WO2013121694A1 - 移動体位置測定システム、中央処理部及びそれらに用いる質問制御方法 - Google Patents

Abstract

　移動体位置測定システムは、移動体（航空機５）に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局（１－１～１－５）を含み、送受信局は、質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲモードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行い、中央処理部（２）は、管制上において重要度の高い移動体から優先的にＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう送受信局を制御する手段を有する。これにより、マルチラテレーションシステムの信頼性及び安全性を向上させることが可能な移動体位置測定システムを提供する。

Description

移動体位置測定システム、中央処理部及びそれらに用いる質問制御方法

　本発明は移動体位置測定システム、中央処理部及びそれらに用いる質問制御方法に関し、特に航空機測定システム（マルチラテレーションシステム）及び当該システムに用いられる送信局の送信制御方法に関する。

　マルチラテレーションシステムは、航空機が送信するＳＳＲ（ＳＳＲ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ：二次監視レーダ）モードＡ／Ｃ応答、ＳＳＲモードＳ応答、捕捉または拡張スキッタ信号を地上の４局以上の受信局で受信し、それらのデータを通信回線を通じて中央処理部に集め、中央処理部にて各受信局の受信時刻から航空機の幾何学的位置を計測するシステムである（例えば、特許文献１参照）。

　ここで、ＳＳＲモードＡは航空機の識別情報を取得するモードであり、ＳＳＲモードＣは気圧高度情報を取得するモードであり、ＳＳＲモードＳは航空機の固有アドレス情報を取得して個別に質問するためのモードある。また、ＳＳＲモードＡ／Ｃは全ての航空機に対して共通の質問を行う方式であり、ＳＳＲモードＳは全てあるいは特定の航空機に対して個別に質問、応答を可能としている方式である。

　マルチラテレーションシステムには、送信局を具備する場合もある。この送信局では、ＳＳＲ装置が行うＳＳＲモードＡ／Ｃ質問及びＳＳＲモードＳ個別質問と同じ質問を送信することができる。これにより、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答のみの航空機の探知を可能とすると同時に、送信時刻をシステム自身が認識することができるため、送信から受信までの往復の時間を検出することができ、能動的マルチラテレーションとして位置測位の精度向上に利用することができる。

　完全受動型マルチラテレーションシステムでは、空中線として無指向性もしくは広指向性の空中線を使用するため、多数のＳＳＲモードＡ／Ｃ応答を受信してしまい、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答が重畳（ガーブル・フルーツ状態）となり、応答信号の解読ができないという問題等が多数発生する。

　また同時に、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答を検出するためには、別々に、航空機に対して複数回質問されるモードＡ質問及びモードＣ質問に対応する複数回の応答信号を一つにまとめるための相関処理を行うために、既設ＳＳＲの送信タイミングと同期をとる必要がある。

　しかしながら、既設ＳＳＲと遠隔地に置かれた送受信局とを連接することは、連接するための高額な経費が必要となり、現実的には困難であり、簡易に連接することができない。

　マルチラテレーションシステムが、目標（航空機）に対してモードＳ個別質問（送信）を行うためには、初期探知により航空機モードＳアドレス（固有アドレス情報）の取得が必要であり、初期探知した目標から順番にモードＳ個別質問を実施する。

　尚、既設ＳＳＲ等への電波干渉等の影響を抑えるために、ＩＣＡＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ：国際民間航空機関）が発行している国際民間航空条約・第１０附属書（ＩＣＡＯ　ＡＮＮＥＸ　１０　Ｖｏｌ４ａｍｅｎｄｍｅｎｔ８５　６．６．３）において、トランスポンダ占有率を２％以下に抑える規定がある。

　これは、マルチラテレーションシステムの監視空域に多数の航空機が存在した場合において、トランスポンダ占有率を２％以下に抑えるために、監視空域に存在する全ての航空機に対して、必要な情報を得るためのＳＳＲモードＳ個別質問を実施できない、もしくは必要な情報を取得するのに充分な質問をできない可能性がある。このため、航空管制運用において、マルチラテレーションシステムの信頼性と安全性の低下を招く可能性がある。

　上記のマルチラテレーションを用いた技術としては、空港面探知レーダによる空港面監視を、マルチラテレーションの情報を統合することで補完する技術（例えば、特許文献２参照）、受信局で受信される信号のみでモードＡ応答か、モードＣ応答かを判別する技術（例えば、特許文献３参照）、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から到来する信号に基づいて複数の受信局同士の高精度の時刻同期を行う技術（例えば、特許文献４参照）等がある。

特開２００９－３００１４６号公報 特開２００７－３３３４２７号公報 特開２０１１－１１２４６５号公報 特開２０１０－２３０４４８号公報

　上述した本発明に関連する航空機位置測定システムでは、無指向性もしくは広指向性の空中線を使用するマルチラテレーションシステムの場合、監視空域に存在する航空機に対するＳＳＲモードＡ／Ｃ質問に対して多くのＳＳＲモードＡ／Ｃ応答信号を受信するため、重畳（ガーブル・フルーツ状態）が発生し、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答信号を送受信局または受信局で解読できないという問題がある。

　また、本発明に関連する航空機位置測定システムでは、マルチラテレーションシステムの場合、監視対象となる航空機としてはＳＳＲモードＳ機、ＳＳＲモードＡ／Ｃ機の両方であり、ＩＣＡＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｉｖｉｌ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ：国際民間航空機関）が発行している国際民間航空条約・第１０附属書（ＩＣＡＯ　ＡＮＮＥＸ　１０　Ｖｏｌ４ａｍｅｎｄｍｅｎｔ８５　６．６．３）において、トランスポンダ占有率を２％以下に抑える規定がある。

　上記のように、マルチラテレーションシステムにおいて送信局を具備する場合、受信した順番から単純に一定時間内（例えば、１秒間隔）に送信を行う送信手順が用いられる。この送信手順では、ＳＳＲモードＳ質問及びＳＳＲモードＡ／Ｃ質問において、前述のＩＣＡＯのトランスポンダ占有率２％以下という規定を満足させることができない場合が発生する可能性がある。

　また、トランスポンダ占有率２％以下を満足させるために単純に送信を制限してしまうと、航空管制上において、マルチラテレーションシステムの信頼性及び安全性を低下させる可能性がある。尚、上記の特許文献１～４に記載の技術では、マルチラテレーションシステムにおいて送信局を具備する場合に関する技術ではないため、これらの課題を解決することはできない。

　そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、効率的にＳＳＲモードＳ応答及びＳＳＲモードＡ／Ｃ応答を確実に探知することができ、マルチラテレーションシステムの信頼性及び安全性を向上させることができる移動体位置測定システム、中央処理部及びそれらに用いる質問制御方法を提供することにある。

　本発明による移動体位置測定システムは、監視領域に存在する移動体からの応答信号を受信する複数の受信局と、前記複数の受信局における前記応答信号の受信時刻を基に前記移動体の位置を測位する中央処理部とから構成され、前記中央処理部にて前記複数の受信局の受信時刻から前記移動体の幾何学的位置を計測する移動体位置測定システムであって、
　前記移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を含み、
　前記送受信局は、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行い、
　前記中央処理部は、管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送受信局を制御する手段を備えている。

　本発明による中央処理部は、監視領域に存在する移動体からの応答信号を受信する複数の受信局と、前記複数の受信局における前記応答信号の受信時刻を基に前記移動体の位置を測位する中央処理部とから構成され、前記中央処理部にて前記複数の受信局の受信時刻から前記移動体の幾何学的位置を計測する移動体位置測定システムに用いる中央処理部であって、
　前記移動体位置測定システムに、前記移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を配置し、
　前記送受信局において、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行わせ、
　管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送受信局を制御する手段を備えている。

　本発明による質問制御方法は、監視領域に存在する移動体からの応答信号を受信する複数の受信局と、前記複数の受信局における前記応答信号の受信時刻を基に前記移動体の位置を測位する中央処理部とから構成され、前記中央処理部にて前記複数の受信局の受信時刻から前記移動体の幾何学的位置を計測する移動体位置測定システムに用いる質問制御方法であって、
　前記移動体位置測定システムに、前記移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を配置し、
　前記送受信局において、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行わせ、
　前記中央処理部が、管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送受信局を制御する処理を実行している。

　本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、効率的にＳＳＲモードＳ応答及びＳＳＲモードＡ／Ｃ応答を確実に探知することができるため、マルチラテレーションシステムの信頼性及び安全性を向上させることができるという効果が得られる。

本発明による航空機位置測定システムの構成例を示すブロック図である。 図１の送受信局の構成例を示すブロック図である。 図１の中央処理部の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるウイスパーシャウト送信順番の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における送信覆域（ＷＳ覆域）のリング状の幅の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における送信パターンを示す図である。 本発明の実施の形態における送受信局の配置例を示す図である。 本発明の実施の形態における２台の送受信局を配置した場合を示す図である。 本発明の実施の形態における質問を実行する送受信局の選択方式を示す図である。

　次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明による移動体位置測定システムの概要について説明する。本発明による移動体位置測定システムは、航空機位置測定システム［ＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ）：マルチラテレーションシステム］に関するものである。航空機位置測定システムでは、航空機や空港内の車両等の移動体の位置を測定することができるが、以下の説明では、移動体を航空機として説明する。

　本発明は、航空機位置測定システム（マルチラテレーションシステム）、当該システムに用いられる送受信局の質問制御方式及び質問制御プログラムに係り、特にＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ：二次監視レーダ）装置から質問された航空機からの応答信号、またはマルチラテレーションシステムから質問された航空機からの応答信号、もしくはＳＳＲ捕捉または拡張スキッタ信号を４局以上の受信局または送受信局で受信処理を行い、この受信信号を中央処理部で当該航空機の位置測定を行うマルチラテレーションシステムに関する。

　本発明は、上記のマルチラテレーションシステムにおいて、監視空域に存在する航空機に対するＳＳＲモードＡ／Ｃ機を確実に検出するためのＳＳＲモードＡ／Ｃ機検出方式、送信制御方式及びプログラムを提供するものである。尚、ＳＳＲモードＡ／Ｃ、ＳＳＲモードＳについては、上述した本発明に関連する航空機位置測定システムについての説明と同様である。

　本発明は、上記の既設ＳＳＲ装置と遠隔地に置かれた送受信局とを連接することができないという問題を解決するために、ウイスパーシャウト送信方式を利用したＳＳＲモードＡ／Ｃ質問方式を用いることで、簡易にＳＳＲモードＡ／Ｃ機を探知可能とすることができる。

　つまり、本発明は、上記の問題を解決するために、監視対象となっている航空機に対して、ウイスパーシャウト送信方式を利用したＳＳＲモードＡ／Ｃ質問と応答とを処理する機能を具備すると同時に、航空管制上において重要度の高い航空機から優先的にＳＳＲモードＳ個別質問を行う質問制御方式とを提供することにより、航空機の探知を確実に行うことが可能となるため、マルチラテレーションシステムの信頼性と安全性との向上を図ることができる。

　図１は本発明による航空機位置測定システムの構成例を示すブロック図である。図１において、本発明による航空機位置測定システムは、送受信局１－１～１－５と、中央処理部２とから構成され、送受信局１－１～１－５と中央処理部２とは、通信回線４－１～４－５にて接続されている。

　本発明は、送受信局１－１～１－５において、質問覆域を本発明の送信制御方式により、ＳＳＲモードＡ／Ｃ質問、応答の覆域範囲に制限し、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答の重畳（ガーブル・フルーツ状態）の発生を低減して、確実にＳＳＲモードＡ／Ｃ応答を検出解読する方式を提供する。また、本発明は、図５に示す一例のような送信パターンでＳＳＲモードＳ個別質問をも合わせて行う。

　中央処理部２は、送信制御信号を通信回線４－１～４－５経由で送受信局１－１～１－５に送り、監視覆域内で全ての送受信局１－１～１－５が同時に質問するのではなく、質問に適した送受信局を選択する手段を提供する。

　また、ＳＳＲモードＡ／Ｃ質問は、既存の航空機衝突防止システム（ＡＣＡＳ：Ａｉｒｂｏｒｎｅ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）で実施されているウイスパーシャウト（ｗｈｉｓｐｅｒ－ｓｈｏｕｔ）送信方式によるＳＳＲモードＡ／Ｃ機に対する質問手段を提供する。

　送受信局１－１～１－５は、中央処理部２による送信制御で指定される送受信局の順番で、指定された送信時刻にＳＳＲモードＡ／Ｃ質問７－１～７－５を行うことにより、確実にＳＳＲモードＡ／Ｃ機を探知する手段を提供する。

　また、ＳＳＲモードＡ／Ｃ機についても、上述したＩＣＡＯのトランスポンダ占有率２％以下の規定を満足させるように送信制御を行う手段を提供する。

　これにより、本発明は、マルチラテレーションシステム主導で効率的にＳＳＲモードＳ応答及びＳＳＲモードＡ／Ｃ応答を確実に探知することができるため、マルチラテレーションシステムの信頼性及び安全性を向上させることができる。

　次に、本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。本発明の実施の形態によるマルチラテレーションシステムは、図１に示すように、複数の送受信局１－１～１－５と、中央処理部２と、通信回線４－１～４－５とからなる。尚、送受信局１－１～１－５は、全てを送受信局にする必要はなく、送信局と受信局との組み合わせ、送受信局と送信局と受信局との組み合わせ等も考えられる。

　送受信局１－１～１－５は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）衛星６からの時刻同期を用いた同期を行う。また、送受信局１－１～１－５は、航空機５からのＳＳＲモードＡ／Ｃ応答、モードＳ応答、捕捉または拡張スキッタ信号７－１～７－５を無指向性もしくは広指向性の空中線にて受信し、信号解読した後に受信信号の到着した時刻のタイムスタンプを付与して、通信回線４－１～４－５を用いて中央処理部２に応答データとして送信する。

　送受信局１－１～１－５のうちの選択制御されたいずれかの１局は、通信回線４－１～４－５を経由した中央処理部２からの送信制御信号による送信制御指示でウイスパーシャウト送信方式にてＳＳＲモードＡ／Ｃ質問３－１～３－５を行い、送受信局１－１～１－５各々は、このＳＳＲモードＡ／Ｃ質問３－１～３－５に対するＳＳＲモードＡ／Ｃ応答信号７－１～７－５の受信処理を行う。

　図２は図１の送受信局１－１～１－５の構成例を示すブロック図であり、図３は図１の中央処理部２の構成例を示すブロック図である。図２においては、送受信局１－１～１－５を送受信局１として表記しており、送受信局１－１～１－５各々は送受信局１と同様の構成となっている。

　図２において、送受信局１は、ＧＰＳ空中線８と、ＧＰＳ受信機９と、空中線１０と、受信部１１と、送信部２０と、信号処理部２１とを具備している。送信部２０は、サーキュレータ１２と、合成器１３と、可変減衰器１４－１～１４－２と、ＲＦパルス切替スイッチ１５と、送信制御器１６と、変調パルス発生器１７と、電力増幅器１８と、発振器１９とを備えている。

　図３において、中央処理部２は、送受信情報収集部２２と、目標位置測位部２３と、目標情報解析部２４と、目標情報生成部２５と、送信制御情報生成部２６と、目標追尾部２７と、目標優先順位判定部２８とを具備している。

　送受信局１－１～１－５は、ＧＰＳ衛星６からの時刻同期信号を受信するＧＰＳ空中線８とＧＰＳ受信機９とを有し、離れて設置された各送受信局１－１～１－５間の時刻同期を行う。

　また、無指向性もしくは広指向性の空中線１０は、航空機５からのＳＳＲモードＡ／Ｃ応答、ＳＳＲモードＳ応答、捕捉または拡張スキッタ信号７－１～７－５の受信及びＳＳＲモードＡ／Ｃ質問３－１～３－５を行う。

　受信部１１は、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答、ＳＳＲモードＳ応答、捕捉または拡張スキッタ信号７－１～７－５の受信処理を行い、受信ビデオ信号に変換し、信号処理部２１に送る。次に、信号処理部２１にて信号解読した後、解読データとともに、受信信号が到着した時刻のタイムスタンプを付与し、通信回線４－１～４－５を用い、中央処理部２に応答データとして送出する。

　中央処理部２は、上記の応答データを通信部２２で受信処理し、その受信した応答データを基に目標位置測位部２３にて目標測位を行った後、測位データを基に目標情報解析部２４にて応答データ内の情報解析を行う。目標情報生成部２５は、目標情報解析部２４からの解析データを入力し、外部出力用に目標位置測定情報を編集して外部（例えば、航空管制システム等）に出力する。

　目標優先順位測定部２８は、目標情報解析部２４からの解析データを入力し、予め設定されたパラメータに基づいてＳＳＲモードＡ／Ｃ質問を行うべき送受信局を決定するために目標優先順位を決定する。

　目標追尾部２７は、目標位置測位部２３からの測位データ及び目標優先順位判定部２８からの順位データに基づいて追尾処理を行う。質問制御情報生成部２６は、目標位置測位部２３からの測位データ、目標追尾部２７からの測位予想値、目標優先順位判定部２８からの順位データを基にＳＳＲモードＡ／Ｃ質問の送受信局の順番を決定するとともに、送信タイミングのスケジューリングを行い、送信時刻の決定を行う。また、質問制御情報生成部２６は、上記の処理と並行して、ＳＳＲモードＳ個別質問の送信タイミングのスケジューリングを行う。尚、質問制御情報生成部２６における上記の決定やスケジューリングは、目標追尾部２７にて行うことも可能である。

　質問制御情報生成部２６は、上記の決定やスケジューリングの結果から質問制御情報の生成、編集を行い、通信部２２、通信回線４－１～４－５を経由して送受信局１－１～１－５に、送信タイミングをスケジューリングした質問制御情報を送出する。

　送受信局１－１～１－５の信号処理部２１及び送信部２０は、中央処理部２からの質問制御情報に基づき、送信タイミングのスケジューリング通りにウイスパーシャウト送信方式にてＳＳＲモードＡ／Ｃ質問を行う。また、送受信局１－１～１－５の信号処理部２１及び送信部２０は、上記の処理と併せて、ＳＳＲモードＳ個別質問も行う。次に、送受信局１－１～１－５は、この質問に対する応答信号の受信処理を行い、上記の処理を繰り返し行う。

　送信部２０は、発振器１９にて送信のための高周波励振信号を発生させ、電力増幅器１８にてＲＦ送信信号のパルス変調と電力増幅を行い、ＲＦパルス切替スイッチ１５にＲＦ送信信号を送り出す。また、送信制御器１６は、信号処理部２１からの送信制御情報データに基づき、送信時刻にウイスパーシャウト送信によるＳＳＲモードＡ／Ｃ質問に必要な各種信号を生成し、また、ＳＳＲモードＳ個別質問に必要な各種信号を生成した後、可変減衰器１４－１～１４－２、ＲＦパルス切替スイッチ１５、及び変調パルス発生器１７の制御を行う。

　送受信局１－１～１－５は、ＧＰＳ衛星６からの時刻同期信号を用いて同期を行う。ＧＰＳ衛星６を用いた時刻同期に関しては、特許文献３（特開２０１０－２３０４４８号公報）に記載の技術があり、この技術を用いることで精度良く同期を取ることが可能である。

　また、送受信局１－１～１－５は、航空機５からのＳＳＲモードＡ／Ｃ応答、ＳＳＲモードＳ応答、捕捉または拡張スキッタ信号７－１～７－５を無指向性もしくは広指向性の空中線１０を経由して、その受信信号に対する受信処理、信号解読処理を行った後、受信信号の到着時刻のタイムスタンプを付与し、応答データとして通信回線４－１～４－５を用いて中央処理部２に送出する。

　中央処理部２は、通信部２２にて上述した応答データの受信処理を行い、目標位置測位部２３にて上記の応答データに付与された到着時刻のタイムスタンプから各受信局の到着時刻差（ＴＤＯＡ：Ｔｉｍｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ｏｆ　Ａｒｒｉｖａｌ）を算出し、航空機５の位置測位計算を行う。

　２つの空中線間のＴＤＯＡは、数学的には３次元の双曲面に対応し、航空機の位置はその面上にあることとなる。４台以上の空中線で航空機の信号を検出することができれば、双曲線の交点を計算することで、航空機の位置を３次元で求めることができる。

　目標位置測位部２３にて位置測位した航空機５の測位データは、目標情報解析部２４と質問制御情報生成部２６と目標追尾部２７とに送られる。

　目標情報解析部２４は、測位データ内の情報解析を行い、各種目標情報（モードＳアドレス、モードＡコード、高度、航空機動態情報等）の解析を行う。

　目標情報生成部２５は、目標情報解析部２４からの解析データを入力し、外部出力用に目標位置測定情報を編集して外部（例えば、航空管制システム等）に出力するためのメッセージ生成機能と外部のシステムと連接するための通信プロトコル機能とを有する。

　目標優先順位測定部２８は、目標情報解析部２４からの解析データと目標追尾部２７からの測位予想値とを入力し、予め設定された各種パラメータに基づいてＳＳＲモードＡ／Ｃ質問を行うべき送受信局を決定するために目標優先順位と質問（送信）を行う送受信局とを決定する。

　目標追尾部２７は、目標位置測位部２３からの測位データと目標優先順位判定部２８からの優先順位が決定された順位データとに基づいて追尾処理を行う。質問制御情報生成部２６は、目標優先順位判定部２８からの優先順位が決定された順位データを基にＳＳＲモードＡ／Ｃ質問の送受信局の順番を決定するとともに、送信タイミングのスケジューリングを行い、送信時刻の決定を行う。また、質問制御情報生成部２６は、上記の処理と並行して、ＳＳＲモードＳ個別質問の送信タイミングのスケジューリングを行う。

　また、国際民間航空条約・第１０附属書（ＩＣＡＯ　ＡＮＮＥＸ　１０　Ｖｏｌ４ａｍｅｎｄｍｅｎｔ８５　６．６．３）に記載されているトランスポンダ占有率を２％以下に抑えるようにするために、質問制御情報生成部２６は、送信タイミング（送信時刻）のスケジューリング計画を実施し、それぞれの航空機に対するＳＳＲモードＡ／Ｃ質問、ＳＳＲモードＳ個別質問の送信時刻の決定を行い、それらを基に生成した質問制御情報を送出する。

　図５に送信パターンの一例を示すが、ＳＳＲモードＡ／Ｃ質問は、最大探知覆域距離で決定される一定周期の繰り返し周波数で質問を行い、一定周期のＳＳＲモードＡ／Ｃ質問間隔の間にＳＳＲモードＳ個別質問の送信タイミングのスケジューリングを行う。

　質問制御情報生成部２６は、生成した質問制御情報を通信部２２と通信回線４－１～４－５とを経由して送受信局１－１～１－５に、送信タイミングがスケジューリングされた質問制御情報を順次送出する。

　送受信局１－１～１－５は、送受信情報収集部２２と通信回線４－１～４－５とを経由して、送信制御情報生成部２６からの質問制御情報を受信すると、その質問制御情報に基づき、送信タイミングのスケジューリング通りにウイスパーシャウト送信方式にてＳＳＲモードＡ／Ｃ質問とＳＳＲモードＳ個別質問とを行う。次に、送受信局１－１～１－５は、この質問に対する応答信号の受信処理を受信部１１と信号処理部２１とで行い、上記の処理を繰り返し行う。

　ウイスパーシャウト送信方式は、図４Ａに示す送信波形の４つのパルス（Ｓ，Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４）を送信するが、ＳパルスとＰ１，Ｐ３，Ｐ４パルス（Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４は、送信電力が同じ電力レベルで送信する：以下、Ｐパルスとする）との送信電力レベル比（ＷＳ覆域）を制御することで、図４Ｂの送信覆域（ＷＳ覆域）のリング状の幅（航空機を探知できる範囲）を決定している。

　また、送信波形の送信１は、最短近距離覆域の送信波形を示しているが、近距離を探知するため、Ｓパルスは送信しない。送信波形の送信２、・・・・、送信Ｎ－１、送信Ｎは、ＳパルスとＰパルスとに送信電力の差をつけて送信することで、ウイスパーシャウト送信方式を行う。

　送信波形の送信Ｎは、最大探知覆域の場合を示しているが、送信覆域のリング幅の面積が一番広いため、覆域内に航空機が複数存在する確率が高いため、中央処理部２からの質問制御情報データの制御により、ＳパルスとＰパルスとの送信電力レベル比（ＷＳ覆域）を小さく設定する等、質問信号の送信を制御することで、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答の重畳状態を回避し、目標検出率の向上を図る制御も行われる。

　図４Ａ及び図４Ｂはウイスパーシャウト送信順番の一例を示しているが、ＳＳＲモードＡ／Ｃ質問の基本動作は、近距離覆域の送信１から送信２、・・・・、送信Ｎ－１の順番に内側から最大覆域の送信Ｎの順番を切り返した質問を行う。また、ＳＳＲモードＡ／Ｃ質問は、送受信局１－１～１－５の５局が同時に質問する必要がないため、中央処理部２からの送信制御情報データに基づく制御により、航空機に対して最適な位置関係にある送受信局からＳＳＲモードＡ／Ｃ質問を行う。

　例えば、図６は、マルチラテレーションシステムの送受信局の配置の一例を示しているが、この配置例において、図７及び図８に示すような送受信局と航空機との間の距離が一番近い送受信局から質問を実行する送受信局の選択方式や、複数の航空機がＷＳ覆域内に在空する場合等、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答の重畳（ガブール・フルーツ）状態を回避するために、航空機の位置がＷＳ覆域円と鉛直方向の送受信局を選択する方式等が考えられる。

　送受信局が２局以上存在する場合において、図７に示すように、送信局の送信覆域が重複している覆域内に存在する航空機に対して質問を行う場合、送受信局Ａ及びＢの２局から質問をすると、国際民間航空条約・第１０附属書（ＡＮＮＥＸ　１０）において、トランスポンダ占有率を２％以下に抑える規定を満足できないことが想定される。また、同一航空機に対して送信覆域が重なる２局から質問することは、マルチラテレーションシステムとしては不要である。

　このため、図８に示す「質問を実行する送受信局の選択方式」に記載したように、送受信局Ａ及びＢと覆域内の航空機との位置関係から質問する送受信局を選択する方式がある。

　この方式では、図８において、質問を実行する航空機Ｔ１～Ｔ３について、航空機Ｔ１～Ｔ３各々から送受信局Ａまでの距離（ｙ１～ｙ３）と、航空機Ｔ１～Ｔ３各々から送受信局Ｂまでの距離（ｘ１～ｘ３）とを比較し、ｘ＞ｙの場合に送受信局Ａを選択し、ｘ≦ｙの場合に送受信局Ｂを選択する方式である。

　図８において、航空機Ｔ１の場合はｘ１＞ｙ１なので送受信局Ａを選択し、航空機Ｔ２の場合はｘ２＜ｙ２なので送受信局Ｂを選択し、航空機Ｔ３の場合はｘ３＜ｙ３なので送受信局Ｂを選択することとなる。

　送信部２０は、発振器１９にて送信のための励振信号を発生させ、電力増幅器１８にて、変調パルス発生器１７からの制御により、ＲＦ送信信号のパルス変調と電力増幅とを行い、ＲＦパルス切替スイッチ１５にＲＦ送信パルス信号を送出する。

　ＲＦパルス切替スイッチ１５は、信号処理部２１からの送信制御に基づいて送信制御器１６の制御を行い、送信制御器１６のパルス切り替えゲート信号によりＳパルスとＰ１，Ｐ３，Ｐ４パルスとを分離して可変減衰器１４－１にＳパルスを送出し、可変減衰器１４－２にＰ１，Ｐ３，Ｐ４パルスを送出する。可変減衰器１４－１～１４－２は、ウイスパーシャウト送信方式のためにＳパルスとＰパルスとの送信電力レベルの制御を行う。

　次に、可変減衰器１４－１～１４－２の減衰量を決定する制御は、送信制御器１６から制御されて決定される。その後に、分離されたＳパルスとＰパルスとを合成器１３にて図４Ａに示す送信波形となるように合成し、ＲＦ送受信信号を切り替えるサーキュレータ１２経由で空中線１０に送信ＲＦパルス信号が送られる。

　また、送信制御器１６は、信号処理部２１からの送信制御情報データにより、送信時刻にウイスパーシャウト送信に必要な各種信号を生成し、可変減衰器１４－１～１４－２、ＲＦパルス切替スイッチ１５、及び変調パルス発生器１７の制御を行う。

　ＳＳＲモードＳ個別質問の場合は、ＲＦパルス切替スイッチ１５が、可変減衰器１４－１のみにＲＦ送信信号を供給するように送信制御器１６から制御される。また、可変減衰器１４－１は、減衰量が０ｄＢとなるように送信制御器１６から制御される。その後に、ＳＳＲモードＳ個別質問のＲＦ送信信号は、合成器１３とサーキュレータ１２とを経由して空中線１０に送られる。

　マルチラテレーションシステムには、次のような問題点がある。
　（１）無指向性もしくは広指向性の空中線を使うため、ＳＳＲモードＡ／Ｃ機を確実に探知する手法がない。
　（２）既設ＳＳＲ等への電波干渉等の影響を抑えるために、ＩＣＡＯが発行している国際民間航空条約・第１０附属書（ＩＣＡＯ　ＡＮＮＥＸ　１０　Ｖｏｌ４ａｍｅｎｄｍｅｎｔ８５　６．６．３）において、トランスポンダ占有率を２％以下に抑える規定がある。これは、マルチラテレーションシステムの監視空域に多数の航空機が存在した場合において、トランスポンダ占有率を２％以下に抑える必要があり、監視空域に存在する全ての航空機に対してＳＳＲモードＳ個別質問を一定時間内に実施できない可能性がある。このため、航空管制運用において目標検出率が低下する可能性があり、マルチラテレーションシステムの信頼性と安全性との低下を招く可能性がある。

　本発明の手段を用いたマルチラテレーションシステムにおける効果は、次の６つが考えられる。

　（１）完全受動型マルチラテレーションシステムの場合、既設ＳＳＲの質問タイミングと同期をとる手段がないため、ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答を確実に検出する方法がないが、上記の送信機能によりＳＳＲモードＡ／Ｃ機能のみの航空機の検出が可能となる。

　（２）既設ＳＳＲ応答を受信した場合（スキッタ機能を具備しない航空機の場合）は、受信データレートが既設ＳＳＲのデータレートと同じ１回（受信）／４秒（空港監視レーダの場合）または１回（受信）／１０秒（航空路監視レーダの場合）となるため、当該送信機能により１回（受信）／１秒の受信信号を得ることが可能となり、データレートを向上させることができる。

　（３）電波伝搬の状況により検出率の悪い目標の検出率を向上させることができる。

　（４）航空機内部に登録されている航空機動態情報（選択高度、気圧補正高度、マック数、指示対気高度、真対地速度、ロール角、真トラック角等）を必要な時に、リアルタイムに取得することが可能となる。

　（５）既設ＳＳＲの覆域の下にある進入経路の低高度の航空機を探知することが可能となる。

　（６）送信することで、測距機能が可能となるため、完全受動型マルチラテレーションシステムの測位に比べて測位精度を向上させることが可能となる。

　特に、本発明は、前述の送信機能の目的を達成するために、監視対象となっている航空機に対して、ウイスパーシャウト送信方式を用いたＳＳＲモードＡ／Ｃ質問方式を実施することにより、ＳＳＲモードＡ／Ｃ機能のみの航空機の探知が可能となる。また、航空管制上において重要度の高い航空機から優先的にＳＳＲモードＳ個別質問を行う質問制御方式を提供することにより、マルチラテレーションシステムの信頼性と安全性とを向上させることができる。

　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下の記載に限定されない。

　［付記１］
　監視領域に存在する移動体からの応答信号を受信する複数の受信局と、前記複数の受信局における前記応答信号の受信時刻を基に前記移動体の位置を測位する中央処理部とから構成され、前記中央処理部にて前記複数の受信局の受信時刻から前記移動体の幾何学的位置を計測する移動体位置測定システムに用いる中央処理部であって、
　前記移動体位置測定システムに、前記移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を配置し、
　前記送受信局において、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行わせ、
　管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送受信局を制御する手段を有し、
　前記送受信局に、監視対象となっている移動体に対して、ＡＣＡＳ（Ａｉｒｂｏｒｎｅ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）で実施されているウイスパーシャウト送信方式を利用したＳＳＲモードＡ／Ｃ質問と応答とを処理させることを特徴とする中央処理部。

　［付記２］
　前記質問信号の送信に適した送受信局を選択する手段と、その選択した送受信局に質問制御信号を送出する手段とを含み、
　前記送受信局が前記質問制御信号に基づいて前記監視領域内の移動体に前記質問信号を送信することで、全ての送受信局が同時に前記質問信号を送信するのを抑止することを特徴とする付記１に記載の中央処理部。

　［付記３］
　前記送受信局に、前記質問制御信号で指定される送受信局の順番で、指定された送信時刻に前記ＳＳＲモードＡ／Ｃの質問信号を送信させることを特徴とする付記２に記載の中央処理部。

　［付記４］
　前記送受信局において、前記質問制御信号に基づく制御により、前記移動体に対して最適な位置関係にある送信装置から前記ＳＳＲモードＡ／Ｃの質問信号を送信させることを特徴とする付記２または付記３に記載の中央処理部。

　［付記５］
　前記移動体位置測定システムが、少なくともＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ：マルチラテレーション）システム及び広域で用いられるＷＡＭ［Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　ＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ）］システムのいずれかであることを特徴とする付記１から付記４のいずれかに記載の中央処理部。

　［付記６］
　監視領域に存在する移動体からの応答信号を受信する複数の受信局と、前記複数の受信局における前記応答信号の受信時刻を基に前記移動体の位置を測位する中央処理部とから構成され、前記中央処理部にて前記複数の受信局の受信時刻から前記移動体の幾何学的位置を計測する移動体位置測定システムに用いる送信制御方法であって、
　前記移動体位置測定システムに、前記移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を配置し、
　前記送受信局において、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行わせ、
　前記中央処理部が、管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送受信局を制御する処理を実行し、
　前記送受信局が、監視対象となっている移動体に対して、ＡＣＡＳ（Ａｉｒｂｏｒｎｅ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）で実施されているウイスパーシャウト送信方式を利用したＳＳＲモードＡ／Ｃ質問と応答とを処理することを特徴とする質問制御方法。

　［付記７］
　前記中央処理部が、前記質問信号の送信に適した送受信局を選択する処理と、その選択した送受信局に質問送信制御信号を送出する処理とを実行し、
　前記中央処理部は、前記送受信局が前記質問制御信号に基づいて前記監視空域内の移動体に前記質問信号を送信することで、全ての送受信局が同時に前記質問信号を送信するのを抑止することを特徴とする付記６に記載の質問制御方法。

　［付記８］
　前記送受信局において、前記中央処理部からの前記質問制御信号で指定される送受信局の順番で、指定された送信時刻に前記ＳＳＲモードＡ／Ｃの質問信号を送信させることを特徴とする付記７に記載の質問制御方法。

　［付記９］
　前記送受信局において、前記中央処理部からの前記質問制御信号に基づく制御により、前記移動体に対して最適な位置関係にある送受信局から前記ＳＳＲモードＡ／Ｃの質問信号を送信させることを特徴とする付記７または付記８に記載の質問制御方法。

　［付記１０］
　前記移動体位置測定システムが、少なくともＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ：マルチラテレーション）システム及び広域で用いられるＷＡＭ［Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　ＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ）］システムのいずれかであることを特徴とする付記６から付記９のいずれかに記載の質問制御方法。

　この出願は、２０１２年２月１５日に出願された日本出願特願２０１２－０３００５１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　本発明は、ＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ：マルチラテレーション）システムやＷＡＭ［Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　ＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ）］システムに適用可能である。

　　　１－１～１－５　送受信局
　　　　　　　　　　２　中央処理部
　　　３－１～３－５　ＳＳＲモードＡ／Ｃ質問
　　　４－１～４－５　通信回線
　　　　　　　　　　５　航空機
　　　　　　　　　　６　ＧＰＳ衛星
　　　７－１～７－５　ＳＳＲモードＡ／Ｃ応答、ＳＳＲモードＳ応答、捕捉または拡張スキッタ信号
　　　　　　　　　　８　ＧＰＳ空中線
　　　　　　　　　　９　ＧＰＳ受信機
　　　　　　　　　１０　空中線
　　　　　　　　　１１　受信部
　　　　　　　　　１２　サーキュレータ
　　　　　　　　　１３　合成器
　１４－１～１４－２　可変減衰器
　　　　　　　　　１５　ＲＦパルス切替スイッチ
　　　　　　　　　１６　送信制御器
　　　　　　　　　１７　変調パルス発生器
　　　　　　　　　１８　電力増幅器
　　　　　　　　　１９　発振器
　　　　　　　　　２２　通信部
　　　　　　　　　２３　目標位置測位部
　　　　　　　　　２４　目標情報解析部
　　　　　　　　　２５　目標情報生成部
　　　　　　　　　２６　送信制御情報生成部
　　　　　　　　　２７　目標追尾部
　　　　　　　　　２８　目標優先順位判定部

Claims (8)

1. 
   　移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を含み、
   　前記送受信局は、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行い、
   　中央処理部は、管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送信装置を制御する手段を有することを特徴とする移動体位置測定システム。
2. 　前記送受信局は、監視対象となっている移動体に対して、ＡＣＡＳ（Ａｉｒｂｏｒｎｅ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）で実施されているウイスパーシャウト送信方式を利用したＳＳＲモードＡ／Ｃ質問と応答とを処理する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の移動体位置測定システム。
3. 　前記中央処理部は、前記質問信号の送信に適した送受信局を選択する手段と、その選択した送受信局に質問制御信号を送出する手段とを含み、
   　前記中央処理部は、前記送受信局が前記質問制御信号に基づいて前記監視領域内の移動体に前記質問信号を送信することで、全ての送受信局が同時に前記質問信号を送信するのを抑止することを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動体位置測定システム。
4. 　前記送受信局は、前記中央処理部からの前記質問制御信号で指定される送受信局の順番で、指定された送信時刻に前記ＳＳＲモードＡ／Ｃの質問信号を送信することを特徴とする請求項３記載の移動体位置測定システム。
5. 　前記送受信局は、前記中央処理部からの前記質問制御信号に基づく制御により、前記移動体に対して最適な位置関係にある送受信局から前記ＳＳＲモードＡ／Ｃの質問信号を送信することを特徴とする請求項３または請求項４記載の移動体位置測定システム。
6. 　少なくともＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ：マルチラテレーション）システム及び広域で用いられるＷＡＭ［Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　ＭＬＡＴ（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ）］システムのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載の移動体位置測定システム。
7. 
   　移動体位置測定システムに、移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を配置し、
   　前記送受信局において、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行わせ、
   　管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送受信局を制御する手段を有することを特徴とする中央処理部。
8. 
   　移動体位置測定システムに、移動体に質問信号を送信する少なくとも１以上の送受信局を配置し、
   　前記送受信局において、前記質問信号の送信覆域を、全ての移動体に対して共通の質問を行う方式のＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ）モードＡ／Ｃの質問及び応答の覆域範囲に制限するとともに、個別に質問及び応答を可能とする方式のＳＳＲモードＳ個別質問を行わせ、
   　前記中央処理部が、管制上において重要度の高い移動体から優先的に前記ＳＳＲモードＳ個別質問を行うよう前記送受信局を制御する処理を実行することを特徴とする質問制御方法。

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