JP2002544525A - 目標位置測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 同定信号を発生する目標の位置測定を行う目標位置測定システムは、目標（１０）からの信号を受信し、全地球航行システム（５０）から受信されるような共通時間基準信号を受信するための、複数の受信機サイト（２２、２４、２６、２８）より成るアレイ（２０）により構成される。アレイ（２０）は、基準受信機サイト（２２）と、３つの補助受信機サイト（２４、２６、２８）とより成り、補助受信機サイトはデータリンク（３４、３６、３８）により基準サイトに接続されている。各受信機サイトは、目標（１０）から信号（４２、４４、４６、４８）を、また全地球航行システム（５０）からタイミング制御信号（５２、５４、５６、５８）を受信する。各サイトは、目標からの信号の受信と、タイミング信号の受信との間の時間差を求め、補助サイト（２４、２６、２８）はデータリンク（３４、３６、３８）を介してデータ信号を基準サイト（２２）へ供給し、ここで目標（１０）の位置が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、目標位置測定法における改良に関する。

【０００１】 基準点に対する目標の位置、例えば、複数のサイトの１つに対する航空機の位
置を測定できる方式が幾つかある。かかる方式の１つは、ＧＢ−Ｂ−２ ２５０ １５４に記載されている。

【０００２】 このＧＢ−Ｂ−２ ２５０ １５４に記載された目標位置測定システムは、マ
スターまたは基準受信機と、複数の補助受信機とが、目標からの信号を受信する
ために、互いに正確な位置関係で配置されたものである。受信機が受信する目標
からの信号は、目標が発生する二次監視レーダー（ＳＳＲ）信号より成る。各補
助受信機は、基準受信機からの信号に同期されているため、基準受信機に連携す
る計算装置は、目標の正確な位置を、全ての受信機で受信される信号から測定す
ることができる。このシステムでは、基準受信機と、少なくとも３つの他の補助
受信機とが、４つの同時方程式を発生させる必要があり、計算装置がこれらの方
程式を解いて、目標の三次元位置と基準受信機からの目標の距離とを求める。

【０００３】 ＳＳＲは、基準受信機サイトと、補助受信機サイトとの間の同期をとるために
も使用される。各補助受信機サイトは、自由走行カウンタを駆動する原子時計を
使用し、このカウンタは基準受信機サイトから送られるＳＳＲ信号の受信と同時
に読み取られる。しかしながら、このＧＢ−Ｂ−２ ２５０ １５４に記載され
た目標位置測定システムは、タイミング信号を受信できるように、各補助受信機
サイトが基準受信機サイトを直接見通せるとこるに位置する必要がある。

【０００４】 基準受信機と、補助受信機との間の同期をとる、このＧＢ−Ｂ−２ ２５０
１５４に記載された別の方式は、全地球測位システム（ＧＰＳ）を利用し、この
ＧＰＳは各受信機サイトで、正確な位置を与え、サイト間のクロックの同期とる
ために使用される。

【０００５】 従って、本発明の目的は、上述の欠点を有しない目標位置測定システムを提供
することにある。

【０００６】 本発明の１つの局面によると、基準受信機サイトと、この基準受信機サイトを
見通せない所にある少なくとも３つの補助受信機サイトとより成る受信機アレイ
により、同定信号を送信する目標の位置を測定する方法であって、 各受信機サイトにおいて目標からの同定信号を受信し、 各受信機サイトにおいて全地球航行システムからの信号を受信し、この受信信
号によりタイミング信号を発生させ、 各受信機サイトにクロックを設けてクロック信号を発生させ、 各受信機サイトにおいてタイミング信号をクロック信号と結合して、タイミン
グ基準信号を発生させ、 各受信機サイトにおいて同定信号の受信と、タイミング基準信号の受信との間の
時間差を求め、 各補助受信機サイトにおいて求めた時間差を示すデータ信号を基準受信機サイト
へ送信し、 基準受信機サイトにおいて送信データ信号と時間差とを用いて目標の位置を計
算するステップより成る目標位置測定方法が提供される。

【０００７】 ここで「見通せる」とは、２地点間が何の障害物もなしに直接結ばれているこ
とを意味する。

【０００８】 本発明の別の局面によると、同定信号を発生する目標の位置測定装置であって
、 基準受信機サイトと、この基準受信機サイトを見通せない所にある少なくとも
３つの補助受信機サイトとより成る受信機アレイと、 各受信機サイトにおいて目標からの同定信号を受信する第１の受信機手段と、 各受信機サイトにおいて全地球航行システムからのタイミング信号を受信する
第２の受信機手段と、 各受信機サイトにおいてクロック信号を発生するクロック手段と、 各受信機サイトにおいてタイミング信号とクロック信号とを結合してタイミン
グ基準信号を発生する結合手段と、 各受信機サイトにおいて第１の受信機手段及び結合手段からの信号を受信して
、受信信号から時間差を求める処理手段と、 基準受信機サイトにおいて、補助受信機サイトで求めた時間差を示すデータ信
号を補助受信機サイトから受信し、これらのデータ信号を基準受信機サイトから
の時間差と共に処理して目標の位置を測定する制御手段とより成る目標位置測定
装置が提供される。

【０００９】 本発明をよく理解するために、添付図面を例示の目的にのみ参照されたい。

【００１０】 本発明を航空機の高さ位置測定に関連して説明するが、本発明は同定信号を発
生する任意の目標の位置測定に利用可能である。

【００１１】 さらに、本発明を全地球測位（ＧＰＳ）を用いて説明するが、任意の航行シス
テム及びその改良型、例えば全地球航行衛星システム（ＧＮＳＳ）を利用するこ
とも可能である。

【００１２】 図１は、本発明による目標位置測定システムの概略図である。目標位置、例え
ば航空機の位置を、点線で示す受信機アレイ２０により測定する。受信機アレイ
を矩形の形で示すが、これは本発明にとって本質的ではなく、受信機アレイは任
意適当な形状でよい。受信機アレイの最適の幾何学的配置は、特定の空間内に集
中する航空機に応じて決定できる。最適の幾何学的配置は、時間測定誤差と、目
標位置誤差との間の関係を規定する最小の高さベクトルの組み合わせに対応する
。

【００１３】 航空機１０は、二次監視レーダー（ＳＳＲ）システムを搭載しており、このシ
ステムは、地上、即ち別個の質問機（図示せず）またはアレイ２０の受信機の受
信機サイト２２、２４、２６、２８の１つから送られる質問信号に応答して、そ
の航空機１０の同定信号を発生させる。別法として、ＳＳＲは、同定信号として
一連のパルスを送信可能である。本発明は、航空機が何らかの形の同定信号を送
信すればよく、信号の形は重要ではないことを理解されたい。

【００１４】 受信機アレイ２０は、４つの受信機サイト２２、２４、２６、２８より成る。
これは、航空機の位置の測定に最小限必要な受信機サイトである。広い空間に亘
って適当な守備範囲と位置精度を維持するためには、４つよりも多い受信機サイ
トの使用が必要な場合もあろう。アレイ２０では、受信機サイト２２を基準受信
機サイトとして、またそれ以外の受信機サイト２４、２６、２８を補助受信機サ
イトとして指定するが、受信機サイトのうち任意のものを基準受信機サイトと指
定することができる。

【００１５】 さらに、本発明によると、基準受信機サイト２２と、補助受信機サイト２４、
２６、２９との間が、互いに見通せることは必要条件でないが、これはタイミン
グ信号が以下に詳説するように、他の手段により得られるからである。

【００１６】 基準受信機サイト２２は、図示のように、それぞれのデータリンク３４、３６
、３８により、補助受信機サイト２４、２６、２８に接続されている。このデー
タリンク３４、３６、３８は、以下に詳説するように、基準サイトと、補助サイ
トの間でデータを伝送する。

【００１７】 アレイ２０の各受信機サイト２２、２４、２６、２８は、それぞれ点線４２、
４４、４６、４８で示するように、航空機１０からの信号を受信する。信号が各
受信機サイトに到達する時間は、各サイトの位置により異なることがわかるであ
ろう。各受信機サイトはまた、それぞれ鎖線５２、５４、５６、５８で示すよう
に、ＧＰＳ衛星５０からのＧＰＳ信号を受信する。各受信機サイトでは、このＧ
ＰＳ信号をタイミング信号として使用する。

【００１８】 図２を参照して、この図は、受信機サイト１００をブロック図で示したもので
ある。図１に示す受信機サイトのうちの任意のものは、受信機サイト１００より
成る。受信機サイト１００において、受信機サイトが基準サイト２２である場合
は各補助データサイト２４、２６、２８に対して、また受信機サイトが補助受信
機サイト２４、２６、２８である場合は基準受信機サイト２２に対して、データ
リンク１２０を提供する通信インターフェイス１１０が設けられている。説明を
簡略化するために、受信機サイト１００を、補助受信機サイトとして説明する。

【００１９】 受信機サイト１００はまた、アンテナ１４０を有するＧＰＳ受信機１３０、ク
ロック１５０、結合ユニット１６０、タイミングインターバルカウンタ１７０、
測定制御システム１８０、アンテナ２００を有するＳＳＲ受信機１９０を備えて
いる。

【００２０】 通信インターフェイス１１０は、データリンク１２０を介して基準受信機サイ
ト２２から制御信号を受信し、基準受信機サイト２２へデータを送信するように
接続されている。通信インターフェイス１１０は、リンク２１０を介してＧＰＳ
受信機１３０へ、またリンク２３０を介してＳＳＲ受信機１９０へ、さらにリン
ク２２０を介して測定制御システム１８０へ接続されている。リンク２１０は、
単方向リンクであり、基準受信機サイト２２からＧＰＳ受信機１３０のためのイ
ネーブル信号を伝送するように作動される。リンク２２０は、測定制御システム
１８０を通信インターフェイス１１０と接続し、測定制御システム１８０と、通
信インターフェイス１１０との間のデータ伝送を可能にする双方向リンクである
。リンク２２０はまた、以下に詳説するように、測定制御システム１８０へイネ
ーブル信号を伝送する働きがある。リンク１２０は、基準受信機サイト２２から
のデータを受信し、このサイトへデータを伝送する双方向リンクである。

【００２１】 図２に示すように、通信インターフェイス１１０と、ＳＳＲ受信機１９０との
間には、ＳＳＲ受信機１９０へイネーブル信号を伝送するための接続部２３０が
設けられている。

【００２２】 ＧＰＳ受信機１３０と、クロック１５０とは共に、それぞれの接続部２４０、
２５０を介して結合ユニット１６０に接続されている。結合ユニット１６０から
の出力は、接続部２６０を介してタイミングインターバルカウンタ１７０へ接続
され、接続部２７０を介して測定制御システム１８０に接続されている。タイミ
ングインターバルカウンタ１７０はまた、接続部２８０を介して測定制御システ
ム１８０に接続されている。

【００２３】 本発明による目標位置測定システムの動作を、以下において詳説する。

【００２４】 基準受信機サイト２２は、データリンク３４、３６、３８を介して信号を各補
助受信機サイト２４、２６、２８へ送信するが、事実上、これが、各補助受信機
サイトへの、ＳＳＲ信号が航空機１０から受信機サイトへ到達するまでの時間の
測定開始命令となる。各データリンク３４、３６、３８上の信号は、通信インタ
ーフェイス１１０を介してデータリンク１２０上の各補助受信機サイト２４、２
６、２８に入る。イネーブル信号は、リンク２１０を介してＧＰＳ受信機１３０
へ、また、リンク２３０を介してＳＳＲ受信機１９０へ、さらにリンク２２０を
介して測定制御システム１８０へ送られる。ＧＰＳ受信機１３０は、一旦イネー
ブル状態になると、ＧＰＳ衛星（図示せず）から信号をアンテナ１４０を介して
受信し、接続部２４０を介して結合ユニット１６０へタイミング信号を供給する
。高精度クロック発振器より成るクロック１５０は、接続部２５０を介してクロ
ック信号を結合ユニット１６０へ供給する。

【００２５】 結合ユニット１６０では、ＧＰＳ受信機１３０からの受信タイミング信号と、
クロック１５０から受信クロック信号とが結合され、正確なクロック基準信号が
発生させる。このクロック基準信号は、それぞれ接続部２６０、２７０を介して
タイミングインターバルカウンタ１７０と、測定制御システム１８０へ供給され
る。接続部２６０上のクロック基準信号は、時間インターバルカウンタ１７０へ
トリガーパルスを送るが、このカウンタは始動からの時間を示すカウントを発生
して、そのカウントを接続部２８０を介して測定制御システム１８０へ供給する
。測定制御システム１８０はまた、結合ユニット１６０から接続部２７０を介し
てクロック基準信号をトリガーパルスとして受信する。

【００２６】 ＳＳＲ受信機１９０がアンテナ２００を介して航空機１０からの信号を受信す
ると、測定制御システム１８０は、ＳＳＲ受信機１９０から接続部２９０を介し
て信号を受信し、時間インターバルカウンタ１７０上の現在の時間をこの測定制
御システム１８０に記憶させる。測定制御システム１８０は、接続部２９０を介
してＳＳＲ受信機１９０から受信した信号と、接続部２８０を介して時間インタ
ーバルカウンタ１７０から受信した信号との間の時間差を求める。測定制御シス
テム１８０が求めた時間差はその後、リンク２２０を介して通信インターフェイ
ス１１０へ送られた後、リンク１２０を介して基準受信機サイト２２へ送られる
。

【００２７】 結合ユニット１６０は、クロック１５０の周波数ドリフトを中和するクロック
基準信号を発生して長時間の安定性が得られるように作動する。

【００２８】 基準受信機サイト２２は、各補助受信機サイト２４、２６、２８からの、時間
基準信号と、各補助受信機サイトが受信したＳＳＲ信号との間の時間差に関する
データ信号を受信する。基準受信機サイト２２の測定制御システム１８０はその
後、補助受信機サイト２４、２６、２８からのデータ信号と、基準受信機サイト
それ自体で得られた時間差とを処理して、基準受信機サイト２２に対する航空機
１０の位置の表示を得る。

【００２９】 本発明の方法は、ＧＰＳを利用して正確な基準タイミングをとるために、受信
機アレイの受信機サイト同士が互いに見通せることが必要条件ではない。受信機
サイトは、既存の航空管制センターに相当するものとして選択することができる
。各受信機は、航空機のルートの変化に応じて受信機アレイの再構成を容易にす
る移動施設であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明による目標位置測定システムの概略図である。

【図２】 図２は、図１の目標位置測定システムの受信機サイトのブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J062 BB03 CC07 5J070 AC01 AE04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準受信機サイトと、この基準受信機サイトを見通せない所
   にある少なくとも３つの補助受信機サイトとより成る受信機アレイにより、同定
   信号を送信する目標の位置を測定する方法であって、 各受信機サイトにおいて目標からの同定信号を受信し、 各受信機サイトにおいて全地球航行システムからの信号を受信し、この受信信
   号によりタイミング信号を発生させ、 各受信機サイトにクロックを設けてクロック信号を発生させ、 各受信機サイトにおいてタイミング信号をクロック信号と結合して、タイミン
   グ基準信号を発生させ、 各受信機サイトにおいて同定信号の受信と、タイミング基準信号の受信との間
   の時間差を求め、 各補助受信機サイトにおいて求めた時間差を示すデータ信号を基準受信機サイ
   トへ送信し、 基準受信機サイトにおいて送信データ信号と時間差とを用いて目標の位置を計
   算するステップより成る目標位置測定方法。
2. 【請求項２】 同定信号を発生する目標の位置測定装置であって、 基準受信機サイトと、この基準受信機サイトを見通せない所にある少なくとも
   ３つの補助受信機サイトとより成る受信機アレイと、 各受信機サイトにおいて目標からの同定信号を受信する第１の受信機手段と、 各受信機サイトにおいて全地球航行システムからのタイミング信号を受信する
   第２の受信機手段と、 各受信機サイトにおいてクロック信号を発生するクロック手段と、 各受信機サイトにおいてタイミング信号とクロック信号とを結合してタイミン
   グ基準信号を発生する結合手段と、 各受信機サイトにおいて第１の受信機手段及び結合手段からの信号を受信して
   、受信信号から時間差を求める処理手段と、 基準受信機サイトにおいて、補助受信機サイトで求めた時間差を示すデータ信
   号を補助受信機サイトから受信し、これらのデータ信号を基準受信機サイトから
   の時間差と共に処理して目標の位置を測定する制御手段とより成る目標位置測定
   装置。
3. 【請求項３】 目標からの同定信号は、二次監視レーダー（ＳＳＲ）信号よ
   り成り、第１の受信機手段はＳＳＲ受信機より成る請求項２の装置。
4. 【請求項４】 クロック手段は高精度クロック発振器より成る請求項２また
   は３の装置。
5. 【請求項５】 処理手段は、時間インターバルカウンタと、測定制御システ
   ムとより成る請求項２または３の装置。
6. 【請求項６】 処理手段は、各補助受信機サイトと、基準受信機サイトとの
   間のインターフェイスを行う通信インターフェイスを含む請求項２乃至５のうち
   任意の１項の装置。