JP2009216646A - モードｓ二次監視レーダ及びデータの収集方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄積して記憶される航空機から受信した応答の中から、対象の航空機から受信した応答を容易に抽出できるようにする。
【解決手段】航空機に送信した質問信号に対応して、航空機から送信された応答信号を受信するモードＳ二次監視レーダ１であって、特定の航空機のモードＳアドレスを入力する指定手段１５と、受信した応答信号が、特定されたモードＳアドレスの航空機から送信された信号であるか否かを区別するマーク信号を出力するマーキング手段１３７２と、応答信号と、マーク信号とを対応させて記憶装置１４２に記憶する処理手段１４１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オールコール期間とロールコール期間とを設定して、航空機を捕捉するモードＳ二次監視レーダ、及びこのモードＳ二次監視レーダで受信したデータを記憶するデータの収集方法に関する。

モードＳ二次監視レーダ（ＳＳＲモードＳ：Secondary Surveillance Radar Mode S）は、監視する各航空機の飛行情報をターゲットレポートとして提供しており、航空管制ではこのターゲットレポートとして提供される情報を利用している。図４に示すように、モードＳ二次監視レーダ（ＳＳＲモードＳ）１ａは、航空機に搭載されているトランスポンダ２（２ａ，２ｂ）に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。

例えば、モードＳ二次監視レーダ１ａは、図５に示すように、アンテナ１１、送受信部１２ａおよび信号処理部１３ａを備えている。アンテナ１１は、送受信部１２ａと接続され、送受切替器１２１を介して送信器１２２から入力する信号をトランスポンダ２に送信し、トランスポンダ２から受信する信号を送受切替器１２１を介して受信器１２３に出力する。

信号処理部１３ａ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が受信した信号の供給を受けて処理を実行するモードＳ応答処理部１３２およびＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３と、信号の送受信等のタイミングを管理するチャネル管理部１３４と、各応答処理部１３２，１３３から供給される信号を利用してターゲットレポートを生成する監視処理部１３５と、各処理のタイミングを制御するタイミング信号発生部１３６とを備えている。

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は、図４に示すように、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、処理が異なるトランスポンダ２を確実に捕捉するため、モードＳ応答処理部１３２およびＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３を有するとともに、図６（ａ）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。このモード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、図６に示すように、オールコール期間ＴＡ（ＴＡ１，ＴＡ２）には、モードＳトランスポンダ２ａおよびＡＴＣＲＢＳトランスポンダ２ｂに対してオールコール質問Ｑａを送信し、所定のリスニングウィンドウＷａの期間に受信するオールコール応答Ａａ（Ａａ２，Ａａ２）を検出する。

また、モードＳ二次監視レーダ１ａは、図６に示すように、ロールコール期間ＴＲ（ＴＲ１）には、ロールコール期間ＴＲの捕捉対象として設定されている各モードＳトランスポンダ２ａに対して個別にロールコール質問Ｑｒ（Ｑｒ１，Ｑｒ２）を送信し、各ロールコール質問Ｑｒに対して定められた所定のリスニングウィンドウＷｒ（Ｗｒ１，Ｗｒ２）の期間に受信するロールコール応答Ａｒ（Ａｒ１，Ａｒ２）を検出する。

応答Ａ（Ａａ，Ａｒ）から抽出され、ターゲットレポートの生成に利用される航空機の位置情報や高度情報等の情報は、航空管制において重要な情報である。また、この応答Ａの信号状態等からは、モードＳ二次監視レーダ１ａ周囲の環境状況等の重要な情報を把握することもできる。さらに、長期間に渡って同一の航空機から受信した応答Ａを利用して航空機（トランスポンダ）やモードＳ二次監視レーダの状態等を解析することもできる。

このような解析をするために、過去に受信した応答Ａが必要になることもあるが、応答処理部１３２，１３３では応答Ａから必要な情報を抽出して監視処理部１３５に出力した後には応答Ａを保存していない。したがって、後になって応答Ａ自体から情報を得ることは出来ず、必要な場合にはディジタルデータとして生成されたターゲットレポート等のデータを利用していた。

また仮に、受信器１２３から応答処理部１３２，１３３に出力する応答Ａを、信号収集部１４にも出力し、信号処理手段１４１でＡ／Ｄ変換等の信号処理をした後に記憶装置１４２に記憶しておけば、必要になった場合に記憶した応答Ａを読み出して利用することもできる。しかしながら、モードＳ二次監視レーダ１ａでは、多数の応答Ａを受信しているため、記憶装置１４２には図７に示すように、受信した複数の応答Ａが蓄積される。したがって、過去に特定の航空機から受信した応答Ａが必要になったとき、多数の航空機から受信した全ての応答Ａが記憶装置１４２に記憶されていると、いずれの応答Ａが対象の航空機から受信した応答Ａであるかを判断することが困難である。すなわち、図７に示す例では３つの応答Ａが含まれているが、実際には長期間に受信する応答Ａの数は、数百、数千を越え、記憶装置１４２から必要な応答Ａを抽出するためにこれらすべての応答Ａから必要な航空機からの応答Ａを抽出するのは非常に困難である。
ICAO、「Aeronautical Telecommunications Annex 10 VolumeIV Surveillance Rader and Collision Avoidance System」、1998年7月

上述したように、従来の方法では、過去の応答Ａを解析しようとしたとき、ディジタルデータをアナログデータに変換したり、記憶装置に記憶されている膨大な数の応答Ａの中から、必要な応答Ａを抽出する必要があった。したがって、対象のデータを得るためには困難な作業が必要であった。

従って本発明は、蓄積して記憶される航空機から受信した応答の中から、対象の航空機から受信した応答を容易に抽出できるようにするモードＳ二次監視レーダ及びデータの収集方法を提供する。

本発明の特徴に係るモードＳ二次監視レーダは、航空機に送信した質問信号に対応して、前記航空機から送信された応答信号を受信するモードＳ二次監視レーダであって、特定の航空機のモードＳアドレスを入力する指定手段と、受信した前記応答信号が、前記モードＳアドレスの航空機から送信された信号であるか否かを区別するマーク信号を出力するマーキング手段と、前記応答信号と、前記マーク信号とを対応させて記憶装置に記憶する処理手段とを備える。

また、モードＳ二次監視レーダにおける受信データの収集方法は、モードＳ 二次監視レーダが、航空機に送信した質問信号に対応して、前記航空機から受信した応答信号を記憶装置に記憶させるデータの収集方法であって、特定の航空機のモードＳアドレスが入力されるステップと、受信した前記応答信号が、前記モードＳアドレスの航空機から送信された応答信号であるか否かを区別するマーク信号を生成するステップと、前記応答信号と、前記マーク信号とを対応させて記憶装置に記憶するステップとを有する。

本発明によれば、蓄積して記憶される航空機から受信した応答の中から、対象の航空機から受信した応答を容易に抽出することができる。

図１乃至図３を用いて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について説明する。モードＳ二次監視レーダ１は、図４を用いて上述した場合と同様に、地上局に設置されており、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。以下の説明において、従来と同一の構成については、上述の説明と同一の符号を付し、類似の構成については類似の符号を付して説明を省略する。

図１に示すように、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は、アンテナ１１と、アンテナ１１を介して信号を送受信する送受信部１２と、送受信部１２に接続され、質問応答を制御するとともに受信する応答Ａに基づいてターゲットレポートを生成して出力する信号処理部１３とを備えている。また、モードＳ二次監視レーダ１は、信号処理部１３に接続され、外部の入力装置３から入力する航空機のモードＳアドレスを信号処理部１３に出力するアドレス指定部１５と、送受信部１２が受信した応答Ａにアドレス指定部１５によって指定されたモードＳアドレスの航空機から受信する応答であるか否かを区別するマーク信号とともに蓄積して記憶する信号収集部１４とを備えている。

送受信部１２は、図５で上述した送受信部１２ａと同一の送受切替器１２１及び送信器１２２を備えているが、受信器１２３に代えて信号処理部１３から出力される信号を入力する受信器１２４を備えている。

また、信号処理部１３は、図５で上述した信号処理部１３ａと同一の送信制御部１３１、モードＳ応答処理部１３２、ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３およびタイミング信号発生部１３６を備えているが、チャネル管理部１３４に代えて受信器１２４に信号を出力するチャネル管理部１３７を備え、監視処理部１３５に代えてアドレス指定部１５からの信号を入力する監視処理部１３８を備えている。

チャネル管理部１３７のスケジューリング手段１３７１は、タイミング信号発生部１３６から出力されるタイミング信号に基づいてオールコール期間ＴＡおよびロールコール期間ＴＲの割り当て、各応答Ａ（Ａａ，Ａｒ）を受信するリスニングウィンドウＷ（Ｗａ，Ｗｒ）のスケジューリングを実行する。また、スケジューリング手段１３７１は、各期間Ｔａ，Ｔｒのスケジュール情報を送信制御部１３１に出力し、リスニングウィンドウＷのスケジュール情報をモードＳ応答処理部１３２またはＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３に出力する。

送信制御部１３１は、チャネル管理部１３７からの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、予め生成してメモリ（図示せず）に記憶している質問を読み出して送信器１２２に出力し、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。

受信器１２４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Ａを受信する。また、受信器１２４は、受信したモードＳ応答（モードＳオールコール応答Ａａ１およびモードＳロールコール応答Ａｒ）をモードＳ応答処理部１３２に出力し、ＡＴＣＲＢＳ応答（モードＡ／Ｃオールコール応答Ａａ２）をＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３に出力する。

モードＳ応答処理部１３２は、受信器１２４から入力したモードＳ応答Ａａ１，Ａｒを対応するリスニングウィンドウＷで検出する。また、モードＳ応答処理部１３２は、検出した応答Ａを処理して得られたモードＳアドレスを含むデータを監視処理部１３８に出力するとともに、処理によって得られたモードＳアドレスをチャネル管理部１３７に出力する。

ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３は、受信器１２４から入力したＡＴＣＲＢＳ応答（モードＡ／Ｃオールコール応答）Ａａ２を対応するリスニングウィンドウＷａで検出する。また、ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３は、検出した応答Ａを処理して得られたモードＳアドレスを含むデータ、モードAコード、モードＣコード等の情報を監視処理部１３８に出力する。

監視処理部１３８は、モードＳ応答処理部１３２またはＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３から入力した応答Ａに関するデータに基づいてターゲットレポートを作成し、出力する。

アドレス指定部１５は、接続される外部の入力装置３から、記憶装置１４２に応答Ａを記憶させる際にマーク信号で区別する対象の航空機のモードＳアドレス（対象アドレス）を入力すると、入力した対象アドレスを監視処理部１３８に出力する。

オールコール期間ＴＡには、監視処理部１３８は、アドレス指定部１５から入力する対象アドレスをチャネル管理部１３７に出力する。また、監視処理部１３８は、ロールコール期間ＴＲの捕捉対象である航空機のモードＳアドレス（捕捉機アドレス）をチャネル管理部１３７に出力する。なお、この捕捉機アドレスは、予めメモリ（図示せず）に記憶されていてもよいし、対象アドレスとともに入力装置３及びアドレス指定部１５を介して監視処理部１３８に入力されてもよい。

チャネル管理部１３７のマーキング手段１３７２は、監視処理部１３８から入力した対象アドレスをメモリ（図示せず）に記憶する。また、マーキング手段１３７２は、記憶された対象アドレスに基づいて、対象の航空機から受信した応答Ａに同期させて対象の航空機から受信する応答を区別するマーク信号を受信器１２４に出力する。

具体的には、オールコール期間ＴＡにおいては、図６に示したように、一つの長いリスニングウィンドウＷａが定められるが、このリスニングウィンドウＷａの期間において、対象の航空機から受信した応答Ａに対応する期間は一部である。したがって、マーキング手段１３７２は、応答処理部１３２からモードＳアドレス（受信アドレス）を入力すると、入力した受信アドレスをメモリに記憶される対象アドレスと比較する。また、マーキング手段１３７２は、対象アドレスと受信アドレスが一致するとき、対象の航空機の応答Ａであることを表わすマーク信号を受信器１２４に出力する。

例えば、マーク信号が“０”又は“１”いずれかの１ｂｉｔの信号であって、「対象の航空機の応答の場合に“１”である」と定義しているとき、マーキング手段１３７２は、対象アドレスと受信アドレスが一致すれば、その応答Ａａの期間は“１”を出力し、その応答Ａａ以外の期間は“０”を出力する。

また、ロールコール期間ＴＲにおいては、図６に示したように、複数の短いリスニングウィンドウＷｒが定められるが、この複数のリスニングウィンドウＷｒのうち、対象の航空機からの応答Ａを受信するリスニングウィンドウＷｒは予めスケジューリング手段１３７１によって決められている。すなわち、各リスニングウィンドウＷｒに対して、捕捉機アドレスは決められている。したがって、マーキング手段１３７２は、対象の航空機からの応答Ａを受信するリスニングウィンドウＷｒとして定められている期間（対象アドレスと捕捉機アドレスとが一致する期間）に、対象の航空機からの応答であることを表わすマーク信号を受信器１２４に出力する。

例えば、マーク信号が“０”又は“１”いずれかの１ｂｉｔの信号であって、「対象の航空機の応答の場合に“１”である」と定義しているとき、マーキング手段１３７２は、対象の航空機からの応答Ａｒに定められているリスニングウィンドウＷの期間は“１”を出力し、そのリスニングウィンドウＷ以外の期間は“０”を出力する。

受信器１２４は、応答処理部１３２，１３３に出力する応答Ａを信号収集部１４にも出力する。また、受信器１２４は、この応答Ａとともにチャネル管理部１３７から入力するマーク信号を信号収集部１４に出力する。

信号処理手段１４１は、受信器１２４から応答Ａとマーク信号を入力すると、応答Ａに対しＡ／Ｄ変換等の信号処理を実行し、信号処理後の応答Ａと、同期するマーク信号とを対応させて記憶装置１４２に記憶させる。図２及び図３に記憶装置１４２に記憶させる応答Ａとマーク信号の一例を示す。

図２（ａ）は、オールコール期間ＴＡに受信した応答Ａａで形成される信号であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の信号とともに受信器１２４から入力するマーク信号である。このマーク信号は、上述したように、対象の航空機から受信した応答Ａａの期間は“１”になり、その他の期間は“０”となる。したがって、記憶装置１４２に記憶される信号から対象の航空機からの応答Ａａを抽出するときには、マーク信号が“１”の期間に対応する応答Ａａを抽出することによって容易に対象の航空機から受信した応答Ａａを抽出することができる。

なお、受信器１２４が応答Ａａを受信する時間と、チャネル管理部１３７からマーク信号を入力する時間には、ずれがあると考えられる。したがって、信号収集部１４に出力される応答Ａａとマーク信号とは、図２（ｃ）に示すように、実際の応答Ａａの開始に対して、マーク信号によるマークの開始（立ち上り）が遅延することが考えられる。一方、この遅延時間は、応答処理部１３２，１３３の処理時間をから求めることが可能であるため、応答Ａａの抽出の際にこの遅延時間を考慮すればよい。または、信号処理手段１４１が応答Ａａとマーク信号を記憶する際に、応答Ａａを遅延してマーク信号と対応させて記憶装置１４２に記憶してもよい。

図３（ａ）は、ロールコール期間ＴＲに受信した応答Ａｒで形成される信号であり、図３（ｂ）は、このロールコール期間ＴＲに設定されたリスニングウィンドウＷｒであり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の信号とともに受信器１２４から入力するマーク信号である。図３（ｃ）に示すマーク信号は、上述したように、対象の航空機に定められるリスニングウィンドウＷの期間は“１”になり、その他の期間は“０”となる。したがって、後になって、特定の航空機から受信した応答Ａｒを抽出したいときには、マーク信号が“１”の期間と対応する応答Ａｒを抽出することによって容易に対象の航空機から受信した応答Ａａを抽出することができる。

なお、図２及び図３において、オールコール期間ＴＡとロールコール期間ＴＲに受信した応答Ａから生成される信号を別々に表しているが、実際には、図２（ａ）及び図３（ａ）に示す応答Ａによって形成される信号は連続しており、図２（ｂ）及び図３（ｃ）に示すマーク信号も連続している。

また、図２及び図3においては、対象の航空機は１台であって、アドレス指定部１５から一つの対象アドレスが指定された場合の例を示している。一方、例えば、第２対象アドレスとして他の航空機のモードＳアドレスを指定し、マーキング手段１３７２がこの第２対象アドレスに対応する第２マーク信号を出力して記憶装置１４２に記憶させることができれば、２台の航空機を対象とすることができる。また、同様に、対象アドレス及びマーキング信号を増やすことによって、複数の航空機を対象とすることができる。

上述したように、本発明によれば、受信する全ての応答Ａを記憶装置に蓄積するとき、指定したモードＳアドレスで特定できる航空機からの応答Ａを区別するマーク信号を記憶させる。このように、予め決められた航空機からの応答Ａを区別できるように記憶しているため、後になってこの対象の航空機から受信した応答Ａが必要になったとき、必要な応答Ａを容易に抽出することができる。

本発明の最良の実施形態に係るモードＳ二次監視レーダの構成を説明する機能ブロック図である。 オールコール期間において、信号収集部に記憶されるデータの一例である。 ロールコール期間において、信号収集部に記憶されるデータの一例である。 従来のモードＳ二次監視レーダ及びトランスポンダについて説明する概念図である。 従来のモードＳ二次監視レーダの構成を説明する機能ブロック図である。 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二次監視レーダで信号収集部に記憶されるデータの一例である。

符号の説明

１…モードＳ二次監視レーダ
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
１３３…ＡＴＣＲＢＳ応答処理部
１３４…チャネル管理部
１３５…監視処理部
１３６…タイミング信号発生部
１３７…チャネル管理部
１３７１…スケジューリング手段
１３７２…マーキング手段
１３８…監視処理部
１４…信号収集部
１５…アドレス指定部（指定手段）
１４１…信号処理手段（処理手段）
１４２…記憶装置
２…トランスポンダ
３…入力装置

Claims (6)

1. 航空機に送信した質問信号に対応して、前記航空機から送信された応答信号を受信するモードＳ二次監視レーダであって、
   特定の航空機のモードＳアドレスを入力する指定手段と、
   受信した応答信号が、前記モードＳアドレスの航空機から送信された応答信号であるか否かを区別するマーク信号を出力するマーキング手段と、
   前記応答信号と、前記マーク信号とを対応させて記憶装置に記憶する処理手段と、
   を備えることを特徴とするモードＳ二次監視レーダ。
2. 前記マーキング手段は、
   オールコール期間には、受信した前記応答信号が前記モードＳアドレスを含むか否かを判定し、前記応答信号が前記モードＳアドレスを含むとき、前記応答信号に対応する期間、前記応答信号が前記モードＳアドレスの航空機から送信された応答信号であることを示すマーク信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモードＳ二次監視レーダ。
3. 前記マーキング手段は、
   ロールコール期間には、前記モードＳアドレスの航空機に対して設定したリスニングウィンドウの期間、前記応答信号が前記モードＳアドレスの航空機から送信された応答信号であることを示すマーク信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモードＳ二次監視レーダ。
4. モードＳ二次監視レーダが、航空機に送信した質問信号に対応して、前記航空機から受信した応答信号を記憶装置に記憶させるデータの収集方法であって、
   特定の航空機のモードＳアドレスが入力されるステップと、
   受信した応答信号が、前記モードＳアドレスの航空機から送信された応答信号であるか否かを区別するマーク信号を生成するステップと、
   前記応答信号と、前記マーク信号とを対応させて記憶装置に記憶するステップと、
   からなることを特徴とするデータの収集方法。
5. 前記マーク信号を生成するステップでは、オールコール期間には、受信した前記応答信号が前記モードＳアドレスを含むか否かを判定し、前記応答信号が前記モードＳアドレスを含むとき、前記応答信号に対応する期間、前記応答信号が前記モードＳアドレスの航空機から送信された応答信号であることを示すマーク信号を出力する
   ことを特徴とする請求項４に記載のデータの収集方法。
6. 前記マーク信号を生成するステップでは、ロールコール期間には、前記モードＳアドレスの航空機に設定したリスニングウィンドウの期間、前記応答信号が前記モードＳアドレスの航空機から送信された応答信号であることを示すマークを出力する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のデータの収集方法。
   

Images