JPH0519049A - 航空機の離着陸進入路の障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空港の進入路又はその付近にある航空機の障
害物を事前に発見し、事故の発生を防止できる航空機の
進入路の障害物判定装置を得ることを目的とする。 【構成】 航空機３、４が滑走路に進入する際の進入角
に一致する仰角で第１のビーム６を放射すると共に、仰
角０°で地表面又は海面に第２のビーム５を放射し、そ
のビームのいずれにも、又は第１のビーム範囲である着
陸進入路内に物標が存在するかを検出するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は航空機の進入路の障害物
検出装置に関し、例えば空港周辺の滑走路延長線上にお
ける航空機の離発着時の障害の有無を検出することに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の３次元レーダ装置は、「レーダ技
術（その２）」 （昭和５３年５月２５日） 社団法人
電子通信学会 Ｐ１３５〜Ｐ１３７に開示されているよ
うに、主として航空機等飛行物体の３次元空間上の位置
確認に使用されていた。３次元レーダを実現するにはい
くつかの方法があるが、方位角全方向監視の場合の一例
を説明すると、方位角方向に機械的に回転することによ
り、全方位角をカバーし、垂直角方向にはアレイ空中線
の主ビームの方向を方位角方向の回転速度に比較して早
い速度で振ることにより達成している。

【０００３】アレイ空中線の例としては導波管スロット
アレイ空中線を垂直方向に積み上げ、水平角方向のビー
ムパターンは導波管スロットの切り方で制御し、垂直方
向のビームパターンは積み重ねた各導波管スロットアレ
イへの給電量により制御する。また各導波管スロットア
レイへの位相を調整することによりビームパターンの垂
直角（仰角）を変化する。

【０００４】このようにして、水平方向には３６０°垂
直方向には例えば１０°の範囲でビームを振り３次元空
間にある目標を捜すのが一般的であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上述べ
た三次元レーダによる方法では、地表面又は海面上から
突出した固定物標もしくは移動速度の遅い物標のエコー
信号はＭＴＩ技術などで排除しているため、例えば進入
平面に対して１°〜３°の進入角で進入する航空機等に
ついては、その進入路上又はその付近に作業等のため仮
設したクレーン、進入路を横切って飛ぶ鳥の群、あるい
は海に面した空港における作業船等のマストなど、航空
機の発見はできてもその障害物の発見は困難であったと
いう問題点があった。

【０００６】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたものであり、簡易型の３次元レーダ等により、空
港の進入表面又はその付近にある航空機の障害物を事前
に発見し、事故の発生を防止できる航空機の進入路の障
害物判定装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る航空機の進
入路の障害物検出装置は、航空機が進入する際の進入角
に一致する仰角で第１のビームを放射すると共に、少な
くとも仰角０°の第２のビームで地表面又は海面に放射
するビーム出力手段と、第１のビーム及び第２のビーム
による反射波を受信し、それぞれの受信信号を第１の物
標検出信号及び第２の物標検出信号として出力する受信
手段と、第１の物標検出信号及び第２の物標検出信号を
入力し、いずれにも、又は第１の物標検出信号のみに物
標が存在する場合は、第１のビーム範囲である着陸進入
路内に物標が存在するとし、障害物があることを知らせ
る障害物検出手段とを備えたものである。また、障害物
検出手段は第１の物標検出信号に物標が存在しないで第
２の物標検出信号のみに存在する場合は、着陸進入路の
下に物標が存在することを知らせるものである。

【０００８】さらに、ビーム出力手段は放射するビーム
を１つにし、そのビーム角度が仰角０又は前記進入角度
に変化させるものである。

【０００９】

【作用】本発明においては、ビーム出力手段が航空機が
滑走路に進入する際の進入角に一致する仰角で第１のビ
ームを放射すると共に、仰角０°で地表面又は海面に第
２のビームを放射する。次に、受信手段は、第１のビー
ム及び第２のビームによる反射波から物標を検出し、第
１の物標検出信号及び第２の物標検出信号として障害物
判定手段に出力する。障害物判定手段は第１の物標検出
信号及び第２の物標検出信号のいずれにも、又は第１の
物標検出信号のみに物標が存在する場合は、着陸進入路
内に物標に存在するとし、障害物があることを知らせ
る。また、障害物検出手段は第１の物標検出信号に物標
が存在しないで第２の物標検出信号のみに存在する場合
は、着陸進入路の下に物標が存在することを知らせる。
さらに、ビーム出力手段は放射するビームを１つにし、
そのビーム角度が仰角０又は前記進入角度に変化させ、
そのビームによって物標から反射する反射信号を受信手
段に出力させて、着陸進入路に障害物があるかを判定さ
せる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の概略構成図で
ある。図において、１は滑走路端部の航空機の離発着に
障害のない位置に設けたアンテナ部、２は着陸進入路に
マストを突出させている船舶、３はＧＣＡルールの進入
角（約１°）で進入する航空機（以下ＧＣＡルールの航
空機という）、４はＩＦＲの進入角（約３°）で進入す
る航空機（以下ＩＦＲルールの航空機という）である。
５は垂直角方向に広く、方位角方向に小さい角度幅を有
する第２のアンテナビームの中心軸（最大輻射の軸以下
同じ）、６は垂直角方向（約３度）に狭く、方位角方向
に広い角度幅を有する第１のアンテナビームの中心軸で
ある。この場合は垂直方向のアンテナビームの中心軸は
固定で、方位角方向には機械的に回転しているとする。

【００１１】７、８の点線は第２のアンテナビームの中
心軸５にかかわるビーム幅の上限、下限である。この場
合は中心軸６にかかわるビーム幅の上限がＩＦＲルール
の航空機４の進入経路とし、下限がＧＣＡルールの航空
機３の進入経路に対応するとする。１０は上記の第２の
アンテナビームの指向特性を有し、物標からのエコーを
受信し、第２の受信信号として出力する第２のアンテ
ナ、１１は高周波パルスを発生する送信機、１２は送信
機１１からの送信エネルギーを第２のアンテナ１０に出
力し、空間に電波を送出させ、第２のアンテナ１０から
の第２の受信信号を出力するサーキュレータ、１４は第
１のアンテナビームによって目標物である物標からのエ
コーを受信して第１の受信信号として出力する第１のア
ンテナである。また、第１のアンテナ１４からも電波を
送出する方式もあるが、ここではより簡単な方式を例示
した。

【００１２】１５はサーキュレータ１２からの第２の受
信信号を受信し、航空機の信号を除去し、信号強度を求
めその信号強度のレベルが所定のレベル以上であれば物
標が存在するとする出力信号Ｂを出力する第２の受信
機、１６は第１のアンテナ１４からの第１の受信信号を
受信し、信号強度を求め、その信号強度のレベルが所定
のレベル以上であれば物標が存在するとする出力信号Ａ
を出力する第１の受信機である。１７及び１８はアンテ
ナ部１からの出力信号Ａ及びＢを伝送する伝送線であ
る。

【００１３】２０は障害物判定部であり、レーダ局側に
備えられ、伝送線１７及び１８を介して出力信号Ａ及び
Ｂを入力し、その信号に基づいて、着陸進入路にかかる
物標が存在しないかを判断すると共に海面に物標が存在
しないかを判断し、海面に物標が存在しないのに着陸進
入路にかかる物標があれば鳥群とする第１の物標判定信
号を出力し、また海面に物標が存在し着陸進入路に物標
が存在すれば船のマスト又はクレーン等であることを知
らせる第２の判定信号を出力するものである。

【００１４】上記のように構成された航空機の進入路の
障害物検出装置の第１の実施例について以下に動作を説
明する。この場合は、滑走路の平面に対して１度〜３度
で進入する航空機があり、かつ空港の近くの海上に船舶
が存在するとして説明する。第１のアンテナ１４から放
射された第１のアンテナビームは垂直方向に１度〜３度
の狭いビーム幅とし、水平方向に広くしているので、進
入するＩＦＲルールの航空機４又はＧＣＡルールの航空
機３はそのビームによってエコー（以下航空機のエコー
という）を発生する。

【００１５】また、第２のアンテナ１０からは垂直方向
に広く、方位角方向に狭いアンテナビームを放射するの
で、海上に船舶が存在すると、その船舶２はビームに照
射されたときエコー（以下船舶のエコーという）を発生
する。すると第１のアンテナ１４、第２のアンテナ１０
は共に航空機と船舶のエコーを受信し、それぞれに対応
する第１および第２の受信信号を出力する。次に、第２
の受信機１５はサーキュレータ１２からの第２の受信信
号に対して周知の処理をし、第２の受信信号の信号強度
を求めそのレベルが所定のレベル以上であれば物標の映
像データを含んだ出力信号Ｂを給電線１８を介して障害
物判定部２０に出力する。

【００１６】また、第１の受信機１６は第１のアンテナ
１４からの第１の受信信号に対して周知の処理をし、信
号強度を求めそのレベルが所定のレベル以上であれば物
標の映像データを含んだ出力信号Ａを給電線１７を介し
て障害物判定部２０に出力する。

【００１７】そして、障害物判定部２０は出力信号Ａ及
びＢを入力し、

【数１】 かを判定する。

【００１８】（１）であると判定すると、第１のアンテ
ナビーム範囲と第２のアンテナビーム範囲の両方に物標
が存在するとし、第２のアンテナビームは垂直方向に広
いビームであるから海上の物標を検出したことになり、
着陸進入路に海上の物標の一部が存在すると判定して、
表示部（図示せず）が危険であることを表示する。この
場合は着陸進入路にマストが存在することになる。

【００１９】次に、（２）であると判定した場合は、第
１のアンテナビーム範囲（着陸進入路）内のみに物標が
存在すると判定する。つまり海上には物標がなく、着陸
進入路内に物標があるので鳥群、気球等であり、注意す
ること表示部が表示する。また、（３）であると判定し
た場合は、第１のアンテナビーム範囲（着陸進入路）内
のみに物標がないと判定する。つまり、着陸進入路内に
は物標がなく、海上に物標があるので船舶又はクレーン
であり、しかも着陸進入路に掛かってないので注意する
ことを表示部が表示する。また、（４）であると判定し
た場合は、第１のアンテナビーム範囲（着陸進入路）及
び海上に物標がないと判定し、安全であることを表示部
が表示する。尚上記障害物判定において航空機の接地点
から一定の距離範囲内について判定を行うことは自明で
ある。

【００２０】次に、第１の実施例の場合よりも遠方を監
視する例を示す。図２は本発明の第２の実施例の概略構
成図である。図において、２１は垂直方向のビーム幅を
±約２°の第１のアンテナビームの垂直方向の中心軸で
ある。２２は仰角が０°より若干上にした第２のアンテ
ナビームの中心軸であり、垂直ビームは第１のアンテナ
ビームの上側と、海面上の所要最小距離をカバーするよ
うに選ぶ。

【００２１】なお、第１のアンテナビームの垂直方向の
中心軸２１は仰角約２°に設定し、第１のアンテナビー
ムで進入角約１°と進入角約３°の航空機を監視するも
のである。つまり、第１の実施例と異なるのは双方の空
中線共ビーム幅を狭まくして空中線利得を大きくしたこ
とである。３１は送信機、３２は第１のサーキュレー
タ、３３は第１のアンテナビーム２１を送出する第１の
プラナーアレイアンテナ、３４は第２のアンテナビーム
２２にかかわる第２のプラナーアレイアンテナ、３５は
第２のプラナーアレイアンテナ３４、送信機３１の間に
接続されている第２のサーキュレータ、３６は第１のサ
ーキュレータ３２を介して第１のプラナーアレイアンテ
ナ３３の受信エコーを処理する第１の受信機、３７は第
２のサーキュレータ３５を介して第２のプラナーアレイ
アンテナ３４の受信エコーを処理する第２の受信機であ
る。

【００２２】３８は第２の実施例の障害物判定部であ
り、レーダ局側に備えられ、伝送線１７及び１８を介し
て出力信号Ｃ及びＤを入力し、その信号に基づいて、着
陸進入路にかかる物標が存在しないかを判断すると共に
海面に物標が存在しないかを判断し、海面に物標が存在
しないのに着陸進入路にかかる物標があれば鳥群とする
第１の物標判定信号を出力し、また海面に物標が存在し
着陸進入路に物標が存在すれば船のマスト又はクレーン
等であることを知らせる第２の判定信号を出力するもの
である。

【００２３】上記のように構成された航空機の進入路の
障害物判定装置の第２の実施例について以下に動作を説
明する。この例はプラナーアンテナの使用により垂直ビ
ームをしぼることによってアンテナ利得を上げより遠方
のエコーを受信せんとするものである。送信機３１から
の送信エネルギーを第１のサーキュレータ３２及び第２
のサーキュレータ３５がそれぞれ第１のプラナーアレイ
アンテナ３３及び第２のプラナーアレイアンテナ３４に
出力する。すると、第１のプラナーアレイアンテナ３３
は垂直方向の中心軸２１を仰角約２°とした第１のアン
テナビームを放射する。また、第２のプラナーアレイア
ンテナ３４は中心軸の仰角が０°〜１°となる第２のア
ンテナビームを放射する。

【００２４】そして、第１のプラナーアレイアンテナ３
３は第１のアンテナビームによる遠方のエコーを受信し
て受信信号を出力し、また第２のプラナーアレイアンテ
ナ３４は遠方の海上のエコーを受信して第２の受信信号
Ｄを出力する。次に、第１の受信機３６は第１のサーキ
ュレータ３２からの受信信号に対して周知の処理をし、
受信信号の信号強度を求めそのレベルが所定のレベル以
上であれば出力信号Ｄを給電線１８を介してレーダ局に
出力する。また、第２の受信機３７は第２のプラナーア
レイアンテナ３４からの受信信号に対して周知の処理を
し、信号強度を求めそのレベルが所定のレベル以上であ
れば出力信号Ｃを給電線１７を介してレーダ局に出力す
る。

【００２５】そして、レーダ局の第２の実施例の障害物
判定部３８は出力信号Ｃ及びＤを入力し、

【数２】 かを判定する。このようにして、第１の実施例と同様に
遠方にある海上の物標が着陸進入路に掛かっているかを
判定する。

【００２６】図３は本発明の第３の実施例の概略構成図
である。図において、５１は第１のアンテナビームの垂
直方向における中心軸で仰角２°、５２は第２のアンテ
ナビームの仰角が最も低い場合の垂直方向におけるビー
ムの中心軸で仰角０°である。

【００２７】６１は所定の高周波パルスを発生する送信
機、６２は送信機６１からの送信エネルギ−をプラナー
アレイアンテナに出力するサーキュレータ、６３はプラ
ナーアレイアンテナの各素子ごとに挿入された移相器、
６４は少なくとも上記角度の２つのアンテナビームを放
射すると共に、その角度のビームの指向特性で、エコー
を受信するプラナーアンテナ、６５はサーキュレータか
らの受信信号を受信する受信機、６６は受信機６５の出
力から仰角ごとに信号をゲートした後、仰角ごとに設け
られたしきい値をこえたとき仰角０°の出力信号Ｅと、
仰角２°の出力信号Ｆを出力する出力判定部である。

【００２８】６７は位相制御部であり、位相器６３の位
相を制御し、プラナーアンテナ６４から上記説明の垂直
方向に走査するアンテナビームを１つのプラナーアンテ
ナ６４で実現させるものである。７０は第３の実施例の
障害物判定部であり、レーダ局側に備えられ、伝送線を
介して出力信号Ｅ及びＦを入力し、その信号に基づい
て、着陸進入路にかかる物標が存在しないかを判断する
と共に海面に物標が存在しないかを判断し、海面に物標
が存在しないのに着陸進入路にかかる物標があれば鳥群
とする物標判定信号を出力し、また海面に物標が存在し
着陸進入路に物標が存在すれば船のマスト又はクレーン
等であることを知らせる判定信号を出力するものであ
る。

【００２９】上記のように構成された航空機の進入路の
障害物判定装置の第３の実施例について以下に説明す
る。送信機６１からの送信エネルギーをサーキュレータ
６２がプラナーアンテナ６４に出力すると、位相制御部
６７によって位相器６３の位相が制御されプラナーアン
テナ６４から上記説明のアンテナビームの仰角が０〜２
度と変化するように制御する。

【００３０】この、アンテナビームによるエコーをプレ
ナーアンテナ６４が受信して上記説明のように、第１の
実施例と同様に、第３の実施例の障害物判定部７０が着
陸進入路に掛かっているかを判定するのである。つま
り、１つのプレナーアンテナで放射するビームの仰角を
切り替え又は走査することによって、上記第１の実施例
及び第２の実施例と同様な効果を得るのである。

【００３１】なお、第１〜３の実施例の障害物判定部か
らの判定信号を外部のアラームベル等、アラームランプ
等に出力して人間に障害検出を検出したことを報告する
のに使用させてもよい。尚これらの図では、アンテナを
方位角度方向に機械的に回転するとき必要となるローダ
ージョイント等公知の素子は省略してある。また空港以
外でも、ヘリコプターを使用して作業を行う場合にクレ
ーン又は建造物の検出等への応用も考えられる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、航空機が
滑走路に進入する際の進入角に一致する仰角で第１のビ
ームを放射すると共に、仰角０°で地表面又は海面に第
２のビームを放射し、そのビームのいずれにも、又は第
１のビーム範囲である着陸進入路内に物標が存在するか
を検出するようにしたことにより、空港の滑走路端部付
近で着陸進入路にかかる障害物の有無を昼夜にかかわら
ず視界不良時も常時監視することができ、事故の発生を
防止できるといゆ効果が得られている。また、放射する
ビームを１つにし、そのビーム角度が仰角０°又は進入
角度に変化させるようにしたので、１つの水平偏波で着
陸進入路に障害物があるかを判定させることができると
いう効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の概略構成図

【図２】本発明の第２の実施例の概略構成図

【図３】本発明の第３の実施例の概略構成図

【符号の説明】

１ アンテナ部 ２ 船舶 ３ ＧＣＡルールの航空機 ４ ＩＦＲルールの航空機 ５ 第２のアンテナビームの中心軸 ６ 第１のアンテナビームの中心軸 １０ 第２のアンテナ １１ 送信機 １２ サーキュレータ １４ 第１のアンテナ １５ 第２の受信機 １６ 第１の受信機 ２０ 障害物判定部 ２１ 第１のアンテナビームの中心軸 ２２ 第２のアンテナビームの中心軸 ３１ 送信機 ３２ 第１のサーキュレータ ３３ 第１のプラナーアレイアンテナ ３４ 第２のプラナーアレイアンテナ ３５ 第２のサーキュレータ ３６ 第１の受信機 ３７ 第２の受信機 ３８ 障害物判定部 ５１ 第１のアンテナビームの中心軸 ５２ 第２のアンテナビームの中心軸 ６１ 送信機 ６２ サーキュレータ ６３ 移相器 ６４ プラナーアンテナ ６５ 受信機 ６６ 出力判定部 ６７ 位相制御部 ７０ 障害物判定部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機が進入する際の進入角に一致する
   仰角で第１のビームを放射すると共に、少なくとも仰角
   ０°の第２のビームで地表面又は海面に放射するビーム
   出力手段と、 前記第１のビーム及び第２のビームによる反射波を受信
   し、それぞれの受信信号を第１の物標検出信号及び第２
   の物標検出信号として出力する受信手段と、 前記第１の物標検出信号及び第２の物標検出信号を入力
   し、いずれにも、又は第１の物標検出信号のみに物標が
   存在する場合は、前記第１のビーム範囲である着陸進入
   路内に物標が存在するとし、障害物があることを知らせ
   る障害物検出手段とを有することを特徴とする航空機の
   離着陸進入路の障害物検出装置。
2. 【請求項２】前記障害物検出手段は第１の物標検出信号
   に物標が存在しないで第２の物標検出信号のみに存在す
   る場合は、着陸進入路の下に物標が存在することを知ら
   せることを特徴とする請求項１記載の航空機の離着陸進
   入路の障害物検出装置。
3. 【請求項３】 前記ビーム出力手段は放射するビームを
   １つにし、そのビーム角度が仰角０又は前記進入角度に
   変化させることを特徴とする請求項１記載の航空機の離
   着陸進入路の障害物検出装置。