JP2007010510A

JP2007010510A - 二次監視レーダ制御装置及び二次監視レーダ制御方法

Info

Publication number: JP2007010510A
Application number: JP2005192323A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kuji; 義則久慈; Yoshiro Aoki; 善郎青木; Takashi Yamada; 高史山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP4551827B2

Abstract

【課題】航空機を迅速且つ正確に捕捉可能とする。
【解決手段】応答信号がビーム内で受信されたかを判定するビーム内／外判定処理部１４と、応答信号に高度情報が含まれているか否かを判定し、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれていない場合、正常な応答であると判定し、質問信号の送信を少なくとも所定の期間停止させ、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれている場合、正常ではない応答であると判定し、応答信号がビーム内で受信されるまで質問信号を反復して送信させるターゲット判定処理部１７とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、航空管制に使用される二次監視レーダの制御装置及び制御方法に関する。

航空管制に使用される航空機監視用レーダは、一次監視レーダ（ＰＳＲ：Primary Surveillance Radar）と二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Radar）とに大別される。

上記のＰＳＲは、地上から電波を発し、これの反射波を受信処理することにより航空機の位置情報を取得するものである。

一方、ＳＳＲは、航空機に搭載されたトランスポンダに質問信号を送信し、これに対する応答信号を受信することにより航空機に関する各種情報を得るものである。

なお、このＳＳＲは、得ようとする情報の種別によりモードＡ、モードＣ、モードＳに分類され、モードＡは航空機の識別情報を得るためのものであり、モードＣは高度情報を得るためのものであり、モードＳは個別選択呼び出し機能を有し、上記の情報（識別情報及び高度情報）に加えて進路情報や速度情報等を得ることができる（例えば、非特許文献１参照）。

また、以降の説明においては、上記のモードＡとモードＣを“ＡＴＣＲＢＳ（Air Traffic Control Rader Beacon System）”もしくは“モードＡ／Ｃ”と総称する。
橋田芳男、大友恒、久慈義則「航空管制用二次監視レーダ−ＳＳＲモードＳ」、東芝レビューVol.59 No.2（2004）、ｐ58-61

上記のＳＳＲにおいては、航空機の捕捉を行う期間がオールコール期間（モードＳ及びＡＴＣＲＢＳトランスポンダの捕捉を行う期間）と、ロールコール期間（モードＳトランスポンダに対する個別質問・応答受信期間）とに分け、地上局のアンテナから照射されるビームの範囲（幅）内に位置する航空機の捕捉を行う。このため、上記の期間をどのように設定し、このなかで如何に効率よく質問信号を送信し、応答を受信するかが重要となる。

従来の技術においては、図５（ａ）に示すように、ビーム幅（レーダの監視幅）１８内にあり、且つ測角の精度の高い範囲（１１９）内で受信した応答信号１１２のみを採用し、それ以外は、正常な応答としては使用していない。

つまり、図中の１２０の範囲内で受信した応答信号１１２ａや１２１の範囲内で受信された応答信号１１２ｂは正常な応答と認識せず、上記の正常な応答が受信されるまで質問信号１１１を送信し続ける。

しかしながら、モードＳにおいてデータリンク機能等が付加されると、質問長が３３．７５ｕｓ，応答長が１２０ｕｓとなり、さらに、図５（ｂ）に示すように、１回の質問で複数の応答（最大で１６応答：１３６μｓ×１６＝約２．２ｍｓもの時間が必要となる）を受信する場合もあり、今後予想される航空機数の増加を考慮すると、時間的に全ての航空機を捕捉することが困難となる可能性がある。

上記の事情に鑑み本発明は、航空機を迅速且つ正確に捕捉可能な二次監視レーダ制御装置及び二次監視レーダ制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、質問信号を航空機に搭載されるトランスポンダへ送信し、質問信号に対する応答信号を受信することにより航空機の状態を監視する二次監視レーダを制御する二次監視レーダ制御装置であって、応答信号がサイドローブ受信されているか否かを判定し、さらに応答信号がビーム内で受信されたかを判定する受信状態判定手段と、応答信号に高度情報が含まれているか否かを判定し、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれていない場合、正常な応答であると判定し、質問信号の送信を少なくとも所定の期間停止させ、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれている場合、正常ではない応答であると判定し、応答信号がビーム内で受信されるまで質問信号を反復して送信させる送信制御手段とを有することを要旨とする。

請求項２に記載の本発明は、質問信号を航空機に搭載されるトランスポンダへ送信し、質問信号に対する応答信号を受信することにより航空機の状態を監視する二次監視レーダを制御する二次監視レーダ制御方法であって、応答信号がサイドローブ受信されているか否かを判定し、さらに応答信号がビーム内で受信されたかを判定する受信状態判定工程と、応答信号に高度情報が含まれているか否かを判定し、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれていない場合、正常な応答であると判定し、質問信号の送信を少なくとも所定の期間停止させ、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれている場合、正常ではない応答であると判定し、応答信号がビーム内で受信されるまで質問信号を反復して送信させる送信制御工程とを有することを要旨とする。

本発明においては、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれていない場合、正常な応答であると判定し、質問信号の送信を少なくとも所定の期間停止させ、応答信号がサイドローブ受信されておらず、且つビーム外で受信され、さらに高度情報が含まれている場合、正常ではない応答であると判定し、応答信号がビーム内で受信されるまで質問信号を反復して送信させるため、航空機を迅速且つ正確に捕捉可能となる。

以下、図面を提示しつつ本発明の二次監視レーダ制御装置及び二次監視レーダ制御方法について説明する。
なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。
また、以下の実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。

図１は、本発明の一実施例に係るＳＳＲ（二次監視レーダ）システム１の構成図である。このＳＳＲシステム１は、航空機２に搭載されるトランスポンダ３及びアンテナ６と、地上に設置されるインタロゲータ７及び水平方向に３６０°回転可能に構成されたアンテナ１０とからなる。

トランスポンダ３は、アンテナ６に接続された送受信部４と、これに接続された制御部５とからなり、インタロゲータ７は、アンテナ１０に接続された送受信部８と、これに接続された制御部（２値化処理部）９からなる。なお、本図においては、ユーザによる操作や各種情報の表示等を行うためのインタフェース部などの記載は省略している。

質問信号（モードＳ質問信号）１１は、送受信部８及びアンテナ１０により送信され、これを受信したトランスポンダ３は、これに対する応答信号（モードＳ応答信号）１２を送信し、この応答信号１２は、アンテナ１０及び送受信部８により受信され、制御部９により２値化処理される。

図２は、図1の制御部９の構成図である。この制御部９は、プリアンブル検出処理部１３と、ビーム内／外判定処理部１４と、応答デコード処理部１５と、モノパルス算出処理部１６と、ターゲット判定処理部１７とからなる。

プリアンブル検出処理部１３は、送受信部８により応答信号１２が受信されると、この内容を解読し、プリアンブルパルスを検出する。

応答デコード処理部１５は、プリアンブルパルスが検出されると、パリティをはずし、モードＳアドレスや応答情報（モードＳアドレス以外の情報）等の種別判定、干渉や電波環境に起因する受信エラーの有無の判定を行う。

また、ビーム内／外判定処理部１４は、応答信号１２の受信状態を判定するためのものであり、Σビーム（後述）のレベルとΔビーム（後述）のレベルとを比較することにより受信された応答信号１２がビーム幅（図３の１８）内で受信されたか、それともビーム幅外で受信されたかを判定する。また、ΣビームのレベルとΩビーム（後述）のレベルとを比較することにより応答信号１２がサイドローブ受信された信号であるか否かを判定する。

また、モノパルス算出処理部１６は、応答信号１２のモノパルス値を算出し、受信エラーの有無を判定する。

なお、前記のΣビームとは図３の１９の領域において受信されたビームを、Δビームとは図３の２０の領域において受信されたビームを、Ωビームとは図３の２１の領域において受信されたビームをそれぞれ指す。

また、前記の処理においては、“Σビームのレベル＞Δビームのレベル” の条件を満たしている場合に、応答信号１２がビーム幅１８内で受信されたと判定し、“Σビームのレベル＞Ωビームのレベル”の条件を満たしている場合に応答信号１２がサイドローブ受信された信号ではないと判定する。

なお、上記の判定処理の結果、つまり、サイドローブ判定結果、ビーム内／外判定結果は、それぞれが区別された情報として応答デコード処理部１５に通知される。なお、これらは最終的にターゲット判定処理部に送られる。

従来の技術では、サイドローブ判定結果と、ビーム内／外判定結果と、受信エラー判定結果とを単一の情報として通知していたが、本発明においては、これら３種類（応答デコード処理部１５の受信エラー判定結果と、モノパルス算出処理部１６の受信エラー判定結果とは同一種類としている）の判定結果を区別しているため、ターゲット判定処理部１７は受信された応答信号１２がどのような状態で受信されたかを判定することが可能となる。

このターゲット判定処理部１７は、受信された応答信号に１２に航空機の高度情報が含まれているか否かを判定するとともに、この結果に基づいて送受信部８における質問信号１１の送信処理を制御する。

高度情報が含まれている場合は、図４（ａ）に示すように、上記のビーム内／外判定結果及び受信エラー判定結果に基づいて、応答信号１２がビーム幅１８内で受信され、且つ受信エラーではない場合のみ正常な応答として判定し、これらの条件を満たす応答が受信されるまで、送受信部８を制御して質問信号１１の送信を反復実行させる。つまり、ビーム幅１８内で受信されていない信号や受信エラーが発生している信号（図中の１２ａ、１２ｂ）は正常な応答として認識しない。

一方、高度情報が含まれていない場合は、図４（ｂ）に示すように、受信エラーが生じていなければ、ビーム幅１８内で受信されていない信号（図中の１２ａ、１２ｂ）もビーム幅１８内で受信された応答信号１２と同様に正常な応答として認識し、送受信部８を制御して質問信号１１の反復送信を少なくとも所定の期間において行わせない。このため、質問信号１１の送信回数及び応答信号１２の受信回数を削減でき、モードＳにデータリンク機能が付加された場合においても時間あたりの捕捉航空機数が減少することを防止できる。

なお、上記の質問信号の送信を停止させる期間は、任意に設定可能である。

以上のとおり本発明においては、応答信号に高度情報が含まれる場合は、この応答信号がビーム内で受信されるまで質問信号が反復送信される。

上記の高度情報、航空機の方位及び距離は、航空管制において必要不可欠な航空機の３次元位置情報（平面位置及び高度）を得るために必要な情報であり、高度情報を送信する航空機の方位及び距離は正確に測定されなければならず、また、この航空機は早期に捕捉しなければならない。

本発明においては、応答信号に高度情報が含まれる場合は、この応答信号がビーム内で受信されるまで質問信号を反復送信し、一方、高度情報を送信していない航空機に関してはビーム外受信であっても応答を正常なものとし、質問信号の反復送信を行わないため、高度情報を送信していない航空機を捕捉することに時間を浪費し、これにより優先的に捕捉しなければならない航空機を失探することを防止でき、3次元位置の検出性能を維持できる。

なお、上記のような装置を用いる二次監視レーダ制御方法も本発明の範囲に含まれる。

本発明の一実施例に係る二次監視レーダシステムの構成を示す図である。図１の制御部の構成図である。図１のインタロゲータ７の質問信号送受信方法（高度情報が含まれる場合）を説明するための図である。図１のインタロゲータ７の質問信号送受信方法（高度情報が含まれない場合）を説明するための図である。従来のインタロゲータの質問信号送信方法を説明するための図である。

符号の説明

１…ＳＳＲ（二次監視レーダ）システム、２…航空機、３…トランスポンダ、４…送受信部、５…制御部、６…アンテナ、７…インタロゲータ、８…送受信部、９…制御部、１０…アンテナ、１１…質問信号、１２…応答信号、１３…プリアンブル処理部、１４…ビーム内／外判定処理部、１５…応答デコード処理部、１６…モノパルス算出処理部、１７…ターゲット判定処理部

Claims

質問信号を航空機に搭載されるトランスポンダへ送信し、当該質問信号に対する応答信号を受信することにより前記航空機の状態を監視する二次監視レーダを制御する二次監視レーダ制御装置であって、
前記応答信号がサイドローブ受信されているか否かを判定し、さらに前記応答信号がビーム内で受信されたかを判定する受信状態判定手段と、
前記応答信号に高度情報が含まれているか否かを判定し、前記応答信号が前記サイドローブ受信されておらず、且つ前記ビーム外で受信され、さらに前記高度情報が含まれていない場合、正常な応答であると判定し、前記質問信号の送信を少なくとも所定の期間停止させ、前記応答信号が前記サイドローブ受信されておらず、且つ前記ビーム外で受信され、さらに前記高度情報が含まれている場合、正常ではない応答であると判定し、当該応答信号が前記ビーム内で受信されるまで前記質問信号を反復して送信させる送信制御手段と
を有することを特徴とする二次監視レーダ制御装置。
質問信号を航空機に搭載されるトランスポンダへ送信し、当該質問信号に対する応答信号を受信することにより前記航空機の状態を監視する二次監視レーダを制御する二次監視レーダ制御方法であって、
前記応答信号がサイドローブ受信されているか否かを判定し、さらに前記応答信号がビーム内で受信されたかを判定する受信状態判定工程と、
前記応答信号に高度情報が含まれているか否かを判定し、前記応答信号が前記サイドローブ受信されておらず、且つ前記ビーム外で受信され、さらに前記高度情報が含まれていない場合、正常な応答であると判定し、前記質問信号の送信を少なくとも所定の期間停止させ、前記応答信号が前記サイドローブ受信されておらず、且つ前記ビーム外で受信され、さらに前記高度情報が含まれている場合、正常ではない応答であると判定し、当該応答信号が前記ビーム内で受信されるまで前記質問信号を反復して送信させる送信制御工程と
を有することを特徴とする二次監視レーダ制御方法。