JP2004503174A - 航空機の高密度環境用デジタル受信システム - Google Patents
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Abstract
モード−S ADS−B監視レーダーシステムの能力は、モードS、4分の1波長の、単一素子スタブアンテナの指向性アレイを使用して、レーダーシステムをセクター化することによって増加される。モード−Sアンテナ素子の該アレイからの信号アンサンブルは電子的に処理される。この信号処理・受信の構成は、モード−SADS−Bシステムの能力を増加させ、大混雑した空域内で効果的に機能させ得る。
Description
【0001】
【発明の属する分野】
本発明は、航空機の高密度環境を有する大混雑した空域内で競合的に、効果的に機能し動作することが可能なADSモードSシステム用デジタル受信システムに関するものである。
【0002】
【発明の背景】
ADS(Automatic Dependent Surveillance:自動従属監視)システムにおいて、航空機はその状態ベクトル(水平方向と鉛直方向の位置、水平方向と鉛直方向の速度)を周期的に放送する。航空機は搭載GPS(Global PositioningSystem:全地球測位システム)受信機やその放送送信システムのような搭載航法源に依存し、他のユーザーに監視情報を提供する。
【0003】
ADSモードSの構想は、航空機の位置、高度、識別、他の情報の周期的放送(即ち、スクイッター)を提供するモードSスクイッターの使用に基づいている。現在、56ビットのモードSスクイッターは、TCAS(trafficalert & collision avoidance system:衝突回避警報装置)に使用されており、モードS搭載航空機の存在を検出する。TCASはモードSスクイッターを聴取し、24ビットのモードSアドレスを抽出し、このアドレスを使用して個別の呼掛けを行う。より長い112ビットスクイッターは、他のデータに加えADSメッセージフィールドと呼ばれる56ビットを含む。このADSメッセージフィールドのビットは、(1)気圧高度、(2)緯度、(3)経度を含むデータを伝える。モードSトランスポンダーとGPS受信機を搭載した航空機は、毎秒1回その位置を決定し、この位置情報が長スクイッター応答の56ビットADSメッセージフィールドに挿入され、毎秒2回放送して、受信成功の確率を増加させる。現在の56ビットの短スクイッターは、TCASと適合させるために毎秒1回放送されるように続く。したがって、長短のスクイッターの送信により、電位干渉が生じる。
【0004】
本発明は、基本的なモードSアンテナ素子アレイを使用して、基本的なADSモードSシステムの能力を向上させ、エラー無しでADSモードSメッセージを受信し、信号アンサンブルを電子的に処理する。本発明は、基本的なADSモードSシステムの能力を向上させ、エラー無しでADSモードSメッセージを受信し、大混雑した空域内で効果的に機能できる信号処理・受信の構成を提供するものである。
ADSモードSメッセージによって提供された情報は、フリーフライト計画を実施するにおいて、近くの航空機のパイロットを補佐でき、ATS(Air Traffic Services:航空交通業務) によってモニタされ、ある航空機が予定された軌道に従っているかが確かめられる。
【0005】
フリーフライトとは、FAA(Federal AviationAdministration:連邦航空局)と航空コミュニティーとにより開発され、テストされ、実施が増加している構想である。フリーフライトは、NAS(National Airspace System)の安全性と効率を向上させるために計画された。この構想は、NASをパイロットと航空交通管制との間の命令と制御との集中システムから、パイロットに実践で自分自身のルートを選ばせ最も効率的で経済的なルートに従う飛行計画を編成させる分布システムへと移動させる。
【0006】
フリーフライトの実現化のためには、航空機間で協力決定を行う必要があるであろう。そのような実現化を果たすため考慮すべきシステムの重要なことの1つは、十分な監視の構成である。今日、航法と監視は、主に接地装置、即ち協力して動作しないビーコンレーダーと1次レーダーとによって達成される。
【0007】
今日、レーダーは航空交通制御において、2つの様式において使用される。第1に、1次レーダーの使用法は、レーダーからパルス散乱平面までのパルスの往復時間を測定して航空機までの距離を測定する装置である。散乱または放射されたエネルギーの幾らかを、通常レーダー送信機と一緒に置かれるレーダー受信機で検出する。航空交通制御において使用されるレーダーの第2のタイプは、2次レーダーと呼ばれる。このレーダーの様式には、トランスポンダーを航空機に搭載する必要がある。航空機を2次レーダーの呼掛けパルスで照明すると、トランスポンダーは航空機の識別と高度を伝えるデジタル信号を放送する。
【0008】
ADS−B(Automatic Dependent Surveillance−B)は、航空機または地上移動領域内で動く地上車両の関数であり、状態ベクトル(水平方向と鉛直方向の位置、水平方向と鉛直方向の速度)や他の情報を周期的に放送する。ADS−Bは、送信を引き出す外部励振が必要でないので自動的である。即ち、ADS−Bは、搭載航法源と搭載放送送信システムに依存し航行情報を他のユーザーに提供するので従属的である。放送源の航空機または車両は、どのユーザーがその放送を受信するかの知識を持っても持たなくてもよい。放送領域内の航空機または車両の任意のユーザーは、ADS−B監視情報を選んで受信処理してよい。ADS−Bで、ATS(Air Traffic Services)はADS−Bメッセージをモニタし、ある航空機が予定された軌道に従っているかを確かめるであろう。レーダーによるモニタに比較して、ADS−Bを介して航空機によって直接提供された追加情報と正確さの増大によって、間違いをより速く検出し、間違った警報を減少させる。
【0009】
NAS(National Airspace System)Architecture(1997年.12月)セクション7.9で、ADS−Bは最初、回避システムではなく、監視システムとして予定されたものであることに気付く。出願は、ADS−B接地監視能力の創造に基づく。制限を緩和し柔軟性を向上させるので、ADS−BはフリーフライトおよびIFR(Instrument FlightRules:計器飛行方式)協力分離へ導く重要な要素となるであろう。
【0010】
ADS−Bシステムは、ピーク交通環境内で競合的に動作するように要求される。この要求はLosAngles Basin traffic modelに基づく。ADS−Bネットワークは、距離範囲内の任意の飛行場面単位および予期される将来のピーク航空交通レベルに適応するように設計されなくてはいけない。米国の予期されるピーク瞬間航空カウント(IAC)は、Los Angles Basin traffic modelにより与えられる。
【0011】
Los Angles Basinの交通分布および多数の他の測定されたターミナルエーリアの交通分布は(中心から約15nmiまでの距離の平方として増加する累積数の)一様密度関数によって近似される。この点から60nmiまで、航空機の累積数は該距離に比例する。Los Angles Basin modelのおおよそのIAC分布は、750の航空機ピークカウントを有する。これは、飛行場面上で動作する航空機または車両を含んでいない。これらの追加交通要素の概算は、移動車両100面単位、静止車両150面単位である。したがって、合計交通密度は、半径60nmi内に1000単位になる。これは、隣接セクタ(区域)の途中の交通を含んでいない。
【0012】
モードSは、元来モードA/C2次監視レーダー(航空交通管制レーダービーコンシステムATCRBS)の監視改良として開発された。これらのモードで、1030MHzの呼掛けは、モードSトランスポンダー搭載航空機から1090MHzの応答をトリガーする。モードAは、航空機識別コードを伝える20.3μsの再生で答えられる8μsの呼掛けからなる。モードCでは、呼掛けは21μsで、応答は20.3μsで、航空機高度を発生する。通常、航空機を、モードAそれからモードCで照明する。
【0013】
モードSでは、同一の周波数計画を使用し、呼掛けは、3.5μs時間のプリアンブル、その後に続く56または112データビットを伝える16.26μsまたは30.26μsのデータブロックからなる。(1.15μs間、同期位相反転トレーニングする。)呼掛けは、4Mbits/secの速度のDPSKである。モードS応答は、6μsのプリアンブル、その後に続く56または112μsのデータブロックからなる。信号は、1Mbit/secのデータ速度のPPMである。
【0014】
ADSモードSは、ADS(Automatic Dependent Surveillance:自動従属監視)とモードSビーコンレーダーの能力を合体するシステム構想として記述される。結果は、航空機をADSまたはビーコン接地環境に関与させるシームレス(seamless)監視とデータリンクの一体化システムである。これは、ビーコン監視システムからADS監視へ遷移させる多くの可能性を提供する。ADSモードS構想は、モードSスクイッターの使用に基づく。現在のモードSスクイッターは、24ビットのモードSアドレスを含む自発的、周期的(毎秒1回)56ビット放送メッセージである。この放送は、全てのモードSトランスポンダーによって提供され、近くのモードS搭載航空機を得るのにTCASによって使用される。航空機位置メッセージは、平均2Hzの速度で送信される。実際のスクイッターの間隔は、2つの航空機間の同期干渉を防止するため少しランダムになる。位置スクイッターの間隔は、0.4〜0.6s間で一様に分布するだろう。
【0015】
ADS−Bトランスポンダーは航空機の位置、高度、識別、他の情報の周期的放送(即ち、スクイッター)を提供する。2005年までに、これらのトランスポンダーはSSR(2次監視レーダ)からの呼掛けに応答するだろう。最も正確な(予定された)位置基準は、航空機上のGPS受信機になるであろう。ADS−BトランスポンダーはモードA/Cトランスポンダーの直接の代替またはモードSトランスポンダーへのアップグレードになるであろう。
【0016】
提案されたADSモードSシステムの動作能力は、ATCRBS呼掛け(20μs時間)に対するトランスポンダー応答と、「短」(56ビット)モードS応答と、「長」(112ビット)モードS応答とからなる1090周波数上の干渉によって制限されると考えられる。
【0017】
能力は、Poisson(ポアソン)の受信機到着を仮定して模型化される。ADSモードSスクイッターは、それに重なる他のモードS応答がなく、かつそれに重なる1つ以下のATCRBS応答がある場合、エラー無しで受信されると仮定する。この仮定から、ADSモードSスクイッターがエラー無しで受信される確率pは、
p=(1+t1n1m)e−t1n1m * e−t2n2m* e−t3n3m (1)
ここでn1は航空機1つあたりの、1秒あたりのATCRBS応答の平均数
n2は航空機1つあたりの、1秒あたりの短モードS応答の平均数
n3は航空機1つあたりの、1秒あたりの長モードS応答の平均数
mは応答を干渉させるかもしれない航空機数
t1 はADSモードSスクイッターがATCRBS応答の開始に影響を受けやすい時間の長さ
t2 はADSモードSスクイッターが短モードS応答に影響を受けやすい時間の長さ
t3 はADSモードSスクイッターが長モードS応答に影響を受けやすい時間の長さである。
【0018】
tiを概算すると
t1=0.000140s, t2=0.000184s, t3=0.000240s
これらの値から、システムの能力が推定される。信頼度99.5%以上で、約5秒の更新速度が要求される。
【0019】
これは、次の点で控え目である。報告更新期間Tと更新確率pの許容の組合せは、公式(1−p)TC/T <0.01
ここでTCは第99の百分位数報告更新期間。例えば、衝突回避のために、TC=6sec; T=3の報告更新期間p=0.9以上を要求する。第2例として、衝突回避のために、p=0.5ならTは0.9秒以下。TCはコースト(coast)期間、即ち状態ベクトル報告更新間最大許容時間をあらわす。
【0020】
3つのケースは、航空機1機あたりの、1秒あたりのATCRBS応答の平均数n1で区別されると仮定する。最も有力なケースは、n1=120.その他のパラメータをn2=8とn3=6で3つのケースに対して固定する。それらは、この仮定で航空機能力が86プレーン(planes)であると決定する。しかし、この結果は、無指向性アンテナに対するものである。6セクタアンテナ(途中)はこの数を215航空機に対して2.5の因子だけ改善できる。
【0021】
能力は、n1が0に下がるにつれて著しく増加する。しかしLos Angles Basin traffic modelの大混雑ぶりを扱うには不十分である。能力を増加させようとするために為され得ることがある。1つは、送信速度、即ちn3を増加させることである。n3を増加させることによって、5秒以内に試行数を増加させ、長モードSのエラー無し受信を得る。スクイッター率は平均2Hzであるので、5秒以内に少なくとも9の試行があるだろう。xはエラー無しスクイッターメッセージ受信の試行数とすると、航空機1つにつき少なくとも1つのスクイッターメッセージがエラー無し受信される確率は、
1−(1−p)x (2)
ここでpは式(1)で定義される。図1と2のグラフは、3つのケースを表示する。xはn3に正比例して増加すると仮定する。n3を2倍にすること(ケースII)によって利得を得るが、n3を16の因子だけ増加させること(ケースIII)は、n3を単に2倍にして得られる能力以下に能力を低下させる。n3が増加するにつれてより多くの干渉が発生するのは当然のことである。
【0022】
【発明の概要】
本発明は、指向性モードSアンテナ、特に低コストのモードS、4分の1波長の、単一素子スタブアンテナを使用して、セクター化することによって、モードSシステムの能力を増加させる。
【0023】
本発明は、基本的なモードSアンテナのアレイを使用し、信号アンサンブルを電子的に処理する。より高密度環境で動作するために、必要に応じてより多くのアンテナ素子を加えることができよう。一般に、N個のアンテナ素子が与えられると、N−1個のヌルを向けることが可能である。
【0024】
本発明の航空機の高密度環境用デジタル受信システムは、モードS のADS−Bシステムの能力を増加させ、大混雑した空域内で効果的に機能させ得る信号処理・受信の構成を使用する。
【0025】
本発明は、大変重要な1次的および2次的利益をもち、拡張可能であり、現存の装備を最大限まで使用するようなADS−B機能の実現化への明確でコスト効果のある路を提供できる。
【0026】
本発明の1次的利益は、拡張可能であり、能力増加のため連続的にアップグレード可能であり、逆行的に併用可能であり、製造コストが比較的低く、世界的周波数スペクトラムの割振りと是認を示し、トランスポンダーモードSシステムはよく知られ受け入れられていて、また、利得方向を減衰させ、マルチパスを対向させ相殺するのに使用できる。
【0027】
本発明の2次的利益は、重要な実現可能なアパーチャを可能にする短波長の周波数に使いやすく、アンテナ素子の能動制御が無く、例えば、構成移相器が無く、安全を提供し、例えば、妨害または不良送信機を容易に相殺でき、破損したGNSS(Global Navigation SatelliteSystem) をバックアップするのに使用でき、他のユーザーのGNSSの一貫性をチェックでき、ダイレクトシーケンス拡散スペクトラム通信を支持し、「遠近」問題に対応するのに使用できる。
【0028】
【詳細な説明】
本発明は、従来のマルチ素子アンテナによるアンテナ応答をセクター化することによって、モードSシステムの能力を増加させる。TCAS(trafficalert & collision avoidance system:衝突回避警報装置)は航空機に指向性アンテナを具備させる。TCASとモードSを搭載した航空機では、TCASとモードSが429バスを介して内部通信する。モードSは、22高、4分の1波長の、単一素子スタブアンテナを使用する。TCASは、アンテナアレイを使用する。これらのアレイの1つは、92直径と航空機スキン上の約12の突出を有するフリスビーのように幾分見える。アンテナは、方向を向けられ受信信号の方位を推定する。モードSアンテナのコストは、$150以下位である。TCASアンテナのコストは、$10K位である。また、TCASアンテナは、特定のTCASプロセッサに適合しなくてはいけない。
【0029】
本発明は、基本的なモードSアンテナを使用するが、それらのより多くを追加し、信号アンサンブルを電子的に処理する。エレクトロニクスのコストは減少し続け、益々複雑で迅速な信号処理の能力は成長し続ける。一層高密度環境で動作するために、必要に応じてより多くのアンテナ素子を加えることができよう。大雑把に言えば、N個のアンテナ素子が与えられるとすると、N−1個のヌルを向けることが可能である。
【0030】
本発明の航空機の高密度環境用デジタル受信システムは、モードS のADS−Bシステムの能力を増加させ、Los AnglesBasin traffic modelに基づくような大混雑した空域内で効果的に機能させ得る信号処理・受信の構成を使用する。その動作は、次の通りである。
(1)図3を参照すると、アンテナ素子アレイ10を航空機上に設置する。
(2)各アンテナ素子10の出力を前置増幅器12で増幅する。
(3)各前置増幅器12の出力を、局部発振器(図示せず)使用してダウンコンバーター14でダウン変換する。
(4)各ダウンコンバーター14の出力をフィルタ16でフィルタ処理し、帯域外信号エネルギを除去する。
(5)フィルタ16の出力を、マルチプレクサ18を介して順次、周期的に高速アナログ・デジタル変換器(A/D)20へ接続する。A/D変換器20は、フィルタ16の出力をサンプリング処理して、各フィルタ出力に対して、タイムオフセットサンプル対を生成する。代わりの実施例では、別個のA/D変換器36を各アンテナ素子からの各信号に対して設けて、その出力をデジタルマルチプレクサへ接続する。
(6)タイムオフセットサンプルの1つを、ヒルベルト変換フィルタ22でヒルベルト変換し、直角I‐Qサンプル対を生成する。
(7)このサンプル対を2つのカスケード接続されたメモリ/バッファ部24および26に記憶する。
(8)表面弾性波(SAW)フィルタ28、或いはそれに相当するフィルタが、スクイッタープリアンブルの存在を常に探す。即ち、単一の、それ故に殆ど無指向性のアンテナ素子のコヒーレント出力を、絶えずスクイッタープリアンブルサインとコンボルバ処理する。表面弾性波フィルタ28の出力を、コントローラ部30へ入力する。
(9)デジタル信号処理部32は、コントローラ部30とインターフェイスし、モードS受信機34へ出力を供給する。
(10)コントローラ部30は、幾つかの処理部に対して責任を持つ。表面弾性波フィルタ28が、スクイッタープリアンブルの存在を通知すると、
a.コントローラ部30は、最も右のメモリ/バッファ部26にモードSメッセージを隔離し、処理が完成するまでモードSメッセージをそこに保持する。
b.コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に指令して、隔離したモードS信号の信号対雑音比を最大にするために、全てのアンテナ素子サンプルの複合重みを調整させる。これを実行する多数のアルゴリズムがある。例えば、プリアンブルは知られているので、適応ビーム形成アルゴリズムあるいは決定指向サーチを案内するのにコントローラ部30を使用できる。
c.信号対雑音比が一旦最大にされると、コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に、浄化されたモードSメッセージをモードS受信機34へ出力するように命令して、メモリ/バッファ部24および26のカスケード動作を再開させる。
【0031】
デジタル信号処理部32の機能は一般に周知であり、モードS信号の受信後、デジタル信号処理部32は、別個のアンテナ素子の信号に対するデジタル信号の複合重みを処理し調整して、受信したモードS信号の信号対雑音比を最大にする。
【0032】
コントローラ部30は、基本的に、メモリ/バッファ部24、26およびデジタル信号処理部32によって実行される機能を制御する。コントローラ部30は、メモリ/バッファ部24、26およびデジタル信号処理部32を制御する。コントローラ部30は、スクイッタープリアンブルの検出信号をスクイッターフィルタ28から受信すると、メモリ/バッファ部24、26を制御して、第2のメモリ/バッファ部26にモードS信号を隔離し、処理が完成するまでモードS信号をそこに保持する。コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に指令して、全てのアンテナ素子サンプルの複合重みを調整すべく処理を開始させ隔離したモードS信号の信号対雑音比を最大にさせる。デジタル信号処理部32が処理を完成し信号対雑音比を最大にした後、コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に、モードS信号をモードS受信機34へ出力するように指令し、さらにメモリ/バッファ部24および26に正常逐次動作を再開するように指令する。
【0033】
デジタル信号処理部32によって多くの可能なアルゴリズムが実行される。例えば、モードSメッセージのプリアンブルについて到着の方向を推定する場合、他のメッセージを拒絶できよう。拒絶は一時的になり得よう。即ち、後者のメッセージを後続処理に遅らせ得るか、或いは、処理用並行連鎖へ回すことができよう。拒絶には、メッセージ送信機の方向において応答制約を使用する電力最小化技術を使用できる。
【0034】
本発明は、大変重要な1次的および2次的利益をもち、拡張可能であり、現存の装備を最大限まで使用するようなADS−B機能の実現化への明確でコスト効果のある路を提供できる。本発明の利益を要約すると、本発明の1次的利益は、拡張可能であり、能力増加のため連続的にアップグレード可能であり、逆行的に併用可能であり、製造コストが比較的低く、世界的周波数スペクトラムの割振りと是認を示し、トランスポンダーモードSシステムはよく知られ受け入れられていて、また、利得方向を減衰させ、マルチパスを対向させ相殺するのに使用できる。
【0035】
本発明の2次的利益は、重要な実現可能なアパーチャを可能にする短波長の周波数に使いやすく、アンテナ素子の能動制御が無く、例えば、構成移相器が無く、安全を提供し、例えば、妨害または不良送信機を容易に相殺でき、破損したGNSS(Global Navigation SatelliteSystem) をバックアップするのに使用でき、他のユーザーのGNSSの一貫性をチェックでき、ダイレクトシーケンス拡散スペクトラム通信を支持し、「遠近」問題に対応するのに使用できる。
本発明の航空機の高密度環境用デジタル受信システムの幾つかの実施例と変更を詳細に説明したが、本発明の開示と教示が当業者に多くの代替設計を示唆することは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】3つのケース(ケースI:x=9, n3=6; ケースII:x=18,n3=12; ケースIII:x=144, n3=96)に対して、特定のスクイッターが正しく受信される確率のグラフである。
【図2】3つのケース(ケースI:x=9, n3=6; ケースII:x=18,n3=12; ケースIII:x=144, n3=96)に対して、少なくとも1つのスクイッターが正しく受信される確率のグラフである。
【図3】本発明に関する航空機の高密度環境用デジタル受信システムの一実施例の略ブロック図である。
【発明の属する分野】
本発明は、航空機の高密度環境を有する大混雑した空域内で競合的に、効果的に機能し動作することが可能なADSモードSシステム用デジタル受信システムに関するものである。
【0002】
【発明の背景】
ADS(Automatic Dependent Surveillance:自動従属監視)システムにおいて、航空機はその状態ベクトル(水平方向と鉛直方向の位置、水平方向と鉛直方向の速度)を周期的に放送する。航空機は搭載GPS(Global PositioningSystem:全地球測位システム)受信機やその放送送信システムのような搭載航法源に依存し、他のユーザーに監視情報を提供する。
【0003】
ADSモードSの構想は、航空機の位置、高度、識別、他の情報の周期的放送(即ち、スクイッター)を提供するモードSスクイッターの使用に基づいている。現在、56ビットのモードSスクイッターは、TCAS(trafficalert & collision avoidance system:衝突回避警報装置)に使用されており、モードS搭載航空機の存在を検出する。TCASはモードSスクイッターを聴取し、24ビットのモードSアドレスを抽出し、このアドレスを使用して個別の呼掛けを行う。より長い112ビットスクイッターは、他のデータに加えADSメッセージフィールドと呼ばれる56ビットを含む。このADSメッセージフィールドのビットは、(1)気圧高度、(2)緯度、(3)経度を含むデータを伝える。モードSトランスポンダーとGPS受信機を搭載した航空機は、毎秒1回その位置を決定し、この位置情報が長スクイッター応答の56ビットADSメッセージフィールドに挿入され、毎秒2回放送して、受信成功の確率を増加させる。現在の56ビットの短スクイッターは、TCASと適合させるために毎秒1回放送されるように続く。したがって、長短のスクイッターの送信により、電位干渉が生じる。
【0004】
本発明は、基本的なモードSアンテナ素子アレイを使用して、基本的なADSモードSシステムの能力を向上させ、エラー無しでADSモードSメッセージを受信し、信号アンサンブルを電子的に処理する。本発明は、基本的なADSモードSシステムの能力を向上させ、エラー無しでADSモードSメッセージを受信し、大混雑した空域内で効果的に機能できる信号処理・受信の構成を提供するものである。
ADSモードSメッセージによって提供された情報は、フリーフライト計画を実施するにおいて、近くの航空機のパイロットを補佐でき、ATS(Air Traffic Services:航空交通業務) によってモニタされ、ある航空機が予定された軌道に従っているかが確かめられる。
【0005】
フリーフライトとは、FAA(Federal AviationAdministration:連邦航空局)と航空コミュニティーとにより開発され、テストされ、実施が増加している構想である。フリーフライトは、NAS(National Airspace System)の安全性と効率を向上させるために計画された。この構想は、NASをパイロットと航空交通管制との間の命令と制御との集中システムから、パイロットに実践で自分自身のルートを選ばせ最も効率的で経済的なルートに従う飛行計画を編成させる分布システムへと移動させる。
【0006】
フリーフライトの実現化のためには、航空機間で協力決定を行う必要があるであろう。そのような実現化を果たすため考慮すべきシステムの重要なことの1つは、十分な監視の構成である。今日、航法と監視は、主に接地装置、即ち協力して動作しないビーコンレーダーと1次レーダーとによって達成される。
【0007】
今日、レーダーは航空交通制御において、2つの様式において使用される。第1に、1次レーダーの使用法は、レーダーからパルス散乱平面までのパルスの往復時間を測定して航空機までの距離を測定する装置である。散乱または放射されたエネルギーの幾らかを、通常レーダー送信機と一緒に置かれるレーダー受信機で検出する。航空交通制御において使用されるレーダーの第2のタイプは、2次レーダーと呼ばれる。このレーダーの様式には、トランスポンダーを航空機に搭載する必要がある。航空機を2次レーダーの呼掛けパルスで照明すると、トランスポンダーは航空機の識別と高度を伝えるデジタル信号を放送する。
【0008】
ADS−B(Automatic Dependent Surveillance−B)は、航空機または地上移動領域内で動く地上車両の関数であり、状態ベクトル(水平方向と鉛直方向の位置、水平方向と鉛直方向の速度)や他の情報を周期的に放送する。ADS−Bは、送信を引き出す外部励振が必要でないので自動的である。即ち、ADS−Bは、搭載航法源と搭載放送送信システムに依存し航行情報を他のユーザーに提供するので従属的である。放送源の航空機または車両は、どのユーザーがその放送を受信するかの知識を持っても持たなくてもよい。放送領域内の航空機または車両の任意のユーザーは、ADS−B監視情報を選んで受信処理してよい。ADS−Bで、ATS(Air Traffic Services)はADS−Bメッセージをモニタし、ある航空機が予定された軌道に従っているかを確かめるであろう。レーダーによるモニタに比較して、ADS−Bを介して航空機によって直接提供された追加情報と正確さの増大によって、間違いをより速く検出し、間違った警報を減少させる。
【0009】
NAS(National Airspace System)Architecture(1997年.12月)セクション7.9で、ADS−Bは最初、回避システムではなく、監視システムとして予定されたものであることに気付く。出願は、ADS−B接地監視能力の創造に基づく。制限を緩和し柔軟性を向上させるので、ADS−BはフリーフライトおよびIFR(Instrument FlightRules:計器飛行方式)協力分離へ導く重要な要素となるであろう。
【0010】
ADS−Bシステムは、ピーク交通環境内で競合的に動作するように要求される。この要求はLosAngles Basin traffic modelに基づく。ADS−Bネットワークは、距離範囲内の任意の飛行場面単位および予期される将来のピーク航空交通レベルに適応するように設計されなくてはいけない。米国の予期されるピーク瞬間航空カウント(IAC)は、Los Angles Basin traffic modelにより与えられる。
【0011】
Los Angles Basinの交通分布および多数の他の測定されたターミナルエーリアの交通分布は(中心から約15nmiまでの距離の平方として増加する累積数の)一様密度関数によって近似される。この点から60nmiまで、航空機の累積数は該距離に比例する。Los Angles Basin modelのおおよそのIAC分布は、750の航空機ピークカウントを有する。これは、飛行場面上で動作する航空機または車両を含んでいない。これらの追加交通要素の概算は、移動車両100面単位、静止車両150面単位である。したがって、合計交通密度は、半径60nmi内に1000単位になる。これは、隣接セクタ(区域)の途中の交通を含んでいない。
【0012】
モードSは、元来モードA/C2次監視レーダー(航空交通管制レーダービーコンシステムATCRBS)の監視改良として開発された。これらのモードで、1030MHzの呼掛けは、モードSトランスポンダー搭載航空機から1090MHzの応答をトリガーする。モードAは、航空機識別コードを伝える20.3μsの再生で答えられる8μsの呼掛けからなる。モードCでは、呼掛けは21μsで、応答は20.3μsで、航空機高度を発生する。通常、航空機を、モードAそれからモードCで照明する。
【0013】
モードSでは、同一の周波数計画を使用し、呼掛けは、3.5μs時間のプリアンブル、その後に続く56または112データビットを伝える16.26μsまたは30.26μsのデータブロックからなる。(1.15μs間、同期位相反転トレーニングする。)呼掛けは、4Mbits/secの速度のDPSKである。モードS応答は、6μsのプリアンブル、その後に続く56または112μsのデータブロックからなる。信号は、1Mbit/secのデータ速度のPPMである。
【0014】
ADSモードSは、ADS(Automatic Dependent Surveillance:自動従属監視)とモードSビーコンレーダーの能力を合体するシステム構想として記述される。結果は、航空機をADSまたはビーコン接地環境に関与させるシームレス(seamless)監視とデータリンクの一体化システムである。これは、ビーコン監視システムからADS監視へ遷移させる多くの可能性を提供する。ADSモードS構想は、モードSスクイッターの使用に基づく。現在のモードSスクイッターは、24ビットのモードSアドレスを含む自発的、周期的(毎秒1回)56ビット放送メッセージである。この放送は、全てのモードSトランスポンダーによって提供され、近くのモードS搭載航空機を得るのにTCASによって使用される。航空機位置メッセージは、平均2Hzの速度で送信される。実際のスクイッターの間隔は、2つの航空機間の同期干渉を防止するため少しランダムになる。位置スクイッターの間隔は、0.4〜0.6s間で一様に分布するだろう。
【0015】
ADS−Bトランスポンダーは航空機の位置、高度、識別、他の情報の周期的放送(即ち、スクイッター)を提供する。2005年までに、これらのトランスポンダーはSSR(2次監視レーダ)からの呼掛けに応答するだろう。最も正確な(予定された)位置基準は、航空機上のGPS受信機になるであろう。ADS−BトランスポンダーはモードA/Cトランスポンダーの直接の代替またはモードSトランスポンダーへのアップグレードになるであろう。
【0016】
提案されたADSモードSシステムの動作能力は、ATCRBS呼掛け(20μs時間)に対するトランスポンダー応答と、「短」(56ビット)モードS応答と、「長」(112ビット)モードS応答とからなる1090周波数上の干渉によって制限されると考えられる。
【0017】
能力は、Poisson(ポアソン)の受信機到着を仮定して模型化される。ADSモードSスクイッターは、それに重なる他のモードS応答がなく、かつそれに重なる1つ以下のATCRBS応答がある場合、エラー無しで受信されると仮定する。この仮定から、ADSモードSスクイッターがエラー無しで受信される確率pは、
p=(1+t1n1m)e−t1n1m * e−t2n2m* e−t3n3m (1)
ここでn1は航空機1つあたりの、1秒あたりのATCRBS応答の平均数
n2は航空機1つあたりの、1秒あたりの短モードS応答の平均数
n3は航空機1つあたりの、1秒あたりの長モードS応答の平均数
mは応答を干渉させるかもしれない航空機数
t1 はADSモードSスクイッターがATCRBS応答の開始に影響を受けやすい時間の長さ
t2 はADSモードSスクイッターが短モードS応答に影響を受けやすい時間の長さ
t3 はADSモードSスクイッターが長モードS応答に影響を受けやすい時間の長さである。
【0018】
tiを概算すると
t1=0.000140s, t2=0.000184s, t3=0.000240s
これらの値から、システムの能力が推定される。信頼度99.5%以上で、約5秒の更新速度が要求される。
【0019】
これは、次の点で控え目である。報告更新期間Tと更新確率pの許容の組合せは、公式(1−p)TC/T <0.01
ここでTCは第99の百分位数報告更新期間。例えば、衝突回避のために、TC=6sec; T=3の報告更新期間p=0.9以上を要求する。第2例として、衝突回避のために、p=0.5ならTは0.9秒以下。TCはコースト(coast)期間、即ち状態ベクトル報告更新間最大許容時間をあらわす。
【0020】
3つのケースは、航空機1機あたりの、1秒あたりのATCRBS応答の平均数n1で区別されると仮定する。最も有力なケースは、n1=120.その他のパラメータをn2=8とn3=6で3つのケースに対して固定する。それらは、この仮定で航空機能力が86プレーン(planes)であると決定する。しかし、この結果は、無指向性アンテナに対するものである。6セクタアンテナ(途中)はこの数を215航空機に対して2.5の因子だけ改善できる。
【0021】
能力は、n1が0に下がるにつれて著しく増加する。しかしLos Angles Basin traffic modelの大混雑ぶりを扱うには不十分である。能力を増加させようとするために為され得ることがある。1つは、送信速度、即ちn3を増加させることである。n3を増加させることによって、5秒以内に試行数を増加させ、長モードSのエラー無し受信を得る。スクイッター率は平均2Hzであるので、5秒以内に少なくとも9の試行があるだろう。xはエラー無しスクイッターメッセージ受信の試行数とすると、航空機1つにつき少なくとも1つのスクイッターメッセージがエラー無し受信される確率は、
1−(1−p)x (2)
ここでpは式(1)で定義される。図1と2のグラフは、3つのケースを表示する。xはn3に正比例して増加すると仮定する。n3を2倍にすること(ケースII)によって利得を得るが、n3を16の因子だけ増加させること(ケースIII)は、n3を単に2倍にして得られる能力以下に能力を低下させる。n3が増加するにつれてより多くの干渉が発生するのは当然のことである。
【0022】
【発明の概要】
本発明は、指向性モードSアンテナ、特に低コストのモードS、4分の1波長の、単一素子スタブアンテナを使用して、セクター化することによって、モードSシステムの能力を増加させる。
【0023】
本発明は、基本的なモードSアンテナのアレイを使用し、信号アンサンブルを電子的に処理する。より高密度環境で動作するために、必要に応じてより多くのアンテナ素子を加えることができよう。一般に、N個のアンテナ素子が与えられると、N−1個のヌルを向けることが可能である。
【0024】
本発明の航空機の高密度環境用デジタル受信システムは、モードS のADS−Bシステムの能力を増加させ、大混雑した空域内で効果的に機能させ得る信号処理・受信の構成を使用する。
【0025】
本発明は、大変重要な1次的および2次的利益をもち、拡張可能であり、現存の装備を最大限まで使用するようなADS−B機能の実現化への明確でコスト効果のある路を提供できる。
【0026】
本発明の1次的利益は、拡張可能であり、能力増加のため連続的にアップグレード可能であり、逆行的に併用可能であり、製造コストが比較的低く、世界的周波数スペクトラムの割振りと是認を示し、トランスポンダーモードSシステムはよく知られ受け入れられていて、また、利得方向を減衰させ、マルチパスを対向させ相殺するのに使用できる。
【0027】
本発明の2次的利益は、重要な実現可能なアパーチャを可能にする短波長の周波数に使いやすく、アンテナ素子の能動制御が無く、例えば、構成移相器が無く、安全を提供し、例えば、妨害または不良送信機を容易に相殺でき、破損したGNSS(Global Navigation SatelliteSystem) をバックアップするのに使用でき、他のユーザーのGNSSの一貫性をチェックでき、ダイレクトシーケンス拡散スペクトラム通信を支持し、「遠近」問題に対応するのに使用できる。
【0028】
【詳細な説明】
本発明は、従来のマルチ素子アンテナによるアンテナ応答をセクター化することによって、モードSシステムの能力を増加させる。TCAS(trafficalert & collision avoidance system:衝突回避警報装置)は航空機に指向性アンテナを具備させる。TCASとモードSを搭載した航空機では、TCASとモードSが429バスを介して内部通信する。モードSは、22高、4分の1波長の、単一素子スタブアンテナを使用する。TCASは、アンテナアレイを使用する。これらのアレイの1つは、92直径と航空機スキン上の約12の突出を有するフリスビーのように幾分見える。アンテナは、方向を向けられ受信信号の方位を推定する。モードSアンテナのコストは、$150以下位である。TCASアンテナのコストは、$10K位である。また、TCASアンテナは、特定のTCASプロセッサに適合しなくてはいけない。
【0029】
本発明は、基本的なモードSアンテナを使用するが、それらのより多くを追加し、信号アンサンブルを電子的に処理する。エレクトロニクスのコストは減少し続け、益々複雑で迅速な信号処理の能力は成長し続ける。一層高密度環境で動作するために、必要に応じてより多くのアンテナ素子を加えることができよう。大雑把に言えば、N個のアンテナ素子が与えられるとすると、N−1個のヌルを向けることが可能である。
【0030】
本発明の航空機の高密度環境用デジタル受信システムは、モードS のADS−Bシステムの能力を増加させ、Los AnglesBasin traffic modelに基づくような大混雑した空域内で効果的に機能させ得る信号処理・受信の構成を使用する。その動作は、次の通りである。
(1)図3を参照すると、アンテナ素子アレイ10を航空機上に設置する。
(2)各アンテナ素子10の出力を前置増幅器12で増幅する。
(3)各前置増幅器12の出力を、局部発振器(図示せず)使用してダウンコンバーター14でダウン変換する。
(4)各ダウンコンバーター14の出力をフィルタ16でフィルタ処理し、帯域外信号エネルギを除去する。
(5)フィルタ16の出力を、マルチプレクサ18を介して順次、周期的に高速アナログ・デジタル変換器(A/D)20へ接続する。A/D変換器20は、フィルタ16の出力をサンプリング処理して、各フィルタ出力に対して、タイムオフセットサンプル対を生成する。代わりの実施例では、別個のA/D変換器36を各アンテナ素子からの各信号に対して設けて、その出力をデジタルマルチプレクサへ接続する。
(6)タイムオフセットサンプルの1つを、ヒルベルト変換フィルタ22でヒルベルト変換し、直角I‐Qサンプル対を生成する。
(7)このサンプル対を2つのカスケード接続されたメモリ/バッファ部24および26に記憶する。
(8)表面弾性波(SAW)フィルタ28、或いはそれに相当するフィルタが、スクイッタープリアンブルの存在を常に探す。即ち、単一の、それ故に殆ど無指向性のアンテナ素子のコヒーレント出力を、絶えずスクイッタープリアンブルサインとコンボルバ処理する。表面弾性波フィルタ28の出力を、コントローラ部30へ入力する。
(9)デジタル信号処理部32は、コントローラ部30とインターフェイスし、モードS受信機34へ出力を供給する。
(10)コントローラ部30は、幾つかの処理部に対して責任を持つ。表面弾性波フィルタ28が、スクイッタープリアンブルの存在を通知すると、
a.コントローラ部30は、最も右のメモリ/バッファ部26にモードSメッセージを隔離し、処理が完成するまでモードSメッセージをそこに保持する。
b.コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に指令して、隔離したモードS信号の信号対雑音比を最大にするために、全てのアンテナ素子サンプルの複合重みを調整させる。これを実行する多数のアルゴリズムがある。例えば、プリアンブルは知られているので、適応ビーム形成アルゴリズムあるいは決定指向サーチを案内するのにコントローラ部30を使用できる。
c.信号対雑音比が一旦最大にされると、コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に、浄化されたモードSメッセージをモードS受信機34へ出力するように命令して、メモリ/バッファ部24および26のカスケード動作を再開させる。
【0031】
デジタル信号処理部32の機能は一般に周知であり、モードS信号の受信後、デジタル信号処理部32は、別個のアンテナ素子の信号に対するデジタル信号の複合重みを処理し調整して、受信したモードS信号の信号対雑音比を最大にする。
【0032】
コントローラ部30は、基本的に、メモリ/バッファ部24、26およびデジタル信号処理部32によって実行される機能を制御する。コントローラ部30は、メモリ/バッファ部24、26およびデジタル信号処理部32を制御する。コントローラ部30は、スクイッタープリアンブルの検出信号をスクイッターフィルタ28から受信すると、メモリ/バッファ部24、26を制御して、第2のメモリ/バッファ部26にモードS信号を隔離し、処理が完成するまでモードS信号をそこに保持する。コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に指令して、全てのアンテナ素子サンプルの複合重みを調整すべく処理を開始させ隔離したモードS信号の信号対雑音比を最大にさせる。デジタル信号処理部32が処理を完成し信号対雑音比を最大にした後、コントローラ部30は、デジタル信号処理部32に、モードS信号をモードS受信機34へ出力するように指令し、さらにメモリ/バッファ部24および26に正常逐次動作を再開するように指令する。
【0033】
デジタル信号処理部32によって多くの可能なアルゴリズムが実行される。例えば、モードSメッセージのプリアンブルについて到着の方向を推定する場合、他のメッセージを拒絶できよう。拒絶は一時的になり得よう。即ち、後者のメッセージを後続処理に遅らせ得るか、或いは、処理用並行連鎖へ回すことができよう。拒絶には、メッセージ送信機の方向において応答制約を使用する電力最小化技術を使用できる。
【0034】
本発明は、大変重要な1次的および2次的利益をもち、拡張可能であり、現存の装備を最大限まで使用するようなADS−B機能の実現化への明確でコスト効果のある路を提供できる。本発明の利益を要約すると、本発明の1次的利益は、拡張可能であり、能力増加のため連続的にアップグレード可能であり、逆行的に併用可能であり、製造コストが比較的低く、世界的周波数スペクトラムの割振りと是認を示し、トランスポンダーモードSシステムはよく知られ受け入れられていて、また、利得方向を減衰させ、マルチパスを対向させ相殺するのに使用できる。
【0035】
本発明の2次的利益は、重要な実現可能なアパーチャを可能にする短波長の周波数に使いやすく、アンテナ素子の能動制御が無く、例えば、構成移相器が無く、安全を提供し、例えば、妨害または不良送信機を容易に相殺でき、破損したGNSS(Global Navigation SatelliteSystem) をバックアップするのに使用でき、他のユーザーのGNSSの一貫性をチェックでき、ダイレクトシーケンス拡散スペクトラム通信を支持し、「遠近」問題に対応するのに使用できる。
本発明の航空機の高密度環境用デジタル受信システムの幾つかの実施例と変更を詳細に説明したが、本発明の開示と教示が当業者に多くの代替設計を示唆することは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】3つのケース(ケースI:x=9, n3=6; ケースII:x=18,n3=12; ケースIII:x=144, n3=96)に対して、特定のスクイッターが正しく受信される確率のグラフである。
【図2】3つのケース(ケースI:x=9, n3=6; ケースII:x=18,n3=12; ケースIII:x=144, n3=96)に対して、少なくとも1つのスクイッターが正しく受信される確率のグラフである。
【図3】本発明に関する航空機の高密度環境用デジタル受信システムの一実施例の略ブロック図である。
Claims (15)
- a.航空機に搭載されたモード‐Sアンテナ素子のアレイ;
b.各個別のアンテナ素子の個別の信号を生成および処理するための信号処理受信機;
c.前記個別のアンテナ素子の信号を対応するデジタル信号に変換するための少なくとも1つのアナログ・デジタル(A/D)変換器;
d.前記個別のアンテナ素子の信号あるいはデジタル信号を逐次的かつ周期的にサンプリングするためのマルチプレクサ;
e.受信システムによって受信したモード‐S信号中のスクイッタープリアンブルの存在を決定するためのスクイッターフィルタ;
f.前記決定されたモード‐S信号の存在に応答して、前記受信したモード‐S信号の信号対雑音比を最大にするために、前記個別のアンテナ素子の信号に対する前記デジタル信号の複合重みを処理し調整するデジタル信号処理部;および
g.前記モード‐S信号によって伝えられる技術データを処理および識別するために、前記デジタル信号処理部の出力に結合されたモード‐S受信機;
からなることを特徴とする、航空機の高密度環境内で動作する前記航空機内のモード‐S信号を受信し処理するためのモード‐Sデジタル受信システム。 - a.メモリ/バッファは逐次に前記デジタル信号を格納し;
b.コントローラ部は前記スクイッターフィルタの出力に結合され、前記メモリ/バッファおよび前記デジタル信号処理部を制御し、
前記コントローラ部はスクイッタープリアンブルが存在することを前記スクイッターフィルタによって通知されたとき、前記メモリ/バッファに前記モード‐S信号を隔離し、前記モード‐S信号は処理が完了するまで前記メモリ/バッファに保持され、
前記隔離されたモード‐S信号の信号対雑音比を最大にするために、全てのアンテナ素子デジタル信号の複合重みを調整するように前記デジタル信号処理部に指令し、および、
前記信号対雑音比が最大にされた後、前記コントローラ部は、前記モード‐S受信機に前記モード‐S信号を出力するように前記デジタル信号処理部に指令し、前記メモリ/バッファに逐次動作を再開するように指令することを特徴とする、請求の範囲第1項記載のモード‐Sデジタル受信システム。 - a.前記A/D変換器は各信号ごとに、一対のタイムオフセットデジタル信号を生成し;
b.ヒルベルト変換フィルタは、前記メモリ/バッファの入力として指令される直角I‐Qサンプル対を生成するために、前記一対のタイムオフセットデジタル信号のうち1つをヒルベルト変換することを特徴とする、請求の範囲第2項記載のモード‐Sデジタル受信システム。 - 前記各モード‐Sアンテナ素子は1/4波長単一素子スタブアンテナからなることを特徴とする、請求の範囲第1項記載のモード‐Sデジタル受信システム。
- 前記信号処理受信機において、前記各アンテナ素子は前記信号処理受信機と連携し、
a.前記アンテナ素子の出力を増幅するための前置増幅器;
b.前記前置増幅器の出力を周波数ダウン変換するための周波数ダウンコンバータ;および
c.前記ダウンコンバータの出力をフィルタ処理し、帯域外信号エネルギーを除去して信号出力を生成するフィルタからなることを特徴とする、請求の範囲第1項記載のモード‐Sデジタル受信システム。 - 前記メモリ/バッファは第1および第2のカスケード接続されたメモリ/バッファ部からなることを特徴とする、請求の範囲第2項記載のモード‐Sデジタル受信システム。
- 前記コントローラ部は、スクイッタープリアンブルが存在することを通知されたとき、前記第2のメモリ/バッファ部に前記モード‐S信号を隔離することを特徴とする、請求の範囲第6項記載のモード‐Sデジタル受信システム。
- 前記スクイッターフィルタは、スクイッタープリアンブルの存在を決定するために、前記アンテナ素子のフィルタ処理された出力をスクイッタープリアンブルサインと絶えずコンボルバ処理する表面弾性波フィルタからなることを特徴とする、請求の範囲第1項記載のモード‐Sデジタル受信システム。
- a.航空機にモード‐Sアンテナ素子のアレイを搭載し;
b.各個別のアンテナ素子の個別の信号を生成および処理し;
c.前記個別のアンテナ素子の信号を対応するデジタル信号に変換し;
d.前記個別のアンテナ素子の信号あるいはデジタル信号を逐次的かつ周期的にサンプリングし;
e.受信システムによって受信したモード‐S信号中のスクイッタープリアンブルの存在を決定し;
f.前記決定されたモード‐S信号の存在に応答して、前記受信したモード‐S信号の信号対雑音比を最大にするために、前記個別のアンテナ素子信号に対する前記デジタル信号の複合重みを処理および調整し;および
g.前記最大にされた信号対雑音比のモード‐S信号によって伝えられる技術データを処理および識別することを含むことを特徴とする、航空機の高密度環境内で動作する前記航空機内のモード‐S信号を受信し処理するための方法。 - a.メモリ/バッファに逐次に前記デジタル信号を格納し;
b.スクイッタープリアンブルが存在することを決定したときに、前記メモリ/バッファに前記モード‐S信号を隔離し、前記モード‐S信号を処理が完了するまで保持し、
前記隔離されたモード‐S信号の信号対雑音比を最大にするために、全てのアンテナ素子デジタル信号の複合重みを調整し、および、
前記信号対雑音比が最大にされた後、前記モード‐S信号を出力し、前記メモリ/バッファの逐次動作を再開することを含むことを特徴とする、請求の範囲第9項記載の方法。 - a.各信号ごとに、一対のタイムオフセットデジタル信号を生成し;
b.前記メモリ/バッファの入力として指令される直角I‐Qサンプル対を生成するために、前記一対のタイムオフセットデジタル信号のうち1つを変換することを含むことを特徴とする、請求の範囲第10項記載の方法。 - 1/4波長単一素子スタブアンテナのアレイを搭載することを含むことを特徴とする、請求の範囲第9項記載の方法。
- a.前記各アンテナ素子の出力を前置増幅器で増幅し;
b.前記各前置増幅器の出力を周波数ダウン変換し;および
c.帯域外信号エネルギーを除去するために各ダウンされた出力をフィルタ処理することを含むことを特徴とする、請求の範囲第9項記載の方法。 - 第1および第2のカスケード接続されたメモリ/バッファ部を備え、スクイッタープリアンブルの存在を通知されたときに、前記第2のメモリ/バッファ部に前記モード‐S信号を隔離することを含むことを特徴とする、請求の範囲第10項記載の方法。
- スクイッタープリアンブルの存在を決定するために、アンテナ素子のフィルタ処理された出力をスクイッタープリアンブルサインと絶えずコンボルバ処理することを含むことを特徴とする、請求の範囲第9項記載の方法。
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