JP5761859B2 - レーダリンクシステム - Google Patents
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Description
請求項1のレーダリンクシステムでは、第1受信装置でレーダ発信機が送信した複数の質問信号を受信して、それらの受信時刻をタイムスタンプした質問データ群を生成すると共に、第2受信装置で航空機のトランスポンダが質問信号に応答して出力する複数の回答信号を受信して、それらの受信時刻をタイムスタンプした回答データ群を生成する。これにより、質問データ群と回答データ群の中から受信時刻に基づいて互いに対応した質問データと回答データとをペアリングすることができる。そして、ペアリングした回答データ及び質問データの各受信時刻等に基づいて航空機が位置し得る楕円球を特定することができ、回答信号から抽出可能な飛行高度と、質問信号の受信強度の変化に基づいて特定可能なレーダ発信機のアンテナの向きとから、楕円球における航空機の位置を求めることができる。即ち、本発明のレーダリンクシステムによれば、二次監視レーダシステムにリンクして航空機の位置を求めることができ、航空局以外からの航空機の位置情報の取得が可能になる。
請求項2のレーダリンクシステムによれば、複数のレーダ発信機からの質問信号が混在しているエリアでも航空機の位置を求めることができる。
請求項3の構成によれば、航空機の位置の演算結果が正しいか否かをデータ信頼性判別手段によって検証するので、航空機の位置の検出結果の信頼性が向上する。
請求項4のレーダリンクシステムでは、第1受信装置でレーダ発信機から送信される複数の探索用パルス波を受信して、それらの受信時刻をタイムスタンプした探索データ群を生成すると共に、第2受信装置で、航空機で反射した探索用パルス波の反射パルス波を受信して、それらの受信時刻をタイムスタンプした反射データ群を生成する。これにより探索データ群と反射データ群の中から、受信時刻に基づいて互いに対応した探索データと反射データとをペアリングすることができる。そして、ペアリングした反射データ及び探索データの各受信時刻等に基づいて航空機が位置し得る楕円球を特定することができ、予め推定して設定可能な飛行高度と、質問信号の受信強度の変化に基づいて特定可能なレーダ発信機のアンテナの向きとから、楕円球上の航空機の位置を求めることができる。即ち、本発明のレーダリンクシステムによれば、一次監視レーダシステムにリンクして航空機の位置を求めることができ、航空局以外からの航空機の位置情報の取得が可能になる。
請求項5の構成によれば、互いに同期して同じ時刻を刻む同期時計を時刻計測手段として第1受信装置及び第2受信装置のそれぞれに備えたので、第1受信装置及び第2受信装置とを別個に設けて別々の位置に配置しても質問データと回答データとのペアリング又は、探索データと反射データとのペアリングを行うことができる。
[請求項6の発明]
請求項6の構成によれば、GPSモジュールを利用することで、複数の同期時計を容易に同期させることができる。
請求項7の構成によれば、位置演算手段が質問データ及び回答データの一方又は両方を通信回線網を利用して取得するので、迅速に航空機の位置を求めることができる。
レーダ発信機と第2受信装置とを結ぶ直線を含んだ鉛直面上に航空機が位置したときに航空機の位置を検出することができないが、請求項8の構成では、1つのレーダ発信機に対して第2受信装置を複数備え、一の第2受信装置と前レーダ発信機とを結ぶ直線を含んだ鉛直面上に航空機が位置したときに、他の第2受信装置を利用することで航空機の位置を演算することができる。
請求項9の構成によれば、航空局から航空機の位置情報を取得できないが、監視レーダシステムのレーダ発信機が送信源信号を送信する送信時刻を取得可能である場合に、航空機の位置を求めることができる。即ち、送信時刻データ生成部が監視レーダシステムのレーダ発信機が送信源信号を送信するたびに、その送信源信号の送信時刻を通信回線網を通して取得して送信時刻データを生成し、異なる位置に配置された複数の受信時刻データ生成装置が、レーダ発信機が送信した送信源信号に対して航空機から回答又は反射する返信源信号を受信して、その受信時刻を含めた受信時刻データを生成する。これにより
各受信時刻データ生成装置毎に受信時刻データ群と送信時刻データ群との中から送信時刻と受信時刻との時間差が予め定められた一定時間以内前の送信時刻データと受信時刻データとをペアリングすることができる。そして、受信時刻データ生成装置毎にペアリングされた送信時刻データ及び返信時刻データの時間差と光速度とから航空機が位置し得る複数の楕円球を特定すると共に、それら楕円球同士の交線と、予め設定された推定飛行高度又は返信源信号に含まれる飛行高度とから航空機の位置を求めることができる。即ち、本発明のレーダリンクシステムによれば、一次監視レーダシステムにリンクして航空機の位置を求めることができ、航空局以外からの航空機の位置情報の取得が可能になる。
請求項10の構成によれな、航空局から航空機の位置情報を取得できないが、監視レーダシステムのレーダ発信機が送信源信号を送信する送信時刻を取得可能である場合に、航空機の位置を求めることができる。即ち、送信時刻データ生成部が監視レーダシステムのレーダ発信機が送信源信号を送信するたびに、その送信源信号の送信時刻とアンテナの向きの情報とを通信回線網を通して取得して送信時刻データを生成し、受信時刻データ生成装置が、レーダ発信機が送信した送信源信号に対して航空機から回答又は反射する返信源信号を受信して、その受信時刻を含めた受信時刻データを生成する。これにより受信時刻データ群と送信時刻データ群との中から送信時刻と受信時刻との時間差が予め定められた一定時間以内前の送信時刻データと受信時刻データとをペアリングすることができる。そして、ペアリングされた送信時刻データ及び返信時刻データの時間差と光速度とから航空機が位置し得る楕円球を特定すると共に、予め設定された推定飛行高度又は返信源信号に含まれる飛行高度とアンテナの向きとから航空機の位置を求めることができる。即ち、本発明のレーダリンクシステムによれば、一次監視レーダシステムにリンクして航空機の位置を求めることができ、航空局以外からの航空機の位置情報の取得が可能になる。
以下、本発明の一実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。図1の符号10は、飛行場の航空局に設けられた一般的なレーダ発信塔であって、PSR(Primary Surveillance Radar)送受信機11の送受信用のアンテナ11Aと、SSR(Secondary Surveillance Radar)送受信機12の送受信用のアンテナ12Aと、SSRに付属のSLS(Side Lobe Suppression)送信機13の送信用のアンテナ13Aとを備えている。なお、飛行場には、レーダ発信塔10Rを1つだけ備えた飛行場と、レーダ発信塔10Rを2つ備えた飛行場とがある。また、SSR送受信機12には、スタガートリガー仕様と通常仕様とがある。
本実施形態のレーダリンクシステム10Vは、図13〜図16に示されており、PSR送受信機11が送信する探索用パルス波(以下、「PSRパルス波」という)を利用する点が前記第1実施形態と異なる。即ち、本実施形態のレーダリンクシステム10の全体のハード的な構成は、図6に示された前記第1実施形態のレーダリンクシステム10と同じであり、第1受信装置21と第2受信装置40と位置演算装置60とを備えている。そして、第1受信装置21及び第2受信装置40の受信回路22V,42VがそれぞれPSR送受信機11用に2.8[GHz]の信号を受信する点と、第1受信装置21,第2受信装置40,位置演算装置60の各CPU25A,45A,61Aが実行するプログラムが第1実施形態と異なる。
本実施形態のレーダリンクシステム10Wは、図17に示されており、二次監視レーダシステムにインターネットを介して接続された位置演算装置60Wと複数の第2受信装置40Wとからなる。位置演算装置60WのCPU61Aは、所定のプログラムを実行することで、二次監視レーダシステムのSSR送受信機12が質問信号を本発明の「送信源信号」として送信するたびに、それら送信源信号の送信時刻を通信回線網(インターネット)を通して取得し、それら送信時刻を含めた送信時刻データを生成する送信時刻データ生成部として機能するようになっている。
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
11 PSR送受信機
12 SSR送受信機
13 SLS送受信機
19 トランスポンダ
21 第1受信装置
23,43 GPSモジュール
30,50 GPS同期時計
31,51,51V タイムスタンプ部
32,32V パルス分別部
33 原点マーキング部
40,40W 第2受信装置
60,60W 位置演算装置
66 データペアリング部
67,67V 位置演算部
68 データ信頼性判別部
90 楕円球
Claims (10)
- 二次監視レーダシステムのレーダ発信機のアンテナが一回転する間に複数回に亘って送信したA質問信号及びC質問信号の質問信号を受信して前記質問信号毎に質問データを生成する第1受信装置と、
前記レーダ発信機が送信した質問信号に対して飛行機、ヘリコプターその他の航空機に搭載のトランスポンダが一定の応答遅れ時間後に出力する回答信号を受信して回答データを生成する第2受信装置と、
時刻を刻む時刻計測手段と、
前記第1受信装置に設けられ、前記質問信号を受信する度に前記時刻計測手段による時刻に基づいて受信時刻を計測して前記質問データに含める第1タイムスタンプ手段と、
前記第2受信装置に設けられ、前記回答信号を受信する度に前記時刻計測手段による時刻に基づいて受信時刻を計測して前記回答データに含める第2タイムスタンプ手段と、
前記第2受信装置が受信した前記回答信号に含まれる前記航空機の飛行高度の情報を抽出する飛行高度抽出手段と、
前記第1受信装置が受信した前記質問信号の受信強度の変化に基づいて、各前記質問データの受信時刻で前記アンテナが何れの方向を向いているかを演算するアンテナ方向演算手段と、
前記第1受信装置及び前記第2受信装置から前記質問データ群と前記回答データ群とを取得し、各前記回答データと、各前記回答データの受信時刻から前記応答遅れ時間を差し引いた時刻に対して予め定められた一定時間以内前の受信時刻の前記質問データとをペアリングするペアリング手段と、
ペアリングされた前記回答データ及び前記質問データの各受信時刻と前記応答遅れ時間と光速度とから前記航空機が位置し得る楕円球を特定すると共に、前記飛行高度抽出手段にて抽出した前記飛行高度と前記アンテナ方向演算手段にて演算した前記アンテナの向きとから前記楕円球上の前記航空機の位置を演算する位置演算手段とを備えたことを特徴とするレーダリンクシステム。 - 前記第1受信装置には、複数の前記レーダ発信機の質問信号を受信可能な位置に配置された場合に、それら前記レーダ発信機からの質問信号の受信波形の形状の相違に基づいて前記レーダ発信機毎に前記質問データを分別する分別手段が備えられていることを特徴とする請求項1に記載のレーダリンクシステム。
- 前記レーダ発信機のアンテナが1回転する間に生成される前記回答データ及び前記質問データに基づいて演算可能な航空機の軌跡が、楕円の一部である湾曲した線分を描き、かつ、前記レーダ発信機のアンテナが複数回転する間に得られる前記回答データ及び前記質問データに基づいて演算可能な航空機の軌跡としての複数の線分が、同心の複数の楕円の線分を構成しているか否かにより、航空機の位置の演算結果が正しいか否かを判別するデータ信頼性判別手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載のレーダリンクシステム。
- 一次監視レーダシステムのレーダ発信機のアンテナが一回転する間に複数回に亘って送信した探索用パルス波を受信して前記探索用パルス波毎に探索データを生成する第1受信装置と、
飛行機、ヘリコプターその他の航空機で反射した前記探索用パルス波の反射パルス波を受信して反射データを生成する第2受信装置と、
時刻を刻む時刻計測手段と、
前記第1受信装置に設けられ、前記探索用パルス波を受信する度に前記時刻計測手段による時刻に基づいて受信時刻を計測して、前記探索データに含める第1タイムスタンプ手段と、
前記第2受信装置に設けられ、前記反射パルス波を受信する度に前記時刻計測手段による時刻に基づいて受信時刻を計測して、前記反射データに含める第2タイムスタンプ手段と、
前記第1受信装置が受信した前記探索用パルス波の受信強度の変化に基づいて、各前記探索データの受信時刻で前記アンテナが何れの方向を向いているかを演算するアンテナ方向演算手段と、
前記第1受信装置及び前記第2受信装置から前記探索データ群と前記反射データ群とを取得し、各前記反射データと、各前記反射データの受信時刻に対して予め定められた一定時間以内前の受信時刻の前記検索データとをペアリングするペアリング手段と、
ペアリングされた前記反射データ及び前記探索データの各受信時刻と光速度とから前記航空機が位置し得る楕円球を特定すると共に、予め設定された前記航空機の飛行高度の推定値と前記アンテナ方向演算手段にて演算した前記アンテナの向きとから前記楕円球上の前記航空機の位置を演算する位置演算手段とを備えたことを特徴とするレーダリンクシステム。 - 前記第1受信装置及び前記第2受信装置とを別個に設け、互いに同期して同じ時刻を刻む同期時計を前記時刻計測手段として前記第1受信装置及び前記第2受信装置のそれぞれに備えたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1の請求項に記載のレーダリンクシステム。
- 前記同期時計は、GPSモジュールから取得されるGPS衛星からの時刻情報に基づいて時刻を刻むように構成されたことを特徴とする請求項5に記載のレーダリンクシステム。
- 前記位置演算手段は、データを前記第1受信装置及び前記第2受信装置の一方又は両方から通信回線網を利用して取得することを特徴とする請求項5又は6に記載のレーダリンクシステム。
- 1つの前記レーダ発信機に対して前記第2受信装置を複数備え、前記位置演算手段は、一の前記第2受信装置とレーダ発信機とを結ぶ直線を含んだ鉛直面上に前記航空機が位置したときに、他の前記第2受信装置を利用して前記航空機の位置を演算することを特徴とする請求項5乃至7の何れか1の請求項に記載のレーダリンクシステム。
- 監視レーダシステムのレーダ発信機が送信源信号を送信するたびに、その送信源信号の送信時刻を通信回線網を通して取得して送信時刻データを生成する送信時刻データ生成部と、
前記レーダ発信機が送信した前記送信源信号に対して飛行機、ヘリコプターその他の航空機から回答又は反射する返信源信号を受信して、前記返信源信号を受信するたびにその受信時刻を含めた受信時刻データを生成しかつ異なる位置に配置された複数の受信時刻データ生成装置と、
各前記受信時刻データ生成装置毎に前記受信時刻データ群と前記送信時刻データ群との中から前記送信時刻と前記受信時刻との時間差が予め定められた一定時間以内前の前記送信時刻データと前記受信時刻データとをペアリングするペアリング手段と、
前記受信時刻データ生成装置毎にペアリングされた前記送信時刻データ及び前記返信時刻データの前記時間差と光速度とから前記航空機が位置し得る複数の楕円球を特定すると共に、それら楕円球同士の交線と、予め設定された推定飛行高度又は前記返信源信号に含まれる飛行高度とから前記航空機の位置を演算する位置演算手段とを備えたことを特徴とするレーダリンクシステム。 - 監視レーダシステムのレーダ発信機が送信源信号を送信するたびに、その送信源信号の送信時刻と前記レーダ発信機のアンテナの向きとを通信回線網を通して取得してそれら送信時刻と前記アンテナの向きの情報を含んだ送信時刻データを生成する送信時刻データ生成部と、
前記レーダ発信機が送信した送信源信号に対して飛行機、ヘリコプターその他の航空機から回答又は反射する返信源信号を受信して、前記返信源信号を受信するたびにその受信時刻を含めた受信時刻データを生成しかつ異なる位置に配置された受信時刻データ生成装置と、
前記受信時刻データ群と前記送信時刻データ群との中から前記送信時刻と前記受信時刻との時間差が予め定められた一定時間以内前の前記送信時刻データと前記受信時刻データとをペアリングするペアリング手段と、
ペアリングされた前記送信時刻データ及び前記返信時刻データの前記時間差と光速度とから前記航空機が位置し得る楕円球を特定すると共に、予め設定された推定飛行高度又は前記返信源信号に含まれる飛行高度と前記アンテナの向きの情報とから前記航空機の位置を演算する位置演算手段とを備えたことを特徴とするレーダリンクシステム。
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