JP2011043430A - モードｓを有する二次監視レーダ装置及びその二次監視レーダ装置に用いられる制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチパスの影響でＭＩＩＰ質問に対し、モードＳ応答を返送しないリアル機からモードＳ応答を返送できるようにした二次監視レーダ装置を提供する。
【解決手段】制御装置１６において、モードＳレーダ地上局がカバーする監視領域の少なくとも一部に対し、ＭＩＩＰ質問を行うことでモードＳによるオールコール質問を行いつつゴースト機やリアル機からモードＡ／Ｃによる応答信号を返送させることで、反射物の反射によりゴースト機ＧＴがロールコールに移行しているか否かを確認し、異なる方位から返送される複数の応答信号それぞれに付加されるモードＡアドレスが一致する場合に、モードＳによるオールコール質問に応答信号を返送されない目標方向に対し、ＳＬＯスキャンを実行し、ＳＬＯ質問に対し返送された応答信号をリアル応答として検出するようにしている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば航空管制用レーダ装置に用いられるモードＳを有する二次監視レーダ装置及びその二次監視レーダ装置に用いられる制御方法に関する。

航空管制用の二次監視レーダ装置は、例えば特許文献１に示されているように、質問信号を航空機上のトランスポンダ（応答装置）に送信し、このトランスポンダにより復号された質問信号に対応する応答信号を受信することによって航空機の識別を行なうものである。この場合、モノパルス測角方式により航空機の距離及び方位を求めている。

特開２００８−２４９２９１号公報

ところで、上記二次監視レーダ装置を用いるレーダ地上局では、監視領域に進入する航空機に対しモードＳのオールコールによる質問信号を送出し、この質問に対し返送される応答信号を受信した航空機に対し個別に質問信号を送出するロールコールを実行することで航空機の追跡を行うようにしている。また、モードＳを有する二次監視レーダ装置において、モードＡ／Ｃ質問には応答するが、モードＳ質問に応答しない航空機の存在が明らかになり、地上側における対策として、モードＳトランスポンダからモードＡ／Ｃ、モードＳ両方の応答を引き出すことにより、モードＳ質問には応答せずとも、モードＡ/Ｃ応答に基づく航空機監視を可能とするＭＩＩＰ(Mode S Intermediate Interrogation Pattern)機能がある。

マルチパスの影響がある状態でＭＩＩＰ質問をすると、マルチパスの影響でゴースト機が先にロールコールに移行すると、リアル機の方向でオールコール質問してもロックアウトがかかっているため、オールコール応答を返さないのでリアル機がモードＡ／Ｃ質問には応答するが、モードS質問には応答しないで本来モードＳ搭載機であるにもかかわらずモードＳとして検出できない。

そこで、この発明の目的は、マルチパスの影響でＭＩＩＰ質問に対し、モードＳ応答を返送しないリアル機からモードＳ応答を返送できるようにした二次監視レーダ装置及びその二次監視レーダ装置に用いられる制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明に係る二次監視レーダ装置は、レーダ地上局に備えられ、当該レーダ地上局がカバーする監視領域内に進入する目標対象物に対しモードＳで規定されるオールコール質問信号を送出し、このオールコール質問に対し返送される応答信号を受信した目標対象物に対し個別に質問信号を送出するロールコールを実行することで目標追跡を行うモードＳを有する二次監視レーダ装置において、モードＳによるオールコール質問を行うとともに、モードＡ／Ｃによる質問を行い、モードＳによるオールコール質問に応答信号を返送しないロックアウトが設定された目標対象物に対しモードＡ／Ｃの質問に応答信号を返送させるＭＩＩＰ(Mode S Intermediate Interrogation Pattern)モードの質問をレーダ地上局がカバーする監視領域の少なくとも一部で実行するＭＩＩＰ質問実行手段と、このＭＩＩＰ質問実行手段によるＭＩＩＰモードの質問信号に対し、互いに異なる方位から返送される複数の応答信号それぞれに付加されるモードＡアドレスが一致するか否かを判定する判定手段と、この判定手段によりモードＡアドレスが一致すると判定された場合に、モードＳによるオールコール質問に応答信号が返送されない目標位置に対し、ロックアウトが設定された目標対象物に対しロックアウト無視の指示を出して応答確率を所定値より下げる質問を行うロックアウトオーバライドオールコール走査を実行する走査実行手段と、ロックアウトオーバライドオールコール走査で返送された応答信号をリアル応答として検出するリアル応答検出手段とを備えるようにしたものである。

この構成によれば、レーダ地上局がカバーする監視領域の少なくとも一部に対し、ＭＩＩＰ質問を行うことでモードＳによるオールコール質問を行いつつ目標対象物からモードＡ／Ｃによる応答信号を返送させることで、マルチパスの影響によりゴースト機がロールコールに移行しているか否かを確認することができ、異なる方位から返送される複数の応答信号それぞれに付加されるモードＡアドレスが一致する場合に、モードＳによるオールコール質問に応答信号を返送されない目標方向に対し、ロックアウトオーバライドオールコール走査（以下、ＳＬＯ走査と略す）を実行し、ＳＬＯ質問に対し返送された応答信号をリアル応答として検出するようにしている。

従って、反射物の反射によりモードＳリアル機を検出できなかった場合であっても、ＭＩＩＰ質問に対しモードＳ応答を返送しない目標方位にＳＬＯ質問することでリアル機の検出を可能にすることができる。

上記発明によれば、マルチパスの影響でＭＩＩＰ質問に対し、モードＳ応答を返送しないリアル機からモードＳ応答を返送できるようにした二次監視レーダ装置及びその二次監視レーダ装置に用いられる制御方法を提供することができる。

この発明の一実施形態のモードＳを有する二次監視レーダ装置における通常動作時の監視システムを示す図。 ＭＩＩＰモード動作時の監視システムを示す図。 この発明において、モードＳレーダ地上局における目標の検出動作を示す図。 この発明において、ＳＬＯ質問を行うタイミングを示す図。 この発明に係るモードＳを有する二次監視レーダ装置の一実施形態の構成を示すブロック図。 上記図５に示したメモリの記憶内容の一例を示す図。 同実施形態における制御装置の処理手順を示すフローチャート。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、この発明に係る実施形態を説明するに先立ち、その動作原理について説明する。

図１は、この発明の一実施形態のモードＳを有する二次監視レーダ装置における通常動作時の監視システムを示す図である。図２は、ＭＩＩＰ(Mode S Intermediate Interrogation Pattern)モード動作時の監視システムを示す図である。

本実施形態のＭＩＩＰモードでは、従来のモードＳモードのシステムでは使用しなかったＰ４パルスが無いモノパルス形式の質問（モードＡ／Ｃ質問）とモードＳオールコール質問／ロールコール質問とを交互に行う方式が採用される。また、本システムによりモードＳ航空機ＡＰ１もモードＡ／Ｃ応答することとなる。

通常動作時は、図１に示すように、質問を受けて折り返す動作を行うモードＳ航空機ＡＰ１に搭載されたモードＳ対応トランスポンダ、同様に非モードＳ航空機ＡＰ２に搭載されたモードＳ非対応トランスポンダと、各トランスポンダに送信するそれぞれモードＳオールコール質問／ロールコール質問及びモードＡ／Ｃ質問（Ｐ４パルス有り）のパルス変調信号の生成処理、及び、モードＳ対応トランスポンダからのモードＳオールコール質問／ロールコール質問に対するモードＳ応答、モードＳ非対応トランスポンダからのモードＡ／Ｃ質問に対する応答の受信処理を行うモードＳ地上局ＢＳ１とモードＡ／Ｃ地上局ＢＳ２とから構成される。

ＭＩＩＰモード動作時は、図２に示すように、質問を受けて折り返す動作を行うモードＳ航空機ＡＰ１に搭載されたモードＳ対応トランスポンダ、同様に非モードＳ航空機ＡＰ２に搭載されたモードＳ非対応トランスポンダと、各トランスポンダに送信するそれぞれモードＳオールコール質問／ロールコール質問及びモードＡ／Ｃ質問（Ｐ４パルス無し）のパルス変調信号の生成処理、及び、モードＳ対応トランスポンダからのモードＳオールコール質問／ロールコール質問に対するモードＳ応答、モードＳ非対応トランスポンダからのモードＡ／Ｃ質問に対する応答の受信処理を行うモードＳ地上局ＢＳ１とモードＡ／Ｃ地上局ＢＳ２とから構成される。

図３は、モードＳレーダ地上局ＢＳ１における目標の検出動作を示している。モードＳレーダ地上局ＢＳ１は、図３に示すように、モードＳオールコールによる質問信号を送信して監視領域を方位方向（アジマス（ＡＺ）方向）に走査する。そして、目標とするリアル機ＲＴからの応答信号を受信検波して復号することで、リアル機ＲＴを検出する。

ところで、上記モードＳレーダ地上局ＢＳ１は、走査域内の反射物Ｒによる反射でゴースト機ＧＴを検出することもある。そうすると、ゴースト応答が先にオールコールから個別質問によるロールコールに移行することになる。この場合、航空機は、ロールコールによる質問信号のみを受け付けるロックアウトを設定する。

このゴースト機ＧＴのロールコール移行状態において、モードＳレーダ地上局ＢＳ１はリアル機ＲＴの方向へオールコールによる質問信号を送出してもロックアウトがかかってしまうため、リアル機ＲＴの方向からは応答信号が返送されず、これによりリアル応答が検出できない。

また、モードＡ／Ｃによるオールコール質問（Ｐ４パルス有り）に対し、ゴースト機ＧＴ及びリアル機ＲＴは何も応答を返送しない。そこで、モードＳシステムにおいて、ゴーストが発生すると予想されるアジマス領域に対し、通常のモードＳオールコール質問／ロールコール質問に加え、Ｐ４パルスが有るモードＡ／Ｃオールコール質問の代わりに、Ｐ４パルスが無いモードＡ／Ｃ質問を行うＭＩＩＰモードによる質問を行うようにし、ゴースト機ＧＴ及びリアル機ＲＴからモードＳ応答が無かった場合でも、モードＡ／Ｃ応答が得られるようにしている。

ところで、マルチパスの影響がある状態でＭＩＩＰ質問をすると、マルチパスの影響でゴースト機ＧＴが先にロールコールに移行すると、リアル機ＲＴの方向でオールコール質問してもロックアウトがかかっているため、オールコール応答を返さないのでリアル機ＲＴがモードＡ／Ｃ質問には応答するが、モードS質問には応答しないで本来モードS搭載機であるにもかかわらずモードＳとして検出できない。

そこで、マルチパスの影響でゴースト機ＧＴが先にロールコールに移行した場合、ＭＩＩＰ質問に対し、モードＳの応答ができないモードＳ搭載のリアル機ＲＴはモードＡ／Ｃで応答を返す。ゴースト機ＧＴはモードＳ応答とモードＡ／Ｃ応答の両方を返す。ゴースト機ＧＴのモードＳアドレスと同じでかつモードＡ／Ｃにしか応答しないリアル機ＲＴの方向に、ＳＬＯ質問をすることで、ロックアウトを無視してオールコール応答を返すようになるので、モードＳ搭載のリアル機ＲＴからもモードＳ応答を検出できるようにした。

ＳＬＯ質問とは、図４に示すように、ロックアウト無視の指示をし、応答確率（ＰＲ値）を下げる質問をすることで、ロックアウトした航空機に対してもオールコールが受信できるようにしたものである。なお、ＰＲ値が０．２５である場合、４回の質問信号に対し１回は応答信号を返送し、ＰＲ値が０．５である場合、２回の質問信号に対し１回は応答信号を返送する。

上記の原理に基づき、以下にこの発明の実施形態について説明する。

図５は、本発明に係り、モードＳレーダ地上局ＢＳ１に備えられる二次監視レーダ装置の構成を示すブロック図である。図５において、質問信号送信器１１から発生されたオールコールによる質問信号は、アンテナ１２により所定方向に向けて送出される。航空機ＲＴから返送される応答信号は、アンテナ１２で受信され、増幅器１３で増幅された後、和・差信号検出器１４に供給される。この和・差信号検出器１４は、各象限の受信信号を加算して和信号Σを生成し、各象限の受信信号を減算することで差信号Δを生成する。

上記和・差信号検出器１４で得られた和信号Σ及び差信号Δは、目標情報検出器１５に供給される。目標情報検出器１５は、和信号Σ及び差信号Δから目標方向及び目標とする航空機ＲＴまでの距離を検出するものである。この検出情報は、制御装置１６に供給される。

制御装置１６は、目標情報検出器１５により監視領域内に目標とする航空機ＲＴが検出された場合に、メモリ１７に目標位置と目標を特定するモードＳアドレスとを対応付けて記憶する。メモリ１７には、図６に示すデータが記憶される。そして、制御装置１６は、メモリ１７に記憶された目標に対し個別質問を行うように質問信号送信器１１及びアンテナ１２を制御する。

ところで、上記制御装置１６は、この発明に係わる機能として、ＭＩＩＰモード制御部１６１と、判定部１６２と、ＳＬＯスキャン制御部１６３と、リアル応答検出部１６４とを備えている。

ＭＩＩＰモード制御部１６１は、ＭＩＩＰモードによる質問信号をモードＳレーダ地上局ＢＳ１の監視領域内の少なくとも一部で実行するように質問信号送信器１１及びアンテナ１２を制御する。

判定部１６２は、ＭＩＩＰモード制御部１６１によるＭＩＩＰモードの質問信号に対し、互いに異なる方位から返送される複数の応答信号それぞれに付加されるモードＡアドレスが一致するか否かを判定する。

ＳＬＯスキャン制御部１６３は、モードＡアドレスが重複した場合に、モードＳによるオールコール質問に応答信号が返送されない目標方向に対し、ＳＬＯスキャンを実行するように質問信号送信器１１及びアンテナ１２を制御する。また、ＳＬＯスキャン制御部１６３は、オペレータが調整器１８によりＰＲ値を変更する操作をなされた場合に、ＰＲ値の変更を行うようにしている。

リアル応答検出部１６４は、ＳＬＯスキャンで応答信号を返送した航空機のモードＳアドレスと、メモリ１７に記憶されロールコールに移行済みの目標のモードＳアドレスが一致し、目標位置に所定値以上の差がある場合に、ＳＬＯスキャンで返送された応答信号をリアル応答として検出し、メモリ１７中の該当するアドレスの目標位置を更新する。なお、制御装置１６は、リアル応答が得られた目標方向に対し、個別質問を行うようにする。

次に、上記構成における動作について説明する。
図７は、ゴースト応答を検出する際の制御装置１６の処理手順を示すフローチャートである。まず、制御装置１６は、質問信号送信器１１及びアンテナ１２を制御して、モードＳオールコール質問によるスキャンを自局ＢＳ１の監視領域内で実行する（ステップＳＴ７ａ）。そして、スキャン実行中に応答信号を返送した目標位置（Ｘ２，Ｙ３）と目標を特定するモードＳアドレス（ａｂ）とを対応付けてメモリ１７に登録する（ステップＳＴ７ｂ）。

続いて、制御装置１６は、メモリ１７に登録された各航空機に対し個別質問を行うように質問信号送信器１１及びアンテナ１２を制御し、しかる後に、監視領域の一部に対しＭＩＩＰモードによる質問信号、つまりモードＳによるオールコール質問信号を送出すると共に、モードＡ／Ｃによる質問信号を送出し（ステップＳＴ７ｃ）、モードＡ／Ｃによる応答信号が返送されるか否かの判断を行う（ステップＳＴ７ｄ）。

ここで、異なる方位から複数の応答信号が返送された場合に（Ｙｅｓ）、制御装置１６は各応答信号に付加されるモードＡアドレスが重複するか否かの判断を行う（ステップＳＴ７ｅ）。

ここで重複した場合（Ｙｅｓ）、モードＳによる応答信号が返送されない目標方向に対しＳＬＯスキャンを実行し（ステップＳＴ７ｆ）、応答信号が返送されるか否かの判断を行う（ステップＳＴ７ｇ）。

ここで、応答信号が返送された場合に（Ｙｅｓ）、制御装置１６はＳＬＯ質問に対し応答があったほうをリアル応答と特定し（ステップＳＴ７ｈ）、メモリ１７中のモードＳアドレス（ａｂ）の目標位置（Ｘ２，Ｙ３）をＳＬＯ質問により応答信号が返送された目標位置に更新する。

以後、制御装置１６は、リアル応答に対して、ロールコールによる質問信号を送出する。なお、上記ステップＳＴ７ｄにおいて応答がなかった場合（Ｎｏ）や、上記ステップＳＴ７ｅにおいてモードＡアドレスが重複しなかった場合には（Ｎｏ）、制御装置１６は上記ステップＳＴ７ｃの処理に移行する。さらに、上記ステップＳＴ７ｇにおいて応答がなかった場合（Ｎｏ）、制御装置１６は処理をそのまま終了する。

以上のように上記実施形態では、制御装置１６において、モードＳレーダ地上局ＢＳ１がカバーする監視領域の少なくとも一部に対し、ＭＩＩＰ質問を行うことでモードＳによるオールコール質問を行いつつゴースト機ＧＴやリアル機ＲＴからモードＡ／Ｃによる応答信号を返送させることで、反射物Ｒの反射によりゴースト機ＧＴがロールコールに移行しているか否かを確認し、異なる方位から返送される複数の応答信号それぞれに付加されるモードＡアドレスが一致する場合に、モードＳによるオールコール質問に応答信号を返送されない目標方向に対し、ＳＬＯスキャンを実行し、ＳＬＯ質問に対し返送された応答信号をリアル応答として検出するようにしている。

従って、反射物Ｒの反射によりモードＳリアル機ＲＴを検出できなかった場合であっても、ＭＩＩＰ質問に対しモードＳ応答を返送しない目標方位にＳＬＯ質問することでリアル機ＲＴの検出を可能にすることができる。

なお、ＭＩＩＰ質問信号送出する領域については、モードＳレーダ地上局ＢＳ１がカバーする全監視領域であってもよい。

また、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１１…質問信号送信器、１２…アンテナ、１３…増幅器、１４…和・差信号検出器、１５…目標情報検出器、１６…制御装置、１７…メモリ、１８…調整器、１６１…ＭＩＩＰモード制御部、１６２…判定部、１６３…ＳＬＯスキャン制御部、１６４…リアル応答検出部、ＲＴ…リアル機、Ｒ…反射物、ＧＴ…ゴースト機、ＢＳ１…モードＳレーダ地上局。

Claims (3)

1. レーダ地上局に備えられ、当該レーダ地上局がカバーする監視領域内に進入する目標対象物に対しモードＳで規定されるオールコール質問信号を送出し、このオールコール質問に対し返送される応答信号を受信した目標対象物に対し個別に質問信号を送出するロールコールを実行することで目標追跡を行うモードＳを有する二次監視レーダ装置において、
   前記モードＳによるオールコール質問を行うとともに、モードＡ／Ｃによる質問を行い、前記モードＳによるオールコール質問に応答信号を返送しないロックアウトが設定された目標対象物に対し前記モードＡ／Ｃの質問に応答信号を返送させるＭＩＩＰ(Mode S Intermediate Interrogation Pattern)モードの質問を前記レーダ地上局がカバーする監視領域の少なくとも一部で実行するＭＩＩＰ質問実行手段と、
   このＭＩＩＰ質問実行手段による前記ＭＩＩＰモードの質問信号に対し、互いに異なる方位から返送される複数の応答信号それぞれに付加されるモードＡアドレスが一致するか否かを判定する判定手段と、
   この判定手段によりモードＡアドレスが一致すると判定された場合に、前記モードＳによるオールコール質問に応答信号が返送されない目標位置に対し、前記ロックアウトが設定された目標対象物に対し前記ロックアウト無視の指示を出して応答確率を所定値より下げる質問を行うロックアウトオーバライドオールコール走査を実行する走査実行手段と、
   前記ロックアウトオーバライドオールコール走査で返送された応答信号をリアル応答として検出するリアル応答検出手段とを具備したことを特徴とする二次監視レーダ装置。
2. 前記走査実行手段は、前記応答確率を任意に設定可能な調整器を備えることを特徴とする請求項１記載の二次監視レーダ装置。
3. レーダ地上局に備えられ、当該レーダ地上局がカバーする監視領域内に進入する目標対象物に対しモードＳで規定されるオールコール質問信号を送出し、このオールコール質問に対し返送される応答信号を受信した目標対象物に対し個別に質問信号を送出するロールコールを実行することで目標追跡を行うモードＳを有する二次監視レーダ装置で使用される制御方法において、
   前記モードＳによるオールコール質問を行うとともに、モードＡ／Ｃによる質問を行い、前記モードＳによるオールコール質問に応答信号を返送しないロックアウトが設定された目標対象物に対し前記モードＡ／Ｃの質問に応答信号を返送させるＭＩＩＰ(Mode S Intermediate Interrogation Pattern)モードの質問を前記レーダ地上局がカバーする監視領域の少なくとも一部で実行し、
   前記ＭＩＩＰモードの質問信号に対し、互いに異なる方位から返送される複数の応答信号それぞれに付加されるモードＡアドレスが一致するか否かを判定し、
   モードＡアドレスが一致すると判定された場合に、前記モードＳによるオールコール質問に応答信号が返送されない目標位置に対し、前記ロックアウトが設定された目標対象物に対し前記ロックアウト無視の指示を出して応答確率を所定値より下げる質問を行うロックアウトオーバライドオールコール走査を実行し、
   前記ロックアウトオーバライドオールコール走査で返送された応答信号をリアル応答として検出することを特徴とする制御方法。

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