JP2010512528A - モード「ｓ」での応答の処理中にマルチパス伝搬の影響を軽減するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る処理方法は、監視レーダーによって質問された目標物からの応答を、監視レーダーの受信ローブ内に存在する全ての目標物に対するモードＳ質問に従って処理する方法であって、
監視レーダーの受信ローブ内に存在する種々の目標物が少なくとも１回質問され、それぞれの質問後に当該ローブについて受信された一連のモードＳ応答信号が収集され、応答検出処理操作が目標物ごとに実行され、誤りが検出され、必要に応じて誤りが訂正され、対応するブリップが抽出される方法において、
信号の品質の検出及び判定処理操作が、各目標物に対する各質問への一連の応答を使用して合成メッセージを形成することと、メッセージのビットごとに、当該ビットの値と品質を確定することと、この合成メッセージを使用して誤りの検出と訂正を実行することとを含むと共に、同じ対象物からの全ての失敗応答の３つの変数Σ、Δ、及びモノパルスを利用して合成メッセージを構築することを特徴とする。
この処理操作は、既存の方法が適していない極めて汚染度の高い電磁環境（応答失敗以外の理由で同じ目標物に質問が再度送信される場合がある）で有用である。
【選択図】 図８

Description

本発明は、航空機等の目標物からの検出モード「Ｓ」の応答を二次監視レーダー（一般にＳＳＲと称する）によって処理する際にマルチパス伝搬の影響を軽減する方法に関する。

レーダー信号エコー受信では、場合によって、様々な方向への強力なマルチパスに起因するスプリアス信号により、当該受信が汚染される可能性がある。そのような状況では、現行の公知のモードＳ信号処理操作を行っても、モードＳ応答を正しく処理できない。結果として容認できない航空機の検出ロスが発生する。

モードＳの原理は、航空機に対する選択的な質問であり、ローブ内での単一の質問において、モノパルス情報を順番に利用して、機内に搭載されたトランスポンダから送信されるメッセージをほぼ確実に（巡回冗長符号（即ちＣＲＣ）の計算により）「特定」及び「解読」するものであることを思い起こすべきである。そのために、あらゆる目標を応答処理に割り当てるアルゴリズムが開発されている。

モードＳ規格（ＩＣＡＯ規格、ＡＮＮＥＸ１０）の特徴は以下のとおりである。
− 主な目的は、単一の質問にて航空機の検出及び位置の特定（３Ｄ：方位、距離、高度）を行うことである。フランスのＳＴＮＡのようにＥＵＲＯＣＯＮＴＲＯＬでは、検出確率に加えて、レーダーアンテナ一回転あたりの質問数及び航空機一機あたりの質問数というメトリックを定義している。したがって、従来のレーダー性能に加えて、レーダー性能を獲得する方法も重要であると考えられていることがわかる（効率インジケータ）。
− モードＳ応答（図１に示す簡単な例を参照）は、ＳＳＲ応答（２１μｓ）の場合と比較して構造上、時間が長く（６４μｓまたは１２０μｓ）、密度が高いので、結果としてマルチパスの影響を受けやすい。２つのモードＳパルスの間隔は５００ｎｓまたは１μｓのいずれかである。一方、ＳＳＲ応答の場合は、１μｓ、２．４５μｓ、３．４５μｓといった具合である。したがって、応答のマルチパスが同じ応答のパルスを汚染する確率は、ＳＳＲの場合よりもモードＳの場合が非常に高くなる。
− 地上と機上システムとの間で交換されるデータは、信頼性が高くなければならない。ＥＵＲＯＣＯＮＴＲＯＬ規格によると、モードＳステーションの仕様で必要とされる誤りレートは１０^−７である。このために、この規格では、メッセージが破損しているかどうかを検出可能な誤り訂正符号（２４ビットＣＲＣ）を規定している。この符号は従来の二次応答間のガーブルに対する応答として設計されている（２１μｓの期間において汚染されている４５０ｎｓパルスが１４個以下、または、応答あたり平均８個の汚染されたパルスが、２１μｓにわたって分布）。
− 実際には、交換されるデータのセキュリティ要件を満たすために、モードＳメッセージ内では、２４μｓ未満の間隔が空けられた最大でも１０ビットに対して訂正が実行される。したがって、平均よりも多くのパルスを含むＳＳＲ応答（符号のパルスが、想定される１２個のパルスのうち６個を超える）では、１０ビットを超えるモードＳメッセージが汚染される恐れがあり、その結果、モードＳ応答が訂正不可能となる（図２を参照）。
− 信号処理では、モードＳ応答を解読すると共に、誤り（低品質）となる可能性があるメッセージビット（１ビットは１μｓ続く）にマーキングする。モードＳ規格の原則によれば、このようなマーキングされたビットだけが、誤り訂正符号による訂正で使用可能である。

この概念は、「ガーブル（信号重畳）」（質問の選択性により質問と質問の間で発達するスプリアス信号）に直面する特定の伝搬環境で実施されると、完全に運用可能である。応答に明らかに「貼り付いた」ままになっている強力なマルチパスが存在する場合、この概念はもはや有効ではない。各応答は、他方と関係なく解析され拒絶される。

実際には、現在公知の方法を使用した場合、受信されたモードＳ応答は、マルチパスごとに以下の反射によって系統的に自ら汚染される。
− 「ライン上の」反射（アンテナの軸方向）
− 及び／または「横方向」の反射（アンテナの軸から少しずれている）

モードＳ信号の処理は、ローブごとの応答の処理に合わせて最適化されるので、メッセージの解読及び訂正は単一の応答で実行される。失敗が存在する場合は、新しい質問が自動的に送信され、再び信号処理機能（以降、簡単にＴＳと称する）では新しい応答を利用する。マルチパスが存在している状態では、繰り返し失敗する。目標物がレーダーの受信ローブ内にあり応答が解読不可能である限りは、新しい質問が生成される。したがって、マルチパスが強力である場合は、汚染された目標物に対する選択的な質問数は、非選択モードでの二次処理に生成された質問数と最終的に同じになる可能性がある。しかしながら、各応答について解読が判定されるので、ローブ全体にわたる失敗が存在する。

従来技術の装置では、解読及び品質指定機能を最適に実行する信号処理（ＴＳ）に主眼が置かれた。それ以降、モードＳ規格を通して、採用される符号及び要求される誤り訂正率により誤り検出方法及び訂正の有効性が条件として課された。

ＴＳでは応答ごとにレーダーアンテナにリンクされた受信機の出力で入手可能な以下の情報を利用する。
− ＳＵＭ経路及びＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ経路での電力検出情報
− ローブ内の目標物の照準ミスを示す位相情報（「モノパルス」と称する情報であり、以降そのように参照する）

図３〜図５を参照して、モードＳ応答の汚染について、以下の３つの典型的なケースをこれから説明する。
− ＳＳＲフルーツによる
− 同期モードＳ応答による
− モードＳ応答のマルチパスによる

前述した訂正の原理では、種々のレーダーサイトで遭遇する非常に厳しい設定に持ちこたえられない。その中から３つの例示的な（これに限定するものではない）ケースを以下に示す。
− 北欧で遭遇する図３の場合：非常に多くの非同期２次応答（「フルーツ」と称する）によって汚染される環境では、あるモードＳの選択的な質問から次のモードＳの選択的な質問の間に、関連付けられた応答は、モードＳ応答よりもかなり大きな電力を有するＳＳＲフルーツ応答によって毎回汚染されると考えられる（求められている目標物が４７０ｋｍも離れている場合、及び当該レーダーに近接するのに遠方のレーダーに応答している目標物によってフルーツが生成される場合）。非同期のフルーツは、あるモードＳ応答から次のモードＳ応答までの間に様々なビットで誤りを引き起こす。図３を見ると、時間軸の最初に、汚染されていない４つのモードＳ応答プリアンブルパルスがある。次にデータビット（図中ではビット１〜ビット５６）がくる。これらのデータビットの先頭ビットは、求められているパルスに対して非同期に到達する全符号ＳＳＲ応答（図中では影付きで示され、求められているビットより振幅が大きい）からのスプリアスパルスによって汚染されている。このようなスプリアスパルスは、実際にはかなり順方向パルスと重なるようになるのと同様に、符号間のスペースをちょうどバックフィルする可能性が高い。
− ２番目のケースを図４に示す。汚染の原因は、同一のレーダーからの質問に対して異なる航空機が送信する同期スプリアス応答にある。北欧の空中回廊等、目標物で埋め尽くされる環境でのモードＳ応答取得フェーズ（オールコール）では、求められるモードＳ応答は互いに同期して汚染される。誤りビットレートは、モードＳ応答の相互の重複率に左右される。周波数が異なる信号間のビートであるため、再発のたびに、誤りの発生するビットが必ずしも同じビットになるとは限らない。したがって、図４の場合、レーダーが第１の航空機からのモードＳ応答を受信し始めると、第２の航空機から送信された応答が、ｓ応答の第２のデータビットから届き始める。４つの同期パルスを見ると、そのうちの最初のパルスは、第１の応答の第２のパルスと第３のパルスとの間に位置し、その他の３つのパルスは第１の応答のビット３〜ビット７のパルスと、異なる様式で一部重複している。このようになる原因は、同期パルスのそれぞれの距離がデータパルスの場合と同じではないことにある。この後、第２の応答のデータパルスは、第１の応答のデータパルスと重複する。
− 図５は、同一の応答のマルチパス伝搬のケースに関するものである。強力なマルチパスが存在する場合、マルチパスは本質的にメッセージ内のすべてのビットを汚染する恐れがあるので、ＴＳがビットを誤って解読すると、そのビットはメッセージ内のどこへでも配布される場合がある。実際には、マルチパスは、３μｓ程度の期間ずつ時間的にオフセットされ、繰り返される同一の応答であるので、ビットが誤って解読されるかどうかは、メッセージそのものに依存すると共に、受信機での信号（直接応答とマルチパスによる応答）のビート（受信機の出力でパルスを歪ませる）に左右される。したがって、受信電力を利用するＴＳは、パルスの位置決めを誤り、パルスへの電力の割り当てを誤り、結果的に応答の解読を誤る場合がある。現在、誤り検出符号の原理を使用して、互いの間隔が２４μｓを超える誤りを訂正することはできない。あるモードＳ応答から次のモードＳ応答までに、誤りが発生するビットは同じではない。その理由は、順方向波形と反射波形との間のビートに起因するパルスの歪みが、再発のたびに大幅に変化するトレッド差（１０ｍｓ）に左右されるからである。

モードＳレーダーの新しい用途の市場では、以下の理由により、良好な有効性インジケータを備えることの必要性に加えて、わずかなモードＳ質問に基づいて目標物を検出することの必要性が増している。
− 監視レーダーのアンテナの回転速度が増大しており、多くの場合、４７０ｋｍの範囲については４秒で１回転である。結果として、目標物に対する照射時間が短縮されるため、失敗した場合に再質問の可能性がより制限される。
− モードＳデータトランザクションでは、目標物に対する照射時間を必要とするので、前回の試行に失敗した場合に再質問のための繰返し回数は減少する。軍事レーダーでは特定の軍事モード（１及び２）において追加の質問を必要とするので、モードＳのための繰り返し回数は更に減少する。

１９９０年代以降に出願者によって実施された二次レーダーによる応答処理は、図６のブロック図に示す２つの主な発展（図の上段と中段にそれぞれ示す）を遂げ、本発明の解決策（図の下段に示す）に至っている。このような３種類の抽出技法を実施する二次レーダーはすべて、３つの主なステージを備える。この３つのステージは、ブリップ抽出プロセスの３つの主なステップに対応し、図中では同列に示されている。ステージ１は無線周波数処理、ステージ２は信号処理（以降ＳＰと称する）、ステージ３はデータ処理（以降ＤＰと称する）である。３つの全ての実施形態においてステージ１は同じである。ステージ１には実質的にレーダーアンテナ４、受信機５、及び質問機６が含まれる。ステージ２の場合、３つの各方法の受信機の出力側に、連続した質問に対応する複数の連続する品質の検出及び判定処理操作が、順次下へ１つずつ図示されている。

以下に公知の２つの技法を説明する。

１．「応答処理及び相関器（Ｒ．Ｐ．Ｃ）」。これは、１９９２年〜１９９９年の期間に開発され、複数の特許が出願されている二次抽出器であって、革新的なＳＳＲ（二次監視レーダー）処理にのみに関し、Σチャネル上で受信された信号の形態の解析に基づく強力な識別機能を特徴とする。二次処理の原理は、ローブ内に存在するすべての目標物に対して、ローブ内の目標物あたり１２個の応答（モードＡで６個、モードＣで６個）の割合で発せられる系統的な質問をベースにしている。主要な機能は以下のように管理される（図６を参照）。
○時空管理（ＧＳＴ）：要素７（ビームのペース調整）及び要素８（ＧＳＴ）によって管理される。順序付けではインターリーブされたモードＡ及びモードＣの質問を系統的に含むため、管理が非常に簡単である。
○信号処理（ＴＳ）は以下の処理を行う。
□Σチャネル上で受信された信号の形態の解析に基づいてＳＳＲ応答を検出及び解読する。
□Σ及びΔ／Σ情報の解析に基づいて複合化された品質を確定する。
○データ処理−ＴＤ−（９）は、以下の条件に基づいてブリップの抽出を処理する。
□各モード及び全てのモードでブリップを検出した数
□モードＡ／モードＣ符号の生成。これは品質と関連付けられた各モードで、フラグ（応答のガーブルが発生するリスク、従って応答が正しく解読される可能性を提供するフラグ）を使用する符号の各パルスに対する推定器に基づいて取得された符号を解析することによって生成される。

図面内のブロック図は、上記で検討した各種の主要機能の複雑さの程度を示している。
●時空管理（ＧＳＴ）：複雑度が低い
●信号処理（ＴＳ）：複雑度は平均的
●データ処理（ＴＤ）：複雑度は平均的

２．「質問機及び応答処理（Ｉ．Ｒ．Ｐ．）」。これは１９９９年〜２００５年の間に開発された二次抽出器である。Σ及びΔで受信された信号の形態の解析によって定義されたパルスのヒストグラムに基づいて強力な識別機能の実現を目指す革新的なモードＳ信号処理に関して、複数の特許が出願されている。更に、モードＳの選択的な質問の順序付けにおける革新的なモードＳデータ処理に関して、別の特許が出願されている。モードＳ処理の原理は、ローブ内の目標物あたり２個の応答の割合で、ローブ内に存在する各目標物に対して送信される選択的な質問に基づいている。
○時空管理（ＧＳＴ）：要素１０（モードＳでのビームのペース調整）及び要素１１（モードＳでのＧＳＴ）によって管理される。これは極めて高度な管理である。その理由は、選択的な全ての質問がリアルタイムで収まる、オペレータによって選択される主要な順序付けと、選択された目標物（ローブあたり５０の目標物）からの予想される応答と関連付けられたリスニングウィンドウの配置とによって、順序付けが調整されるからである。
○信号処理（ＴＳ）：これは以下のことを行うので極めて高度な処理である。
●Σチャネル及びΔチャネルで受信された信号の形式の解析とパルスのヒストグラムとに基づいてモードＳパルスを検出する。
●Σ、Δ、及びΔ／Σパルスのヒストグラムに基づいて各パルスの複合的な品質を確定する。
●検出されたパルスに基づいて応答の検出を行う。
●検出されたパルスと、メッセージの各ビットに対応する品質とに基づいて応答メッセージの解読を行う。
●応答ごとに個別にメッセージ誤りシンドロームの計算を実行し（１２で）、必要があれば、各パルスに関連付けられた品質に基づいてメッセージの訂正を試行する。
○データ処理（ＴＤ）では、ＳＰによってすでに分離されている目標物の応答を関連付ける処理と、目標物の一般的な特性（電力、方位、距離）の計算とを行うだけである（１３）。

図面内の各ブロックは、上記で検討した種々の主要機能の複雑さの程度を示している。
●時空管理（ＧＳＴ）：複雑度が高い
●信号処理（ＴＳ）：複雑度が高い
●データ処理（ＴＤ）：複雑度が低い

現行ではＳＰは、検出された応答ごとに、従来の３つの変数（ＳＵＭ、ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ、及び「ＭＯＮＯＰＵＬＳＥ」）に従って基準値を求めると共に、３つの当該変数に対するこの値について整合性のあるサンプル（以降、整合性のあるサンプルと称する）の最大数を求める。これはまた、応答の全体の品質を示すものである。整合性のあるサンプルの最大数が大きくなるほど、全体の品質は向上する（汚染されない）。

各ビットの解読と品質（その値に関する不確実性）は、ビットの期間及び値の期間内の１つまたは複数のパルスの位置に対して、１つまたは複数のパルスの３つの変数とこの３つの変数の応答の値との関係に従って確定される。

図７のブロック図では、例として、メッセージの数ビットを詳細に示している。
この図では、メッセージが複数のマルチパスによって汚染された場合、特定のビットの解読が難しくなることを示している。
− 第１のラインは、受信機の入力側で受信された以下の信号を簡単に表現したものである。
□求められている応答信号
□５００ｎｓずれている少し弱いマルチパス
□８００ｎｓずれている第２の弱いマルチパス
− 第２のラインは、ＳＵＭ経路またはＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ経路に関して、ＴＳを利用してパルスの存在及びその値を定義する受信機の出力側での信号を示している。破線は、応答の電力を示しており、この値は応答に属する位置にある全てのパルスにわたって計算されたものである。
− 図の下部には、パルスの値の確定に関係するＴＳがもたらすと考えられる結果を示している。

本発明の主題はレーダーによって質問された航空機が返信するモード「Ｓ」応答を処理する方法であって、マルチパス伝搬の影響を大幅に抑制することができ、どんなスプリアスマルチパスであろうと各応答を考慮に入れ、伝搬条件が悪くても契約上の検出確率（Ｐｄ）を維持することを可能にする方法である。

本発明に係る処理方法は、モードＳでの質問に対応する監視レーダーによって質問された目標物からの応答を、該レーダーの受信ローブ内に存在する目標物ごとに別々に処理する方法であって、
レーダーＳＳＲの受信ローブ内に存在する種々の目標物は少なくとも１回質問され、それぞれの質問後に当該ローブについて目標物ごとに受信された全ての応答信号が収集され、信号処理モジュールにて応答検出処理操作が実行され、誤りが検出及び訂正され、対応するブリップが抽出される方法において、
信号の品質の検出及び判定処理操作が実施され、信号処理操作による解読に失敗した場合は、同一の対象物への各質問に対する格納された一連の応答を使用して合成メッセージ（モードＳメッセージの各ビットの値と品質）を形成するデータ処理モジュールによって、各メッセージのビットごとに、当該ビットの値と品質が確定され、この合成メッセージを使用して誤りの検出と訂正が実行されることを特徴とする。

本発明の一特徴によれば、
− （ＴＳによる訂正の試みが不成功に終わった結果として）解読されなかった各モードＳ応答に対して、
− （不正なメッセージ内にあまりにも多くの不良品質ビットが存在し訂正を試みることが不可能であったために）解読できなかった各モードＳ応答に対して、
信号処理モジュール（ＴＳ）は、
− レーダーの受信機の３つの出力変数（ＳＵＭ、ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ、及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥ）に対する応答の値と、３つの変数に対するこの値と整合性のある最大サンプル数と、
− 応答メッセージの各ビットの位置に潜在的に存在する可能性があるパルスごとに、３つの変数に対する値及び関連付けられたサンプルの個数（これらによってパルス値品質インジケータがもたらされる）と
− 応答検出条件を示す情報と、を送信する。

本発明の別の特徴によれば、少なくとも２つの受信された応答が信号処理モジュールによって解読されない場合または解読不可能とみなされた場合はすぐに、データ処理モジュールが以下のステップを実行して応答を再構築する。
− モードＳメッセージのビットごとに、受信した全ての応答についてビットの潜在的に存在する可能性があるパルスからの情報（受信レーダーからの出力変数ごとに提供される情報であって、応答内の整合性のあるサンプル数、応答の品質フラグ、各パルスの値とサンプル数等）に対して実行される解析に基づく推定器を設定するステップ。
− 常に推定器の値及びビットあたりの複数のパルスの存在に従って、メッセージのビットごとに推定器の値が最大であるパルスの位置を解読し、各ビットに品質を割り当てるステップ。
− メッセージの新しい解読を利用して誤りを検出するステップ。
− 必要に応じて、ＴＳで行うように、各ビットの新しい品質を利用してメッセージの該当するビットの訂正を試みるステップ。

したがって、本発明では、受信された全ての応答を全面的にリアルタイムで利用することを提案するものであり、応答間で生じる汚染の非安定性を利用することにより、より正確な応答を再構築することができ、ＳＵＭ経路とＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ経路の両方でそれぞれ最良のパルスを取得すること及び品質を確定するための「モノパルス」情報を利用することにより、メッセージの該当ビットの品質を向上させることができる。ビット品質がより正確になるおかげで、直接「再構築された」正確な応答を取得する確率が高められ、必要ならばＣＲＣに基づいて応答を最も良く訂正できる確率も高められる。受信された応答のうち互いに独立に訂正不可能な応答をリアルタイムで解析すれば（一連の当該応答を各パルスのレベルで）、訂正の後すぐに特定の目標物に質問することを停止することにより、モードＳの選択的な質問の数を大幅に削減（２〜３倍）し、ローブ内のもっと他の目標物に対応することが可能である。

本発明の別の特徴によれば、一回転あたり約４秒の速度より速い回転速度で動作しているレーダーにおいて、レーダーのローブ内に存在する目標物の性質に従ってレーダー時間を好適に配分するために、オールコール（ＡＣ）期間及びロールコール（ＲＣ）期間が排除される。ローブ内に存在するＳＳＲブリップを考慮して、モードＳの質問の配置を行うのが有利である。

本発明は、非限定的な例として取り上げ、添付の図面によって示した実施形態の詳細な説明を読めばより良く理解できるであろう。

前述したとおり、例示的なモードＳ応答を示すタイミング図である。 前述したとおり、モードＳ応答の汚染の例を示すタイミング図である。 前述したとおり、モードＳ応答の種々の汚染の特徴の一例を示すタイミング図である。 前述したとおり、モードＳ応答の種々の汚染の特徴の一例を示すタイミング図である。 前述したとおり、モードＳ応答の種々の汚染の特徴の一例を示すタイミング図である。 ３つの部分から成るブロック図である。図の上段と中段に示す最初の２つは、前述したとおり、従来技術の方法に関する。図の下段に示す第３の部分は、本発明の方法の主要ステップを図示したものである。 モードＳ応答の一部分のタイミング図であり、従来技術の訂正方法で生じる問題点を示している。 図６の「モードＳビーム抽出器」の機能の一部に対応する本発明を実施する装置のブロック図である。

本発明の方法に関する図６の下段では、ステージ２の信号処理において、複数の連続的な品質検出及び判定シーケンスを示している（後者の数は連続的な解読の失敗と関連付けられる）。Σチャネル及びΔチャネルで応答を検出するための処理操作が実行されると共に、Σ及びΔチャネルの品質及びΔ／Σ情報（「モノパルス」）の品質を、Σ、Δ、及びΔ／Σヒストグラムの値を考慮して判定するための処理が実行される。これらの処理操作の結果は、誤り検出及び誤り訂正回路１５に送信され、失敗した場合は、同時にモードＳ抽出機１４にも送信される。質問の順序付けは、ペーシング装置１６及びモードＳのＧＳＴ装置１７によって制御される。

次に、汚染が原因で複数の応答を解読できない場合に実行される本発明に係る処理について図８を参照しながら以下に説明する。ステージ２の信号処理（ＴＳ）では、生成された選択的な応答ごとに（ローブあたり最大で５〜１０）、以下のメッセージ情報を提供する（１８．１〜１８．Ｎ）（送信する質問、その結果として受信する応答は失敗が存在する限り常に同じとなるので、一連の応答１〜Ｎについては同じである）。
＞メッセージ（５６ビットまたは１１２ビットからなる）内に存在するビット数
●Σチャネルの場合
●Δチャネルの場合
＞これらの同一ビットの品質
●Σチャネルの場合
●Δチャネルの場合
●Δ／Σモノパルス情報の場合
＞応答の全体の特性（１９．１〜１９．Ｎ）：Σ、Δ、Δ／Σヒストグラムの結果、値、期待値と整合性のあるサンプルの最大数、「ガーブル」（汚染）インジケータ等。この情報は、ループバック（２０．１〜２０．Ｎ）させることによりデータを失うことなく再読み込み可能なシフトレジスタに格納される。メッセージの潜在的に存在する可能性があるパルスごとに（即ち、パルスの理論的な位置に対して、その位置での許容差を足し算または引き算したもの）、受信した全ての応答の各変数（ＳＵＭ、ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ、及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥ）に関する全ての先行情報を利用する推定器が設定される（２１）。それを基に以下の情報が、メッセージのビットごとに推測される。
− 推定器によって、最も大きな値を持つと判定されたパルスの位置に続くビットの値。
− 推定器によって割り当てられた値に応じて各ビットに関連付けられる品質と、ビットあたりに複数のパルスが存在するかどうか（２２）

次に、信号処理レベルで行われていたように従来どおり手順が進められて、ローブから取得可能な一連の応答で生成される当該新規合成メッセージを利用して誤りが検出される（２３）。必要があれば、各ビットの新しい品質を利用することにより、メッセージのビットの訂正が試行される（この機能もＴＳの場合と同じである）。最後に、上記３つの変数に対して解読されたメッセージが取得される（２４）。

成功の確率を高めるには、以下の条件で個別にメッセージの解読を実行する。
− ２つの変数ＳＵＭ及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥ
− ２つの変数ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥ
− ３つの全ての変数ＳＵＭ、ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ、ＭＯＮＯＰＵＬＳＥ
例えば、ローブ内でマルチパスの方位がずれている場合は、汚染の不安定特性を利用する。

３つの解読及び訂正のいずれも成功しなかった場合は、新しい質問を送信する必要がある。取得された応答がまたしてもＴＳによって訂正されなかった場合は、前述したＴＤ処理が３つの応答に基づいて完全に繰り返される。成功するまでこのように処理が繰り返される。

ＴＤによるこの新しい解読に成功すると、必要とされる選択的な質問の個数を削減することができ、それにより、送信機の使用が軽減され、そのデューティサイクルが制限される。したがって、アンテナのローブが多数の航空機に照射する際に、負荷に起因する飽和状態を防止できる。更に、これにより、後続の「ロールコール」期間により多くの航空機をスケジュールすることが可能となる共に、レーダーステーションの起動時にモードＳ航空機をより短時間でピックアップ（応答のピックアップ確率ＰＲがＰＲ＝１となるように）することも可能になる（現行ＰＲ＝０．５）。

このように、このメッセージ解読処理操作では、受信した全ての応答を利用するので、個別に取得された各応答の解読が失敗する原因となっていた汚染の不安定性を有効に利用する方法が実現される。

結果として、観測されるガーブル及びマルチパスは応答間で安定せず、解読に失敗するメッセージのビットは常に同じになるわけではないので、本発明の方法を利用すればメッセージの解読を正しく行える可能性が大幅に高まる。したがって本発明の方法を使用すれば、追加の質問を生成することなく、新しい応答メッセージを演繹的に、個別に受信した各応答の場合よりも良好な品質で解読することができる。

本発明の処理は、既存の方法が適していない極めて汚染度の高い電磁環境（応答失敗以外の理由で同じ目標物に質問が再度送信される場合がある）で有用である。

本発明の一特徴によれば、リアルタイム処理は、十分なパワーを提供している場合、ローブ内で必要に応じて適用され得る。このため、横断的に利用されていた先行する応答によって正確なメッセージまたは訂正可能なメッセージの生成が可能になるとすぐに、リアルタイム処理により選択的な質問を必要数だけ生成することができる。更に、これまでよりも非常に多くの様々な目標物を処理できるようになる。或いは、計算能力が追加されない場合は、ローブ端部で、受信した応答を非リアルタイムで利用することが可能である。そのため、ローブからの応答のうちの１つに対してメッセージの解読が行われない場合でも、メッセージを解読できる可能性が高くなる。

受信した全ての応答を利用するメッセージ解読処理操作では、ＳＳＲ非同期応答による「ガーブル」汚染や航空機の距離的な変移の結果として応答間で差が出るマルチパス等、各応答の解読失敗の原因となった汚染の不安定性を有効に利用することができる（段階的な差は変化するので、順方向の波形と反射波形との間のビートは、リフレクタの修正の可能性が生じるのに加えて異なる信号をもたらす）。

更に、ＦＡＡ、ＥＵＲＯＣＯＮＴＲＯＬ、またはＳＴＡＮＡＧによって提示される従来の順序付けはもはや適切でない。このことは、より速い回転速度（１、２、または４秒／１回転）で回転し、従来のＳＩＦモード（モード１及び２）に対する互換性を維持する必要があるＩＦＦ軍事レーダーでのモードＳプロトコルの初期使用から、また、速い回転速度（４秒／１回転）で「データリンク」性能を提供できる民間レーダーからのリクエストから明らかである。回転速度が速いレーダーの場合、「オールコール」（ＡＣ）期間と「ロールコール」（ＲＣ）期間とに基づく固定的な順序付けでは、ローブ内でのＳＩＦ質問の個数と、データリンクに対する選択的なモードＳ伝送に割り当てられる期間とが制限される。

ＩＦＦアンテナは電子的走査型アンテナではないので、目標物の照射時間はレーダーの回転速度に直接関係している。各種のプロトコルに対して期間を固定的に割り当てた場合（ＳＩＦに対してはＡＣ、モードＳに対してはＲＣ）、ローブ内に存在するＳＳＲ／ＳＩＦまたはモードＳの目標物の性質及び品質にレーダーを適合させることができない。

本発明の有利な適用によれば、ＡＣ及びＲＣ期間を固定的に割り当てないこととする提案がなされている。したがって、２つのプロトコルを組み合わせることにより、ローブ内に存在する目標物（ＳＩＦまたはモードＳ）、及び必要とされる質問のタイプ（ＳＩＦまたはモードＳデータリンク）に応じてレーダー時間を最適化することができる。モードＳ質問とＳＩＦ応答との間のガーブルまたはモードＳ応答とＳＩＦ応答との間のガーブルを回避するために、モードＳ質問の配置では、ＲＣ期間内でのモードＳ応答の相対的な配置において実施されるのと同様の方法で、ＳＩＦ応答の予測位置を考慮する。

それでも、航空機で埋め尽くされる領域では、１つまたは複数のＳＳＲ応答（同期または非同期）によってモードＳ応答が汚染される確率が非常に高い。実は、航空機の距離及び方位の分布に左右されるＳＳＲ同期トランザクションでは、非常に局部的密集しているためにインターリーブすることが不可能で且つモードＳ応答を同期ＳＳＲ応答と重複させることが極めて重要な応答ブロックが形成される可能性があるので、ＳＳＲ同期トランザクション（質問及び応答）の中に、モードＳトランザクション（質問及び応答）をインターリーブすることがいつも可能なわけではない。

そのような場合、本発明では、当該重複のケースの非定常性を利用してモードＳ応答を解読する方法を提供する。これにより、ＡＣ期間及びＲＣ期間の排除を実現して、目標物の特性に応じてレーダー時間を最適化することができる。

Claims (10)

1. モードＳでの質問に対応する監視レーダーによって質問された目標物からの応答を、該レーダーの受信ローブ内に存在する目標物ごとに別々に処理する方法であって、
   前記レーダーＳＳＲの受信ローブ内に存在する前記種々の目標物が少なくとも１回質問され、それぞれの質問後に当該ローブについて目標物ごとに受信された全ての応答信号が収集され、信号処理モジュール（ＴＳ）にて応答検出処理操作が実行され、誤りが検出及び訂正され、対応するブリップが抽出される方法において、
   前記信号の品質の検出及び判定処理操作が実施され、前記信号処理操作による解読に失敗した場合は、同一の対象物への各質問に対する格納された一連の応答を使用して合成メッセージを形成するデータ処理モジュール（ＴＤ）によって、各メッセージのビットごとに、当該ビットの値と品質が確定され、この合成メッセージを使用して誤りの検出と訂正が実行されることを特徴とする方法。
2. 前記合成メッセージが前記モードＳメッセージの各ビットの値と品質とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記信号処理操作による訂正の試みの不成功に伴い解読されなかった各モードＳ応答に対して、または不正なメッセージ内にあまりにも多くの不良品質ビットが存在し前記訂正を試みることが不可能であったために解読できなかった各モードＳ応答に対して、前記信号処理モジュール（ＴＳ）は、
   前記レーダーの受信機の３つの出力変数（ＳＵＭ、ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ、及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥ）に対する前記応答の値と、前記３つの変数に対するこの値と整合性のある最大サンプル数と、
   前記応答メッセージの各ビットの位置に潜在的に存在する可能性があるパルスごとに、前記３つの変数に対する値及び関連付けられたサンプルの個数（これらによってパルス値品質インジケータがもたらされる）と
   応答検出条件を示す情報と、
   を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくとも２つの受信された応答が前記信号処理モジュールによって解読されない場合または解読不可能とみなされた場合はすぐに、前記データ処理モジュール（ＴＤ）が、
   モードＳメッセージのビットごとに、受信した全ての応答についてビットの潜在的に存在する可能性があるパルスからの情報（前記受信レーダーからの出力変数ごとに提供される情報であって、前記応答内の整合性のあるサンプル数、前記応答の品質フラグ、各パルスの値とサンプル数等）に対して実行される解析に基づく推定器を設定し、常に前記推定器の値及びビットあたりの複数のパルスの存在に従って、前記メッセージのビットごとに前記推定器の値が最大である前記パルスの位置を解読し、各ビットに品質を割り当てるステップと、
   前記メッセージの新しい解読を利用して誤りを検出するステップと、
   を実行して応答を再構築することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. メッセージの訂正が可能及び必要である場合に、前記データ処理モジュールが、各ビットの新しい品質を利用して前記メッセージの該当するビットの訂正を試みることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 成功の可能性を高めるために、前記メッセージを解読するための試みは、
   前記２つの変数ＳＵＭ及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥと、
   前記２つの変数ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥと、
   ３つの全ての変数ＳＵＭ、ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ、及びＭＯＮＯＰＵＬＳＥと、
   において、前記汚染の特性（振幅、照準ミス、時間安定性の欠如）を有効に利用するために、別々に実行され、前記モードＳメッセージに対する前記３つの試みのうちの１つでも成功すれば正常に解読されたとみなすことができる、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 十分なリアルタイム演算能力が提供されている場合に、選択的な質問の数を削減するために、各ローブ内でリアルタイムですでに受信されているそれらを利用することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. ローブの端部では、前記ローブからの前記応答のうちの１つに対してメッセージの解読が行われていない場合でも該メッセージの解読が可能になるように、前記受信された応答が非リアルタイムで利用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
9. 一回転あたり約４秒の速度より速い回転速度で動作しているレーダーにおいて、前記レーダーのローブ内に存在する前記目標物の性質に従って前記レーダー時間を好適に配分するために、前記オールコール（ＡＣ）期間及びロールコール（ＲＣ）期間が排除されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ローブ内に存在する一連のＳＳＲ／ＳＩＦブリップを考慮することにより、モードＳでの前記質問が配置されることを特徴する請求項９に記載の方法。

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