JP2009281820A

JP2009281820A - モードｓシミュレータ

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Publication number: JP2009281820A
Application number: JP2008133399A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Otomo; 恒大友; Yoshinori Kuji; 義則久慈
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: JP5150362B2

Abstract

【課題】信号の輻輳や重畳、フルーツ妨害が発生した場合のモードＳ二次監視レーダの性能を検査するための信号を生成する。
【解決手段】検査対象として想定される状況に存在する航空機の識別子、航空機の位置及び航空機の送信信号の情報を関連付ける機体データを記憶する機体データ記憶部Ｄ２と、モードＳ二次監視レーダ２が航空機に送信した質問信号を入力すると、機体データから、質問信号の送信対象の位置に存在する航空機の送信信号の情報を抽出し、又は質問信号が含む識別子の航空機の送信信号の情報を抽出する応答機検索器１３６と、抽出した複数の送信信号の情報に基づいて生成された信号を合成して、模擬信号として生成する応答発生器１３７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号の輻輳や重畳、フルーツ妨害が発生した場合のモードＳ二次監視レーダの性能を検査するための信号を生成するモードＳシミュレータに関する。

航空機の飛行は、モードＳ二次監視レーダ（ＳＳＲ（Secondary Surveillance Radar）モードＳ）によって監視されている。具体的には、図８に示すように、モードＳ二次監視レーダ２は、航空機３に質問Ｑを送信し、航空機３に搭載されるトランスポンダ３１から質問Ｑに応答して送信された応答Ａを受信する。モードＳ二次監視レーダ２では、応答Ａから得られる内容に基づいて、航空機３の飛行を監視しており、このモードＳ二次監視レーダ２による監視の結果が航空管制に利用される。

モードＳ二次監視レーダ２と航空機３に搭載されるトランスポンダ３１における信号の送受信等の処理は国際的に規格化されており、モードＳ二次監視レーダ２やトランスポンダ３１はこの規格に適合するように構成されている（例えば、非特許文献１参照）。

航空機３の飛行の安全を確保するため、空中衝突警告装置（Traffic and Collision Alert Device）を利用して航空機同士の衝突防止を図る技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、航空機３の飛行の安全を確保するため、航空機３の飛行を監視するモードＳ二次監視レーダ２は正常に動作する必要がある。このモードＳ二次監視レーダ２の性能を検査する方法の一例に、モードＳシミュレータ１を使用する方法がある。モードＳシミュレータ１は、検査対象として想定した状況においてモードＳ二次監視レーダ２が受信すると予測した信号の模擬信号を生成し、生成した模擬信号をモードＳ二次監視レーダ２に送信する。モードＳ二次監視レーダ２では、モードＳシミュレータ１から受信する模擬信号の処理状態から、性能を検査することができる。

図９は、モードＳシミュレータ１の構成を説明するブロック図である。モードＳシミュレータ１では、アンテナ１０がモードＳ二次監視レーダ２から受信した質問信号をサーキュレータ１１及びアップ／ダウンコンバータ１２を介してＡ／Ｄ変換器１３１に出力する。

質問解読器１３２は、Ａ／Ｄ変換器１３１からディジタルに変換された質問信号を入力して解読し、解読結果をタイミング発生器１３３に出力する。タイミング発生器１３３には、解読された質問信号の他、アンテナ角発生器１３４から、回転しているアンテナの回転角度であるアンテナ角が入力される。タイミング発生器１３３は、質問信号の受信時刻と、質問信号の解読結果（質問内容）と、受信時刻におけるアンテナ角とを応答機検索器１３６に出力する。

モードＳシミュレータ１では、情報処理装置１５で、モードＳ二次監視レーダ２の性能を検査するために想定した各時刻の航空機の状況（位置や速度）と各航空機が送信する信号の情報を表わすシナリオデータを生成し、シナリオデータ記憶部Ｄ１で記憶している。このシナリオデータは、性能検査に用いられるデータであるため、性能検査が可能な状況が表わされていれば、架空の航空機に関する飛行状況でよく、実在の航空機に関する情報である必要はない。

シナリオ実行器１３５は、シナリオデータ記憶部Ｄ１からシナリオデータを読み出して、現在の航空機の状況と各航空機が送信する信号の情報を表す機体情報データを生成し、機体データ記憶部Ｄ２に記憶させる。

応答機検索器１３６は、タイミング発生器１３３から入力する受信時刻と、解読結果と、アンテナ角に基づいて、機体情報データ記憶部Ｄ２に記憶される機体情報データから応答信号の送信の必要がある航空機に関するデータを抽出し、応答発生器１３７に出力する。応答発生器１３７は、応答機検索器１３６から入力するデータに基づいて質問信号に応答する応答信号の模擬信号を生成し、Ｄ／Ａ変換器１３８に出力する。

その後、モードＳシミュレータ１は、Ｄ／Ａ変換器１３８でディジタル信号に変換された模擬信号を、アップ／ダウンコンバータ１２、増幅器１４及びサーキュレータ１１を介してアンテナ１０から航空機３のトランスポンダ３１に送信する。

例えば、モードＳ二次監視レーダ２が監視空域に２００機の航空機が存在している場合でも処理可能であることが要求されているとする。モードＳ二次監視レーダ２がこの要求を満たしていることを検査するシナリオデータは、監視空域に２００機の航空機が飛行し、モードＳシミュレータ１とモードＳ二次監視レーダ２と間で質問応答を実行する状況を想定している。この場合、モードＳ二次監視レーダ２では、質問信号に応答してモードＳシミュレータ１から受信する模擬信号によってこのシナリオデータに含まれる２００機の航空機を捕捉することができるか否かを検査する。

また例えば、モードＳ二次監視レーダ２が見通し直線上に一列に２０機の航空機が存在している場合でも処理可能であることが要求されているとする。モードＳ二次監視レーダ２がこの要求を検査するシナリオデータは、一列に２０機の航空機が飛行し、モードＳシミュレータ１とモードＳ二次監視レーダ２との間で質問応答を実行する状況を想定している。この場合、モードＳ二次監視レーダ２では、質問信号に応答してモードＳシミュレータ１から受信する模擬信号によって一列に存在する２０機の航空機を捕捉することができるか否かを検査する。
特開２００３−２４０８４７号公報 ICAO、「Aeronautical Telecommunications Annex 10 VolumeIV Surveillance Rader and Collision Avoidance System」、1998年7月

上述したように、従来のモードＳシミュレータ１においては、モードＳ二次監視レーダ２からの質問信号に応答して、実際の複数の航空機に代わって複数の応答信号の模擬信号を送信している。二次監視レーダ２は、モードＳシミュレータ１から受信する模擬信号の処理状態から、性能を検査していた。

しかしながら、モードＳ二次監視レーダ２には、応答信号が輻輳や重畳した場合に確率捕捉を行なうことも要求されるが、従来のモードＳシミュレータ１では、このような性能を満たしているか否かについて検査することができない。また、モードＳ二次監視レーダ２には、衝突防止信号等の不要な信号を受信した場合に処理をしないことも要求されるが、従来のモードＳシミュレータ１では、このような性能を満たしているか否かについて検査することもできない。

従って本発明は、信号の輻輳や重畳、フルーツ妨害が発生した場合のモードＳ二次監視レーダの性能を検査するための信号を生成するモードＳシミュレータを提供する。

本発明の特徴に係るモードＳシミュレータは、モードＳ二次監視レーダの性能を検査するための模擬信号を生成するモードＳシミュレータであって、検査対象として想定される状況に存在する航空機の識別子、航空機の位置及び航空機の送信信号の情報を関連付ける機体データを記憶する機体データ記憶部と、モードＳ二次監視レーダが航空機に送信した質問信号を入力すると、機体データから、質問信号の送信対象の位置に存在する航空機の送信信号の情報を抽出し、又は質問信号が含む識別子の航空機の送信信号の情報を抽出する応答機検索器と、抽出した複数の送信信号の情報に基づいて生成された信号を合成して、模擬信号として生成する応答発生器とを有する。

本発明の他の特徴に係るモードＳシミュレータは、モードＳ二次監視レーダの性能を検査するための模擬信号を生成するモードＳシミュレータであって、検査対象として想定される状況に存在する航空機の識別子、航空機の位置、位置に航空機が存在する時刻及び航空機の送信信号の情報を関連付けるシナリオデータを記憶するシナリオデータ記憶部と、シナリオデータに含まれる送信信号の情報から、モードＳシミュレータに対してフルーツとなる送信信号の情報を抽出し、抽出した情報に基づいて模擬信号を生成するフルーツ発生器とを有する。

本発明によれば、信号の輻輳やフルーツ妨害が発生した場合のモードＳ二次監視レーダの性能を検査するための信号を生成することができる。

図１乃至図７を用いて本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータについて説明する。本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータは、モードＳ二次監視レーダの性能検査に用いる信号を発生してモードＳ二次監視レーダに出力する装置である。以下の説明において、図８及び９を用いて上述した従来と同一の構成については同一の符号を付して説明する。

図１に示すように、モードＳシミュレータ１は、信号を送受信するアンテナ１０、信号の入出力を制御するサーキュレータ１１、ＲＦ（Radio Frequency）信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換し、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換するアップ／ダウンコンバータ１２、受信信号の解読や送信する模擬信号の生成等を実行する信号処理装置１３、送信する模擬信号の信号増幅を行なう増幅器１４、モードＳ二次監視レーダ２の性能検査に利用するシナリオデータを生成する情報処理装置１５を備えている。

アップ／ダウンコンバータ１２は、サーキュレータ１１を介してアンテナ１０で受信したＲＦの信号を入力し、ＩＦの信号に変換して信号処理装置１３に出力する。

信号処理装置１３は、アップ／ダウンコンバータ１２から入力したアナログの信号をＡ／Ｄ変換器１３１でディジタル信号に変換し、質問解読器１３２に出力する。質問解読器１３２は、入力した信号を解読し、解読結果をタイミング発生器１３３に出力する。質問解読器１３２は、例えば、入力した信号がモードＳ質問であるとき、解読によって信号に含まれるモードＳアドレスや質問内容等を取得し、モードＡ／Ｃ質問であるとき、解読によって信号に含まれる質問内容等を取得する。このとき、質問解読器１３２は、解読の結果、モードＳ二次監視レーダ２から送信された質問信号のみを必要な信号としてタイミング発生器１３３に出力し、航空機３から送信された応答信号等の信号は不要な信号として破棄する。

信号処理装置１３のアンテナ角発生器１３４は、アンテナ１０又はモードＳ二次監視レーダ２のアンテナから、回転しているアンテナの角度であるアンテナ角パルスを入力し、入力したアンテナ角パルスをタイミング発生器１３３に出力する。モードＳシミュレータ１のアンテナ１０またはモードＳ二次監視レーダ２のアンテナの回転角度であるアンテナ角パルスは、質問対象または応答対象の航空機の決定に利用される。

タイミング発生器１３３は、モードＳ二次監視レーダ２から質問信号を受信した時刻を基準時刻とし、この基準時刻と質問解読器１３２で解読された質問信号の内容とを応答機検索器１３６に出力する。

応答機検索器１３６は、タイミング発生器１３３から入力した基準時刻を質問信号に対して応答信号の模擬信号を送信する際の送信時刻の算出に利用する。このとき、応答機検索器１３６は、入力するアンテナ角パルスを考慮して質問信号の受信時刻を補正したり、送信時刻を調整したりすることができる。

信号処理装置１３は、情報処理装置１５からモードＳ二次監視レーダ２の性能を検査するために想定した各時刻の航空機の状況と各航空機が送信する信号の情報を表わすシナリオデータを入力し、シナリオデータ記憶部Ｄ１に記憶している。

情報処理装置１５は、パーソナルコンピュータ等の装置であって、例えばオペレータの操作に基づいてシナリオデータを生成する。具体的には、情報処理装置１５は、生成されたシナリオデータや信号処理装置１３における処理状況を表示する表示装置１５１、オペレータからの操作に基づいてシナリオデータを生成するシナリオデータ生成処理部１５２及び生成されたシナリオデータや信号処理装置１３における処理状況を記録する記録器１５３を備えている。

シナリオデータは、図２に一例を示すように、「時刻」、航空機を識別するモードＳアドレス等の「航空機ＩＤ」、航空機がモードＳトランスポンダ又はモードＡ／Ｃトランスポンダのいずれを備える航空機であるかを識別する「航空機種別」、時刻において航空機が飛行予定の「位置」、時刻における航空機の飛行「加速度」を関連付けるデータである。また、シナリオデータは、「航空機ＩＤ」に、航空機のトランスポンダが質問信号に応答して送信する送信信号の情報として、信号の「信号強度」及び「信号位相」、質問に対する「応答メッセージ」等を関連付けている。その他、トランスポンダが故障した場合のモードＳ二次監視レーダ２の性能を検査するシナリオデータでは、「トランスポンダの故障状態」を関連付けている。

検査対象として想定される状況とは、例えば、多数（例えば２００機）の航空機がモードＳ二次監視レーダ２の監視空域内に存在する状況、複数（例えば２０機）の航空機が一列に存在する状況、輻輳が生じる状況、重畳が生じる状況、フルーツ妨害が生じる状況、故障したトランスポンダからの信号を受信する状況等である。

シナリオデータに連続する全時刻における全ての航空機の「位置」を含むことは困難であるため、シナリオデータでは、図２に示すように、選択された特定の時刻における「位置」のみを含んでいる。各航空機の各時刻の「位置」（飛行経路）は、シナリオデータに含まれる「位置」や「加速度」に基づいて求めることができる。なお、このシナリオデータは、架空の航空機に関する飛行状況でよく、実際の飛行の予測に関するデータである必要はない。

シナリオ実行器１３５は、シナリオデータ記憶部Ｄ１からシナリオデータを読み出して、現在の航空機の状況と各航空機が送信する信号の情報を表わす機体データを生成し、新たに生成した機体データを機体データ記憶部Ｄ２に記憶する。機体データは、図３に一例を示すように、「航空機ＩＤ」、「航空機種別」、トランスポンダの「故障状態」、「位置」、「信号強度」及び「応答メッセージ」等を関連付けている。

すなわち、図２を用いて上述したシナリオデータは、選択された特定の時刻の航空機の位置情報のみ含んでいるため、シナリオ実行器１３５は、逐次、シナリオデータに含まれた各航空機の「位置」や「加速度」から現在の航空機の「位置」を求める。また、シナリオ実行器１３５は、求めた航空機の現在の「位置」、シナリオデータに含まれた「航空機ＩＤ」、「航空機種別」、「信号強度」、「信号位相」及び「応答メッセージ」等を関連付けて新たな機体データを生成し、機体データ記憶部Ｄ２に記憶する。したがって、機体データ記憶部Ｄ２では、常に最新の航空機に関する機体データを記憶している。ここで、シナリオ実行器１３５が機体データを生成して機体データ記憶部Ｄ２を更新するタイミングは、例えば、２msec等の定期的等の予め定められたタイミングである。すなわち、モードＳ二次監視レーダの質問間隔は、「毎秒４５０回」なので、約２．２ｍ秒以下で更新すればよい。

応答機検索器１３６は、タイミング発生器１３３から質問信号の内容を入力すると、機体データ記憶部Ｄ２から機体データを読み出し、タイミング発生器１３３から、受信した質問信号に対して応答が必要な航空機に関するデータを抽出する。また、応答機検索器１３６は、各航空機に代わり、抽出したデータから応答信号の模擬信号を生成するとともに、入力する基準時刻に対して模擬信号の送信時刻を求める、生成した模擬信号とこの模擬信号の送信時刻とを応答発生器１３７に出力する。ここで、応答機検索器１３６は、機体データに含まれる「信号強度」、「信号位相」等の送信信号の情報に基づいて応答信号を生成する。

具体的には、入力した質問信号が、モードＡ／Ｃの質問信号やモードＳ質問信号の一括質問であったとき、応答機検索器１３６は、機体データから、質問信号の送信時に質問信号に対して応答する位置に存在する航空機（対象機）に関する各項目のデータを抽出する。また、応答検索器１３６は、「信号強度」及び「信号位相」を模擬信号とする。さらに、応答機検索器１３６は、各対象機について、モードＳ二次監視レーダ２と対象機との距離を求めるとともに、タイミング発生器１３３から入力した基準時刻に対して「送信時刻」を求め、「模擬信号」とともに出力する。

一方、入力した質問信号が、航空機ＩＤ「０００１」で識別される航空機（対象機）に対するモードＳ質問信号の個別質問であったとき、応答機検索器１３６は、機体データ記憶部Ｄ２で記憶されている機体データから、この航空機ＩＤ「０００１」に関連付けられる各項目のデータを抽出する。また、応答機検索器１３６は、「信号強度」及び「信号位相」を模擬信号とする。さらに、応答機検索器１３６は、モードＳ二次監視レーダ２の位置と機体データから抽出した対象機の現在の「位置」とから、モードＳ二次監視レーダ２と対象機との距離を求めるとともに、タイミング発生器１３３から入力した基準時刻に対して対象機が応答信号を送信すると想定される「送信時刻」を求め、「模擬信号」とともに出力する。

モードＳ二次監視レーダ２が質問信号を送信してから応答信号を受信するまでの実際の時間は、モードＳ二次監視レーダ２と航空機３の距離に依存する。これに対し、モードＳシミュレータ１とモードＳ二次監視レーダ２との距離は固定されている。したがって、モードＳシミュレータ１が、上述したように、距離と基準時刻とを利用して応答信号の送信を距離に応じて調整し（遅らせ）て模擬信号を送信することで、モードＳ二次監視レーダ２は、実際の応答信号を受信する場合と同様の時刻に模擬信号を受信することができる。

応答発生器１３７は、入力した同一の時刻に送信する複数の模擬信号を合成してＤ／Ａ変換器１３８へ出力する。具体的には、応答発生器１３７は、図４に示すように、入力する複数の航空機の信号強度Ａ₁〜Ａ_nを合成した信号強度Ａ₀を求めるとともに、信号位相θ₁〜θ_nを合成した信号位相θ₀を求めてそれぞれ出力する合成手段１３７ａと、合成された信号強度Ａ₀及び信号位相θ₀から模擬信号の信号強度Ａ₀ｓｉｎθ₀を算出する算出手段１３７ｂとを備えている。このように、合成手段１３７ａにおいて送信時刻が同一の複数の信号（信号強度（Ａ）及び信号位相（θ））が合成されることで、輻輳や重畳した状態の模擬信号（信号強度（Ａ₀）及び信号位相（θ₀））が生成される。ここで、信号強度Ａ₀は、式（１）に示すように求められ、信号位相θ₀は、式（２）に示すように求められる。また、式（１）、（２）中のＸ_V及びＹ_Vはそれぞれ式（３）及び式（４）に示すように求められる。

また、応答発生器１３７は、送信信号の信号強度をＤ／Ａ変換器１３８へ出力するとき、応答機検索器１３６から入力した「送信時刻」にアンテナ１０から模擬信号が送信されるようなタイミングで信号を出力する。

なお、送信時刻が同一の模擬信号が複数ない場合、応答発生器１３７ａは、入力された一の信号強度と信号位相のみによって送信する模擬信号生成し、出力する。

Ｄ／Ａ変換器１３８は、応答発生器１３７から入力したディジタルの模擬信号をアナログ信号に変換し、アップ／ダウンコンバータ１２に出力する。また、アップ／ダウンコンバータ１２は、Ｄ／Ａ変換器１３８から入力したＩＦの模擬信号をＲＦに変換し、増幅器１４に出力する。その後、増幅器１４は、入力した模擬信号を信号増幅し、サーキュレータ１１及びアンテナ１０を介してモードＳ二次監視レーダ２に送信する。

本発明に係るモードＳシミュレータ１は、このように、応答発生器１３７において同一時刻に送信する信号を合成することで、輻輳や重畳した応答信号の模擬信号としてモードＳ二次監視レーダ２に送信することができる。したがって、モードＳ二次監視レーダ２では、輻輳や重畳した場合の性能を検査することができる。

本発明に係るモードＳシミュレータ１では、また、フルーツの模擬信号を送信することもできる。この場合、シナリオデータ記憶部Ｄ１に記憶されるシナリオデータが、モードＳ二次監視レーダ２に対する応答信号の模擬信号を生成するデータの他、航空機に搭載される衝突防止装置が送受信する信号等のようなモードＳ二次監視レーダ２に対するフルーツの模擬信号を生成するデータを含んでいる。図２のシナリオデータにおいて、例えば、フルーツの模擬信号を生成するためのデータとして「フルーツメッセージ」の項目を含んでいることが考えられる。

シナリオ実行器１３５は、読み出したシナリオデータにフルーツの模擬信号を生成するデータが含まれているとき、このフルーツの模擬信号を生成するデータを抽出し、フルーツ発生器１３９に出力する。

フルーツ発生器１３９は、シナリオ実行器１３５から入力するデータに応じてフルーツの模擬信号を生成し、応答発生器１３７に出力する。このとき、シナリオ実行器１３５は、上述した応答機検索器１３６と同様にモードＳ二次監視レーダ２とフルーツを送信する対象の航空機との距離を求め、模擬信号の送信時刻を決定し、模擬信号とともに応答発生器１３７に出力する。

応答発生器１３７は、フルーツの模擬信号を入力すると、この信号をＤ／Ａ変換器１３８に出力する。すなわち、モードＳシミュレータ１は、フルーツ発生器１３９で生成された信号をフルーツの模擬信号としてモードＳ二次監視レーダ２に送信することができる。

なお、フルーツ発生器１３９からフルーツの模擬信号を入力した応答発生器１３７が、応答機検索器１３６から同一の時刻に送信する応答信号の模擬信号も入力している場合、応答発生器１３７は、応答機検索器１３６から入力した模擬信号とフルーツ発生器１３９から入力した模擬信号とを合成した模擬信号をＤ／Ａ変換器１３８に出力する。

本発明に係るモードＳシミュレータ１は、このように、フルーツ発生器１３９においてフルーツの信号を生成し、モードＳ二次監視レーダ２に送信することができる。したがって、モードＳ二次監視レーダ２では、フルーツの信号を受信した場合の性能を検査することができる。

本発明に係るモードＳシミュレータ１では、さらに、風等の影響を受けてモードＳ二次監視レーダ２のアンテナの回転速度に誤差が生じた場合や、アンテナが故障した場合等の模擬信号を送信することもできる。この場合、シナリオデータ記憶部Ｄ１に記憶されるシナリオデータが、上述した項目のデータの他、アンテナの回転速度に関するデータとして例えば、アンテナ起動時や停止時のアンテナ角度の変化を含んでいることが考えられる。

シナリオ実行器１３５は、読み出したシナリオデータにアンテナの回転速度に関するデータが含まれているとき、この回転速度の関するデータを抽出し、タイミング発生器１３３及びアンテナ角発生器１３４に出力する。

または、アンテナ角発生器１３４は、このアンテナの回転速度に誤差が生じているデータが含まれているとき、アンテナの回転角度を修正するアンテナ角を発生し、アンテナ角をモードＳ二次監視レーダ２に出力する。

本発明に係るモードＳシミュレータ１は、このように、シナリオデータにモードＳ二次監視レーダ２のアンテナの回転速度に関するデータを含めることができる。したがって、モードＳ二次監視レーダ２では、回転誤差が生じた場合の性能を検査することができる。

上述したように、本発明に係るモードＳシミュレータ１によれば、モードＳ二次監視レーダ２の性能を検査する信号を生成し、モードＳ二次監視レーダ２に送信する。モードＳ二次監視レーダ２は、モードＳシミュレータ１から受信する模擬信号を通常の信号と犠牲して処理するため、模擬信号を受信した場合にどのような処理が実行されるかを確認することで、モードＳ二次監視レーダ２の性能を検査することができる。すなわち、モードＳ二次監視レーダ２は、モードＳシミュレータ１が送信した模擬信号を受信する信号を通常の信号として信号処理する。

ここで、例えばモードＳ二次監視レーダ２では、モードＳシミュレータ１から模擬信号を受信する時間を検査期間として設定している。したがって、この検査期間において、モードＳ二次監視レーダ２における信号処理に問題がある場合、モードＳ二次監視レーダ２の性能に問題があるという検査結果が得られる。また、モードＳ二次監視レーダ２における信号処理に問題がない場合、モードＳ二次監視レーダ２の性能に問題がないという検査結果が得られる。

なお、タイミング発生器１３３は、シナリオ実行器１３５からシナリオデータ入力し、受信した質問信号がシナリオデータに含まれていない航空機から送信された信号であるとき、応答は不要であると判定して質問内容等を応答機検索器１３６に出力せずに破棄することができる。

また、上述の説明において、応答発生器１３７は、応答機検索器１３６において求められた送信時刻に合わせて合成した信号をＤ／Ａ変換器１３８に出力していた。一方、モードＳ二次監視レーダ２に実際の受信時刻に合わせて模擬信号を送信することができれば、他の方法でもよい。例えば、応答機検索器１３６が、求めた送信時刻に合わせて各航空機に関する応答信号を応答発生器１３７に出力することで、実際の受信時刻に合わせて模擬信号を送信することが考えられる。

図１を用いて上述したモードＳシミュレータ１は、アンテナ１０を有し、モードＳ二次監視レーダ２との間でＲＦ信号の空間伝送による信号の送受信が可能な構成となっている。この場合、図５に示すように、モードＳ二次監視レーダ２は、ＳＳＲ信号処理装置２０で生成されたＩＦの質問信号を、アップ／ダウンコンバータ２１でＲＦに変換し、増幅器２２及びサーキュレータ２３を介して、アンテナ２４から送信する。モードＳシミュレータ１は、このようにモードＳ二次監視レーダ２のアンテナ２４から送信されるＲＦの質問信号を受信し、信号処理装置１３においてこの質問信号に応答するＩＦの模擬信号を生成してアップ／ダウンコンバータ１２でＲＦに変換し、増幅器１４及びサーキュレータ１１を介してアンテナ１０から送信している。また、モードＳシミュレータ１は、質問信号に対する応答信号の模擬信号の他、フルーツとなる信号を送信する場合にも同様に、信号処理装置１３において生成する信号を、アップ／ダウンコンバータ１２、増幅器１４及びサーキュレータ１１を介してアンテナ１０から送信している。モードＳ二次監視レーダ２は、アンテナ２４で受信した信号をサーキュレータ２３、アップ／ダウンコンバータ２１を介してＳＳＲ信号処理装置２０に入力し、ＳＳＲ信号処理装置２０において受信した信号を処理している。モードＳ二次監視レーダ２では、このＳＳＲ信号処理装置２０における信号処理の状態により、性能を検査することができる。

一方、モードＳシミュレータ１とモードＳ二次監視レーダ２とは、図５を用いて上述したようにアンテナを介して信号を送受信する以外の方法でも信号の入出力を行なうことができる。図６及び図７に示す例では、モードＳシミュレータ１とモードＳ二次監視レーダ２が信号線で接続されており、この信号線を介して直接信号を入出力する構成である。

図６に示すモードＳ二次監視レーダ２は、ＳＳＲ信号処理装置２０で生成されたＩＦの質問信号をアップ／ダウンコンバータ２１でＲＦに変換し、減衰器２５で減衰して、信号線２６ａを介してモードＳシミュレータ１に出力する例である。この場合、モードＳシミュレータ１では、信号線２６ａを介して入力するＲＦの質問信号をアップ／ダウンコンバータ１２がＩＦに変換する。また、モードＳシミュレータ１では、信号処理装置１３で質問信号に応答する模擬信号を生成し、アップ／ダウンコンバータ１２でＩＦの模擬信号をＲＦに変換し、減衰器１６で減衰して出力する。図６に示す例において、モードＳシミュレータ１は、質問信号に対する模擬信号の他、フルーツの模擬信号を出力する場合にも同様に、信号処理装置１３で生成したフルーツの模擬信号を、アップ／ダウンコンバータ１２及び減衰器１６を介して信号線２６ｂから出力する。

モードＳ二次監視レーダ２は、信号線２６ｂから入力するＲＦの模擬信号をアップダウンコンバータ２１でＩＦに変換し、ＳＳＲ信号処理装置２０で処理する。このＳＳＲ信号処理装置２０における模擬信号の処理の結果から、モードＳ二次監視レーダ２の性能を検査することができる。

また、図６に示す例では、アンテナを利用しないため、信号処理装置１３がＳＳＲ信号処理装置２０にアンテナ角の模擬信号を出力することができる。モードＳ二次監視レーダ２では、このアンテナ角を利用して処理することで、アンテナが故障した場合等のモードＳ二次監視レーダ２の性能を検査することができる。

図６に示すように、モードＳシミュレータ１とモードＳ二次監視レーダ２とにおいて、信号線２６ａ，２６ｂを介して信号を入出力させることで、アンテナを利用しない場合でもモードＳ二次監視レーダ２の性能を検査することができる。すなわち、信号の空間伝送によって生じる雑音の影響を受けることがなく、また、アップ／ダウンコンバータを含めた性能を検査することができる。

図７に示すモードＳ二次監視レーダ２は、ＳＳＲ信号処理装置２０で生成されたＩＦの質問信号を、接続される信号線２７ａを利用して、モードＳシミュレータ１に直接出力している。この場合、モードＳシミュレータ１は、信号処理装置１３が信号線２７ａから入力する質問信号に応答するＩＦの模擬信号を生成し、信号線２７ｂから生成した模擬信号を出力する。また、モードＳシミュレータ１は、質問信号に対する模擬信号の他、フルーツの模擬信号を生成した場合も同様に、信号処理装置１３で生成した信号を、信号線２７ｂから直接出力する。

モードＳ二次監視レーダ２は、信号線２７ｂから直接入力する模擬信号をＳＳＲ信号処理装置２０で処理する。このＳＳＲ信号処理装置２０における模擬信号の処理の結果から、モードＳ二次監視レーダ２の性能を検査することができる。

また、図７に示す例でも、アンテナ及びＲＦ部（アップ／ダウンコンバータ、減衰器）を利用しないため、信号処理装置１３がＳＳＲ信号処理装置２０にアンテナ角の模擬信号を出力することができる。モードＳ二次監視レーダ２では、このアンテナ角を利用して処理することで、アンテナが故障した場合のモードＳ二次監視レーダ２の性能を検査することができる。

図７に示すように、モードＳシミュレータ１とモードＳ二次監視レーダ２とにおいて、信号線２６ａ，２６ｂを介して信号を入出力させることで、アンテナを利用しない場合でもモードＳ二次監視レーダ２の性能を検査することができる。すなわち、信号の空間伝送によって生じる雑音の影響、及びアップ／ダウンコンバータによって生じる雑音の影響を受けない性能を検査することができる。

本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータの構成を説明するブロック図である。本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータで利用されるシナリオデータの構成例について説明する図である。本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータで利用される機体データの構成例について説明する図である。本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータの応答発生器の構成を説明する図である。本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータの運用方法の一例を説明する図である。本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータの運用方法の他の例を説明する図である。本発明の最良の実施形態に係るモードＳシミュレータの運用方法の他の例を説明する図である。一般的なモードＳ二次監視レーダとモードＳシミュレータについて説明する図である。従来のモードＳシミュレータの構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１…モードＳシミュレータ
１０…アンテナ
１１…サーキュレータ
１２…アップ／ダウンコンバータ
１３…信号処理装置
１３１…変換器
１３２…質問解読器
１３３…タイミング発生器
１３４…アンテナ角発生器
１３５…シナリオ実行器
１３６…応答機検索器
１３７…応答発生器
１３７ａ…合成手段
１３７ｂ…算出手段
１３８…変換器
１３９…フルーツ発生器
１４…増幅器
１５…情報処理装置
１５１…表示装置
１５２…シナリオデータ生成処理部
１５３…記録器
１６…減衰器
２…モードＳ二次監視レーダ
２０…ＳＳＲ信号処理装置
２１…アップ／ダウンコンバータ
２２…増幅器
２３…サーキュレータ
２４…アンテナ
２５…減衰器
２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ…信号線
３…航空機
３１…トランスポンダ

Claims

モードＳ二次監視レーダの性能を検査するための模擬信号を生成するモードＳシミュレータであって、
検査対象として想定される状況に存在する航空機の識別子、前記航空機の位置及び前記航空機の送信信号の情報を関連付ける機体データを記憶する機体データ記憶部と、
前記モードＳ二次監視レーダが航空機に送信した質問信号を入力すると、前記機体データから、前記質問信号の送信対象の位置に存在する航空機の送信信号の情報を抽出し、又は前記質問信号が含む識別子の航空機の送信信号の情報を抽出する応答機検索器と、
抽出した複数の前記送信信号の情報に基づいて生成された信号を合成して、前記模擬信号として生成する応答発生器と、
を有することを特徴とするモードＳシミュレータ。
検査対象として想定される状況に存在する航空機の識別子、前記航空機の位置、前記航空機の加速度、前記位置に前記航空機が存在する時刻及び前記航空機の送信信号の情報を関連付けるシナリオデータを記憶するシナリオデータ記憶部と、
所定のタイミングで前記シナリオデータから前記航空機の位置及び加速度を抽出するとともに、抽出した前記位置及び前記加速度に基づいて前記航空機の現在の位置を特定し、前記航空機の識別子及び前記送信信号の情報に前記現在の位置を関連付けて新たな機体データを生成し、前記機体データ記憶部に記憶される機体データを前記新たな機体データで更新するシナリオ実行器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のモードＳシミュレータ。
モードＳ二次監視レーダの性能を検査するための模擬信号を生成するモードＳシミュレータであって、
検査対象として想定される状況に存在する航空機の識別子、前記航空機の位置、前記位置に前記航空機が存在する時刻及び前記航空機の送信信号の情報を関連付けるシナリオデータを記憶するシナリオデータ記憶部と、
前記シナリオデータに含まれる前記送信信号の情報から、前記モードＳシミュレータに対してフルーツとなる送信信号の情報を抽出し、抽出した前記情報に基づいて前記模擬信号を生成するフルーツ発生器と、
を有することを特徴とするモードＳシミュレータ。
前記シナリオデータに含まれる前記送信信号の情報から、前記モードＳシミュレータに対してフルーツとなる送信信号の情報を抽出し、抽出した前記情報に基づいて前記模擬信号を生成するフルーツ発生器をさらに備え、
前記応答発生器は、前記モードＳシミュレータで同時に受信される複数の前記模擬信号を合成することを特徴とする請求項２に記載のモードＳシミュレータ。
前記応答機発生器は、前記航空機の位置に基づいて求められた前記航空機と前記モードＳ二次監視レーダとの距離に応じて前記模擬信号を前記モードＳ二次監視レーダに出力する時刻を定めることを特徴とする請求項１又は２に記載のモードＳシミュレータ。
前記シナリオデータ記憶部は、所定の時刻におけるアンテナの回転角度に関するデータをさらに記憶し、
前記応答発生器は、前記アンテナの回転角度に関するデータにおいて、現在のアンテナの回転角度に誤差が生じている場合、前記模擬信号の送信を前記誤差に応じて調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のモードＳシミュレータ。
前記モードＳ二次監視レーダのアンテナとの間で信号を送受信するアンテナと、
前記アンテナが受信したＲＦの質問信号をＩＦに変換し、前記応答発生器で生成されてアナログに変換されたＩＦの前記模擬信号をＲＦに変換するアップ／ダウンコンバータと、
前記アンテナを介して前記モードＳ二次監視レーダに送信する送信信号として前記模擬信号を増幅する増幅器と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のモードＳシミュレータ。
前記モードＳ二次監視レーダと接続され、前記モードＳ二次監視レーダから、減衰された質問信号を入力する第１信号線と、
前記減衰器で減衰されたＲＦの前記質問信号をＩＦに変換し、前記応答発生器で生成されてアナログに変換されたＩＦの模擬信号をＲＦに変換するアップ／ダウンコンバータと、
前記模擬信号を出力信号として減衰する減衰器と、
前記モードＳ二次監視レーダと接続され、前記模擬信号を前記モードＳ二次監視レーダに出力する第２信号線と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のモードＳシミュレータ。
前記モードＳ二次監視レーダと接続され、前記モードＳ二次監視レーダから、ディジタルの質問信号を入力する第１信号線と、
前記モードＳ二次監視レーダと接続され、前記応答発生器で生成されたディジタルの模擬信号を前記モードＳ二次監視レーダに出力する第２信号線と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のモードＳシミュレータ。