JP5414575B2 - Distance measuring apparatus and squitter generation method - Google Patents
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Description
本発明は、航空機が位置を把握するために航空機との間でスキッタを送受信する距離測定装置及びスキッタ発生方法に関する。 The present invention relates to a distance measuring apparatus and a squitter generation method for transmitting and receiving a squitter to and from an aircraft in order to grasp the position of the aircraft.
航空機は様々な方法で位置を特定しながら飛行を行うが、飛行位置の特定に距離測定装置(DME:Distance Measuring Equipment)を利用する方法がある。距離測定装置(DME)は、地上に設置され、航空機から送信される質問パルスを受信すると、受信した質問パルスに応答する応答パルスを航空機に送信する。航空機では、距離測定装置とのパルスの送受信を利用して飛行位置を特定する。 An aircraft flies while specifying its position by various methods, and there is a method of using a distance measuring equipment (DME: Distance Measuring Equipment) for specifying a flight position. When a distance measuring device (DME) is installed on the ground and receives an interrogation pulse transmitted from an aircraft, it transmits a response pulse to the aircraft in response to the received interrogation pulse. In an aircraft, a flight position is specified using transmission and reception of pulses with a distance measuring device.
航空機は、図3に示す一例のように、質問パルスP1を送信する。航空機から送信された質問パルスP1を受信した距離測定装置は、質問パルスP1を受信してから決められた時間(Td)の経過後、航空機に対して質問パルスP1に応答する応答パルスP2を送信する。航空機は、距離測定装置から送信された応答パルスP2を受信すると、質問パルスP1の送信時刻t1及び応答パルスP2の受信時刻t2とから求められる応答時刻Tと、電波(信号)の伝送速度とに基づいて、距離測定装置から航空機までの距離を測定している。 The aircraft transmits an interrogation pulse P1, as in the example shown in FIG. The distance measuring device that has received the interrogation pulse P1 transmitted from the aircraft transmits a response pulse P2 that responds to the interrogation pulse P1 to the aircraft after a predetermined time (Td) has elapsed since the interrogation pulse P1 was received. To do. When the aircraft receives the response pulse P2 transmitted from the distance measuring device, the aircraft obtains the response time T obtained from the transmission time t1 of the interrogation pulse P1 and the reception time t2 of the response pulse P2, and the transmission speed of the radio wave (signal). Based on this, the distance from the distance measuring device to the aircraft is measured.
ここで送受信される質問パルスP1及び応答パルスP2は、ツインパルスであり、国際的に運用モード毎のパルス間隔や遅延間隔等が規定されている(例えば、非特許文献1参照)。例えば、DME/Nモードの場合、質問パルスP1及び応答パルスP2のパルス幅は3.5μsで、パルス間隔は12μsである。
The inquiry pulse P1 and the response pulse P2 transmitted / received here are twin pulses, and internationally, for example, a pulse interval and a delay interval for each operation mode are defined (see Non-Patent
また、距離測定装置は応答パルスP2を送信する他、応答パルスP2の送信レートが低い場合に、応答パルスP2の代わりにランダムにスキッタパルスを送信するように義務付けられている(例えば、特許文献1参照)。このとき、航空機(側)でスキッタパルスが応答パルスP2であると判断されることがないように、距離測定装置1はスキッタパルスをランダムなタイミングで送信する必要がある。
In addition to transmitting the response pulse P2, the distance measuring device is obliged to transmit a squitter pulse at random instead of the response pulse P2 when the transmission rate of the response pulse P2 is low (for example, Patent Document 1). reference). At this time, the distance measuring
スキッタパルスの送信をランダムにするため、従来の距離測定装置は、アナログ回路で発生する熱雑音を用いてスキッタを発生していた。しかしながら、アナログ回路で発生する熱雑音を利用した場合、外来ノイズの影響を受けやすかったり、スキッタパルスの送信タイミングのパターンに再現性がない問題があった。例えば、スキッタパルスの送信パターンに再現性がない場合、距離測定装置の試験等に利用しにくくなる。 In order to randomize the transmission of the squitter pulse, the conventional distance measuring apparatus generates squitter using thermal noise generated in an analog circuit. However, when thermal noise generated in an analog circuit is used, there is a problem that it is easily affected by external noise and the squitter pulse transmission timing pattern is not reproducible. For example, when there is no reproducibility in the transmission pattern of the squitter pulse, it becomes difficult to use for the test of the distance measuring apparatus.
これに対し、特許文献1に記載の技術では、ディジタル回路であるシフトレジスタを利用してスキッタパルスの送信タイミングを決定している。この特許文献1に記載されているようにディジタル回路を利用してスキッタパルスの送信パターンを決定した場合、外来ノイズを受けにくくするとともに、スキッタパルスの送信パターンに再現性をもたせることが可能になる。
On the other hand, in the technique described in
しかしながら、同一のシフトレジスタを利用する距離測定装置が近接するときには、同一の送信パターンのスキッタパルスであるためハーモニック(倍音)として干渉するおそれがあった。 However, when distance measuring devices that use the same shift register are close to each other, there is a possibility of interference as harmonics (harmonics) because they are squitter pulses of the same transmission pattern.
上述したように、アナログ回路で発生する熱雑音を利用してスキッタパルスを発生する方法では外来ノイズの影響を受けやすいとともに試験評価が困難であり、ディジタル回路であるシフトレジスタを利用してスキッタパルスを発生する方法では実運用時に干渉の恐れがあり、設置前の試験時又は設置後の運用時に問題が生じるおそれがあった。 As described above, the method of generating the squitter pulse using the thermal noise generated in the analog circuit is easily affected by the external noise and difficult to evaluate the test. The squitter pulse using the shift register which is a digital circuit is difficult. In the method of generating, there is a risk of interference during actual operation, and there may be a problem during testing before installation or during operation after installation.
したがって本発明は、簡単な装置構成で設置前の試験時及び設置後の運用時に適切なスキッタパルスを発生する距離測定装置及びスキッタ発生方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a distance measuring apparatus and a squitter generation method that generate an appropriate squitter pulse during a test before installation and during operation after installation with a simple apparatus configuration.
本発明に係る距離測定装置装置は、航空機が送信した質問パルスを受信すると、当該質問パルスに応答する応答パルスを送信するとともに、応答パルスを所定期間送信しないタイミングで、前記質問パルスと同一フォーマットのスキッタパルスを送信する距離測定装置であって、応答パルスを前記所定期間送信しないタイミングで所定の送信パターンのスキッタパルスを送信させる送信タイミングを発生するとともに、質問パルスを受信したタイミングでスキッタパルスの送信パターンを更新するスキッタ発生器と、質問パルスを受信したタイミング又は前記スキッタ発生器で発生された送信タイミングで送信するパルスを発生するパルス発生器とを備える。 When the distance measuring device according to the present invention receives an interrogation pulse transmitted from an aircraft, the distance measuring apparatus transmits a response pulse that responds to the interrogation pulse, and at the timing of not transmitting the response pulse for a predetermined period, A distance measuring device for transmitting a squitter pulse, wherein a transmission timing for transmitting a squitter pulse of a predetermined transmission pattern is generated at a timing at which a response pulse is not transmitted for the predetermined period, and a squitter pulse is transmitted at a timing at which a query pulse is received A squitter generator for updating a pattern, and a pulse generator for generating a pulse to be transmitted at a timing at which an interrogation pulse is received or a transmission timing generated by the squitter generator.
本発明によれば、簡単な装置構成で試験評価時及び運用時に適切なスキッタパルスを発生することができる。 According to the present invention, it is possible to generate an appropriate squitter pulse at the time of test evaluation and operation with a simple apparatus configuration.
図1を用いて本発明の最良の実施形態に係る距離測定装置(DME)1について説明する。この距離測定装置1は、地上局に設置され、航空機に備えられるトランスポンダから送信される所定のパルスペアの質問パルスP1を検出し、この質問パルスP1に応答する応答パルスP2を送信する。ここで距離測定装置1が送信する応答パルスP2も、質問パルスP1と同一のパルス波形(パルスペア)の信号である。質問パルスP1を送信した航空機は、パルスペアの信号を受信すると、自機の質問パルスP1送信からパルスペアの受信までの間隔と相関により、自機に対する応答パルスP2であるか否かを判断する。
A distance measuring device (DME) 1 according to the best embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The distance measuring
具体的には、距離測定装置1は、図1に示すように、アンテナ10と、サーキュレータ11と、サーキュレータ11を介してアンテナ10で受信する信号(RF信号)を入力して増幅するRFアンプ12と、発振器14から出力される所定の周波数のRF信号と受信信号とをミキシングして中間周波数のIF信号にするミキサ13と、ミキサ13でミキシングされた受信信号から信号レベルを検波する検波器15と、検波器15で検波された信号レベルから質問パルスP1であるパルスペアを検出する検出器16と、応答パルスP2を送信するタイミングで信号を発生する応答発生器19と、応答発生器19から出力された信号に応じてパルスペアを発生するパルス発生器20と、パルス発生器20から出力されるパルスペアの信号と発信器22から出力される所定の周波数のRF信号とミキシングしてRF信号に変換するミキサ21と、ミキサ21でミキシングされた信号を増幅し、サーキュレータ11及びアンテナ10を介して送信するRFアンプ23とを備えている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
また、距離測定装置1は、応答パルスP2の送信レートが所定以下の場合、応答パルスP2とは別に所定の送信レート(例えば、1000pps)を満たすようにランダムな送信パターンで、応答パルスP2と同じパルス波形のスキッタパルスを送信する。そのため、距離測定装置1は、スキッタ発生器17とOR回路18を備えている。
In addition, when the transmission rate of the response pulse P2 is equal to or lower than the predetermined value, the
スキッタ発生器17は、検出器16から質問パルスP1を検出したタイミングでRXトリガ(RXTr)を入力する。また、スキッタ発生器17は、応答パルスP2を所定レートで送信しない場合、すなわち質問パルスP1を所定期間受信しない場合にスキッタパルスを送信させるタイミングを求めてスキッタトリガ(STr)を出力する。
The
OR回路18は、応答パルスP2又はスキッタパルスを送信するタイミングを入力して出力する。具体的には、OR回路18は、質問パルスP1を受信したタイミング、すなわち応答パルスP2を送信するタイミングで検出器16からRXトリガを入力し、スキッタパルスを送信するタイミングでスキッタトリガを入力する。したがって、OR回路18は、RXトリガ又はスキッタトリガのいずれかを入力すると、パルスの送信タイミングを特定するTXトリガ(TXTr)を出力する。これにより、応答発生器19は、応答パルスP2又はスキッタパルスを送信させることができる。
The
スキッタ発生器17は、図2に示すように、OR回路171、タイマ172、乱数発生器173及び分周器174を有している。タイマ172は、OR回路18から入力するTXトリガによりクリアされ、応答パルスP2の送信レートに基づいて定められた所定時間後にタイムアウトとなって信号を出力する。OR回路171は、検出器16から入力するRXトリガとタイマ172から入力する信号との演算結果を乱数発生器173と分周器174に出力する。
As shown in FIG. 2, the
乱数発生器173は、LFSR(linear feedback shift register:線形帰還シフトレジスタ)等のシフトレジスタであって、RXトリガ又はタイマ172からの信号を入力するとクロックを進めて乱数を求め、この乱数をスキッタパルスの送信タイミング(パルス分布)として出力する。例えば、質問パルスP1を受信しない場合にはタイマ172から所定時間毎に信号が出力されて乱数発生器173のクロックが進められてスキッタパルスの送信タイミングが特定される。
The
したがって、距離測定装置1が質問パルスP1の受信がない間は、乱数発生器173が出力するスキッタパルスの送信タイミングはLFSR固有の既知のパターンの繰り返しとなる。これに対し、距離測定装置1が質問パルスP1を受信した場合にはRXトリガが入力されて乱数発生器173のクロックが変化するため、スキッタパルスの送信タイミングも変化するため、既知のパターンとは異なったものとなる。なお、このとき、乱数発生器173に利用するシフトレジスタには、系列が検証済みで周期の十分長い(例えば、16bit以上の最長周期を持つもの)LFSRを利用する。
Therefore, while the
分周器174は、乱数発生器173から入力するタイミングを所定の応答パルスP2の送信レートに応じて定められる分周比で分周し、スキッタトリガとして出力する。この分周器174でも、RXトリガ又はタイマ172からの信号を入力するとクロックを進める。すなわち、距離測定装置1が質問パルスP1の受信がない間は、LRSRはタイマ119でタイムアウトとされる所定期間毎に変化するが、質問パルスP1を受信した場合にはRXトリガを入力によりLRSRが変化する。
The
乱数発生器173の出力は、1/2の確率で1(又は0)なので、1000ppsを目標レートとした場合、例えば、タイマを250μs(1/4000秒)とし、分周比を2とすることができる。すなわち、250μs×(2+2)=1000μs=1/1000で、1000ppsとなる。
Since the output of the
また、分周器で1/2にすると合わせて4倍となる。したがって、タイマを125μs(1/8000秒)とし、分周比を4とすることもできる。すなわち、125μs×(4×2)=1000μs=1/1000で、ほぼ1000ppsになる。 Further, when the frequency is halved by a frequency divider, the total becomes four times. Therefore, the timer can be set to 125 μs (1/8000 seconds) and the frequency division ratio can be set to 4. That is, 125 μs × (4 × 2) = 1000 μs = 1/1000, which is almost 1000 pps.
このように、本発明に係る距離測定装置1では、スキッタ発生器17によって、質問パルスを受信しない場合(RXトリガを入力しない場合)には純粋な乱数発生器173のシフトレジスタによって定められる送信パターンでスキッタパルスを発生し、このスキッタパルスのパルス分布や出現確率(送信パターン)は既知のものとすることができる。したがって、距離測定装置1を地上局に設置前等の試験環境等においてはRXトリガを抑制することにより、スキッタパルスの発生状況や距離測定装置1の動作を確実に試験し、モニタすることができる。
As described above, in the
また、距離測定装置1を地上局に設置後の運用時には、質問パルスP1の受信によりRXトリガが入力されて乱数発生器173のクロックが進められるため、発生するビット列すなわちスキッタパルスの送信パターンが変化するため、近隣に同じ型の距離測定装置が存在している場合であっても、干渉する可能性はきわめて低くなる。
Further, when the
したがって、上述した距離測定装置1は、地上局に設置前の試験環境であっても、地上局に設置後の運用時であっても適切なスキッタパルスを送信することができる。
Therefore, the above-described
1…距離測定装置
10…アンテナ
11…サーキュレータ
12…RFアンプ
13…ミキサ
14…発振器
15…検波器
16…検出器
17…スキッタ発生器
171…OR回路
172…タイマ
173…乱数発生器
174…分周器
18…OR回路
19…応答発生器
20…パルス発生器
21…ミキサ
22…発信器
23…RFアンプ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
応答パルスを前記所定期間送信しないタイミングで所定の送信パターンのスキッタパルスを送信させる送信タイミングを発生するとともに、質問パルスを受信したタイミングでスキッタパルスの送信パターンを更新するスキッタ発生器と、
質問パルスを受信したタイミング又は前記スキッタ発生器で発生された送信タイミングで送信するパルスを発生するパルス発生器と、
を備えることを特徴とする距離測定装置。 When the interrogation pulse transmitted by the aircraft is received, a response pulse that responds to the interrogation pulse is transmitted, and a squitter pulse of the same format as the interrogation pulse is transmitted at a timing when the response pulse is not transmitted for a predetermined period. And
Generating a transmission timing for transmitting a squitter pulse of a predetermined transmission pattern at a timing at which a response pulse is not transmitted for the predetermined period, and a squitter generator for updating a transmission pattern of the squitter pulse at a timing of receiving a query pulse;
A pulse generator for generating a pulse to be transmitted at a timing at which an interrogation pulse is received or a transmission timing generated by the squitter generator;
A distance measuring device comprising:
応答パルス又はスキッタパルスを送信後所定期間経過したか否かのタイミングを判定するタイマと、
質問パルスを受信したタイミング又は前記タイマによって応答パルス又はスキッタを送信後所定期間経過したと判定されたタイミングで、スキッタパルスの送信パターンを特定する乱数を発生する乱数発生手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。 The squitter generator is
A timer for determining whether or not a predetermined period has elapsed after transmitting a response pulse or a squitter pulse;
Random number generating means for generating a random number for specifying a transmission pattern of a squitter pulse at a timing at which a query pulse is received or at a timing at which a predetermined period has elapsed after transmitting a response pulse or squitter by the timer;
The distance measuring device according to claim 1, comprising:
応答パルスを前記所定期間送信しないタイミングで所定の送信パターンのスキッタパルスを送信させる送信タイミングを発生するステップと、
質問パルスを受信したタイミングでスキッタパルスの送信パターンを更新するステップと、
質問パルスを受信したタイミング又は前記スキッタパルスの送信タイミングで送信するパルスを発生するステップと、
を備えることを特徴とするスキッタ発生方法。 When an interrogation pulse transmitted by an aircraft is received, a response pulse that responds to the interrogation pulse is transmitted, and a distance measurement device that transmits a squitter pulse in the same format as the interrogation pulse at a timing when the response pulse is not transmitted for a predetermined period. A pulse generation method, comprising:
Generating a transmission timing for transmitting a squitter pulse of a predetermined transmission pattern at a timing at which a response pulse is not transmitted for the predetermined period;
Updating the transmission pattern of the squitter pulse at the timing of receiving the interrogation pulse;
Generating a pulse to be transmitted at the timing of receiving the interrogation pulse or the transmission timing of the squitter pulse;
A squitter generation method comprising:
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