JP5606231B2 - Receiver - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、航空機に搭載されるトランスポンダから送信された信号を受信する受信装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a receiving apparatus that receives a signal transmitted from a transponder mounted on an aircraft.
モードS二次監視レーダ(SSRモードS)は、航空機に搭載されているトランスポンダに対して質問を送信し、送信した質問に対する様々な情報を応答として受信することにより航空管制による監視に関わる情報を取得する装置である。また、マルチラテレーション、放送型自動従属監視(ADS−B:Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)は、主に航空機のトランスポンダから送信される応答を受信して運用する装置である。 Mode S secondary monitoring radar (SSR mode S) sends questions to transponders mounted on aircraft and receives various information in response to the sent questions as a response to information related to monitoring by air traffic control. It is a device to acquire. In addition, multilateration and broadcast-type automatic dependent monitoring (ADS-B) is a device that operates by receiving a response mainly transmitted from an aircraft transponder.
このような航空機のトランスポンダから送信された応答を受信する装置で応答の検出性能が落ちる要因として、応答のパルス幅が狭くなることがあげられる。応答は、プリアンブルとその後に続くデータブロックとが複数のパルスで構成されているが、トランスポンダの性能や受信環境により、このパルスのパルス幅が狭くなることがある。このようにパルス幅が狭いと、応答が正常に解析されにくくなり、解析された応答の信頼性が低下する。 As a factor that degrades response detection performance in such a device that receives a response transmitted from an aircraft transponder, the response pulse width is narrowed. In the response, the preamble and the subsequent data block are composed of a plurality of pulses. Depending on the performance of the transponder and the reception environment, the pulse width of this pulse may be narrowed. When the pulse width is narrow in this way, the response is difficult to analyze normally, and the reliability of the analyzed response is lowered.
解析された応答の信頼性が低下すると、モードS二次監視レーダの場合にはターゲットを捕捉することができなくなり、マルチラテレーションやADS−Bの場合には必要な情報を得ることができずに監視性能が低下する。 If the reliability of the analyzed response is reduced, the target cannot be acquired in the case of the mode S secondary monitoring radar, and necessary information cannot be obtained in the case of multilateration or ADS-B. Monitoring performance will be degraded.
したがって本実施形態は、パルス幅が狭い応答を受信した場合にも信頼性ある応答を解析することのできる受信装置を提供する。 Therefore, this embodiment provides a receiving apparatus that can analyze a reliable response even when a response with a narrow pulse width is received.
実施形態に係る受信装置は、所定形式の複数のパルスで形成されるプリアンブルと当該プリアンブルに続く複数のパルスで形成されるデータブロックとから成る信号を受信して解析する受信装置である。受信装置は、相関処理部と、パルス幅カウンタ部と、データ解析処理部とを備えている。相関処理部は、受信信号と所定形式との相関を求めて、受信信号からプリアンブルを検出する。パルス幅カウンタ部は、検出されたプリアンブルの各パルスのパルス幅を求める。データ解析処理部は、プリアンブルが検出されると、受信信号から検出されたプリアンブルに続くデータブロックをプリアンブルの各パルス幅の平均値を基準に解析するとともに、各パルス幅の平均値を基準に受信信号の信頼性を判定する。 The receiving apparatus according to the embodiment is a receiving apparatus that receives and analyzes a signal including a preamble formed by a plurality of pulses of a predetermined format and a data block formed by a plurality of pulses following the preamble. The receiving apparatus includes a correlation processing unit, a pulse width counter unit, and a data analysis processing unit. The correlation processing unit obtains a correlation between the received signal and a predetermined format, and detects a preamble from the received signal. The pulse width counter unit obtains the pulse width of each pulse of the detected preamble. When the preamble is detected, the data analysis processing unit analyzes the data block following the preamble detected from the received signal based on the average value of each pulse width of the preamble, and receives the average value of each pulse width as a reference. Determine the reliability of the signal.
以下で図面を用いて実施形態に係る受信装置(受信機)について説明する。この受信装置は、航空機に搭載されるトランスポンダから送信された応答を航空機の飛行状況の把握等に利用するために解析する装置である。図1では、受信機12は、航空機2に搭載されるトランスポンダ20との間で信号を送受信するモードS二次監視レーダ1備えられるものとして説明する。
A receiving apparatus (receiver) according to an embodiment will be described below with reference to the drawings. This receiving apparatus is an apparatus that analyzes a response transmitted from a transponder mounted on an aircraft in order to use it for grasping the flight status of the aircraft. In FIG. 1, the
図1に示すように、モードS二次監視レーダ1は、地上局に設置されている。モードS二次監視レーダ1は、航空機2に備えられるトランスポンダ20から送信される応答を受信して処理するため、アンテナ10と、アンテナ10を介して受信した信号を解析する受信機12と、受信機12が解析した信号のうちモードS応答を処理するモードS応答処理部13と、受信機12が解析した信号のうちATCRBS応答を処理するATCRBS応答処理部14と、モードS応答処理部13及びATCRBS応答処理部14の処理結果を利用して航空機の監視用のデータを生成する監視処理部15と、質問の送信タイミングを管理するチャネル管理部16と、質問を送信を制御する送信制御部17と、アンテナ10を介して質問を送信する送信機18と、信号の送信と受信を切り替える切替機11とを備えている。
As shown in FIG. 1, the mode S
受信機12は、信号を受信すると、受信した信号から複数のパルスを含む所定形式のプリアンブルとプリアンブルに続くデータブロックとから成る信号(応答)を検出して解析する装置である。図1に示すように、受信機12は、プリアンブルを検出する相関処理部121と、プリアンブルを構成するパルス幅の求めるパルス幅カウンタ部122と、プリアンブルが検出された場合に受信信号を解析するとともに、受信信号の信頼性を判定する解析処理部123と、解析された受信信号のうち信頼性のある受信信号を出力する出力部124とを備えている。
When receiving a signal, the
受信機12が解析する信号は、図2に示すように、8μsのプリアンブルと56μs又は112μsのデータブロックとで構成されており、プリアンブルは、4つのパルスで構成されている。プリアンブルを構成する第1パルスと第2パルスの間隔は1μs、第1パルスと第3パルスの間隔は3.5μs、第1パルスと第4パルスの間隔は4.5μsの基準パターンになるように規定されている。また、データブロックは、プリアンブルの第1パルスから8μsの位置から開始する。ここで、プリアンブル及びデータブロックを構成する各パルスのパルス幅はそれぞれ500nsを前提として設定されているが、トランスポンダの性能や受信環境によって500nsよりも広くなったり狭くなったりすることもある。
As shown in FIG. 2, the signal analyzed by the
相関処理部121には、図示を用いた説明を省略するが、受信信号がA/D変換器でディジタルに変換され、2値化手段で2値化された受信信号が入力する。相関処理部12は、入力する信号と図2に示すような所定間隔の4つのパルスから成る形式との相関を求めて、受信信号のプリアンブルを検出し、プリアンブル検出結果を出力する。このプリアンブル検出結果は、パルス幅カウンタ部122、解析処理部123及び出力部124に入力される。
Although not shown in the figure, the
パルス幅カウンタ部122は、相関処理部121からプリアンブルが検出された検出結果を入力すると、2値化された受信信号に含まれるプリアンブルを形成する4つのパルスそれぞれのパルス幅a1〜a4をカウントする。パルス幅カウンタ部122でカウントされた各パルスのパルス幅a1〜a4は、解析処理部123に入力される。
When the detection result of the preamble detected from the
図2では、各パルス幅a1〜a4を表わすレベルが出力される例であり、第1パルスのパルス幅a1について20、第2パルスのパルス幅a2について19、第3パルスのパルス幅a3について20、第4パルスのパルス幅a4について20が出力される例を示している。なお、プリアンブルのカウントについては、従来から利用されている方法を利用することができ、例えば、特開2010−133781号公報に記載されているような方法を利用することができる。 FIG. 2 shows an example in which levels representing the respective pulse widths a1 to a4 are output. 20 for the first pulse width a1, 19 for the second pulse width a2, and 20 for the third pulse width a3. In the example, 20 is output for the pulse width a4 of the fourth pulse. For the preamble count, a conventionally used method can be used, and for example, a method as described in JP 2010-133781 A can be used.
解析処理部123は、相関処理部121からプリアンブルが検出された検出結果を入力し、パルス幅カウンタ部122からプリアンブルの各パルスのパルス幅を入力すると、2値化された受信信号を解析する。受信機12が解析する信号はマンチェスタコードであり、プリアンブルの第1パルスから8μsの位置がデータブロックの最初のデータビットとなる。したがって、解析処理部123は、プリアンブルの第1パルスから8μsの位置から56μs又は112μsの位置までのデータブロックの各データビットを出力する。また、解析処理部123は、データビットの他、信頼性ビットを求めて出力する。このデータビットと信頼性ビットは、出力部124に入力される。
The
ここで対象とする信号は、1ビットあたり1μsのマンチェスタコードであり、1ビット内の前半部と後半部が必ず逆のレベルとなる信号である。すなわち、正常なデータの場合にはビットの中央で必ずデータの推移が発生するため、解析処理部123では、ビットの中央に検出ウィンドウを設けて解析する。
The signal of interest here is a Manchester code of 1 μs per bit, and is a signal in which the first half and the second half in one bit always have opposite levels. That is, in the case of normal data, data transition always occurs at the center of the bit, and therefore the
本実施形態では、ビット内が“01”の場合に論理“0”、“10”の場合に論理“1”であるものとして説明する。具体的には、解析処理部123は、データビットについては、解析手段123cが、ビット毎に検出ウィンドウ内で立ち上がりを検出したら論理“0”、立下りを検出したら論理“1”とする。また、解析処理部123は、信頼性ビットについては、判定手段123dが、ビット毎に検出ウィンドウ内で立上り又は立下りを検出した場合には信頼性“有”とし、立上りも立下りも検出しないときには信頼性“無”とする。すなわち、検出ウィンドウ内に立上り又は立下りが存在するときには、信号が不要な信号ではなく使用できるビットであると判断することができるためである。
In the present embodiment, description will be made assuming that the logic is “0” when the bit is “01” and the logic is “1” when the bit is “10”. Specifically, for the data bits, the
このとき、解析処理部123は、演算手段123aによってプリアンブルの各パルスのパルス幅の平均値を求め、設定手段123bによってパルスの検出に利用する検出ウィンドウの設定を設定する。したがって、解析手段123cは設定手段123bによって設定された検出ウインドウを利用してデータビットを解析し、判定手段123dは設定手段123bによって設定された検出ウィンドウを利用して信頼性を判定する。
At this time, the
例えば、図3(A)に示すように、パルス幅が500ns(パルス幅のレベル20)の場合に検出ウィンドウ内で立下りがあるとき、データビットは“1”となり、信頼性ビットは“有”と解析される。しかしながら、図3(B)に示すように、パルス幅が400ns(パルス幅のレベル16)のように検出ウィンドウで検出可能な範囲より狭い場合や広い場合には、検出ウィンドウ内で立ち上がりや立下りが存在しないため、データビットは検出できず、信頼性ビッドは“無”と解析される。したがって、使用対象の信号を受信しても、パルス幅が狭い場合や広い場合には使用することが出来なくなる。これに対し、パルス幅が400nsの場合であっても、演算手段123aによって求められたパルス幅の平均値によって図3(C)に示すように、設定手段123bが検出可能な範囲が広い検出ウィンドウを設定した場合には、検出ウィンドウ内に立ち上がりや立ち下がりが存在することになる。したがって、図3(C)に示す場合には、検出ウィンドウを調整することで、解析手段123cはデータビットを“1”と解析し、判定手段123dは信頼性ビットを“有”と判定することができる。
For example, as shown in FIG. 3A, when the pulse width is 500 ns (pulse width level 20) and there is a fall in the detection window, the data bit is “1” and the reliability bit is “present”. Is analyzed. However, as shown in FIG. 3B, when the pulse width is narrower or wider than the range detectable by the detection window, such as 400 ns (pulse width level 16), the rising or falling edge falls within the detection window. Since no data exists, the data bit cannot be detected and the reliability bid is analyzed as “none”. Therefore, even if a signal to be used is received, it cannot be used when the pulse width is narrow or wide. On the other hand, even if the pulse width is 400 ns, the detection window having a wide range that can be detected by the setting means 123b is shown in FIG. When is set, there are rising and falling edges in the detection window. Therefore, in the case shown in FIG. 3C, by adjusting the detection window, the
出力部124は、受信信号について解析処理部123からデータビットと信頼性ビットとを入力すると、全ての信頼性ビットが“有”で信頼性がある信号について受信信号を後段に出力する。
When the
このように、受信機12では、パルス幅に合わせてパルスの検出ウィンドウを設定し、データビットと信頼性ビットを解析することで、パルス幅が狭い応答を受信した場合にも信頼性ある応答を解析することができる。
In this way, the
なお、図1では、受信機12がモードS二次監視レーダ1に備えられるものとして説明したが、この受信機12は、同様の信号を受信するマルチラテレーションシステムの受信装置やADS−Bの受信装置として利用することもできる。
In FIG. 1, the
上記のように、本発明を実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなる。また、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。 As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. Further, the present invention naturally includes various embodiments not described herein.
1…二次監視レーダ
10…アンテナ
11…切替機
12…受信機
121…相関処理部
122…パルス幅カウンタ部
123…解析処理部
123a…演算手段
123b…設定手段
123c…解析手段
123d…判定手段
124…出力部
13…モードS応答処理部
14…ATCRBS応答処理部
15…監視処理部
16…チャネル管理部
17…送信制御部
18…送信機
2…航空機
20…トランスポンダ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
受信信号と前記所定形式との相関を求めて、受信信号からプリアンブルを検出する相関処理部と、
検出されたプリアンブルの各パルスのパルス幅を求めるパルス幅カウンタ部と、
前記パルス幅カウンタ部で求められたプリアンブルの各パルス幅の平均値を求める演算手段と、前記演算手段で求められた平均値に応じてパルスの検出に利用する検出ウィンドウを設定する設定手段と、前記設定手段で設定された検出ウィンドウでパルスの立上り又は立下りを検出して受信信号のデータブロックを解析する解析手段と、前記設定手段で設定された検出ウィンドウでパルスの立上り又は立下りの有無を検出して受信信号の信頼性を判定する判定手段とを有するデータ解析処理部と、
を備えることを特徴とする受信装置。 A mode S secondary monitoring radar is provided for receiving and analyzing a signal comprising a preamble formed by a plurality of pulses of a predetermined format transmitted from an aircraft and a data block formed by a plurality of pulses following the preamble. A receiving device,
A correlation processing unit for obtaining a correlation between the received signal and the predetermined format and detecting a preamble from the received signal;
A pulse width counter for obtaining the pulse width of each pulse of the detected preamble;
An arithmetic means for obtaining an average value of each pulse width of the preamble obtained by the pulse width counter unit, a setting means for setting a detection window used for pulse detection according to the average value obtained by the arithmetic means, Analyzing means for detecting the rising or falling edge of the pulse in the detection window set by the setting means and analyzing the data block of the received signal; presence or absence of rising or falling of the pulse in the detection window set by the setting means A data analysis processing unit having a determination unit that detects the reliability of the received signal by detecting
A receiving apparatus comprising:
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