JP5798659B1 - 障害検知装置および障害検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静止衛星との間の通信において、航空機の通過に起因して発生する通信障害を検知する障害検知装置を提供する。【解決手段】アンテナを用いて静止人工衛星との間で電波を送受信するシステムにおける障害検知装置であって、航空機の飛行位置に関する情報である航空機位置情報を取得する航空機情報取得手段と、前記航空機位置情報に基づいて、前記航空機による、前記アンテナと前記静止人工衛星との間の伝播経路の遮蔽を検知する遮蔽検知手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、人工衛星との通信において発生する通信障害を検知する装置に関する。

衛星放送や衛星通信などのサービスに静止人工衛星が利用されている。静止人工衛星は、静止軌道を地球の自転と同じ周期で周回しており、地上からは常に同じ方位角及び仰角のところに見えるという特徴をもつ。
静止人工衛星との通信には、通常、ＵＨＦ帯やＳＨＦ帯といった高い周波数帯の電波が使用される。一般的に、高周波数帯の電波は直進性が高く、遮蔽物への回り込みが起きにくい。したがって、電波が進行する経路上に山や建物といった障害物があった場合、通信障害の発生原因となりうる。特に、対象の衛星が非静止衛星であった場合、障害物の存在が問題となる。

衛星通信における障害物の影響を低減するための発明として、例えば、特許文献１には、電波が進行する経路上に障害物があることを検出し、当該障害物の影響を受けない場所に位置する衛星にハンドオフすることで通信経路を切り替え、通信障害を回避する装置および方法が記載されている。

特表２０００−５１３９１２号公報

特許文献１に記載の発明によると、非静止衛星との通信において、障害物の存在に起因して通信障害が発生することを事前に予測し、通信障害を回避することができる。

一方、通信相手の人工衛星が静止衛星である場合、前述したような通信障害は基本的に発生しない。静止衛星は基本的に、障害物による電波の遮蔽が発生しない位置に配置されるためである。
しかし、上空を航空機などの飛行体が通過した場合、予期しない通信障害が発生するおそれがある。このような航空機による遮蔽は、短時間であるものの、発生の予測が難しいため、事前に対応することが困難である。また、障害が発生した後に、当該障害の原因が航空機にあったのか、それ以外にあったのかを切り分けることができないという問題があった。
また、特許文献１に記載の発明をはじめとする従来技術においては、当該問題を解決することができなかった。

本発明は上記の課題を考慮してなされたものであり、静止衛星との間の通信において、航空機の通過に起因して発生する通信障害を検知する障害検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る障害検知装置は、航空機の飛行位置に関する情報を取得し、当該情報に基づいて伝播経路の遮蔽を検知するという構成をとった。

具体的には、本発明に係る障害検知装置は、
アンテナを用いて静止人工衛星との間で電波を送受信するシステムにおける障害検知装置であって、航空機の飛行位置に関する情報である航空機位置情報を取得する航空機情報取得手段と、前記航空機位置情報に基づいて、前記航空機による、前記アンテナと前記静止人工衛星との間の伝播経路の遮蔽を検知する遮蔽検知手段と、を有することを特徴とする。

航空機位置情報とは、航空機の飛行位置に関する情報であり、典型的には緯度、経度、高度を含んだ情報である。航空機位置情報は、例えば、飛行中の航空機から発信されたものを直接取得してもよいし、航空機を管制する手段がある場合、そこから取得してもよい。
また、遮蔽検知手段は、航空機位置情報に基づいて、当該航空機の通過に起因する、アンテナと静止人工衛星とを結ぶ経路（伝播経路）の遮蔽を検知する。かかる構成によると、航空機の通過に起因する通信障害の発生を事前または事後的に検知することができる。

また、前記航空機情報取得手段は、航空機から無線によって送信される当該航空機の位置情報および気圧高度値を受信して、航空機位置情報を生成することを特徴としてもよい。

航空機の位置情報を取得する方法には、レーダーを用いる方法と、当該航空機から通報された情報を受信する方法の二つの方法がある。このうち、後者の方法を用いると、低コストで航空機の位置情報を取得することができる。具体的には、航空機から無線で放送された位置情報と高度情報を受信することで、空間内における位置を特定する。

また、本発明における障害検知装置は、地上における気圧値を取得し、前記取得した気圧値を用いて、前記航空機から送信された気圧高度値を絶対高度値に補正する気圧補正手段をさらに有することを特徴としてもよい。

航空機は外部の気圧を取得することで高度を測定している。航空機は、１４，０００フィート未満の高度では、航空管制機関が取得した地上気圧によって較正した絶対高度を通報する一方、１４，０００フィート以上の高度では、標準大気の気圧を用いて、海面上での高度が０になるように調整された高度を通報する。当該高度は気圧高度と呼ばれ、絶対高度（実際の地上の気圧を基準として調整された高度）ではない。よって、航空機から通報された高度をそのまま用いると、１４，０００フィート以上の高度では、実際の高度が最大数百メートルずれるおそれがある。そこで、気圧情報取得手段が、地上における気圧値を取得し、航空機情報取得手段が、当該気圧値を用いて航空機の高度を補正する。これにより、地上の気圧を基準とする高度（絶対高度）を得ることができる。すなわち、アンテナに対する航空機の絶対高度を取得することができるため、航空機による遮蔽の発生をより精度よく検知することができる。

また、前記気圧補正手段は、地上における気温を取得し、前記取得した気温をさらに用いて、前記航空機から送信された気圧高度値を絶対高度値に補正することを特徴としてもよい。

気圧高度は、標準大気を基準として調整された高度であるため、気温が標準大気の気温と異なっていると、高度値が変化する。そこで、地上における気温を取得し、当該気温をさらに用いて高度の補正を行うことで、より正確な絶対高度を得ることができる。

また、前記気圧補正手段は、定時航空実況気象通報式を取得することで、地上における気圧値を取得することを特徴としてもよい。

定時航空実況気象通報式（ＭＥＴＡＲ）とは、航空気象情報を英数字によって通報する式であり、主に飛行場から発信されている。また、ＭＥＴＡＲには、ゼロ高度における気圧値が含まれている。すなわち、衛星と通信を行うアンテナに近い飛行場から発信されたＭＥＴＡＲを受信することで、航空機付近の地上における気圧値を推定することができる。

また、前記航空機位置情報は、前記航空機の針路についての情報をさらに含み、前記遮蔽検知手段は、前記取得した航空機位置情報に基づいて、前記アンテナと前記静止人工衛星との間の伝播経路が遮蔽されることを予測することを特徴としてもよい。

このように、航空機の針路についての情報をさらに取得することで、当該航空機によって今後伝播経路が遮蔽されるか否かを予測することができる。

また、本発明に係る障害検知装置は、前記アンテナに対する前記静止人工衛星の相対的な位置情報である衛星位置情報と、地上における前記アンテナの設置位置に関する情報である地球局位置情報を取得する位置情報取得手段をさらに有し、前記遮蔽検知手段は、前記衛星位置情報および前記地球局位置情報を用いて前記伝播経路を特定することを特徴としてもよい。

アンテナと静止人工衛星とを結ぶ電波の経路は、アンテナの位置情報と、静止人工衛星の位置情報によって特定することができる。前者が地球局位置情報であり、後者が衛星位置情報である。地球局位置情報は、例えばアンテナが位置する場所の緯度と経度、および高度にて表すことができる。また、衛星位置情報は、アンテナから見た当該衛星の方角（方位角や仰角）で表すことができる。もちろん、他の方法によってそれぞれの位置を表してもよい。

また、前記位置情報取得手段は、前記アンテナの方位角または仰角を微調整するアンテナ調整手段から取得した情報に基づいて、前記衛星位置情報を補正することを特徴としてもよい。

静止衛星は、地球の自転周期と同じ周期で公転しているため、通信を行うアンテナの角度（方位角および仰角）は基本的には固定されている。しかし、実際には運用中に僅かな位置ずれが発生するため、アンテナ調整手段によってアンテナの方向を微調整し、当該ずれを補正する必要がある。この際の補正量を用いて衛星位置情報を補正することで、装置の判定精度をより向上させることができる。

また、本発明に係る障害検知システムは、前述した障害検知装置と、前記静止人工衛星との間で電波を送受信するアンテナと、を含むことを特徴としてもよい。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む障害検知装置として特定することができる。また、前記障害検知装置が実行する障害検知方法として特定することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。

本発明によれば、静止衛星との間の通信において、航空機の通過に起因して発生する通信障害を検知する障害検知装置を提供することができる。

地球局と衛星との位置関係を説明する図である。 第一の実施形態に係る障害検知システムのシステム構成図である。 ＡＤＳ−Ｂによって取得した航空機位置情報の例である。 ＭＥＴＡＲによって送信された電文の意味を説明する図である。 航空機による伝播経路の遮蔽判定方法を説明する図である。 ユーザに提供される障害発生情報の例である。 航空機位置情報を収集する処理のフローチャートである。 通信障害が発生した際の判定処理のフローチャートである。

（第一の実施形態）
実施形態の説明に入る前に、図１を参照しながら、本発明に係る障害検知システムの概要について説明する。
符号１０１は、赤道上に位置する静止軌道上を周回する静止人工衛星（以下、衛星）であり、符号１０２は、衛星１０１と通信を行う無線局（以下、地球局）である。地球局と衛星との間の通信は、ＵＨＦ帯やＳＨＦ帯といった高い周波数の電波を用いて行われる。符号１０３は、電波の伝播経路である。当該伝播経路は、衛星１０１と地球局１０２とを直線で結ぶ経路となる。

一方、衛星１０１と地球局１０２との間の見通しは常に良好なわけではなく、空中を飛行する物体がある場合、当該物体によって一時的に遮蔽される可能性がある。例えば、航空機１０４が上空を通過することによって、伝播経路１０３が遮蔽されることがある。地球局１０２が有するパラボラアンテナは一般的に数ｍの大きさであり、航空機は一般的に１０〜数１０ｍ程度の大きさであるため、伝播経路の一部または全部が航空機によって遮蔽されることがあり、このような場合、一時的な信号レベルの低下や、通信の断絶が発生することがある。本明細書では、このような現象を通信障害と総称する。
本発明に係る障害検知システムは、航空機の通過に起因して通信障害が発生した場合、または、通信障害の発生が予測される場合に、その旨を利用者に通知するシステムである。

（第一の実施形態）
<システム構成>
第一の実施形態に係る障害検知システムは、航空機から、当該航空機の飛行位置についての情報を取得したうえで、衛星通信に障害が発生した場合に、当該障害の原因が飛行中の航空機にあるか否かを判定するシステムである。図２は、第一の実施形態に係る障害検知システムのシステム構成図である。第一の実施形態に係る障害検知システムは、アンテナ装置１０と、受信装置２０と、障害検知装置３０と、からなるシステムである。

まず、アンテナ装置１０について説明する。アンテナ装置１０は、静止人工衛星との通信を行うためのアンテナ（衛星通信アンテナ１１）と、当該アンテナを制御する装置（アンテナ制御部１２）からなるユニットである。

衛星通信アンテナ１１は、ＵＨＦまたはＳＨＦ帯の電波を送受信するパラボラアンテナであり、通信を行う対象の衛星の方向を向いて設置されたアンテナである。衛星通信アンテナ１１は、複数のパラボラアンテナから構成されてもよい。
また、アンテナ制御部１２は、衛星通信アンテナ１１を制御する手段であり、アンテナを通して送受信された無線信号を通信装置に中継する機能と、衛星通信アンテナ１１の方向（方位角および仰角）を調整する機能を有する。また、通信の状態を表す信号（以下、状態信号）を障害検知装置３０に送信する機能を有する。

アンテナの方向を調整する理由について説明する。
地球は完全な球体ではなく多少いびつな形をしており、場所によって引力が異なる。また、月や太陽の引力の影響を受けるため、衛星の移動速度は一日を通して若干変化する。また、軌道面も赤道面に対して傾きを持つように変化する。このため、地上から見ると、衛星は８の字や楕円を描いて移動するように見える。アンテナ制御部１２は、これを補正するため、衛星から送信されたビーコン（テレメトリ）信号に基づいて、衛星通信アンテナ１１の方位角および仰角を微調整する。特に、衛星通信に用いられる大型のアンテナは指向性が鋭いため、衛星に追従したアンテナ方向の微調整が必須となっている。

次に、受信装置２０について説明する。受信装置２０は、航空機から無線によって放送されるＡＤＳ−Ｂ（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast：放送型自動従属監視）と呼ばれる信号を受信し、当該信号を復調して情報を取得する装置である。ＡＤＳ−Ｂとは、航空機がＧＰＳ受信機や慣性航法装置などを用いて算出した自らの位置や速度、進行方向などを、自機の識別符号とともに外部に向けて所定の周波数（１０９０ＭＨｚ）で無線放送するシステムである。受信装置は、ＵＨＦアンテナ２１と、復号部２２から構成される。

ＵＨＦアンテナ２１は、無線によって送信されるＡＤＳ−Ｂ信号を受信するためのアンテナである。ＡＤＳ−Ｂ信号は上空から送信されるため、送信された信号は広い範囲（概ね直径１００ｋｍ以上）で受信することができる。
復号部２２は、ＵＨＦアンテナ２１で受信した無線信号を復調する手段である。これにより、信号を送信した航空機の識別番号と位置情報（緯度・経度・高度）などを取得することができる。当該航空機についての情報は、障害検知装置３０へ随時送信される。

次に、障害検知装置３０について説明する。障害検知装置３０は、衛星との通信に障害が発生したことを検知し、その原因が航空機にあるか否かを判定する装置である。障害検知装置３０は、航空機位置情報記憶部３１、高度補正部３２、通信状態監視部３３、判定部３４、入出力部３５から構成される。

航空機位置情報記憶部３１は、受信装置２０から取得した情報に基づいて、航空機を識別する符号と、当該航空機の位置情報とを関連付けて記憶する手段である。航空機位置情報記憶部３１は、航空機ごとに位置情報を記憶しており、受信装置２０から情報を取得するたびに位置情報を最新のものに更新する。具体的な例については後述する。
高度補正部３２は、航空機から送信された高度情報を補正する手段である。航空機は、外部の気圧を測定することで高度を取得している。このようにして取得した高度は気圧高度と呼ばれ、地面や海面を基準とした高度（絶対高度）ではない。そこで、高度補正部３２が、地上における気圧値を取得し、当該気圧値を用いて、航空機から送信された高度を補正する。具体的な方法については後述する。

通信状態監視部３３は、アンテナ制御部１２から送信された状態信号を監視し、衛星通信に障害が生じたことを検出する手段である。具体的には、衛星との通信における信号レベルの低下や、通信の瞬断が生じたことを検出する。また、通信状態監視部３３は、アンテナ制御部１２から、衛星通信アンテナ１１の方位角および仰角を補正するための補正値を取得する機能を有している。

判定部３４は、衛星通信に障害が生じた場合に、航空機位置情報記憶部３１に記憶された情報に基づいて、当該障害の原因が航空機であったか否かを判定する手段である。具体的な方法については後述する。
また、入出力部３５は、ユーザが行った操作を取得し、ユーザに対して情報を提示する手段である。入出力部３５は、例えば入力装置とそのインタフェース、表示装置とそのインタフェースからなる。

以上に説明した各手段の制御は、制御プログラムをＣＰＵなどの処理装置（不図示）が実行することによって実現される。また、当該機能は、ＦＰＧＡ（Field-programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などによって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

<航空機位置情報の取得>
次に、航空機の位置情報を取得する処理について説明する。
受信装置２０が有する復号部２２は、ＡＤＳ−Ｂ信号が送信される周波数を常時受信し、信号を検知すると、当該信号を復号して情報を生成する。図３（Ａ）は、ＡＤＳ−Ｂによって送信される情報の例である。固有番号は無線装置の固有番号であり、機体番号は航空機の固有番号である。また、高度は気圧高度であり、生成時刻は、航空機において当該情報が生成された時刻である。

復号部２２が生成した情報は、航空機位置情報記憶部３１へ送信され、記憶される。なお、記憶される情報は、少なくとも航空機を識別する番号（固有番号または機体番号）、生成時刻、高度、緯度、経度を含んでいればよい。本実施形態では、図３（Ｂ）に示した情報を航空機位置情報として記憶するものとする。なお、ＡＤＳ−Ｂでは、時刻は協定世界時（ＵＴＣ）によって送信されるため、記憶する際に日本標準時（ＪＳＴ）への変換を行う。

<高度の補正>
次に、高度補正部３２が行う補正処理について説明する。
航空機位置情報に含まれる高度が１４，０００フィート以上である場合、当該高度は気圧高度であるため、これを絶対高度に補正する処理が必要となる。気圧高度は、ある基準となる大気状態において高度が０となるように調整された値である。すなわち、気圧高度から絶対高度を得るためには、地上における気圧値を取得し、基準値との気圧差を用いて高度を補正する必要がある。また、気圧は気温によっても変化するため、地上における気温を取得し、基準値との温度差を求めてさらに高度を補正する必要がある。

高度補正部３２は、ネットワークを経由し、定時航空実況気象通報式（ＭＥＴＡＲ）と呼ばれる電文を取得することで、地上における気圧値および気温を取得し、これを用いて高度の補正を行う。ＭＥＴＡＲは、飛行場から定期的に発せられ、公開されている情報である。ＭＥＴＡＲは、以下のような電文であり、電文を構成する文字列のブロックは図４に示したような意味を持っている。
RJTT 041600Z 19019G31KT 310V290 1400 FEW020 18/12 Q1005 A2970 NOSIG
電文のうち、Ｑ（またはＡ）で始まる４桁の数値が、当該飛行場における気圧値（ｈＰａまたはｉｎＨｇ）である。また、スラッシュで区切られた数値のうち前半の２桁が、当該飛行場における気温（摂氏）である。

高度を補正する具体的な例について説明する。
気圧高度の基準となる大気状態は、国際標準大気（以下、標準大気）として定義されており、その気圧は２９．９２[ｉｎＨｇ]（１０１３．２５ｈＰａ）である。また、ここでは、ＭＥＴＡＲによって取得した飛行場の気圧が２９．７０[ｉｎＨｇ]（１００５．８ｈＰａ）であったとする。すなわち、気圧差は−０．２２[ｉｎＨｇ]（−７．４５[ｈＰａ]）である。
一般的には、高度が１０ｍ異なると、気圧差が約１ｈＰａ生じるため、本例の場合、取得した気圧高度から７５ｍを減じた値を補正後の値とする。

また、標準大気の温度は１５℃である。ここでは、ＭＥＴＡＲによって取得した飛行場
の気温が１８℃であったとする。すなわち、気温差は＋３℃である。一般的には、大気の温度が標準大気より高い場合、気圧高度は、気温が５．５℃高くなるにつき約２％高くなる。したがって、本例の場合、補正後の値をさらに１．０１１倍した値が絶対高度となる。

高度補正部３２は、判定部３４から航空機位置情報を受信すると、以上に説明した方法によって、当該航空機位置情報に含まれる気圧高度を絶対高度に変換する。
なお、ここでは簡易的な計算例を挙げたが、他の演算方法によって気圧高度を絶対高度に変換してもよい。

<障害原因の判定>
次に、通信障害が発生した場合に、航空機位置情報記憶部３１に記憶された情報に基づいて、判定部３４が、その原因を判定する処理について説明する。
通信状態監視部３３は、アンテナ制御部１２から送信される状態信号を監視しており、衛星との通信における信号レベルの低下や、通信の瞬間的な断絶を検出した場合に、判定部３４へ通知を送信する。

また、判定部３４は、通信障害を意味する通知を受信した場合に、航空機位置情報記憶部３１に記憶された航空機位置情報を参照して、当該通信障害の原因が航空機にあるか否かを判定する。判定は、具体的には以下のステップを実行することで行う。

（１）航空機位置情報から、直近に生成されたレコードを抽出する
まず、航空機位置情報記憶部３１に記憶された航空機位置情報のうち、直近に生成されたレコードを抽出する。直近とは、例えば３秒以内とすることができる。抽出された複数のレコードは、高度補正部３２に送信される。

（２）気圧高度を絶対高度に補正する
次に、高度補正部３２が、前述した方法によって、取得したレコードが有する高度を全て絶対高度に変換し、判定部３４に送信する。

（３）遮蔽判定を行う
次に、取得した航空機位置情報の複数のレコードを一つずつチェックし、伝播経路を遮蔽した可能性がある航空機を特定する。図５は、電波の伝播経路を符号５０１で示し、航空機の位置を符号５０２Ａ〜Ｃで示した例である。このように、航空機の位置は点によって表される。

本実施形態では、地球局の位置、すなわち衛星通信アンテナ１１の位置（北緯，東経）を（ＮＬ_E，ＥＬ_E）とする。また、通信を行う衛星の位置は、アンテナから見た方位角と仰角で表すことができる。ここでは、方位角をθ_AZ、仰角をθ_Aとする。すなわち、空間
内において、座標（ＮＬ_E，ＥＬ_E）から、方位角θ_AZ、仰角θ_Aの方向を向いて引かれた
直線が伝播経路５０１となる。なお、地球局（アンテナ）の位置を表す値であるＮＬ_E，
ＥＬ_Eと、衛星の位置を表す値であるθ_AZ，θ_Aは変化しない値であるため、判定部３４によって、固定値として予め保持される。

なお、通信を行う衛星は静止衛星であるため、その位置は基本的には変化しないが、前述したように、若干の位置ずれが生じる。このため、アンテナ制御部１２は、θ_AZおよびθ_Aを補正する値を随時算出し、衛星通信アンテナ１１の角度を補正することで衛星を追
尾する。当該角度を補正するための補正値は、アンテナ制御部１２から判定部３４に随時送信される。

判定部３４は、障害が発生した時刻において、以上のようにして定められた伝播経路５０１を遮蔽する位置に航空機が存在したか否かを判定する。具体的には、伝播経路５０１から所定の距離以内に航空機が存在したかを判定し、存在した場合に、発生した通信障害は当該航空機の通過に起因するものであったと判断して、関連する情報を出力する。図５の例では、符号５０３で示した円柱の内部に、航空機に対応する点が位置した場合（航空機が符号５０２Ｂの位置にあった場合）に、当該航空機が障害の原因であると判定する。
なお、判定に用いる円柱の直径は任意の値とすることができる。例えば、衛星通信アンテナ１１の直径が６ｍであった場合、その倍の値である１２メートルを円柱５０３の直径としてもよい。当該直径は、航空機の形状を考慮し、若干大きめに設定するとよい。

<情報の出力>
判定部３４が行った判定の結果は、入出力部３５を通してユーザに提示される。
判定結果をユーザに提示する方向について例示する。本実施形態では、図６に示した情報を画面（不図示）に表示することで情報の提示を行う。当該画面には、通信障害が発生した日時、通信障害が復旧した日時、通信障害が発生した衛星（複数の衛星と通信を行う場合）、航空機が遮蔽を起こした位置に関する情報（緯度、経度、高度）と、当該航空機の便名といった情報が表示される。

<処理フローチャート>
次に、以上に説明した機能を実現するための処理フローチャートについて説明する。
図７は、本実施形態に係る障害検知装置が行う、航空機の位置情報を収集する処理のフローチャートである。当該処理は周期的に（例えば１秒周期で）実行される。

まず、ステップＳ１１で、航空機位置情報記憶部３１が、復号部２２を通して、ＡＤＳ−Ｂによって送信された航空機の位置情報を取得する。航空機の位置情報は周期的に送信されるため、本ステップを実行するごとに、航空機ごとの最新の位置情報が随時取得される。
次に、ステップＳ１２で、航空機位置情報記憶部３１が、取得した位置情報を記憶する。ここでは、図３（Ｂ）に示したように、航空機を識別する符号、便名、情報生成時刻、および緯度・経度・高度を記憶するものとする。この際、過去に位置情報を取得した航空機があって、当該航空機の新しい位置情報が取得された場合、新しい位置情報によって古い位置情報を上書きする。

以上に説明した処理によって、地球局の近傍を飛行する航空機についての最新の位置情報が取得され、航空機位置情報記憶部３１に記憶された状態となる。
なお、ステップＳ１２で、取得してから時間が経った情報がある場合、当該データを削除してもよい。ある程度古くなったデータを削除することで、記憶容量を確保すると共に、データの鮮度を確保することができる。もちろん、過去の情報と照合するために、古いデータを保存するようにしてもよい。

図８は、衛星との通信において発生した障害の原因を判定する処理のフローチャートである。当該処理は、通信状態監視部３３が、何らかの通信障害を検知した場合に開始される。

まず、ステップＳ２１で、判定部３４が、航空機位置情報記憶部３１から、航空機位置情報を取得する。取得対象は全てのレコードであるが、古いデータを残している場合、直近数秒間のデータのみを取得してもよい。
次に、ステップＳ２２で、判定部３４が、取得した航空機位置情報を高度補正部３２に送信し、高度補正部３２が、前述した方法によって高度の補正を行う。この結果、航空機位置情報に含まれる高度（気圧高度）が絶対高度に補正され、判定部３４に返信される。
なお、高度の補正は、航空機位置情報に含まれる高度が１４，０００フィート以上である場合にのみ行われる。

次に、ステップＳ２３で、判定部３４が、予め設定された地球局（アンテナ）の位置情報（緯度，経度，高度）と、衛星の位置情報（方位角，仰角）と、航空機位置情報に含まれる位置情報（緯度，経度，高度）を参照し、前述した方法によって、障害発生時刻における伝播経路の遮蔽の有無を判定する（ステップＳ２４）。
この結果、航空機によって伝播経路が遮蔽されたと判定された場合、処理はステップＳ２５へ遷移し、入出力部３５によって、関連する情報が画面に出力される。この際、画面表示のみを行ってもよいし、音声などによる通知を行ってもよい。航空機による伝播経路の遮蔽が発生しなかったと判定された場合、処理は終了する。なお、この際、障害の原因が不明である旨の通知を行うようにしてもよい。

以上説明したように、第一の実施形態に係る障害検知システムでは、航空機から放送された位置情報を取得し、衛星通信に障害が発生した際の判断材料として用いる。これにより、通信障害の原因が航空機の通過にあるのか否かを判定することができ、原因の切り分けに貢献することができる。

なお、第一の実施形態では、電波の伝播経路を中心とする所定の範囲内（円柱５０３の内部）に航空機が位置した場合に遮蔽が発生したと判断したが、遮蔽の発生を推定することができれば、他の方法によって判断を行ってもよい。例えば、航空機を点ではなく、高さ方向や進行方向に長さを持った平面や立体とみなして判定を行うようにしてもよい。この場合、当該平面や立体の一部が所定の範囲内にある場合に、遮蔽が発生したと判定するようにしてもよい。

（第二の実施形態）
第一の実施形態では、通信障害が発生した後で、当該障害の原因が航空機にあったのか否かを判定した。これに対し第二の実施形態は、航空機の針路（進行方向）を取得し、通信障害の発生が予測される場合に、ユーザに事前に通知する実施形態である。
第二の実施形態に係る障害検知システムの構成は第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略し、処理の相違点のみを説明する。

第二の実施形態では、航空機位置情報記憶部３１が、復号部２２によって復号された電文から航空機の速度および針路をさらに取得し、記憶する。航空機の速度および針路は、ＡＤＳ−Ｂ信号に含まれており、それぞれ対気速度および方位角によって表される。

また、第二の実施形態では、通信状態監視部３３は、障害発生有無の監視は行わず、アンテナの方位角および仰角の補正値のみをアンテナ制御部１２から取得する。
また、判定部３４は、図８に示した処理を周期的に実行する。この際、ステップＳ２３では、伝播経路が航空機によって遮蔽されたかを判定するかわりに、今後遮蔽が発生する可能性があるか否かを予測する。

遮蔽の発生予測は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、取得した航空機位置情報のレコードを一つずつ抽出し、対象の航空機について、このままの針路および高度で飛行した場合に、伝播経路の遮蔽が発生するか否かを判定する。また、航空機の現在の位置と、伝播経路を遮蔽する位置との距離を算出し、速度で除算することで、遮蔽が発生するまでの予測時間を算出する。
また、ステップＳ２４では、遮蔽の発生が予測されるか否かを判定し、予測される場合、ステップＳ２５に遷移し、図６に示した情報に加え、発生予測時刻（または発生までの残り時間）を出力する。なお、ステップＳ２４では、航空機が伝播経路を遮蔽するまでの
時間が所定の時間よりも長い場合、あるいは、航空機と伝播経路との距離が所定の距離よりも長い場合は、否定判定を行う。このようなケースでは予測精度が低く、無用な通知が発生するおそれがあるためである。

第二の実施形態では、以上のように構成することにより、航空機の通過に起因する通信障害を事前に予測することができる。

なお、第二の実施形態の説明では、予測結果を画面に表示する例について述べたが、予測結果に基づいて、通信障害を回避する処理を実行してもよい。例えば、一時的に他の衛星に通信をハンドオフし、通信の品質を維持するようにしてもよい。
また、第二の実施形態では、航空機の高度は一定であるものとしたが、航空機の昇降率（上昇率または下降率）についての情報を取得可能である場合は、当該昇降率によって上昇または下降が継続した場合の高度を算出したうえで予測を行うようにしてもよい。

（変形例）
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうる。
例えば、実施形態の説明では、障害検知装置とアンテナ装置が１対１である例を挙げたが、障害検知装置を複数のアンテナ装置と接続して監視を行うようにしてもよい。また、複数の地球局が異なる場所にある場合、それぞれ対応するアンテナ装置からネットワーク経由で情報を取得し、一台の障害検知装置で遠隔監視を行うようにしてもよい。

また、実施形態の説明では、地球局（アンテナ）の位置を表す値（ＮＬ_E，ＥＬ_E）を固定値としたが、地球局が複数の場所にある場合は複数の値を保持してもよい。同様に、複数の衛星と通信を行う場合は、衛星の位置を表す値（θ_AZ，θ_A）を複数保持してもよい
。また、これらの値は、変更可能としてもよい。

また、実施形態の説明では、衛星に対する方位角と仰角を補正するための情報をアンテナ制御部１２から取得しているが、設定された偏差に基づいて角度の補正を行うようにしてもよい。
また、実施形態の説明では、アンテナを基準とした高度を絶対高度としたが、海面を基準とした高度を用いてもよい。このような高度は真高度と呼ばれている。高度の基準を海面とする場合、海面における気圧値と、アンテナが設置されている場所の標高を得ることで、同様の判定を行うことができる。

また、実施形態の説明では、ＭＥＴＡＲによって地上における気圧および気温を取得したが、気圧および気温は他の手段によって取得してもよい。例えば、飛行場から音声によって放送される気象通報（ＡＴＩＳ：Automatic Terminal Information Service）をオペレータが聴取し、気圧および気温を手動で入力するようにしてもよいし、気圧計や温度計を装置に接続し、直接値を取得するようにしてもよい。

１０ アンテナ装置
１１ 衛星通信アンテナ
１２ アンテナ制御部
２０ 受信装置
２１ ＵＨＦアンテナ
２２ 復号部
３０ 障害検知装置
３１ 航空機位置情報記憶部
３２ 高度補正部
３３ 通信状態監視部
３４ 判定部
３５ 入出力部

Claims (10)

1. アンテナを用いて静止人工衛星との間で電波を送受信するシステムにおける障害検知装置であって、
   航空機から無線によって送信される情報に基づいて、当該航空機の飛行位置に関する情報である航空機位置情報を取得する航空機情報取得手段と、
   前記航空機位置情報に基づいて、前記航空機による、前記アンテナと前記静止人工衛星との間の伝播経路の遮蔽を検知する遮蔽検知手段と、
   を有することを特徴とする、障害検知装置。
2. 前記航空機情報取得手段は、航空機から無線によって送信される当該航空機の位置情報および気圧高度値を受信して、航空機位置情報を生成する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の障害検知装置。
3. 地上における気圧値を取得し、前記取得した気圧値を用いて、前記航空機から送信された気圧高度値を絶対高度値に補正する気圧補正手段をさらに有する
   ことを特徴とする、請求項２に記載の障害検知装置。
4. 前記気圧補正手段は、地上における気温を取得し、前記取得した気温をさらに用いて、前記航空機から送信された気圧高度値を絶対高度値に補正する
   ことを特徴とする、請求項３に記載の障害検知装置。
5. 前記気圧補正手段は、定時航空実況気象通報式を取得することで、地上における気圧値を取得する
   ことを特徴とする、請求項３または４に記載の障害検知装置。
6. 前記航空機位置情報は、前記航空機の針路についての情報をさらに含み、
   前記遮蔽検知手段は、前記取得した航空機位置情報に基づいて、前記アンテナと前記静止人工衛星との間の伝播経路が遮蔽されることを予測する
   ことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の障害検知装置。
7. 前記アンテナに対する前記静止人工衛星の相対的な位置情報である衛星位置情報と、地
   上における前記アンテナの設置位置に関する情報である地球局位置情報を取得する位置情報取得手段をさらに有し、
   前記遮蔽検知手段は、前記衛星位置情報および前記地球局位置情報を用いて前記伝播経路を特定する
   ことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の障害検知装置。
8. 前記位置情報取得手段は、前記アンテナの方位角または仰角を微調整するアンテナ調整手段から取得した情報に基づいて、前記衛星位置情報を補正する
   ことを特徴とする、請求項７に記載の障害検知装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の障害検知装置と、
   前記静止人工衛星との間で電波を送受信するアンテナと、
   を含むことを特徴とする、衛星通信システム。
10. アンテナを用いて静止人工衛星との間で電波を送受信するシステムにおける障害検知装置が行う障害検知方法であって、
    航空機から無線によって送信される情報に基づいて、当該航空機の飛行位置に関する情報である航空機位置情報を取得する航空機情報取得ステップと、
    前記航空機位置情報に基づいて、前記航空機による、前記アンテナと前記静止人工衛星との間の伝播経路の遮蔽を検知する遮蔽検知ステップと、
    を含むことを特徴とする、障害検知方法。
    

Images