航空機位置測定システム、受信局、航空機位置測定方法およびプログラム
【課題】複数の受信局同士の高精度の時刻同期を容易に行うこと。
【解決手段】時刻同期処理部２３は、ＧＰＳ衛星９から到来する信号に基づき自己の受信局１１−１の時刻を他の受信局１１−２〜１１−５の時刻に同期させる際に、ＧＰＳ衛星９から到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局１１−１におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源３３の信号波形の位相を調整する航空機位置測定システム１を構成する。
【解決手段】時刻同期処理部２３は、ＧＰＳ衛星９から到来する信号に基づき自己の受信局１１−１の時刻を他の受信局１１−２〜１１−５の時刻に同期させる際に、ＧＰＳ衛星９から到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局１１−１におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源３３の信号波形の位相を調整する航空機位置測定システム１を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機位置測定システム、受信局、航空機位置測定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、空港面内にいる航空機を監視するマルチラテレーションシステムが開示されている。マルチラテレーションシステムでは、複数の受信局が１つの航空機から送信される信号を受信する。各受信局は、その信号を１つのセンタ局へ転送する。各受信局は、受信した信号をセンタ局に転送する際に、その信号の受信時刻も併せてセンタ局に転送する。そして、センタ局は、複数の受信局からの信号およびその受信時刻を参照し、その受信時間差によって航空機の位置を特定する。
【０００３】
このように、マルチラテレーションシステムにおいては、複数の受信局同士の時刻同期が重要である。このとき、特許文献１のマルチラテレーションシステムのように、受信局同士が同じ空港内のような近距離にある場合、光回線などを受信局同士に敷設することによって、受信局同士の時刻同期を行うことができる。
【０００４】
また、上述したようなマルチラテレーションシステムを応用し、航空機の高度を含む位置を監視するシステムが提案されている。すなわち、特許文献１のマルチラテレーションシステムでは、空港内の狭い範囲に配置されていた複数の受信局を、広範囲の地域に配置し、これにより、広範囲の空域における航空機の位置を測定しようというものである。以下では、このようなシステムを航空機位置測定システムと呼ぶことにする。航空機位置測定システムでは、受信局相互間の距離が５０ｋｍ〜７０ｋｍにも及ぶ。
【０００５】
航空機位置測定システムは、上空を飛行する航空機からの信号を地上の受信局で受信する。このため、山間部やビルなどが立ち並び、地上からのレーダ電波が遮られるような場所においても航空機からの信号を受信できる限り、その位置の測定が可能であるという利点がある。
【０００６】
なお、非特許文献１の記載によると、航空機位置測定システムでの航空機高度測定誤差を５０ｆｅｅｔとする必要があると規定されている。この要求から、他の誤差要因を除くと、航空機位置測定システムでの受信局間の時刻同期を、相対的に１０ナノ(nano)秒以下とする必要がある。
【０００７】
このような時刻同期に関連する技術として、特許文献２には、複数のＧＰＳ(Global Positioning System)衛星からの電波をＧＰＳ受信部が受信することにより生成するＧＰＳ同期信号とレーダ装置の内部クロックとを同期させる技術が開示されている。特許文献２では、これにより複数のレーダ装置における時刻同期を行うとしている。
【０００８】
また、特許文献３には、ＧＰＳ受信機を用いて基地局における基準クロックを生成し、これを多数の基地局に分配する技術が開示されている。これによれば、ＧＰＳ同期信号である１ＰＰＳ(Pulse Per Second)信号を１０／Ｎ（Ｎは基地局数）で分割し、その分割した所定のタイミングで基準クロックを生成する技術が提案されている。この技術を用いて１０／Ｎ秒の分解能でＧＰＳ同期信号である１ＰＰＳ信号による同期を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３３３４２７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４５０号公報
【特許文献３】特表２００５−５２０４４７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＩＣＡＯ(InternationalCivil Aviation Organization)Ｄｏｃ ９５７４ Ｍａｎｕａｌ ｏｎ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｉｏｎ ｏｆ ａ ３００ｍ（１０００ｆｔ）Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｂｅｔｗｅｅｎ ＦＬ２９０ ａｎｄ ＦＬ４１０ Ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
航空機位置測定システムは、上述したように、広範囲に複数の受信局を配置する。したがって、航空機位置測定システムでは、空港内のように狭い範囲で受信局同士の時刻同期に使用した光回線などをそのまま使用することが困難である。
【００１２】
また、受信局同士をマイクロウェーブ波を用いた通信回線によって接続することも考えられる。しかしながら、上述したように航空機位置測定システムにおける受信局の設置場所は、山間部やビルの建ち並ぶ地域など、見通しのきかない場所が多く、マイクロウェーブ波による通信回線の設置は困難な場合が多い。
【００１３】
また、特許文献２に記載されているようなＧＰＳ受信部が生成するＧＰＳ同期信号は、１ＰＰＳ信号、すなわち１秒周期の信号である。これに対し、航空機位置測定システムにおける受信局のクロック源の周波数は、たとえば１０ＭＨｚである。さらに、航空機位置測定システムでは、クロック源の１０ＭＨｚの周波数を分周し、たとえば５００ＭＨｚのクロックを発生させて用いる。したがって、特許文献２の技術は、非特許文献１に記載しているように１０ナノ秒以下というきわめて高い精度の時刻同期を必要とする航空機位置測定システムには適用できない。
【００１４】
また、特許文献３の技術では、基地局数Ｎは高々４〜５個を想定しており、１／４秒〜１／５秒程度の分解能では、航空機位置測定システムに要求される時刻同期の高い精度を到底満たすことはできない。
【００１５】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、複数の受信局同士の高精度の時刻同期を容易に行うことができる航空機位置測定システム、受信局、航空機位置測定方法およびプログラ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】
【００１６】
本発明の第一の観点は、航空機位置測定システムとしての観点である。すなわち、本発明の航空機位置測定システムは、位置情報が確定した複数の受信局と、１つのセンタ局とを備え、複数の受信局は、１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信する航空機信号受信手段と、航空機信号受信手段により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送する手段と、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、を備え、センタ局は、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定する手段を備える、航空機位置測定システムにおいて、時刻同期手段は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するものである。
【００１７】
本発明の第二の観点は、受信局としての観点である。すなわち、本発明の受信局は、センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信手段と、航空機信号受信手段により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送する手段と、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、を備える受信局において、時刻同期手段は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するものである。
【００１８】
本発明の第三の観点は、航空機位置測定方法としての観点である。すなわち、本発明の航空機位置測定方法は、位置情報が確定した複数の受信局が、１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信するステップと、受信するステップの処理により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送するステップと、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期ステップと、を有し、センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定するステップを有する、航空機位置測定方法において、時刻同期ステップの処理として、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するステップを有するものである。
【００１９】
また、本発明の受信局を他の構成の受信局としての観点から観ると、センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信制御機能と、航空機信号受信制御機能により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送する転送制御機能と、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期制御機能と、を備える制御部を備える受信局において、制御部は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するものである。
【００２０】
また、本発明の第四の観点は、プログラムとしての観点である。すなわち、本発明のプログラムは、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、本発明の受信局における制御部の機能を実現するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の受信局同士の高精度の時刻同期を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る航空機位置測定システムの全体構成図である。
【図２】図１の受信局およびセンタ局の要部ブロック構成図である。
【図３】図１のＧＰＳ信号受信部から出力されるＧＰＳ同期信号とクロック源から出力される１０ＭＨｚ信号との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る航空機位置測定システムにおける最大誤差範囲を示す図である。
【図５】図１の時刻同期処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係る航空機位置測定システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（本発明の第一の実施の形態に係る航空機位置測定システム１の全体構成図について）
本発明の第一の実施の形態に係る航空機位置測定システム１の全体構成を図１、図２を参照して説明する。航空機位置測定システム１は、図１に示すように、複数の受信局１１−１〜１１−５と、１つのセンタ局１２とを有して構成されている。なお、受信局１１−１〜１１−５の構成は、全て同一である。よって、以下の説明では、主に受信局１１−１について説明し、他の受信局１１−２〜１１−５についての説明は簡略化または省略するが、受信局１１−１についての説明は、そのまま他の受信局１１−２〜１１−５にも適用できる。
【００２４】
図２は、受信局１１−１、センタ局１２の要部ブロック構成図である。受信局１１−１は、航空機８からの信号を受信するアンテナ２１、複数のＧＰＳ衛星９からの信号を受信するアンテナ２２、受信部２３、信号処理部２４、および信号転送処理部２５を有して構成されている。
【００２５】
受信部２３は、ＧＰＳ信号受信部３１、時刻同期処理部３２、およびクロック源３３を有して構成されている。ＧＰＳ信号受信部３１は、複数のＧＰＳ衛星９からの信号を受信して１ＰＰＳ信号を出力する。時刻同期処理部３２は、クロック源３３のクロックの信号波形をＧＰＳ時刻に同期させる処理を行う。なお、以下の説明では、クロック源３３のクロックを１０ＭＨｚ信号と呼ぶ。その原理の詳細については、後述するが、時刻同期処理部３２は、ＧＰＳ信号受信部３１から供給されたＧＰＳ時刻に同期した１ＰＰＳ信号からＧＰＳ時刻の変化のタイミングを検出するとともに、そのタイミングに対応するＧＰＳ時刻を抽出する。
【００２６】
そしてＧＰＳ時刻の変化タイミングの所定の位置を時刻同期の基準点とした上で、１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定の部分に着目し、この所定の部分が当該基準点と一致するように１０ＭＨｚ信号の信号波形の位相を調整する。このようにして１０ＭＨｚ信号をＧＰＳ時刻に同期させる。時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号から抽出したＧＰＳ時刻を、ＧＰＳ時刻の変化タイミングに合わせて信号処理部２４に供給する。
【００２７】
信号処理部２４は、航空機信号受信部４１、タイムスタンプ付与部４２、およびＰＬＬ部４３を有して構成されている。航空機信号受信部４１は、航空機８からのＳＳＲ（Secondary Surveillance Radar）モードＡ／Ｃ／Ｓ応答、もしくはスキッタ信号を受信解読して処理データを生成する。ＰＬＬ部４３は、１０ＭＨｚ信号を分周して５００ＭＨｚのクロックを生成する。また、タイムスタンプ付与部４２は、ＰＬＬ部４３が生成した５００ＭＨｚのクロックを用い、２ナノ秒（ｎｓｅｃ）単位で、受信局１１−１が航空機８から上述の信号を受信した時刻のタイムスタンプをこの信号に付与する。
【００２８】
すなわち、タイムスタンプ付与部４２は、１０ＭＨｚが５００ＭＨｚに分周されたクロックを用いてタイムスタンプの付与を行う。これによれば、タイムスタンプ付与部４２は、ＧＰＳ時刻に同期するように位相調整された１０ＭＨｚ信号を分周して得られた５００ＭＨzのクロックを用いて時刻付与を行うことができる。すなわち、１０ＭＨｚを５００ＭＨｚに分周するようにしたので、２ナノ秒単位で、時刻付与を行うことができる。また、信号転送処理部２５は、タイムスタンプが付与された信号をセンタ局１２へ転送する。
【００２９】
センタ局１２は、航空機位置測定部５１を有して構成されている。航空機位置測定部５１は、受信局１１−１〜１１−５の位置情報と受信局１１−１〜１１−５で航空機８からの信号を受信した際の受信時間差とに基づき、航空機８の高度を含む位置を測定する。
【００３０】
ここで受信局１１の受信部２３の時刻同期処理部３２における同期方法について、その原理を、図３を参照して説明する。図３は、１ＰＰＳ信号と１０ＭＨｚ信号の信号波形との関係を示す図である。信号波形Ｆ１は、ＧＰＳ信号受信部３１から供給される１ＰＰＳ信号の信号波形を示す。１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点がＧＰＳ時刻を示すようになっている。信号波形Ｆ２は、クロック源３３から供給される１０ＭＨｚ信号の信号波形を示す。信号波形Ｆ２に沿って付されている矢印は、１０ＭＨｚ信号の信号波形の立ち上がり状態、または、立ち下がり状態の方向を示している。
【００３１】
１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点に、ＧＰＳ時刻が対応付けられていることから、時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を、例えば１ＰＰＳ信号のレベルの変化を監視することで検出する。
【００３２】
時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の後（すなわち、ＧＰＳ時刻が示されたときから）、最初に、１０ＭＨｚ信号の信号波形が立ち上がり状態の方向からゼロクロス点を通過したタイミングが１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点と一致するように、１０ＭＨｚ信号の信号波形の位相を遅らせる。
【００３３】
このようにして、各受信局１１−１〜１１−５の時刻同期処理部３２において、時刻同期処理が行われる。
【００３４】
すなわち、このように、各受信局１１−１〜１１−５において、１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定のゼロクロス点（すなわち、立ち上がり状態の曲線のゼロクロス点）をＧＰＳ時刻の基準点と一致させるようにしたので、各受信局１１−１〜１１−５において、１０ＭＨｚ信号をＧＰＳ時刻に同期させることができる。
【００３５】
また、各受信局１１−１〜１１−５において、同じ規則に従って１０ＭＨｚ信号の信号波形をＧＰＳ時刻に対して位相調整するようにしたので、各受信局１１−１〜１１−５の時刻の同期を取ることができる。
【００３６】
なお、現在のルールでは、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点とＧＰＳ時刻とが対応付けられていることから、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を基準点とすることが好都合である。しかしながら、将来、ＧＰＳ時刻が１ＰＰＳ信号の他の波形部分に対応付けられるような場合には、当該他の波形部分を基準点としてもよい。また、ＧＰＳ時刻が示されてから、最初の、１０ＭＨｚ信号の信号波形の立ち上がり状態の曲線が通過するゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とが一致するように位相調整したが、最初の、１０ＭＨｚ信号の信号波形の立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とが一致するように位相調整するようにしてもよい。すなわち、各受信局１１−１〜１１−５が共通の条件に従えば、１０ＭＨｚ信号の信号波形のいずれの部分が１ＰＰＳ信号の基準点と一致するように位相調整されてもかまわない。
【００３７】
ここで時刻同期処理部３２における同期処理による誤差範囲を、図４を参照して説明する。図４の上段に示すように、ある受信局において、１ＰＰＳ信号が立ち下がったときに、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態のゼロクロス点になったとすると、１０ＭＨｚ信号の位相を調整する必要はない。
【００３８】
一方、図４の下段に示すように、ある受信局において、１ＰＰＳ信号の立ち下がる直前に、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態のゼロクロス点になったとすると、そのゼロクロス点の次のゼロクロス点が１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点に一致するように１０ＭＨｚ信号の位相を遅らせる必要がある。
【００３９】
すなわち図４の上段と下段に示す場合が、各受信局における時刻の最大誤差となる。このように、時刻同期処理部１７における最大誤差範囲は、１周期未満に収まる。このため、高い精度の時刻同期を行うことができる。
【００４０】
以上の処理をフローチャートで説明すると図５に示すようになる。
ＳＴＡＲＴ：時刻同期処理部３２は、受信局１１−１の電源あるいは時刻同期処理の開始スイッチ（不図示）がＯＮ状態になると処理を開始してステップＳ１の処理へ移行する。
【００４１】
ステップＳ１：時刻同期処理部３２は、ＧＰＳ信号受信部３１から入力される１ＰＰＳ信号を監視して１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を判断する。時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点が見付けられないときには（ステップＳ１でＮｏ）、ステップＳ１の処理を繰り返す。一方、時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を見付けると（ステップＳ１でＹｅｓ）、ステップＳ２の処理へ移行する。
【００４２】
ステップＳ２：時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号を監視することにより１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態か否か判断する。時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態でなければ（ステップＳ２でＮｏ）、ステップＳ２の処理を繰り返す。一方、時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態であることを見付けると（ステップＳ２でＹｅｓ）、ステップＳ３の処理へ移行する。
【００４３】
ステップＳ３：時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号を監視することにより１０ＭＨｚ信号がゼロクロス点に有るか否か判断する。時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号がゼロクロス点になければ（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ３の処理を繰り返す。一方、時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号がゼロクロス点になると（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４の処理へ移行する。
【００４４】
ステップＳ４：時刻同期処理部３２は、時刻同期（すなわち、当該ゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とを一致させる）を実施して処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４５】
（本発明の第二の実施の形態の航空機位置測定システム１Ａについて）
本発明の第二の実施の形態に係る航空機位置測定システム１Ａについて図６を参照して説明する。図６は、航空機位置測定システム１Ａの全体構成図である。航空機位置測定システム１Ａは、航空機位置測定システム１とは一部が異なる。以下では、第一の実施の形態と同一または同種の部材は同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主に説明する。なお、以下の説明では、受信局１１Ａ−１について説明するが、他の受信局１１Ａ−２〜１１Ａ−５（不図示）についても同様である。
【００４６】
航空機位置測定システム１Ａの受信局１１Ａ−１は、航空機位置測定システム１の受信局１１−１の構成に加え、補正信号受信部６０を有する。補正信号受信部６０は、請求項の「補正信号受信手段」に相当する。補正信号受信部６０は、ＭＳＡＳ(MTSAT Satellite-based Augmentation System:運輸多目的衛星用衛星航法補強システム)やＷＡＡＳ(Wide Area Augmentation System:広域補強システム)等のＳＢＡＳ(Satellite Based Augmentation System:静止衛星型衛星航法補強システム)６１によるＧＰＳ信号の補正信号を受信する。
【００４７】
補正信号受信部６０がＳＢＡＳ６１からの補正信号を受信すると、この補正信号をＧＰＳ信号受信部３１Ａに伝達する。ＧＰＳ信号受信部３１Ａは、請求項の「信号補正手段」に相当する。これによりＧＰＳ信号受信部３１Ａでは、１ＰＰＳ信号をＧＰＳ時刻に高い精度で同期させることができる。これにより時刻同期処理部３２が行う時刻同期についてもＧＰＳ時刻に対して高い追従精度で行うことができる。これにより、時刻同期処理部３２による時刻同期精度をリアルタイムで高めることができる。また、これにより、センタ局１２の航空機位置測定部５１における航空機８の位置測定精度についてもリアルタイムで高めることができる。
【００４８】
（プログラムの実施の形態）
また、受信局１１−１、１１Ａ−１の各部を制御する機能は、所定のプログラムにより動作する汎用の情報処理装置（ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＤＳＰ(Digital Signal
Processor)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）など）によって実現されてもよい。例えば、汎用の情報処理装置は、メモリ、ＣＰＵ、入出力ポートなどを有する。汎用の情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、汎用の情報処理装置には、受信局１１−１、１１Ａ−１の各部を制御する機能が実現される。また、その他の機能についてもソフトウェアにより実現可能な機能については汎用の情報処理装置とプログラムとによって実現することができる。
【００４９】
なお、汎用の情報処理装置が実行する制御プログラムは、受信局１１−１、１１Ａ−１の出荷前に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、受信局１１−１、１１Ａ−１の出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、制御プログラムの一部が、受信局２、２Ａの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。受信局１１−１、１１Ａ−１の出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶される制御プログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
【００５０】
また、制御プログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
【００５１】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。たとえば、受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５におけるＧＰＳ信号受信部３１、３１Ａでの受信データ（ＧＰＳエフェメリスデータ、コード情報、搬送波情報など）をセンタ局１２に集める。そして、その受信データを利用して受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５から見える共通ビュー衛星（コモンビュー方式）を利用し、センタ局１２にて、受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−１の間の時刻差を求める。これにより、センタ局１２は、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５のタイムスタンプ付与部４２で付与された時刻（タイムスタンプ）に差分を加えて補正する。センタ局１２の航空機位置測定部５１は、補正された時刻を用いて航空機８の位置算出を行ってもよい。これによれば、航空機位置測定部５１における位置算出精度を高めることができる。
【００５２】
また、数週間後の処理になるが、ＧＰＳの精度暦を入手し、受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５の間の時刻差をより正確に求めることにより、航空機位置測定部５１における位置算出精度を高めてもよい。このときに、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５において、同じ規則に従って１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定のゼロクロス点に１ＰＰＳ信号の基準点を一致させるようにしたのでこの処理が可能になる。
【００５３】
すなわち、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５において、同じ規則に従って１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定のゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とが一致するように位相調整しているのであれば、後日、ＧＰＳの精度暦を入手し、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５の間の時刻差をより正確に求めようとしたときに、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５における正確な時刻同期タイミングの検証を行うことが可能になる。この正確な時刻同期タイミングの検証に基づけば正確な時刻同期の補正が可能になる。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ…航空機位置測定システム、１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５…受信局、１２…センタ局、８…航空機、９…ＧＰＳ衛星、２１、２２…アンテナ、４１…航空機信号受信部（航空機信号受信手段）、４２…タイムスタンプ付与部（転送する手段の一部）、２５…信号転送処理部（転送する手段の一部）、４３…ＰＬＬ部、３１…ＧＰＳ信号受信部（時刻同期手段の一部、同期する手段の一部）、３１Ａ…ＧＰＳ信号受信部（信号補正手段）、３２…時刻同期処理部（時刻同期手段、同期する手段の一部）、３３…クロック源、５１…航空機位置測定部（測定する手段）、６０…補正信号受信部（補正信号受信手段）、６１…ＳＢＡＳ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機位置測定システム、受信局、航空機位置測定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、空港面内にいる航空機を監視するマルチラテレーションシステムが開示されている。マルチラテレーションシステムでは、複数の受信局が１つの航空機から送信される信号を受信する。各受信局は、その信号を１つのセンタ局へ転送する。各受信局は、受信した信号をセンタ局に転送する際に、その信号の受信時刻も併せてセンタ局に転送する。そして、センタ局は、複数の受信局からの信号およびその受信時刻を参照し、その受信時間差によって航空機の位置を特定する。
【０００３】
このように、マルチラテレーションシステムにおいては、複数の受信局同士の時刻同期が重要である。このとき、特許文献１のマルチラテレーションシステムのように、受信局同士が同じ空港内のような近距離にある場合、光回線などを受信局同士に敷設することによって、受信局同士の時刻同期を行うことができる。
【０００４】
また、上述したようなマルチラテレーションシステムを応用し、航空機の高度を含む位置を監視するシステムが提案されている。すなわち、特許文献１のマルチラテレーションシステムでは、空港内の狭い範囲に配置されていた複数の受信局を、広範囲の地域に配置し、これにより、広範囲の空域における航空機の位置を測定しようというものである。以下では、このようなシステムを航空機位置測定システムと呼ぶことにする。航空機位置測定システムでは、受信局相互間の距離が５０ｋｍ〜７０ｋｍにも及ぶ。
【０００５】
航空機位置測定システムは、上空を飛行する航空機からの信号を地上の受信局で受信する。このため、山間部やビルなどが立ち並び、地上からのレーダ電波が遮られるような場所においても航空機からの信号を受信できる限り、その位置の測定が可能であるという利点がある。
【０００６】
なお、非特許文献１の記載によると、航空機位置測定システムでの航空機高度測定誤差を５０ｆｅｅｔとする必要があると規定されている。この要求から、他の誤差要因を除くと、航空機位置測定システムでの受信局間の時刻同期を、相対的に１０ナノ(nano)秒以下とする必要がある。
【０００７】
このような時刻同期に関連する技術として、特許文献２には、複数のＧＰＳ(Global Positioning System)衛星からの電波をＧＰＳ受信部が受信することにより生成するＧＰＳ同期信号とレーダ装置の内部クロックとを同期させる技術が開示されている。特許文献２では、これにより複数のレーダ装置における時刻同期を行うとしている。
【０００８】
また、特許文献３には、ＧＰＳ受信機を用いて基地局における基準クロックを生成し、これを多数の基地局に分配する技術が開示されている。これによれば、ＧＰＳ同期信号である１ＰＰＳ(Pulse Per Second)信号を１０／Ｎ（Ｎは基地局数）で分割し、その分割した所定のタイミングで基準クロックを生成する技術が提案されている。この技術を用いて１０／Ｎ秒の分解能でＧＰＳ同期信号である１ＰＰＳ信号による同期を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３３３４２７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４５０号公報
【特許文献３】特表２００５−５２０４４７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＩＣＡＯ(InternationalCivil Aviation Organization)Ｄｏｃ ９５７４ Ｍａｎｕａｌ ｏｎ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｉｏｎ ｏｆ ａ ３００ｍ（１０００ｆｔ）Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｂｅｔｗｅｅｎ ＦＬ２９０ ａｎｄ ＦＬ４１０ Ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
航空機位置測定システムは、上述したように、広範囲に複数の受信局を配置する。したがって、航空機位置測定システムでは、空港内のように狭い範囲で受信局同士の時刻同期に使用した光回線などをそのまま使用することが困難である。
【００１２】
また、受信局同士をマイクロウェーブ波を用いた通信回線によって接続することも考えられる。しかしながら、上述したように航空機位置測定システムにおける受信局の設置場所は、山間部やビルの建ち並ぶ地域など、見通しのきかない場所が多く、マイクロウェーブ波による通信回線の設置は困難な場合が多い。
【００１３】
また、特許文献２に記載されているようなＧＰＳ受信部が生成するＧＰＳ同期信号は、１ＰＰＳ信号、すなわち１秒周期の信号である。これに対し、航空機位置測定システムにおける受信局のクロック源の周波数は、たとえば１０ＭＨｚである。さらに、航空機位置測定システムでは、クロック源の１０ＭＨｚの周波数を分周し、たとえば５００ＭＨｚのクロックを発生させて用いる。したがって、特許文献２の技術は、非特許文献１に記載しているように１０ナノ秒以下というきわめて高い精度の時刻同期を必要とする航空機位置測定システムには適用できない。
【００１４】
また、特許文献３の技術では、基地局数Ｎは高々４〜５個を想定しており、１／４秒〜１／５秒程度の分解能では、航空機位置測定システムに要求される時刻同期の高い精度を到底満たすことはできない。
【００１５】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、複数の受信局同士の高精度の時刻同期を容易に行うことができる航空機位置測定システム、受信局、航空機位置測定方法およびプログラ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】
【００１６】
本発明の第一の観点は、航空機位置測定システムとしての観点である。すなわち、本発明の航空機位置測定システムは、位置情報が確定した複数の受信局と、１つのセンタ局とを備え、複数の受信局は、１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信する航空機信号受信手段と、航空機信号受信手段により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送する手段と、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、を備え、センタ局は、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定する手段を備える、航空機位置測定システムにおいて、時刻同期手段は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するものである。
【００１７】
本発明の第二の観点は、受信局としての観点である。すなわち、本発明の受信局は、センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信手段と、航空機信号受信手段により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送する手段と、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、を備える受信局において、時刻同期手段は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するものである。
【００１８】
本発明の第三の観点は、航空機位置測定方法としての観点である。すなわち、本発明の航空機位置測定方法は、位置情報が確定した複数の受信局が、１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信するステップと、受信するステップの処理により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送するステップと、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期ステップと、を有し、センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定するステップを有する、航空機位置測定方法において、時刻同期ステップの処理として、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するステップを有するものである。
【００１９】
また、本発明の受信局を他の構成の受信局としての観点から観ると、センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信制御機能と、航空機信号受信制御機能により受信した信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送する転送制御機能と、自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる時刻同期制御機能と、を備える制御部を備える受信局において、制御部は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の受信局の時刻を他の受信局の時刻に同期させる際に、ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を基準点に一致させるようにクロック源の信号波形の位相を調整するものである。
【００２０】
また、本発明の第四の観点は、プログラムとしての観点である。すなわち、本発明のプログラムは、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、本発明の受信局における制御部の機能を実現するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の受信局同士の高精度の時刻同期を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る航空機位置測定システムの全体構成図である。
【図２】図１の受信局およびセンタ局の要部ブロック構成図である。
【図３】図１のＧＰＳ信号受信部から出力されるＧＰＳ同期信号とクロック源から出力される１０ＭＨｚ信号との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る航空機位置測定システムにおける最大誤差範囲を示す図である。
【図５】図１の時刻同期処理部の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係る航空機位置測定システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（本発明の第一の実施の形態に係る航空機位置測定システム１の全体構成図について）
本発明の第一の実施の形態に係る航空機位置測定システム１の全体構成を図１、図２を参照して説明する。航空機位置測定システム１は、図１に示すように、複数の受信局１１−１〜１１−５と、１つのセンタ局１２とを有して構成されている。なお、受信局１１−１〜１１−５の構成は、全て同一である。よって、以下の説明では、主に受信局１１−１について説明し、他の受信局１１−２〜１１−５についての説明は簡略化または省略するが、受信局１１−１についての説明は、そのまま他の受信局１１−２〜１１−５にも適用できる。
【００２４】
図２は、受信局１１−１、センタ局１２の要部ブロック構成図である。受信局１１−１は、航空機８からの信号を受信するアンテナ２１、複数のＧＰＳ衛星９からの信号を受信するアンテナ２２、受信部２３、信号処理部２４、および信号転送処理部２５を有して構成されている。
【００２５】
受信部２３は、ＧＰＳ信号受信部３１、時刻同期処理部３２、およびクロック源３３を有して構成されている。ＧＰＳ信号受信部３１は、複数のＧＰＳ衛星９からの信号を受信して１ＰＰＳ信号を出力する。時刻同期処理部３２は、クロック源３３のクロックの信号波形をＧＰＳ時刻に同期させる処理を行う。なお、以下の説明では、クロック源３３のクロックを１０ＭＨｚ信号と呼ぶ。その原理の詳細については、後述するが、時刻同期処理部３２は、ＧＰＳ信号受信部３１から供給されたＧＰＳ時刻に同期した１ＰＰＳ信号からＧＰＳ時刻の変化のタイミングを検出するとともに、そのタイミングに対応するＧＰＳ時刻を抽出する。
【００２６】
そしてＧＰＳ時刻の変化タイミングの所定の位置を時刻同期の基準点とした上で、１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定の部分に着目し、この所定の部分が当該基準点と一致するように１０ＭＨｚ信号の信号波形の位相を調整する。このようにして１０ＭＨｚ信号をＧＰＳ時刻に同期させる。時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号から抽出したＧＰＳ時刻を、ＧＰＳ時刻の変化タイミングに合わせて信号処理部２４に供給する。
【００２７】
信号処理部２４は、航空機信号受信部４１、タイムスタンプ付与部４２、およびＰＬＬ部４３を有して構成されている。航空機信号受信部４１は、航空機８からのＳＳＲ（Secondary Surveillance Radar）モードＡ／Ｃ／Ｓ応答、もしくはスキッタ信号を受信解読して処理データを生成する。ＰＬＬ部４３は、１０ＭＨｚ信号を分周して５００ＭＨｚのクロックを生成する。また、タイムスタンプ付与部４２は、ＰＬＬ部４３が生成した５００ＭＨｚのクロックを用い、２ナノ秒（ｎｓｅｃ）単位で、受信局１１−１が航空機８から上述の信号を受信した時刻のタイムスタンプをこの信号に付与する。
【００２８】
すなわち、タイムスタンプ付与部４２は、１０ＭＨｚが５００ＭＨｚに分周されたクロックを用いてタイムスタンプの付与を行う。これによれば、タイムスタンプ付与部４２は、ＧＰＳ時刻に同期するように位相調整された１０ＭＨｚ信号を分周して得られた５００ＭＨzのクロックを用いて時刻付与を行うことができる。すなわち、１０ＭＨｚを５００ＭＨｚに分周するようにしたので、２ナノ秒単位で、時刻付与を行うことができる。また、信号転送処理部２５は、タイムスタンプが付与された信号をセンタ局１２へ転送する。
【００２９】
センタ局１２は、航空機位置測定部５１を有して構成されている。航空機位置測定部５１は、受信局１１−１〜１１−５の位置情報と受信局１１−１〜１１−５で航空機８からの信号を受信した際の受信時間差とに基づき、航空機８の高度を含む位置を測定する。
【００３０】
ここで受信局１１の受信部２３の時刻同期処理部３２における同期方法について、その原理を、図３を参照して説明する。図３は、１ＰＰＳ信号と１０ＭＨｚ信号の信号波形との関係を示す図である。信号波形Ｆ１は、ＧＰＳ信号受信部３１から供給される１ＰＰＳ信号の信号波形を示す。１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点がＧＰＳ時刻を示すようになっている。信号波形Ｆ２は、クロック源３３から供給される１０ＭＨｚ信号の信号波形を示す。信号波形Ｆ２に沿って付されている矢印は、１０ＭＨｚ信号の信号波形の立ち上がり状態、または、立ち下がり状態の方向を示している。
【００３１】
１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点に、ＧＰＳ時刻が対応付けられていることから、時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を、例えば１ＰＰＳ信号のレベルの変化を監視することで検出する。
【００３２】
時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の後（すなわち、ＧＰＳ時刻が示されたときから）、最初に、１０ＭＨｚ信号の信号波形が立ち上がり状態の方向からゼロクロス点を通過したタイミングが１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点と一致するように、１０ＭＨｚ信号の信号波形の位相を遅らせる。
【００３３】
このようにして、各受信局１１−１〜１１−５の時刻同期処理部３２において、時刻同期処理が行われる。
【００３４】
すなわち、このように、各受信局１１−１〜１１−５において、１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定のゼロクロス点（すなわち、立ち上がり状態の曲線のゼロクロス点）をＧＰＳ時刻の基準点と一致させるようにしたので、各受信局１１−１〜１１−５において、１０ＭＨｚ信号をＧＰＳ時刻に同期させることができる。
【００３５】
また、各受信局１１−１〜１１−５において、同じ規則に従って１０ＭＨｚ信号の信号波形をＧＰＳ時刻に対して位相調整するようにしたので、各受信局１１−１〜１１−５の時刻の同期を取ることができる。
【００３６】
なお、現在のルールでは、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点とＧＰＳ時刻とが対応付けられていることから、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を基準点とすることが好都合である。しかしながら、将来、ＧＰＳ時刻が１ＰＰＳ信号の他の波形部分に対応付けられるような場合には、当該他の波形部分を基準点としてもよい。また、ＧＰＳ時刻が示されてから、最初の、１０ＭＨｚ信号の信号波形の立ち上がり状態の曲線が通過するゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とが一致するように位相調整したが、最初の、１０ＭＨｚ信号の信号波形の立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とが一致するように位相調整するようにしてもよい。すなわち、各受信局１１−１〜１１−５が共通の条件に従えば、１０ＭＨｚ信号の信号波形のいずれの部分が１ＰＰＳ信号の基準点と一致するように位相調整されてもかまわない。
【００３７】
ここで時刻同期処理部３２における同期処理による誤差範囲を、図４を参照して説明する。図４の上段に示すように、ある受信局において、１ＰＰＳ信号が立ち下がったときに、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態のゼロクロス点になったとすると、１０ＭＨｚ信号の位相を調整する必要はない。
【００３８】
一方、図４の下段に示すように、ある受信局において、１ＰＰＳ信号の立ち下がる直前に、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態のゼロクロス点になったとすると、そのゼロクロス点の次のゼロクロス点が１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点に一致するように１０ＭＨｚ信号の位相を遅らせる必要がある。
【００３９】
すなわち図４の上段と下段に示す場合が、各受信局における時刻の最大誤差となる。このように、時刻同期処理部１７における最大誤差範囲は、１周期未満に収まる。このため、高い精度の時刻同期を行うことができる。
【００４０】
以上の処理をフローチャートで説明すると図５に示すようになる。
ＳＴＡＲＴ：時刻同期処理部３２は、受信局１１−１の電源あるいは時刻同期処理の開始スイッチ（不図示）がＯＮ状態になると処理を開始してステップＳ１の処理へ移行する。
【００４１】
ステップＳ１：時刻同期処理部３２は、ＧＰＳ信号受信部３１から入力される１ＰＰＳ信号を監視して１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を判断する。時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点が見付けられないときには（ステップＳ１でＮｏ）、ステップＳ１の処理を繰り返す。一方、時刻同期処理部３２は、１ＰＰＳ信号の立ち下がり状態の開始点を見付けると（ステップＳ１でＹｅｓ）、ステップＳ２の処理へ移行する。
【００４２】
ステップＳ２：時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号を監視することにより１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態か否か判断する。時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態でなければ（ステップＳ２でＮｏ）、ステップＳ２の処理を繰り返す。一方、時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号が立ち上がり状態であることを見付けると（ステップＳ２でＹｅｓ）、ステップＳ３の処理へ移行する。
【００４３】
ステップＳ３：時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号を監視することにより１０ＭＨｚ信号がゼロクロス点に有るか否か判断する。時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号がゼロクロス点になければ（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ３の処理を繰り返す。一方、時刻同期処理部３２は、１０ＭＨｚ信号がゼロクロス点になると（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４の処理へ移行する。
【００４４】
ステップＳ４：時刻同期処理部３２は、時刻同期（すなわち、当該ゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とを一致させる）を実施して処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４５】
（本発明の第二の実施の形態の航空機位置測定システム１Ａについて）
本発明の第二の実施の形態に係る航空機位置測定システム１Ａについて図６を参照して説明する。図６は、航空機位置測定システム１Ａの全体構成図である。航空機位置測定システム１Ａは、航空機位置測定システム１とは一部が異なる。以下では、第一の実施の形態と同一または同種の部材は同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主に説明する。なお、以下の説明では、受信局１１Ａ−１について説明するが、他の受信局１１Ａ−２〜１１Ａ−５（不図示）についても同様である。
【００４６】
航空機位置測定システム１Ａの受信局１１Ａ−１は、航空機位置測定システム１の受信局１１−１の構成に加え、補正信号受信部６０を有する。補正信号受信部６０は、請求項の「補正信号受信手段」に相当する。補正信号受信部６０は、ＭＳＡＳ(MTSAT Satellite-based Augmentation System:運輸多目的衛星用衛星航法補強システム)やＷＡＡＳ(Wide Area Augmentation System:広域補強システム)等のＳＢＡＳ(Satellite Based Augmentation System:静止衛星型衛星航法補強システム)６１によるＧＰＳ信号の補正信号を受信する。
【００４７】
補正信号受信部６０がＳＢＡＳ６１からの補正信号を受信すると、この補正信号をＧＰＳ信号受信部３１Ａに伝達する。ＧＰＳ信号受信部３１Ａは、請求項の「信号補正手段」に相当する。これによりＧＰＳ信号受信部３１Ａでは、１ＰＰＳ信号をＧＰＳ時刻に高い精度で同期させることができる。これにより時刻同期処理部３２が行う時刻同期についてもＧＰＳ時刻に対して高い追従精度で行うことができる。これにより、時刻同期処理部３２による時刻同期精度をリアルタイムで高めることができる。また、これにより、センタ局１２の航空機位置測定部５１における航空機８の位置測定精度についてもリアルタイムで高めることができる。
【００４８】
（プログラムの実施の形態）
また、受信局１１−１、１１Ａ−１の各部を制御する機能は、所定のプログラムにより動作する汎用の情報処理装置（ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＤＳＰ(Digital Signal
Processor)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）など）によって実現されてもよい。例えば、汎用の情報処理装置は、メモリ、ＣＰＵ、入出力ポートなどを有する。汎用の情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、汎用の情報処理装置には、受信局１１−１、１１Ａ−１の各部を制御する機能が実現される。また、その他の機能についてもソフトウェアにより実現可能な機能については汎用の情報処理装置とプログラムとによって実現することができる。
【００４９】
なお、汎用の情報処理装置が実行する制御プログラムは、受信局１１−１、１１Ａ−１の出荷前に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、受信局１１−１、１１Ａ−１の出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、制御プログラムの一部が、受信局２、２Ａの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。受信局１１−１、１１Ａ−１の出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶される制御プログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
【００５０】
また、制御プログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
【００５１】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。たとえば、受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５におけるＧＰＳ信号受信部３１、３１Ａでの受信データ（ＧＰＳエフェメリスデータ、コード情報、搬送波情報など）をセンタ局１２に集める。そして、その受信データを利用して受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５から見える共通ビュー衛星（コモンビュー方式）を利用し、センタ局１２にて、受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−１の間の時刻差を求める。これにより、センタ局１２は、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５のタイムスタンプ付与部４２で付与された時刻（タイムスタンプ）に差分を加えて補正する。センタ局１２の航空機位置測定部５１は、補正された時刻を用いて航空機８の位置算出を行ってもよい。これによれば、航空機位置測定部５１における位置算出精度を高めることができる。
【００５２】
また、数週間後の処理になるが、ＧＰＳの精度暦を入手し、受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５の間の時刻差をより正確に求めることにより、航空機位置測定部５１における位置算出精度を高めてもよい。このときに、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５において、同じ規則に従って１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定のゼロクロス点に１ＰＰＳ信号の基準点を一致させるようにしたのでこの処理が可能になる。
【００５３】
すなわち、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５において、同じ規則に従って１０ＭＨｚ信号の信号波形の所定のゼロクロス点と１ＰＰＳ信号の基準点とが一致するように位相調整しているのであれば、後日、ＧＰＳの精度暦を入手し、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５の間の時刻差をより正確に求めようとしたときに、各受信局１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５における正確な時刻同期タイミングの検証を行うことが可能になる。この正確な時刻同期タイミングの検証に基づけば正確な時刻同期の補正が可能になる。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ…航空機位置測定システム、１１−１〜１１−５、１１Ａ−１〜１１Ａ−５…受信局、１２…センタ局、８…航空機、９…ＧＰＳ衛星、２１、２２…アンテナ、４１…航空機信号受信部（航空機信号受信手段）、４２…タイムスタンプ付与部（転送する手段の一部）、２５…信号転送処理部（転送する手段の一部）、４３…ＰＬＬ部、３１…ＧＰＳ信号受信部（時刻同期手段の一部、同期する手段の一部）、３１Ａ…ＧＰＳ信号受信部（信号補正手段）、３２…時刻同期処理部（時刻同期手段、同期する手段の一部）、３３…クロック源、５１…航空機位置測定部（測定する手段）、６０…補正信号受信部（補正信号受信手段）、６１…ＳＢＡＳ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報が確定した複数の受信局と、１つのセンタ局とを備え、
複数の上記受信局は、
１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信する航空機信号受信手段と、
上記航空機信号受信手段により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与して上記センタ局に転送する手段と、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、
を備え、
上記センタ局は、複数の上記受信局の位置情報と複数の上記受信局で上記信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定する手段を備える、
航空機位置測定システムにおいて、
上記時刻同期手段は、ＧＰＳ(Global Positioning System)から到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項２】
請求項１記載の航空機位置測定システムにおいて、
前記基準点は、前記ＧＰＳ同期信号の波形における立ち下がり状態の開始点から立ち下がり状態の終了点、もしくは立ち上がり状態の開始点から立ち上がり状態の終了点までの間に設定され、
前記所定の条件を満たすゼロクロス点は、前記基準点となる時刻から最初の前記クロック源の信号波形の立ち上がり状態の曲線、もしくは立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点である、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の航空機位置測定システムにおいて、
前記転送する手段は、前記ＧＰＳ時刻が割付けられたクロックをさらに分周したクロックを用いて前記タイムスタンプを付与する、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の航空機位置測定システムにおいて、
前記ＧＰＳ同期信号を補正するシステムからの信号を受信する補正信号受信手段と、
上記補正信号受信手段により受信した信号によって前記ＧＰＳ同期信号を補正する信号補正手段と、
を備える、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項５】
センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の上記受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、
１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信手段と、
上記航空機信号受信手段により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与して上記センタ局に転送する手段と、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、
を備える受信局において、
上記時刻同期手段は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする受信局。
【請求項６】
請求項５記載の受信局において、
前記基準点は、前記ＧＰＳ同期信号の波形における立ち下がり状態の開始点から立ち下がり状態の終了点、もしくは立ち上がり状態の開始点から立ち上がり状態の終了点までの間に設定され、
前記所定の条件を満たすゼロクロス点は、前記基準点となる時刻から最初の前記クロック源の信号波形の立ち上がり状態の曲線、もしくは立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点である、
ことを特徴とする受信局。
【請求項７】
請求項５または６記載の受信局において、
前記転送する手段は、前記ＧＰＳ時刻が割付けられたクロックをさらに分周したクロックを用いて前記タイムスタンプを付与する、
ことを特徴とする受信局。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項記載の受信局において、
前記ＧＰＳ同期信号を補正するシステムからの信号を受信する補正信号受信手段と、
上記補正信号受信手段により受信した信号によって前記ＧＰＳ同期信号を補正する信号補正手段と、
を備える、
ことを特徴とする受信局。
【請求項９】
位置情報が確定した複数の受信局が、
１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信するステップと、
上記受信するステップの処理により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送するステップと、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期ステップと、
を有し、
上記センタ局が、複数の上記受信局の位置情報と複数の上記受信局で上記信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定するステップを有する、
航空機位置測定方法において、
上記時刻同期ステップの処理として、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１０】
請求項９記載の航空機位置測定方法において、
前記基準点は、前記ＧＰＳ同期信号の波形における立ち下がり状態の開始点から立ち下がり状態の終了点、もしくは立ち上がり状態の開始点から立ち上がり状態の終了点までの間に設定され、
前記所定の条件を満たすゼロクロス点は、前記基準点となる時刻から最初の前記クロック源の信号波形の立ち上がり状態の曲線、もしくは立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点である、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の航空機位置測定方法において、
前記転送するステップの処理として、前記ＧＰＳ時刻が割付けられたクロックをさらに分周したクロックを用いて前記タイムスタンプを付与するステップを有する、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか１項記載の航空機位置測定方法において、
前記ＧＰＳ同期信号を補正するシステムからの信号を受信するステップと、
この受信するステップの処理により受信した信号によって前記ＧＰＳ同期信号を補正するステップと、
を有する、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１３】
センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の上記受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、
１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信制御機能と、
上記航空機信号受信制御機能により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与して上記センタ局に転送する転送制御機能と、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期制御機能と、
を備える制御部を備える受信局において、
上記制御部は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする受信局。
【請求項１４】
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、請求項１３記載の受信局における前記制御部の機能を実現する、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１】
位置情報が確定した複数の受信局と、１つのセンタ局とを備え、
複数の上記受信局は、
１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信する航空機信号受信手段と、
上記航空機信号受信手段により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与して上記センタ局に転送する手段と、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、
を備え、
上記センタ局は、複数の上記受信局の位置情報と複数の上記受信局で上記信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定する手段を備える、
航空機位置測定システムにおいて、
上記時刻同期手段は、ＧＰＳ(Global Positioning System)から到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項２】
請求項１記載の航空機位置測定システムにおいて、
前記基準点は、前記ＧＰＳ同期信号の波形における立ち下がり状態の開始点から立ち下がり状態の終了点、もしくは立ち上がり状態の開始点から立ち上がり状態の終了点までの間に設定され、
前記所定の条件を満たすゼロクロス点は、前記基準点となる時刻から最初の前記クロック源の信号波形の立ち上がり状態の曲線、もしくは立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点である、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の航空機位置測定システムにおいて、
前記転送する手段は、前記ＧＰＳ時刻が割付けられたクロックをさらに分周したクロックを用いて前記タイムスタンプを付与する、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の航空機位置測定システムにおいて、
前記ＧＰＳ同期信号を補正するシステムからの信号を受信する補正信号受信手段と、
上記補正信号受信手段により受信した信号によって前記ＧＰＳ同期信号を補正する信号補正手段と、
を備える、
ことを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項５】
センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の上記受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、
１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信手段と、
上記航空機信号受信手段により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与して上記センタ局に転送する手段と、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期手段と、
を備える受信局において、
上記時刻同期手段は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする受信局。
【請求項６】
請求項５記載の受信局において、
前記基準点は、前記ＧＰＳ同期信号の波形における立ち下がり状態の開始点から立ち下がり状態の終了点、もしくは立ち上がり状態の開始点から立ち上がり状態の終了点までの間に設定され、
前記所定の条件を満たすゼロクロス点は、前記基準点となる時刻から最初の前記クロック源の信号波形の立ち上がり状態の曲線、もしくは立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点である、
ことを特徴とする受信局。
【請求項７】
請求項５または６記載の受信局において、
前記転送する手段は、前記ＧＰＳ時刻が割付けられたクロックをさらに分周したクロックを用いて前記タイムスタンプを付与する、
ことを特徴とする受信局。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項記載の受信局において、
前記ＧＰＳ同期信号を補正するシステムからの信号を受信する補正信号受信手段と、
上記補正信号受信手段により受信した信号によって前記ＧＰＳ同期信号を補正する信号補正手段と、
を備える、
ことを特徴とする受信局。
【請求項９】
位置情報が確定した複数の受信局が、
１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信するステップと、
上記受信するステップの処理により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与してセンタ局に転送するステップと、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期ステップと、
を有し、
上記センタ局が、複数の上記受信局の位置情報と複数の上記受信局で上記信号を受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定するステップを有する、
航空機位置測定方法において、
上記時刻同期ステップの処理として、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１０】
請求項９記載の航空機位置測定方法において、
前記基準点は、前記ＧＰＳ同期信号の波形における立ち下がり状態の開始点から立ち下がり状態の終了点、もしくは立ち上がり状態の開始点から立ち上がり状態の終了点までの間に設定され、
前記所定の条件を満たすゼロクロス点は、前記基準点となる時刻から最初の前記クロック源の信号波形の立ち上がり状態の曲線、もしくは立ち下がり状態の曲線が通過するゼロクロス点である、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の航空機位置測定方法において、
前記転送するステップの処理として、前記ＧＰＳ時刻が割付けられたクロックをさらに分周したクロックを用いて前記タイムスタンプを付与するステップを有する、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか１項記載の航空機位置測定方法において、
前記ＧＰＳ同期信号を補正するシステムからの信号を受信するステップと、
この受信するステップの処理により受信した信号によって前記ＧＰＳ同期信号を補正するステップと、
を有する、
ことを特徴とする航空機位置測定方法。
【請求項１３】
センタ局が、複数の受信局の位置情報と複数の上記受信局で１つの航空機から送信される信号をそれぞれ受信した際の受信時間差情報とに基づき、上記航空機の位置および高度を測定する、航空機位置測定システムに備えられ、
１つの航空機から送信される信号を受信する航空機信号受信制御機能と、
上記航空機信号受信制御機能により受信した上記信号にその受信時刻のタイムスタンプを付与して上記センタ局に転送する転送制御機能と、
自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる時刻同期制御機能と、
を備える制御部を備える受信局において、
上記制御部は、ＧＰＳから到来する信号に基づき自己の上記受信局の時刻を他の上記受信局の時刻に同期させる際に、上記ＧＰＳから到来する信号に基づき生成されるＧＰＳ同期信号の波形の規則的な変化に基づき設定される基準点から見た上記受信局におけるクロック源の信号波形の所定の条件を満たすゼロクロス点を上記基準点に一致させるように上記クロック源の信号波形の位相を調整する、
ことを特徴とする受信局。
【請求項１４】
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、請求項１３記載の受信局における前記制御部の機能を実現する、
ことを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２３０４４８（Ｐ２０１０−２３０４４８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７７６２４（Ｐ２００９−７７６２４）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]