JP2013096975A

JP2013096975A - 二次監視レーダ

Info

Publication number: JP2013096975A
Application number: JP2011243370A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Takeda; 孝文武田; Yoshinori Kuji; 義則久慈
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-05-20
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: JP5858733B2

Abstract

【課題】航空機の監視性能を向上する。
【解決手段】モードＳ二次監視レーダは、記憶部と、登録手段と、監視処理手段と、判定手段とを備える。記憶部は、質問の送信対象である航空機のモードＳアドレスのリストを記憶する。登録手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答に含まれるモードＳアドレスが記憶部で記憶されるリストに含まれていないとき、当該モードＳアドレスを記憶部が記憶するリストに登録する。監視処理手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答の処理結果を利用して航空機を監視する。判定手段は、航空機から送信された応答以外の信号を受信すると、当該信号に含まれるモードＳアドレスが記憶部に記憶されるリストに含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて当該信号の解析結果を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機から受信する拡張スキッタを利用する二次監視レーダに関する。

二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Radar）は、地上局に設置され、航空機に搭載されているトランスポンダに質問信号を送信し、この質問信号に対して航空機のトランスポンダから送信される応答信号を受信する。二次監視レーダは、このような信号の送受信によって、航空管制に必要な情報を取得している。

航空機に搭載されるトランスポンダには、従来から利用されているＡＴＣＲＢＳトランスポンダと、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダよりも後に開発されたモードＳトランスポンダの２種類があり、送受信される信号が異なる。

ＡＴＣＲＢＳトランスポンダとモードＳトランスポンダの両トランスポンダに対応するモードＳ二次監視レーダでは、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダを備えるＡＴＣＲＢＳ機及びモードＳトランスポンダを備えるモードＳ機を捕捉するため、決められた繰返し周期や覆域に応じてオールコール期間とロールコール期間とに分けて処理を進めている。具体的には、モードＳ二次監視レーダは、オールコール期間には、一括質問を送信してＡＴＣＲＢＳ機とモードＳ機を捕捉し、ロールコール期間には、個別質問を送信してオールコール期間に捕捉したモードＳ機の捕捉を継続することで、監視空域内の全ての航空機の捕捉が可能になるように処理している（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

しかしながら、モードＳ二次監視レーダでは、監視空域の航空機数増加によるガーブルの発生、航空機に搭載するトランスポンダのタイプや状況、電波環境等の問題で監視空域内の全ての航空機の捕捉が困難となり、各期間を効率よく使用することが重要になる。

特開2010−266350号公報

Michael C. Stevens "Secondary Surveillance Radar" 1988, ISBN 0-89006-292-7

上述したように、従来のモードＳ二次監視レーダでは、監視空域に多数の航空機が存在する場合、航空機が搭載するトランスポンダのタイプや状況、電波環境により全ての航空機の捕捉が困難となる。

従って本発明は、航空機の監視性能を向上した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、記憶部と、登録手段と、監視処理手段と、判定手段とを備える。記憶部は、質問の送信対象である航空機のモードＳアドレスのリストを記憶する。登録手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答に含まれるモードＳアドレスが記憶部で記憶されるリストに含まれていないとき、当該モードＳアドレスを記憶部が記憶するリストに登録する。監視処理手段は、質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答の処理結果を利用して航空機を監視する。判定手段は、航空機から送信された応答以外の信号を受信すると、当該信号に含まれるモードＳアドレスが記憶部に記憶されるリストに含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて当該信号の解析結果を出力する。

本発明の最良の実施形態に係るモードＳ二次監視レーダの構成を説明する機能ブロック図である。図１に示すモードＳ二次監視レーダの構成の一部を説明する図である。一般的なモードＳ二次監視レーダが受信する信号について説明する図である。図１に示すモードＳ二次監視レーダにおける処理について説明する図である。

図１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、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との質問応答に基づいて航空機を監視する。

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。

送受信部１２は、信号の送受信を切り換える送受切替器１２１、信号を送信する送信器１２２、及び信号を受信する受信器１２３を備え、アンテナ１１を介して質問を送信するとともに、アンテナ１１で受信する応答を信号処理部１３に出力している。

また、信号処理部１３は、質問の送信制御を制御する送信制御部１３１、オールコール期間及びロールコール期間をスケジューリングするチャネル管理部１３２、モードＳ機から受信したモードＳ応答を処理するモードＳ応答処理部１３３、受信した拡張スキッタを処理する拡張スキッタ処理部１３４、モードＳ機から受信したＡＴＣＲＢＳ応答を処理するＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３５、応答を利用してターゲットレポートを生成する監視処理部１３６を備えている。

拡張スキッタは、放送型自動従属監視（ＡＤＳ−Ｂ）で利用される信号であり、ＡＤＳ−Ｂに対応するトランスポンダを有する航空機間で送受信される。この拡張スキッタは、トランスポンダの能力、モードＳアドレス、航空機の位置及び速度等、パリティに関する情報を含んでいる。すなわち、実施形態に係るモードＳ二次監視レーダ１は、拡張スキッタ処理部１３４を備え、一般的なモードＳ二次監視レーダでは処理しない拡張スキッタを解析し、拡張スキッタに含まれる情報を利用することができる。

受信器１２３は、図２に示すように、受信信号からΣビデオを検出するΣビデオ検出器１２３ａと、検出したΣビデオを二値化する二値化手段１２３ｂと、受信信号からΔビデオを検出するΔビデオ検出器１２３ｃと、検出したΔビデオを二値化する二値化手段１２３ｄと、受信信号からΩビデオを検出するΩビデオ検出器１２３ｅと、検出したΩビデオを二値化する二値化手段１２３ｆとを有している。受信器１２３の各二値化手段１２３ｂ，１２３ｄ，１２３ｆは、二値化したビデオをモードＳ応答処理部１３３及びＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３５に出力する。

図３に示すように、モードＳ二次監視レーダ１は、Σ、Δ、Ωの３つのビデオパターンからビーム幅内（SSRでは一般的に２．５度から３度程度）の航空機を検出し、応答信号のコード解析や測角を行う。モードＳ二次監視レーダ１では、応答のコード解析や測角は、Σ、Δビデオパターンから行ない、航空機がビーム幅内に存在するか否かの判定は、Σ、Δ、Ωビデオパターンの受信信号強度を比較して行う。

モードＳ応答処理部１３３は、図２に示すように、受信器１２３からΣビデオ、Δビデオ及びΩビデオを入力し、送信器１２２が送信した質問信号に応答して航空機（モードＳ機）から送信されたモードＳ応答を検出するモードＳ応答検出手段１３３ａと、モードＳ応答検出手段１３３ａで検出されたモードＳ応答を解析して解析結果を監視処理部１３６に出力するモードＳ応答解析手段１３３ｂとを備えている。ここで、質問応答は特定の方向に対して実行するものであるため、モードＳ応答処理部１３３は、Σ＞ΔかつΣ＞Ωの条件が成立する信号のみを利用する。

ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３５は、図２に示すように、受信器１２３からΣビデオ、Δビデオ及びΩビデオを入力し、送信器１２２が送信した質問信号に応答して航空機（ＡＴＣＲＢＳ機）から送信されたＡＴＣＲＢＳ応答を検出するＡＴＣＲＢＳ検出手段１３５ａと、ＡＴＣＲＢＳ検出手段１３５ａで検出されたＡＴＣＲＢＳ応答を解析して解析結果を監視処理部１３６に出力するＡＴＣＲＢＳ応答解析手段１３５ｂとを有している。ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３５も、Σ＞ΔかつΣ＞Ωの条件が成立する信号のみを利用する。

監視処理部１３６は、図２に示すように、応答信号の解析結果を利用してターゲットレポートを生成するターゲットレポート生成手段１３６ａと、ロールコール期間の監視対象のモードＳ機（ターゲット）に関するデータを登録する登録手段１３６ｂと、登録手段１３６ｂに登録されたモードＳ機に関するリストを記憶する記憶部１３６ｃとを有している。具体的には、この記憶部１３６ｃに記憶されるリストには、オールコール期間で受信したモードＳ応答によってロールコール期間での質問応答の対象となったモードＳ機のモードＳアドレスが含まれている。

送信制御部１３１は、ロールコール期間において、この記憶部１３６ｃに記憶されるリスト含まれるモードＳアドレスの航空機に質問を送信する。なお、ロールコール期間において、質問を送信しても所定期間（例えば、２スキャン分の期間）応答を受信しない航空機については、ロールコール期間での質問応答の対象から除き、登録手段１３６ｂは、この航空機のモードＳアドレスをリストから消去する。

拡張スキッタ処理部１３４は、図２に示すように、受信器１２３からΩビデオを入力して航空機から送信された拡張スキッタを検出する拡張スキッタ検出手段１３４ａと、拡張スキッタ検出手段１３４ａで検出された拡張スキッタを解析する拡張スキッタ解析手段１３４ｂと、拡張スキッタ解析手段１３４ｂの解析結果に含まれるモードＳアドレスがと監視処理部１３６の記憶部１３６ｃに記憶されているリストに含まれているか否かを判定する判定手段１３４ｃとを有している。

ここで、モードＳ二次監視レーダ１では、図４に示すように、一括質問応答を行うオールコール期間と個別質問応答を行うロールコール期間に分かれているが、拡張スキッタは、無指向性であり、常時受信することができるため、質問応答で捕捉することができない航空機についても、拡張スキッタを受信してその位置等の情報を取得することができる。

具体的には、拡張スキッタ解析手段１３４ｂは、拡張スキッタ検出手段１３４ａで検出された拡張スキッタのデータブロックをデコードし、その結果を判定手段１３４ｃに出力する。拡張スキッタは、ＰＩフィールドの値が“０”となるため、拡張スキッタ解析手段１３４ｂは、デコードの結果、ＰＩフィールドの値が“０”、かつ、ＤＦフィールドの値が“１０００１”（ＤＦ＝１７）または“１００１０”（ＤＦ＝１８）となった場合にのみ、判定手段１３４ｃに出力する。

判定手段１３４ｃは、所定のタイミングで監視処理部１３６の記憶部１３６ｃに記憶されるリストを参照し、拡張スキッタ解析手段１３４ｂから入力した解析結果に含まれるモードＳアドレスがリストに含まれているか否かを判定する。また、判定手段１３４ｃは、解析結果に含まれるモードＳアドレスが記憶部１３６ｃのリストに含まれていないとき、拡張スキッタ解析手段１３４ｂから入力した解析結果を出力する。

この拡張スキッタ処理部１３４から出力された拡張スキッタの解析結果は、例えば、ターゲットレポート生成手段１３６ａに入力され、ターゲットレポートの生成に利用される。または、監視情報として記憶装置（図示せず）に記憶されて後に利用されたり、表示装置（図示せず）に表示されて利用される。

このように、モードＳ二次監視レーダ１では、例えば、従来、（１）オールコール期間において、応答信号がガーブルした（重なった）ことにより、正しく検出できなかった航空機、（２）オールコール期間において、質問応答のシーケンスの問題（例えば、質問を認識できないトランスポンダ、トランスポンダで認識できない質問信号、質問に応答しないトランスポンダ、二次監視レーダで認識できない応答信号等）で検出できなかった航空機、（３）電波環境が悪いことにより検出できなかった航空機、のように検出することができなかった航空機を、拡張スキッタを利用して検出することができる。

したがって、モードＳ二次監視レーダ１で生成されたターゲットレポートや監視情報では、従来のモードＳ二次監視レーダでは把握することができなかった航空機の情報を把握することができる。すなわち、モードＳ二次監視レーダ１では、未検出であった航空機の検出が可能となり、この検出を利用して、例えば、検出した航空機を新たな捕捉対象に追加することも可能である。

なお、上述した例では、拡張スキッタ処理部１３４は、無指向性のΩビデオの信号を入力して拡張スキッタを検出及び処理していたが、モードＳ二次監視レーダ１で質問応答に利用するアンテナ１１とは別に無指向性のアンテナを備えている場合、拡張スキッタ処理部１３４は、アンテナ１１とは別の無指向性のアンテナで受信する信号から拡張スキッタを検出して処理してもよい。

上述したように、実施形態に係るモードＳ二次監視レーダ１によれば、ＡＴＣＲＢＳ応答及びモードＳ応答に含まれる情報に加え、拡張スキッタを受信し利用することができる。したがって、モードＳ二次監視レーダ１では、拡張スキッタを利用して、航空機の監視性能を向上することができる。

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…チャネル管理部
１３３…モードＳ応答処理部
１３３ａ…モードＳ応答検出手段
１３３ｂ…モードＳ応答解析手段
１３４…拡張スキッタ処理部
１３４ａ…拡張スキッタ検出手段
１３４ｂ…拡張スキッタ解析手段
１３４ｃ…判定手段
１３５…ＡＴＣＲＢＳ応答処理部
１３５ａ…ＡＴＣＲＢＳ検出手段
１３５ｂ…ＡＴＣＲＢＳ応答解析手段
１３６…監視処理部（監視処理手段）
１３６ａ…ターゲットレポート生成手段
１３６ｂ…登録手段
１３６ｃ…記憶部（記憶手段）

Claims

質問を送信し、送信した質問に対して航空機から送信された応答を受信して航空機の飛行を監視するモードＳ二次監視レーダであって、
質問の送信対象である航空機のモードＳアドレスのリストを記憶する記憶手段と、
質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答に含まれるモードＳアドレスが前記記憶部で記憶されるリストに含まれていないとき、当該モードＳアドレスを前記記憶部が記憶するリストに登録する登録手段と、
質問に対して航空機から送信された応答を受信すると、受信した応答の処理結果を利用して航空機を監視する監視処理手段と、
航空機から送信された応答以外の信号を受信すると、当該信号に含まれるモードＳアドレスが前記記憶部に記憶されるリストに含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて当該信号の解析結果を出力する判定手段と、
を備えることを特徴とする二次監視レーダ。
前記判定手段は、受信した信号に含まれるモードＳアドレスが前記リストに含まれていないと判定したとき、当該モードＳアドレスを含む信号の解析結果を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次監視レーダ。
前記判定手段は、受信した信号が拡張スキッタであるとき、当該拡張スキッタに含まれるモードＳアドレスが前記リストに含まれているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次監視レーダ。