説明

二次監視レーダ

【課題】本発明は、監視対象航空機数を増加可能な二次監視レーダを提供する。
【解決手段】回転する空中線1をバックツーバック(Back to Back)方式のアンテナ1a,1bで構成し、一方のアンテナ1aには、一括質問応答を担うオールコール用送受信部2aを接続し、他方のアンテナ1bにはモードSの個別の質問応答を担うロールコール用送受信部2bを接続構成する。
上記構成により、同一ビームドエルタイムT内で互いに180度異なる方位に、オールコールの送受信及びロールコールの送受信を行うことができるので、監視対象の航空機数を大幅に増大できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ATCRBSトランスポンダを搭載した航空機と、モードSトランスポンダを搭載した航空機を同時に監視可能な二次監視レーダの改良に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、地上に設置された二次監視レーダが対象とする航空機には、ATCRBSトランスポンダを搭載した航空機やモードSトランスポンダを搭載した航空機がある。
【0003】
地上のSSRは、ATCRBSトランスポンダを搭載した航空機を対象としてはモードA/Cによる一括質問応答を行い、モードSトランスポンダを搭載した航空機を対象としてはモードSの質問応答を行って航空機を捕捉し監視する。なお、モードA/Cの一括質問応におけるモードAとは、航空機の識別情報に関する信号であり、モードCとは航空機の高度情報に関する信号である。
【0004】
地上に設置されるSSRが増加したり、また監視対象の航空機が増加したりすると、モードA/Cによる一括質問では、いわゆる応答の重なり(ガーブリングと称される)や、非同期干渉(フルーツと称される)が発生することがある。(例えば、非特許文献1参照。)。
【0005】
その点、モードSの質問応答では、航空機ごとに一意に割り当てられたアドレス(以下、モードSアドレスと称する)に基づき、個別に質問応答を行うことから、カーブリングやフルーツの発生を低減しつつ、航空機との間でデータリンク通信も可能とされている。
【0006】
もっとも、二次監視レーダが、モードSトランスポンダを搭載した航空機との間でモードSの個別質問応答を行う場合でも、予めその対象航空機のモードSアドレス及び位置情報を得る必要がある。
【0007】
モードSの個別質問応答の際に必要な対象航空機のモードSアドレス及び位置情報は、予め他のレーダの捜索情報から得る方法も考えられるが、現状ではATCRBSトランスポンダに対するモードA/Cの質問と同様に、モードSトランスポンダに向けて一括質問を行い航空機のモードSアドレス及び位置情報を得るようにしている。
【0008】
実際の監視対象空域では、ATCRBSトランスポンダ搭載機とモードSトランスポンダ搭載機が混在しているため、地上の二次監視レーダでは、モードA/Cの一括質問応答と、同じくモードSにおける一括質問応答と、モードSにおける個別の質問応答との組み合わせ時間の割り当て、すなわち質問応答に関するスケジューリングが行われる。
【0009】
図3は、従来の二次監視レーダを示した構成図で、地上の二次監視レーダXは、空中線1、空中線1に接続された送受信部2、及び送受信部2に接続され、質問計算機を備えた処理部3とから構成され、監視対象である航空機Bのトランスポンダとの間で質問応答の送受信が行われる。航空機Bのトランスポンダは、空中線B1、空中線B1に接続された送受信部B2、送受信部B2に接続された処理部B3で構成される。
【0010】
二次監視レーダXの処理部3は、質問計算機におけるソフトウェア処理により、図4に示したように、いわゆるビームドエルタイムT内を、モードA/C及びモードSの各一括質問とその応答を行うオールコール期間Aと、モードSの個別質問とその応答を行うロールコール期間Rとに分割し、互いに重複しないようにスケジューリングを行う。
【0011】
送受信部2は、オールコール用送受信回路とロールコール用送受信回路を備え、それぞれ処理部3におけるスケジューリングに対応して、オールコール及びロールコールの送受信を行うように構成されている。
【0012】
ビームドエルタイムTは、方位方向に走査回転する空中線1の送信ビーム幅とその回転速度とに基づいて、方位角度分割範囲に対応した時間長として一義的に決定される。
【0013】
現状のモードSは、高度(DF=4)と識別(DF=5)の質問応答が主のため、質問応答の時間長はそれぞれ19.75[μs]、64[μs]であるが、将来の拡張機能となるデータリンク機能(CommA,B,C,D)を備えた場合では、質問応答の時間長はそれぞれ33.75[μs]、120[μs]と長く、データリンクを含むモードSの質問応答は、データリンクを含まない質問応答の約2倍長の時間が必要とされる。
【0014】
前記により、ロールコール期間Rの時間長は、空中線1の送信ビーム幅とその回転速度とによって決定される所定時間長のビームドエルタイムTとオールコール最低必要時間により制約されるので、自ずから監視可能な航空機数には限度が生ずる。
【0015】
また、ロールコール期間RでのモードS個別質問は、各対象航空機に対する予測位置を算出し、その予測位置に応じて質問の方位方向におけるスケジュール範囲を可変する。このとき、近距離では、見かけ上角度方向に対する移動量が大きくなるため、予めスケジュール範囲(個別質問を行う角度範囲)を広くし、遠距離では角度方向に対する移動量が少ないため、スケジュール範囲を狭くする制御を行う。
【0016】
このため、遠距離に存在する航空機と近距離に存在する航空機が混在する場合、個別質問を行っても応答が得られない方位に空中線が向いている場合でも、近距離に存在する目標に対しては、個別質問を行うため、本来、応答が得られる方位かつ、近距離に存在する航空機に対してスケジュールが不可となり捕捉確率の低下が起きる。(スケジュールの優先順位は遠距離目標からとしているため)
【非特許文献1】吉田 孝 監修「改訂 レーダ技術」社団法人電子情報通信学会、平成8年10月1日、p.227−232
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
上記のように、従来の二次監視レーダでは、空中線1、送受信部2、処理部3を有し、処理部3は、ビームドエルタイムT内を時間軸上でオールコール期間Aとロールコール期間Rとに分割配分(スケジューリング)を行う。
【0018】
しかしながら、ビームドエルタイムTの時間長は、空中線1の送信ビーム幅と回転速度によって一義的に決定され、オールコール期間A及びロールコール期間Rの各時間の和は、ビームドエルタイムTの時間長に制限される。従って、たとえオールコール期間Aにより多数の航空機に対して一括のモードS質問を行い、応答が得られたとしても、上記のように、長い時間が必要なモードSの個別質問応答モードSのロールコール期間Rで対応できる航空機数は制限される。
【0019】
モードSの監視対象をより多くの航空機に対応するには、オールコール期間Aの時間配分の割合を減らせばよいが、オールコール期間Aの時間長を短くすると、航空機の捕捉率が低減する。
【0020】
また、二次監視レーダは、限られたビームドエルタイムTの時間長内で、距離の遠い航空機から優先して監視を行うので、監視対象の航空機数が増加し混雑すると、近距離の航空機に対して対応ができなくなるという現象が発生する。
【0021】
そこで、本発明は、オールコール期間AにおけるATCRBSトランスポンダの検出率を維持しつつ、ロールコール期間RにおいてモードSトランスポンダを搭載した航空機をより多く捕捉可能な二次監視レーダ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】
【0022】
本発明は、ビームドエルタイム内で、モードA/Cの一括質問応答による送受信及びモードSの質問応答による送受信を航空機搭載のトランスポンダと空中線を介して行うSSRにおいて、前記空中線は、前記モードA/C及びモードSの各一括質問応答の送受信と、モードSの個別質問応答の送受信を同一ビームドエルタイム内で互いに異なる方位で行うように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
本発明の二次監視レーダは、同一ビームドエルタイム内で互いに異なる方位で送受信するので、一括質問応答と個別質問応答とが時間軸上で並行して行われ、一括質問応答と個別質問応答との混信を回避しつつ、一定のビームドエルタイムT内で捕捉できる航空機数は増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明による二次監視レーダの一実施例を図1及び図2を参照して、以下詳細に説明する。なお、図3に示した従来の二次監視レーダと同一構成には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【0025】
図1は、本発明による二次監視レーダの一実施例を示した構成図である。
【0026】
図1に示したこの実施例の二次監視レーダは、アンテナ1a,1bを有してバックツーバック(back to back)方式のアンテナを形成した空中線1と、空中線1に接続されたオールコール用送受信部2a及びロールコール用送受信部2bと、オールコール用送受信部2a及びロールコール用送受信部2bに接続された処理部3とで構成されている。
【0027】
バックツーバック(back to back)アンテナ方式の空中線1は、良く知られているように、アンテナ1a,1bが互いに背中合わせの180度方向を異にして送受信できるように構成されている。
【0028】
アンテナ1aは、オールコール用送受信部2aを介して処理部3に接続され、他方のアンテナ1bは、ロールコール用送受信部2bを介して同じく処理部3に接続されている。
【0029】
オールコール用送受信部2a及びロールコール用送受信部2bは、従来と同様に、それぞれ処理部3におけるスケジューリングに対応して、オールコール及びロールコールの送受信を行うように構成されている。
【0030】
質問計算機を備えた処理部3は、ソフトウェアにより、ビームドエルタイムT内を、モードA/C及びモードSの一括質問による応答を行うオールコール期間Aと、モードSの個別質問による応答を行うロールコール期間Rのスケジューリングを並列して行う。
【0031】
この実施例の処理部3は、図2に示したように、ビームドエルタイムTの時間長全てをオールコール期間A、及びロールコール期間Rに割り当て、それぞれ対応するオールコール用送受信部2a、及びロールコール用送受信部2bに振り分けて指示するので、オールコール用送受信部2a、及びロールコール用送受信部2bは、一括質問応答及び個別質問応答を各対応するアンテナ1a、1bを介して個別に実行できるように構成されている。
【0032】
つまり、この実施例の二次監視レーダは、回転するバックツーバック(back to back)アンテナ方式からなる空中線1において、背中合わせの各アンテナ1a,1bには、それぞれオールコールの質問信号、及びロールコールの質問信号とが分離して供給され、予め定められた時間長からなるビームドエルタイムT全てをオールコール期間A、ロールコール期間Rにそれぞれ充当されるので、監視対象の航空機数を大幅に増加させることができる。
【0033】
また、空中線1をバックツーバック(back to back)アンテナ方式のアンテナ1a,1bで構成し、同時に送受信可能な両アンテナ1a,1bは、互いに180度異なる方向に開口面を有して回転走査するので、両信号間の干渉や、混信等を回避できる。
【0034】
このように、この実施例のSSRによれば、図1に示したように、回転する空中線1は、一方のアンテナ1aからは空中線B1、送受信部B2、処理部B3からなる相手航空機Bとの間で、オールコールの質問応答の送受信を行い、同時に他方のアンテナ1bにより空中線C1、送受信部C2、処理部C3からなる相手航空機Cに対し、ロールコールの質問応答の送受信することが可能であり、オールコール期間A及びロールコール期間Bをそれぞれ独自に、同一ビームドエルタイム期間Tの時間長にわたって行うことができ、航空機増加に対応しつつ、適正かつ円滑な監視が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明に係る二次監視レーダの一実施例を示した構成図である。
【図2】図1に示した装置のスケジュール形成図である。
【図3】従来の二次監視レーダの構成図である。
【図4】図3に示した二次監視レーダのスケジュール形成図である。
【符号の説明】
【0036】
1 空中線
1a,1b アンテナ
2,2a,2b 送受信部
3 処理部
X 二次監視レーダ
B,C 航空機

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ビームドエルタイム内で、モードA/Cの一括質問応答による送受信及びモードSの質問応答による送受信を航空機搭載のトランスポンダと空中線を介して行う二次監視レーダにおいて、
前記空中線は、前記モードA/C及びモードSの各一括質問応答の送受信と、モードSの個別質問応答の送受信を同一ビームドエルタイム内で互いに異なる方位で行うように構成されたことを特徴とする二次監視レーダ。
【請求項2】
前記空中線を、バックツーバック(back to back)方式のアンテナで構成し、前記モードA/C及びモードSの各一括質問応答の送受信と、モードSの個別質問応答の送受信を互いに異なる方位に対して行うことを特徴とする請求項1に記載の二次監視レーダ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−171037(P2007−171037A)
【公開日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−370494(P2005−370494)
【出願日】平成17年12月22日(2005.12.22)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】