JP4125744B2 - 二次監視レーダ及び二次監視レーダ応答信号解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、航空機のトランスポンダへ送信された質問信号に対する応答信号を受信し、この内容を解析する二次監視レーダ及び二次監視レーダ応答信号解析方法に関する。

航空管制に使用される航空機監視用レーダは、一次監視レーダ（ＰＳＲ：Primary Surveillance Radar）と二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Radar）とに大別される。

上記のＰＳＲは、地上から電波を発し、これの反射波を受信処理することにより航空機の位置情報を取得するものである。

一方、ＳＳＲは、地上に設置されたインタロゲータから航空機に搭載されたトランスポンダに向けて質問信号を送信し、これに対する応答信号を受信することにより航空機に関する各種情報を得るものである。

このＳＳＲは、得ようとする情報の種別によりモードＡ、モードＣ、モードＳに分類され、モードＡは航空機の識別情報を得るためのものであり、モードＣは高度情報を得るためのものであり、モードＳは各航空機に付与されたＩＤ（２４ビットアドレス）による個別選択呼び出し機能を有し、上記の情報（識別情報及び高度情報）に加えて進路情報や速度情報等を得ることができる（例えば、非特許文献１参照）。

なお、以降の説明においては、適宜、上記のモードＡとモードＣを“モードＡ／Ｃ”と総称する。

上記のモードＳとモードＡ／Ｃは同一のＳＳＲ内で併用することが可能である。このため、何らかの理由によりモードＳトランスポンダが適切でない応答を行った場合においても、もう一方のモードＡ／Ｃ応答信号により航空機の位置等を特定することができる。

しかしながら、モードＳとモードＡ／Ｃを併用する場合、インタロゲータは、モードＳ応答信号と、モードＡ／Ｃ応答信号の双方を常に受信することとなり、以下に示すような問題が生じることがある。

すなわち、モードＳトランスポンダが正常に機能し、これによりインタロゲータが航空機を特定できる場合においても、このインタロゲータは同一の航空機からモードＳ応答信号のみならず不要なモードＡ／Ｃ応答信号も受信することとなり、これに基づいてモードＳとモードＡ／Ｃのそれぞれについてのターゲットレポートが作成されてしまう。

このような事態を回避する方法としては、インタロゲータ内にコンバイナを設け、これにより不要なモードＡ／Ｃターゲットレポートを除去する方法が挙げられる。
橋田芳男、大友恒、久慈義則「航空管制用二次監視レーダ−ＳＳＲモードＳ」、東芝レビューVol.59 No.2（2004）、ｐ58-61

しかしながら、上記のコンバイナには、以下に示すような問題が存在する。
一般的なコンバイナにおいては、ターゲットレポートに含まれる位置情報と、高度及びモードＡコードとを比較し、これらが一定条件下で一致すると、モードＳ応答信号とモードＡ／Ｃ応答信号が同一の航空機から送信されたものであると判定する。

ただし、モードＡ／ＣターゲットレポートのモードＡバリディティ（Ｖａ）とモードＣバリディティ（Ｖｃ）が低い（ゼロ）場合には、このモードＡ／Ｃターゲットレポートが別の航空機からの応答によるものである可能性があり、これを棄却（除去）することができない。

また、棄却されなかったモードＡ／Ｃターゲットレポートに基づいて誤った衝突警報が発せられる可能性もある。

また、上記の不要なモードターゲットレポートの棄却もれをなくすためにバリディティの低い（Ｖａ＝0、Ｖｃ＝０）モードＡ／Ｃターゲットレポートを位置相関があることだけで棄却した場合には、これに含まれる距離情報がスラントレンジ（アンテナから航空機までの直線距離）を示していることから別の航空機に関するレポートである可能性があり、本来棄却してはならないモードＡ／Ｃターゲットレポートを棄却してしまうこととなる。

このような事情に鑑み本発明は、不要なモードＡ／Ｃターゲットレポートの除去性能が改善された二次監視レーダ及び二次監視レーダ応答信号解析方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、航空機に搭載されたトランスポンダへ質問信号を送信し、質問信号に対する応答信号を受信し、この内容を解析することにより航空機を特定する二次監視レーダであって、第１のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＡ専用一括質問信号とを送信し、第２のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信し、第３のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第４のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＣ専用一括質問信号とを送信し、第５のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第６のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信する質問信号送信手段と、モードＳ専用一括質問信号、モードＡ専用一括質問信号、モードＡ質問信号、モードＣ専用一括質問信号及びモードＣ質問信号に対する応答信号をトランスポンダから受信し、これらに基づいてモードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとを作成するターゲットレポート作成手段と、モードＳターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＳトラック情報を生成し、モードＡ／Ｃターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＡ／Ｃトラック情報を生成するトラック情報生成手段と、モードＳトラック情報及びモードＡ／Ｃトラック情報に基づいてモードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものであるか否かを判定する判定手段と、モードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものである場合、モードＡ／Ｃターゲットレポートを削除する削除手段とを有することを要旨とする。

請求項２に記載の本発明は、航空機に搭載されたトランスポンダへ質問信号を送信し、質問信号に対する応答信号を受信し、この内容を解析する二次監視レーダ応答信号解析方法であって、第１のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＡ専用一括質問信号とを送信し、第２のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信し、第３のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第４のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＣ専用一括質問信号とを送信し、第５のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第６のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信する質問信号送信工程と、モードＳ専用一括質問信号、モードＡ専用一括質問信号、モードＡ質問信号、モードＣ専用一括質問信号及びモードＣ質問信号に対する応答信号をトランスポンダから受信し、これらに基づいてモードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとを作成するターゲットレポート作成工程と、モードＳターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＳトラック情報を生成し、モードＡ／Ｃターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＡ／Ｃトラック情報を生成するトラック情報生成工程と、モードＳトラック情報及びモードＡ／Ｃトラック情報に基づいてモードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものであるか否かを判定する判定工程と、モードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものである場合、モードＡ／Ｃターゲットレポートを削除する削除工程とを有することを要旨とする。

本発明によれば、モードＡ／Ｃターゲットレポートの棄却可否判定を正確に行うことができ、不要なモードＡ／Ｃターゲットレポートの除去性能が改善された二次監視レーダ及び二次監視レーダ応答信号解析方法を提供することが可能となる。

以下、図面を提示しつつ本発明の二次監視レーダ及び二次監視レーダ応答信号解析方法について説明する。なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。また、以下の実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。

図１は、本発明の一実施例に係るＳＳＲ（二次監視レーダ）システム１の構成図である。このＳＳＲシステム１は、地上に設置されるインタロゲータ２及び水平方向に３６０°回転可能に構成されたアンテナ３と、航空機４に搭載されるトランスポンダ５及びアンテナ６とからなる。

インタロゲータ２は、アンテナ３に接続された送信部２１及び受信部２２と、これらに接続された信号処理部２３と、コンバイナ２６からなる。なお、本図においては、ユーザが操作を行うためのインタフェース部などの記載は省略している。

送信部２１は、アンテナ３を介して質問信号７を送信する。この質問信号７は、一括質問信号と個別質問信号とに大別され、一括質問信号は、モードＳ専用一括質問信号と、モードＡ専用一括質問信号と、モードＡ質問信号と、モードＣ専用一括質問信号と、モードＣ質問信号に大別される。

また、図２に示すように、モードＡ専用一括質問信号とモードＡ質問信号、モードＣ専用一括質問信号とモードＣ質問信号は、Ｐ４パルスの有無により区別される。

送信部２１は、一括質問信号を送信する一括質問信号送信期間において、上記の５種類の質問信号を図２に示すような組み合わせと順序で送信する。つまり、＜１＞モードＳ専用一括質問信号とモードＡ専用一括質問信号、＜２＞モードＣ質問信号、＜３＞モードＡ質問信号、＜４＞モードＳ専用一括質問信号とモードＣ専用一括質問信号、＜５＞モードＡ質問信号、＜６＞モードＣ質問信号の順で送信される。

送信された５種類の質問信号（図１の質問信号７）は、トランスポンダ５により受信され、５種類の信号のそれぞれに対する応答信号（図１の応答信号８）が送信される。

応答信号８は、アンテナ３を介して受信部２２により受信され、信号処理部２３は、受信された信号の内容を判読し、これを基にしてモードＳターゲットレポート２４とモードＡ／Ｃターゲットレポート２５を作成する。なお、これらのターゲットレポートは、アンテナ３によるスキャン（信号の送信及び受信）が行われる度に生成される。

コンバイナ２６は、モードＳにより航空機が特定可能であれば、その航空機に関するモードＡ／Ｃターゲットレポート、つまり不要なモードＡ／Ｃターゲットレポートを棄却（除去）し、モードＳターゲットレポートと、必要なモードＡ／Ｃターゲットレポート、つまりモードＳにより特定できなかったもののモードＡ／Ｃにより特定できた航空機に関するターゲットレポートとを出力する。

次に、上記のコンバイナ２６の構成について説明する。
コンバイナ２６は、図３に示すように、モードＳトラック記憶部２８と、予測部２９及び３１と、モードＡ／Ｃトラック記憶部３０と、比較・棄却処理部３２とからなる。

モードＳトラック記憶部２８は、信号処理部２３から出力されたモードＳターゲットレポートを基にモードＳトラック（モードＳ航跡情報）を生成し、これを記憶する。

予測部２９は、モードＳトラックに基づいて、アンテナ３により次のスキャンが行われた時点での航空機の位置を予測する。

一方、モードＡ／Ｃトラック記憶部３０は、信号処理部２３から出力されたモードＡ／Ｃターゲットレポートを基にモードＡ／Ｃトラック（モードＡ／Ｃ航跡情報）を生成し、これを記憶する。

予測部３１は、モードＡ／Ｃトラックに基づいて、アンテナ３により次のスキャンが行われた時点での航空機の位置を予測する。

比較・棄却処理部３２は、モードＳトラックとモードＡ／Ｃトラックとを比較し、両者が一致する場合、これらは高い確率で同一の航空機のトラックであると判断できるため、実際に次のスキャンが行われた際に作成されたモードＳターゲットレポート２４とモードＡ／Ｃターゲットレポート２５のそれぞれに示された位置と前記の予測位置範囲とを比較し、この航空機が予測位置範囲内にあれば、モードＡ／Ｃターゲットレポート２５（不要なモードＡ／Ｃターゲットレポート）を棄却し、モードＳターゲットレポート３３と必要なモードＡ／Ｃターゲットレポート３４をターゲットメッセージ２７として出力する。

なお、上記の説明においては、モードＳトラック及びモードＡ／Ｃトラックがトラック記憶部（２８及び３０）により生成される場合を示したが、これらが信号処理部２３等により予め生成される構成としてもよい。

次に、上記の棄却処理の詳細について説明する。
図４には、ｎ−４からｎ−１スキャンにより得られたモードＳ（１）機のトラック４０と、同じくｎ−４からｎ−１スキャンにより得られたモードＡ／Ｃ（１）機のトラック４１と、前記のトラックから得られた予測位置範囲４２とが示されている。

また、本図では、ｎ−４スキャンからｎ−１スキャンまでのモードＡ／ＣターゲットレポートとモードＳターゲットレポートとの間には位置相関があり、バリディティ（Ｖａ、Ｖｃ）が全て１であり、且つモードＡコードが一致し、高度に関しても相関がある場合を示している。

この場合、モードＡ／Ｃターゲットレポートは、モードＳターゲットレポート（トラック）により示される航空機から得られたものであると判定され、棄却される。

また、ｎスキャンについては、モードＡ／Ｃ（1）ターゲットレポートとモードＳ（1）ターゲットレポートとの間に位置相関があるが、バリディティが０である場合を示している。

この場合、ｎ−１スキャンまでのトラック４１から得られた予測位置範囲と、ｎスキャンにより特定された航空機の位置とを比較し、この航空機が予測位置範囲内にあれば、前記のモードＡ／Ｃターゲットレポートは、モードＡ／C（1）トラック４１を示す航空機のモードＡ／Ｃ応答信号から生成されたものであると判定できるため、ｎスキャンにより得られたモードＡ／Ｃターゲットレポートを棄却し、モードＳターゲットレポートのみを出力する。

なお、この際、ｎ−１スキャン以前のモードＳトラックとモードＡ／Ｃトラックとが一定条件で一致することを併せて検定することも有効である。

次に、棄却処理の別の例について説明する。
図５には、モードＳ（1）機とは異なるモードＡ／Ｃ（２）機がnスキャン時にモードＳ（１）機と交差する場合を示している。

なお、本図においては、ｎ−４からｎ−１スキャンにより得られたモードＳ（１）機のトラック６０と、同じくｎ−４からｎ−１スキャンにより得られたモードＡ／Ｃ（１）機のトラック６１とから得られた予測位置範囲６３とが示されている。また、ｎ−３からｎ−１スキャンにより得られたモードＡ／Ｃ（２）機のトラック６２から得られた予測位置範囲が６３と重なっている場合を示している。

このような状況において、モードＡ／Ｃ（１）機及びモードＡ／Ｃ（２）機のｎスキャン時における位置に相関がある場合、モードＡ／Ｃ（２）機のターゲットレポートは、モードＡ／Ｃ機（１）のターゲットレポートとは別のものであると判定し、このモードＡ／Ｃ（２）機のターゲットレポートを棄却せずにコンバイナ外に出力する。

なお、予測位置範囲６３においては、通常ガーブルが発生し、モードＡ／Ｃ（1）ターゲットレポートとモードＡ／Ｃ（2）ターゲットレポートが２つの独立したレポートとして検出される場合があるが、これらのバリディティが低い場合が大多数と考えられるため、このような場合においても、モードＡ／Ｃ（1）ターゲットレポートを適切に棄却することができる。

また、上記のような装置を用いる二次監視レーダ応答信号解析方法も本発明の範囲に含まれる。

前記のとおり、従来の技術においては、現在スキャンの情報のみを比較対象とし、Ｖａ＝１、Ｖｃ＝１である際に、位置、モードＡコード、高度が一定条件で一致した場合にのみモードＡ／Ｃターゲットレポートを棄却していた。したがって、位置相関があってもバリディティが０のために同一航空機から得られたものであるか否かを確実に判断できないモードＡ／Ｃターゲットレポートについては、それが不要であっても棄却されずにコンバイナ外に出力されてしまっていた。

これに対して、上記の実施例に示したコンバイナは、過去のトラック情報も取り入れて判定を行うため、モードＡ／Ｃターゲットレポートが別の航空機のものであるか否かを確実に判定できる。したがって、不要なモードＡ／Ｃターゲットレポートを確実に棄却でき、モードＡ／Ｃターゲットレポートの除去性能を向上させることができる。

本発明の一実施例に係る二次監視レーダシステムの構成図である。 質問信号の波形を示す図である。 図１のコンバイナの詳細を示す図である。 コンバイナの処理を説明するための図である。 コンバイナの処理の別の例を説明するための図である。

符号の説明

１…ＳＳＲ（二次監視レーダ）システム、２…インタロゲータ、３…アンテナ、４…航空機、５…トランスポンダ、６…アンテナ、７…質問信号、８…応答信号、２１…送信部、２２…受信部、２３…信号処理部、２４…モードＳターゲットレポート、２５…モードＡ／Ｃターゲットレポート、２６…コンバイナ、２７…ターゲットメッセージ、２８…モードＳトラック記憶部、２９…予測部、３０…モードＡ／Ｃトラック記憶部、３１…予測部、３２…比較・棄却処理部

Claims (2)

1. 航空機に搭載されたトランスポンダへ質問信号を送信し、当該質問信号に対する応答信号を受信し、この内容を解析することにより前記航空機を特定する二次監視レーダであって、
   第１のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＡ専用一括質問信号とを送信し、第２のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信し、第３のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第４のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＣ専用一括質問信号とを送信し、第５のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第６のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信する質問信号送信手段と、
   モードＳ専用一括質問信号、モードＡ専用一括質問信号、モードＡ質問信号、モードＣ専用一括質問信号及びモードＣ質問信号に対する応答信号をトランスポンダから受信し、これらに基づいてモードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとを作成するターゲットレポート作成手段と、
   前記モードＳターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＳトラック情報を生成し、前記モードＡ／Ｃターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＡ／Ｃトラック情報を生成するトラック情報生成手段と、
   前記モードＳトラック情報及び前記モードＡ／Ｃトラック情報に基づいて前記モードＳターゲットレポートと前記モードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものであるか否かを判定する判定手段と、
   前記モードＳターゲットレポートと前記モードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものである場合、当該モードＡ／Ｃターゲットレポートを削除する削除手段と
   を有することを特徴とする二次監視レーダ。
2. 航空機に搭載されたトランスポンダへ質問信号を送信し、当該質問信号に対する応答信号を受信し、この内容を解析する二次監視レーダ応答信号解析方法であって、
   第１のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＡ専用一括質問信号とを送信し、第２のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信し、第３のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第４のスイープ動作時にモードＳ専用一括質問信号とモードＣ専用一括質問信号とを送信し、第５のスイープ動作時にモードＡ質問信号を送信し、第６のスイープ動作時にモードＣ質問信号を送信する質問信号送信工程と、
   モードＳ専用一括質問信号、モードＡ専用一括質問信号、モードＡ質問信号、モードＣ専用一括質問信号及びモードＣ質問信号に対する応答信号をトランスポンダから受信し、これらに基づいてモードＳターゲットレポートとモードＡ／Ｃターゲットレポートとを作成するターゲットレポート作成工程と、
   前記モードＳターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＳトラック情報を生成し、前記モードＡ／Ｃターゲットレポートから航空機の航跡を示すモードＡ／Ｃトラック情報を生成するトラック情報生成工程と、
   前記モードＳトラック情報及び前記モードＡ／Ｃトラック情報に基づいて前記モードＳターゲットレポートと前記モードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものであるか否かを判定する判定工程と、
   前記モードＳターゲットレポートと前記モードＡ／Ｃターゲットレポートとが同一航空機からのものである場合、当該モードＡ／Ｃターゲットレポートを削除する削除工程と
   を有することを特徴とする二次監視レーダ応答信号解析方法。

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