによって捕捉の対象となる航空機を決定している。したがって、モードS二次監視レーダ1aは、航空機衝突防止装置(ACAS:Airborne Collision Avoidance System)から送信される信号(ACAS信号)や、トランスポンダから送信される放送型自動従属監視(ADS−B:Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)信号(モードS拡張スキッタ信号)を受信した場合には、これらの信号を処理の対象とせずに破棄している。
【0007】
従来のモードS二次監視レーダ1aでは、このように質問に対する応答以外に受信した信号を破棄することで、応答マルチサイト環境下におけるフルーツ(他サイトからの質問に対する応答による誤検出)を防止し、航空機間で行なっている航空機衝突防止装置による衝突防止通信の電波による誤検出を防止している。
【非特許文献1】ICAO、「INTERNATIONAL STANDARDS AND RECOMMENDED PRACTICES AERONAUTICAL TELECOMMUNICATIONS ANNEX 10」、1998年7月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、オールコール期間においてモードS応答がモードA/C応答、フルーツまたはフォールス等の他の信号と重なり、モードS二次監視レーダ1aがモードS応答を認識できないことがある。また、モードS二次監視レーダ1aと航空機との位置関係によってトランスポンダ2側で質問が受信されないことや、モードS二次監視レーダ1aで応答が受信できないこともある。さらに、トランスポンダ2による応答抜けが発生することもある。このように、従来のモードS二次監視レーダ1aでは、検出できない航空機が発生すると、航空機の捕捉の精度が低下する問題があった。
【0009】
上記課題に鑑み、本発明は、トランスポンダの捕捉の精度を向上したモードS二次監視レーダを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の特徴に係るモードS二次監視レーダは、オールコール期間に受信するオールコール応答と、ロールコール期間に受信するロールコール応答とに基づいて、監視空域内を飛行する航空機を監視するモードS二次監視レーダであって、ロールコール期間で捕捉する登録機に関する情報が登録される登録テーブルと、ロールコール期間における捕捉の対象の候補である仮登録機に関する情報が登録される仮登録テーブルと、オールコール期間に登録機以外の航空機からオールコール応答以外の信号を受信したとき、航空機を仮登録機として仮登録テーブルに登録する仮登録部と、ロールコール期間に登録機にロールコール質問を送信するとともに、仮登録機にロールコール質問を送信する送信制御部と、ロールコール質問に応答して、仮登録機からロールコール応答を受信したとき、仮登録機を新たな登録機として登録テーブルに登録する登録部とを備えている。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、モードS二次監視レーダによるトランスポンダの捕捉の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の最良の実施形態に係るモードS二次監視レーダは、図5および図6を用いて上述した従来のモードS二次監視レーダ1aと同様にトランスポンダ2に対して質問を送信するとともに、トランスポンダ2から質問に対して受信した応答に基づいてターゲットレポートを生成し、出力する。以下において、図5および図6で上述した構成と同一の構成については、同一の符号を付して説明する。
【0013】
図1に示す本発明の最良の実施形態に係るモードS二次監視レーダ1は、トランスポンダ2から質問に対して受信した応答に基づいて捕捉対象とする航空機を決定するとともに、ACAS信号やモードS拡張スキッタ信号を受信した場合には、このACAS信号やモードS拡張スキッタを利用して捕捉対象とする航空機を決定する。
【0014】
モードS二次監視レーダ1は、図1に示すように、アンテナ11、送受信部12および信号処理部13を備え、アンテナ11は送受信部12と接続され、送受切替器121を介して送信器122および受信器123に接続されている。
【0015】
信号処理部13は、送信器122を介して信号の送信を制御する送信制御部131と、受信器123が受信した信号を入力するモードS応答処理部132およびATCRBS応答処理部133と、信号送受信のスケジュールを実行するチャネル管理部134と、受信した信号に基づいて航空機の監視処理を実行してターゲットレポートを生成する監視処理部135と、信号処理部13における各動作のタイミングを制御するタイミング信号を生成するタイミング信号発生部136とを備えている。
【0016】
また、信号処理部13は、オールコール期間に応答が受信され、ロールコール期間における捕捉の対象の候補である仮登録機に関するデータを記憶する仮登録テーブル137と、ロールコール期間における捕捉の対象である登録機に関するデータを記憶する登録テーブル138とを有している。具体的には、仮登録テーブル137は、ACAS信号またはモードS拡張スキッタ信号によって取得した航空機に関するデータが蓄積されており、登録テーブル138は、ロールコール応答によって取得したモードS機に関するデータ(レンジ、アジマス、高度情報、モードSアドレス等)が蓄積されている。
【0017】
チャネル管理部134は、タイミング信号発生部136からのタイミング信号に基づき、ビームドエルタイムTにおけるオールコール期間およびロールコール期間の割り当てを設定するとともに、各応答を検出する受信ウィンドウ(検出ウィンドウ)のスケジューリングを実行する。また、チャネル管理部134は、割り当てた各期間に関するスケジュール情報を送信制御部131に出力するとともに、受信ウィンドウのスケジュール情報をそれぞれモードS応答処理部132またはATCRBS応答処理部133に出力する。
【0018】
送信制御部131は、チャネル管理部134からの各期間に関するスケジュール情報およびタイミング信号発生部136からのタイミング信号に基づいて、予めメモリ(図示せず)に記憶している質問を送信器122に出力し、送受切替器121およびアンテナ11を介してトランスポンダ2に送信する。具体的には、送信制御部131は、オールコール期間にはオールコール質問(モードSオールコール質問およびモードA/Cオールコール質問)を送信し、ロールコール期間にはロールコール質問(モードSロールコール質問)を送信する。
【0019】
受信器123は、アンテナ11および送受切替器121を介してトランスポンダ2から送信された応答を受信する。また、受信器123は、アンテナ11および送受切替器121を介して航空機衝突防止装置から送信されるACAS信号やトランスポンダ2から送信されるモードS拡張スキッタ信号を受信する。受信器123は、受信したモードS応答(モードSオールコール応答およびモードSロールコール応答)、ACAS信号およびモードS拡張スキッタ信号をモードS応答処理部132に供給する。また、受信器123は、受信したATCRBS応答(モードA/Cオールコール応答)をATCRBS応答処理部133に供給する。
【0020】
モードS応答処理部132は、図1に示すように、検出部132a、判定部132b、出力部132c、仮登録部132dおよび登録部132eを備えており、受信器123から供給された信号は、検出部132eにおいて対応する受信ウィンドウで検出される。信号が検出されると、判定部132bは、検出された信号が処理対象であるか否か判定する。また、出力部132cは、処理対象であると判定された信号を監視処理部135に出力する。
【0021】
具体的には、判定部132bは、受信器123によってオールコール期間内に受信された信号について、モードS二次監視レーダ1の監視空域を表わす自サイトIDと信号に含まれるPIフィールドが一致するか否かを判定する。ここで、出力部132cは、自サイトIDとPIフィールドが一致した信号を送信した質問に対応してモードS機から送信された処理対象のモードS応答としてチャネル管理部134および監視処理部135に供給する。
【0022】
一方、判定部132cは、自サイトIDとPIフィールドが一致しない信号をACAS信号またはモードS拡張スキッタ信号であると判断し、受信したACAS信号またはモードS拡張スキッタ信号が、登録テーブル138に登録されている登録機から送信された信号であるか否かを判定する。判定部132bによって信号が登録機から送信された信号でないと判定されると、仮登録部132dは、信号を送信した航空機を仮登録テーブル137に仮登録機として登録する。これに対し、信号が登録機から送信されたものである場合、オールコール期間の捕捉対象であり新たに仮登録テーブル137または登録テーブル138に登録する必要はない。したがって、判定部132bは、登録機から送信された信号を処理対象外として破棄する。
【0023】
また、ロールコール期間内にモードS応答が供給されたモードS応答処理部132は、登録モードSアドレスとモードS応答に含まれるモードSアドレスが一致するか否かを判定し、一致したモードS応答を処理対象の応答としてチャネル管理部134および監視処理部135に供給し、一致しないモードS応答を処理対象外として破棄する。
【0024】
ATCRBS応答処理部133は、供給されたATCRBS応答を対応する受信ウィンドウで検出し、処理対象であるか否かを判定する。また、ATCRBS応答処理部133は、処理対象のATCRBS応答を管理部134および監視処理部135に供給し、処理対象でないATCRBS応答を破棄する。
【0025】
監視処理部135は、モードS応答処理部132またはATCRBS応答処理部133から応答が供給された応答に基づいてターゲットレポートを生成し、出力する。
【0026】
続いて、図2を用いて、チャネル管理部134における受信ウィンドウの設定について具体的に説明する。チャネル管理部134は、質問の送信の対象である航空機とモードS二次監視レーダ1との距離に応じて、受信ウィンドウを設定している。
【0027】
登録テーブル138には、質問の送信対象である登録機から以前に受信したモードS応答に含まれたレンジ、アジマス、高度情報、モードSアドレス等を記憶している。チャネル管理部134は、この仮登録テーブル138に記憶されているレンジ、アジマス、高度情報、モードSアドレス等に基づいて登録機とモードS二次監視レーダ1との距離を求めるとともに、求めた距離に基づいて登録機から応答を受信するタイミングを予測し、予測したタイミングで受信ウィンドウを設定する。したがって、図2(a)および図2(b)に示すように、異なる位置に存在する航空機(トランスポンダ)に質問Q1,Q2を送信した場合、質問Q1,Q2の送信から受信ウィンドウW1,W2までのタイミングはそれぞれ異なる。
【0028】
これに対し、仮登録機から送信されたACAS信号やモードS拡張スキッタ信号には航空機の位置を特定するデータは含まれてないため、仮登録テーブル137では仮登録機の位置を特定するデータは含まれていない。したがって、チャネル管理部134は、航空機の位置を把握することはできず、質問Q3を送信してから応答A3を受信するまでのタイミングを予測することもできない。そのため、チャネル管理部134は、仮登録機に質問Q3を送信するとき、図2(c)に示すように、図2(a)や図2(b)で示した受信ウィンドウW1,W2と比較して、質問Q3に対して応答A3を受信する受信ウィンドウW3を広く設定する。
【0029】
次に、図3に示すフローチャートを用いて、モードS二次監視レーダ1がオールコール期間にACAS信号またはモードS拡張スキッタ信号を受信した後のモードS応答処理部132における処理について説明する。
【0030】
受信器123がオールコール期間に信号を受信したとき(S11)、モードS応答処理部132の検出部132aは、対応する受信ウィンドウ内で受信した信号を検出し(S12)、対応する受信ウィンドウ内で受信されていない信号は処理対象外として破棄する(S16)。
【0031】
続いて、判定部132bは、受信ウィンドウ内で受信した信号について、自サイトIDとPIフィールドが一致するか否かを判定する(S13)。また、受信ウィンドウ内で受信した信号のPIフィールドが自サイトIDと一致しないとき(S13でNO)、判定部132bは、信号はACAS信号またはモードS拡張スキッタ信号であると判定し、登録テーブル138を参照して受信した信号が登録機2aから送信された信号か否か(信号に含まれるモードSアドレスが登録テーブル138に含まれているか否か)を判定する(S14)。
【0032】
ここで、受信した信号が登録機2aから送信された信号でないとき(S14でNO)、仮登録部132dは、信号を送信した航空機を仮登録機2bとして仮登録テーブル137に仮登録する(S15)。具体的には、信号に含まれるモードSアドレスを仮登録テーブル137に登録する。
【0033】
一方、受信した信号が登録機2aから送信された信号であるとき(S14でYES)、既にロールコールの捕捉対象であるため、処理対象外として信号を破棄する(S16)。
【0034】
なお、受信ウィンドウ内で受信した信号のPIフィールドが自サイトIDと一致するとき(S13でYES)、信号はオールコール質問に対して送信されたオールコール応答であり、モードS応答処理部132において、従来と同様にオールコール応答に関する処理が実行される(S17)。
【0035】
また、オールコール期間が終了してロールコール期間が開始すると、送信制御部131は、仮登録機2bに対してロールコール質問を送信する(S21)。このロールコール質問に対する仮登録機2bからのロールコール応答の受信ウィンドウは、ロールコール応答を受信できるタイミングが不明であるため、図2(c)で上述したように、通常のオールコール応答に対して設定されるタイミングよりも広く設定されている。なお、送信制御部131は、仮登録機2b以外に、登録機2aに対してもロールコール質問を送信しているが、登録機2aに対するロールコール質問の送信については従来と同様であり、図3では、省略している。
【0036】
受信器123がロールコール期間に仮登録機2bからロールコール応答を受信したとき(S22でYES)、検出部132aは、対応する受信ウィンドウ内で受信した信号を検出し(S23)、対応する受信ウィンドウで受信されていないロールコール応答は処理対象外として破棄するとともに、仮登録テーブル137から対応する仮登録機2bに関するデータを消去する(S26)。
【0037】
続いて、判定部132bは、受信ウィンドウ内で受信したロールコール応答について、APフィールドとモードSアドレスが一致するか否かを判定する(S24)。また、APフィールドとモードSアドレスが一致するとき(S24でYES)、登録部132eは、仮登録テーブル137で登録されている当該仮登録機2bを登録機2aとして登録テーブル138に登録する(S25)。ここで登録部132eは、ステップ22で受信したロールコール応答に含まれるデータを登録テーブル138に追加して登録機2aを登録する。
【0038】
一方、APフィールドとモードSアドレスが一致しないとき(S24でNO)、判定部132bは、ロールコール応答は処理対象外として消去するとともに、仮登録テーブル137から対応する仮登録機に関するデータを消去する(S26)。
【0039】
図3では、モードS二次監視レーダ1がACAS信号やモードS拡張スキッタの場合の処理を説明するため、通常のオールコール応答を受信した場合の処理は、省略している。なお、受信した信号がオールコール応答である場合、モードS二次監視レーダ1では、従来と同一の処理が行なわれている。また、図3では、通常のロールコール質問応答に関する処理についても省略しているが、モードS二次監視レーダでは、従来と同一の処理が行なわれている。
【0040】
図4を用いて、モードS二次監視レーダ1が登録テーブル138に登録されている航空機(登録機)2aおよび登録されていない航空機(非登録機)2cからそれぞれ送信されたACAS信号#1,#2を受信した場合の一例を説明する。
【0041】
モードS二次監視レーダ1は、図4(a)に示すように、オールコール期間において登録機2aからACAS信号#1を受信しても、ステップS14において登録機2aから送信された信号であると判定されるため、仮登録はされずにステップS16においてACAS信号#1は破棄される。
【0042】
一方、モードS二次監視レーダ1は、非登録機2cから受信したACAS信号#2については、ステップS14において登録機2aから送信された信号ではないと判定され、ステップS15において仮登録テーブル137に仮登録される。また、非登録機2cは、仮登録されると仮登録機2bとなる。
【0043】
その後、ロールコール期間が開始すると、モードS二次監視レーダ1は、図4(b)に示すように、ステップS21において登録テーブル138に登録されている登録機2aにロールコール質問Q1を送信するとともに、仮登録テーブル137に登録されている仮登録機2bにもロールコール質問Q3を送信する。
【0044】
ロールコール質問Q1を送信したモードS二次監視レーダ1は、図4(c)に示すように、ロール期間内の規定された受信ウィンドウで登録機2aから送信されたロールコール応答A1を受信すると、受信したロールコール応答に基づいて、ターゲットレポートを生成して出力する。
【0045】
一方、モードS二次監視レーダ1は、ロールコール期間内の規定された受信ウィンドウで仮登録機2bから送信されたロールコール応答A3を受信すると、受信したロールコール応答A3に基づいて、ステップS24の判定がされた後、登録テーブル138に記憶されるとともに、ロールコール応答A3に基づいて、ターゲットレポートを生成して出力する。
【0046】
上述したように、モードS二次監視レーダ1では、従来のモードS二次監視レーダ1aでは破棄していたACAS信号やモードS拡張スキッタ信号についても破棄せずに、トランスポンダ(航空機)の捕捉に利用している。したがって、仮にオールコール期間にオールコール応答を受信できずに航空機を捕捉することができなくなった場合でも、同一の航空機からACAS信号やモードS拡張スキッタ信号を受信していれば、これらの信号からロールコール期間において捕捉する航空機を決定することができる。これにより、モードS二次監視レーダ1は、受信した信号を有効に活用してトランスポンダの捕捉の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の最良の実施形態に係るモードS二次監視レーダを説明する機能ブロック図である。
【図2】図1のモードS二次監視レーダが設定する受信ウィンドウについて説明する図である。
【図3】図1のモードS二次監視レーダがACAS信号またはモードS拡張スキッタ信号を受信した場合の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図4】図1のモードS二次監視レーダが登録機および非登録機からACAS信号またはモードS拡張スキッタ信号を受信した場合の概念図である。
【図5】従来のモードS二次監視レーダとトランスポンダについて説明する概念図である。
【図6】図5のモードS二次監視レーダについて説明する機能ブロック図である。
【符号の説明】
【0048】
1…二次監視レーダ
11…アンテナ
12…送受信部
121…送受切替器
122…送信器
123…受信器
13…信号処理部
131…送信制御部
132…モードS応答処理部
132a…検出部
132b…判定部
132c…出力部
132d…仮登録部
132e…登録部
133…ATCRBS応答処理部
134…チャネル管理部(管理部)
135…監視処理部
136…タイミング信号発生部
137…仮登録テーブル
138…登録テーブル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
オールコール期間に受信するオールコール応答と、ロールコール期間に受信するロールコール応答とに基づいて、監視空域内を飛行する航空機を監視するモードS二次監視レーダであって、
ロールコール期間で捕捉する登録機に関する情報が登録される登録テーブルと、
ロールコール期間における捕捉の対象の候補である仮登録機に関する情報が登録される仮登録テーブルと、
オールコール期間に前記登録機以外の航空機からオールコール応答以外の信号を受信したとき、前記航空機を前記仮登録機として前記仮登録テーブルに登録する仮登録部と、
ロールコール期間に前記登録機にロールコール質問を送信するとともに、前記仮登録機にロールコール質問を送信する送信制御部と、
前記ロールコール質問に応答して、前記仮登録機からロールコール応答を受信したとき、前記仮登録機を新たな登録機として前記登録テーブルに登録する登録部と、
を備えることを特徴とするモードS二次監視レーダ。
【請求項2】
予め設定される受信ウィンドウで受信した前記オールコール応答および前記ロールコール応答を検出する検出部と、
前記登録機からのロールコール応答を受信する受信ウィンドウと比較して、前記仮登録機からのロールコール応答を受信する受信ウィンドウを広く設定する管理部を備えることを特徴とする請求項1に記載のモードS二次監視レーダ。
【請求項3】
オールコール期間に受信し、PIフィールドが前記監視空域を表わす自サイトIDと一致しない信号を前記オールコール応答以外の信号と判定する判定部を有し、
前記仮登録部は、前記オールコール応答以外の信号を送信した航空機を、前記仮登録機として登録することを特徴とする請求項1または2に記載のモードS二次監視レーダ。
【請求項4】
前記仮登録テーブルには、仮登録機に関する情報として前記仮登録機のモードSアドレスが登録され、
前記登録部は、前記ロールコール応答のAPフィールドが前記仮登録機のモードSアドレスと一致するとき、前記仮登録機を新たな登録機として前記登録テーブルに登録し、前記仮登録機に関する情報を仮登録機から消去する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のモードS二次監視レーダ。
【請求項5】
受信した前記オールコール応答および前記ロールコール応答に基づいて、監視した航空機に関する情報をターゲットレポートとして生成し、出力する監視処理部を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のモードS二次監視レーダ。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2009−103555(P2009−103555A)
【公開日】平成21年5月14日(2009.5.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−274940(P2007−274940)
【出願日】平成19年10月23日(2007.10.23)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】