JPH11328600A - 多重経路軽減装置およびその軽減方法 - Google Patents

多重経路軽減装置およびその軽減方法

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JPH11328600A
JPH11328600A JP11041632A JP4163299A JPH11328600A JP H11328600 A JPH11328600 A JP H11328600A JP 11041632 A JP11041632 A JP 11041632A JP 4163299 A JP4163299 A JP 4163299A JP H11328600 A JPH11328600 A JP H11328600A
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Shiu Ming Tsang
ミン ツァン シウ
Jr Gerald P Salvatore
ピー.サルバトール,ジュニア. ジェラルド
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Northrop Grumman Corp
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    • G01S2013/916Airport surface monitoring [ASDE]

Abstract

(57)【要約】 【課題】 航空交通管制環境において多重経路によって
生成された偽の像と、対象の航空機とを区別する。 【解決手段】 レーダー輻射源の位置と固定反射体の三
次元位置、方向および大きさ、および固定されていない
反射体の三次元位置、方向および大きさを含む、航空交
通管制環境の対象の領域における三次元のデータベース
を保持し、未知の物体からの帰還レーダー輻射を受信
し、未知の物体からの帰還輻射が先行する帰還と相関関
係にある時に未知の物体を対象の航空機として分類し、
候補となる複数の反射体を探すことによって未知の物体
を分類し、もし候補となる複数の反射体の間の距離の和
が未知の物体と輻射源との間の距離にほぼ等しいならば
未知の物体を多重経路によって生成された偽の像として
分類する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多重経路像を検知
(探査)して軽減するための方法と装置に関する。特にレ
ーダーのような能動的センサを用いる時に、 受信装置
によって検知される前に1より大きい数の表面からセン
サビームが反射して偽の「ゴースト」像が生成され、そ
れが実際の物体からの帰還と誤って判定される場合があ
るので、本発明は、航空交通管制環境における偽の「ゴ
ースト」像と実際の航空機とを区別するための方法と装
置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】レーダー
は、第二次世界大戦以来、協同的および非協同的な空中
および地表の標的の検知のための効果的なセンサとして
の役割を果たしてきた。図1に示されているように、通
常のレーダーシステム10は、アンテナ14からRFエ
ネルギーを出射する送信装置/受信装置12を備え、そ
のRFエネルギーは標的A、Bから跳ね返って送信装置
/受信装置12に帰還する。空港地表検知設備(ASD
E)システム等のパルスレーダーシステムは、パルスの
送信と帰還パルスの受信との間の時間を計測することに
よって標的Aまでの距離R1を決定する。方位角シータ
は、帰還パルスとアンテナ14の位置とを相互に関連付
けることによって得られる。帰還の強度は標的Aの反射
率および距離、天候などのその他の数多くの要因の関数
である。
【0003】航空機と地上の車両を巻き込む事故や航空
機の地上衝突が、混雑した空港で生起し得る。空中にお
けるよりも地上におけるほうが接近事故(ニアミスの件
数が3倍以上も多い。そのような事故の1つにおいては、
ある航空機が間違った滑走路に迷い込み、第二の航空機
がそれに衝突し、人命が失われた。別の事故において
は、すでに占有されている滑走路に別の航空機が着陸許
可を得た時に2つの航空機が衝突した。
【0004】自動レーダーターミナルシステム(ART
S)などの中距離空港監視レーダーが、大容積の空間に
おける多くの航空機を検知し追跡するために有効であ
る。しかしながらそのようなシステムは、飛行計画にお
いて地上移動(taxiing)、待機(停止)、離陸あるい
は着陸の局面にある航空機を含めた地上に存在する物体
に対する適切な監視網を提供していない。
【0005】ASDEシステムは、全ての天候および視
界条件のもとで、航空機の移動および待機エリアの地上
あるいはその近傍に存在する、移動中のあるいは固定さ
れた航空機および地上車両に関して、高解像度で短距離
の、クラッタのない監視情報を提供することができる。
ASDEシステムは、所望のカバーエリアに対して、入
ってくる地上検知レーダー情報を配列し、航空管制塔司
令室(cab)の中の高解像度の明るいディスプレーで局
地的および地上の管制官に提示する。ASDEおよびA
RTSシステムに加えて、二次監視レーダー(SSR)
や大域的位置決定システム(GPS)などのその他のセ
ンサシステムが、管制塔司令室内の物理的に異なった位
置において論理的に異なったパラメータを提供すること
ができる。
【0006】大規模の多忙な空港は、起こりうる衝突事
態の数が多い環境である。そのような動的な環境におい
ては、何れかの所定の航空機と、存在し得る多くの地上
のあるいは付近の空中の物体の何れか1つとの間の衝突
の可能性は、衝突を避けるには遅すぎる段階にいたるま
で認識されないことがある。
【0007】特にレーダーにおける多重経路(multipat
h)帰還の存在は、大規模の多忙な空港において重大な
問題である。図2に示されるように、ASDE−3シス
テム20はレーダー輻射を射出する。このレーダー輻射
は地上の航空機22によって反射され、次にビルディン
グ24などの静止地上物体によって反射され、滑走路2
8上の偽の「ゴースト」像26あるいは滑走路上にない
偽の「ゴースト」像を投影する。従来のASDEシステ
ムは、同じエリアを常時消去することにより、滑走路外
の事態を処理している。これは滑走路以外のエリアに現
れる像は考慮しないということを意味する。その結果と
して、従来のASDEシステムにおいては滑走路上にな
い多重経路ゴースト像は航空交通管制官に提示されな
い。
【0008】同様に、従来のAMASSシステムは、航
空路、誘導路(taxiways)および滑走路におけるトラッ
クデータを生成し、第一トラックの後方にある全ての物
を消去する。従って、必要とされるものは、全ての多重
経路信号を処理し、航空交通管制環境における偽の「ゴ
ースト」像と実際の航空機との間の区別を行う装置およ
び方法である。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は航空交通管制
環境において多重経路によって生成された偽の像と、対
象の航空機とを区別するための装置であって、レーダー
輻射源の位置と固定反射体の三次元位置、方向および大
きさ、および固定されていない反射体の三次元位置、方
向および大きさを含む、航空交通管制環境の対象の領域
における三次元のデータベースを保持し、未知の物体か
らの帰還レーダー輻射を受信し、未知の物体からの帰還
輻射が先行する帰還と相関関係にある時に未知の物体を
対象の航空機として分類し、候補となる複数の反射体を
探すことによって未知の物体を分類し、もし候補となる
複数の反射体の間の距離の和が未知の物体と輻射源との
間の距離にほぼ等しいならば未知の物体を多重経路によ
って生成された偽の像として分類する、侵入および表示
プロセッサからなることを特徴とする装置を提供するも
のである。
【0010】この発明は航空交通管制環境において多重
経路によって生成された偽の像と、対象の航空機とを区
別するための方法であって、 a)レーダー輻射源の位置と固定反射体の三次元位置、
方向および大きさ、および固定されていない反射体の三
次元位置、方向および大きさを含む、航空交通管制環境
の対象の領域における三次元のデータベースを保持する
工程と、 b)レーダー輻射源からレーダー輻射を射出する工程
と、 c)未知の物体からの帰還レーダー輻射を受信する工程
と、 d)未知の物体からの帰還輻射が先行する帰還と相関関
係にある時に未知の物体を対象の航空機として分類する
工程と、 e)候補となる複数の反射体を探すことによって未知の
物体を分類し、もし候補となる複数の反射体の間の距離
の和が未知の物体とレーダー輻射源との間の距離にほぼ
等しいならば未知の物体を多重経路によって生成された
偽の像として分類する工程とからなることを特徴とする
方法を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、多重経路反射によって
起こる偽のゴースト像を区別するための方法と装置に関
するものである。より一般的には、本方法と装置は、セ
ンサの位置と、ビルディングなどの固定反射体の位置、
方向および大きさ、および車両などのその他の非固定の
反射体の位置およびサイズを含むデータベースを保持す
る。追跡装置(tracker)によって先行する何れの帰還
とも相関関係を有していないセンサ帰還を受信すると、
本発明の方法および装置は、その帰還が実際の物体の位
置を示すものであるかどうかあるいはそれが多重経路に
よって生成された偽の像であるかどうかを決定しようと
する。
【0012】本発明の1つの目的は、レーダー源から偽
の像および複数の反射体に到る距離に基づいて、航空交
通管制環境における、多重経路によって生成された偽の
像と対象の航空機との区別を行う方法および装置を提供
することにある。本発明のまた1つの目的は、レーダー
源から偽の像および複数の反射体に到る距離および偽の
像と複数の反射体の三次元的大きさに基づいて、航空交
通管制環境における、多重経路によって生成された偽の
像と対象の航空機との区別を行う方法および装置を提供
することにある。
【0013】本発明のまた別の1つの目的は、未知の物
体の三次元的大きさ、候補となる複数の反射体の何れか
の三次元的大きさ、およびセンサ拡散定数(sensor spr
eading constant)に基づいて、航空交通管制環境にお
ける、多重経路によって生成された偽の像と対象の航空
機との区別を行う方法および装置を提供することにあ
る。
【0014】本発明のさらにまた別の目的の1つは、確
率関数、候補となる複数の反射体全ての確率の総和およ
び予め決められた閾値に基づいて、航空交通管制環境に
おける、多重経路によって生成された偽の像と対象の航
空機との区別を行う方法および装置を提供することにあ
る。
【0015】これらおよびその他の目的は、レーダー輻
射源の位置と固定反射体の三次元位置、方向および大き
さ、および固定されていない反射体の三次元位置、方向
および大きさを含む、航空交通管制環境の対象の領域に
おける三次元のデータベースを保持し、未知の物体から
の帰還レーダー輻射を受信し、未知の物体からの帰還輻
射が先行する帰還と相関関係にある時に未知の物体を対
象の航空機として分類し、候補となる複数の反射体を探
すことによって未知の物体を分類し、もし候補となる複
数の反射体の間の距離の和が未知の物体と輻射源との間
の距離にほぼ等しいならば未知の物体を多重経路によっ
て生成された偽の像として分類する方法と装置を提供す
ることによって達成される。
【0016】これらおよびその他の目的はまた、さらに
候補となる複数の反射体の何れのものの三次元的大きさ
にセンサ拡散定数を乗じたものよりも未知の物体の三次
元的大きさが大きい時にはその未知の物体を多重経路に
よって生成された偽りの像として分類する方法と装置を
提供することによって達成される。
【0017】これらおよびその他の目的はまた、さらに
未知の物体からの帰還輻射に確率関数を適用し、候補と
なる複数の反射体全部の確率の総和がある所定の閾値よ
り下である時にはその未知の物体を多重経路によって生
成された偽りの像として分類する方法と装置を提供する
ことによって達成される。
【0018】実施例 本発明は、以下に記載する実施例の説明および添付の図
面から、より十分に理解されるであろう。これらの説明
および図面は例示のための目的でのみ挙げられており、
本発明を限定するものではない。理想的な世界において
は、各々の標的は、単一の距離および方位角で単一の経
路を通ってレーダーにより見ることのできる単一の反射
体を表わす。残念なことに、レーダーのエネルギーが反
射体に当たると、跳ね返って(1つ以上の)別の反射体
にあたってから受信装置に帰還することがある。この
「多重経路」効果は図2に示されている。
【0019】結果としてレーダーの操作者(この場合は
航空交通管制官)に起こる問題は、真の標的と同じ方位
角でさらに進んだ距離のところに別の「ゴースト」標的が
現れるということである。図2におけるゴースト標的へ
の距離は、単一の跳ね返りの通過時間(R1+R1’)
よりもむしろ多重経路の総通過時間( R1+R1’+
R2+R2’)に比例する。
【0020】ゴースト標的の数は、対象とする領域の鏡
状の反射体の数と反射率の関数である。空港の地表で
は、次のものを含む鏡状の反射体が特に豊富である。 a、平坦な金属表面(飛行機の尾翼、ビルディングの表
面など)および b、角を有する反射体、手荷物カート、航空機着陸装置
(landing gear),直角のビルディング、相互関連ビル
ディング、および滑走路の燈火など。
【0021】多重経路は多重反射によって引き起こされ
るので、好ましくないゴースト標的が生起するためには
特定の配列の反射体が必要になる。その結果、ゴースト
標的は突然地表に現れ、急速に消え去り、再び現れるこ
とがある。いくつかの多重経路は固定された反射体(ビ
ルディングなど)によって引き起こされるので、しばし
ばあるエリアに繰り返し現れる。ゴースト標的の強度
は、反射体の反射率および配列に依存して、真の標的に
比べて弱いものから強いものまで変化する。
【0022】アトランタ空港で実際にあった特定の多重
経路問題の一例が図3に示されている。誘導路(taxiwa
y)32にそって移動していた航空機30は、真の標的
としての帰還を提供し、さらにASDE(空港地表検知
設備)−3(34)からのパルスをコンコースA(3
6)に反射する。その結果として、図のように偽のゴー
スト標的38が滑走路9L上に現れる。図4に示され
る、より厄介なシナリオは、ASDE−3(34)から
のパルスがコンコースB(40)から反射する時、コン
コースB(40)に向かって移動してくる誘導路あるい
は滑走路上の航空機30に当たり、主要突出部(main l
obe)にある同じ経路を通ってASDE−3受信装置に
帰還することである。この結果、航空機が動くに連れだ
んだん近づいてくる、それ自身との正面からの安全状況
における実質的な影響力を持った偽の標的の多重経路像
42が現れる。
【0023】図5は、本発明の1つの実施例が組み込ま
れる統合型航空交通管制装置群(suite)100を示す
図である。航空交通管制装置群100は、地上の飛行機
やその他の空港車両を検知するための地上表面レーダー
システムである空港地表検知設備(ASDE)装置群1
10を備える。統合型航空交通管制装置群100はまた
空港移動エリア安全システム(AMASS)120を備
え、それは侵入および/または事故を予測するため、A
SDE110レーダー入力を受け取り、標的を見つけ出
す。最後に統合型航空交通管制装置群100はまた、
「接近してくる」航空機のためのレーダーシステムであ
る空港監視レーダー(ASR)130システムを備え
る。
【0024】統合型航空交通管制装置群100はさらに
侵入および表示処理装置(IDPU)140を備え、そ
れはASDE110、AMASS120、およびASR
130のデータを統合メモリ150の中で統合し、アイ
コンによって表わされる航空機、トラックおよび各々の
航空機に対する認識情報を含むラインおよびタグを含む
空港表示を生成する。
【0025】本発明の装置と方法の機能は、図6により
詳細に示されているように、IDPU140によって実
行される。IDPU140は侵入および表示プロセッサ
(IDP)141、内部メモリ142、入力装置14
3、大容量記憶装置144、および表示装置145を備
える。
【0026】IDP141は統合されたメモリ150内
に、センサの三次元的位置、対象の場所にあるビルディ
ングなどの全ての固定反射体の三次元位置、方向および
大きさ、およびその他の固定されていない反射体(地上
の車両など)の三次元的システムおよび大きさを含むデ
ータベースを保持する。先行する何れの帰還とも(追跡
装置を利用して)相関関係を有しないセンサ帰還が受け
取られると、IDP141は、帰還が実際の物体の三次
元的位置を示すものかあるいは帰還が多重経路によって
生成された偽の像であるかを決定しようとする。
【0027】この決定を実行するためには、IDP14
1はまず、未知の物体とセンサとの間の直線に沿った一
次反射体を見つけ出そうと試みる。もしこの一次反射体
が見つかれば、一次反射体とセンサとの間の距離が、未
知の像とセンサとの間の距離から差し引かれる。
【0028】次に一次反射体からの距離が未知の物体と
の残余の距離よりも少ないかあるいは等しいような二次
反射体の探索が実行される。もしこの二次反射体が見つ
かれば、二次反射体と一次反射体との間の距離が、残余
の距離から差し引かれる。次にまた別の反射体の探索が
実行され、次の各々の反射体の間の距離の和が未知の像
とセンサとの間の距離にほぼ等しくなるか、あるいは探
索が第N次まで終了するまでこの探索が繰り返される。
ここでNは反射体の数を表わす自由に選ぶことのできる
定数であり、例えばN=1(第一次は不可能である)、
N=2(二次)は2つの反射体を表わす等々である。N
の値が増大するに連れて、多重経路の解を見つけ出す確
率は急速に減少していく。
【0029】さらに、IDP141は様々の候補となる
反射体の大きさと未知の多重経路像の大きさを利用し
て、未知の物体が偽の多重経路像であるかどうかを判定
する。特に送信装置/受信装置からのセンサビームは、
プログラム可能な定数を越えては拡散しないと仮定され
る。したがって未知の像の大きさは、このプログラム可
能な定数と何れの反射体の大きさとの積よりも大きくな
ることはない。
【0030】さらに、反射を考える時、IDP141は
反射ビームに確率関数を適用する。この関数は、より多
くのビームがその予想される反射角に沿って反射され
(したがってその方向に多重経路の可能性が高まり)、
この角度の両側に反射されるエネルギーは少なくなると
いうことを示している。もし全ての反射体の確率の総計
がある予め定められた閾値よりも小さい時、その一連の
反射体は多重経路の源として拒絶される。侵入および表
示プロセッサ(IDP)141によって実行される機能
は、図7に示される例示の形状を参照して以下にさらに
説明される。
【0031】レーダー源/受信装置200から射出され
るレーダーエネルギーは、反射体202から反射しレー
ダー源/受信装置200に帰還する。そこでIDP14
1はレーダー源/受信装置200から距離D1のところ
の位置P1において対象物体202を見出す。しかしな
がら位置P1にある対象となる物体202は多重の切子
面(facets)を有し、レーダー源/受信装置200から
の輻射のある部分は逆方向に反射されず、むしろ位置P
1から距離D2のところの位置P2にある第二の対象物
体204から反射される。したがって最初の輻射経路2
10はレーダー源/受信装置200から位置P1までの
往復である。しかしながら最初の「多重経路」210、
212はレーダー源/受信装置200から位置P1まで
そして位置P2まで、そして位置P1に戻って次にレー
ダー源/受信装置200まで戻る経路である。
【0032】さらにレーダー源/受信装置200からの
輻射のある部分は位置P2にある対象物体204から跳
ね返り、位置P2から距離D3のところの位置P3にあ
るもう1つの対象物体206に到達すると仮定する。す
ると同様に別の多重経路210、212および214が
形成される。これらの2つの多重経路は、レーダー源/
受信装置200と対象物体202の間の直線に沿って、
位置P1から距離D4(D2に等しい)およびD4+D
5(ここでD5はD3に等しい)のところにゴースト物
体を生成する結果となる。位置P1にある対象物体20
2は一次反射体として知られ、位置P2にある対象物体
204は二次反射体として知られ、位置P3にある対象
物体206は三次反射体である。
【0033】IDP141は、位置P4およびP5にあ
るゴースト像が実際にゴースト像であるかどうか、そし
て実際一次、二次、および三次反射体からの多重経路の
帰還から生起しているものであるかどうかを判定するた
めに、次の機能を実行する。
【0034】IDP141はまず、未知の像220とレ
ーダー源/受信装置200と間の直線に沿って一次反射
体が発見されるかどうかを判定しようと試みる。もしこ
の一次反射体が発見されると、一次反射体とレーダー源
/受信装置200の間の距離が、未知の像220からレ
ーダー源/受信装置200までの距離から差し引かれ
る。次に一次反射体からの距離が未知の像220までの
残余距離よりも小さいかまたは等しいような二次反射体
が探索される、もし二次反射体が発見されると、二次反
射体と一次反射体の間の距離が残余距離から差し引かれ
る。次にまた別の反射体の探索が実行され、次の各々の
反射体の間の距離の和が未知の像とレーダー源/受信装
置200との間の距離にほぼ等しくなるか、あるいは探
索が第N次まで終了するまでこの探索が繰り返される。
Nの値が増大するに連れて、多重経路の解を見つけ出す
確率は急速に減少していく。
【0035】別の望ましい実施態様においては、未知の
像220が多重経路像であるかどうかを判定するため、
一次、二次、および三次反射体の大きさ、および有り得
る多重経路像の大きさ及び/または確率関数もまた利用
される。この場合、レーダー源/受信装置200のビー
ムは、プログラム可能な定数を越えて拡散しないものと
仮定され、未知の像220の大きさはこの定数と何れの
反射体の大きさとの積よりも大きくならないものと仮定
される。特に一次反射体は次の大きさの必要条件を満た
さなければならない。すなわちレーダー源/受信装置2
00に関する未知の像220の方位角とレーダー源/受
信装置200に関する一次反射体の方位角との間の距離
が、一次反射体の方位角範囲(extent)の2倍よりも小
さいかあるいは等しくなければならない。この差は方位
角差ADと称せられる。
【0036】一次反射体が発見されたと仮定すると、次
のものを入力として要求する循環的ルーチンを利用して
二次反射体が探索される。 a、絶対座標系における一次反射体の位置 b、レーダー源/受信装置200に関する一次反射体の
方位角 c、未知の像220までの残余距離(レーダー源/受信
装置200と未知の像220との間の距離から、レーダ
ー源/受信装置200と一次反射体との間の距離を引い
たもの) d、累積方位角範囲(一次反射体の方位角の広がり) e、累積サイズ(一次反射体の大きさ) f、レーダー源/受信装置200から一次反射体までの
距離 g、上記で計算された方位角差、および h、初期反射確率(一定値) 循環的ルーチンは上記の入力を利用し、候補となる二次
反射体は次の大きさおよび確率に関する必要条件を満た
さなければならない。
【0037】まず値Dが計算される。これは反射体の角
θと、先行する反射体に関する次の反射体の角度θとの
間の差である。そして 1.0−e(-0.9D)の値は確率閾
値よりも小さくなければならない。方位角範囲AEもま
た計算する必要がある。 2arc tan(S/(X+Y)) ここで、S = 候補となる二次反射体の大きさ X = 累積距離 Y = 一次反射体から候補となる二次反射体までの距離 さらにまた、方位角範囲AEが正しくなるためには、 (1/2)(AS+S) > |Y−Z+(1/2)MS|…(1) ここで、AS = 累積サイズ Z = 残余距離 MS = 未知の像の大きさ および (1/2)(AA+AE) > (U1+(1/2)PUAE)…(2) AA = 累積方位角範囲 U1 = 未知の像/一次反射体方位角差 PUAE = 有り得る未知の像の方位角範囲 もし式(1)および(2)のいずれかが成り立たない場
合、先行する反射体と次の反射体との距離が残余の距離
よりも小さければ、上記のルーチンが循環的に呼び出さ
れ、次の反射体が探索される。
【0038】要約すると、もし適切な大きさの反射体間
の適切な長さの経路が発見されると、その像は多重経路
によって生成されたものと判定される。このプロセスの
効率は、追跡装置の利用により非常に改善される。追跡
装置は、新しい(以前に追跡されていなかった)帰還が
追跡装置に報告された時にのみIDP141が用いられ
るということを可能にする。ここで以前に追跡された帰
還は必然的に非多重経路である。このプロセスはまた、
1より多い数のレーダー源/受信装置200が存在する
ような環境において改善される。もし新しい帰還が別の
レーダー源/受信装置200によって報告された追跡ビ
ームの位置に対応する時、その帰還は多重経路によって
引き起こされたものではない。
【0039】上述したように、本願に開示された方法と
装置は、多重経路によって引き起こされた偽のトラック
や偽の警報を除去するための有効な技術として、ASD
E−3、AMASSおよびIDPUなどの地上レーダー
プログラムに直ちに応用可能である。本発明の方法と装
置はまた、中途(enroute)アプローチなどの3次元セ
ンサおよび3次元地上監視レーダーから多重経路帰還を
除去するために有用である。本発明の方法と装置はま
た、活動中のソーナーなどのその他の活動中のセンサに
応用することができる。
【0040】本発明がこのように説明されたので、この
発明がいろいろな態様で変化させ得るということが自明
であろう。そのような変形は本発明の精神と範囲からの
逸脱とはみなされるべきでなく、当業者にとって自明で
あるであろうそのような修正はすべて特許請求の範囲の
中に含まれるものとして意図されている。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、レーダー源から偽の像
および複数の反射体に到る距離に基づいて、航空交通管
制環境における、多重経路によって生成された偽の像と
対象の航空機との区別を行うことができる。また、レー
ダー源から偽の像および複数の反射体に到る距離および
偽の像と複数の反射体の三次元的大きさに基づいて、航
空交通管制環境における、多重経路によって生成された
偽の像と対象の航空機との区別を行うことができる。
【0042】さらに、未知の物体の三次元的大きさ、候
補となる複数の反射体の何れかの三次元的大きさ、およ
びセンサ拡散定数(sensor spreading constant)に基
づいて、航空交通管制環境における、多重経路によって
生成された偽の像と対象の航空機との区別を行うことが
できる。
【0043】さらに、確率関数、候補となる複数の反射
体全ての確率の総和および予め決められた閾値に基づい
て、航空交通管制環境における、多重経路によって生成
された偽の像と対象の航空機との区別を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のレーダーシステムを示す図である。
【図2】多重経路帰還問題の一例を示す図である。
【図3】アトランタのハーツフィールド国際空港で実際
にあった特定の多重経路問題の一例を示す図である。
【図4】アトランタのハーツフィールド国際空港におけ
る、正面安全状況(head-on safety situation)におけ
る実質的な影響力をもつ偽の標的の多重経路像を示す図
である。
【図5】本発明の1つの実施態様が組み込まれる統合型
航空交通管制装置群を示す図である。
【図6】本発明の好ましい実施態様を示す図である。
【図7】図6に示されるハードウェアによって区別され
る多重経路を生成する形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
100 統合型航空交通管制装置群 110 ASDE(空港地表検知設備) 120 AMASS(空港移動エリア安全システム) 130 ASR(空港監視レーダー) 140 IDPU(侵入および表示処理装置) 150 統合メモリ
フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド ピー.サルバトール,ジュニ ア. アメリカ合衆国 ニューヨーク 11768、 ノースポート、バーク レーン 25

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 航空交通管制環境において多重経路によ
    って生成された偽の像と、対象の航空機とを区別するた
    めの装置であって、 レーダー輻射源の位置と固定反射体の三次元位置、方向
    および大きさ、および固定されていない反射体の三次元
    位置、方向および大きさを含む、航空交通管制環境の対
    象の領域における三次元のデータベースを保持し、未知
    の物体からの帰還レーダー輻射を受信し、未知の物体か
    らの帰還輻射が先行する帰還と相関関係にある時に未知
    の物体を対象の航空機として分類し、候補となる複数の
    反射体を探すことによって未知の物体を分類し、もし候
    補となる複数の反射体の間の距離の和が未知の物体と輻
    射源との間の距離にほぼ等しいならば未知の物体を多重
    経路によって生成された偽の像として分類する、侵入お
    よび表示プロセッサからなることを特徴とする多重経路
    軽減装置。
  2. 【請求項2】 未知の物体からの帰還輻射は、追跡装置
    によって定められる、先行の帰還と相関関係にあること
    を特徴とする、請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記侵入および表示プロセッサはさら
    に、候補となる複数の反射体の何れのものの大きさにセ
    ンサ拡散定数を乗じたものよりも未知の物体の大きさが
    大きい時にはその未知の物体を多重経路によって生成さ
    れた偽りの像として分類することを特徴とする、請求項
    1記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記侵入および表示プロセッサはさらに
    未知の物体からの帰還輻射に確率関数を適用し、候補と
    なる複数の反射体全部の確率の総和がある所定の閾値よ
    り下である時にはその未知の物体を多重経路によって生
    成された偽りの像として分類することを特徴とする、請
    求項1記載の装置。
  5. 【請求項5】 確率関数は、未知の物体からの帰還レー
    ダー輻射の大部分が予想される反射角度にそって反射す
    ることを仮定していることを特徴とする、請求項4記載
    の装置。
  6. 【請求項6】 前記侵入および表示プロセッサはさら
    に、もし未知の物体からの帰還輻射が別のセンサからの
    先行する帰還と相関関係にあるならば未知の物体を対象
    の航空機として分類することを特徴とする、請求項1記
    載の装置。
  7. 【請求項7】 前記侵入および表示プロセッサはさら
    に、大きさに基づいて、候補となる複数の反射体の1番
    目のものが存在するかどうかを決定し、大きさと確率に
    に基づいて、候補となる複数の反射体の2番目のものが
    存在するかどうかを決定することを特徴とする、請求項
    3記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記侵入および表示プロセッサはさら
    に、レーダー輻射源に関する未知の物体の方位角とレー
    ダー輻射源に関する候補となる複数の反射体の第一のも
    のの方位角との間の方位角の差を求め、その方位角の差
    が、候補となる複数の反射体の第一のものの方位角範囲
    の2倍より小さいかあるいは等しいならば、候補となる
    複数の反射体の第一のものが存在すると判定することを
    特徴とする、請求項7記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記侵入および表示プロセッサはさら
    に、候補となる複数の反射体の第一のものの絶対座標系
    における位置と、候補となる複数の反射体の第一のもの
    のレーダー輻射源に関する方位角と、未知の物体までの
    残余の距離と、累積方位角範囲と、累積サイズと、候補
    となる複数の反射体の第一のものからレーダー輻射源ま
    での距離と、前記方位角の差と、初期反射確率を受け取
    り、 Dを、先行する反射体角度と、候補となる複数の反射体
    の第一のものに関する候補となる複数の反射体の第二の
    ものの角度との差とする時、1.0−e(-0.9D )が確率
    閾値よりも小さいという第1条件と、 累積サイズに候補となる複数の反射体の第二のものの大
    きさを加えた総和の半分が、候補となる複数の反射体の
    第一のものと候補となる複数の反射体の第二のものとの
    間の距離と残余の距離との差に、有り得る多重経路の大
    きさの半分を足したものの絶対値よりも大きいという第
    2条件と、 累積方位角範囲と方位角範囲の総和の半分が、方位角の
    差に、有り得る多重経路の方位角範囲の半分を足したも
    のよりも大きいという第3条件とを満たすならば、候補
    となる複数の反射体の第二のものが存在すると判定する
    ことを特徴とする、請求項8記載の装置。
  10. 【請求項10】 前記第2および第3の条件の何れかが
    満たされず、かつ候補となる複数の反射体の第一のもの
    から候補となる複数の反射体の第二のものまでの距離が
    残余の距離よりも小さいならば、大きさと確率に基づい
    て候補となる複数の反射体の第二のものが存在するかど
    うかを再び判定することを特徴とする請求項9記載の装
    置。
  11. 【請求項11】 航空交通管制環境において多重経路に
    よって生成された偽の像と、対象の航空機とを区別する
    ための方法であって、 a)レーダー輻射源の位置と固定反射体の三次元位置、
    方向および大きさ、および固定されていない反射体の三
    次元位置、方向および大きさを含む、航空交通管制環境
    の対象の領域における三次元のデータベースを保持する
    工程と、 b)レーダー輻射源からレーダー輻射を射出する工程
    と、 c)未知の物体からの帰還レーダー輻射を受信する工程
    と、 d)未知の物体からの帰還輻射が先行する帰還と相関関
    係にある時に未知の物体を対象の航空機として分類する
    工程と、 e)候補となる複数の反射体を探すことによって未知の
    物体を分類し、もし候補となる複数の反射体の間の距離
    の和が未知の物体とレーダー輻射源との間の距離にほぼ
    等しいならば未知の物体を多重経路によって生成された
    偽の像として分類する工程とからなることを特徴とする
    多重経路軽減方法。
  12. 【請求項12】 工程d)において、未知の物体からの
    帰還輻射は、追跡装置によって定められる、先行の帰還
    と相関関係にあることを特徴とする、請求項11記載の
    方法。
  13. 【請求項13】 さらに、 f)候補となる複数の反射体の何れのものの大きさにセ
    ンサ拡散定数を乗じたものよりも未知の物体の大きさが
    大きい時にはその未知の物体を多重経路によって生成さ
    れた偽りの像として分類する工程を備えたことを特徴と
    する、請求項11記載の方法。
  14. 【請求項14】 さらに、 f)未知の物体からの帰還輻射に確率関数を適用し、候
    補となる複数の反射体全部の確率の総和がある所定の閾
    値より下である時にはその未知の物体を多重経路によっ
    て生成された偽りの像として分類する工程を備えたこと
    を特徴とする、請求項11記載の方法。
  15. 【請求項15】 確率関数は、未知の物体からの帰還レ
    ーダー輻射の大部分が予想される反射角度にそって反射
    することを仮定していることを特徴とする、請求項14
    記載の方法。
  16. 【請求項16】 さらに、 f)もし未知の物体からの帰還輻射が別のセンサからの
    先行する帰還と相関関係にあるならば未知の物体を対象
    の航空機として分類する工程を備えたことを特徴とす
    る、請求項11記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記工程f)はさらに、 f1)大きさに基づいて、候補となる複数の反射体の1
    番目のものが存在するかどうかを決定する副工程と、 f2)大きさと確率に基づいて、候補となる複数の反射
    体の2番目のものが存在するかどうかを決定する副工程
    とを備えたことを特徴とする、請求項13記載の方法。
  18. 【請求項18】前記工程f1)はさらに、 f1a)レーダー輻射源に関する未知の物体の方位角と
    レーダー輻射源に関する候補となる複数の反射体の第一
    のものの方位角との間の方位角の差を求める副工程と、 f2a)前記工程f1a)における方位角の差が、候補
    となる複数の反射体の第一のものの方位角範囲(exten
    t)の2倍より小さいかあるいは等しいならば、候補とな
    る複数の反射体の第一のものが存在すると判定する副工
    程とを備えたことを特徴とする、請求項17記載の方
    法。
  19. 【請求項19】 前記工程f2)はさらに、 f2a)候補となる複数の反射体の第一のものの絶対座
    標系における位置と、候補となる複数の反射体の第一の
    もののレーダー輻射源に関する方位角と、未知の物体ま
    での残余の距離と、累積方位角範囲と、累積サイズと、
    候補となる複数の反射体の第一のものからレーダー輻射
    源までの距離と、前記工程f1a)からの方位角の差
    と、初期反射確率を入力する副工程と、 f2b1)Dを、先行する反射体角度と、候補となる複
    数の反射体の第一のものに関する候補となる複数の反射
    体の第二のものの角度との差とする時、1.0−e
    (-0.9D)が確率閾値よりも小さく、 f2b2)累積サイズに候補となる複数の反射体の第二
    のものの大きさを加えた総和の半分が、 候補となる複数の反射体の第一のものと候補となる複数
    の反射体の第二のものとの間の距離と、 残余の距離との差に、有り得る多重経路の大きさの半分
    を足したものの絶対値よりも大きく、 f2b3)累積方位角範囲と方位角範囲の総和の半分
    が、前記工程f1a)における方位角の差に、有り得る
    多重経路の方位角範囲の半分を足したものよりも大きく
    なければならないならば、 f2b)候補となる複数の反射体の第二のものが存在す
    ると判定する副工程とを備えたことを特徴とする、請求
    項18記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記工程f2b2)およびf2b3)
    の条件の何れかが満たされず、かつ候補となる複数の反
    射体の第一のものから候補となる複数の反射体の第二の
    ものまでの距離が残余の距離よりも小さいならば、前記
    工程f2)が再帰的に繰り返されて候補となる複数の反
    射体の第二のものが存在するかどうかを判定することを
    特徴とする請求項19記載の方法。
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