JP4694420B2

JP4694420B2 - 空港面監視装置

Info

Publication number: JP4694420B2
Application number: JP2006162519A
Authority: JP
Inventors: 由之吉川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: JP2007333427A

Description

この発明は、空港面に存在する航空機、車両等を監視するための空港面監視装置に関するものである。

飛行場の交通の安全を図る管制業務に使用されているレーダとして、航空機や車両等の動きを監視する空港面探知レーダ（Airport Surface Detection Equipment；以下、ＡＳＤＥとする）がある。ＡＳＤＥは、高所に設置され空港全体を監視するようにしているが、実際は空港内の建造物によってできる電波的な影や、ＡＳＤＥが設置されたタワーの直下に電波の届かない探知不能領域（以下、ブラインドエリアとする）があるため、その領域に存在する航空機、車両等については監視できなかった。また、通常探知可能な領域であっても、降雨、降雪によって電波の減衰が著しい状況が生じた場合、探知性能が低下するということが起きていた。このようなＡＳＤＥの死角となる領域を探知する方法として、ＡＳＤＥに組み合わせて２次監視レーダ、光センサを組み合わる方法（例えば特許文献１参照）、ＡＳＤＥに撮像装置を組み合わせる方法（例えば特許文献２参照）がある。また、ＡＳＤＥに組み合わせて他の監視センサを用いるが、ＡＳＤＥによる監視領域と他の監視センサによる監視領域、降雨や降雪によって監視性能が低下する領域を自動的識別する手段により、ＡＳＤＥか他の監視センサを用いるか、それとも両者を併用して探知を行う方法（例えば特許文献３参照）がある。

特開平８−１４６１３０号公報特開平１０−１７０６４６公報特開２００４−５４３５４公報

従来の技術では、上述のＡＳＤＥのブラインドエリアを映像装置などの他センサで補完することが行われてきたが、例えば映像装置の場合、その視野による制限や気象条件など周囲環境の変化による影響などを受ける場合がある。また、従来の空港面監視装置の場合、目標の位置情報のみを検出しているため目標の識別情報の入手を自動的に行うことが困難であった。一方、ＡＳＤＥでは、離陸直後や着陸直前において滑走路上空を低高度で飛行している航空機に対しては位置の検出が困難な場合があり、航空機の動向把握が難しかった。また、降雨による電波伝搬の減衰が生じる場合があり、気象条件によっては目標検出に対して影響を受ける場合があった。

この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、空港面探知レーダによる空港面監視を、マルチラテレーション（Multilateration）の情報を統合することで補完し、効率的で安全な空港管制を実現可能にする空港面監視装置を得ることを目的とする。

この発明に係る空港面監視装置は、空港面探知レーダを用いて空港面を走査し、当該空港面上に在る目標の位置情報を算出して表示する空港面監視装置において、空港の異なる位置に配置された４つ以上の地上局により、目標が搭載しているトランスポンダからの信号を受信し、その各受信信号の到達時間差から目標の３次元位置情報を算出する共に、受信信号から対応する目標の識別情報を得るマルチラテレーションと、マルチラテレーションで算出された３次元位置情報に基づいて目標が空港上空を低高度で飛行しているか、飛行せず空港面上に在るかの判定を行う目標高度監視装置と、目標高度監視装置の判定結果に基づいて空港面探知レーダとマルチラテレーションが算出した目標の位置情報を統合処理し、得られた位置情報にマルチラテレーションで得た対応する目標の識別情報を付加する統合処理装置と、統合処理装置で統合された、識別情報を付加した目標の位置情報を、空港面を表す座標上に表示する表示装置と、空港面上の降雨状況をリアルタイムに検出し、降雨状況に応じた電波伝搬の減衰量を算出する気象レーダと、空港面上にできる気象レーダのブラインドエリアに設置され、当該設置点の降雨状況をリアルタイムに検出する降雨検知システムを備え、気象レーダは、自己の観測データを降雨検知システムで得られたブラインドエリアにおける降雨情報で補完し、空港面内全ての降雨状況を取得して降雨状況に応じた電波伝搬の減衰量を算出し、統合処理装置は、空港面探知レーダで検出された目標の位置情報に対して、気象レーダで算出された電波伝搬の減衰量に基づいて重み付けした後、マルチラテレーションで算出された目標の位置情報との統合処理を行うものである。

この発明によれば、空港面探知レーダのブラインドエリア内の目標探知の補完をマルチラテレーションにより行うようにしたので、空港面上の走行、停止みならず、空港上空を低高度飛行している航空機の位置情報を表示することが可能となる。また、マルチラテレーションから得られる航空機の識別情報を用いることで表示する目標の位置情報に自動的に付加することができるため、監視対象とする各目標の位置と識別情報を認識することが可能となる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１よる空港面監視装置の基本構成を示すブロック図である。
図において、空港面監視装置は、マルチラテレーション１０、ＡＳＤＥ（すなわち空港面探知レーダ）２０、目標高度監視装置３０、統合処理装置４０および表示装置５０を備えている。
ＡＳＤＥ（すなわち空港面探知レーダ）２０は、電波により空港面を走査して当該空港面上に在る目標の位置情報を算出する手段である。マルチラテレーション１０は、空港の異なる位置に配置された４つ以上の地上局により、目標が搭載しているトランスポンダからの信号を受信し、その各受信信号の到達時間差から目標の３次元位置情報を算出すると共に、受信信号から目標の識別情報を抽出する手段である。目標高度監視装置３０は、マルチラテレーション１０で算出された３次元位置情報に基づいて目標が空港上空を低高度で飛行しているか、飛行せず空港面上に在るかの判定を行う手段である。統合処理装置４０は、目標高度監視装置３０による判定結果に基づいてＡＳＤＥ２０とマルチラテレーション１０の各々で算出された目標の位置情報を統合処理し、得られた位置情報にマルチラテレーション１０で得た対応する目標の識別情報を付加する手段である。表示装置５０は、統合処理装置４０で統合された、識別情報を付加した目標の位置情報を、空港面を表す座標上に表示する手段である。

次に、マルチラテレーション１０について説明する。代表的なマルチラテレーションは、図２および図３で示すような代表的な構成を持つ。
図２において、マルチラテレーションは、４つ以上の地上局（受信局）１ａ、目標処理装置１ｂおよび保守用表示装置１ｃからなる。このマルチラテレーションは、航空機など目標が搭載するトランスポンダから送信されるスキッタ信号もしくは空港周辺に存在する航空機が発するＳＳＲ（secondary surveillance radar；二次監視レーダ）回答信号を各地上局（受信局）１ａで受信し、目標処理装置１ｂにおいて、地上局１ａ間の受信信号の到達時間差を、各地上局１ａと目標との距離差に変換し、距離差が一定である条件からなる双曲線同士の交点を求める３次元測距を行い、目標の位置を算出する。保守用表示端末１ｃでは、機材の動作状況の監視や、目標の位置算出に関する設定等を行う。マルチラテレーションは、算出した目標の３次元位置情報や、トランスポンダ信号から得られる識別情報、高度情報などを外部システムに与えることができる。また、マルチラテレーションは、トランスポンダからの信号として１０９０ＭＨｚを使用しているため、気象条件による伝搬損失などの影響をほとんど受けることがない。なお、上記ＳＳＲについて説明しておくと、ＳＳＲは、地上のアンテナから質問信号を出すと同時に、それに対する機上のＡＴＣ（Air Traffic Control；航空管制）トランスポンダからの応答信号を受信し、航空機を識別すると共に、距離、方位および飛行高度や、非常信号などの航空管制に必要なデータを指示器上に表示するものである。

一方、図３のマルチラテレーションは、図２の構成に対し地上局（送受信局）１ｄが追加されたものである。図２の構成では、目標が出力するスキッタ信号やＳＳＲの質問信号の送信タイミング等の、目標のトランスポンダからの信号の入手がマルチラテレーション以外のシステムに依存している。そのため、マルチラテレーションが必要としているタイミングに信号が得られない可能性がある。これを是正するためには、送信機能を持つ地上局１ｄを付加し、マルチラテレーションが適宜必要としているタイミングで質問信号を、目標が搭載しているトランスポンダに向けて送信するようにしておけばよい。なお、トランスポンダに向けて送信する信号は１０３０ＭＨｚを使用しているため、気象条件による伝搬損失などの影響をほとんど受けることはない。

次に、実施の形態１の空港面監視装置の動作について説明する。
図４に例示するように、ＡＳＤＥ２０は空港面の誘導路および滑走路を監視するように設置されている。一方、マルチラテレーション１０の複数の地上局１ａ，１ｄは、空港面全域の監視と、特にＡＳＤＥ２０のブラインドエリア補完が可能となるように空港面上に配置されている。目標が搭載するトランスポンダから送信されるスキッタ信号もしくはＳＳＲ回答信号を受信すると、マルチラテレーション１０では、その地上局間の受信信号の到達時間差から目標の３次元位置情報を算出し、また、受信信号に含まれる目標の識別情報等を抽出し、得られたデータを目標高度監視装置３０に出力する。目標高度監視装置３０では、目標の３次元位置情報に基づいて、その対応する目標が空港上空を低空飛行しているか、飛行せず空港面上に在るかの判定を行う。この場合、３次元位置情報から目標の位置と高度が算出されるから、高度が０以上で所定の高度以下にあることで低空飛行と判断すればよい。目標高度監視装置３０は、判定結果、目標の位置情報および識別情報等を統合処理装置４０に出力する。他方のＡＳＤＥ２０では、電波により空港面を走査して当該空港面、すなわち誘導路や滑走路上に在る目標の位置情報を算出して統合処理装置４０に出力する。表示装置５０では、空港面を表す座標上に、統合処理装置４０から得られた識別情報が付加された目標の位置情報を表示する。

ここで、統合処理装置４０で行う目標の位置情報の統合処理の例を説明する。統合処理は大きく分けて次の３つの方法を用いて行われる。
まず、１つ目は、目標が離陸直後または着陸直前で空港上空を低高度で飛行している場合の処理方法である。この場合、統合処理装置４０には、目標高度監視装置３０から目標が低高度飛行であることが伝達されるから、統合処理装置４０では、ＡＳＤＥ２０における目標位置検出の有無に関わらず、マルチラテレーション１０で得られた目標の位置情報を優先して採用し、それに対応する識別情報を付加して表示装置５０に出力する。

２つ目は、目標が誘導路や滑走路上に在る場合の処理である。この場合、目標高度監視装置３０から伝達された判定結果は、目標が空港面上に在ることを示しているので、統合処理装置４０では、マルチラテレーション１０およびＡＳＤＥ２０という異センサ間で検出された目標の位置情報を統合する。統合方法としては、異センサ間で検出された位置情報の平均を採る方法や、予め各々のセンサの検出精度を全誘導路・滑走路上で測定しておき、その結果を基に重み付けによる調整を行った目標の位置を算出する方法などがある。統合処理装置４０は、マルチラテレーション１０とＡＳＤＥ２０の位置情報を統合して得た目標の位置情報に対応する識別情報を付加して表示装置５０に出力する。

３つ目は、目標がＡＳＤＥ２０のブラインドエリアに在る場合の処理方法である。この場合も、目標高度監視装置３０から伝達された判定結果は、目標が地上に在ることを示しているので、統合処理装置４０では、マルチラテレーション１０およびＡＳＤＥ２０という異センサ間で検出された目標位置情報を統合する。しかしながら、目標がＡＳＤＥタワーの足元や、搭乗ゲート周辺等ＡＳＤＥ２０のブラインドエリアに存在する場合、これらの目標に対する位置情報は、ＡＳＤＥ２０では検出できず、マルチラテレーション１０で検出されたものだけとなる。したがって、これらＡＳＤＥ２０で検知不可能なエリアにある目標に関しては、マルチラテレーション１０で得られた目標の位置情報に対応する識別情報を付加して表示装置５０に出力する。

上述した統合処理は、図４に例示するような航空機の離着陸プロセスに合わせてみた場合、次のように説明できる。
搭乗ゲートに駐機している航空機はＡＳＤＥ２０のブラインドエリアにあるため、統合処理装置４０はこの航空機に対してはマルチラテレーション１０による検出位置情報および識別情報を用いる。次に航空機が誘導路上に移動して来ると、マルチラテレーション１０およびＡＳＤＥ２０が共に目標検出が可能となるので、統合処理装置４０は両センサから出力される位置情報を統合処理し、統合後の位置情報およびマルチラテレーション１０で検出した識別情報を用いる。この処理は目標が滑走路上を滑走し車輪が離れるまで行われる。次に航空機の車輪が滑走路から離れると、統合処理装置４０はマルチラテレーション１０による位置情報および識別情報のみを用いる。一方、着陸時における統合処理は、上記と逆のプロセスを辿ることになる。したがって、離陸、着陸のプロセスにおける目標の捕捉を安定して行うことが可能となる。

以上のように、この実施の形態１によれば、空港面探知レーダのブラインドエリア内の目標探知の補完をマルチラテレーションにより行うようにしたので、空港面上の走行、停止のみならず、空港上空を低高度飛行している航空機の位置情報を表示することが可能となる。また、マルチラテレーションから得られる航空機の識別情報を目標の位置情報に自動的に付加することができるため、表示装置において監視対象とする各目標の位置と識別情報を認識することが可能となる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による空港面監視装置の基本構成を示すブロック図である。図において、上記図１に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明は省略する。この実施の形態２は、上記実施の形態１の空港面監視装置の構成に対して、気象レーダ６０を設けたものである。気象レーダ６０は、空港面上の降雨状況をリアルタイムに検出し、降雨状況に応じた電波伝搬の減衰量を算出する手段であり、一般的に用いられる構成を持つ。
広大な空港を監視するＡＳＤＥ２０では、降雨による気象条件の変化によっては電波伝搬が劣化するため、目標検出が困難となる場合がある。そのため、この実施の形態２では、気象レーダ６０を設け、広大な空港のどの部分でどのくらいの降雨量が発生しているのかを適宜把握し、目標情報の統合処理に反映するようにしている。すなわち、降雨時において、気象レーダ６０は、ＡＳＤＥ２０と降雨地間の距離および降雨量を測定し、これらから電波伝搬の減衰量を算出して統合処理装置４０に出力する。統合処理装置４０では、降雨時におけるＡＳＤＥ２０で検出される目標の位置情報に対して、気象レーダ６０で得られた電波伝搬の減衰量に基づいた重み付けを行う。そして、この重み付けした目標の位置情報とマルチラテレーション１０で算出された目標の位置情報を、実施の形態１で述べたように統合処理を行う。このことにより、気象条件が悪化してもより安定した目標の位置を表示装置５０で表示することができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、空港面上の降雨位置や降雨量などの降雨状況をリアルタイムに検出する気象レーダを設け、目標の統合処理において、ＡＳＤＥから得られる目標の位置情報に対して、降雨状況に応じて算出された電波伝搬の減衰量で重み付けを行うようにしたので、気象条件に左右されず常に安定した空港面監視を行うことができるようになる。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による空港面監視装置の基本構成を示すブロック図である。図において、上記図５に相当する部分には同一符号を付し、原則としてその説明は省略する。この実施の形態３は、上記実施の形態２の空港面監視装置の構成に対して、降雨検知システム７０を設けたものである。降雨検知システム７０は、空港面上にできる気象レーダ６０のブラインドエリアに設置され、設置点の降雨状況をリアルタイムに検出する手段である。
空港に気象レーダ６０を設置した例を図７に示すが、気象レーダ６０による降雨観測を行う場合、空港面上において気象レーダのブラインドエリアが存在すると、ブラインドエリアに関する降雨状態は検知できなくなる。そこで、この実施の形態３では、空港面内に存在する気象レーダ６０のブラインドエリアに適宜点的に降雨検知システム７０を設置し、このブラインドエリアにおける降雨情報を検知し、気象レーダ６０に送る。気象レーダ６０では、自己の観測データを降雨検知システム７０で得られたブラインドエリアにおける降雨情報で補完し、空港面内全ての降雨状況（ＡＳＤＥ２０とブラインドエリア間の距離および降雨量）を取得する。そして、得られた空港面上の降雨状況に応じた電波伝搬の減衰量を算出して統合処理装置４０に出力する。統合処理装置４０では、この電波伝搬の減衰量に基づいてＡＳＤＥ２０からの目標の位置情報に重み付けをした後、マルチラテレーション１０で算出された目標の位置情報との統合処理を行う。
このことにより空港面監視において、気象条件が変化してもより安定した目標の位置および識別情報を表示装置５０で表示することが可能となる。

以上のように、この実施の形態３によれば、航空機等の目標の位置情報の統合処理において、気象レーダから得られる降雨状況を反映させてＡＳＤＥから得られる目標の位置情報に重み付けを行う場合において、空港面上にできる気象レーダのブラインドエリアに設けた降雨検知システムにより、当該ブラインドエリアの降雨状況を検出して気象レーダの観測データを補完するようにしたので、空港面上の全域の降雨分布や雨量を把握でき、気象条件によらず常に安定した空港面監視を可能とする。

この発明の実施の形態１による空港面監視装置の基本構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るマルチラテレーションの一構成例を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るマルチラテレーションの他の構成例を示すブロック図である。この発明の実施の形態１の空港面監視装置の配置と航空機の離着陸プロセスを表す説明図である。この発明の実施の形態２による空港面監視装置の基本構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３による空港面監視装置の基本構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係る空港面監視装置の配置を表す説明図である。

符号の説明

１ａ地上局（受信局）、１ｂ目標処理装置、１ｃ保守用表示端末、１ｄ地上局（送受信局）、１０マルチラテレーション、２０空港面探知レーダ、３０目標高度監視装置、４０統合処理装置、５０表示装置、６０気象レーダ、７０降雨検知システム）。

Claims

空港面探知レーダを用いて空港面を走査し、当該空港面上に在る目標の位置情報を算出して表示する空港面監視装置において、
空港の異なる位置に配置された複数の地上局により、目標が搭載しているトランスポンダからの信号を受信し、その各受信信号の到達時間差から目標の３次元位置情報を算出すると共に、受信信号から対応する目標の識別情報を得るマルチラテレーションと、
前記マルチラテレーションで算出された３次元位置情報に基づいて目標が空港上空を低高度で飛行しているか、飛行せず空港面上に在るかの判定を行う目標高度監視装置と、
前記目標高度監視装置の判定結果に基づいて前記空港面探知レーダと前記マルチラテレーションが算出した目標の位置情報を統合処理し、統合した位置情報に前記マルチラテレーションで得た対応する目標の識別情報を付加する統合処理装置と、
前記統合処理装置で統合された、識別情報を付加した目標の位置情報を、空港面を表す座標上に表示する表示装置と、
空港面上の降雨状況をリアルタイムに検出し、降雨状況に応じた電波伝搬の減衰量を算出する気象レーダと、
空港面上にできる前記気象レーダのブラインドエリアに設置され、当該設置点の降雨状況をリアルタイムに検出する降雨検知システムを備え、
前記気象レーダは、自己の観測データを前記降雨検知システムで得られたブラインドエリアにおける降雨情報で補完し、空港面内全ての降雨状況を取得して降雨状況に応じた電波伝搬の減衰量を算出し、
前記統合処理装置は、前記空港面探知レーダで検出された目標の位置情報に対して、前記気象レーダで算出された電波伝搬の減衰量に基づいて重み付けした後、前記マルチラテレーションで算出された目標の位置情報との統合処理を行うことを特徴とする空港面監視装置。
統合処理装置は、
目標高度監視装置の判定結果が、目標が空港上空を低高度で飛行していることを表している場合、空港面探知レーダにおける目標の位置検出の有無に関わらず、マルチラテレーションで得られた目標の位置情報を出力し、
前記目標高度監視装置の判定結果が、目標が空港面上に在ることを表している場合、前記マルチラテレーションおよび前記空港面探知レーダで検出された目標の位置情報を統合して出力し、その際、前記空港面探知レーダのブラインドエリアに存在する目標については前記マルチラテレーションで検出された目標の位置情報を出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載の空港面監視装置。