説明

地上機上局間通信システム

【課題】地上局アンテナ装置が近接して設けられても互いに干渉を生じない、地上機上局間通信システムを提供すること。
【解決手段】本発明一例の地上機上局間通信システムは、複数の、地上局アンテナ装置と機上局との間で通信を行う地上機上局間通信システムであって、特定の、前記地上局アンテナ装置と、この地上局アンテナ装置と通信する機上局との間の通信を優先させることを決めたとき、前記優先順位の高い高順位地上局アンテナ装置とこの高順位地上局アンテナ装置と通信する高順位機上局との通信に、前記優先順位の低い低順位地上局とこの低順位地上局と通信する低順位機上局の通信が、影響を与えるか否かを検知し、影響を与える場合に前記低順位地上局アンテナ装置を動作させない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のアンテナ装置が複数の航空機を捕捉し通信する通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
地上の各飛行場に設置された複数のアンテナ装置(地上局)の各々から飛行中の複数の航空機(機上局)の各々に信号を送信し信号を受信する地上局と機上局間の送受信システムが知られている。
【0003】
このようなシステムにおいて各地上局のアンテナ装置が離れていれば、各々独立に機上局と通信を行っても相互のアンテナ同士の干渉の問題は生じない。
【0004】
しかし、飛行場が互いに近くに設けられるようになると地上局が近くに設けられることになり、各地上局と機上局間の通信が他の地上局と機上局間の通信に影響を与えるおそれがある。
【0005】
なお、近接して設けられ独立動作する2つのレーダ装置おいて、電波干渉を除去するために、第2のアンテナ角度情報を第1のレーダ装置に入力し、レーダ波の干渉が生じる角度となるタイミングで第1のレーダ装置の送受信を停止する電波干渉対応型レーダ装置が知られている(特許文献1参照)。
【0006】
しかし、このレーダ装置では、アンテナ角度のみで電波干渉を測定しており、干渉を完全に防止することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2002−156442号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、このような従来の地上局と機上局との通信システムの問題点にかんがみてなされたもので、地上局アンテナ装置が近接して設けられても互いに干渉を生じない、地上機上局間通信システム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】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1によれば、複数の、地上局アンテナ装置と機上局との間で通信を行う地上機上局間通信システムであって、特定の、前記地上局アンテナ装置と、この地上局アンテナ装置と通信する機上局との間の通信を優先させることを決めたとき、前記優先順位の高い高順位地上局アンテナ装置とこの高順位地上局アンテナ装置と通信する高順位機上局との通信に、前記優先順位の低い低順位地上局とこの低順位地上局と通信する低順位機上局の通信が、影響を与えるか否かを検知し、影響を与える場合に前記低順位地上局アンテナ装置を動作させないことを特徴とする、地上機上局間通信システムを提供する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、地上局アンテナ装置が近接して設けられても互いに干渉を生じない、地上機上局間通信システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】3つのアンテナ装置がある場合の本発明のシステムの一実施形態に係る全体図である。
【図2】図1に示す本発明の一実施形態のアンテナ装置制御部の構成例を示す図である。
【図3】本発明一実施形態の動作を説明するための全体のフローチャートを示す図である。
【図4】図3に示すフローチャートにおいて、第J優先地上局の指向方位条件を求める動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図5】本発明一実施形態に用いる地上局制御テーブルT1の一例を示す図である。
【図6】本発明一実施形態に用いる指向方向制御テーブルT2の一例を示す図である。
【図7】本発明一実施形態に用いる電波干渉制御テーブルT3の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明による地上機上局間通信システムの一実施形態について、説明する。この実施形態では、3つのアンテナ装置の間で干渉が生じないようにする例について述べる。アンテナ装置が2つあるいは4以上の場合も同様に本発明を適用することが可能である。
【0013】
図1は、アンテナ装置制御部によって、各々航空機と通信する3つのアンテナ装置を制御する様子を示す。
【0014】
3つのアンテナ装置は地上局11A,12A,13Aにあり、地上局11Aのアンテナ装置は航空機11Bの機上局と交信し、地上局12Aのアンテナ装置は航空機12Bの機上局と交信する。また、地上局13Aのアンテナ装置は航空機13Bの機上局と交信する。これら地上局11A、12A及び13Aの各アンテナ装置は、アンテナ装置制御部15により制御される。
【0015】
なお、各アンテナ装置は各地上局にあって一体であり、各機上局は各航空機上にあるから、以下では、地上局のアンテナ装置を地上局アンテナ装置や地上局と、また機上局を航空機と略して説明する場合もある。
【0016】
アンテナ装置制御部15の構成例を図2に示す。このアンテナ装置制御部15は、アンテナ装置のアンテナ方向を制御するアンテナ方向制御部20と、優先順位設定部21と、指向方位制御部22と、干渉計算部23と、電波制御部24と、周波数制御部25と、占有帯域幅制御部26と、送信出力制御部27とを有し、3つのテーブル、すなわち地上局制御テーブルT1、指向方向制御テーブルT2、及び電波干渉制御テーブルT3を有する。
【0017】
優先順位設定部21は、複数のアンテナ装置の優先順位を管理する機能を有し、最も優先度の高いアンテナ装置を優先して使用するように管理する。
【0018】
指向方位制御部22は、地上局制御テーブルT1と指向方向制御テーブルT2を参照して、自己のアンテナ装置と、通信する機上局の位置からアンテナ装置のアンテナの指向方位を計算して、アンテナ方向制御部20に伝える。
【0019】
干渉計算部23は、アンテナ装置の間の電波干渉の計算を行って、その干渉の結果をアンテナ方向制御部20に伝える。電波制御部24は、干渉計算部23で計算した干渉から干渉の少ない条件を求めて当該アンテナ装置からの電波の放射の可否を決定し、アンテナ方向制御部20に伝える。
【0020】
周波数制御部25は、地上局制御テーブルT1から使用周波数の情報を得て電波制御部24に伝える。占有帯域幅制御部26は、地上局制御テーブルT1から占有帯域幅情報を得てアンテナ方向制御部20に伝える。
【0021】
送信出力制御部27は、地上局制御テーブルT1から送信出力を受信しアンテナ方向制御部20に伝える。
【0022】
図5に地上局制御テーブルT1の一例を、図6に指向方向制御テーブルT2の一例を、また図7に電波干渉制御テーブルT3の一例を各々、示す。地上局制御テーブルT1には、各地上局(アンテナ装置)の番号に対応して、その地上局の位置(場所)、交信に使用する電波の周波数、その交信電波の占有帯域幅、送信出力が記憶されている。地上局11A、12A、13Aの地上局番号を、1,2,3とする。
【0023】
指向方向制御テーブルT2は、航空機が所定の地上局アンテナ装置の探知範囲に入ってくるときの各時刻に対する航空機(機上局)の位置を示している。各航空機が入ってくる時刻とコースは予め届けられており、それに基づいて時刻とそのときの航空機の位置が予め判明している。この時刻と機上局位置の関係を示すのが、指向方向制御テーブルT2である。したがって、このテーブルでは地上局と通信機上局に対して時刻と機上局の位置が対応して示される。
【0024】
図7に示す電波干渉制御テーブルT3には、例えば9つの条件番号C1〜C9に対して、地上局間距離、周波数差、方位条件が対応して記憶されている。
【0025】
次に、この実施形態の地上機上局間通信システムの動作を、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
【0026】
まず、ステップS301において、優先順位を示すJを1とする。次のステップS302で、優先順位設定部21は優先順位のアンテナ装置(地上局)を決定し、地上局制御テーブルT1に各地上局の優先順位1,2,3を書き込む。
【0027】
例えば、今の場合地上局12Aを最優先(第1優先)の地上局(地上局番号2)とする。この地上局のアンテナ装置が送信する電波を最も優先することになり、他の地上局から送信される電波がこの電波と干渉するかどうかを判断する。以降、アンテナ装置制御部15では、地上局制御テーブルT1に書き込まれた優先順位が参照されて各部は動作することになる。
【0028】
次に、ステップS302において、アンテナ方向制御部20は地上局制御テーブルT1を参照して、地上局番号2の地上局が最優先であることを検知する。次にアンテナ方向制御部20はこの最優先地上局の使用周波数、占有帯域幅、送信出力を検知する(ステップS303)。
【0029】
周波数制御部25は地上局制御テーブルT1を参照して、最優先地上局12Aの使用周波数である、8.3GHzを検知する。一方、占有帯域幅制御部26は地上局制御テーブルT1を参照して、最優先地上局12Aの占有帯域幅である20MHzを検知する。更に、送信出力制御部27は地上局制御テーブルT1を参照して、最優先地上局12Aの送信出力である10dBmを検知する。
【0030】
次のステップS304では、指向方位制御部22は、指向方向制御テーブルT2から通信機上局12Cの飛行コースを検知すると共に、地上局制御テーブルT1から最優先地上局12の地上局位置である(x2、y2、z2)を検知する。
【0031】
予め航空機12Bの飛行コースが届けられているので、航空機12Bがアンテナ装置12Aに対してどのように飛行するかわかっており、この経時的位置データが指向方向制御テーブルT2に記憶されている。
【0032】
ステップS308では、Jが1であるかどうか判断される。Jが1であるとは、その地上局が最優先の地上局であることを意味する。地上局が最優先地上局であるときには干渉条件などを求めないので、ステップS305に移る。
【0033】
航空機12Bの移動方向がわかっている指向方位制御部22は、アンテナ装置12Aのアンテナの指向すべき方位を計算できる。そのアンテナ装置の指向すべき方位は、指向方位制御部22からアンテナ方向制御部20に送られる(ステップS305)。
【0034】
ステップS306では、Jが3であるか検知される。J=3でないときには、ステップS307に移り、インクリメント(J+1をJと)する。
【0035】
次にステップS302に戻り、アンテナ方向制御部20は第2優先の地上局を検知する。
【0036】
周波数制御部25は地上局制御テーブルT1を参照して、第2優先の地上局11Aの使用周波数である、8.2GHzを検知する。一方、占有帯域幅制御部26は地上局制御テーブルT1を参照して、第2優先地上局11Aの占有帯域幅である10MHzを検知する。更に、送信出力制御部27は地上局制御テーブルT1を参照して、第2優先地上局11Aの送信出力である0dBmを検知する。
【0037】
ステップS304では、指向方位制御部22は、既に届けられているコースを入力された指向方向制御テーブルT2から通信機上局11Bの飛行コースを検知すると共に、地上局制御テーブルT1から第2優先地上局11Aの地上局位置である(x1,y1,z1)を検知する。
【0038】
ステップS308ではJ=2であるので、ステップS309に移り、第2優先地上局の指向方位条件を求める。この処理は主に干渉計算部23においてなされ、その詳細を図4に示す。
【0039】
ステップS401において、地上局制御テーブルT1を参照し、ステップS402で第1優先地上局12Aと第2優先地上局11Aの間の距離Dを次式により計算する。
【数1】

【0040】
この式に、地上局12A位置(x2、y2、z2)と地上局11A位置(x1、y1、z1)の具体的な値を入力して地上局間距離Dを求める。いま、計算の結果この地上局間距離Dが7mになったとする。
【0041】
次のステップS403では、地上局制御テーブルT1を参照して、第1優先地上局12Aと第2優先地上局11Aの使用周波数及び占有帯域から両局の周波数差FDを求める。今の場合、地上局12Aの使用周波数が8.3GHz、占有帯域が20MHzであるので、使用周波数範囲は8.3GHz±20MHz、地上局11Aの使用周波数が8.2GHz、占有帯域が10MHzであるので、使用周波数範囲は8.2GHz±10MHzとなる。
【0042】
したがって、周波数差FDは、8.3GHz−10MHz=8.290GHz、8.2GHz+5MHz=8.205GHzの差、すなわち85MHzとなる。
【0043】
次のステップS404では電波干渉制御テーブルT3を参照し、ステップS405ではこのテーブルT3から先に求めた地上局間距離D,周波数差FDを満たす方位条件を選択する。
【0044】
今回は、地上局間距離D=7m、周波数差FD=85MHzであるので、図7に示す電波干渉制御テーブルT3の条件C7,C8,C9がこの条件を満たす。
【0045】
次のステップS406では、アンテナ方向制御部20が第2優先地上局の指向方位を指向方位制御部22から取得し、図3に示すステップS310に移る。
【0046】
ステップS310では、この第2優先地上局11Aの方位と第1優先地上局12Aの方位が、例えば180度以上であれば、電波干渉制御テーブルT3の条件C9のみが方位条件を満たすことになる。このとき、第2優先地上局のアンテナ装置は動作させることになり、ステップS305に移り第2優先地上局のアンテナ装置の指向すべき方位をアンテナ方向制御部20に送る。
【0047】
その後、ステップS306で、Jが3になったかどうか判定され、なっていなければステップS307でインクリメントし、Jを3として、再びステップS302からの処理を行う。
【0048】
ステップS302では、第3優先の地上局13Aを検知し、ステップS303では、地上局制御テーブルT1を参照して、第3優先地上局の使用周波数8.4GHz、占有帯域幅30MHz、送信出力20dBmを検知する。次にステップS304において指向方向制御テーブルT2により第3優先地上局13Aと交信する航空機13Bの飛行コース、地上局制御テーブルT1により地上局位置(x3,y3,z3)を検知する。
【0049】
J=3であるので、ステップS308からステップS309に移り、図4に示す処理により第3優先地上局の指向方位条件を求める。この処理は第2優先地上局に関して上述したような方法で行う。
【0050】
次のステップS310において、第3優先地上局の方位が第1優先地上局の方位条件を満たすかどうかを判断する。図7に示す電波干渉制御テーブルT3を満たす条件がなければ、ステップS311に移り第3地上局のアンテナ装置の使用をやめる。
【0051】
上記実施形態では、3つの地上局アンテナ装置がある場合について説明した。しかし、本発明は2あるいは4以上の地上局アンテナ装置がある場合にも適用できる。
【0052】
以上述べたように、本発明のこの実施形態によれば、第1優先の地上局アンテナ装置と、これと通信を行う機上局との通信をまず優先し、他の第2以下の優先の機上局アンテナ装置が上記第1優先の地上局アンテナ装置の通信に干渉を与える場合には、当該アンテナ装置の使用を行わない。したがって、地上局アンテナ装置が設けられる飛行場が近接して設けられても互いに干渉を生じない、地上機上局間通信システムが得られる。
【0053】
上記実施形態においては、地上局制御テーブルT1、指向方向制御テーブルT2及び電波干渉制御テーブルT3を用いて第2優先順位以下の地上局アンテナ装置による通信が干渉を生ずるか否かを調べ、これにより当該アンテナ装置を使用するかどうか判断する場合について述べた。
【0054】
しかし本発明はこれらのテーブルを用いないで第2優先順位以下の地上局アンテナ装置の使用ができるかどうか判断してもよい。
【0055】
上記実施形態では、第1優先地上局アンテナ装置に対してそれより低い優先順位の地上局アンテナ装置が干渉を与えるかを判断した、しかし、一般的には本発明は、優先順位の高い地上局アンテナ装置に対してこれより優先順位の低い地上局アンテナ装置の使用の可否を判定すればよい。
【0056】
また上記実施形態では、優先順位の高い高順位地上局アンテナ装置と、前記優先順位の低い低順位地上局アンテナ装置の各々の、使用周波数、占有帯域、送信出力及びその位置を求めると共に、前記低順位地上局アンテナ装置と通信する低順位機上局の予め得た飛行コースを求め、前記高順位地上局アンテナ装置と前記低順位地上局アンテナ装置の間の電波の干渉を生じない干渉方位条件を求め、前記干渉方位条件が前記高順位地上局アンテナ装置の必要とする必要方位条件を満たさないとき、前記低順位地上局アンテナ装置を動作させないようにした。しかし一般的には、本発明は、優先順位の高い高順位地上局アンテナ装置とこの高順位地上局アンテナ装置と通信する高順位機上局との通信に、優先順位の低い低順位地上局とこの低順位地上局と通信する低順位機上局の通信が、影響を与えるか否かを検知し、影響を与える場合に前記低順位地上局アンテナ装置を動作させないようにすればよい。
【0057】
本発明は、上述の実施形態に限られず種々変形して実施可能であり、これらの変形例も本発明の技術思想を用いる限り本発明に含まれる。
【符号の説明】
【0058】
11A,12A,13A・・・地上局、
11B,12B,13B・・・航空機、
15・・・アンテナ装置制御部、
20・・・アンテナ方向制御部、
21・・・優先順位設定部、
22・・・指向方位制御部、
23・・・干渉計算部、
24・・・電波制御部、
25・・・周波数制御部、
26・・・占有帯域幅制御部、
27・・・送信出力制御部、
T1・・・地上局制御テーブル、
T2・・・指向方向制御テーブル、
T3・・・電波干渉制御テーブル。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の、地上局アンテナ装置と機上局との間で通信を行う地上機上局間通信システムであって、
特定の、前記地上局アンテナ装置と、この地上局アンテナ装置と通信する機上局との間の通信を優先させることを決めたとき、
前記優先順位の高い高順位地上局アンテナ装置とこの高順位地上局アンテナ装置と通信する高順位機上局との通信に、前記優先順位の低い低順位地上局とこの低順位地上局と通信する低順位機上局の通信が、影響を与えるか否かを検知し、影響を与える場合に前記低順位地上局アンテナ装置を動作させないことを特徴とする、地上機上局間通信システム。
【請求項2】
複数の、地上局アンテナ装置と機上局との間で通信を行う地上機上局間通信システムであって、
特定の、前記地上局アンテナ装置と、この地上局アンテナ装置と通信する機上局との間の通信を優先させることを決めたとき、
前記優先順位の高い高順位地上局アンテナ装置と、前記優先順位の低い低順位地上局アンテナ装置の各々の、使用周波数、占有帯域、送信出力及びその位置を求めると共に、前記低順位地上局アンテナ装置と通信する低順位機上局の予め得た飛行コースを求め、前記高順位地上局アンテナ装置と前記低順位地上局アンテナ装置の間の電波の干渉を生じない干渉方位条件を求め、前記干渉方位条件が前記高順位地上局アンテナ装置の必要とする必要方位条件を満たさないとき、前記低順位地上局アンテナ装置を動作させないことを特徴とする、地上機上局間通信システム。
【請求項3】
複数の、地上局アンテナ装置と機上局との間で通信を行う地上機上局間通信システムであって、
特定の、前記地上局アンテナ装置と、この地上局アンテナ装置と通信する機上局との間の通信を優先させることを決めたとき、
前記優先順位の高い高順位地上局アンテナ装置と、前記優先順位の低い低順位地上局アンテナ装置の各々の、使用周波数、占有帯域、送信出力及びその位置を求める地上局情報取得手段と、
前記低順位地上局アンテナ装置と通信する低順位機上局の予め得た飛行コースを求める飛行コース取得手段と、
前記高順位地上局アンテナ装置と前記低順位地上局アンテナ装置の間の距離及びこれらのアンテナ装置の周波数差から干渉を生じない干渉方位条件を求める干渉条件取得手段と、を有し、
前記干渉方位条件が前記高順位地上局アンテナ装置の必要とする必要方位条件を満たさないとき、前記低順位地上局アンテナ装置を動作させないことを特徴とする、地上機上局間通信システム。
【請求項4】
前記地上局情報取得手段は、地上局毎に使用周波数、占有帯域、送信出力及びその位置を予め記憶する地上局制御テーブルにより、前記前記高順位地上局アンテナ装置と前記低順位地上局アンテナ装置の使用周波数、占有帯域、送信出力及びその位置を得ることを特徴とする、請求項3記載の地上機上局間通信システム。
【請求項5】
前記飛行コース取得手段は、各地上局アンテナ装置と交信する機上局の経時的な飛行位置を示す飛行コースが記憶されている指向方向制御テーブルにより、前記低順位機上局の飛行コースを取得することを特徴とする請求項3又は4記載の地上機上局間通信システム。
【請求項6】
前記干渉条件取得手段は、地上局間距離と周波数差の各々に対して干渉を生じない干渉条件を記憶する電波干渉制御テーブルにより、前記低順位地上局アンテナ装置の干渉を生じない干渉方位条件を求めることを特徴する請求項3乃至5のいずれか1項に記載の地上機上局間通信システム。

【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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【図7】
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【公開番号】特開2011−49854(P2011−49854A)
【公開日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−196905(P2009−196905)
【出願日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】