JPS6026984B2 - 異なつた周波数の受信信号を混結合する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の異なった周波数の受信信号より得られた
データの改良された処理方法に関するものである。

不連続周波数で送信する複数個の送信機を用いた航送方
式は、代表的には、広範囲での航法に利用されている。

このような広範囲航法方式の１つとして公知のものはオ
メガ航法方式であり、その完成時には、全世界表面ある
いは航空航法用に８箇所の局が利用されるようになる。
８局は各々、３周波の不連続周波数で送信しており、そ
の３周波数は８局の各々に共通である。オメガは、１０
から１必世間の電磁波スペクトルに割当てられた航法帯
域において作動する非常に低い周波数Ｖ山の航法方式で
ある。８箇所の送信局が完成すれば全世界をカバーする
ことができる。

双曲線オメガ受信機は、内。

− より せりれる基準信号に対する２箇所、あるい
は、それ以上のオメガ局の位相を測定する。内部発振器
は、位相情報を記憶することができ、そのため、異つた
局の相対位相を相互比較することが可能である。読み取
るのは、選択した局間のセンチサイクル程度の位相差で
あり、通常は、帯状チャート記録機により連続的に記録
される。全ての地上局は、連続的に同周波数で送信して
いるので、どの地上局が送信しているかをオメガ受信機
が決定するためには、各局は送信する３周波数各々に対
する信号継続時間が同じ組合せにならないようにして信
号フオーマツトを構成している。

つまり、地上局Ａは３周波数を連続的に０．９ １．０
、および１．１秒の間送信し、地上局Ｂは、１．０１．
１、および１．２秒の間送信し、地上局Ｃは１．２、１
．１、および１．の砂の間送信する等々である。各地上
局に関連したこの一連性を知り、信号継続時間を測定す
ることによって、各地上局を識別することが可能となる
。各局は、毎１の或こ１度、一連の３周波数を送信し始
める。したがって、第１周波数の送信時と、その局でそ
の周波数の再送信時との間には１０秒の遅れがある。オ
メガ受信機は、３周波数の各々から位置の情報を得、そ
の位置情報は、有用信号に結合されて、オペレータに対
し、位置を示す基準点を視覚表示する。基本的なオメガ
信号は、非常に低い周波数であり、１０．松比と、１３
．巡Ｈｚと、１１．３兆Ｈｚの連続波パルスより成って
いる。

複数局から複数周波数を送信することに関連した所要事
項が多々あるので、個々の不連続周波数（たとえば１０
．狐Ｋｚ）は、個々の地上局から各１現職こ１度だけ約
１秒の継続時間送信される。したがって、単一地上局か
ら位置情報を得るについては、その情報は各１現砂に１
度の新しい信号で更新される。高速度で飛行する航空機
に関しては、１０．が位信号から得られる位置更新の間
のこの時間は満足し得るものではないこともある。さら
に、各地上局は不連続の３周波数を送信しているが、有
害な大気、あるいは電離層状態下においては、それら信
号の１つ、あるいは、２つの信号がはっきりしないこと
もある。

このような時、１０．狐比信号が１あるいは２サイクル
の間空白となったとすると、位置情報の更新は、２０あ
るいは３■物こ１度だけしか行なわれず、１０．がＨｚ
入力から得られる位置に対する修正の間の時間は全く満
足し得るものではなくなる。したがって、本発明の１つ
の特徴は、複数周波数受信機航法方式の信頼性と精度を
改良するための方法を得ることにある。

本発明の他の特徴は、悪い大気状態によりいずれかの局
からの１周波、あるいは数周波の周波数信号が一時的に
消失したときでも追跡し得ることである。

本発明の更に他の特徴は、１０．靴批信号に続い帆船従
、１３‐６および・・さ舷信号磯信されたとき、ｌｏ．
が世から得られた位相誤差補正値を・３６およ皿ぎ位信
号劇加すること飾る。

本発明の更に他の特徴は、受信した複数の不連続周波数
に位相誤差補正値を印加し、その補正値は、一連の信号
から得られ、各不連続周波数に対して一様に、あるいは
異つたスケールで次に続く一連の信号に印加されること
である。

本発明は、複数の不連続周波数送信信号から得られるデ
ータを改良するための新しい方法に関するものであり、
その方法は、たとえばオメガ航法受信機において利用す
ることも可能である。

この方法は、オメガ方式に適用し得るばかりでなく、不
連続の、複数周波数搬送波信号の正確な位相測定を基と
した他の航法・位置決定方式にも用いることが可能であ
る。この方法は、各不連続信号と基準信号とを比較する
ことによって得られる位相誤差信号を混結合（ｃｒｏｓ
ｓ−ｃｏｕｐｌｉｎｇ）し、特別な局より送信される特
別な周波数を処理する各位相ロック・ループ・トラッキ
ング・フィル夕が、それ自身の位相検出器により得られ
る通常の位相誤差信号はもちろん、隣接する残りの信号
の処理による補足的位相誤差情報を受信するように上記
位相誤差信号は個々の周波数チャンネルに印加される。

最初に送信された周波数から次に送信される周波数に新
たな位相誤差信号を与えることによって、一層頻繁に位
相誤差信号を更新することができる。その結果、連続的
に、あるいは同時に送信される不連続周波数から得られ
る情報データ内に含まれる誤差を４・さくすることが可
能となる。不連続周波数信号を処理する方法は、１局か
ら送信される複数の不連続周波数を利用した任意の方式
に適用し得るものであるが、ここでは、オメガ航法方式
に関連して説明する。

基本的なオメガ双曲線航法方式は、全世界にある間隔を
置いて配置された８つの送信器各々から連続的に送信さ
れる３周波の航法周波数（ｌｏ・松批と１３‐氷世と１
１す世）を夫Ｕ用するものである。

複数周波数を用いるのは、本質的に連続な位相信号の位
相測定に関連したレーン・アンビキティの問題を減ずる
ためである。たとえば磁、基本的な１０．狐世を送信す
ると、地球表面上、および地上局の送信範囲内において
２９．６松（１６マイル）の幅で双曲線レーンが形成さ
れる。最初に自分自身で位置決定するためには、ナビゲ
ー外ま土７．４紬（４マイル）以内で自分自身の位置を
知る必要がある。しかしながら、２周波のＶＬＦ信号（
たとえば、１０．桃町ｚと１３．離日ｚ）を共に利用す
ると、３餌Ｈｚの見掛け上の周波数差が得られる。３．
必Ｈｚ信号の波長は、非常に長く、約４４．４物（２４
マイル）の広レーン幅が作られる。

同様に第網波数（１１十き他）はｌｏ．畑ｚ信号と結合
して、１．１３３夕・・・・・・ＫＨｚの見掛けの周波
数を得るために利用することができる。この周波数の波
長は、約２６６４ね（１４４マイル）である。レーン幅
は、２つの理由から重要なものである。その第１は、送
信信号の波長、あるいは２信号のうなり周波数によって
指定される如く、レーンを広くすると、仮定位置を予知
する際に誤差の生ずる機会が減少することである。つま
り、ナビゲータは、７．４舷（４マイル）以内でなく、
１８５物（１００マイル）以内で自分自身の位置を一層
容易に決定することができる。第２の点は、受信機がレ
ーン間を区別しなければならず、レーンをせまくすれば
するほど、受信機回路が決定する実際位贋と推定位置と
の間のアンビギティが生ずる可能性が増大するという点
で第１の問題と類似している。オメガ信号は、典型的に
は、弱く、いまいま雑音中に埋没してしまうことがある
。

したがって、有用位相情報を再び見つけ出すためには、
非常にせまし、帯城幅を利用し背景雑音から・各信号を
とりだすことが必要となる。所要の狭帯城フィルタ特性
を得るためには、一般に、位相ロック・ループ・トラッ
キング・フィル夕が用いられる。全ての受信オメガ信号
を追跡するためには、２４重のフィル夕が必要である。
（つまり、８オメガ地上局の各々からの３周波数それぞ
れに対して個別フィル夕が必要）これら位相ロック・ル
ープトラツキング・フィル夕は、ハードウェア的に、あ
るいはコンピュータ処理によるコンピュータ・プログラ
ム（ソフトウエア）によって与えられる。以下、図面を
参照しつつ実施例について詳細に説明する。

第１図には、基本的なオメガ信号フオーマツトを示して
あり、グラフの縦軸に沿っては地上局を示してあり横軸
には、時間経過および継続時間がとってある。

周波数ナ，（オメガ方式においては１０．が比に相当）
は、時刻Ｔがゼロのとき地上局Ａから送信される。信号
は、１秒の９／１０の間送信され、その後に１秒の２′
１０の遅延時間（すなわち、次の送信信号までの時間間
隔のことで本明細書では以後これを「遅延時間」と呼ぶ
）が続く。この遅延時間は、各送信信号の間に挿入され
ている。時刻Ｔが１．１秒となると、地上局Ａは、周波
数〆２（オメガ方式においては１３．舷Ｈｚに相当）を
送信し、時刻Ｔが２．乳職こ等しくなると、地上局Ａは
周波教示〆３（オメガ方式においては１１．３氷位に相
当）を送信する。地上局Ｂは、時刻Ｔが１．１秒になっ
たとき周波数〆，を発し始め、時刻Ｔが２．援助こ等し
くなると周波数〆２ を送信し始め、時刻Ｔが３．崩軸
で周波数〆３ の送信が開始される。周波数ナ，は地上
局Ａによって合計、１秒の９／１０の間送信される。一
方、地上局Ｂは、周波数〆，を合計１秒間送信する。同
様に、地上局Ａは周波数ナ２を合計時間１秒の間送信し
、地上局Ｂは周波数〆２ を合計１．１秒の間送信する
。したがって、３周波の各不連続信号の継続時間の時刻
と共に、送信された一連の周波数を知ることによって、
特別な地上局を識別することが可能となる。第１図に示
す如く、１の砂の信号フオーマット時間には、８セグメ
ントあり、各局が各不連続周波数を送信開始する間の経
過時間が１鼠段である。現在は８局全てが完成して作動
してはいない。しかしながら各時点で、２なし、し３局
だけを利用しての航法は可能である。したがって、全世
界をカバーすることは未完成であるが、２なし、し、そ
れ以上の地上局が受信し得る領域においては、十分満足
し得る航法をすることができる。本発明の処理方法の説
明は、１送信機から受信された一連の信号に限定して行
うこととする。前記の如く、２周波の基本オメガ周波数
を組み合わせることによって生ずる見掛け上の周波数を
決定すると、２６６．４物（１４４７ィル）のレーン幅
が得られる。

この様式は第２図に示してある。３種帆綱波数はｌｏ‐
狐位と１１十もＨＺと１３．舵舷の周波数に対応して、
それぞれ、約２９６舷（１６マイル）と、２６．８＆（
１４．４マイル）と松．２舷（１２マイル）のレーン幅
を形成する。

これら３周波数は〜ＵＴ−２世界時等の標準時間基準に
位相ロックされており、その結果、３周波数全て．（３
つの異つた地上局によって同時に送信された）は、正確
に０００ｑ時間ＵＴ−２においてゼロ位相を正の勾配で
交差する。この位相位瞳は第２図においてはａとＤとｃ
で示されている。１０．がＨｚと１１．３松比と１３．
舷Ｈｚの信号間の周波数比を９：１０および９：１２に
とると、以後１５′１７ミリセカント毎に同時に交差す
る（第２ｆ図）。

この時間々藤は、オメガ伝搬速度で約２６６４舷（１４
４マイル）に相当し、この速度は、光の速度にほとんど
等しいものである。この２６６．４松（１４４マイル）
幅いン信則、・・十言他信号舷ｌｏ‐狐ＨＺ信号を引く
ことによって得られ、第２ｄ図に示す如く１．１決め・
・・・・・Ｋ比の周波数差、あるいはうなり周波織生ず
る。１３‐舷世と１１十言ＫＨＺとの周波数差、および
１３．紬世と１０．兆位との周波数差から２種の付力ｏ
的信号欄られる。

１３．６と１１十も舷の周波数差は２．２６６６……Ｋ
Ｈｚであり１３．６と１０．兆位とのそれは３．４Ｋ比
である。

これら２種の付加的な周波数は、１３３．２紘（７２マ
イル）、および８８．母奴（４８マイル）のレーン幅に
相当する。送信地上局から放射状に１周波数が伝搬して
いくと、第２図に示すサイクルは２６６．４物（１４４
マイル）毎に繰り返えされる。したがって、２６６．４
松（１４４マイル）レーンに関する整数レーン計数を知
れば、分数レーン値（１．１３３３……Ｋ也信号の位相
）によって、より小さな幅のレーンにレーン・アンビギ
ティを分解することができる。つまり、２６６４舵（１
４４マイル）から１３３．２奴（７２マイル）へ、１３
３．２松（７２７イル）から８８．８鮒（４８マイル）
へ、また、磯．母奴（４８マイル）から各単一周波数レ
ーン幅２９．６物（１６マイル）、２６．母松（１４．
４マイル）、および２２．２榊（１２マイル）へと分解
することが可能となる。第６図を参照すると、ここには
、複数の送信オメガ信号を受信するための代表的なオメ
ガ受信機のブロック図が示されている。

オメガ信号は３周波の不連続周波数で送信される。信号
は、最初のアンテナで受信され、その後、アンテナから
の出力は、アンテナ結合器を通して適当な電気的処理菱
鷹に印加される。電気的処理装置は、信号を受信し、増
幅し、そして滋波し、その後、信号をＩＫＨｚ等の低周
波数に逓減変換して増幅し、さらに中間び周波数信号を
漣波し、それを制限増幅器に印加する。制限増幅器の出
力には、１０．２と、・３６と・Ｈき紬鮒応した３周職
を受信するための付加的集積回路が設けられている。ｌ
ｏ．２Ｋ位信号に関してみれば、制限増幅器からの信号
出力は位相検出器６１によって検出される。

位相検出器においては、信号はデジタル化され、６２の
基準信号入力と比較される。残りの位相検出器６１ａと
６１ｂの機能は位相検出器６１と同様であり、６１ａお
よび６１ｂは１地上局から送信される残りの周波数信号
を受信するために利用される。基準信号は、仮定位置を
表わす、手動的、あるいは自動的な入力信号でもよい。
このとき位相誤差出力は実際位置（あるいは測定された
位相角）と仮定位置（あるいは仮定された位相角）との
間の差を表わすものである。位相誤差信号６３は、位相
検出器６１からトラッキング・フィル夕６４への出力で
ある。トラツキング・フィル夕に対する他の入力として
、航行乗物の真の対空速度および磯首磁方位等の外部位
相変イり率補助入力を加えることもある。つまり、航法
方式を利用した航行乗物をトラッキングする際、オメガ
航法方式の補助として、基準信号６２を一層正確に更新
するためトラッキング・フィル夕に対し、たとえば、航
行乗物の対空速度を表わす信号を印加することが可能で
ある。前記の如く、特定の地上局からの１０．松比信号
を受信する時間間隔は１０秒である。この１０秒間に、
毎時１１１０物（６００ノット）で飛行する航空機は、
地球の表面上を約３０００肌（１００００フィート）を
移動する。仮に、空電混信等の理由により、２サイクル
の間信号が受信できなかったとすると、航空機は、最初
の位置から約６．４物（４マイル）移動してしまう。し
たがって、外部位相変化率補助入力によって補正されて
いない基準信号と、そのとき受信された１０．雛Ｈｚ信
号に関して位相検出器により測定された位相角との間の
位相誤差は大なるものが検出されることとなる。これら
誤差は信号間のアンビギティを大きくする結果となるこ
とが理解される。ある瞬間には、このアンビギティは、
位置によっては１４．８一１８８ね（８−１０マイル）
に相当する程大となることも考えられ、仮に、航法に１
０．氷比信号のみを利用した場合には、受信機の出力は
１レーン幅だけ誤差があり、その誤差は、今一つの航法
方式から正確な位置を受信することによってのみ補正し
得るものである。外部位相変化率補助入力は、オメガ信
号を受信するサイクル間の基準信号を更信することによ
って、この大きなアンビギティを未然に防止するように
詔時計されるものである。第５図は、２つの受信機によ
って測定された位相誤差を示すものであり、一方の受信
機の入力位相変イｂ率（ｐＭｓｅｒａに）は補正されて
おらず、他方の受信機では同じ入力位相変イゼ率が本発
明の混結合技法を通して印加される補正因子によって補
正されている。第５図においては、オメガ信号送信後の
経過時間に対してセンチレーン（すなわち、レーンの１
／１００）表示の位相誤差をプロットしてある。図示の
如く、不マ南正＆相誤差は、近似的に０．３１センチレ
ーンに等しく、一方、濠結合によって補正された位相誤
差は、約０．１１センチレーンである（ｔが９岬誠こ等
しい時刻で測定）。第５図に於いて「入力位相変イＧ率
」とあるのはオメガ受信機によって受信される任意の１
つの受信周波信号（第１図又は第２図の１０．班位、１
３巡Ｈｚ、１１．３巡比）の時間に対する位相の変化を
示し、この変化は受信機が或る速度で移動するために生
じる。明らかに受信信号の位相は送信機に対する受信機
の位魔の関数であり、送信機周波数の相続く受信時の間
に受信機が位置を変えるならば、基準信号に対して受信
信号の付随的位相変化を生じる。第５図に於て受信機は
定速度で航行しているので、基準信号と受信信号との間
の位相は直線的に変化する。第４図の位相検出器４２及
び ６図の 器６１に入力される信号は常に第２図で示されたオメガ
信号の１つ（例えば１０．松世）である。

受信機位置が定速度で変化して、固定基準位相信号に対
する受信信号の真の位相を測定出来るならば、第５図表
示の「入力位相変イゼ率」が得られることになる。また
第５図の「不補正曲線」は第６図で示される如き典型的
オメガ受信機機の送信された受信信号と或る基準信号の
位相との間で測定された位相差を表示する。

即ち第６図ではＦ，増中器から得られる入力信号Ｆ，の
位相と基準信号６２との間の位相誤差６３を測定し、こ
の位相誤差が次に信号Ｆ，の算の位相から減算されて不
補正曲線として得られるものである。従って「代表的不
補正位相誤差」は入力信号Ｆ，の実際の位相と信号６２
の位相との間の位相誤差を表示する。珪聖想的な場合は
、信号６２の位相が信号Ｆ．の位相と等しくなるべきで
ある。また第５図の「代表的補正位相誤差」は上記と同
様であるが、第３図の本発明で得られるものであり、第
３図では「ｆ，位相誤差Ｅ，」と示されるものである。
本発明により、第３図で示されたＥ，（補正位相誤差）
は第６図で示された信号６３（不補正位相誤差）より小
さい。なお前述の０．３１センチレーン及び０．１１セ
ンチレーンの値は第５図の縦麹尺度と合致しないが、こ
れは第５図表示は両誤差に実質的差異があることを示す
ためのもので必ならずしも尺度とは対応しない（縦髄は
破断されている）。図示の補正は以後説明する方法によ
るが、一般的には、一つのシーケンス内の３不連続信号
の各々から補正因子を決定し、その因子を、次の基準信
号に印加し、オメガ信号の次に続くシーケンスの信号と
比較することによって算出される。次に第４図を参照す
る。

これは、本発明の１実施例のブロック図である。簡単化
のため、１０．狐世と１３．服伍のオメガ信号に相当す
る２周波数のみを処理するための構成部分を示してある
。

標準的なオメガ受信機においては、１１．３狐比信号を
同様に処理するため図示装置と等価な装置が設けられて
いることが理解されよう。

第６図と第４図とを比較すると、位相検出器で利用する
のに適切な形態に信号を処理するための装置であって、
第６図に図示の全ての予備段装置は、第４図においては
除かれている。ブロック４１では、ＩＫＨｚに相当する
周波数を有し、アナログ形態で４２に表われる信号によ
ってＲ−Ｆ／１−Ｆ変換が行なわれる。周期位相検出器
４２は、入力信号と基準信号との位相差を検出する。周
期位相検出器は、アナログ入力をデジタル形態に変換す
るためのＡ−Ｄ変換器とを有するとともに、高調波およ
びランダム雑音信号をろ波することにより、次の処理に
有効な信号が受信信号のコヒーレント部分だけを確実に
包含するように猿波能力を有している。進み、遅れ命令
発生器は位相検出器で検出された位相角が正か負かを決
定し、算術的に負か正、つまり進みあるいは遅れ信号か
を指定する。これら進み、あるいは遅れ信号は、進み／
遅れパルス発生器によって４４で発せられる。進み／遅
れパルス発生器は５００ｋｐｐｓの刻時パルスを生じて
、このパルスは４３で発せられた進み／遅れ信号と混合
される。発生器４３を介することにより位相検出器４２
から出力される位相誤差信号と上記刻時パルスとを混結
合することによって１つの出力位相信号を生じ、位相検
出器４２にも入力されるＬ信号（Ｆ，基準信号）に従っ
て該出力位相信号が更新されるようになる。パルス発生
器からの信号出力は、その後、局セレクタに供尊台され
、局セレク外ま、適切な地上局からの信号を受信するた
め適切なＮＯＲ回路４９−５２を選択する。

４５で示される局セレクタは適切な地上局からの信号を
受信するため対応するＮＯＲ回路を選択する。４個のＮ
ＯＲ回路４９−５２が図示されていることに留意された
い。

各ＮＯＲ回路は、１送信局だけに対応する入力を受信す
る。したがって、オメガ方式完成時には２４個の各ＮＯ
Ｒ回路と２４個の位相トラツキングＱフィル夕が設けら
れる。残る（４個以上の）ＮＯＲ回路および位相トラツ
キング・フィル夕は明確化のため第４図から削除してあ
る。ＮＯＲ回路４９−５２は、また、たとえば、航空乗
物の真の対空速度および機首滋方位に対応するある測定
データに特有なデジタル入力を与えるため、４８で示さ
れるような外部位相変イＧ率補助信号を受信し得るよう
になっている。第４図に明らかな如く、各ＮＯＲ回路４
９一５２は、最初、自己チャンネル局セレクタ４５から
の入力を、次に、外部位相変イり率補助信号機能装置４
８からの入力を、最後に混結合セレク夕５９からの入力
を受信する、図示してはないが、ＮＯＲ回路４９−５２
と５３−５６比も肋する１１十墨Ｚ蝋燭刺繍結合セレク
夕もある。

渡結合セレクタ５９による信号出力は、１０．泌比信号
入力とは別の周波数に関連した装置によって発せられる
。結局１３．靴Ｈｚ受信機部分における各ＮＯＲ回路は
次の４つの信号源からの入力を受信する。｛１｝ 外部
位相変化率補助装置４８と、‘２｝ １３．弧伍信号を
処理する受信機のその部分に関連した局セレクタ（自己
チャンネル）と、‘３｝ １０．氷位受信機部分と関連
した鶴結合セレクタと、‘４’，，十章ＫＨＺ受信機部
分と関連した渡結合セレクタとである。第４図の上方部
分を再び参照する。

ＮＯＲ回路４９−５２は「それらの入力信号の和を位相
ロック・ループ・トラツキング・フイルタＡとＢとＣと
Ｄとに出力する。表示ＡとＢとＣとＤとは、第１図の地
上局識別符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等に対応している。これら
位相トラッキング・フィルムの出力はセレクタ７１に印
加され、そこでマルチプレツクスされたｆ，基準信号を
同期位相検出器４２にフィードバックする。

補助ループ回路７２も図示されているが、それは各進み
／遅れパルスの発生後に同期位相検出器４２を平衡状態
にリセットする働きをする。従って、第４図から判るよ
うに、１０．兆位信号の位相受信に使用される同期位相
検出器４２に加えられるｆ，基準信号の位相ロックされ
た位相トラッキングは自己チャンネル入力位相補正（位
相検出器４２、進み／遅れ命令発生器４３、進み／遅れ
パルス発生器４１および自己チャンネル局セレクタ４５
を通って選択された局の位相ロック・ループ・トラツキ
ング・フィル夕へ向かうことによって行なわれる。

）および補助的な混結合された入力位相補正（位相検出
器４２ａ、関連する進み／遅れ命令発生器と進み／遅れ
パルス発生器、混結合セレクタ５９を通って上記と同一
の選択された局の位相トラツキング・フィルムへ向かう
ことによって行なわれる）の両方を利用している。第４
図は１０．弧伍チャンネルおよび１３．靴比チャンネル
のみを示しているが、同様の混結合入力位相補正が１１
．＄舷Ｈｚチャンネルから得られる。同様に、１３．磯
批信号の位相受信に使用される位相検出器４２ａに加え
られるら基準信号の位相ロックされた位相トラツキング
は複基準信号を更新するために使用される対応する位相
トラッキング・フィル夕５３ｂのための同様な自己チャ
ンネル入力位相補正および混結合された入力位相補正を
利用している。もちろん、 フッキング・フィル
夕には、制御と表示との一方あるいは双方の機能を行う
ため適切な回路に印加される出力が設けられている。こ
の航法方式は、３航法周波数１０‐２と１３‐６とｉ１
十言他と‘こ対応した信号受信機の３部分の各々につい
て同様に作動する。ある周波数から得た別の周波数に印
加されるべき補正因子の量すなわち、時間を制御するた
めに、部分時間禁止菱贋４７が用いられている。

たとえば、１３舷世から得られた位相誤差補正の一部分
だけを１０．が伍信号に印加することが所望のこともあ
る。部分時間禁止菱贋４７は、この機能を果すものであ
る。局セレクタ４５、ＮＯＲ回路４９〜５２、混結合セ
レクタ５９の出力を処理するトラッキングフィルタＡ〜
Ｄ、進み、遅れパルス発生器４４から各局トラッキング
フィルタに印加される信号間の関係について述べると、
トラツキングフィルタは発生器４４から印加される５０
肥塔クロック周波に応答して其の出力位相信号の位相を
進ませるか遅らせる。

／アゲート４９〜５２は上記位相を変化させるために５
００ｋｐｐｓクロツク信号が使用されるかどうかを制御
するためにトラッキングフィルタにディジタル制御信号
を供艶台する。各／アゲートの出力は幾つかの信号源か
ら制御される。先ず発生器４４からの出力がセレクタ４
５により現在受信されつつある信号を何の局が送信して
いるかに依存して適当な局のトラッキングフィルタに結
合される。第２に外部変化率補助信号源４８もＮＯＲゲ
ートに信号を供給し、もし飛行体の対空速度に影響する
風速のような外部要因によって出力位相信号の位相が補
正される必要があるならば、適当なＮＯＲゲートより出
力された信号は制御されて適当なトラツキングフィルタ
の出力位相に所望なだけ進相若しくは遅相を生じるよう
にする。第３に、混結合セレクタ５９から与えられる如
き他の受信オメガ信号からの進み／遅れパルスの混結合
入力がノアゲートに加えられて検出器４２ａからの如き
異なる受信信号によって検出された位相誤差の関係に従
って出力位相信号の出力位相の進相又は遅相を生じるよ
うにする。

混結合による補正量（混結合係数の大きさ）は混結合さ
ねた『進み／遅れ制御信号』による補正が許される時間
期間によって決定され、この時間間隔が部分時間禁止装
置４７により制御される。第４図においては、２周波数
だけが示されているだけであるが、３周波数の各々につ
いて回路を具備することはもちろん容易なことであるが
理解される。

さらに、位相ロック・ループ・トラツキングフィルタに
対応して地上局ＡとＢとＣとＤだけが図示してあるが、
オメガ方式の完成時にはこれら地上局は合計８局となる
ことも理解されよう。いくつかの送信地上局から受信し
た信号の信号処理は、本発明の本質的な部分を成すもの
ではない。というのは、混結合の技法は１地上局から受
信された信号にのみ適用されるものであるからである。
第５図を参照すると、時間と共に位置か変化する受信機
によって受信される１つの受信入力信号の位相を時間軸
上にプロットした曲線が示されている。この入力信号の
位相は４９隻の位相変化率で示される如く一定の割合で
変化する、即ち受信器が一定速度で変化位動している。
第５図に示された曲線の１つは外的変化率補助要因又は
残りの入力周波数から計算される誤差に関し補正されな
い入力受信信号の位相検出に関する。位相補正と表示さ
れた曲線はＩＨき紬鷺の終了時に得られたデータから計
算されたものである。

第側こ於て「・什亭肌信号終僻地相補脚線」の表示は第
３図の「ｆ，基準信号」の位相（第４図のＦ・基準信号
）に対する補正は１１十蔓ＫＨＺ信号の受信端で為され
ることを示している。

即ち受信シークェンスの端で補正が為される。各送信局
に於ける各シークヱンスの送信信号は１１十葦ＫＨＺ信
号で終っていることを第１図に示している〔受働−クエ
ンスの総則別十ヂＨＺ受信信号の端で位相検出器基準信
号（ｆ，基準信号）に対し補正を為す本発明の１実施例
を第７図は示している〕。

つまり、３種の連続的に送信される信号を受信した後、
本発明の濃結合法を利用して、当該地上局から次に受信
されるシーケンス内の３周波の不連続信号の各々に対し
、補正された位相誤差基準信号を供給する。周波数間の
混結合法の処理は数学的に表わすこともできる。

混結合係数をＣｉｉで定義すると、観測された位相誤差
によって影響されたときの位相トラッキング・フィルタ
出力における増加変化は次の式で定義される。△０，＝ Ｇ′（Ｓ）〔Ｃ，．＊Ｅ，十Ｃａ＊Ｅ２十Ｃ３，＊Ｅ３
〕（１０．松比トラッキング装置に関して）△◇２＝ Ｇ′（Ｓ）〔Ｃ，２＊Ｅ，十Ｃ２＊Ｅ２十Ｃ３２＊Ｅ３
〕（１３腿比トラッキング装置に関して）△◇３： Ｇ（Ｓ）〔ＣＩ３＊ＥＩ十Ｃ均＊Ｅ２十Ｃ３３＊Ｅ３〕
（１１十畑Ｚトラッキン嬢置‘こ関して）ここに、Ｅ，
とＥ２とＥ３とは３位相検出器からの観測された位相誤
差（個別の１０．２、１３０および川芸紬チャ小化肌て
）掛り、Ｇ（Ｓ）は、トラッキング・ループ・ゲインに
比例し、△め，、△０２、および△◇は、観測された位
相誤差に応答したトラッキング。

フィルタ出力の増分を表わす。Ｃ，．＝Ｃ２２＝Ｃ舷＝
１と置くことは可能であり、このとき、その他のＣｉｊ
係数は、挿入された単位係数との濠結合レベルを表わす
ものである。全ての混結合係数Ｃｉｉが１に等しい場合
は各チャンネルにおけるＳ／Ｎの３倍の改良が為される
ことが理解される。

渡結合係数（Ｃｉｉ但しｉ≠ｊ）を０．８１こ減じても
相応の効果が得られる。また混結合係数を若干滅するこ
とで、各トラツキング装置が一層速やかにそれ自身の位
相誤差入力信号に応答することが可能となる。選択され
た地上局からの入射オメガ信号 （１ｏ‐２・肌および１１ふ比で）雑音し小で等しくな
ると、５デシベルの信号強調因子が適用される。

個別の周波数信号の信号強度が異なるような通常の場合
においては、周波数混結合の利点が顕者なものとなる。

１０．がＨｚ信号は、末端領域では１３舷比信号より著
しく弱いことが一般に観測される。このような状態にお
いて、従釆の位相トラッキング装魔を、利用した場合に
は信頼し得るトラッキング動作が近接の１３‐６あるし
・は・・十章ＫＨｚ周波数に関してなお保持されている
場合であっても、１０．２ＫＨｂチャンネルにおけるト
ラツキング動作が完全に行なわれないこともある。この
ような限界性は本発明の混結合を利用しない航法受信機
方式の非信頼性を助長するこことになる。第３図には、
本発明の好適実施例を示してある。コンピュータのハー
ドウエアノソフトウエア周辺機器において位相誤差信号
を処理するために所要の構成部分がブロック図として図
示されている。第３図に示した位相検出器９１は第４図
図示の位相検出器４２と同じものである。第３図は３不
連続オメガ周波数の各々に対する処理部分を図示するの
に対し第４図は２不連続周波数だけを処理するためのハ
ードウェア部分を図示するものであることに留意された
い。第４図において第３周波数に関する部分を削除した
のは、単に図示部分を明確とするためである。再び第３
図を参照すると、受信された信号は、まずアンテナ９２
によって検出され、その後、適切な回路を通して増幅器
９３と９４と９５とに伝達される。これら増幅器は、周
波数ｆ，ともとｆ３に対応する狭帯城幅信号のみを受入
れる。アンテナ９２から位相検出器９１と９６と９７へ
の信号処理は、第６図に関連して説明したもと同様な部
分を通して行なわれることも可能である。入力信号位相
が位相検出器９１に印加されると、入力信号位相ｆ．と
ｆ，基準信号との間の比較が行なわれる。位相検出器９
１は、入力信号位相ｆ，とｆ，基準信号とを比較し、線
路９８にｆ，位相誤差信号Ｅ，を出力する。線路９はｆ
，位相誤差信号Ｅ，をトラツキング・フィルタすなわち
コンピュータプロセッサ９に入力される。３信号の漉結
合を成すためのコンピュータ・プログラムは、以後、ア
タツチメント「Ａ」と付する。

プログラムリストは、３不連続信号全てを受信した後位
相誤差補正値を決定し、その後次に受信される一連の信
号にその補正値を印加するための方法を示すものである
。位相誤差信号を、次に受信される一連の信号に濠結合
する方法に対し、次に授信される１周波の信号に混結合
する方法は、ァタッチメント「Ａ」に図示したようなプ
ログラムを修正することが所要とするのみであり、その
疹正は、計算機をプログラムする当業者の能力の範囲内
で容易にし得るものであることが理解される。位相誤差
信号Ｅ．とＥ２とＥ３との混結合に関するコンピュータ
・プログラムの部分とを更に明確にしたのが第７図およ
び第８図である。まず、第７図を参照する。ここには、
位相誤差信号Ｅ．とＥ２とＥ３とを決定し、決定された
値を記憶し、そして、位相検出器９１と９６と９７とに
印加されるｆ，と、ｆ２と、ｆ３の基準信号を題して次
に続く入力位相信号ｆ，とｆ２とｆ３とにそれら位相誤
差を印加するため３不連続周波数の各々を処理するブロ
ック図が示してある。この方法は上記の第１のものであ
り補正因子を次に受信される。シーケンスの信号に印加
するものである。混結合処理順序において、一連のプロ
グラムはブロック１０１で開始され、設問、Ｎ＝Ｍが成
されるブロック１０２に移行する。Ｎはオメガ・フオー
マツトにおけるセグメント数に対応し、一方Ｍは地上局
数に関係する。第１図から、思い出されるように、送信
順序には８つのオメガ・セグメントがあり、文字Ａ−日
で示される８箇所のオメガ局局がある。一連の処理を数
字的に表わすため、各局に数値を割り当てる。ブロック
１０２で設問が肯定である、つまり、順序数（たとえば
１）が地上局Ａ（指定数値１）に対応すると、位相誤差
信号Ｅ，は、以後に行なわれる再議び出しのため記憶さ
れる。処理のため地上局１からのセグメント２に対応し
た次の信号を受信すると、ブロック１０２で設問がなさ
れ、否定的な判定が成されると、順序によりブロック１
０３に移送される。そこでＮはＭ＋１に等しいか否かの
設問が成される。セグメント２が、処理されるセグメン
トであり、Ｍの値は１であるので、肯定的判定が成され
、プログラム順序はブロック１０４に移送され、第２の
受信周波数１３磯舷に関連した位相誤差信号Ｅ２が記憶
される。同様に１１十岬ｚ似メガ解離しても位 相誤差信号Ｅ３が決定され、その後プログラムはフロッ
ク１０５に移り、次の３不運統周波数を処理するために
基準入力を介して位相誤差補正値を各位相検出器に印奴
する。

ブロック１０５においては、等号の左辺の項は、次に受
信される入力信号位相に印加される新しい位相誤差信号
であり、一方、右辺の項は、その周波数に関する位相誤
差の古い値と、位相誤差Ｅ，とＥ２とＥ３との測定によ
って得られた補正項とを加えたものであることが知られ
ている。第７図のブロック１０５の図示の方法は、・・
十蔓ＫＨＺ信号を受信した後、３不連続オメガ周波数の
各々に補正値を印加するものであることが理解される。
つまり、一連の全ての信号微信される後まで、１３‐ん
はび１１ふ比位相誤差信号には補正値が印加されない。
第８図を参照すると、ここには、受信されたオメガ周波
数の各々に補正を行なうための方法を順序に従いブロッ
ク図に示したものであり、補正値は、１つ前の信号に関
連した位相誤差によって決定される。

ここに示す２つの方法はデータの取扱いの様式が異るだ
けで、各方法から得られる結果はほぼ、同じである。第
３図と第７図と第８図とに図示する如く、受信される異
つた周波数信号を混結合する方法は、まず、１０．波比
周波数に関連した不連続周波数信号を受信し、その後、
更に行なう処理のために信号を増幅し、櫨波する。

信号は、その後、第４図において４２で示されている位
相検出器に入力され、その信号と、第１基準信号とが比
較される。位相検出器４２で比較これ決定された第１の
位相誤差信号は、適切な進みおよび遅れパルス命令部分
および発生部分４３と４４（第３図には図示してない）
とを介して第１位相ロック・トラッキング・フィルタす
なわちプロセッサ９９（第３図）に入力する。１３．舵
位に相当する第２不連続周波数を受信した後、第２信号
が同様に、増幅され、猿波されて更に処理される。

前記した如く、増幅および渡波過程は、本発明の１実施
例においては、適切な周波数変換器を通して、信号をＩ
ＫＨｚの周波数に変換する。その後、第２信号が第２位
相検出器に入力され、第２基準信号ｆ２を比較される。
選択された混結合によって、第２基準信号ｆ２に対する
入力は、ＮＯＲ回路５３（第４図）を適して、混結合セ
レクタ４６と、外部位相変イり率補助装置４８と、自己
チャンネル局セレクタ６０とから与えられる。濠結合を
選択することによって、位相検出器４２から位相誤差信
号をＮＯＲ回略５３に印加し、そこから、地上局にＡに
対する位相トラッキング・フィル夕５３ｂを通してセレ
クタ５３ａに印加される。そして、ｆ２基準信号は、受
信された１０．泌位信号を反映した位相検出器４２から
の位相誤差出力を混結合する。すると、位相検出器４２
ａは、１３．狐批オメガ信号からの１‐Ｆ信号と、１０
．泌比オメガ入力信号からのｆ裏基準位相誤差信号とを
比較し、１３．靴Ｈｚ位相誤差信号を更新する。同様に
、位相検出器４２ａの出力は、ＮＯＲ回路４′９−５２
を介して関連する位相ロック・トラッキング・フィル夕
に混結合されることができる。同様な様式で、位相検出
器４２の位相誤差信号は位相検出器４２ａだけでなく、
川き紬信号入力の処理過程で綱される位相検出器（図示
していない）にも印加される。

混結合概念は、個々の、および不精合位相トラツキング
・ループの基本的な能率不足を克服する強力な技法を与
えるものである。混結合により、特別な周波数信号が瞬
間的に失なわれても重大な影響は生じない。近接する周
波数チャンネルから混結合された位相誤差情報が全ての
位相トラッキング・フィル夕（その「１次Ｊ入力信号が
失なわれたものも含む）を連続的に駆動する。例として
、１０．が比信号がいまらくの間、消えた場合において
は、適当な濠結合係数として０．８を用いると、本明細
書第２６ページに示された式から１測地１１十をＨＺ脇
の補足的誤差信号はつて１０．２Ｋ位位相トラッキング
・フィル夕に対する位相トラツキング調整が行なわれ続
ける。

この理論的根拠は前述のトラッキングフィルタ出力の増
加変化の定義式△０，〜△◇３に存する。１０．歌位ト
ラッキング装置の場合は該フィルタ出力の増加変化は１
０．松比信号をそれ自体の検出からの位相誤差によって
制御されるのでは無く１３．舷批信号及び１１．３級比
信号に関する位相誤差の検出によって制御されている。

従ってもし１０．狐位信号が消失されても、該トラッキ
ングフイルタは残る２つの周波数の制御下にトラッキン
グを調整する。既述のように、本発明は（例えば１０．
２；１１．３３：１３．舷Ｈｚ）の順に受信された信号
の各々から得られる位相誤差信号を泥結合して位相検出
器に関連した各基準信号の位相を調整する。従って１つ
の基準信号の位相に対する補正は受信信号とその関連基
準信号との間の誤差信号からのみ生じるものでは無い。
他の受信周波数から得られる位相誤差から混結合を介し
て変化率−補助補正要因（Ｒａｔｅ−ａｉｄｃｏｎｅｃ
ｔ三ｏｍ）が印加される。従って、例えば、ノイズや送
信問題等の理由により或る時間の間１０．狐比信号が受
信されないとすると、１０．弧伍信号の位相誤差を検出
するための基準信号（この信号はｌｏ．狐位信号によっ
て測定される所の受信機の位置線情報を表示する）は固
定されずに留まる。濠結合された位相誤差信号は１０．
狐Ｈｚ信号が受信されなくとも１０．狐也基準信号の位
相を調整し続ける。全ての混結合係数が利用されなけれ
ばならないことはない。１混結合係数は他の誤差を最少
とするために用いられる。

つまり、１３．舷Ｈｚは専ら１０．歌世を補正するため
用いることが可能であり、したがって、１０．松批信号
を一層し‘よいま更新することができる。１３．舷舷信
号は、この作動様式においては、基本的な航法には全く
利用されていない。

上に説明したオメガ方式は、連続的な送信方式であった
が、ここに説明した方法は、複数周波数が多くの局から
同時に送信されるところの同時周波数送信方式を利用し
た航法方式にもまた利用することが可能であることに留
意することも重要である。

前記の如く、混結合が利用され得る２種の案が示してあ
る。

一方の方法においては、３周波数チャン机対する個々の
剛健は・・影ＨＺ信号が検出された後まで記憶され、結
合基準因子が決定され、基準因子は、その後、次に受信
されるシーケンスにおいて受信される不連続周波数の各
々に印加される。

他方の方法においては、各周波数に対する観測誤差は、
そのシーケンス内において次に受信される信号を更新す
るために用いられる。

補正を一時に全て行なうという、上記の方法の内、前者
のほうが、セグメント毎に補正する方式により若干良好
なトラッキング性能を示すようである。

しかしながら、いずれの方法も以前の方法に比して十分
に、および著しく改良された結果を与えるものである。
混結合方法の作動上の利点は信号が弱い場合、あるいは
、３入力信号のうち、１信号、あるいは２信号も非常に
雑音が多いときに最も有効である。

３チャンネル全てが、質的には比較的良好であるが弱い
ときには、対称的な混結合によって、ほぼ３倍Ｓ／Ｎ比
を増大させることができる。

さらに、信号が質的にも等しくなり、あるいは、とぎれ
とぎれの場合には、強信号チャンネルが弱チャンネルに
対し著しい相互補助を与える。例として、１０．靴位信
号がいまらくの間消えた場合を考える。１３‐６および
１１十章チャンネルにおける誤差および遅れは若干増大
し、そしてこれら２チャンネルは、この時、１０．跳出
トラッキング基準信号に対し所要の位相変化率補助信号
の約９０％を与えることが示される（第２図の結合係数
を用いて）。

したがって、仮に不補償位相変化率補助入力を、±６０
ノット（航空機方位および夏の対空速度データによって
）にすでに減じている場合には、１０．２立相基準信号
における残余ドリフト分は６．６６ノットにすぎない。
このチャンネルに関して±菱長ドリフトするため１こ‘
ま１時間以上力）かる。一方、混結合を利用しないと、
外部位相変化率補助信号は、約８分後不適切なものとな
り、十分な位相トラッキング作用が行なわれ得ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、遠くに位置するオメガ送信機から航法信号を
送信するオメガ・フオーマットを示すブロック図である
。 第２図は、基本的な、および見掛け上のオメガ信号との
間の周波数関係を示す図である。第３図は、コンピュー
タによるハードウヱア／ソフトウェア処理を有する本発
明の１実施例を示すブロック図である。第４図は、ハー
ドウェア部品を利用した本発明の他の実施例のブロック
図である。第５図は、不補正信号の位相誤差と、実施例
においてみられる縮小された位相誤差とを示すグラフで
ある。第６図は、混結合を利用しないオメガ受信機のブ
ロック図である。第７図は第３図のハードウェア／ソフ
トウェア実施例において利用される処理順序を表わす、
一地上局に対する一連信号受信後に混結合部分を更新す
るフローチャート図である。第８図は、第７図に図示の
方法に対してもう一方のオメガ信号処理方法を説明する
、一連信号中の各信号を受信した後に鷹結合部分を更新
するフローチャート図である。４２，４２ａ，９１，９
６，９７：位相検出器、４３：進み・遅れ命令発生器、
４４：進み・遅れパルス発生器、４５：自己チャンネル
局セレクタ、４６：混結合セレクタ、４７：分数時間禁
制装置、４８：外部位相変イＧ率補助装置、４９，５−
０，５１，５２，５３，５４，５５，５６：ＮＯＲ回路
、５３ｂ：位相トラツキング・フィル夕、９９：トラッ
キング・フィルタすなわちプロセツサ。 第１図 第２図 第３図 図 寸 船 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数周波数位相トラツキングオメガ受信機において
   、受信した異なつた周波数信号を混結合する方法で単一
   局から反復するシークエンスで受信される不連続周波数
   信号の各組の間の本来の位相関係を最適化して受信機の
   正確な位置線情報を得る方法であつて、（イ）複数の不
   連続周波数信号を受信して引き続く処理のために該信号
   を増巾し濾波する段階と、（ロ）上記不連続周波数の各
   々を複数の位相検出器に入力させ、各検出器が上記不連
   続周波数の１つと調整可能な位相を持つ関連基準信号と
   の間の位相差を検出し、各位相検出器から得られる該位
   相差が出力位相誤差信号を有する段階と、（ハ）受信周
   波数信号の各々から引き出される重み付けされた出力位
   相誤差信号から各基準信号用の位相補正信号を発生し、
   此処で重み付けされた出力位相誤差信号は出力位相誤差
   信号に所定の混結合係数を乗ずることによつて得られる
   段階と、（ニ）各位相補正信号を其の関連した基準信号
   に適用して次の受信シークエンスで使用されるべき該関
   連基準信号の位相を調整し、該調整位相基準信号の位相
   で受信機の位置線情報を表わす段階とから成る上記の方
   法。 ２ 上記複数の不連続周波数信号が少なくとも２つの順
   次に受信される信号から成る特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３ 上記複数の不連続周波数信号が少なくとも２つの同
   時に受信される信号から成る特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ４ 各基準信号用の位相補正信号を発生する上記（ハ）
   の段階が、（i）異なる受信信号の各受信シークエンス
   の完了時に上記位相検出器の各々から得られる重み付け
   された出力位相誤差信号を加え合わせて関連した基準信
   号用の位相補正信号を得ることと、（ii）各基準信号に
   ついて上記（i）による各位相補正信号を得ることとか
   ら成る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 上記複数の不連続で異なつた周波数信号を受信する
   段階と各基準信号の位相を調整する段階とが、（i）各
   不連続周波数信号を関連的に続けて生じる時間期間中に
   受信することと、（ii）各不連続周波数信号用の基準信
   号に、最後の時間期間中で最後に受信された信号から得
   られる重み付けされた位相誤差信号を加算的に結合する
   ことにより各時間期間の完了時に各受信信号と関連させ
   られる各基準信号の位相を調整して各受信信号用の位相
   調整された位相基準信号を得ることとから成る特許請求
   の範囲第１項の方法。