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二次監視レーダ
説明

二次監視レーダ

【課題】航空機の監視性能を向上する。
【解決手段】モードS二次監視レーダは、記憶部と、登録手段と、監視処理手段と、判定手段とを備える。記憶部は、質問の送信対象である航空機のモードSアドレスのリストを記憶する。登録手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答に含まれるモードSアドレスが記憶部で記憶されるリストに含まれていないとき、当該モードSアドレスを記憶部が記憶するリストに登録する。監視処理手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答の処理結果を利用して航空機を監視する。判定手段は、航空機から送信された応答以外の信号を受信すると、当該信号に含まれるモードSアドレスが記憶部に記憶されるリストに含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて当該信号の解析結果を出力する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、航空機から受信する拡張スキッタを利用する二次監視レーダに関する。
【背景技術】
【0002】
二次監視レーダ(SSR:Secondary Surveillance Radar)は、地上局に設置され、航空機に搭載されているトランスポンダに質問信号を送信し、この質問信号に対して航空機のトランスポンダから送信される応答信号を受信する。二次監視レーダは、このような信号の送受信によって、航空管制に必要な情報を取得している。
【0003】
航空機に搭載されるトランスポンダには、従来から利用されているATCRBSトランスポンダと、ATCRBSトランスポンダよりも後に開発されたモードSトランスポンダの2種類があり、送受信される信号が異なる。
【0004】
ATCRBSトランスポンダとモードSトランスポンダの両トランスポンダに対応するモードS二次監視レーダでは、ATCRBSトランスポンダを備えるATCRBS機及びモードSトランスポンダを備えるモードS機を捕捉するため、決められた繰返し周期や覆域に応じてオールコール期間とロールコール期間とに分けて処理を進めている。具体的には、モードS二次監視レーダは、オールコール期間には、一括質問を送信してATCRBS機とモードS機を捕捉し、ロールコール期間には、個別質問を送信してオールコール期間に捕捉したモードS機の捕捉を継続することで、監視空域内の全ての航空機の捕捉が可能になるように処理している(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。
【0005】
しかしながら、モードS二次監視レーダでは、監視空域の航空機数増加によるガーブルの発生、航空機に搭載するトランスポンダのタイプや状況、電波環境等の問題で監視空域内の全ての航空機の捕捉が困難となり、各期間を効率よく使用することが重要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2010−266350号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Michael C. Stevens “Secondary Surveillance Radar” 1988, ISBN 0-89006-292-7
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述したように、従来のモードS二次監視レーダでは、監視空域に多数の航空機が存在する場合、航空機が搭載するトランスポンダのタイプや状況、電波環境により全ての航空機の捕捉が困難となる。
【0009】
従って本発明は、航空機の監視性能を向上した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、記憶部と、登録手段と、監視処理手段と、判定手段とを備える。記憶部は、質問の送信対象である航空機のモードSアドレスのリストを記憶する。登録手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答に含まれるモードSアドレスが記憶部で記憶されるリストに含まれていないとき、当該モードSアドレスを記憶部が記憶するリストに登録する。監視処理手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答の処理結果を利用して航空機を監視する。判定手段は、航空機から送信された応答以外の信号を受信すると、当該信号に含まれるモードSアドレスが記憶部に記憶されるリストに含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて当該信号の解析結果を出力する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の最良の実施形態に係るモードS二次監視レーダの構成を説明する機能ブロック図である。
【図2】図1に示すモードS二次監視レーダの構成の一部を説明する図である。
【図3】一般的なモードS二次監視レーダが受信する信号について説明する図である。
【図4】図1に示すモードS二次監視レーダにおける処理について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1を用いて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について説明する。モードS二次監視レーダ1は、地上局に設置されており、航空機に備えられるトランスポンダとの質問応答に基づいて航空機を監視する。
【0013】
図1に示すように、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、アンテナ11と、アンテナ11を介して信号を送受信する送受信部12と、送受信部12に接続され、質問応答を制御するとともに受信する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信号処理部13とを備えている。
【0014】
送受信部12は、信号の送受信を切り換える送受切替器121、信号を送信する送信器122、及び信号を受信する受信器123を備え、アンテナ11を介して質問を送信するとともに、アンテナ11で受信する応答を信号処理部13に出力している。
【0015】
また、信号処理部13は、質問の送信制御を制御する送信制御部131、オールコール期間及びロールコール期間をスケジューリングするチャネル管理部132、モードS機から受信したモードS応答を処理するモードS応答処理部133、受信した拡張スキッタを処理する拡張スキッタ処理部134、モードS機から受信したATCRBS応答を処理するATCRBS応答処理部135、応答を利用してターゲットレポートを生成する監視処理部136を備えている。
【0016】
拡張スキッタは、放送型自動従属監視(ADS−B)で利用される信号であり、ADS−Bに対応するトランスポンダを有する航空機間で送受信される。この拡張スキッタは、トランスポンダの能力、モードSアドレス、航空機の位置及び速度等、パリティに関する情報を含んでいる。すなわち、実施形態に係るモードS二次監視レーダ1は、拡張スキッタ処理部134を備え、一般的なモードS二次監視レーダでは処理しない拡張スキッタを解析し、拡張スキッタに含まれる情報を利用することができる。
【0017】
受信器123は、図2に示すように、受信信号からΣビデオを検出するΣビデオ検出器123aと、検出したΣビデオを二値化する二値化手段123bと、受信信号からΔビデオを検出するΔビデオ検出器123cと、検出したΔビデオを二値化する二値化手段123dと、受信信号からΩビデオを検出するΩビデオ検出器123eと、検出したΩビデオを二値化する二値化手段123fとを有している。受信器123の各二値化手段123b,123d,123fは、二値化したビデオをモードS応答処理部133及びATCRBS応答処理部135に出力する。
【0018】
図3に示すように、モードS二次監視レーダ1は、Σ、Δ、Ωの3つのビデオパターンからビーム幅内(SSRでは一般的に2.5度から3度程度)の航空機を検出し、応答信号のコード解析や測角を行う。モードS二次監視レーダ1では、応答のコード解析や測角は、Σ、Δビデオパターンから行ない、航空機がビーム幅内に存在するか否かの判定は、Σ、Δ、Ωビデオパターンの受信信号強度を比較して行う。
【0019】
モードS応答処理部133は、図2に示すように、受信器123からΣビデオ、Δビデオ及びΩビデオを入力し、送信器122が送信した質問信号に応答して航空機(モードS機)から送信されたモードS応答を検出するモードS応答検出手段133aと、モードS応答検出手段133aで検出されたモードS応答を解析して解析結果を監視処理部136に出力するモードS応答解析手段133bとを備えている。ここで、質問応答は特定の方向に対して実行するものであるため、モードS応答処理部133は、Σ>ΔかつΣ>Ωの条件が成立する信号のみを利用する。
【0020】
ATCRBS応答処理部135は、図2に示すように、受信器123からΣビデオ、Δビデオ及びΩビデオを入力し、送信器122が送信した質問信号に応答して航空機(ATCRBS機)から送信されたATCRBS応答を検出するATCRBS検出手段135aと、ATCRBS検出手段135aで検出されたATCRBS応答を解析して解析結果を監視処理部136に出力するATCRBS応答解析手段135bとを有している。ATCRBS応答処理部135も、Σ>ΔかつΣ>Ωの条件が成立する信号のみを利用する。
【0021】
監視処理部136は、図2に示すように、応答信号の解析結果を利用してターゲットレポートを生成するターゲットレポート生成手段136aと、ロールコール期間の監視対象のモードS機(ターゲット)に関するデータを登録する登録手段136bと、登録手段136bに登録されたモードS機に関するリストを記憶する記憶部136cとを有している。具体的には、この記憶部136cに記憶されるリストには、オールコール期間で受信したモードS応答によってロールコール期間での質問応答の対象となったモードS機のモードSアドレスが含まれている。
【0022】
送信制御部131は、ロールコール期間において、この記憶部136cに記憶されるリスト含まれるモードSアドレスの航空機に質問を送信する。なお、ロールコール期間において、質問を送信しても所定期間(例えば、2スキャン分の期間)応答を受信しない航空機については、ロールコール期間での質問応答の対象から除き、登録手段136bは、この航空機のモードSアドレスをリストから消去する。
【0023】
拡張スキッタ処理部134は、図2に示すように、受信器123からΩビデオを入力して航空機から送信された拡張スキッタを検出する拡張スキッタ検出手段134aと、拡張スキッタ検出手段134aで検出された拡張スキッタを解析する拡張スキッタ解析手段134bと、拡張スキッタ解析手段134bの解析結果に含まれるモードSアドレスがと監視処理部136の記憶部136cに記憶されているリストに含まれているか否かを判定する判定手段134cとを有している。
【0024】
ここで、モードS二次監視レーダ1では、図4に示すように、一括質問応答を行うオールコール期間と個別質問応答を行うロールコール期間に分かれているが、拡張スキッタは、無指向性であり、常時受信することができるため、質問応答で捕捉することができない航空機についても、拡張スキッタを受信してその位置等の情報を取得することができる。
【0025】
具体的には、拡張スキッタ解析手段134bは、拡張スキッタ検出手段134aで検出された拡張スキッタのデータブロックをデコードし、その結果を判定手段134cに出力する。拡張スキッタは、PIフィールドの値が“0”となるため、拡張スキッタ解析手段134bは、デコードの結果、PIフィールドの値が“0”、かつ、DFフィールドの値が“10001”(DF=17)または“10010”(DF=18)となった場合にのみ、判定手段134cに出力する。
【0026】
判定手段134cは、所定のタイミングで監視処理部136の記憶部136cに記憶されるリストを参照し、拡張スキッタ解析手段134bから入力した解析結果に含まれるモードSアドレスがリストに含まれているか否かを判定する。また、判定手段134cは、解析結果に含まれるモードSアドレスが記憶部136cのリストに含まれていないとき、拡張スキッタ解析手段134bから入力した解析結果を出力する。
【0027】
この拡張スキッタ処理部134から出力された拡張スキッタの解析結果は、例えば、ターゲットレポート生成手段136aに入力され、ターゲットレポートの生成に利用される。または、監視情報として記憶装置(図示せず)に記憶されて後に利用されたり、表示装置(図示せず)に表示されて利用される。
【0028】
このように、モードS二次監視レーダ1では、例えば、従来、(1)オールコール期間において、応答信号がガーブルした(重なった)ことにより、正しく検出できなかった航空機、(2)オールコール期間において、質問応答のシーケンスの問題(例えば、質問を認識できないトランスポンダ、トランスポンダで認識できない質問信号、質問に応答しないトランスポンダ、二次監視レーダで認識できない応答信号等)で検出できなかった航空機、(3)電波環境が悪いことにより検出できなかった航空機、のように検出することができなかった航空機を、拡張スキッタを利用して検出することができる。
【0029】
したがって、モードS二次監視レーダ1で生成されたターゲットレポートや監視情報では、従来のモードS二次監視レーダでは把握することができなかった航空機の情報を把握することができる。すなわち、モードS二次監視レーダ1では、未検出であった航空機の検出が可能となり、この検出を利用して、例えば、検出した航空機を新たな捕捉対象に追加することも可能である。
【0030】
なお、上述した例では、拡張スキッタ処理部134は、無指向性のΩビデオの信号を入力して拡張スキッタを検出及び処理していたが、モードS二次監視レーダ1で質問応答に利用するアンテナ11とは別に無指向性のアンテナを備えている場合、拡張スキッタ処理部134は、アンテナ11とは別の無指向性のアンテナで受信する信号から拡張スキッタを検出して処理してもよい。
【0031】
上述したように、実施形態に係るモードS二次監視レーダ1によれば、ATCRBS応答及びモードS応答に含まれる情報に加え、拡張スキッタを受信し利用することができる。したがって、モードS二次監視レーダ1では、拡張スキッタを利用して、航空機の監視性能を向上することができる。
【符号の説明】
【0032】
1…モードS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…チャネル管理部
133…モードS応答処理部
133a…モードS応答検出手段
133b…モードS応答解析手段
134…拡張スキッタ処理部
134a…拡張スキッタ検出手段
134b…拡張スキッタ解析手段
134c…判定手段
135…ATCRBS応答処理部
135a…ATCRBS検出手段
135b…ATCRBS応答解析手段
136…監視処理部(監視処理手段)
136a…ターゲットレポート生成手段
136b…登録手段
136c…記憶部(記憶手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
質問を送信し、送信した質問に対して航空機から送信された応答を受信して航空機の飛行を監視するモードS二次監視レーダであって、
質問の送信対象である航空機のモードSアドレスのリストを記憶する記憶手段と、
質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答に含まれるモードSアドレスが前記記憶部で記憶されるリストに含まれていないとき、当該モードSアドレスを前記記憶部が記憶するリストに登録する登録手段と、
質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答の処理結果を利用して航空機を監視する監視処理手段と、
航空機から送信された応答以外の信号を受信すると、当該信号に含まれるモードSアドレスが前記記憶部に記憶されるリストに含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて当該信号の解析結果を出力する判定手段と、
を備えることを特徴とする二次監視レーダ。
【請求項2】
前記判定手段は、受信した信号に含まれるモードSアドレスが前記リストに含まれていないと判定したとき、当該モードSアドレスを含む信号の解析結果を出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の二次監視レーダ。
【請求項3】
前記判定手段は、受信した信号が拡張スキッタであるとき、当該拡張スキッタに含まれるモードSアドレスが前記リストに含まれているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1又は2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2013−96975(P2013−96975A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−243370(P2011−243370)
【出願日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】