航空機位置測定システム、該システムに用いられる時刻同期方法及び時刻同期プログラム
【課題】航空機の位置の測定精度が向上する航空機位置測定システムを提供する。
【解決手段】航空機から送信されるスキッタ信号が各受信局５１i で受信され、ターゲット処理局６０により、各受信局５１i の設置位置情報及び同各受信局５１i でのスキッタ信号の受信時刻の差情報に基づいて、航空機の飛行位置情報（緯度情報、経度情報及び幾何学的高度情報）が求められる。この場合、各受信局５１i では、時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機５２）により、衛星補強システムを構成する衛星から送信される時刻情報ｔｍが受信される。時刻同期手段（タイミング部５３、デコード部５５）により、当該受信局５１i で上記スキッタ信号を受信したときの受信時刻を、ＧＰＳ補強システム受信機５２で受信された時刻情報ｔｍに同期させる。
【解決手段】航空機から送信されるスキッタ信号が各受信局５１i で受信され、ターゲット処理局６０により、各受信局５１i の設置位置情報及び同各受信局５１i でのスキッタ信号の受信時刻の差情報に基づいて、航空機の飛行位置情報（緯度情報、経度情報及び幾何学的高度情報）が求められる。この場合、各受信局５１i では、時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機５２）により、衛星補強システムを構成する衛星から送信される時刻情報ｔｍが受信される。時刻同期手段（タイミング部５３、デコード部５５）により、当該受信局５１i で上記スキッタ信号を受信したときの受信時刻を、ＧＰＳ補強システム受信機５２で受信された時刻情報ｔｍに同期させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機位置測定システム、該システムに用いられる時刻同期方法及び時刻同期プログラムに係り、特に、広域の航空管制を行い、かつ航空機の位置の測定精度を向上させる場合に用いて好適な航空機位置測定システム、該システムに用いられる時刻同期方法及び時刻同期プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空管制などを行うための航空機位置測定システムとして、マルチラテレーションシステムが構築されている。マルチラテレーションシステムでは、航空機のトランスポンダから送信される信号（スキッタ信号）が４か所以上の受信局で受信されて、各受信時刻の差に基づいて同航空機の位置が測定される。
【０００３】
図３は、この種の航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
この航空機位置測定システムは、同図に示すように、受信局１，２，…，５と、データ処理部６とから構成されている。この航空機位置測定システムでは、受信局１，２，…，５は、それぞれ設置位置情報が確定し、航空機１３のトランスポンダから送信される信号ｗ1 ，ｗ2 ，…，ｗ5 を受信する。そして、データ処理部６により、各受信局１，２，…，５の設置位置情報及び同各受信局１，２，…，５で信号ｗ1 ，ｗ2 ，…，ｗ5 をそれぞれ受信したときの受信時刻の差情報に基づいて、双曲線測位方式により、航空機１３の飛行位置情報が求められる。飛行位置情報は、緯度、経度及び幾何学的高度からなっている。
【０００４】
また、ＳＳＲ装置（Secondary Surveillance Radar、二次監視レーダ）１１により、図４（ａ）に示すように、航空機１３の識別情報を要求するためのモードＡ信号（パルス間隔８μｓ）と同航空機１３の高度情報を要求するためのモードＣ信号（パルス間隔２１μｓ）とを含む質問信号ｗａが同航空機１３に向けて発信され、また、図４（ｂ）に示すように、同質問信号ｗａに対する同航空機１３による応答信号ｗｂが受信される。また、質問信号ｗａに対する航空機１３による応答は、上記信号ｗ1 ，ｗ2 ，…，ｗ5 として受信局１，２，…，５で受信される。応答信号ｗｂは、搬送波を１０９０ＭＨｚとする１２ビットのパルス列で構成されている。これにより、最大識別数は４０９６であり、高度データは、１００ｆｔ単位で高度−１０００ｆｔから１２６７５０ｆｔまでコード化される。上記１２ビットのパルス列は、パルスＡ1 （；１０００），Ａ2 （；２０００），Ａ4 （；４０００），Ｂ1 （；１００），Ｂ2 （；２００），Ｂ4 （；４００），Ｃ1 （；１０），Ｃ2 （；２０），Ｃ4
（；４０），Ｄ1 （；１），Ｄ2 （；２），Ｄ4 （；４）から構成され、８進数に対応している。
【０００５】
上記の航空機位置測定システムの他、この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたＡＤＳ−Ｂ地上局がある。
このＡＤＳ−Ｂ（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast、放送型自動従属監視）地上局では、受信したＡＤＳ−Ｂ信号に基づき、トラック情報を新たに作成した航空機に対して、このトラック情報の作成直後にＤＢＣ（Discrete Beacon Code、識別コード）を要求するモードＳ個別質問を行い、その応答信号を受信解読後、この新たに作成したトラック情報内とモードＳ個別応答内のそれぞれのＤＢＣ、及び距離情報が合致するか否かを判定する。そして、これらが合致した場合には、ＡＤＳ−Ｂ信号を発した航空機とモードＳ個別質問に応答した航空機とが同一の航空機であるとしてこれを実ターゲットとして扱い、この新たに作成したトラック情報を継続して保持する。一方、これらが合致しない場合には誤ターゲットとし、この新たに作成したトラック情報を棄却して誤ターゲットの混在を減らす。
【０００６】
また、特許文献２に記載された空港面監視装置では、マルチラテレーションは、空港に配置された複数の地上局により、目標が発信する信号を受信し、受信信号の到達時間差から目標の３次元位置情報を算出すると共に、目標の識別情報を得る。目標高度監視装置により、３次元位置情報に基づいて、目標が空港上空を低高度で飛行しているか、飛行せず空港面上に在るかの判定が行われる。統合処理装置により、当該判定結果に基づいて空港面探知レーダとマルチラテレーションが算出した目標の位置情報が統合処理され、得られた位置情報に対応する識別情報が付加される。表示装置により、統合された目標の位置情報と識別情報が、空港面を表す座標上に表示される。
【０００７】
また、特許文献３に記載されたＧＰＳ（Global Positioning System ）衛星システムを利用したセルラー電話の迅速かつ正確な地理的位置の特定では、ワイヤレス通信ネットワークが、各スポットビーム又はセル内のユーザ端末に、領域内で視認可能な衛星の全てのＧＰＳ−ＩＤと、その視認可能な衛星に関するドップラー及び信号強度の予測値とを送信する。ユーザ端末は、ＧＰＳ端末を備えており、同ＧＰＳ衛星からＣ／Ａコードを受信することができる。ユーザ端末は、送信されたＧＰＳ援助データを用いて全ての視認可能なＧＰＳ衛星のためにＧＰＳ−Ｃ／Ａ信号を迅速に捕捉する。次に、ユーザ端末は、ＧＰＳ−Ｃ／Ａコード測定値をワイヤレスネットワークに戻し、その測定値が別のＧＰＳデータと共に処理される。これにより、ユーザ端末において位置を特定するために必要な計算機能の全てを実行する必要がなくなる。
【０００８】
また、非特許文献１では、基準局方式、単独ＧＰＳ方式、及びＧＰＳコモンビュー（Common View ）方式について記載されている。
基準局方式では、既知の位置に設置した基準局が送信するスキッタを各受信局が検出し、マルチラテレーション測位の結果から時刻同期を図る。また、単独ＧＰＳ方式では、受信局にＧＰＳ受信機を搭載して時刻同期を図る。
【０００９】
また、図５は、ＧＰＳコモンビュー方式の評価用装置の構成を示すブロック図である。
この評価用装置２０は、受信局２１，２２，２３，２４と、送信局２５と、ＷＡＮ（Wide Area Network 、広域ネットワーク）２６と、処理装置２７とから構成されている。処理装置２７は統合装置２８に接続され、同統合装置２８には、表示装置２９及びＳＳＲモードＳ地上局３０が接続されている。
【００１０】
図６は、図５中の受信局２１の構成を示すブロック図である。
この受信局２１は、ＳＳＲ空中線４１と、受信部４２と、デコード部４３と、タイミング部４４と、ＧＰＳ受信機４５と、インタフェース４６と、電源部４７とから構成されている。受信局２１は、スキッタとＳＳＲ応答を受信し、信号検出時刻を測定すると共に信号内容をデコードして、これらの情報をターゲットレポートにまとめて処理装置２７に出力する。信号検出のサンプリング周波数は、５００ＭＨｚとされ、高い分解能（２ｎｓ）が期待できる。また、時刻同期には、ＧＰＳコモンビュー方式が採用されている。信号処理技術は、ＳＳＲモードＳ地上局と同じ方式が採用されている。ＳＳＲモードＳでは、全ての航空機に対して２４ビットからなる個別アドレスが付与され、航空機の識別能力が、モードＡの４０９６に対して１６００万以上に増大する。また、受信局２２，２３，２４も、受信局２１と同様に構成されている。
【００１１】
送信局２５は、測位や位置算出を補完するため、航空機に対してＳＳＲ質問を送信する。測位の補完では、送信局２５は、信号干渉などによりスキッタを検出できなかった場合、航空機に質問してＳＳＲ応答を得て測位を実行する。また、位置算出の補完では、送信局２５は、質問送信から応答受信までの時間を航空機までの距離に変換して、位置の算出に利用する。処理装置２７は、各受信局２１，２２，２３，２４が出力したターゲットレポートを相関処理してＭＬＡＴ（マルチラテレーション）測位、追尾処理、及び送信局への質問制御などを行う。この場合、処理装置２７は、測位誤差の低減を図るため、測位解に対して追尾処理を行い、その平滑位置を測位結果とする。
【００１２】
ＧＰＳコモンビュー方式では、各受信局２１，２２，２３，２４間で同時に同一のＧＰＳ衛星からの信号を受信することにより、ＧＰＳ衛星がもつ時計の誤差が相殺され、高精度の時刻同期を図る。この場合、各受信局２１，２２，２３，２４に搭載されたＧＰＳ受信機４５から衛星情報が転送されてコモンビュー処理が行われ、高い同期精度が達成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１４６４５０号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３４２７号公報
【特許文献３】特開平１０−３００８３５号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】宮崎裕己他、「広域マルチラテレーションの基礎実験結果」、電子航法研究所発表会予稿（第１０回平成２２年６月）、電子航法研究所発表会、平成２２年６月、P.17-22
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、図３の航空機位置測定システムでは、各受信局による時刻同期の精度によって航空機の位置測定の精度が決定されるが、簡易で高精度の時刻同期手段が確定していないので、位置測定の精度が不十分になるという課題がある。
【００１６】
また、特許文献１に記載されたＡＤＳ−Ｂ地上局では、装置規模の増大を抑えつつ、取得したＡＤＳ−Ｂ監視情報の信頼性が向上するが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【００１７】
特許文献２に記載された空港面監視装置では、空港面探知レーダによる空港面監視が、マルチラテレーションの情報を統合することで補間され、効率的で安全な空港管制が行われるが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【００１８】
特許文献３に記載された地理的位置の特定では、ワイヤレス通信システムと関連するユーザの位置座標を決定するために用いられるＧＰＳ信号にアクセスするために必要な捕捉時間が減少するが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【００１９】
また、非特許文献１に記載された基準局方式では、時刻同期が高精度には至らず、また、受信局が基準局の信号を受けるタイミングによって時刻同期を行う構成となっているので、基準局から見通しが得られる位置に各受信局を設置する必要があり、広域を対象としたマルチラテレーションに適用することが困難であるという課題がある。また、単独ＧＰＳ方式では、時刻同期の精度が不十分になるという課題がある。また、ＧＰＳコモンビュー方式では、時刻同期が高精度で実現可能であるが、複雑なデータ処理が必要となり、簡易に実現することができないという課題がある。
【００２０】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、広域を対象としたマルチラテレーションに適用でき、航空機の位置の測定精度が向上する航空機位置測定システム、該システムに用いられる時刻同期方法及び時刻同期プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに係り、前記各受信局は、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信手段と、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期手段とが設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この発明の第２の構成は、設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法に係り、前記各受信局では、時刻情報受信手段が、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信処理と、時刻同期手段が、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期処理とを行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の構成によれば、簡単な構成で航空機の飛行位置情報が高精度で得られる航空機位置測定システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態である航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
【図２】図１中の受信局５１i 及びターゲット処理局６０からなるマルチラテレーション地上局の構成を示すブロック図である。
【図３】航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
【図４】質問信号及び応答信号を示す波形図である。
【図５】ＧＰＳコモンビュー方式の評価用装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５中の受信局２１の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
上記衛星補強システムは、ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、上記各受信局の上記時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機）は、上記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される上記時刻情報を受信する構成とされている航空機位置測定システムを実現する。
【００２６】
また、上記衛星補強システムは、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成され、上記各受信局の上記時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機）は、上記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される上記時刻情報を受信する構成とされている。
【００２７】
また、上記各受信局は、上記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する構成とされている。また、上記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）を上記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、上記各受信局は、上記二次監視レーダの上記質問信号に対応する上記航空機の応答信号を受信する構成とされている。また、上記二次監視レーダは、上記質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）に、上記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める構成とされている。
【実施形態】
【００２８】
図１は、この発明の一実施形態である航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
この形態の航空機位置測定システムは、同図に示すように、受信局５１1 ，５１2 ，…，５１n と、ターゲット処理局６０とを有し、天空にＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）衛星７０、及び、たとえばＧＰＳ衛星などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System、全地球的航法衛星システム）衛星７１が存在し、航空機７２が飛行する環境で用いられる。これらのＳＢＡＳ衛星７０及びＧＮＳＳ衛星７１で衛星補強システムが構成されている。
【００２９】
受信局５１1 ，５１2 ，…，５１n （以下、「受信局５１i 」ともいう）は、たとえば空港などの所定の場所にそれぞれ設置されて設置位置情報が確定し、航空機７２のトランスポンダから送信される信号（たとえば、スキッタ信号）を受信する。ターゲット処理局６０は、各受信局５１i の設置位置情報及び各受信局５１i での上記信号の受信時刻の差情報（時刻差）に基づいて、航空機７２の飛行位置情報（緯度情報、経度情報及び幾何学的高度情報）を求める。特に、この実施形態では、上記各受信局５１i は、衛星補強システムを構成する上記ＧＮＳＳ衛星７１から送信される所定の精度を満たす時刻情報（ＧＮＳＳ信号）を受信し、上記スキッタ信号を受信したときの受信時刻を、受信された上記時刻情報に同期させる。また、上記ターゲット処理局６０は、求めた上記飛行位置情報をＳＢＡＳ衛星７０へ送信し、同ＳＢＡＳ衛星７０が、同飛行位置情報を補強メッセージとして航空機７２へ送信する。
【００３０】
図２は、図１中の受信局５１i 及びターゲット処理局６０からなるマルチラテレーション地上局の構成を示すブロック図である。
この受信局５１i は、図２に示すように、ＧＰＳ補強システム受信機５２と、タイミング部５３と、受信部５４と、デコード部５５と、データ処理部５６と、インタフェース部５７と、電源部５８とから構成されている。ＧＰＳ補強システム受信機５２は、ＧＰＳ空中線５２ａを有し、ＧＮＳＳ衛星７１（送信衛星補強システム）から送信されるＧＰＳ補強システム信号ｗｇの時刻情報を数ｎｓの時刻精度で受信する。タイミング部５３は、ＧＰＳ補強システム受信機５２のデータ（時刻情報ｔｍ）をデコードする。
【００３１】
受信部５４は、航空機７２のトランスポンダから送信されるスキッタ信号ｓｑを受信する。デコード部５５は、受信部５４で受信されたスキッタ信号ｓｑをデコードすると共に、同スキッタ信号ｓｑを受信したときの受信時刻を、タイミング部５３でデコードされたデータ（すなわち、ＧＰＳ補強システム受信機５２から出力された時刻情報ｔｍ）に同期させる。データ処理部５６は、デコード部５５から出力されるデータ（時刻情報）をデータ伝送フォーマットに加工する。インタフェース部５７は、データ処理部５６で加工されたデータ（時刻情報）をターゲット処理局６０に伝送する。このインタフェース部５７としては、専用電話回線、衛星回線、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）、シリアル通信など、データ容量、伝送時間、費用、実現可能性などを考慮した通信手段が使用される。電源部５８は、当該受信局５１i の各部に必要な電源を供給する。
【００３２】
ターゲット処理局６０は、インタフェース部６１と、ターゲット処理部６２とから構成されている。インタフェース部６１は、受信局５１i のインタフェース部５７からデータ（時刻情報）を受信する。ターゲット処理部６２は、インタフェース部６１で受信された各受信局５１i のデータを統合してマルチラテレーション測位を行う。また、この航空機位置測定システムは、時刻同期プログラムに基づいて機能するコンピュータで構成されている。
【００３３】
次に、この形態の航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法の処理内容について説明する。
この航空機位置測定システムでは、航空機７２のトランスポンダから送信されるスキッタ信号ｓｑが各受信局５１i で受信され、ターゲット処理局６０により、各受信局５１i の設置位置情報及び同各受信局５１i でのスキッタ信号ｓｑの受信時刻の差情報（時刻差）に基づいて、航空機７２の飛行位置情報（緯度情報、経度情報及び幾何学的高度情報）が求められる。この場合、各受信局５１i では、時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機５２）により、衛星補強システム（ＳＢＡＳ）を構成するＧＮＳＳ衛星７１から送信される時刻情報が受信される（時刻情報受信処理）。時刻同期手段（タイミング部５３、デコード部５５）により、当該受信局５１i で上記スキッタ信号ｓｑを受信したときの受信時刻を、上記ＧＰＳ補強システム受信機５２で受信された上記時刻情報ｔｍに同期させる（時刻同期処理）。
【００３４】
すなわち、ＧＰＳ補強システム受信機５２により、ＧＮＳＳ衛星７１から送信されるＧＰＳ補強システム信号ｗｇの時刻情報ｔｍが数ｎｓの時刻精度で受信される。ＧＰＳ補強システム信号ｗｇは、ＧＰＳ衛星の擬似距離、搬送波位相、エフェメリス情報、アルマナックである。また、衛星補強システムがＳＢＡＳの場合、ＳＢＡＳメッセージ、ＳＢＡＳ衛星７０の擬似距離、搬送波位相も、ＧＰＳ補強システム信号ｗｇに含まれる。なお、ＳＢＡＳ衛星７０のエフェメリス、アルマナックは、ＳＢＡＳメッセージに含まれるのが一般的である。これらの信号を使用してＧＰＳ補強システムの時刻情報ｔｍが出力される。この時刻情報ｔｍがタイミング部５３に取り込まれる。
【００３５】
また、受信部５４にて航空機７２のスキッタ信号ｓｑが受信され、デコード部５５にて同スキッタ信号ｓｑがデコードされる。デコードされた結果の中には、航空機７２のアドレス情報が含まれる。デコード部５５では、このアドレス情報に、タイミング部５３で取り込まれた時刻情報ｔｍを付与し、データ処理部５６に送付する。データ処理部５６では、ターゲット処理局６０に送付するためのデータフォーマット処理が行われる。フォーマットされたデータは、インタフェース部５７を経てターゲット処理局６０に送付される。ターゲット処理局６０では、各受信局５１iからのデータが統合され、航空機７２のマルチラテレーション測位が行われる。マルチラテレーション測位では、ターゲット処理部６２により、各受信局５１i の設置位置情報及び同各受信局５１i で航空機７２のスキッタ信号ｓｑをそれぞれ受信したときの受信時刻の差情報に基づいて、双曲線測位方式により、同航空機７２の飛行位置情報が求められる。飛行位置情報は、緯度、経度及び幾何学的高度からなっている。
【００３６】
以上のように、この実施形態では、各受信局５１i で、衛星補強システム（ＳＢＡＳ）を構成するＧＮＳＳ衛星７１から送信される高精度の時刻情報が受信され、当該受信局５１i で、航空機７２のスキッタ信号ｓｑを受信したときの受信時刻を、受信した上記時刻情報に同期させ、ターゲット処理局６０により、各受信局５１i の設置位置情報、及び同各受信局５１i における上記時刻情報ｔｍに同期した上記スキッタ信号ｓｑの受信時刻の差情報（時刻差）に基づいて、航空機７２の飛行位置情報が求められるので、簡単な構成で飛行位置情報の精度が向上する。
【００３７】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図３中のＳＳＲ装置１１と同様のＳＳＲ装置（二次監視レーダ）を設け、同ＳＳＲ装置により、航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と同航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）を同航空機に向けて発信し、各受信局５１i が、ＳＳＲ装置の上記質問信号に対応する上記航空機の応答信号を受信するようにしても良い（請求項５、１１に対応）。また、ＳＳＲ装置は、上記質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）に、航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含めるようにしても良い（請求項６、１２に対応）。
【００３８】
また、衛星補強システムは、ＳＢＡＳに限らず、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成されていても良い。この場合、各受信局５１i の時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機５２）は、ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される所定の精度を満たす時刻情報を受信する（請求項３、９に対応）。なお、ＧＢＡＳとは、地上局を使用したＧＮＳＳ航法補強システムであり、ＳＢＡＳよりも飛行位置情報の精度が高いが、サービスは、地上局の電波の届く範囲に限られる。
【００３９】
受信局５１i の数は３以上が一般的であるが、更に受信局５１i を追加することにより、飛行位置情報の精度が向上する。この場合、受信局５１i が多いほど、精度の良い測位が実行できるが、費用もかかるため、要求される飛行位置情報の精度と費用とのバランスがとれるように局数を決定することが一般的である。また、図２中のインタフェース部６１は、インタフェース部５７と対向する通信手段となるが、１対多数の接続が可能な通信手段であれば、１つであり、１対１の通信のみ可能な手段であれば、受信局５１i の同数だけ必要となる。また、衛星補強システムに、たとえば、ヨーロッパの「Ｇａｌｉｌｅｏ」や、日本の「準天頂衛星」が含まれていても良い。
【００４０】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
【００４１】
（付記１）
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムであって、
前記各受信局は、
衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信手段と、
当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期手段とが設けられている航空機位置測定システム。
【００４２】
（付記２）
前記衛星補強システムは、
ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信する構成とされている付記１記載の航空機位置測定システム。
【００４３】
（付記３）
前記衛星補強システムは、
ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信する構成とされている付記１記載の航空機位置測定システム。
【００４４】
（付記４）
前記各受信局は、
前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する構成とされている付記１、２又は３記載の航空機位置測定システム。
【００４５】
（付記５）
前記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号を前記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、
前記各受信局は、
前記二次監視レーダの前記質問信号に対応する前記航空機の応答信号を受信する構成とされている付記１、２、３又は４記載の航空機位置測定システム。
【００４６】
（付記６）
前記二次監視レーダは、
前記質問信号に、前記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める構成とされている付記５記載の航空機位置測定システム。
【００４７】
（付記７）
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法であって、
前記各受信局では、
時刻情報受信手段が、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信処理と、
時刻同期手段が、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期処理とを行う時刻同期方法。
【００４８】
（付記８）
前記衛星補強システムは、ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信する付記７記載の時刻同期方法。
【００４９】
（付記９）
前記衛星補強システムは、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信する付記７記載の時刻同期方法。
【００５０】
（付記１０）
前記各受信局が、前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する付記７、８又は９記載の時刻同期方法。
【００５１】
（付記１１）
前記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号を前記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、
前記各受信局が、前記二次監視レーダの前記質問信号に対応する前記航空機の応答信号を受信する付記７、８、９又は１０記載の時刻同期方法。
【００５２】
（付記１２）
前記二次監視レーダが、前記質問信号に、前記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める付記１１記載の時刻同期方法。
【００５３】
（付記１３）
コンピュータを、付記１乃至６のいずれか一に記載の航空機位置測定システムとして機能させる時刻同期プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明は、航空機位置測定システム全般に適用でき、特に航空機の位置を高精度で測定する必要がある場合に有効である。
【符号の説明】
【００５５】
５１1 ，５１2 ，…，５１n 受信局
５２ ＧＰＳ補強システム受信機（時刻情報受信手段）
５３ タイミング部（受信局の一部）
５４ 受信部（受信局の一部）
５５ デコード部（時刻同期手段、受信局の一部）
５６ データ処理部（受信局の一部）
５７ インタフェース部（受信局の一部）
５８ 電源部（受信局の一部）
６０ ターゲット処理局（位置情報処理手段）
６１ インタフェース部（位置情報処理手段の一部）
６２ ターゲット処理部（位置情報処理手段の一部）
７０ ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System ）衛星（衛星補強システムの一部）
７１ ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星（衛星補強システムの一部）
７２ 航空機
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機位置測定システム、該システムに用いられる時刻同期方法及び時刻同期プログラムに係り、特に、広域の航空管制を行い、かつ航空機の位置の測定精度を向上させる場合に用いて好適な航空機位置測定システム、該システムに用いられる時刻同期方法及び時刻同期プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空管制などを行うための航空機位置測定システムとして、マルチラテレーションシステムが構築されている。マルチラテレーションシステムでは、航空機のトランスポンダから送信される信号（スキッタ信号）が４か所以上の受信局で受信されて、各受信時刻の差に基づいて同航空機の位置が測定される。
【０００３】
図３は、この種の航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
この航空機位置測定システムは、同図に示すように、受信局１，２，…，５と、データ処理部６とから構成されている。この航空機位置測定システムでは、受信局１，２，…，５は、それぞれ設置位置情報が確定し、航空機１３のトランスポンダから送信される信号ｗ1 ，ｗ2 ，…，ｗ5 を受信する。そして、データ処理部６により、各受信局１，２，…，５の設置位置情報及び同各受信局１，２，…，５で信号ｗ1 ，ｗ2 ，…，ｗ5 をそれぞれ受信したときの受信時刻の差情報に基づいて、双曲線測位方式により、航空機１３の飛行位置情報が求められる。飛行位置情報は、緯度、経度及び幾何学的高度からなっている。
【０００４】
また、ＳＳＲ装置（Secondary Surveillance Radar、二次監視レーダ）１１により、図４（ａ）に示すように、航空機１３の識別情報を要求するためのモードＡ信号（パルス間隔８μｓ）と同航空機１３の高度情報を要求するためのモードＣ信号（パルス間隔２１μｓ）とを含む質問信号ｗａが同航空機１３に向けて発信され、また、図４（ｂ）に示すように、同質問信号ｗａに対する同航空機１３による応答信号ｗｂが受信される。また、質問信号ｗａに対する航空機１３による応答は、上記信号ｗ1 ，ｗ2 ，…，ｗ5 として受信局１，２，…，５で受信される。応答信号ｗｂは、搬送波を１０９０ＭＨｚとする１２ビットのパルス列で構成されている。これにより、最大識別数は４０９６であり、高度データは、１００ｆｔ単位で高度−１０００ｆｔから１２６７５０ｆｔまでコード化される。上記１２ビットのパルス列は、パルスＡ1 （；１０００），Ａ2 （；２０００），Ａ4 （；４０００），Ｂ1 （；１００），Ｂ2 （；２００），Ｂ4 （；４００），Ｃ1 （；１０），Ｃ2 （；２０），Ｃ4
（；４０），Ｄ1 （；１），Ｄ2 （；２），Ｄ4 （；４）から構成され、８進数に対応している。
【０００５】
上記の航空機位置測定システムの他、この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたＡＤＳ−Ｂ地上局がある。
このＡＤＳ−Ｂ（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast、放送型自動従属監視）地上局では、受信したＡＤＳ−Ｂ信号に基づき、トラック情報を新たに作成した航空機に対して、このトラック情報の作成直後にＤＢＣ（Discrete Beacon Code、識別コード）を要求するモードＳ個別質問を行い、その応答信号を受信解読後、この新たに作成したトラック情報内とモードＳ個別応答内のそれぞれのＤＢＣ、及び距離情報が合致するか否かを判定する。そして、これらが合致した場合には、ＡＤＳ−Ｂ信号を発した航空機とモードＳ個別質問に応答した航空機とが同一の航空機であるとしてこれを実ターゲットとして扱い、この新たに作成したトラック情報を継続して保持する。一方、これらが合致しない場合には誤ターゲットとし、この新たに作成したトラック情報を棄却して誤ターゲットの混在を減らす。
【０００６】
また、特許文献２に記載された空港面監視装置では、マルチラテレーションは、空港に配置された複数の地上局により、目標が発信する信号を受信し、受信信号の到達時間差から目標の３次元位置情報を算出すると共に、目標の識別情報を得る。目標高度監視装置により、３次元位置情報に基づいて、目標が空港上空を低高度で飛行しているか、飛行せず空港面上に在るかの判定が行われる。統合処理装置により、当該判定結果に基づいて空港面探知レーダとマルチラテレーションが算出した目標の位置情報が統合処理され、得られた位置情報に対応する識別情報が付加される。表示装置により、統合された目標の位置情報と識別情報が、空港面を表す座標上に表示される。
【０００７】
また、特許文献３に記載されたＧＰＳ（Global Positioning System ）衛星システムを利用したセルラー電話の迅速かつ正確な地理的位置の特定では、ワイヤレス通信ネットワークが、各スポットビーム又はセル内のユーザ端末に、領域内で視認可能な衛星の全てのＧＰＳ−ＩＤと、その視認可能な衛星に関するドップラー及び信号強度の予測値とを送信する。ユーザ端末は、ＧＰＳ端末を備えており、同ＧＰＳ衛星からＣ／Ａコードを受信することができる。ユーザ端末は、送信されたＧＰＳ援助データを用いて全ての視認可能なＧＰＳ衛星のためにＧＰＳ−Ｃ／Ａ信号を迅速に捕捉する。次に、ユーザ端末は、ＧＰＳ−Ｃ／Ａコード測定値をワイヤレスネットワークに戻し、その測定値が別のＧＰＳデータと共に処理される。これにより、ユーザ端末において位置を特定するために必要な計算機能の全てを実行する必要がなくなる。
【０００８】
また、非特許文献１では、基準局方式、単独ＧＰＳ方式、及びＧＰＳコモンビュー（Common View ）方式について記載されている。
基準局方式では、既知の位置に設置した基準局が送信するスキッタを各受信局が検出し、マルチラテレーション測位の結果から時刻同期を図る。また、単独ＧＰＳ方式では、受信局にＧＰＳ受信機を搭載して時刻同期を図る。
【０００９】
また、図５は、ＧＰＳコモンビュー方式の評価用装置の構成を示すブロック図である。
この評価用装置２０は、受信局２１，２２，２３，２４と、送信局２５と、ＷＡＮ（Wide Area Network 、広域ネットワーク）２６と、処理装置２７とから構成されている。処理装置２７は統合装置２８に接続され、同統合装置２８には、表示装置２９及びＳＳＲモードＳ地上局３０が接続されている。
【００１０】
図６は、図５中の受信局２１の構成を示すブロック図である。
この受信局２１は、ＳＳＲ空中線４１と、受信部４２と、デコード部４３と、タイミング部４４と、ＧＰＳ受信機４５と、インタフェース４６と、電源部４７とから構成されている。受信局２１は、スキッタとＳＳＲ応答を受信し、信号検出時刻を測定すると共に信号内容をデコードして、これらの情報をターゲットレポートにまとめて処理装置２７に出力する。信号検出のサンプリング周波数は、５００ＭＨｚとされ、高い分解能（２ｎｓ）が期待できる。また、時刻同期には、ＧＰＳコモンビュー方式が採用されている。信号処理技術は、ＳＳＲモードＳ地上局と同じ方式が採用されている。ＳＳＲモードＳでは、全ての航空機に対して２４ビットからなる個別アドレスが付与され、航空機の識別能力が、モードＡの４０９６に対して１６００万以上に増大する。また、受信局２２，２３，２４も、受信局２１と同様に構成されている。
【００１１】
送信局２５は、測位や位置算出を補完するため、航空機に対してＳＳＲ質問を送信する。測位の補完では、送信局２５は、信号干渉などによりスキッタを検出できなかった場合、航空機に質問してＳＳＲ応答を得て測位を実行する。また、位置算出の補完では、送信局２５は、質問送信から応答受信までの時間を航空機までの距離に変換して、位置の算出に利用する。処理装置２７は、各受信局２１，２２，２３，２４が出力したターゲットレポートを相関処理してＭＬＡＴ（マルチラテレーション）測位、追尾処理、及び送信局への質問制御などを行う。この場合、処理装置２７は、測位誤差の低減を図るため、測位解に対して追尾処理を行い、その平滑位置を測位結果とする。
【００１２】
ＧＰＳコモンビュー方式では、各受信局２１，２２，２３，２４間で同時に同一のＧＰＳ衛星からの信号を受信することにより、ＧＰＳ衛星がもつ時計の誤差が相殺され、高精度の時刻同期を図る。この場合、各受信局２１，２２，２３，２４に搭載されたＧＰＳ受信機４５から衛星情報が転送されてコモンビュー処理が行われ、高い同期精度が達成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１４６４５０号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３４２７号公報
【特許文献３】特開平１０−３００８３５号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】宮崎裕己他、「広域マルチラテレーションの基礎実験結果」、電子航法研究所発表会予稿（第１０回平成２２年６月）、電子航法研究所発表会、平成２２年６月、P.17-22
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、図３の航空機位置測定システムでは、各受信局による時刻同期の精度によって航空機の位置測定の精度が決定されるが、簡易で高精度の時刻同期手段が確定していないので、位置測定の精度が不十分になるという課題がある。
【００１６】
また、特許文献１に記載されたＡＤＳ−Ｂ地上局では、装置規模の増大を抑えつつ、取得したＡＤＳ−Ｂ監視情報の信頼性が向上するが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【００１７】
特許文献２に記載された空港面監視装置では、空港面探知レーダによる空港面監視が、マルチラテレーションの情報を統合することで補間され、効率的で安全な空港管制が行われるが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【００１８】
特許文献３に記載された地理的位置の特定では、ワイヤレス通信システムと関連するユーザの位置座標を決定するために用いられるＧＰＳ信号にアクセスするために必要な捕捉時間が減少するが、この発明とは構成や処理方法が異なる。
【００１９】
また、非特許文献１に記載された基準局方式では、時刻同期が高精度には至らず、また、受信局が基準局の信号を受けるタイミングによって時刻同期を行う構成となっているので、基準局から見通しが得られる位置に各受信局を設置する必要があり、広域を対象としたマルチラテレーションに適用することが困難であるという課題がある。また、単独ＧＰＳ方式では、時刻同期の精度が不十分になるという課題がある。また、ＧＰＳコモンビュー方式では、時刻同期が高精度で実現可能であるが、複雑なデータ処理が必要となり、簡易に実現することができないという課題がある。
【００２０】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、広域を対象としたマルチラテレーションに適用でき、航空機の位置の測定精度が向上する航空機位置測定システム、該システムに用いられる時刻同期方法及び時刻同期プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに係り、前記各受信局は、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信手段と、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期手段とが設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この発明の第２の構成は、設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法に係り、前記各受信局では、時刻情報受信手段が、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信処理と、時刻同期手段が、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期処理とを行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の構成によれば、簡単な構成で航空機の飛行位置情報が高精度で得られる航空機位置測定システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態である航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
【図２】図１中の受信局５１i 及びターゲット処理局６０からなるマルチラテレーション地上局の構成を示すブロック図である。
【図３】航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
【図４】質問信号及び応答信号を示す波形図である。
【図５】ＧＰＳコモンビュー方式の評価用装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５中の受信局２１の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
上記衛星補強システムは、ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、上記各受信局の上記時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機）は、上記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される上記時刻情報を受信する構成とされている航空機位置測定システムを実現する。
【００２６】
また、上記衛星補強システムは、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成され、上記各受信局の上記時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機）は、上記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される上記時刻情報を受信する構成とされている。
【００２７】
また、上記各受信局は、上記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する構成とされている。また、上記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）を上記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、上記各受信局は、上記二次監視レーダの上記質問信号に対応する上記航空機の応答信号を受信する構成とされている。また、上記二次監視レーダは、上記質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）に、上記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める構成とされている。
【実施形態】
【００２８】
図１は、この発明の一実施形態である航空機位置測定システムの概略の構成及び同システムが用いられる環境を示す図である。
この形態の航空機位置測定システムは、同図に示すように、受信局５１1 ，５１2 ，…，５１n と、ターゲット処理局６０とを有し、天空にＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）衛星７０、及び、たとえばＧＰＳ衛星などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System、全地球的航法衛星システム）衛星７１が存在し、航空機７２が飛行する環境で用いられる。これらのＳＢＡＳ衛星７０及びＧＮＳＳ衛星７１で衛星補強システムが構成されている。
【００２９】
受信局５１1 ，５１2 ，…，５１n （以下、「受信局５１i 」ともいう）は、たとえば空港などの所定の場所にそれぞれ設置されて設置位置情報が確定し、航空機７２のトランスポンダから送信される信号（たとえば、スキッタ信号）を受信する。ターゲット処理局６０は、各受信局５１i の設置位置情報及び各受信局５１i での上記信号の受信時刻の差情報（時刻差）に基づいて、航空機７２の飛行位置情報（緯度情報、経度情報及び幾何学的高度情報）を求める。特に、この実施形態では、上記各受信局５１i は、衛星補強システムを構成する上記ＧＮＳＳ衛星７１から送信される所定の精度を満たす時刻情報（ＧＮＳＳ信号）を受信し、上記スキッタ信号を受信したときの受信時刻を、受信された上記時刻情報に同期させる。また、上記ターゲット処理局６０は、求めた上記飛行位置情報をＳＢＡＳ衛星７０へ送信し、同ＳＢＡＳ衛星７０が、同飛行位置情報を補強メッセージとして航空機７２へ送信する。
【００３０】
図２は、図１中の受信局５１i 及びターゲット処理局６０からなるマルチラテレーション地上局の構成を示すブロック図である。
この受信局５１i は、図２に示すように、ＧＰＳ補強システム受信機５２と、タイミング部５３と、受信部５４と、デコード部５５と、データ処理部５６と、インタフェース部５７と、電源部５８とから構成されている。ＧＰＳ補強システム受信機５２は、ＧＰＳ空中線５２ａを有し、ＧＮＳＳ衛星７１（送信衛星補強システム）から送信されるＧＰＳ補強システム信号ｗｇの時刻情報を数ｎｓの時刻精度で受信する。タイミング部５３は、ＧＰＳ補強システム受信機５２のデータ（時刻情報ｔｍ）をデコードする。
【００３１】
受信部５４は、航空機７２のトランスポンダから送信されるスキッタ信号ｓｑを受信する。デコード部５５は、受信部５４で受信されたスキッタ信号ｓｑをデコードすると共に、同スキッタ信号ｓｑを受信したときの受信時刻を、タイミング部５３でデコードされたデータ（すなわち、ＧＰＳ補強システム受信機５２から出力された時刻情報ｔｍ）に同期させる。データ処理部５６は、デコード部５５から出力されるデータ（時刻情報）をデータ伝送フォーマットに加工する。インタフェース部５７は、データ処理部５６で加工されたデータ（時刻情報）をターゲット処理局６０に伝送する。このインタフェース部５７としては、専用電話回線、衛星回線、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）、シリアル通信など、データ容量、伝送時間、費用、実現可能性などを考慮した通信手段が使用される。電源部５８は、当該受信局５１i の各部に必要な電源を供給する。
【００３２】
ターゲット処理局６０は、インタフェース部６１と、ターゲット処理部６２とから構成されている。インタフェース部６１は、受信局５１i のインタフェース部５７からデータ（時刻情報）を受信する。ターゲット処理部６２は、インタフェース部６１で受信された各受信局５１i のデータを統合してマルチラテレーション測位を行う。また、この航空機位置測定システムは、時刻同期プログラムに基づいて機能するコンピュータで構成されている。
【００３３】
次に、この形態の航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法の処理内容について説明する。
この航空機位置測定システムでは、航空機７２のトランスポンダから送信されるスキッタ信号ｓｑが各受信局５１i で受信され、ターゲット処理局６０により、各受信局５１i の設置位置情報及び同各受信局５１i でのスキッタ信号ｓｑの受信時刻の差情報（時刻差）に基づいて、航空機７２の飛行位置情報（緯度情報、経度情報及び幾何学的高度情報）が求められる。この場合、各受信局５１i では、時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機５２）により、衛星補強システム（ＳＢＡＳ）を構成するＧＮＳＳ衛星７１から送信される時刻情報が受信される（時刻情報受信処理）。時刻同期手段（タイミング部５３、デコード部５５）により、当該受信局５１i で上記スキッタ信号ｓｑを受信したときの受信時刻を、上記ＧＰＳ補強システム受信機５２で受信された上記時刻情報ｔｍに同期させる（時刻同期処理）。
【００３４】
すなわち、ＧＰＳ補強システム受信機５２により、ＧＮＳＳ衛星７１から送信されるＧＰＳ補強システム信号ｗｇの時刻情報ｔｍが数ｎｓの時刻精度で受信される。ＧＰＳ補強システム信号ｗｇは、ＧＰＳ衛星の擬似距離、搬送波位相、エフェメリス情報、アルマナックである。また、衛星補強システムがＳＢＡＳの場合、ＳＢＡＳメッセージ、ＳＢＡＳ衛星７０の擬似距離、搬送波位相も、ＧＰＳ補強システム信号ｗｇに含まれる。なお、ＳＢＡＳ衛星７０のエフェメリス、アルマナックは、ＳＢＡＳメッセージに含まれるのが一般的である。これらの信号を使用してＧＰＳ補強システムの時刻情報ｔｍが出力される。この時刻情報ｔｍがタイミング部５３に取り込まれる。
【００３５】
また、受信部５４にて航空機７２のスキッタ信号ｓｑが受信され、デコード部５５にて同スキッタ信号ｓｑがデコードされる。デコードされた結果の中には、航空機７２のアドレス情報が含まれる。デコード部５５では、このアドレス情報に、タイミング部５３で取り込まれた時刻情報ｔｍを付与し、データ処理部５６に送付する。データ処理部５６では、ターゲット処理局６０に送付するためのデータフォーマット処理が行われる。フォーマットされたデータは、インタフェース部５７を経てターゲット処理局６０に送付される。ターゲット処理局６０では、各受信局５１iからのデータが統合され、航空機７２のマルチラテレーション測位が行われる。マルチラテレーション測位では、ターゲット処理部６２により、各受信局５１i の設置位置情報及び同各受信局５１i で航空機７２のスキッタ信号ｓｑをそれぞれ受信したときの受信時刻の差情報に基づいて、双曲線測位方式により、同航空機７２の飛行位置情報が求められる。飛行位置情報は、緯度、経度及び幾何学的高度からなっている。
【００３６】
以上のように、この実施形態では、各受信局５１i で、衛星補強システム（ＳＢＡＳ）を構成するＧＮＳＳ衛星７１から送信される高精度の時刻情報が受信され、当該受信局５１i で、航空機７２のスキッタ信号ｓｑを受信したときの受信時刻を、受信した上記時刻情報に同期させ、ターゲット処理局６０により、各受信局５１i の設置位置情報、及び同各受信局５１i における上記時刻情報ｔｍに同期した上記スキッタ信号ｓｑの受信時刻の差情報（時刻差）に基づいて、航空機７２の飛行位置情報が求められるので、簡単な構成で飛行位置情報の精度が向上する。
【００３７】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図３中のＳＳＲ装置１１と同様のＳＳＲ装置（二次監視レーダ）を設け、同ＳＳＲ装置により、航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と同航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）を同航空機に向けて発信し、各受信局５１i が、ＳＳＲ装置の上記質問信号に対応する上記航空機の応答信号を受信するようにしても良い（請求項５、１１に対応）。また、ＳＳＲ装置は、上記質問信号（ＳＳＲモードＡ／Ｃ）に、航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含めるようにしても良い（請求項６、１２に対応）。
【００３８】
また、衛星補強システムは、ＳＢＡＳに限らず、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成されていても良い。この場合、各受信局５１i の時刻情報受信手段（ＧＰＳ補強システム受信機５２）は、ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される所定の精度を満たす時刻情報を受信する（請求項３、９に対応）。なお、ＧＢＡＳとは、地上局を使用したＧＮＳＳ航法補強システムであり、ＳＢＡＳよりも飛行位置情報の精度が高いが、サービスは、地上局の電波の届く範囲に限られる。
【００３９】
受信局５１i の数は３以上が一般的であるが、更に受信局５１i を追加することにより、飛行位置情報の精度が向上する。この場合、受信局５１i が多いほど、精度の良い測位が実行できるが、費用もかかるため、要求される飛行位置情報の精度と費用とのバランスがとれるように局数を決定することが一般的である。また、図２中のインタフェース部６１は、インタフェース部５７と対向する通信手段となるが、１対多数の接続が可能な通信手段であれば、１つであり、１対１の通信のみ可能な手段であれば、受信局５１i の同数だけ必要となる。また、衛星補強システムに、たとえば、ヨーロッパの「Ｇａｌｉｌｅｏ」や、日本の「準天頂衛星」が含まれていても良い。
【００４０】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
【００４１】
（付記１）
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムであって、
前記各受信局は、
衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信手段と、
当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期手段とが設けられている航空機位置測定システム。
【００４２】
（付記２）
前記衛星補強システムは、
ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信する構成とされている付記１記載の航空機位置測定システム。
【００４３】
（付記３）
前記衛星補強システムは、
ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信する構成とされている付記１記載の航空機位置測定システム。
【００４４】
（付記４）
前記各受信局は、
前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する構成とされている付記１、２又は３記載の航空機位置測定システム。
【００４５】
（付記５）
前記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号を前記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、
前記各受信局は、
前記二次監視レーダの前記質問信号に対応する前記航空機の応答信号を受信する構成とされている付記１、２、３又は４記載の航空機位置測定システム。
【００４６】
（付記６）
前記二次監視レーダは、
前記質問信号に、前記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める構成とされている付記５記載の航空機位置測定システム。
【００４７】
（付記７）
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法であって、
前記各受信局では、
時刻情報受信手段が、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信処理と、
時刻同期手段が、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期処理とを行う時刻同期方法。
【００４８】
（付記８）
前記衛星補強システムは、ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信する付記７記載の時刻同期方法。
【００４９】
（付記９）
前記衛星補強システムは、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System、地上補強型衛星航法システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信する付記７記載の時刻同期方法。
【００５０】
（付記１０）
前記各受信局が、前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する付記７、８又は９記載の時刻同期方法。
【００５１】
（付記１１）
前記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号を前記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、
前記各受信局が、前記二次監視レーダの前記質問信号に対応する前記航空機の応答信号を受信する付記７、８、９又は１０記載の時刻同期方法。
【００５２】
（付記１２）
前記二次監視レーダが、前記質問信号に、前記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める付記１１記載の時刻同期方法。
【００５３】
（付記１３）
コンピュータを、付記１乃至６のいずれか一に記載の航空機位置測定システムとして機能させる時刻同期プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明は、航空機位置測定システム全般に適用でき、特に航空機の位置を高精度で測定する必要がある場合に有効である。
【符号の説明】
【００５５】
５１1 ，５１2 ，…，５１n 受信局
５２ ＧＰＳ補強システム受信機（時刻情報受信手段）
５３ タイミング部（受信局の一部）
５４ 受信部（受信局の一部）
５５ デコード部（時刻同期手段、受信局の一部）
５６ データ処理部（受信局の一部）
５７ インタフェース部（受信局の一部）
５８ 電源部（受信局の一部）
６０ ターゲット処理局（位置情報処理手段）
６１ インタフェース部（位置情報処理手段の一部）
６２ ターゲット処理部（位置情報処理手段の一部）
７０ ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System ）衛星（衛星補強システムの一部）
７１ ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星（衛星補強システムの一部）
７２ 航空機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムであって、
前記各受信局は、
衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信手段と、
当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期手段とが設けられていることを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項２】
前記衛星補強システムは、
ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の航空機位置測定システム。
【請求項３】
前記衛星補強システムは、
ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の航空機位置測定システム。
【請求項４】
前記各受信局は、
前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の航空機位置測定システム。
【請求項５】
前記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号を前記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、
前記各受信局は、
前記二次監視レーダの前記質問信号に対応する前記航空機の応答信号を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の航空機位置測定システム。
【請求項６】
前記二次監視レーダは、
前記質問信号に、前記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める構成とされていることを特徴とする請求項５記載の航空機位置測定システム。
【請求項７】
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法であって、
前記各受信局では、
時刻情報受信手段が、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信処理と、
時刻同期手段が、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期処理とを行うことを特徴とする時刻同期方法。
【請求項８】
前記衛星補強システムは、ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System ）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信することを特徴とする請求項７記載の時刻同期方法。
【請求項９】
前記衛星補強システムは、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信することを特徴とする請求項７記載の時刻同期方法。
【請求項１０】
前記各受信局が、前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信することを特徴とする請求項７、８又は９記載の時刻同期方法。
【請求項１】
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムであって、
前記各受信局は、
衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信手段と、
当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期手段とが設けられていることを特徴とする航空機位置測定システム。
【請求項２】
前記衛星補強システムは、
ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System 、衛星回線による広域補強システム）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の航空機位置測定システム。
【請求項３】
前記衛星補強システムは、
ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段は、
前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の航空機位置測定システム。
【請求項４】
前記各受信局は、
前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の航空機位置測定システム。
【請求項５】
前記航空機の識別情報を要求するためのモードＡ信号と該航空機の高度情報を要求するためのモードＣ信号とを含む質問信号を前記航空機に向けて発信する二次監視レーダが設けられ、
前記各受信局は、
前記二次監視レーダの前記質問信号に対応する前記航空機の応答信号を受信する構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の航空機位置測定システム。
【請求項６】
前記二次監視レーダは、
前記質問信号に、前記航空機に個別アドレスを付与するためのＳＳＲモードＳ信号を含める構成とされていることを特徴とする請求項５記載の航空機位置測定システム。
【請求項７】
設置位置情報が確定し、航空機から送信される信号を受信する所定数の受信局と、
前記各受信局の前記設置位置情報及び前記各受信局での前記信号の受信時刻の差情報に基づいて、前記航空機の飛行位置情報を求める位置情報処理手段とを有する航空機位置測定システムに用いられる時刻同期方法であって、
前記各受信局では、
時刻情報受信手段が、衛星補強システムから送信される時刻情報を受信する時刻情報受信処理と、
時刻同期手段が、当該受信局で前記信号を受信したときの前記受信時刻を、前記時刻情報受信手段で受信された前記時刻情報に同期させる時刻同期処理とを行うことを特徴とする時刻同期方法。
【請求項８】
前記衛星補強システムは、ＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System ）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＳＢＡＳを構成する衛星から送信される前記時刻情報を受信することを特徴とする請求項７記載の時刻同期方法。
【請求項９】
前記衛星補強システムは、ＧＢＡＳ（Ground Based Augmentation System）で構成され、
前記各受信局の前記時刻情報受信手段が、前記ＧＢＡＳを構成する地上基準局から送信される前記時刻情報を受信することを特徴とする請求項７記載の時刻同期方法。
【請求項１０】
前記各受信局が、前記航空機から送信されるスキッタ信号を受信することを特徴とする請求項７、８又は９記載の時刻同期方法。
【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２０１２−１２２７７５（Ｐ２０１２−１２２７７５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２０３３（Ｐ２０１０−２７２０３３）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【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２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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