JP2009109420A - モードs二次監視レーダ - Google Patents

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Abstract

【課題】オールコール期間およびロールコール期間におけるトランスポンダの捕捉を確実にする。
【解決手段】監視空域を飛行する航空機に質問を送信し、質問に対して航空機から送信された応答に基づいて航空機の監視結果を出力するモードS二次監視レーダ1であって、オールコール期間にオールコール質問を送信し、ロールコール期間にロールコール質問を送信する送信器122と、オールコール質問に対応して航空機から送信されるオールコール応答と、ロールコール質問に対応して航空機から送信されるロールコール応答とを受信する受信器123と、オールコール応答に関する処理をオールコール期間および続くロールコール期間とに分けて実行するとともに、ロールコール応答に関する処理をロールコール期間および続くオールコール期間とに分けて実行する応答処理部132とを備えている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、モードSトランスポンダを搭載した航空機を監視するモードS二次監視レーダに関する。
航空管制では、モードS二次監視レーダ(SSRモードS:Secondary Surveillance Radar Mode S)で監視された各航空機の飛行に関する情報(ターゲットレポート)を利用している。図4に示すように、モードS二次監視レーダ1aは、航空機に搭載されているトランスポンダ2(2a,2b)に対して質問を送信するとともに、送信した質問に応答してトランスポンダ2から送信される応答を受信し、受信した応答を解読して監視空域を飛行する航空機を監視し、ターゲットレポートを出力している。
モードS二次監視レーダ1aが監視する航空機に搭載されるトランスポンダ2には、処理や送受信する信号の異なるモードSトランスポンダ2aとATCRBSトランスポンダ2bとがある。モードS二次監視レーダ1aは、これらの処理が異なるトランスポンダ2を捕捉するため、図5に示すように、『オールコール期間TA』と『ロールコール期間TR』に区別して、各期間で異なる処理を実行している。また、モードS二次監視レーダ1aとトランスポンダ2との質問応答の送受信タイミングおよび質問応答のフォーマット等は国際的に統一された規格に基づいて実行されている(例えば、非特許文献1参照)。
具体的には、モードS二次監視レーダ1aは、オールコール期間TAにおいて、モードSトランスポンダ2aに対する質問として『モードS専用オールコール質問』を送信し、その応答として監視に必要な「レンジ」、「アジマス」および「モードSアドレス」を取得している。また、モードS二次監視レーダ1aは、オールコール期間において、ATCRBSトランスポンダ2bに対する質問として『モードA/C専用オールコール質問』を送信し、その応答として監視に必要な「レンジ」、「アジマス」、「高度情報」および「識別情報」を取得している。
このように、モードS二次監視レーダ1aは、モードSトランスポンダ2aからは、オールコール期間TA内に「高度情報」や「識別情報」を取得することはできない。したがって、モードS二次監視レーダ1aは、ロールコール期間TRにおいて各モードSトランスポンダ2aから個別に「高度情報」や「識別情報」を取得するため、オールコール期間TAで捕捉した各モードSトランスポンダ2aに対して個別に『モードS専用ロールコール質問』を送信している。
このとき、モードS二次監視レーダ1aは、異なるトランスポンダ2との質問や応答が重ならないように各質問や応答が行われるタイミングをスケジュールしている。例えば、ロールコール期間TRでは、各質問に対して応答を受信する受信ウィンドウを定めており、モードS二次監視レーダ1aでは、この受信ウィンドウの間に対応するトランスポンダ2aから受信した応答を検出することで、応答の重なりを防止している。
モードS二次監視レーダ1aは、モードSトランスポンダ2aを捕捉するため、図5(b)に示すように、ロールコール期間TR内に、「ロールコール質問応答の送受信処理」に加え、「応答の検出およびデコード処理」、「エラー訂正処理」および「次のロールコール質問の作成処理(トランザクション作成処理)」を実行している。また、モードS二次監視レーダ1aは、モードSトランスポンダ2aおよびATCRBSトランスポンダ2bを捕捉するため、図5(c)に示すように、オールコール期間TA内に「オールコール質問応答の送受信処理」および「応答の検出およびデコード処理」を実行し、ロールコール期間TR内に「オールコール質問応答の送受信処理、応答の検出およびデコード処理」を実行している。
従来のモードS二次監視レーダ1aは、図6のフローチャートにあるように、オールコール期間TAにおいてオールコール質問を送信した後(S11)、オールコール応答をトランスポンダ2から受信すると(S12)、受信したオールコール応答を対応する受信ウィンドウで検出し、デコードする(S13)。このとき、モードS二次監視レーダ1aは、デコードしたオールコール応答をメモリに記憶する。
続くロールコール期間TRにおいて、モードS二次監視レーダ1aは、ロールコール質問を予めメモリに記憶しているとき、(S21でYES)、メモリで記憶しているロールコール質問を送信してロールコール応答を受信し(S22,S23)、受信したロールコール応答を対応する受信ウィンドウで検出してデコードする(S24)。その後、モードS二次監視レーダ1aは、デコードしたロールコール応答のエラー訂正を実行するとともに、次のロールコール期間TRで送信するロールコール質問を作成してメモリに記憶する(S25)。モードS二次監視レーダ1aは、このエラー訂正されたロールコール応答に基づいてターゲットレポートを生成し、出力する(S26)。
また、モードS二次監視レーダ1aは、同じロールコール期間TRにおいてステップS21〜S26の処理と並行して、ステップS13でデコードしてメモリに記憶したオールコール応答に関するエラー訂正および次のオールコール期間TAに送信する質問の作成を実行する(S14)。また、モードS二次監視レーダ1aは、このエラー訂正されたオールコール応答に基づいてターゲットレポートを生成し、出力する(S15)。
図6のフローチャートを用いて上述したステップS11〜S26の処理は図5(a)のトリガTrによって区切られる一つのスイープで実行される処理であり、モードS二次監視レーダ1aは、次のスイープに移ると、再びステップS11から同一の処理を繰り返してトランスポンダ2を捕捉する。
モードS二次監視レーダ1aにおいては、オールコール期間TAに捕捉した複数のモードSトランスポンダ2aから高度情報や識別情報を取得するため、ロールコール期間TRを長く設定することが望ましい。一方、ロールコール期間TRを長くすると、オールコール期間TAの開始を表わすトリガTrの間隔が大きくなるとともにスイープの繰返し周期が小さくなり、ATCRBSトランスポンダ2bの応答回数が減少する問題が生じる。
ICAO、「INTERNATIONAL STANDARDS AND RECOMMENDED PRACTICES AERONAUTICAL TELECOMMUNICATIONS ANNEX 10」、1998年7月
上述したように、モードS二次監視レーダ1aにおいては、ロールコール期間TRを短く設定するとモードSトランスポンダ2aとのロールコール質問応答数が制限され、オールコール期間TAを短く設定するとATCRBSトランスポンダ2bが監視できる覆域が制限される。このように各期間におけるトランスポンダ2の応答数が制限されると、全てのトランスポンダを捕捉できないおそれがある。
上記課題に鑑み、本発明は、オールコール期間でのATCRBSトランスポンダの応答数を確保しつつ、ロールコール期間でのモードSトランスポンダとの質問応答数を増加させ、トランスポンダの捕捉を確実にするモードS二次監視レーダを提供する。
本発明の特徴に係るモードS二次監視レーダは、監視空域を飛行する航空機に質問を送信し、質問に対して航空機から送信された応答に基づいて航空機の監視結果を出力するモードS二次監視レーダであって、オールコール期間にオールコール質問を送信し、ロールコール期間にロールコール質問を送信する送信器と、オールコール質問に対応して航空機から送信されるオールコール応答と、ロールコール質問に対応して航空機から送信されるロールコール応答とを受信する受信器と、オールコール応答に関する処理をオールコール期間および続くロールコール期間とに分けて実行するとともに、ロールコール応答に関する処理をロールコール期間および続くオールコール期間とに分けて実行する応答処理部とを備えている。
本発明によれば、ロールコール期間におけるトランスポンダの捕捉を確実にすることができる。
本発明の最良の実施形態に係るモードS二次監視レーダは、図4を用いて上述した場合と同様に、航空機に備えられるトランスポンダ2との質問応答に基づく航空機の監視結果を航空管制に利用するターゲットレポートとして出力する。
図1に示すように、モードS二次監視レーダ1は、アンテナ11、送受信部12および信号処理部13を備え、アンテナ11は送受信部12と接続され、送受切替器121を介して送信器122および受信器123に接続されている。
信号処理部13は、送信器122を介して信号の送信を制御する送信制御部131と、受信器123が受信した信号を入力するモードS応答処理部132およびATCRBS応答処理部133と、送信制御部131および各応答処理部132,133に接続されるチャネル管理部134と、送信制御部、各応答処理部132,133およびチャネル管理部134に接続される監視処理部135と、送信制御部131、各応答処理部132,133、チャネル管理部134および監視処理部135に接続されるタイミング信号発生部136とを備えている。
信号処理部13は、タイミング信号発生部136によって作成されるタイミング信号に基づいて各動作を実行している。
チャネル管理部134は、タイミング信号発生部136からのタイミング信号に基づき、ビームドエルタイムTにおけるオールコール期間TAおよびロールコール期間TRの割り当てを設定するとともに、各応答についてのウィンドウのスケジューリングを実行する。また、チャネル管理部134は、割り当てた各期間に関するスケジュール情報を送信制御部131に供給するとともに、各期間において応答を検出するためのウィンドウ(以下、これを「リスニングウィンドウ」とする)のスケジュール情報をそれぞれモードS応答処理部132またはATCRBS応答処理部133に供給する。
送信制御部131は、チャネル管理部134からの各期間に関するスケジュール情報およびタイミング信号発生部136からのタイミング信号に基づいて、予めメモリ(図示せず)に記憶している質問を読み出して送信器122に供給し、送受切替器121およびアンテナ11を介してトランスポンダ2に送信する。具体的には、送信制御部131は、オールコール期間にはオールコール質問(モードS専用オールコール質問およびモードA/C専用オールコール質問)を送信し、ロールコール期間にはロールコール質問(モードSロールコール質問)を送信する。
受信器123は、アンテナ11および送受切替器121を介してトランスポンダ2から送信された応答を受信する。また、受信器123は、受信したモードS応答(モードSオールコール応答およびモードSロールコール応答)をモードS応答処理部132に供給し、ATCRBS応答(モードA/Cオールコール応答)をATCRBS応答処理部133に供給する。
モードS応答処理部132は、受信器123から供給されたモードS応答を対応するリスニングウィンドウで検出し、検出したモードS応答をデコードする。また、モードS応答処理部132は、デコードしたモードS応答が処理対象であるか否か判定するとともに、処理対象のモードS応答に対してエラー検出及びエラー訂正を実行する。さらに、モードS応答処理部132は、次の期間で送信するモードS質問(モードS専用オールコール質問およびモードS専用ロールコール質問)を作成する。
このとき、モードS応答処理部132は、第1処理手段132aおよび第2処理手段132bを備え、図2(c)に示すように、受信器123から供給されたモードSオールコール応答に関する処理を、オールコール期間TAおよびロールコール期間TRで実行している。
具体的には、オールコール期間TAには、モードS応答処理部132の第1処理手段132aは、供給されたモードSオールコール応答の検出およびデコードを実行するとともに、デコードしたモードS応答に対し、自サイトIDとモードS応答に含まれるPIフィールドが一致するか否かを判定する。ここで、第1処理手段132aは、判定の結果、一致したモードS応答を処理対象の応答としてメモリ(図示せず)に記憶し、一致しないモードS応答を処理対象外として破棄する。
また、ロールコール期間TRには、第2処理手段132bは、処理対象としてメモリに記憶されているモードSオールコール応答をエラー訂正してチャネル管理部134および監視処理部135に供給するとともに、次のオールコール期間TAで送信するモードS専用オールコール質問を作成し、作成したモードS質問をチャネル管理部134を介してメモリに記憶する。
モードS二次監視レーダ1では、このロールコール期間TRで処理対象とされたモードS応答に基づいて、ロールコール期間TRで捕捉対象となる航空機を決定する。また、このロールコール期間TRで作成してメモリに記憶されたモードS質問は、送信制御部131によって、次のオールコール期間TAでメモリから読み出されてモードSトランスポンダ2aに送信される。
また、モードS応答処理部132は、第3処理手段132cおよび第4処理手段132dを備え、図2(d)に示すように、受信器123から供給されたモードSロールコール応答に関する処理を、オールコール期間TAとロールコール期間TRとで実行している。
具体的には、ロールコール期間TRには、モードS応答処理部132の第3処理手段132cは、供給されたモードSロールコール応答の検出およびデコードを実行するとともに、デコードしたモードS応答に対し、予測モードアドレスとモードS応答に含まれるモードSアドレスが一致するか否かを判定する。ここで、第3処理手段132cは、判定の結果、一致したモードS応答を処理対象としてメモリ(図示せず)に記憶し、一致しないモードS応答を処理対象外として破棄する。
また、オールコール期間TAには、第4処理手段132dは、処理対象としてメモリに記憶されているモードSロールコール応答をエラー訂正してチャネル管理部134および監視処理部135に供給するとともに、次のロールコール期間TRで送信するモードS専用ロールコール質問を生成し、生成したモードS質問をチャネル管理部134を介してメモリに記憶する。このオールコール期間TAで作成してメモリに記憶したモードS質問は、送信制御部131によって、次のロールコール期間TRでメモリから読み出されてモードSトランスポンダ2aに送信される。
ATCRBS応答処理部133は、オールコール期間TAにおいて受信器123から供給された(モードA/C応答)ATCRBS応答を対応するリスニングウィンドウで検出し、検出したATCRBS応答をデコードし、デコードしたATCRBS応答を処理対象であるか否か判定する第1処理手段133aを備えている。また、ATCRBS応答処理部133は、次のオールコール期間TAに送信するモードA/C専用オールコール質問(ATCRBS質問)を作成し、チャネル管理部134を介してメモリに記憶する第2処理手段133bを備えている。メモリに記憶されたATCRBS質問は、送信制御部131によって、次のオールコール期間TAでメモリから読み出されてATCRBSトランスポンダ2bに送信される。このように、ATCRBS応答処理部133においては、A/C応答に関する処理をオールコール期間TAに行なっている(図2(c))。
監視処理部135は、モードS応答処理部132またはATCRBS応答処理部133から供給された応答に基づいてターゲットレポートを作成し、出力する。
本発明の最良の実施形態に係るモードS二次監視レーダ1における処理を図3のフローチャートを用いて説明する。図3のフローチャートにおいて、図6を用いて上述した処理と同一の処理は同一の符号で表している。
送信制御部131は、オールコール期間TAが開始すると、予めメモリに記憶しているオールコール質問(モードS専用オールコール質問およびモードA/C専用オールコール質問)を送信する(S11)。
その後、受信器123は、トランスポンダ2からオールコール質問に対して受信したオールコール応答(モードSオールコール応答およびモードA/C応答)を応答処理部132,133に供給する(S12)。このとき、受信器123は、オールコール応答のうち、モードSオールコール応答をモードS応答処理部132に供給し、モードA/C応答をATCRBS応答処理部133に供給する。
オールコール応答が供給された各応答処理部132,133の第1処理手段132a,133aは、それぞれ供給されたオールコール応答を対応するリスニングウィンドウで検出してデコードし、メモリに記憶する(S13)。
送信制御部131は、ロールコール期間TRが開始されると、予めメモリに送信するロールコール質問(モードS専用ロールコール質問)が記憶されているとき、(S21でYES)、メモリに記憶されているロールコール質問を送信する(S22)。
受信器123は、ステップS22で送信したロールコール質問に対してトランスポンダ2aから受信したロールコール応答をモードS応答処理部132に供給する(S23)。ロールコール応答が供給されたモードS応答処理部132の第3処理手段132cは、ロールコール応答をそれぞれ対応するリスニングウィンドウで検出してデコードし、メモリに記憶する(S24)。
また、ステップS21〜S24における質問応答の送受信等の処理と並行して、モードS応答処理部132およびATCRBS応答処理部133の第2処理手段132b,133bは、ロールコール期間TRにおいて、ステップS13でデコードしてメモリに記憶したオールコール応答に関するエラー検出及びエラー訂正と次のオールコール期間TAに送信するオールコール質問の作成を実行する(S14)。このとき、各第2処理手段132b,133bはエラー訂正した応答をターゲットレポート作成の対象として監視処理部135に供給し、作成したオールコール質問をチャネル管理部134に供給する。ここでチャネル管理部134に供給されたオールコール質問は、次のオールコール期間TAに備えてメモリに記憶される。また、監視処理部135は、第2処理手段132b,133bから供給された応答に基づいてターゲットレポートを生成し、出力する(S15)。
その後、ロールコール期間TRに続いて次のオールコール期間TAが開始すると、送信制御部131は、ステップS14でメモリに記憶したオールコール質問を送信し、応答を受信する(S11,S12)。
また、ステップS21〜S24が終了した後のオールコール期間TAには、ステップS24で第3処理手段132cがデコードしたロールコール応答がメモリに記憶されているため(S27でYES)、第4処理手段132dは、ステップS11〜S13における質問応答の送受信等と並行して、ロールコール応答のエラー訂正および次のロールコール期間TRに送信する質問の作成を実行する(S25)。このとき、第4処理手段132dはエラー検出及びエラー訂正したロールコール応答を監視処理部135に供給し、作成したロールコール質問をチャネル管理部134に供給する。ここでチャネル管理部134に供給されたロールコール質問は、次のロールコール期間TRに備えてメモリに記憶される。また、監視処理部135は、第4処理手段132dから供給されたオールコール応答に基づいてターゲットレポートを生成し、出力する(S26)。
すなわち、モードS二次監視レーダ1では、ロールコール質問応答がされる前には、メモリに処理対象のロールコール応答が記憶されていないため(S27でNO)、第4処理手段132dは、ステップS25,S26の処理を実行せずにオールコール期間TAが終了する。一方、ロールコール質問応答がされた後には、メモリに処理対象のロールコール応答が記憶されているため(S27でNO)、第4処理手段132dは、オールコール期間TAにおいて、ステップS11〜S13の処理に並行してステップS25,26の処理を実行する。
従来のモードS二次監視レーダ1aでは、図5および図6に示したように、ロールコール期間TR内に「ロールコール応答のエラー訂正」および「次に送信する質問の作成」の処理を実行していた。これに対し、本発明のモードS二次監視レーダ1では、図2および図3に示したようにオールコール期間TA内に前のロールコール期間TRで受信した「ロールコール応答のエラー訂正」および「次に送信する質問の作成」を実行している。したがって、ロールコール期間TRを全てロールコール質問応答の送受信に関する処理(S22〜S24)に利用することが出来る。これにより、ロールコール期間TRを有効に利用し、ロールコール期間TRで送受信する質問応答数を従来よりも増加させることが可能となる。
上述したように、本発明に係るモードS二次監視レーダ1では、ロールコール期間TRにおける質問応答数を従来と比較して増加させることができるとともに、オールコール期間TAにおける応答数を保ち、航空機の捕捉の精度を向上させることができる。
本発明の最良の実施形態に係るモードS二次監視レーダを説明する機能ブロック図である。 図1のモードS二次監視レーダにおける処理を説明するタイミングチャートである。 図1のモードS二次監視レーダにおける処理を説明するフローチャートである。 従来のモードS二次監視レーダによる監視状態を説明する図である。 従来のモードS二次監視レーダにおける処理を説明するタイミングチャートである。 従来のモードS二次監視レーダにおける処理を説明するフローチャートである。
符号の説明
11…アンテナ
12…送受信部
121…送受切替器
122…送信器
123…受信器
13…信号処理部
131…送信制御部
132…モードS応答処理部
132a…第1処理手段
132b…第2処理手段
132c…第3処理手段
132d…第4処理手段
133…ATCRBS応答処理部
133a…第1処理手段
133b…第2処理手段
134…チャネル管理部(管理部)
135…監視処理部
136…タイミング信号発生部
2…トランスポンダ
2a…モードSトランスポンダ
2b…ATCRBSトランスポンダ

Claims (5)

  1. 監視空域を飛行する航空機に質問を送信し、前記質問に対して前記航空機から送信された応答に基づいて航空機の監視結果を出力するモードS二次監視レーダであって、
    オールコール期間にオールコール質問を送信し、ロールコール期間にロールコール質問を送信する送信器と、
    前記オールコール質問に対応して航空機から送信されるオールコール応答と、前記ロールコール質問に対応して航空機から送信されるロールコール応答とを受信する受信器と、
    前記オールコール応答に関する処理をオールコール期間および続くロールコール期間とに分けて実行するとともに、前記ロールコール応答に関する処理をロールコール期間および続くオールコール期間とに分けて実行する応答処理部と、
    を備えることを特徴とするモードS二次監視レーダ。
  2. 前記応答処理部は、
    前記オールコール応答の検出およびデコード処理を前記オールコール期間に実行する第1処理手段と、
    デコードされた前記オールコール応答のエラー訂正および次のオールコール期間に送信するオールコール質問の作成を前記ロールコール期間に実行する第2処理手段と、
    前記ロールコール応答の検出およびデコード処理を前記ロールコール期間に実行する第3処理手段と、
    デコードされた前記ロールコール応答のエラー訂正および次のロールコール期間に送信するロールコール質問の作成を前記オールコール期間に実行する第4処理手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1記載のモードS二次監視レーダ。
  3. 前記オールコール期間および前記ロールコール期間を定め、前記オールコール期間内で前記オールコール質問を送信するタイミングと受信した前記オールコール応答を検出する受信ウィンドウとを設定するとともに、前記ロールコール期間内で前記ロールコール応答を送信するタイミングと受信した前記ロールコール応答を検出する受信ウィンドウとを設定する管理部を備えることを特徴とする請求項1または2記載のモードS二次監視レーダ。
  4. 前記送信器は、オールコール質問としてモードS専用オールコール質問およびモードA/C専用オールコール質問を対応する前記タイミングで送信するとともに、ロールコール質問としてモードS専用ロールコール質問を対応する前記タイミングで送信し、
    前記受信器は、オールコール応答として受信したモードSオールコール応答およびモードA/Cオールコール応答をそれぞれ対応する前記受信ウィンドウで検出するとともに、ロールコール応答として受信したモードSロールコール応答を対応する前記受信ウィンドウで検出する
    ことを特徴とする請求項3記載のモードS二次監視レーダ。
  5. エラー訂正された前記オールコール応答およびエラー訂正された前記ロールコール応答に基づいて、前記監視結果であるターゲットレポートを生成し、出力する監視処理部を備えることを特徴とする請求項2に記載のモードS二次監視レーダ。
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JP2010286352A (ja) * 2009-06-11 2010-12-24 Toshiba Corp モードs二次監視レーダおよび航空機監視方法

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