JP4127663B2

JP4127663B2 - 航空管制システム

Info

Publication number: JP4127663B2
Application number: JP2003185414A
Authority: JP
Inventors: 恵二郎小関
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP2005018619A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空管制において地対空通信を行なう航空管制システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、広域航空管制システムでは、レーダによって飛しょう体（航空機など）の位置情報を取得すると共に、地上に配置された地上送受信局を通じて対空通信を行っている。従来、対空通信をする場合、航空管制者がレーダ局を管制するレーダ器材とは別に設けられた回線接続器材により航空機が現在いる空域を通信エリアとする所轄地上送受信局を選択し、また通信に使用する通信周波数の選択をしている。そして、航空管制者が所轄地上送受信局との間の通信回線の良否結果を確認した後、所轄地上送受信局を通じて航空機との間で回線を確立し、レーダ画面を監視しながら航空管制の対空通信を行っている。
【０００３】
また、従来では、レーダ情報をもとに航空機の位置を推定し最適な通信局を選択することにより、通信対象の航空機と確実に通信リンクするためのシステムが考えられている（特許文献１）。このシステムでは、航空機の位置情報をレーダ局により取得し、レーダ情報処理システムにおいて、これらレーダ局の各々が出力するレーダ情報を収集し航空機の位置情報を出力する。通信センターシステムでは、位置情報をもとに航空機と至近距離に位置する地上通信局を複数の地上通信局から選択し、この選択した地上通信局を介して航空機にメッセージを送信する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−０６４５１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の広域航空管制においては、対空通信をする場合には、航空管制者が航空機との通信を実行する都度、レーダ器材とは別の回線接続器材に対して、該当空域の所轄地上送受信局、無線機番号及び通信周波数を設定し、通信回線の良否を確認した後、航空管制のための対空通信を行なう必要があった。すなわち、航空管制以外の業務が発生することにより作業負担を増加させていた。また、航空管制者が選択した所轄地上送受信局及び通信周波数を用いて回線の確立を試みるため、通信の信頼性が十分でなかった。
【０００６】
また、特許文献１に記載されたシステムでは、メッセージの送信先である航空機に適した通信局として航空機と至近距離にある通信局を選択し、この選択した通信局からメッセージを送信し、メッセージ送信に失敗した場合には、航空機の飛行方向に応じて代替の他の通信局を選択してメッセージを再送するもので、試行錯誤的にリンクを確立するもので通信の信頼性が十分でなかった。
【０００７】
本発明は前記のような事情を考慮してなされたもので、航空管制者の負担を軽減し、また通信の信頼性を向上させることが可能な航空管制システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、航空機との間で通信を行う複数の地上送受信局の何れかと通信回線を構築し、この通信回線を構築した地上送受信局を通じて航空機との間で通話をするための機能が設けられた航空管制システムにおいて、航空管制レーダが捉えた飛しょう体をレーダ画面に表示するレーダ表示手段と、前記レーダ表示手段によってレーダ画面に表示された飛しょう体を選択する指示を入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された指示に応じて、前記レーダ表示手段によって表示されたレーダ画面中の飛しょう体を選択する選択手段と、前記複数の地上送受信局のそれぞれの設置場所を示す情報と、前記複数の地上送受信局の優先順を示す情報とを含む地上送受信局情報を記録する記録手段と、前記地上送受信局情報の設置場所を示す情報と優先順を示す情報をもとに、前記選択手段により選択された飛しょう体の位置に応じた前記地上送受信局を判別する判別手段と、前記判別手段によって判別された前記地上送受信局に対して、前記地上送受信局が正常な状態であることを確認するための実電波回線試験を実施するテスト実施手段と、前記テスト実施手段によって前記地上送受信局が正常であることが確認された場合には、同地上送受信局との間で通信回線を構築し、前記地上送受信局が正常であることが確認されなかった場合には、前記優先順を示す情報をもとに前記テスト実施手段による次の実電波回線試験の対象とする前記地上送受信局を設定する通信回線構築手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
【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について説明する。図１は本実施形態に係わる航空管制システムの構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態における航空管制システムは、レーダアンテナ１０によって受信された信号をもとに飛しょう体（航空機）の位置を追跡し、その位置を航空管制レーダ画面において表示すると共に、航空管制レーダ画面４０を通じて指示された航空機と通信するために地上送受信局１６との回線を構築する機能を提供するレーダ制御部１２と、地上送受信局１６との間で通信回線を構築し、地上送受信局１６を通じて航空機との間で通話するための機能を提供する対空無線交換部１４が設けられている。
【００１２】
レーダ制御部１２には、レーダ処理部２０、表示部２２、入力部２４、入力制御部２６、及び回線構築部２８が設けられている。
【００１３】
レーダ処理部２０は、レーダアンテナ１０により受信された信号をもとに航空機の位置を検出する。また、レーダ処理部２０は、航空機の位置を表す航空管制レーダ画面４０（具体例については後述する（図３〜図６））を表示部２２において表示させる（レーダ表示手段）。航空管制レーダ画面４０では、航空管制システムが管制の対象としている空域内の地図上に、航空機の位置を表す記号（あるいはマーク）などを表示させる。また、航空機を識別するための便名、識別符号などの情報を表示することもできる。さらに、レーダ処理部２０は、後述する対空無線交換部１４（試験部１４ａ）による通信回線テストの結果を地上送受信局１６の通信可能エリアと共に表示する。
【００１４】
表示部２２は、レーダ処理部２０の制御のもとで、レーダアンテナ１０（航空管制レーダ）が捉えた航空機を航空管制レーダ画面４０に表示する。
【００１５】
入力部２４は、航空管制システムに対する航空管制者からの各種指示を入力するためのもので、例えばタッチパネル、ライトペン、キーボードの他、各種のポインティングデバイス等により構成される。入力部２４は、航空管制者の操作により、航空管制レーダ画面４０に表示された航空機を選択するための指示、あるいは地上送受信局１６を通じて航空機と通信するための送受信周波数の指定等を入力する。
【００１６】
入力制御部２６は、入力部２４からの入力を制御する。入力制御部２６は、レーダ処理部２０から表示部２２によって表示された航空管制レーダ画面４０中の航空機の位置情報を取得し、この位置情報をもとに入力部２４から入力された航空機を選択するための指示が何れの航空機を選択するものかを判別する。そして、入力制御部２６は、この選択された航空機との間の通信回線の構築を要求するリクエスト情報を回線構築部２８に対して出力する。また、航空機と通信するための送受信周波数の指定が入力された場合に、この指定された送受信周波数を回線構築部２８に通知する。なお、送受信周波数は、例えば予め決められた複数の周波数から選択されるものとする。
【００１７】
回線構築部２８は、航空管制レーダ画面４０中で選択された航空機の位置に応じた地上送受信局を、地上送受信局情報２８ａに含まれる各地上送受信局１６の設置場所の情報をもとに判別し、この判別された地上送受信局１６との間で通信回線を構築する。回線構築部２８に記録された地上送受信局情報２８ａには、日本国内に配置された各地上送受信局１６（１６−１，…，１６−ｎ）のそれぞれの設置場所を示す情報、複数の地上送受信局１６の通信可能エリアが重複している場合に、複数の地上送受信局１６の優先順（主従）を示す情報などが含まれる。回線構築部２８は、入力制御部２６からリクエスト情報を受信した場合に、選択された航空機の位置をもとに判別された地上送受信局１６に対して、通信の可否を判別するための通信回線テストを実施する。回線構築部２８は、通信回線テストにより通信可能と判別された場合に、地上送受信局１６との間で通信回線を構築する。また、通信可能と判別されなかった場合に、地上送受信局情報２８ａをもとに、複数の地上送受信局１６から優先順に従う次の地上送受信局１６を判別し、この地上送受信局１６に対して対空無線交換部１４（試験部１４ａ）により通信回線テストを実施する。なお、入力制御部２６から送受信周波数が入力されている場合には、この送受信周波数を用いて通信回線テストを実施する。
【００１８】
対空無線交換部１４は、地上送受信局１６を通じて航空機との間で無線通信を実行し、送受話器１５を通じて音声通話を可能にする。また、対空無線交換部１４には、試験部１４ａが設けられている。試験部１４ａは、レーダ制御部１２（回線構築部２８）から通信回線テストの実行が指示された場合に、テスト対象とする地上送受信局１６に対して自動折り返し試験（実電波回線試験）を実行する。
【００１９】
地上送受信局１６（１６−１，…，１６−ｎ）は、航空機との間で通信を行なうもので、例えば日本全体の空域を網羅するように各地に配置されている。地上送受信局１６は、航空管制システムとの間が例えばマイクロ波を用いた専用の無線回線により接続されているものとする。地上送受信局１６は、それぞれの通信可能エリアが重複するように設置されることで、日本全体の空域を網羅すると共に、何れかの地上送受信局１６の信頼性が低い場合（故障時など）に、優先順に従う他の地上送受信局１６を通じて航空機との間で通信回線を確保することができる。
【００２０】
地上送受信局１６には、対空無線交換部１４からの指示に応じて通信を制御する無線機制御部３０（３０−１，…，３０−ｎ）と、無線機制御部３０の制御のもとで、送信アンテナ３４（３４−１，…，３４−ｎ）から信号を送出する送信部３２（３２−１，…，３２−ｎ）と、受信部３６（３６−１，…，３６−ｎ）から受信した信号を無線機制御部３０に出力する受信部３６（３６−１，…，３６−ｎ）とが設けられている。
【００２１】
次に、本実施形態における航空管制システムの通信回線構築処理の動作について、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２２】
レーダ制御部１２は、レーダアンテナ１０によって受信される信号をもとに、レーダ処理部２０により航空管制エリア内に存在する航空機の位置を取得し、表示部２２により航空管制レーダ画面４０に航空機を表す記号などを表示させる。
【００２３】
図３は、航空管制レーダ画面４０の表示例を示している。図３では、航空管制エリアの地図と共に、航空機の位置を示す記号Ｍが表示されている。ここでは、説明を簡単にするために１つの航空機を表す記号Ｍのみを示しているが、複数の航空機を表す記号が表示されるものとする（各航空機を識別するための便名や識別符号が表示されるものとする）。
【００２４】
ここで、航空管制者による入力部２４（タッチパネル、ライトペンなど）の操作によって、通話対象とする航空機が航空管制レーダ画面４０中で指示されたものとする（通信回線構築リクエストの入力（ステップＡ１））。例えば、航空管制レーダ画面４０中の航空機を表す記号Ｍの位置にカーソル等を合わせ、通信に使用する送受信周波数をセットした後、入力部２４に設けられたリクエストボタンが押下されることで通信回線構築リクエストを入力する。
【００２５】
入力制御部２６は、入力部２４から入力された指示に応じて何れの航空機を選択するものかを、レーダ処理部２０から取得される航空管制レーダ画面４０において表示されている各航空機の位置情報をもとに判別する（ステップＡ２）。また、通信に使用する送受信周波数を設定する（ステップＡ３）。なお、送受信周波数は、前述したように、複数の周波数から航空管制者が予めセットするものとしても良いし、航空管制者により周波数のセットがされない場合には、予め決められたデフォルトの周波数が入力されるものとしても良い。入力制御部２６は、航空管制者によって選択された航空機と送受信周波数を、回線構築部２８に対してリクエスト情報として出力する。
【００２６】
回線構築部２８は、入力制御部２６からのリクエスト情報をもとにして、選択された航空機の位置を通信エリアとする地上送受信局１６を、地上送受信局情報２８ａを参照して判別する（ステップＡ４）。
【００２７】
そして、回線構築部２８は、この判別した地上送受信局１６に対して通信回線テストを実行する（ステップＡ５）。すなわち、回線構築部２８は、対空無線交換部１４に対して、当該地上送受信局１６に対する自動折り返し試験（実電波回線試験）の実行を指示する。
【００２８】
また、回線構築部２８は、テスト対象とする地上送受信局１６をレーダ処理部２０に通知する。レーダ処理部２０は、回線構築部２８からの通知に応じて、航空管制レーダ画面４０にテスト対象としている地上送受信局１６の通信エリア（通話可能確認エリア）を表示させる。
【００２９】
図４には、通話可能確認エリアが表示された航空管制レーダ画面４０の表示例を示している。図４では、Ｓ１の位置に設置された地上送受信局１６の通話可能確認エリアが表示されている。ここでは、試験完了前を表す表示形態、例えば破線によって通話可能確認エリアを表示している。
【００３０】
一方、対空無線交換部１４は、回線構築部２８から通信回線テストの実行が指示されると、テスト対象とする地上送受信局１６に対して極小電力モードによる通信回線テストのための自動折り返し試験（実電波回線試験）を実行する。例えば、地上送受信局１６−１がテスト対象となっている場合、無線機制御部３０−１は、送信部３２−１によって送信アンテナ３４−１から指定された周波数による微弱な信号（実電波）を送信させる。この時、受信部３６−１は、送信アンテナ３４−１から出力された信号を、受信アンテナ３８−１を通じて受信して無線機制御部３０−１に出力する。無線機制御部３０−１は、例えば、受信部３６−１によって受信される信号またはノイズ変化量を監視して、送信部３２−１から信号を出力したタイミングに合わせて所定量変化した場合に正常な状態にあるものと判別する。無線機制御部３０−１は、試験結果を試験リクエストアンサバック信号として対空無線交換部１４（試験部１４ａ）に通知する。対空無線交換部１４は、回線構築部２８に対して試験結果を通知する。
【００３１】
ここで、通信回線テストにより地上送受信局１６−１が通信可能と判別された場合（ステップＡ６、Ｎｏ）、回線構築部２８は、レーダ処理部２０に試験完了を通知する。レーダ処理部２０は、回線構築部２８からの通知に応じて、航空管制レーダ画面４０の通話可能確認エリアを試験が完了したことを表す表示形態に変更して表示させる（ステップＡ８）。
【００３２】
図５には、通話可能確認エリアの表示形態が変更された航空管制レーダ画面４０の表示例を示している。図５では、図４に示す通話可能確認エリアの表示形態（例えば破線）から試験完了を表す表示形態（例えば実線）に変更されている。これにより、航空管制レーダ画面４０から地上送受信局１６−１を通じた通信により通話可能であることが確認できると共に、同時に通話可能空域を確認することができる。
【００３３】
一方、通信回線テストにより地上送受信局１６−１が通信可能と判別されなかった場合（試験ＮＧ）（ステップＡ６、Ｙｅｓ）、回線構築部２８は、地上送受信局情報２８ａを参照して、優先順に従う次の地上送受信局（例えば地上送受信局１６−２（図示せず））を通信回線テストの対象局として設定する（ステップＡ７）。
【００３４】
以下、前述と同様にして、地上送受信局１６−２に対して通信回線テストを実行する（ステップＡ５，Ａ６）。この際、航空管制レーダ画面４０には、回線テストの対象とする地上送受信局１６−２に応じた通話可能確認エリアを試験完了前後で表示形態を変えて表示する。
【００３５】
図６には、他の地上送受信局１６−２による通話可能確認エリアを表示した航空管制レーダ画面４０の表示例を示している。図６では、航空管制者によって選択された航空機を通信エリアに含む、Ｓ２の位置に設置された地上送受信局１６−２の通話可能確認エリアが表示されている。ここでは、試験完了後を表す表示形態（例えば実線）によって通話可能確認エリアを表示している。
【００３６】
こうして、通信回線テストを実施することで正常な状態にある地上送受信局１６を判別し、対空無線交換部１４は、この地上送受信局１６を通じて、航空機との間で通信回線を構築する。これにより、対空無線交換部１４を通じて、送受話器１５と航空機との間で、音声通話による信号の送受信が可能となる。航空管制者は、送受話器１５を使用して音声通話を行う。
【００３７】
このようにして、航空管制レーダ画面４０に表示された航空機を表す記号Ｍを画面中で選択することで、この選択された航空機の現在位置を通信エリアとする地上送受信局１６が判別され、この地上送受信局１６に対して通信回線テストが実施される。そして、この通信回線テストによって地上送受信局１６が正常であることが確認された後に通信回線が確立されるので、信頼性を十分に確保することができる。また、航空管制レーダ画面４０を通じた操作をするだけで、対空無線交換部１４により対象とする航空機の位置に応じた地上送受信局１６を通じて通信回線が確立されるため、航空管制者の負担を大幅に軽減することが可能となる。
【００３８】
なお、前述した説明では、通信回線テストの完了前のレーダ画面中における通信可能確認エリアを破線で表示し、テスト完了後に通信可能確認エリアを実線により表示するものとして説明しているが、他の表示形態を用いることも可能である。例えば、通信回線テストの完了前後で通信可能確認エリアの表示色を変更する、あるいは通信可能確認エリアを表示する輝度を変更することもできる。
【００３９】
また、地上送受信局１６を介した通信をする際の送受信周波数が、レーダ制御部１２に設けられた入力部２４を通じて航空管制者の操作によって入力されるとしているが、対空無線交換部１４に設けられた入力部（パネルスイッチ、キーボードなど）から入力されるものであっても良い。
【００４０】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、航空管制レーダが捉えた飛しょう体をレーダ画面に表示し、このレーダ画面中で選択された飛しょう体の位置に応じた地上送受信局を判別し、この判別された地上送受信局との間で通信回線を構築するので、航空管制者の負担を軽減し、また通信の信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係わる航空管制システムの構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態における航空管制システムの通信回線構築処理の動作について説明するためのフローチャート。
【図３】航空管制レーダ画面４０の表示例を示す図。
【図４】航空管制レーダ画面４０の表示例を示す図。
【図５】航空管制レーダ画面４０の表示例を示す図。
【図６】航空管制レーダ画面４０の表示例を示す図。
【符号の説明】
１０…レーダアンテナ、１２…レーダ制御部、１４…対空無線交換部、１４ａ…試験部、１５…送受話器、１６（１６−１，…，１６−ｎ）…地上送受信局、２０…レーダ処理部、２２…表示部、２４…入力部、２６…入力制御部、２８…回線構築部、２８ａ…地上送受信局情報、３０（３０−１，…，３０−ｎ）…無線機制御部、３２（３２−１，…，３２−ｎ）…送信部、３４（３４−１，…，３４−ｎ）…送信アンテナ、３６（３６−１，…，３６−ｎ）…受信部、３８（３８−１，…，３８−ｎ）…受信アンテナ、４０…航空管制レーダ画面。

Claims

航空機との間で通信を行う複数の地上送受信局の何れかと通信回線を構築し、この通信回線を構築した地上送受信局を通じて航空機との間で通話をするための機能が設けられた航空管制システムにおいて、
航空管制レーダが捉えた飛しょう体をレーダ画面に表示するレーダ表示手段と、
前記レーダ表示手段によってレーダ画面に表示された飛しょう体を選択する指示を入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された指示に応じて、前記レーダ表示手段によって表示されたレーダ画面中の飛しょう体を選択する選択手段と、
前記複数の地上送受信局のそれぞれの設置場所を示す情報と、前記複数の地上送受信局の優先順を示す情報とを含む地上送受信局情報を記録する記録手段と、
前記地上送受信局情報の設置場所を示す情報と優先順を示す情報をもとに、前記選択手段により選択された飛しょう体の位置に応じた前記地上送受信局を判別する判別手段と、
前記判別手段によって判別された前記地上送受信局に対して、前記地上送受信局が正常な状態であることを確認するための実電波回線試験を実施するテスト実施手段と、
前記テスト実施手段によって前記地上送受信局が正常であることが確認された場合には、同地上送受信局との間で通信回線を構築し、前記地上送受信局が正常であることが確認されなかった場合には、前記優先順を示す情報をもとに前記テスト実施手段による次の実電波回線試験の対象とする前記地上送受信局を設定する通信回線構築手段と
を具備したことを特徴とする航空管制システム。
前記レーダ表示手段は、前記テスト実施手段による前記実電波回線試験の対象となっている、前記地上送受信局を通じた通話が可能なエリアを表す通話可能確認エリアを前記レーダ画面において表示すると共に、前記通話可能確認エリアを前記実電波回線試験の完了前と完了後で表示形態を変更して表示することを特徴とする請求項１記載の航空管制システム。
前記地上送受信局との通信に使用する送受信周波数の指定を入力する送受信周波数入力手段を具備し、
前記テスト実施手段は、前記送受信周波数入力手段によって入力された送受信周波数を用いて、前記通信回線テストを実施することを特徴とする請求項１記載の航空管制システム。