JP3281015B2 - 航空機位置監視システム - Google Patents

航空機位置監視システム

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    • G01S7/003—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば衛星通信等に
よって航空機から地上局に送られてくる位置情報を基
に、各航空機の現在位置を連続的に監視する航空機位置
監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、航空機位置の地上における監視
は、レーダの覆域内にある航空機については、レーダに
よって得られた位置情報を表示装置上に表示する方法に
よって行われている。また、例えば洋上を航行中でレー
ダの覆域外にある航空機については、航空機のパイロッ
トに被搭載航法装置等によって知り得た位置情報を音声
通信系を介して地上局に通報させ、地上局の航空管制官
がこれを聞き取り記録することにより、各航空機位置を
監視している。
【０００３】このうち、洋上等のレーダの覆域外にある
航空機の監視は、音声通信としてＨＦの電離層伝達を利
用しており、通信容量及び通信品質の面で制約が多い。
特に、洋上航空機を対象とする航空管制通信にあって
は、通信容量の制約により、各航空機からの周期的位置
通報を概ね１時間に１回程度に限定せざるを得ない。よ
って、航行の安全を確保するためには、相当に大きな管
制間隔を保つ必要があり、交通量が自ずと限定される。
また、通信品質の制約がパイロット及び航空管制官の間
の意思疎通に支障を来たし、航行の安全確保を損なう可
能性がある。
【０００４】このような状況を打開して、増大する交通
量に対応し、同時に航行の安全性を向上させるため、衛
星通信のように、広い覆域を有しかつ品質の高い空地間
通信回線を介して、航空機側から自機の位置情報を自動
的かつ周期的に地上局に向けて伝送させ、地上局ではこ
の情報を用いて表示装置上に航空機位置を表示する等の
方法により、実時間的かつ連続的な航空機の監視を可能
とするシステム概念が提唱されている。これはＡＤＳ
（Automatic dependent surveillance：自動従属監視）
と呼ばれるもので、世界的な標準化に向けて関係諸機関
での作業が進められつつある。
【０００５】機上から地上局へ自動的かつ周期的に伝送
すべき情報には、当該機の３次元的位置の他、その位置
情報を取得した時刻、速度、針路、風、気温等が考えら
れる。これらは、通常、総称してＡＤＳデータまたはＡ
ＤＳメッセージと呼ばれる。航空機位置は、一般的には
ＩＮＳ（Inertial navigation system：慣性航法システ
ム）やＧＮＳＳ（Global navigation satellite syste
m：全世界航法衛星システム、代表例としてＧＰＳ (Glo
bal positioning system)がある）のような機上搭載航
法装置から知り得る。ＡＤＳシステムでは、その位置決
定精度、及び複数の航法装置を搭載する場合の冗長性の
有無に関する情報をＡＤＳデータに含める（これをＦＯ
Ｍ（Figure of merit ：航法性能指標）という）ことが
考えられている。
【０００６】ところで、地上局に自動的に伝送されたＡ
ＤＳデータは、所要の通信系路及びコンピュータによる
処理を経て、最終的には航空管制官等が航空機位置監視
のために見やすい形で表示される必要がある。表示の形
式は種々考えられているが、航空機の二次元的位置を示
す映像またはシンボルに当該機の航空機識別、高度及び
他の必要な情報を付加して表示する、航空管制分野で長
年にわたって実績のあるレーダ表示に類似した形式が適
切であるといえる。
【０００７】このような表示形式をとる場合、周期的に
送られてくる航空機からの位置及び識別に関する情報
を、地上局で予め当該機について準備された飛行計画情
報と照合し、情報を見やすい形に編集して表示するとい
う処理を行う。しかしながら、多数の航空機から周期的
に繰り返し送られてくる位置及び識別に関する情報に対
して、このような処理をその都度行うのは煩雑を極め、
システムの処理容量を限定するおそれが強い。したがっ
て、航空管制用のレーダで用いられてきたのと同様の追
尾処理機能が必要とされるが、その実施に当たっては、
航法位置誤差及び航法機器の信頼性についての配慮が必
要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、提
唱されている航空機位置監視システムの構築に当たり、
航法位置誤差などＡＤＳ固有の特性を度外視した場合に
は、多数の航空機から周期的に繰り返し送られてくる位
置及び識別に関する情報に基づく航空機追尾処理、位置
表示処理について航法装置の条件に変更を生じた場合に
その変更が反映されない形になるため、その処理が極め
て煩雑となり、システムの処理容量を限定するおそれが
強い。
【０００９】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、多数の航空機から送られてくる位置及び
識別に関する情報に基づく航空機追尾、位置表示処理を
簡易な手法で実現して、実時間的かつ連続的な航空機の
監視を可能とし、ひいては増大する交通量に対応し、同
時に航行の安全性を向上させることのできる航空機位置
監視システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明に係る航空機位置監視システムは、航空機に
搭載され、航法装置から自動的かつ周期的に位置情報、
これに付随する位置決定精度及び信頼度情報からなる監
視情報を抽出して空地間データ通信によって伝送する監
視情報伝送手段と、地上局に設けられ、前記監視情報伝
送手段によって前記航空機からそれぞれ伝送されてくる
監視情報を受け取るインターフェースと、前記航空機そ
れぞれのトラックファイルが格納されるデータベースを
備え、前記インターフェースで得られた航空機それぞれ
の監視情報を入力し、航空機毎に前記監視情報における
位置情報の条件適合を位置決定精度及び信頼度情報から
判別し、条件に適合しない位置情報は棄却し、適合する
位置情報について、前記データベース中の該当するトラ
ックファイルと相関をとり、相関がとれた場合にはその
位置情報で前記データベース中のトラックファイルを更
新し、相関がとれない場合にはその位置情報を用いて前
記データベース中に新たなトラックファイルを作成する
ことで前記航空機毎の追尾処理を行う追尾処理手段と、
この手段で得られた前記監視情報中の位置情報の棄却結
果、更新トラックファイル及び新規トラックファイルの
内容を所定の表示形式に沿うように編集し、この編集結
果に基づいて前記航空機毎それぞれの位置を表示する表
示手段とを具備して構成される。
【００１１】
【作用】上記構成による航空機位置監視システムでは、
航空機から自動的かつ周期的に送られる監視情報につい
て、トラックファイルとの相関の有無、条件適合状態を
判別し、その判別結果に基づき、既存トラックファイル
の更新、新たなトラックファイルの作成、またはＡＤＳ
データ棄却の処理を行った後に追尾処理を行い、位置表
示するようにして、相対的に目標監視の性能を維持して
いる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。
【００１３】図１はこの発明に係る航空機位置監視シス
テムの全体構成を示すもので、１は航空機である。この
航空機１は航法装置（例えばＧＰＳ、ＩＮＳ等）１１
ａ、ＡＤＳ機上装置１１ｂ及びアンテナ１１ｃ等からな
る機上サブシステム１１を搭載する。この機上サブシス
テム１１は航法装置１１ａで得られた自機の位置情報及
びその付加情報をＡＤＳ機上装置１１ｂで自動的かつ周
期的に取得し、取得した情報（以下、ＡＤＳデータと称
する）をアンテナ１１ｃを通じて地上局２に伝送する。
このＡＤＳデータ伝送には、衛星（例えばＧＰＳ衛星）
３による衛星通信回線または直接的なデータ通信回線が
用いられる。
【００１４】地上局２は衛星通信回線Ａまたはデータ通
信回線Ｂを通じて航空機１と通信するための衛星通信ア
ンテナ２１１またはデータ通信アンテナ２１２による通
信インターフェース２１を備え、この通信インターフェ
ース２１で得られた航空機からのＡＤＳデータを監視装
置２２に送出する。この監視装置２２は地域的に別れて
複数存在することもあり得る。
【００１５】図２は上記監視装置２２の構成を示すもの
で、上記通信インターフェース２１から送られてくるＡ
ＤＳデータを地上回線インターフェース２２１を通じて
取り込み、追尾処理部２２２及び表示制御部２２３の各
処理を経て表示部２２４に表示される。これらの機能
は、一般的には表示装置及びコンピュータ（またはコン
ピュータの組み合わせ）により実現されるが、一部の機
能をハードウェアで実現することもあり得る。その構成
は各種考えられる。
【００１６】図３は上記追尾処理部２２２の構成を概念
的に示すものである。すなわち、この追尾処理部２２２
は、地上回線インターフェース２２１を介して入力され
たＡＤＳデータの内容を入力処理部ａにより所定のフォ
ーマットに変換した後、判定部ｂに送られる。この判定
部ｂは入力したＡＤＳデータの内容と予め該当機の飛行
計画情報を基に作成された監視ファイル（トラックファ
イル）ｃのトラックデータとを照合し、相関の有無を判
定する。この判定は、ＡＤＳデータの位置決定精度及び
信頼性に関する情報を参照して行われる。
【００１７】ここで、ＡＤＳデータがトラックデータと
相関すると判定された場合、第１判定処理部ｄによって
ＡＤＳデータが更新制御部ｅに送られ、この更新制御部
ｅによってトラックファイルｃの更新が行われる。同時
に、表示用の出力として編集処理部ｆへ回される。
【００１８】ＡＤＳデータがトラックデータと相関がと
れないと判定された場合、第２判定処理部ｇにより相関
しない旨の情報が更新制御部ｅ及び編集処理部ｆに送ら
れる。また、既存のトラックデータと相関のとれないＡ
ＤＳデータは、第３判定処理部ｈによりトラック開始処
理部ｉに送られる。このトラック開始処理部ｉは、更新
制御部ｅに新たなトラックファイルを作成すべき旨の情
報をＡＤＳデータと共に送出し、更新制御部ｅに新たな
トラックファイルを作成させる。同時に、編集処理部ｆ
にもＡＤＳデータが送られる。
【００１９】さらに、ＡＤＳデータに付加されている位
置決定精度、信頼度が所定の条件を満たしていない場合
には、第４判定処理部ｊでそのデータが棄却され、棄却
した旨の情報が編集処理部ｆに送られる。編集処理部ｆ
は以上の情報を表示部２２３の表示形式に沿うように編
集し、表示部２２３に送出する。
【００２０】この判定処理部２２２の機能構成を実現す
る方法としては、コンピュータによるもの、専用のハー
ドウェアによるもの、またはそれらの組み合わせによる
もの等、各種の形が考えられる。上記構成において、以
下、その運用手段について説明する。
【００２１】まず、ＡＤＳシステムにあっては、前述し
たように、レーダ表示に類似した表示形式をとると、多
数の航空機から周期的に繰り返し送られてくる位置及び
識別に関する情報の編集処理をその都度行うのは煩雑を
極め、システムの処理容量を限定するおそれが強い。
【００２２】そこで、レーダ表示のための信号処理でよ
く知られている追尾処理（周期的位置データの履歴と飛
行計画情報に基づく目標のトラックファイル（監視ファ
イル）を維持し、目標位置のデータを新しく得る度にそ
のトラックファイルに結び付ける処理）を適用するのが
適切であると考えられる。すなわち、ＡＤＳの追尾処理
においては、目標の位置及びデータ取得時刻の履歴に基
づき、次のＡＤＳデータが得られる空間的及び時間的範
囲を予測し、その範囲内に検出され、かつトラックファ
イルと相関するＡＤＳデータによってトラックファイル
の更新を行うという手続を繰り返す。
【００２３】ここで、トラックファイルの更新に用いら
れるＡＤＳデータの条件は、 (1) 予測された空間及び時間の範囲内に得られること。 (2) 信頼性が保証されていること。 であるが、監視システムとしては、これらの条件を満た
さないＡＤＳデータに対しても適切な処理を行い、目標
監視に支障を生じないことが必要とされる。
【００２４】この発明は、上記条件を考慮して、ＡＤＳ
データについて図３の判定処理を行っている。すなわ
ち、ＡＤＳデータと既存トラックデータの相関の有無の
判定に当たり、ＦＯＭまたはその他の形式で表されたＡ
ＤＳデータの位置決定精度及び信頼性の情報を用いる。
【００２５】以下、ＦＯＭを用いる場合を例にとって説
明する。現在考えられているＦＯＭは、図４に示す７ビ
ット形式のもので、ビット４−２の範囲で位置決定精度
を表し、ビット１でこの精度を２台以上の航法装置によ
って得ているのか否かの冗長性を表す。
【００２６】第１の具体例として、レベル５またはそれ
以上の高い航法精度を維持して航行してきた航空機の航
法装置（予備装置なし）が故障し、レベル０に低下した
とする。この場合、監視装置２２はその航空機のＡＤＳ
データによる追尾を続けることができなくなったことを
認識して、他の手段による目標位置の捕捉等、所要の処
置をとる。
【００２７】第２の具体例として、航法装置１１ａにＧ
ＰＳ受信機を用いた航空機が、十分な数のＧＰＳ衛星を
捕捉してレベル７を維持して航行してきたが、ある時点
で捕捉できるＧＰＳ衛星数が減少したために、代替の航
法装置による（レベル２に低下する）ことを余儀なくさ
れたとする。この場合、監視装置２２がその切換前後で
追尾を継続しようとしても、代替航法装置の位置決定精
度が劣化していることから、既存トラックファイルとの
相関がとれない可能性が高いと考えられる。そこで、監
視装置２２ではＦＯＭのレベル低下を認識して、それま
でのトラックファイルを棄却し、新しいトラックファイ
ルを設けて追尾を開始する。
【００２８】したがって、上記構成による航空機位置監
視システムは、ＡＤＳデータの編集処理前に、トラック
データとの相関の有無を判別し、相関がある場合にはト
ラックデータを更新し、相関がない場合にはそのＡＤＳ
データで新たなトラックファイルを作成し、精度、信頼
度が低い場合には棄却するという処理を行っているの
で、多数の航空機からの位置及び識別に関する情報があ
っても、容易に航空機追尾、位置表示処理を実現するこ
とができ、実時間的かつ連続的な航空機の監視が可能と
なる。このことから、増大する交通量に対応し、同時に
航行安全性の向上に寄与することができる。
【００２９】ところで、レーダ覆域内では、前述したよ
うに、レーダ情報によって航空機の位置を監視できる。
よって、ＡＤＳによる監視情報とレーダによる監視情報
を共に利用することも考えられる。
【００３０】図５はＡＤＳによる監視システムＣとレー
ダによる監視システムＤ間の監視情報の授受を示す。相
互に移管が行われた場合、そのことを認識して表示に含
める等、所要の処置を行うことを目的とする。
【００３１】具体例として、レーダに基づく管制の下に
あった航空機が、レーダ覆域限界に達する以前にＡＤＳ
に基づく管制へ移管が行われたとする。この場合、図５
の構成により、ＡＤＳ監視システムＣは移管の前後にレ
ーダ監視情報を受取り、それとＡＤＳ監視情報との相関
が可能であれば追尾を継続的に行うか、または第２の具
体例と同様の処置を行う。このようにレーダ監視システ
ムとの情報の授受を行えば、レーダとＡＤＳとの間の監
視機能の移管を円滑に行うことができる。
【００３２】尚、上記各具体例はこの発明を限定するも
のではない。例えば、ＡＤＳの位置決定精度等の情報
は、ＦＯＭ以外の方法で伝達される場合も考えられる。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
ても、同様に実施可能であることはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、多数の
航空機から送られてくる位置及び識別に関する情報に基
づく航空機追尾、位置表示処理を簡易な手法で実現し
て、実時間的かつ連続的な航空機の監視を可能とし、ひ
いては増大する交通量に対応し、同時に航行の安全性を
向上させることのできる航空機位置監視システムを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る航空機位置監視システムの一実
施例を示す全体構成図。
【図２】同実施例の地上監視システムの具体的な構成を
示すブロック図。
【図３】図３のシステムの追尾処理機能の具体的な構成
を示すブロック図。
【図４】同実施例に用いられるＦＯＭのビット構成（AR
INC characteristic745による）を示す図。
【図５】図３のシステムのＡＤＳ監視装置とレーダ監視
装置との間の情報の授受を示すブロック図。
【符号の説明】
１…航空機、１１…機上サブシステム、１１ａ…航法装
置、１１ｂ…ＡＤＳ機上装置、１１ｃ…アンテナ、２…
地上局、２１…地上通信インターフェース、２２…監視
装置、２２１…地上回線インターフェース、２２２…追
尾処理部、２２３…表示制御部、２２４…表示部、ａ…
入力処理部、ｂ…判定部、ｃ…トラックファイル、ｄ，
ｇ，ｈ，ｊ…判定処理部、ｅ…更新制御部、ｆ…編集処
理部、ｉ…トラック開始処理部、Ａ…衛星通信回線、Ｂ
…データ通信回線、Ｃ…ＡＤＳ監視システム、Ｄ…レー
ダ監視システム。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G08G 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 航空機に搭載され、航法装置から自動的
    かつ周期的に位置情報、これに付随する位置決定精度及
    び信頼度情報からなる監視情報を抽出して空地間データ
    通信によって伝送する監視情報伝送手段と、 地上局に設けられ、前記監視情報伝送手段によって前記
    航空機からそれぞれ伝送されてくる監視情報を受け取る
    インターフェースと、前記航空機それぞれのトラックファイルが格納されるデ
    ータベースを備え、前記インターフェースで得られた航
    空機それぞれの監視情報を入力し、航空機毎に前記監視
    情報における位置情報の条件適合を位置決定精度及び信
    頼度情報から判別し、条件に適合しない位置情報は棄却
    し、適合する位置情報について、前記データベース中の
    該当するトラックファイルと相関をとり、相関がとれた
    場合にはその位置情報で前記データベース中のトラック
    ファイルを更新し、相関がとれない場合にはその位置情
    報を用いて前記データベース中に新たなトラックファイ
    ルを作成することで 前記航空機毎の追尾処理を行う追尾
    処理手段と、 この手段で得られた前記監視情報中の位置情報の棄却結
    果、更新トラックファイル及び新規トラックファイルの
    内容を所定の表示形式に沿うように編集し、この編集結
    果に基づいて前記航空機毎それぞれの位置を表示する表
    示手段と、 を具備する航空機位置監視システム。
  2. 【請求項２】 さらに、覆域内の航空機の位置情報を得
    て航空機の追尾処理を行うレーダ監視システムから前記
    航空機の追尾処理結果を受け取り、この追尾処理結果を
    前記追尾処理手段の追尾処理に反映させるレーダ情報移
    管手段を備えることを特徴とする請求項１記載の航空機
    位置監視システム。
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