JPS58155500A - 衝突回避システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 備した他局と自局との接近を表示するためのクステムに
係るものである．詳述すれば、本発明は航ｇ２機の危険
警報及び衝央回避システムに係るものである。

航空機搭載トランスポンダ匍号を用いる多くの衝央回避
システム（ＣＡＳ）が提案されて来た。

これらは製造され試験されたが、成功の程Ｗ、は区々で
あった。最も簡単なシステムは率に他局のトランスポン
ダからの返答を受け、受傷した信号の強度から自局から
の大よその距離を決定している。

別のシステムでは自局と他局との閾の＝ウェイ送信に依
存して距離情報を得ている。これらの７ステムは、％に
信頼するに足る警報を鰻も必要とするような航空機過密
環境において党入れ龜いよつな偽警報発生率な呈する。

史に別のシステムでは、自局から他局のトランスポンダ
の方向を知る機上無線方向探知な含んでいる０適当な方
向探知機が考案されていないので、多分現在の技術状膳
では実施不可能であろう。

自局における特定ＳＳＲからの′ｊｉｉ間（インタログ
−ジョン）メツセージの受信と、この質問に対する他局
の応答の受傷との間の遅れな用いる別のシステムが、例
えば以下に例示するように数多く提案されている。

米国特許３．１，２４．ダ／／号、ＵＪ、　７．３！；
、ｑＯｔ号、同３．７！ｆ？、　３２を号、ｒＴ’１３
３．ｇａｇ、ニア０号、同３、ｇａｇ、２／／号、同３
．ｇ７に一、！；７０号、同値、θコ／、１０コ号。

これらのシステムは偽警報に対して強く識別し、距離、
方位、高度差及びアイデンティティのような生じ得る危
険に関する種々の情報な提供する。

一般に、このようなシステムはその能力に正比例して′
ＩＩｉ軸となる。

一般的な飛行に用いられるような軽航空機に適した衝突
回避システムに対する流れ及び強制的なｌ！−望が存在
している。これらのシステムはＴＣＡＳ−７と指定され
ている。これらは基本的に充分な伽突危険醤１１な与え
なければならないが、簡易であって軽航空機の所有者が
経済的に！！備できるようでなければならない、最高に
要求されることは、偽警報を蟻低（しなければならない
ことである。

本発明によれば、自局は少なくとも７局、通常は動作範
囲内の数周のＳＳＲからの質問を、そのＳＳＲの主ビー
ムが自局に向いている時だけではなく、自局が主ビーム
のサイドローｆＫよって照射されている時にも受信する
ように：なっている。

「聴取」期間と呼ばれることもある蜆かい期間の間、自
８Ｆｉ自局の近傍の他局がＳＳＲからの各質問に応答し
てそれらのトランスポンダが送憤する返答を受傷する。

これらの受信した返答はデコードされ、前記の各他局に
関する識別及び以下ＫＴと呼ぶ到達時間差、及び利用可
能な場合に＃ｉ、高度差な発生させる。

アイデンティティ及び関連データは若干の質問反援期間
に亘ってランニング形式で配憶される。

即ち最古の記憶情報を最新のデコードされた情報によっ
て置換することにより周期的に記憶の夾新が行なわれる
。ある記憶期間中に所定の回数に亘って重複或は大よそ
重複しているアイデンティティ及び関連データが選択さ
れ、少なくとも鍾長ＳＳＲビーム回転周期の時間長の間
開に記憶される。このような重複のないアイデンティテ
ィ及び関連データは破棄される。

残され九アイデンティティ及びデータの相関群の中から
所定値よりも大きい高度差を呈するものは破棄され、残
された共通アイデンティティに関係しているがＴの値が
異なるものの中からＴＯ値が最長のものな選択する。こ
のよう和して選択された最長のＴ値が所定値よりも短か
いと警報即ちｆｔ＠注′Ｊｔ匍号な発生する。警報を発
生させているＴの定ｔｍ、及び関連アイデンティティ並
びに高置差も表示させることができる。

好ましくは、Ｔ２）ＩＮ示は距離、即ち時間Ｔの間に電
波が走行する距離で行なう、この距離（ダイスタンス）
な以下に＠距離（シュードレンジ）と呼び、自局、他局
及びＳＳＲ間の位置関係に依存する実際の距１ＩＩＩＫ
あるＳｔ−散する。擬距離が実際の距離よりも大きくな
ることはない、自局及び他局が共に複数のＢＳＰＫよっ
て質問されると、特定の他局に関する捩距離の蝦大値は
その他局の実際の距離に極めて接近する。

以下に添附図面な参照して本発明の詳細な説明する。

第７図に示す受信器１Ｆｉ標準＾ＴＣＲＢＳ質問を受傷
するように設計されている。これは通常のトランスポン
ダ受信器に類似しているが、約−〇ｄｂ機高感度である
。受信器１の出力はしきい値デ・々イス２に供給され、
受傷器１の出力がしきい憧レベルな超えると質問デコー
ダ３に送られるよう罠なっている。デコーダ３は、受傷
しデコードした各質問のＦ３パルスを表わす出力なライ
ン４に供給する。ライン４は、標準＾ＴＣＲＢＳ　）ラ
ンスボン〆と則様に、Ｌきい値デバイス２のしきい値レ
ベルを制御する過負荷制御回路７に接続されている。

デコーダ３は、アイデンティティ（モード＾）質問を受
傷するとライン５ＩＩＣ，また高＆（モードＣ）質問を
受傷するとライン６に出力な発生するように設計されて
いる。これらの出力はスイッチ回路８への制御入力とし
て印加される。

標準トランスポンダ返答信号を受けるように設計されて
いる受傷器９Ｆ′ｉ、シきい値デバイス１０な介して返
答デコーダ１１に接続されている。しきい値デバイス１
０はデバイス２と類似しているが、そのしきい値レベル
は感度時間制御（ＳＴＣ）発生器１２によって制御され
る。ＳＴＣ発生器１２Ｆｉ初めにライン４上のＦ３パル
スによって比較的高いしきい値レベルを与えるようＫな
っており、次で例えばＳマイクロ秒のような期間が過ぎ
るとレベルを低下させ、その後人のＦ３パルスが発生す
るまでこの低いレベルを維持する。

［聴守Ｊｒ−１発生器１３はライン４に接続されていて
各Ｆ３パルスの後に約コ００マイクロ秒中のｒ−）信号
な発生するようになっている。ライン１４上のｒ−ト信
号は、この信号が印加されていない場合ＫＦｉ不能化さ
れている返答デコーダ１１な可能化させろ、可能化され
るとデコー〆１１は、しきい値デバイス１０を通過した
返答の最終フレーイング／母ルスＦコに一致する出カッ
臂ルスな発生する。デコーダ１１のＦ２出力はサンプリ
ングｙ−トｔｓ＜印加される。

クロック発生器及びカウンタ３３Ｆｉライン４上の谷ｐ
　Ｊ　／４ルスによってリセットされるよう罠なってお
り、ま九最終先行Ｐ３パルス以降に経過したマイクロ秒
な数値で表わす現在の計数をｆ　−１１５に印加するよ
うＫなっている。ダート１５に印加される各Ｆ２パルス
は現在の計数なライン１６に転送せしめる。ライン１６
上のｒ−ト１５からの出力は、ある質問の受信と、それ
に関連する他局のトランスポン〆からの返答の受信との
到達時間差Ｔを表わしている。

返答デコーダ１１は、現行の返答メツセージに含まれる
アイデンティティ或はＡｌｌ情報の倒れかす表わす出力
なライン１Ｔ上に発生する。この出力は高度コンパレー
タ１８とスイッチ回路８とに印加される。エンコーディ
ングｉ＠ｌ＋Ｉｌ計１９Ｆｉ、自局ノ高度を同じような
フォーマットでエンコードして表示するものである。コ
ンパレータ１８は、モードＣの返答が発生した時の自局
と他局との間の高度差を表わす出力を発生する。モード
八に応答して発生するコンパレータ１８の出力はスゲリ
アスである。何れの場合にも、コン／ｌレータ１８の出
力はスイッチ（ロ）路８への情報入力となる。

多重ラインＩＴはデコーダ１１からの全てのデコードさ
れた出力（高度及びアイデンティティ共）をスイッチ回
路８への情報入力として供給するように接続されている
。アイデンティティ質問を受傷すると、ライン５が付勢
されてアイデンティティメツセージをスイッチ出力ライ
ン８′まで通過させるようにスイッチ回路８を付活する
。この時点ではコン／ｌレータＩＩの出力は破棄される
。高綻質閲メンセージな受傷するとデコー〆３はライン
４１を付勢し、コンパレータ１ａの出力なライン８′に
供給させライン１７からの入力な破棄させるようにスイ
ッチング回路８を付活させる。

ライン１８及び８′は返答記憶デバイス２０に接続され
ている。デバイス２０Ｆｉ、連続する約二〇の返答メツ
セージに亘ってＴ及びアイデンティティ或は高ｆ差情報
を配憶するように、公知のように配列された複数のデイ
ノタルレゾスタからなっていてよい、このように記憶さ
れた情報の中の鍛古のものは新たな各返答メツセージに
含まれる情報に置換されるので、記憶デバイス２０は識
別及び関連Ｔ及び高度差情報なランニング記憶すること
Ｋなる。

コンパレータ２１は、可能化されると記憶デパイス２０
内の関連内容を互に比較し、現在返答記憶デバイス２０
内に記憶されている情報の中から殆んど同一内容な有し
ているものを選び出す、このような整合が得られると、
それぞれの内容はセレクタデバイス２２へ転送される。

聰守ゲート発生器１３と同じようなｒ−ト発生器２３は
、聰守ダートの終りに＃１箇りコンノ千レータ２１の動
作な完了させるのに充分長い間に亘って持続する期間の
間コンパレータ２１を可能化させる。

コンノ母レータ２１の出力は、１０」−のアイガンティ
ケイ情報を含んではいるがＴ情報が異なる若干の内容を
含むことがあり、このようになることが一般的であろう
、セレクタ２２Ｆ′ｉ蛙大のＴｋ含むものを除いてこれ
らの全ての内容を拒絶し、最大Ｔを含む内容を関連アイ
デンティティ及び高度差情報と共に選択済返答配憶デバ
イス２４へ転送する。記憶デバイス２４Ｆｉデバイス２
０と類似しているが、予期される最長レーダービーム（
ロ）転周期よりも若干長い例えば７５秒の期間に亘って
その内容を保持するようＫなっている。この時間中にと
、この新らしい大きいＴ値が特定のアイデンティティに
関連する古め小さい値と置換される。異なる高度差な有
する新らしい内容も、この新らしい高縦差値に前の値が
置換される。

記憶デバイス２４Ｆｉ危険検出器２５に接続されている
。検出＠２Ｂは３ｏｏｏフイート以下の高Ｉｔ差及び３
６マイクロ秒以下の下を含む内容を表示ロノックデバイ
ス２＠に転送するように設計されている。同時に、検出
器２５Ｆｉ、−９ゲート発生器１３に類似していてよい
が例えば約１０秒持続する出力を発生するように設計さ
れている警報タイマ回路２８ｆｔスタートさせる出力を
ライン２１に供給する。タイＹ２８の出力Ｆｉ表表示ロ
ジックデバイス６を可能化させ、警報デバイス２９な付
活させる。

表示ロジックデバイス２６は検出器２５の出力な、一度
差表示器３０．アイデンティティ表示器３１及び擬距離
表示−３２上に、表示させるの先遣した形状に置換する
。擬距離表示は、到達時間差工な距離で表示するもので
ある。

第３図は第１図の質問デコーダ３を示すものであり、図
示のように接続されている遅延ライン３０１、ＡＮＤｒ
−ト３Ｑ２及び３０３、及びＯＲゲート３０４な含んで
いる。遅延ライン３０１は、モード＾及びモードＣ質問
におけるＰ／パルスからＰ３パルスまでの遅れに相当す
るｇマイクロ秒及びユｌマイクロ秒の遅れをそれぞれ与
えるようにタップが設けられている。

第３図の回路は、標準トランスポンダの質問デコーダに
類似し℃いて殆んど同じよう（作動するが、第１図のシ
ステム（サイドロープ抑圧（ＳＬＳ）が用ｉられていな
いので、ＳＬＳをデコードするようＫはなっていない、
因みに第１図の受傷器１は、第１図のデバイス２よりも
約ユＯｄｂ高く（ットされＳＬＳを鳴する通常の型の質
問デコーダに接続された別のしきい値保持デバイスを設
けることによって自局のトランス４ン〆の一部を形成す
ることかで勇る。

第ダ図は第１図の返答デコーダ１１を示すものであって
、図示のようＫｔ＆絖されている多重タッグ付き遅延ラ
イン４０１、サンプリングｒ−）４０２、及び＾ＮＣＩ
”−）４０３ｖ備えている。

これらの巣子及びそれらの相互接続は通常の地上ベース
ＳＳＲの返答デコーダのものと同一でよいが、ライン１
４上４１Ｃｆ−）４０３への入力が附加されている。ラ
イン１４上の聰守ｒ−ト（ＩＪＩＩｊによって可能化さ
れると、この回路は多重ライン１７上に塊在受傷してい
る他局の返答メツセージを数遣的に表わす出力を発生し
、またライン４０４上に嫌峰フレーイングパルスＦユを
出力する。

第１図のシステムが動作中ＶＣＦｉ、受傷器１が比較的
烏感度であり、デバイス２のしきい値が比較的低く、セ
してＳＬＳ手段が省かれていて主ビームの他に本来の、
及び反射したサイドロープにも応答するようになってい
ることから、ＳＳＲの王ビームが自局の位置を通過して
いる間だけではなく七の前後にも質問メツセージがデコ
ー／３に到達する。（−の結果、米国特許３．　’１３
！；、弘θｇ号に開示されている拡張方位セクター動作
の長所が、この特許に記載されている附加設備な必要と
せずに得られることになる。

自局がＳＳＲに比較的近い場合には、受信した多くのサ
イドロープがしきい値デバイス２な通過するのに充分な
程強く、システムは比較的大角度のセクターに亘って作
動するので、自局から数マイルの範囲内の他局からの返
答との比較ができるようになる。自局がＳＳＲからや＼
離れると、輌いサイドロープはしきい１デバイス２を通
過しなくなるので監視方位セクターの角度を効果的に狭
くする。＊後に自局がＳＳＲから大きく離れると、ナイ
ドロープはしきい値デバイス２を通過しなくなり、監視
セクターは王ｅ−ムの巾と四−になる。

ＳＳＲからの距離が増加するにつれて方位セクターが自
動的に狭くなるために、監視領域の地理学的中は数マイ
ルに亘って成る程度一定となるので、この領域外の他局
からの送信にシステムが石答することがなくなる。

第一図は平面的即ち地図的な表示であって、自局、他局
及び二つのＳＳＲは図示のように位置している。線２０
１は５８Ｒ−１から自局までの距離な表わし、縁２０２
は５ｓＲ−１から他局までの距離な表わし、Ｗ１２０Ｂ
は自局と他局との間の距離を表わす、こＯ場合到達時間
差Ｔは、通路２０２及び２０３Ｎ！−通る走行時間の和
と、通路２０１　ｖｍる走行時間との間の差である（一
般にマイクロ秒で表わされる）、特定の時間Ｔｌは２０
４のような楕円な限定することになるが、これは他局の
位置の軌跡であり、即ち時間Ｔｌはこの他局が楕円２０
４上の確定されなり点上にあることだけな知らせるもの
である。

第一図では［１２０１と２０２とは殆んど同じ長さであ
り、従ってＴ１は線２０３（即ち自局と他局との間の真
の距１ｍ）Ｋよる伝播遅れと極めて近くなる。従って、
擬距離と呼んでいるＣＴＣ（ｃは伝播速度）は真の距離
に殆んど等しくなる。

１１１２０５は５ＳＲ−２から自局までの距離を表わし
、線２０６は５ＳＲ−２から他局までの距離を表わして
いる。この場合到這時間差Ｔ２は他局の位置の軌跡とし
て楕円２０１を限定する。自局、他局及び５ＳＲ−２の
間の位置関係のために％擬距１１１ｃＴｇは真の距離よ
りも邊かに小さくなっている。自局と任意他局及び任意
ＳＳＲとの相対位置には関係なく、擬距ｌＩｉ！は決し
て真の距離よりも太きくなり得す、一般的には若干小さ
くなる。従って、ＳＳＲが多数である環境では、特定の
他局までの擬距啼が鍛太であると決定され九ものが真の
距離に蛾も近い値として常に選択されるのである。

他局が自局よりも朧かにＳＳＲに近い場合には、擬距陥
は真の距離よ抄も邊かに小さくなり、もし他局が高度差
限界内にあれば、実際には危険が存在していないのに危
険検出な開始してしまう、このような擬危険は第１図の
ＳＴＣ発生器１２の作用（よって鍾低に抑えられる。Ｓ
ＴＣ発生器１２は質問の受傷債数マイクロ秒内に受傷さ
れる比較的弱い返答を拒絶するようにしきい値デ・シイ
ス１０ｔ−制御するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は現在では好ましい本発明の実施例における自局
の装備のブロックダイアダラムであり、第２図はＭ／図
のシステムの動作を説明するのに用いられる幾何学的な
図であってλつの好ましく位置しているＳＳＲを示して
あり、 第３図は第７図の装置の質問デコーダの回路図であり、
そして 第弘−は第１図の装置の返答デコーダの回路図である。 １・・・・・・受傷器　　２・・・・・・しきい値デノ
櫂イス３・・・・・・質問デコーダ　　Ｔ・・・・・・
過負荷制御回路８・・・・・・スイッチ回路　　９・・
・・・・受信器１０・・・・・・しき−値デバイス １１・・・・・・返答テコ−〆　　１２・・・・・・Ｓ
ＴＣ発生器１３・・・・・・−９ゲート発生器 １５．４０２・・・・・・サンプリングゲート１６・・
・・・・コンパレータ　１９・・・・・・エンコーチイ
ンク高度計２Ｇ・・・・・・返答記憶デバイス　２１・
・・・・・コンパレータ２２・・・・・・セレクタ　　
２３・・・・・・ｒ−）発生器２４・・・・・・選択済
返答記憶デ／４イス２５、・・・・・危険検出器　　２
ト・・・・・表示ロジックデノ々イス２８・・・・・・
警報タイマ　　２Ｉ・・・・・・警報デノ寸イス３０・
・・・・・高度差表示器 ３１・・・・・・アイデンティティ表示器３２・・・・
・・擬距離表示器 ＄０１．４０１・・・・・・遅延ライン３０２．３０３
．４０３−・・・Ａ　Ｎ　Ｄｆ　−）３０４・・・・・
・ＯＲｒ−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １０）　　自局が７つのＳＳＲの主ビーム内にある時及
   び自局がこの主ビームのサイドロープ内にある時に自局
   の動作範囲内（ある各ＳＳＲから送信される質問メツセ
   ージを受信する手段；仲）　各質問の受信に続く所定の
   期間中に、これらの質問メツセージに応答して何れかの
   トランスポン〆を装備した他局が送信する返答メツセー
   ジを受傷する手段； （ハ）返答メツセージに従って各他局を識別する手段； に）受信した各質問メツセージとそれらＫよって誘導さ
   れ受信され九各返答メツセージとの間の時間関係から、
   各ＳＳＲからの到達時間差座標において識別した各他局
   の自局に対する位置差を決定する手段； に）所定数の質問反覆期間に亘って各アイデンティティ
   及び関連データを記憶し、各質問が発生するとｉｌｌ古
   く記憶したデータ及びアイデンティティな排除して最新
   のものな記憶する手段； （へ）記憶期間中に所定の回数に亘って実質的に菖複す
   るアイデンティティ及びデータを選択する手段； （ト）　　これらの選択された各データ及びアイデンテ
   ィティを、少なくとも最長０３ＳＲビーム（９）転周期
   の長さな有する記憶期間に亘って記憶する手段； −手段（ト）内に記憶されている識別した各他局の中か
   ら蝦大到達時間差を有しているものを選択する手段；及
   び （す）選択した何れかの到達時間差が所定の値よゆ減少
   するのに応答して危険警報を発生する手段 な自Ｉ＠に含んでいることな％黴とする衝突回避装置。 コ　高度針、及びこの高度針と他局の高度情報な担持し
   ている受信した各返答メツセージとに応答して識別した
   各他局の自局に対する高度差な決定する手段をも含み；
   前記の手段（ホ）がこれらの１ｌｌｌ＋度差データな記
   憶する手段なも含み；装置が罠に、特定の他局に関する
   高度差データの絶対値が所定の大きさを趨えると記憶さ
   れているこの特定の他局の全てのデータ及び関連アイデ
   ンティティな排除する手段をも含んでいることＩｋ物徴
   とする特許請求の範囲／に記載の装置。 ３　前記の手段ビ）によって受信された各質問メツセー
   ジに応答し、これらの各質問メツセージの受信に＆ｔ＜
   所定の間隔中前記の手段（ロ）の感度な所定の蝦低から
   所定の最高まで増加させる感度時間制御手段をも含んで
   いることなｔ￥１徴とする特許請求の範囲ｌ戚は−に記
   載の装置。 参　所定の間隔中に前記の手段（イ）によって受信され
   九質問メツセージの数に応答し、この数が所定の値に達
   すると前記の手段０）の感度を低下させる過負荷制御手
   段をも含んでいることな％像とする特許請求の範囲／戚
   は−に記載の装置。 Ｓ　前記の手段（す）に危険警報な発生せしめた何れか
   の到達時間差に等価の擬距１１［な表示する手段なも含
   んでいることを特徴とする特許請求の範囲ｌ或は２に記
   載の装置。 ６　前記の手段（＋３）　Ｋ危険警報を発生せしめ先例
   れかの他局のアイデンティティな表示する手段をも含ん
   でいることな４Ｉ像とする特許請求の１＆−７或Ｆｉλ
   に記載の装置。 ７　危険警報を発生せしめ先例れかの他局の高度差＋に
   一表示する手段を特徴とする特許請求の範囲一に記載の
   装置。 ざ　自局な取囲む空間にトランスメン〆を装備した複数
   の他局が接近するのを監視する方法であって； （イ）自局が７つのＳＳＲの主ビーム内にある時及び自
   局がこの主ビームのすイドローブ内にある時に自局の動
   作範囲内にある各ＳＳＲから送信される質問メツセージ
   を受傷し； （ロ）各質問に続く所定の期間中に、これらの質問メツ
   竜−ジに応答して何れかのトランスポン〆す装備した他
   局が送信する返答メツセージを受傷し； （ハ）返答メツセージに従って各他局を識別し；に）受
   傷した各質問メツセージとそれらによって誘導され受傷
   された各返答メツセージとの間の時間関係から、各ＳＳ
   Ｒからの到達時間差座標（おいて識別した各他局の自局
   に対する位置差を決定し； （ホ）所定数の質問反後期間に亘って各アイデンティテ
   ィ及び関連データを記憶し、％質問が発生すると最も古
   く記憶したデータ及びアイデンティティな排除して最新
   のものを記憶し；（へ）配憶期間中に所定の回数に亘っ
   て実質的に重壷するアイデンティティ及びデータを選択
   し； （ト）　　これらの選択され先台データ及びアイデンテ
   ィティな、少なくと４最喪のＳＳＲビーム回転回転局長
   さを有する記憶期間に亘って記憶する手段； −段階（ト）において記憶した識別済の各他局の中から
   最大到達時間差な鳴しているものな選択し；そして （＋７）　　１４択した何れかの到達時間差が所定の値
   より減少するのに応答して危険警報を発生する岐段階を
   具備していることを％會とする方法。 ９　前−１の識別し先台他局の自局に対する高度差な決
   定し、これらの高度差データを前記のアイデンティティ
   及び到達時間差と組合せて記憶し、そして特定の他局に
   関する高度差データの絶対値が所定の大きさｔＨＪえる
   と記憶されているこの特定の他局の全てのデータ及び関
   連アイデンティティ１に：排除する諸段階をも含んでい
   ること馨特悼とする特許請求の範囲ｔＫ記載の方法。