方位・距離測定装置

【目的】地上局において航空機の方位、距離、受信状態の表示を行う。
【構成】トランスポンダ１１では、特定信号ａを含む各種パルスを送信する。その際に、特定信号ａに同期した受信機ゲートｂをデータ処理器１９に与える。インタロゲータ１では、トランスポンダ１１からの特定信号の受信に対し、信号処理器６が受信状態を示す所定の応答パルスｃをパルス発生器２に発生させ、応答送信させる。トランスポンダ１１では、複数の空中線１７（１〜ｎ）及び受信機１８で応答信号を受信処理し、データ処理器１９で受信機ゲートｂのゲート期間中に受信した信号からインタロゲータ１の方位と距離並びに受信状態データを解読作成し、それらを指示器２０に表示する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航法援助装置である方位・距離測定装置（タカン装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、航法援助装置である方位・距離測定装置（タカン装置）は、航空機に搭載されるインタロゲータと地上に設置されるトランスポンダとで構成されるが、従来の方位・距離測定装置は、図３に示すように、インタロゲータ３１がパルス発生器３２、送信機３、受信機５、空中線４、信号処理器３６及び表示指示器７を備え、また、トランスポンダ４１が空中線１２、受信機１３、送信機１６、信号処理器４４及びパルス発生器１５を備え、航空機（インタロゲータ３１）が質問パルスを発して地上局（トランスポンダ４１）から方位と距離の情報を得、インタロゲータ３１において距離測定と方位測定をし（信号処理器３６）、その結果を表示指示器７に表示するよう構成される。以下、図４乃至図９を参照して距離測定と方位測定の概要を説明する。
【０００３】トランスポンダ４１は、図４に示すような各種のパルスを発生し送信する。まず、距離測定は次のようにして行う。これは、レーダの測距原理と同様である。即ち、トランスポンダ４１は、インタロゲータ３１からの質問パルスに対し応答パルスを送信するが、トランスポンダ４１の処理時間として５０μｓの一定値が与えられているので、図５に示すように、インタロゲータ３１は質問パルスを発した時間から応答パルスを受信するまでの時間を求め、その時間から一定値（５０μｓ）を差し引くことで距離を測定する。
【０００４】次いで、方位測定は、地上局から発射される電波のみを利用して行われる。即ち、トランスポンダ４１のパルス発生器１５で作られる北方位基準パルス（ＮＲＢ）と４０度方位基準パルス（ＡＲＢ）とランダムパルスとが信号処理器４４、送信機１６を通って空中線１２から放射される際に、図６及び図７に示すように、１５Ｈｚと１３５Ｈｚの合成波によって空間変調を受ける。この変調パターンと北方位基準パルス（ＮＲＢ）及び４０度方位基準パルス（ＡＲＢ）との位置関係は予め定められている。即ち、北方位基準パルス（ＮＲＢ）は、空間変調パターンの最大値が真東を向いた時発射される。また、４０度方位基準パルス（ＡＲＢ）は、北方位基準パルス（ＮＲＢ）発射後の電気角４０度毎に空中線の１回転につき８回発射される。従って、空間変調パターンと北方位基準パルス（ＮＲＢ）及び４０度方位基準パルス（ＡＲＢ）との位置関係によって方位を知ることができる。具体的には、図８及び図９に示すようにして行う。なお、４０度方位基準パルス（ＡＲＢ）と１３５Ｈｚ変調波は、北方位基準パルス（ＮＲＢ）と１５Ｈｚ変調波に対する方位精度を９倍良くするために使用される。これは、ノギスにおけるバーニャの機能と同じである。
【０００５】図８と図９は、真東にいる航空機（この位置は航空機から見ると西側、即ち、２７０°の位置になる）の受信波形と信号処理を示したものである。インタロゲータ３１は、図８に示す受信波形の信号から北方位基準パルス（ＮＲＢ）を選別すると共に、１５Ｈｚと１３５Ｈｚの合成波から１５Ｈｚのみをフィルタを用いて取りだす。そして、選別された北方位基準パルス（ＮＲＢ）信号と１５Ｈｚ信号の負から正へ向かう零クロス点までの電気角を粗方位として４０°毎のセクタ指定を行う。次に、同様にして、図８に示す受信波形の信号から４０度方位基準パルス（ＡＲＢ）信号と１３５Ｈｚ信号を選別し、４０度方位基準パルス（ＡＲＢ）信号と１３５Ｈｚ信号の負から正へ向かう零クロス点までの電気角を求め、図９に示す要領で方位を求める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来の方位・距離測定装置は、航空機に地上局からの方位と距離の情報を与えることを目的として構成され、地上局は航空機の位置及び方位を知る手段を備えていない。従って、トランスポンダの飛行点検時に、インタロゲータの受信状態を確認する場合、いちいち無線で確認しなければならず面倒であり、またパイロットからのアンロックの通知等の問題を迅速に処理できないという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、地上局において航空機の位置及び方位を知る手段を備えた方位・距離測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明の方位・距離測定装置は次の如き構成を有する。即ち、本発明の方位・距離測定装置は、航空機に搭載されるインタロゲータと地上に設置されるトランスポンダとで構成される方位・距離測定装置において；前記インタロゲータに、特定信号に対する受信状態を応答送信する手段；を設け、前記トランスポンダに、インタロゲータの前記応答送信を受信する複数の空中線及び受信機と；受信信号から航空機の方位と距離並びに受信状態を解析するデータ処理器と；解析した方位と距離並びに受信状態を表示する指示器と；設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の方位・距離測定装置の作用を説明する。本発明では、トランスポンダは、インタロゲータから受信状態を示す応答信号を得、その航空機の方位と距離、受信状態を解析作成して表示する。従って、地上局で航空機の方位と距離を知ることができる。その結果、地上局の飛行点検において、アンロック等の問題処理を迅速に決定できる。更に、航法援助システムとしての安全性をより一層高めることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係る方位・距離測定装置を示す。なお、従来と同一構成部分には同一符号を付してある。本発明では、インタロゲータ１は、構成要素的には従来と同様であるが、パルス発生器２と信号処理器６とに若干の機能追加をし、また、トランスポンダ１１は、複数の空中線（１〜ｎ）１７と、受信機１８と、データ処理器１９と、指示器２０とを追加して設け、信号処理器１４からデータ処理器１９に制御信号（受信機ゲート）ｂを出力するようにしてある。以下、図２を参照して説明する。
【００１１】トランスポンダ１１では、従来と同様に、パルス発生器１５が各種のパルスａを発生し（図２（ａ））、信号処理器１４、送信機１６を介した空中線１２から送信される。その際に、信号処理器１４は、北方位基準（ＮＲＢ）パルスに同期して受信機ゲートｂ（図２（ｂ））を形成し、それをデータ処理器１９に出力する。
【００１２】インタロゲータ１では、空中線４、受信機５を介した信号処理器６で受信入力された信号中の北方位基準（ＮＲＢ）パルスを解読処理をし受信状態を判定し、それに応じた応答パルス（図２（ｃ））を発生させる指令ｃをパルス発生器２に送り、応答パルス（図２（ｃ））を発生させ、応答送信させる。ここで、応答パルスとしては、図２（ｃ）に示すように、３パルス連を使用し、第２パルスを距離ビットに、第３パルスを方位ビットにそれぞれ割り当てる。
【００１３】トランスポンダ１１では、インタロゲータ１からの３パルス連を複数の空中線１７で受信し、受信機１８を介したデータ処理器１９で受信機ゲートｂを用いて３パルス連の受信処理をしそれぞれのレベル比較をして方位を解析する。また、データ処理器１９では、北方位基準（ＮＲＢ）パルス送信後３パルス連を受信するまでの時間を求め、その時間から予め定めた処理時間を差し引いて距離を求める。更にデータ処理器１９は、受信状態を解読し、３パルス連が受信できれば、方位及び距離の情報は正常である旨のデータを作成し、また、２パルス連の受信であれば距離のみ正常である旨データを作成する。データ処理器１９は、以上の方法で求めた航空機の方位及び距離並びに受信状態データの情報ｄを指示器２０に出力し、表示させる。
【００１４】なお、本装置は、２次レーダと同じ原理であるので、その覆域は、２００〜３００ＮＭであり、広範囲の航空機の方位と距離を知ることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方位・距離測定装置によれば、トランスポンダは、インタロゲータから受信状態を示す応答信号を得、その航空機の方位と距離、受信状態を解析作成して表示するようにしたので、地上局で航空機の方位と距離を知ることができる。その結果、地上局の飛行点検において、アンロック等の問題処理を迅速に決定できる効果がある。更に、航法援助システムとしての安全性をより一層高めることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る方位・距離測定装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る方位・距離測定装置の動作タイムチャートである。
【図３】従来の方位・距離測定装置の構成ブロック図である。
【図４】トランスポンダが送信する各種パルスのタイムチャートである。
【図５】インタロゲータにおける距離測定の説明図である。
【図６】トランスポンダ（地上局）のアンテナの放射パターン図である。
【図７】放射パターンと基準パルス（ＮＲＢ、ＡＲＢ）との関係図である。
【図８】インタロゲータにおける方位測定の説明図である。
【図９】インタロゲータにおける方位測定の説明図である。
【符号の説明】
１インタロゲータ６信号処理器
１１トランスポンダ
１７空中線（１〜ｎ）
１８受信機
１９データ処理器
２０指示器

【特許請求の範囲】
【請求項１】航空機に搭載されるインタロゲータと地上に設置されるトランスポンダとで構成される方位・距離測定装置において；前記インタロゲータに、特定信号に対する受信状態を応答送信する手段；を設け、前記トランスポンダに、インタロゲータの前記応答送信を受信する複数の空中線及び受信機と；受信信号から航空機の方位と距離並びに受信状態を解析するデータ処理器と；解析した方位と距離並びに受信状態を表示する指示器と；設けたことを特徴とする方位・距離測定装置。

【図１】