JP3515393B2 - 航空機監視システムとその機上装置および地上装置 - Google Patents
航空機監視システムとその機上装置および地上装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機の安全な運
行に供するための航空機監視システムに関し、例えば飛
行場から半径約５０Ｎ．Ｍ（Nautical Mile ）以内の空
域に位置する航空機を対象とする航空機監視システム
と、この航空機監視システムで使用される機上装置およ
び地上装置に関する。
行に供するための航空機監視システムに関し、例えば飛
行場から半径約５０Ｎ．Ｍ（Nautical Mile ）以内の空
域に位置する航空機を対象とする航空機監視システム
と、この航空機監視システムで使用される機上装置およ
び地上装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機管制のためには、航空機の位置、
高度、飛行方向（Inbound/Outbound）、またその識別記
号などの情報を正確に、即時に得る必要がある。このた
め、従来から様々な航空機監視システムが提供されてい
る。航空機監視システムを構成する装置としては、例え
ば航空監視レーダＡＳＲ（Airport SurveillanceRada
r）、二次監視レーダＳＳＲ（Secondary Surveillance
Radar）などがある。
高度、飛行方向（Inbound/Outbound）、またその識別記
号などの情報を正確に、即時に得る必要がある。このた
め、従来から様々な航空機監視システムが提供されてい
る。航空機監視システムを構成する装置としては、例え
ば航空監視レーダＡＳＲ（Airport SurveillanceRada
r）、二次監視レーダＳＳＲ（Secondary Surveillance
Radar）などがある。
【０００３】ＡＳＲは、周辺の航空機に向けレーダパル
スを送出し、その反射波を利用して航空機までの距離を
計測する。また、ビームを水平方向に狭くしたレーダ送
受信アンテナの回転角度により航空機までの方向を検知
し、これらの情報をＰＰＩ（Plan Position Indicator
）指示器上にビデオ表示している。
スを送出し、その反射波を利用して航空機までの距離を
計測する。また、ビームを水平方向に狭くしたレーダ送
受信アンテナの回転角度により航空機までの方向を検知
し、これらの情報をＰＰＩ（Plan Position Indicator
）指示器上にビデオ表示している。
【０００４】一方、これらの装置により得られた航空機
のビデオだけでは、各航空機の識別を行うことが困難で
ある。このため、二次監視レーダＳＳＲを用いて航空機
の識別を行い、ＰＰＩ指示器のＡＳＲビデオに特殊バー
コードを重畳する（ＳＩＦ：Selective Identification
Feature）ことで表示器画面上にて視覚的に識別できる
ようにしている。
のビデオだけでは、各航空機の識別を行うことが困難で
ある。このため、二次監視レーダＳＳＲを用いて航空機
の識別を行い、ＰＰＩ指示器のＡＳＲビデオに特殊バー
コードを重畳する（ＳＩＦ：Selective Identification
Feature）ことで表示器画面上にて視覚的に識別できる
ようにしている。
【０００５】ちなみに、ＳＳＲ用のアンテナは、ＡＳＲ
用のアンテナの例えば上側に重ねて取りつけられること
が多く、水平方向に狭いビームにて航空機に質問パルス
（１０３０ＭＨｚ）を送出する。これを受けた航空機
は、自機の機種、自社名などの情報を応答パルス（１０
９０ＭＨｚ）にて地上に向け送出する。
用のアンテナの例えば上側に重ねて取りつけられること
が多く、水平方向に狭いビームにて航空機に質問パルス
（１０３０ＭＨｚ）を送出する。これを受けた航空機
は、自機の機種、自社名などの情報を応答パルス（１０
９０ＭＨｚ）にて地上に向け送出する。
【０００６】ＡＳＲでは、基本的に平面上での位置情報
しか得ることができない。このため高度情報を得るため
には、ＳＳＲの質問パルスに高度質問パルスを付加し、
航空機のトランスポンダに自機の高度情報を自動送信さ
せることで対処している。トランスポンダは、航空機に
搭載された高度計から得られる高度情報をコード化し、
これを応答パルスに載せて応答する。
しか得ることができない。このため高度情報を得るため
には、ＳＳＲの質問パルスに高度質問パルスを付加し、
航空機のトランスポンダに自機の高度情報を自動送信さ
せることで対処している。トランスポンダは、航空機に
搭載された高度計から得られる高度情報をコード化し、
これを応答パルスに載せて応答する。
【０００７】このように現状の航空管制においては、Ａ
ＳＲ、ＳＳＲなる２式のレーダを併用して航空機の監視
を行っている。ところで、ＳＳＲは基本的には１ＷＡＹ
（片道通信）方式であるため、送信出力が小さくて済
み、安価である。一方、ＡＳＲは２ＷＡＹ（往復：目標
に反射した電波を受信する）方式であるために送信出力
が大きいし、また種々のレーダ信号処理を行う必要があ
るために高価である。
ＳＲ、ＳＳＲなる２式のレーダを併用して航空機の監視
を行っている。ところで、ＳＳＲは基本的には１ＷＡＹ
（片道通信）方式であるため、送信出力が小さくて済
み、安価である。一方、ＡＳＲは２ＷＡＹ（往復：目標
に反射した電波を受信する）方式であるために送信出力
が大きいし、また種々のレーダ信号処理を行う必要があ
るために高価である。
【０００８】しかしながら、安価なＳＳＲは機体の識別
と高度情報の取得を行っているにすぎず、従来の航空機
監視システムにあってその主たる機能を担っているのは
ＡＳＲである。このため、航空機監視システム全体とし
ての価格が高いものにつくという不具合があり、何らか
の対策が要望されていた。
と高度情報の取得を行っているにすぎず、従来の航空機
監視システムにあってその主たる機能を担っているのは
ＡＳＲである。このため、航空機監視システム全体とし
ての価格が高いものにつくという不具合があり、何らか
の対策が要望されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の航空機監視システムは、ＡＳＲがその主たる機能を担
っているために高価であり、コストがかかるという不具
合を有していた。
の航空機監視システムは、ＡＳＲがその主たる機能を担
っているために高価であり、コストがかかるという不具
合を有していた。
【００１０】本発明は以上の事情によりなされたもの
で、その目的は、低コストの航空機監視システムとその
機上装置および地上装置を提供することにある。
で、その目的は、低コストの航空機監視システムとその
機上装置および地上装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、航空機に搭載される機上装置と、この機上
装置から送出される情報をもとに前記航空機に対する監
視を行うための地上装置とを具備する航空機監視システ
ムであって、前記機上装置に、測位衛星から提供される
測位情報をもとに自機の位置を算出する位置算出手段
と、自機に搭載されるトランスポンダが前記地上装置に
対して送出する応答信号に、前記算出手段により算出さ
れた位置情報を重畳する位置情報重畳手段とを備え、前
記地上装置に、前記トランスポンダに前記応答信号を送
出させるための質問信号を、監視圏内に在圏する航空機
に対して送信する質問手段と、前記航空機から送出され
た前記応答信号から当該航空機の位置情報を解読し、こ
の位置情報をもって前記航空機に対する監視に供する位
置情報取得手段を備えることを特徴とする。
に本発明は、航空機に搭載される機上装置と、この機上
装置から送出される情報をもとに前記航空機に対する監
視を行うための地上装置とを具備する航空機監視システ
ムであって、前記機上装置に、測位衛星から提供される
測位情報をもとに自機の位置を算出する位置算出手段
と、自機に搭載されるトランスポンダが前記地上装置に
対して送出する応答信号に、前記算出手段により算出さ
れた位置情報を重畳する位置情報重畳手段とを備え、前
記地上装置に、前記トランスポンダに前記応答信号を送
出させるための質問信号を、監視圏内に在圏する航空機
に対して送信する質問手段と、前記航空機から送出され
た前記応答信号から当該航空機の位置情報を解読し、こ
の位置情報をもって前記航空機に対する監視に供する位
置情報取得手段を備えることを特徴とする。
【００１２】このような手段を講じることで、例えばＧ
ＰＳ（Global Positioning System）などを利用した位
置算出手段により、航空機側にて自機の位置が算出され
る。そして、各航空機に搭載されたトランスポンダが地
上装置に対して送出する応答信号に、上記算出された位
置情報が位置情報重畳手段により重畳される地上装置で
は、上記応答信号から航空機の位置情報が位置情報取得
手段により解読され、これをもとに航空機に対する管制
業務がなされることになる。
ＰＳ（Global Positioning System）などを利用した位
置算出手段により、航空機側にて自機の位置が算出され
る。そして、各航空機に搭載されたトランスポンダが地
上装置に対して送出する応答信号に、上記算出された位
置情報が位置情報重畳手段により重畳される地上装置で
は、上記応答信号から航空機の位置情報が位置情報取得
手段により解読され、これをもとに航空機に対する管制
業務がなされることになる。
【００１３】このようにすることで、詳細は後述する
が、現在、航空監視レーダＡＳＲにより実現されている
機能を、非常に安価に代替することが可能となる。ま
た、位置情報を例えばＧＰＳにより取得するようにして
いるので、その精度を既存のＡＳＲに比して高めること
が可能となる。
が、現在、航空監視レーダＡＳＲにより実現されている
機能を、非常に安価に代替することが可能となる。ま
た、位置情報を例えばＧＰＳにより取得するようにして
いるので、その精度を既存のＡＳＲに比して高めること
が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明に係わる航空機監視システ
ムで使用される機上装置の実施の形態を示す図である。
この機上装置は、ＧＰＳ受信アンテナ１を備えるＧＰＳ
受信機２を備え、ＧＰＳ受信機２からの信号をＧＰＳ／
トランスポンダインタフェース回路（Ｉ／Ｆ）３を介し
てトランスポンダ装置４に与えるようになっている。ト
ランスポンダ装置４は、トランスポンダ５と例えばコッ
クピットの所定位置に取りつけられる制御器６とを備え
ている。ここでは、ＧＰＳ受信アンテナ１が航空機の機
体の外側に取りつけられ、他の部分は機内に設けられ
る。
ムで使用される機上装置の実施の形態を示す図である。
この機上装置は、ＧＰＳ受信アンテナ１を備えるＧＰＳ
受信機２を備え、ＧＰＳ受信機２からの信号をＧＰＳ／
トランスポンダインタフェース回路（Ｉ／Ｆ）３を介し
てトランスポンダ装置４に与えるようになっている。ト
ランスポンダ装置４は、トランスポンダ５と例えばコッ
クピットの所定位置に取りつけられる制御器６とを備え
ている。ここでは、ＧＰＳ受信アンテナ１が航空機の機
体の外側に取りつけられ、他の部分は機内に設けられ
る。
【００１６】なお、ＧＰＳ受信機２は、測位衛星として
のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信するのみならず、
このＧＰＳ電波に含まれる情報を解読して、自機の緯
度、経度、高度などの位置情報を算出する機能までも有
する。
のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信するのみならず、
このＧＰＳ電波に含まれる情報を解読して、自機の緯
度、経度、高度などの位置情報を算出する機能までも有
する。
【００１７】図４に、ＧＰＳ受信アンテナ１の取り付け
例を示す。ＧＰＳ受信アンテナ１としては、５ｃｍ四方
程度の平面状のものが提供されているので、これを例え
ば図４（ａ）に示すようにコクピットの窓のそばに十分
に強固な接着剤で取付けるか、または図４（ｂ）に示す
ように機体上部の通信用ＵＨＦアンテナのそばに取付け
るようにしても良い。特に図４（ｂ）のようにした場
合、ＧＰＳ受信アンテナ１とＵＨＦアンテナのフィーダ
線を共通化して機内に取付け、通信信号とＧＰＳ信号と
をフィルタ分散してそれぞれの受信機に接続するように
した例が考えられる。
例を示す。ＧＰＳ受信アンテナ１としては、５ｃｍ四方
程度の平面状のものが提供されているので、これを例え
ば図４（ａ）に示すようにコクピットの窓のそばに十分
に強固な接着剤で取付けるか、または図４（ｂ）に示す
ように機体上部の通信用ＵＨＦアンテナのそばに取付け
るようにしても良い。特に図４（ｂ）のようにした場
合、ＧＰＳ受信アンテナ１とＵＨＦアンテナのフィーダ
線を共通化して機内に取付け、通信信号とＧＰＳ信号と
をフィルタ分散してそれぞれの受信機に接続するように
した例が考えられる。
【００１８】図２に、図４（ｂ）のように共通化した場
合の例を示す。すなわち、ＧＰＳ受信アンテナ１からの
信号とＵＨＦアンテナ７からの信号とを合波器８に導
き、共通の機内フィーダ線ＦＣ（例えばＵＨＦ用フィー
ダ線を共用）を介して機内に導く。そして、機内に設け
られた分波器１０にてそれぞれのアンテナからの信号に
分け、おのおのＧＰＳ受信機２とトランスポンダ装置４
に与えるようにすれば良い。なお、ＵＨＦアンテナ７と
合波器８とは、普通ハウジング内に設けられる。
合の例を示す。すなわち、ＧＰＳ受信アンテナ１からの
信号とＵＨＦアンテナ７からの信号とを合波器８に導
き、共通の機内フィーダ線ＦＣ（例えばＵＨＦ用フィー
ダ線を共用）を介して機内に導く。そして、機内に設け
られた分波器１０にてそれぞれのアンテナからの信号に
分け、おのおのＧＰＳ受信機２とトランスポンダ装置４
に与えるようにすれば良い。なお、ＵＨＦアンテナ７と
合波器８とは、普通ハウジング内に設けられる。
【００１９】図３に、図１に示すトランスポンダ装置４
の構成を示す。図３において、本発明に係わり新たに設
けたデバイスは、パルス合成部２６およびＧＰＳコード
パルス発生部２７であり、これらと既存の各デバイス
（トランスポンダ送信機２０、トランスポンダ受信機２
１、タイミング発生回路２２、応答パルス発生部２３、
コード判読部２４、自機情報設定部２５、トランスポン
ダ送信アンテナ２８、トランスポンダ受信アンテナ２
９）、との協調動作により本発明の思想に基づく信号処
理を行うことで、上記目的を達成することができる。
の構成を示す。図３において、本発明に係わり新たに設
けたデバイスは、パルス合成部２６およびＧＰＳコード
パルス発生部２７であり、これらと既存の各デバイス
（トランスポンダ送信機２０、トランスポンダ受信機２
１、タイミング発生回路２２、応答パルス発生部２３、
コード判読部２４、自機情報設定部２５、トランスポン
ダ送信アンテナ２８、トランスポンダ受信アンテナ２
９）、との協調動作により本発明の思想に基づく信号処
理を行うことで、上記目的を達成することができる。
【００２０】すなわち、図３の構成においてなされる処
理を端的にいえば、ＧＰＳ受信機２で得られた自機の位
置情報に基づく新たなコードパルスを、ＧＰＳコードパ
ルス発生部２７により生成する。そして、ここで得られ
た位置情報を含むコードパルスを、既存のトランスポン
ダ用のコードパルスにパルス合成部２６にて重畳し、こ
れにより得られた重畳パルスをトランスポンダ送信機２
０を介して応答信号として送出する。なお、既存のトラ
ンスポンダとしての動作は既に知られているため、ここ
では詳細な説明を省略する。
理を端的にいえば、ＧＰＳ受信機２で得られた自機の位
置情報に基づく新たなコードパルスを、ＧＰＳコードパ
ルス発生部２７により生成する。そして、ここで得られ
た位置情報を含むコードパルスを、既存のトランスポン
ダ用のコードパルスにパルス合成部２６にて重畳し、こ
れにより得られた重畳パルスをトランスポンダ送信機２
０を介して応答信号として送出する。なお、既存のトラ
ンスポンダとしての動作は既に知られているため、ここ
では詳細な説明を省略する。
【００２１】なお、自機情報設定部２５は、図１に示す
制御器６に備わる入力手段であり、自機の機種、属する
航空会社等の情報を入力するためのものである。そし
て、図２のトランスポンダ送信機２０と、トランスポン
ダ受信機２１と、タイミング発生回路２２と、応答パル
ス発生部２３と、コード判読部２４と、（トランスポン
ダ送信アンテナ２８と、トランスポンダ受信アンテナ２
９と：いずれも図１に図示せず）が図１のトランスポン
ダ５に備えられる。
制御器６に備わる入力手段であり、自機の機種、属する
航空会社等の情報を入力するためのものである。そし
て、図２のトランスポンダ送信機２０と、トランスポン
ダ受信機２１と、タイミング発生回路２２と、応答パル
ス発生部２３と、コード判読部２４と、（トランスポン
ダ送信アンテナ２８と、トランスポンダ受信アンテナ２
９と：いずれも図１に図示せず）が図１のトランスポン
ダ５に備えられる。
【００２２】ここで、例えばＧＰＳ受信機２は、現在は
非常に小型化（例えばプリント基板で５ｃｍ×１０ｃｍ
内に収納可能なところまで完成している）されており、
またＰＳコードパルス発生部２７、パルス合成部２６も
ワンチップ化が十分可能であるので、トランスポンダ装
置４の筐体内部に容易に取りつけることが可能である。
非常に小型化（例えばプリント基板で５ｃｍ×１０ｃｍ
内に収納可能なところまで完成している）されており、
またＰＳコードパルス発生部２７、パルス合成部２６も
ワンチップ化が十分可能であるので、トランスポンダ装
置４の筐体内部に容易に取りつけることが可能である。
【００２３】図５は、本発明に係わる航空機監視システ
ムで使用される地上装置の実施の形態を示す図である。
図５において、ＳＳＲアンテナ１１、ＳＳＲ送受信機１
２、ＳＳＲレーダタイミング発生器１３、ＳＳＲデコー
ダ１４、表示部１５は既存であり、これら既存のデバイ
スに加えて新たに受信パルス記憶／分離部１６、座標生
成部１７、ビデオ混合／走査変換部１８、デジタルマッ
プ生成部１９を設け、本発明の思想に基づく信号処理を
行うことで上記目的を達成することができる。
ムで使用される地上装置の実施の形態を示す図である。
図５において、ＳＳＲアンテナ１１、ＳＳＲ送受信機１
２、ＳＳＲレーダタイミング発生器１３、ＳＳＲデコー
ダ１４、表示部１５は既存であり、これら既存のデバイ
スに加えて新たに受信パルス記憶／分離部１６、座標生
成部１７、ビデオ混合／走査変換部１８、デジタルマッ
プ生成部１９を設け、本発明の思想に基づく信号処理を
行うことで上記目的を達成することができる。
【００２４】ＳＳＲアンテナ１１からのレーダ周波数信
号は、ＳＳＲ送受信機１２にて受信され、受信信号がＳ
ＳＲレーダタイミング発生器１３に与えられる。ここで
レーダタイミングが生成され、このタイミングに応じた
レーダパルスがＳＳＲ送受信機１２からＳＳＲアンテナ
１１を介して航空機に向け送出される。
号は、ＳＳＲ送受信機１２にて受信され、受信信号がＳ
ＳＲレーダタイミング発生器１３に与えられる。ここで
レーダタイミングが生成され、このタイミングに応じた
レーダパルスがＳＳＲ送受信機１２からＳＳＲアンテナ
１１を介して航空機に向け送出される。
【００２５】また、受信信号は受信パルス記憶／分離部
１６にも与えられる。そして、受信されたパルス列が、
各目標（航空機）ごとにそのＳＳＲアンテナ１１の回転
角度と対応付けられ、メモリ（図示せず）に記憶され
る。このメモリの記憶容量は、各目標に対して例えば過
去１０回の受信回数に対応可能となるように設ける。対
応可能な全目標数は、現状のトラフィックから例えば５
０種と設定する。
１６にも与えられる。そして、受信されたパルス列が、
各目標（航空機）ごとにそのＳＳＲアンテナ１１の回転
角度と対応付けられ、メモリ（図示せず）に記憶され
る。このメモリの記憶容量は、各目標に対して例えば過
去１０回の受信回数に対応可能となるように設ける。対
応可能な全目標数は、現状のトラフィックから例えば５
０種と設定する。
【００２６】また受信パルス記憶／分離部１６は、受信
パルスを所定のフレーム単位で分離する。そして、得ら
れた複数のフレームのうち所定位置にあるものを選択的
にＳＳＲデコーダ１４または座標生成部１７に与える。
ＳＳＲデコーダ１４では、与えられたフレームパルスが
デコードされ、既存のＳＳＲにより得られる航空機属性
情報（航空機識別情報など）が再生され、この情報がビ
デオ混合／走査変換部１８に与えられる。また座標生成
部１７では、与えられたフレームパルスがデコードさ
れ、対応する航空機の位置情報（緯度、経度、距離）が
解読されて、表示器１５の画面表示に供される。この情
報も、ビデオ混合／走査変換部１８に与えられる。
パルスを所定のフレーム単位で分離する。そして、得ら
れた複数のフレームのうち所定位置にあるものを選択的
にＳＳＲデコーダ１４または座標生成部１７に与える。
ＳＳＲデコーダ１４では、与えられたフレームパルスが
デコードされ、既存のＳＳＲにより得られる航空機属性
情報（航空機識別情報など）が再生され、この情報がビ
デオ混合／走査変換部１８に与えられる。また座標生成
部１７では、与えられたフレームパルスがデコードさ
れ、対応する航空機の位置情報（緯度、経度、距離）が
解読されて、表示器１５の画面表示に供される。この情
報も、ビデオ混合／走査変換部１８に与えられる。
【００２７】ビデオ混合／走査変換部１８では、ＳＳＲ
デコーダ１４から与えられる航空機属性情報を、座標生
成部１７から与えられる各航空機の位置情報と対応付け
て、デジタルマップ生成部１９から与えられる監視空域
（例えば飛行場周辺半径１５０ｋｍの空域）を表す地図
上に表示するための処理が行われる。
デコーダ１４から与えられる航空機属性情報を、座標生
成部１７から与えられる各航空機の位置情報と対応付け
て、デジタルマップ生成部１９から与えられる監視空域
（例えば飛行場周辺半径１５０ｋｍの空域）を表す地図
上に表示するための処理が行われる。
【００２８】次に、図６および図７を参照して上記構成
における動作を説明する。図６（ａ）に、既存のトラン
スポンダにおいて使用される応答パルスのフォーマット
を示す。すなわち、ＳＳＲからの質問信号に対する応答
パルスは、フレーミングパルスに囲まれた１３個のパル
ス（１３ビット）により定義されている。したがって、
２１３＝８，１９２通りの情報を区別した応答を行うこ
とが可能である。
における動作を説明する。図６（ａ）に、既存のトラン
スポンダにおいて使用される応答パルスのフォーマット
を示す。すなわち、ＳＳＲからの質問信号に対する応答
パルスは、フレーミングパルスに囲まれた１３個のパル
ス（１３ビット）により定義されている。したがって、
２１３＝８，１９２通りの情報を区別した応答を行うこ
とが可能である。
【００２９】ところで、民間航空機の高度情報の精度を
１０ｍとすれば、１０、０００ｍまでの高度を表示する
には１０００階調あれば足りる。ちなみに現在のＧＰＳ
では、この程度の精度を得ることができる。
１０ｍとすれば、１０、０００ｍまでの高度を表示する
には１０００階調あれば足りる。ちなみに現在のＧＰＳ
では、この程度の精度を得ることができる。
【００３０】また、位置情報（緯度、経度情報）に関し
ても、その最小単位を（秒）とすると、分、秒まで含め
て３６００階調（１２ビット）が必要となる。ちなみに
関東地区においては、１秒は緯度方向の変化分として３
０ｍ、経度方向としては２５ｍ程度の誤差となり、これ
だけの精度があれば十分である。ちなみに関東地区で
は、緯度１°の変化は約１１０ｋｍに相当し、経度のそ
れは９０ｋｍに相当する。
ても、その最小単位を（秒）とすると、分、秒まで含め
て３６００階調（１２ビット）が必要となる。ちなみに
関東地区においては、１秒は緯度方向の変化分として３
０ｍ、経度方向としては２５ｍ程度の誤差となり、これ
だけの精度があれば十分である。ちなみに関東地区で
は、緯度１°の変化は約１１０ｋｍに相当し、経度のそ
れは９０ｋｍに相当する。
【００３１】さて、ＧＰＳ受信機２により得られる位置
情報は、ＸＸＸ度ＹＹ分ＺＺ秒として表現されるとす
る。日本の領空として、東経１２５°〜１５０°、北緯
２０°〜５０°の間を航行する航空機に対する監視、管
制を行うとすれば、１５０°を表すには最小単位を１度
とした場合に１５０階調、すなわち８ビット必要とな
る。
情報は、ＸＸＸ度ＹＹ分ＺＺ秒として表現されるとす
る。日本の領空として、東経１２５°〜１５０°、北緯
２０°〜５０°の間を航行する航空機に対する監視、管
制を行うとすれば、１５０°を表すには最小単位を１度
とした場合に１５０階調、すなわち８ビット必要とな
る。
【００３２】以上のことから、本実施の形態では、図６
（ｂ）に示すように、それぞれ１３ビットからなるＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆなる６つのフレームにて、トランス
ポンダによる応答をＳＳＲに返すようにする。各フレー
ムに記載される情報およびそのフォーマットは、次のご
とくである。まず、Ａフレームには、既存のトランスポ
ンダにおいても使用されている、ＳＳＲからの質問に対
する応答コードパルス列を記載する。
（ｂ）に示すように、それぞれ１３ビットからなるＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆなる６つのフレームにて、トランス
ポンダによる応答をＳＳＲに返すようにする。各フレー
ムに記載される情報およびそのフォーマットは、次のご
とくである。まず、Ａフレームには、既存のトランスポ
ンダにおいても使用されている、ＳＳＲからの質問に対
する応答コードパルス列を記載する。
【００３３】Ｂフレームには、ＧＰＳ受信機２により得
られた高度情報を記載する。そのフォーマットは、最初
のフレーミングパルスの次のパルスから３ビットを
“０”として（このビット列は任意に設定できる）、残
りの１０ビット（１０２４階調）にて最小単位１０ｍの
高度情報を記載する。
られた高度情報を記載する。そのフォーマットは、最初
のフレーミングパルスの次のパルスから３ビットを
“０”として（このビット列は任意に設定できる）、残
りの１０ビット（１０２４階調）にて最小単位１０ｍの
高度情報を記載する。
【００３４】次のＣ、Ｄフレームに緯度情報を、Ｅ、Ｆ
フレームに経度情報（いずれもＧＰＳ受信機２により得
られたもの）をそれぞれ記載する。Ｃフレームに緯度を
度の単位で記載し、Ｄフレームに緯度の分（６ビット）
および秒（６ビット）を記載する。ここで、Ｃフレーム
の最初の４ビットを“１”として次のＥフレームの経度
情報と区別する。
フレームに経度情報（いずれもＧＰＳ受信機２により得
られたもの）をそれぞれ記載する。Ｃフレームに緯度を
度の単位で記載し、Ｄフレームに緯度の分（６ビット）
および秒（６ビット）を記載する。ここで、Ｃフレーム
の最初の４ビットを“１”として次のＥフレームの経度
情報と区別する。
【００３５】同様に、Ｅフレームに経度を度の単位で記
載し、Ｆフレームに経度の分（６ビット）および秒（６
ビット）を記載する。ここで、Ｅフレームの最初の２ビ
ットを“１”として他の情報と区別する。
載し、Ｆフレームに経度の分（６ビット）および秒（６
ビット）を記載する。ここで、Ｅフレームの最初の２ビ
ットを“１”として他の情報と区別する。
【００３６】ここでは、図６（ａ）に示すように、トラ
ンスポンダの応答パルスはフレーミングパルスに囲まれ
て１３個のパルスの位置が決定されている。よって、高
度情報１０００通りをブランクとすることで、ＧＰＳに
よる位置情報フレームとして区別する。
ンスポンダの応答パルスはフレーミングパルスに囲まれ
て１３個のパルスの位置が決定されている。よって、高
度情報１０００通りをブランクとすることで、ＧＰＳに
よる位置情報フレームとして区別する。
【００３７】このようにして、既存のトランスポンダの
応答パルスにＧＰＳ（ＧＰＳ受信機２）により得られた
自機の位置情報（高度情報も含む）をコード化して重畳
することで、ＳＳＲにて各航空機の位置をまでも把握す
ることが可能となる。ちなみに既存のトランスポンダに
よる応答信号には、Ａフレームの後にブランキング期間
が設定されている。このためビットレートの変更など、
システムの根本的な変更を行う必要なく、構成的変更を
加えることのみで、容易にＢ〜Ｆフレームの付加を行う
ことが可能である。
応答パルスにＧＰＳ（ＧＰＳ受信機２）により得られた
自機の位置情報（高度情報も含む）をコード化して重畳
することで、ＳＳＲにて各航空機の位置をまでも把握す
ることが可能となる。ちなみに既存のトランスポンダに
よる応答信号には、Ａフレームの後にブランキング期間
が設定されている。このためビットレートの変更など、
システムの根本的な変更を行う必要なく、構成的変更を
加えることのみで、容易にＢ〜Ｆフレームの付加を行う
ことが可能である。
【００３８】一方、地上側設備においては、次のような
処理を行う。すなわち、ＳＳＲ送受信機１２から送出さ
れるＡ〜Ｆフレームのうち、Ａフレームのパルス列につ
いては、受信パルス記憶／分離部１６からＳＳＲデコー
ダ１４に与えてデコードし、既存の処理により航空機識
別情報取得などの処理を行って、ＳＳＲデコードシンボ
ルを生成する。
処理を行う。すなわち、ＳＳＲ送受信機１２から送出さ
れるＡ〜Ｆフレームのうち、Ａフレームのパルス列につ
いては、受信パルス記憶／分離部１６からＳＳＲデコー
ダ１４に与えてデコードし、既存の処理により航空機識
別情報取得などの処理を行って、ＳＳＲデコードシンボ
ルを生成する。
【００３９】一方、Ｂ〜Ｆフレームのパルス列は、受信
パルス記憶／分離部１６から座標生成部１７に与え、高
度、緯度、経度情報が読み取られる。そして、この緯
度、経度情報が、表示部１５における表示のためのＸ−
Ｙ座標に変換される。ここで高度情報は、メートル単位
に換算（値×１０）して、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置座標と
対とする。
パルス記憶／分離部１６から座標生成部１７に与え、高
度、緯度、経度情報が読み取られる。そして、この緯
度、経度情報が、表示部１５における表示のためのＸ−
Ｙ座標に変換される。ここで高度情報は、メートル単位
に換算（値×１０）して、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置座標と
対とする。
【００４０】上記処理により得られたＳＳＲデコードシ
ンボルを、デジタルマップ生成部１９から与えられる地
図上の対応する航空機の位置に、ビデオ混合／走査変換
部１８により、既存のラスタスキャン表示方式に合った
コンポジットビデオ出力として、表示部１５に出力し、
モニタ表示させる。
ンボルを、デジタルマップ生成部１９から与えられる地
図上の対応する航空機の位置に、ビデオ混合／走査変換
部１８により、既存のラスタスキャン表示方式に合った
コンポジットビデオ出力として、表示部１５に出力し、
モニタ表示させる。
【００４１】図７に、本発明の実施の形態に係わる航空
機監視システムの表示部１５におけるラスタ走査表示の
例を示す。図７においては、関東地方の地図上に、三角
印で富士山（３７７６）と筑波山（８７６）とが示され
ている。また羽田空港を中心として、３０ｋｍごとにレ
ンジマーカが表示されている。
機監視システムの表示部１５におけるラスタ走査表示の
例を示す。図７においては、関東地方の地図上に、三角
印で富士山（３７７６）と筑波山（８７６）とが示され
ている。また羽田空港を中心として、３０ｋｍごとにレ
ンジマーカが表示されている。
【００４２】図中の数字付きの矢印は、監視空域内に存
在する各航空機（ＳＳＲのトランスポンダに応答したも
の）を示している。数字が各航空機の高度、矢印が進行
方向を示している。各航空機ごとに、１０個の過去のデ
ータが受信パルス記憶／分離部１６のメモリに記憶さ
れ、これをもとに受信パルス記憶／分離部１６に設けら
れた航跡進定処理器（既存のため図示せず）で航空機の
進行方向が予測される。
在する各航空機（ＳＳＲのトランスポンダに応答したも
の）を示している。数字が各航空機の高度、矢印が進行
方向を示している。各航空機ごとに、１０個の過去のデ
ータが受信パルス記憶／分離部１６のメモリに記憶さ
れ、これをもとに受信パルス記憶／分離部１６に設けら
れた航跡進定処理器（既存のため図示せず）で航空機の
進行方向が予測される。
【００４３】さらに、航空機を示す矢印の幾つかには、
バーコードが共に表示されている。このバーコードは、
ＳＳＲの質問に対して応答した内容を示すもので、例え
ば三浦半島沖の航空機には４バーコードが表示されてい
るが、これは、「エマージェンシ」コードがこの航空機
から送信されていることを示している。
バーコードが共に表示されている。このバーコードは、
ＳＳＲの質問に対して応答した内容を示すもので、例え
ば三浦半島沖の航空機には４バーコードが表示されてい
るが、これは、「エマージェンシ」コードがこの航空機
から送信されていることを示している。
【００４４】なお、図中右下の二重丸付きの矢印は、目
標設設定カーサであり、これをオペレータが目的の航空
機に合わせてクリックすることでさらに詳細な情報を得
られるようにしたものである。なお、上記の表示方法は
既存である。
標設設定カーサであり、これをオペレータが目的の航空
機に合わせてクリックすることでさらに詳細な情報を得
られるようにしたものである。なお、上記の表示方法は
既存である。
【００４５】このように本実施の形態では、航空機にＧ
ＰＳ受信機２を搭載し、これにより自機の位置情報を求
める。得られた位置情報を、トランスポンダの応答信号
の余った領域に重畳して地上に向け送出する。地上装置
では、上記応答信号から位置情報を読み出し、これを表
示器１５のラスタ走査表示画面上の座標に対応づけ、航
空機の該当する位置にその高度情報、進行方向、バーコ
ードなどの航空機情報と共に表示するようにしている。
ＰＳ受信機２を搭載し、これにより自機の位置情報を求
める。得られた位置情報を、トランスポンダの応答信号
の余った領域に重畳して地上に向け送出する。地上装置
では、上記応答信号から位置情報を読み出し、これを表
示器１５のラスタ走査表示画面上の座標に対応づけ、航
空機の該当する位置にその高度情報、進行方向、バーコ
ードなどの航空機情報と共に表示するようにしている。
【００４６】このように、航空機に搭載されるＧＰＳお
よびトランスポンダを利用し、これにより航空機の位置
情報を地上側にても知ることができるようにしたので、
ＡＳＲ（一次レーダ）により実現されている機能を、非
常に安価に代替することが可能となる。さらに、ＧＰＳ
を利用していることから、位置情報の精度をＡＳＲより
もむしろ高めることが可能となる。
よびトランスポンダを利用し、これにより航空機の位置
情報を地上側にても知ることができるようにしたので、
ＡＳＲ（一次レーダ）により実現されている機能を、非
常に安価に代替することが可能となる。さらに、ＧＰＳ
を利用していることから、位置情報の精度をＡＳＲより
もむしろ高めることが可能となる。
【００４７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば図６に示す各情報のフォーマッ
トは任意に設定可能である。また、ＧＰＳに限らず、他
のナビゲーション装置を利用するようにしても良い。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施
を行うことができる。
るものではない。例えば図６に示す各情報のフォーマッ
トは任意に設定可能である。また、ＧＰＳに限らず、他
のナビゲーション装置を利用するようにしても良い。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施
を行うことができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、機
上装置に、測位衛星から提供される測位情報をもとに自
機の位置を算出する位置算出手段と、自機に搭載される
トランスポンダが前記地上装置に対して送出する応答信
号に、前記算出手段により算出された位置情報を重畳す
る位置情報重畳手段とを備え、地上装置に、前記トラン
スポンダに前記応答信号を送出させるための質問信号
を、監視圏内に在圏する航空機に対して送信する質問手
段と、前記航空機から送出された前記応答信号から当該
航空機の位置情報を解読し、この位置情報をもって前記
航空機に対する監視に供する位置情報取得手段を備える
ようにしたので、低コストの航空機監視システムとその
機上装置および地上装置を提供することが可能となる。
上装置に、測位衛星から提供される測位情報をもとに自
機の位置を算出する位置算出手段と、自機に搭載される
トランスポンダが前記地上装置に対して送出する応答信
号に、前記算出手段により算出された位置情報を重畳す
る位置情報重畳手段とを備え、地上装置に、前記トラン
スポンダに前記応答信号を送出させるための質問信号
を、監視圏内に在圏する航空機に対して送信する質問手
段と、前記航空機から送出された前記応答信号から当該
航空機の位置情報を解読し、この位置情報をもって前記
航空機に対する監視に供する位置情報取得手段を備える
ようにしたので、低コストの航空機監視システムとその
機上装置および地上装置を提供することが可能となる。
【図１】 本発明に係わる航空機監視システムで使用さ
れる機上装置の実施の形態を示す図。
れる機上装置の実施の形態を示す図。
【図２】 ＧＰＳ受信アンテナ１とＵＨＦアンテナ７と
（のフィーダ線）を共通化する場合の例を示す図。
（のフィーダ線）を共通化する場合の例を示す図。
【図３】 図１に示すトランスポンダ装置４の構成を示
す図。
す図。
【図４】 ＧＰＳ受信アンテナ１の取り付け例を示す
図。
図。
【図５】 本発明に係わる航空機監視システムで使用さ
れる地上装置の実施の形態を示す図。
れる地上装置の実施の形態を示す図。
【図６】 本発明に係わる航空機監視システムにおけ
る、航空機側からの応答信号のフォーマットを示す図。
る、航空機側からの応答信号のフォーマットを示す図。
【図７】 本発明の実施の形態に係わる航空機監視シス
テムの表示部１５におけるラスタ走査表示の例を示す
図。
テムの表示部１５におけるラスタ走査表示の例を示す
図。
１…ＧＰＳ受信アンテナ
２…ＧＰＳ受信機
３…ＧＰＳ／トランスポンダインタフェース回路（Ｉ／
Ｆ） ４…トランスポンダ装置 ５…トランスポンダ ６…制御器 ７…ＵＨＦアンテナ ８…合波器 ＦＣ…機内フィーダ線 ９…ハウジング １０…分波器 ２０…トランスポンダ送信機 ２１…トランスポンダ受信機 ２２…タイミング発生回路 ２３…応答パルス発生部 ２４…コード判読部 ２５…自機情報設定部 ２６…パルス合成部 ２７…ＧＰＳコードパルス発生部 ２８…トランスポンダ送信アンテナ ２９…トランスポンダ受信アンテナ １１…ＳＳＲアンテナ １２…ＳＳＲ送受信機 １３…ＳＳＲレーダタイミング発生器 １４…ＳＳＲデコーダ １５…表示部 １６…受信パルス記憶／分離部 １７…座標生成部 １８…ビデオ混合／走査変換部 １９…デジタルマップ生成部
Ｆ） ４…トランスポンダ装置 ５…トランスポンダ ６…制御器 ７…ＵＨＦアンテナ ８…合波器 ＦＣ…機内フィーダ線 ９…ハウジング １０…分波器 ２０…トランスポンダ送信機 ２１…トランスポンダ受信機 ２２…タイミング発生回路 ２３…応答パルス発生部 ２４…コード判読部 ２５…自機情報設定部 ２６…パルス合成部 ２７…ＧＰＳコードパルス発生部 ２８…トランスポンダ送信アンテナ ２９…トランスポンダ受信アンテナ １１…ＳＳＲアンテナ １２…ＳＳＲ送受信機 １３…ＳＳＲレーダタイミング発生器 １４…ＳＳＲデコーダ １５…表示部 １６…受信パルス記憶／分離部 １７…座標生成部 １８…ビデオ混合／走査変換部 １９…デジタルマップ生成部
─────────────────────────────────────────────────────
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 - 5/04
B64D 47/00
G01S 13/74
Claims (4)
- 【請求項１】 航空機に搭載される機上装置と、この機
上装置から送出される情報をもとに前記航空機に対する
監視を行うための地上装置とを具備する航空機監視シス
テムであって、 前記機上装置は、 測位衛星から提供される測位情報をもとに自機の位置を
算出する位置算出手段と、 自機に搭載されるトランスポンダが前記地上装置に対し
て送出する応答信号に備わるブランキング期間内の固定
的位置に位置情報フレームを設け、この位置情報フレー
ムに、前記算出手段により算出された位置情報を重畳す
る位置情報重畳手段とを備え、 前記地上装置は、 前記トランスポンダに前記応答信号を送出させるための
質問信号を、監視圏内に在圏する航空機に対して送信す
る質問手段と、前記応答信号の位置情報フレームに重畳された位置情報
から 当該航空機の位置情報を解読し、この位置情報をも
って前記航空機に対する監視に供する位置情報取得手段
を備えることを特徴とする航空機監視システム。 - 【請求項２】 航空機に搭載される機上装置と、この機
上装置から送出される情報をもとに前記航空機に対する
監視を行うための地上装置とを具備する航空機監視シス
テムで使用される前記機上装置であって、 測位衛星から提供される測位情報をもとに自機の位置を
算出する位置算出手段と、 自機に搭載されるトランスポンダが前記地上装置に対し
て送出する応答信号に備わるブランキング期間内の固定
的位置に位置情報フレームを設け、この位置情報フレー
ムに、前記算出手段により算出された位置情報を重畳す
る位置情報重畳手段とを具備することを特徴とする航空
機監視システムの機上装置。 - 【請求項３】 航空機に搭載される機上装置と、この機
上装置から送出される情報をもとに前記航空機に対する
監視を行うための地上装置とを具備し、前記機上装置
が、測位衛星から提供される測位情報をもとに自機の位
置を算出する位置算出手段と、自機に搭載されるトラン
スポンダが前記地上装置に対して送出する応答信号に備
わるブランキング期間内の固定的位置に位置情報フレー
ムを設け、この位置情報フレームに、前記算出手段によ
り算出された位置情報を重畳する位置情報重畳手段とを
備えた航空機監視システムで使用される前記地上装置で
あって、 前記トランスポンダに前記応答信号を送出させるための
質問信号を、監視圏内に在圏する航空機に対して送信す
る質問手段と、前記応答信号の位置情報フレームに重畳された位置情報
から 当該航空機の位置情報を解読し、この位置情報をも
って前記航空機に対する監視に供する位置情報取得手段
とを具備することを特徴とする航空機監視システムの地
上装置。 - 【請求項４】 前記監視圏内を少なくとも含む地図を視
覚的に表示する表示手段を備え、 前記位置情報取得手段は、前記位置情報取得手段により解読された位置情報から、
前記在圏する航空機ごとに、前記地図上に対応する位置
座標を求める座標算出手段と、 この座標算出手段により求められた前記位置座標に基づ
き、前記在圏する航空機を、前記地図上の対応する座標
に、その属性情報と共に前記表示手段にシンボル表示さ
せる表示制御手段とを備えることを特徴とする請求項３
に記載の地上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33079598A JP3515393B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 航空機監視システムとその機上装置および地上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33079598A JP3515393B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 航空機監視システムとその機上装置および地上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155899A JP2000155899A (ja) | 2000-06-06 |
| JP3515393B2 true JP3515393B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18236642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33079598A Expired - Fee Related JP3515393B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 航空機監視システムとその機上装置および地上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3515393B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004189143A (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Tekutomu:Kk | 飛行記録表示装置 |
| EP1731921A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-13 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Radar system for aircraft |
| CN117743739B (zh) * | 2023-12-06 | 2024-09-20 | 中国民用航空总局第二研究所 | 场面飞机滑行方向获取方法、装置、电子设备和存储介质 |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP33079598A patent/JP3515393B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000155899A (ja) | 2000-06-06 |
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|---|---|---|---|
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