WO2017208277A1 - 移動体位置測定システム、中央局及びその質問制御方法並びにプログラム - Google Patents

移動体位置測定システム、中央局及びその質問制御方法並びにプログラム Download PDF

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WO2017208277A1
WO2017208277A1 PCT/JP2016/002619 JP2016002619W WO2017208277A1 WO 2017208277 A1 WO2017208277 A1 WO 2017208277A1 JP 2016002619 W JP2016002619 W JP 2016002619W WO 2017208277 A1 WO2017208277 A1 WO 2017208277A1
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mobile body
response signal
transmission
moving body
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PCT/JP2016/002619
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知剛 金田
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
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    • G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
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Definitions

  • the present invention relates to a moving body position measurement system, a central station, its question control method, and a program.
  • the mobile position measurement system is used to receive signals such as radio waves transmitted from a monitoring target by a plurality of receiving stations and determine the position of the monitoring target based on the reception time difference of the signals between the receiving stations.
  • signals such as radio waves transmitted from a monitoring target by a plurality of receiving stations and determine the position of the monitoring target based on the reception time difference of the signals between the receiving stations.
  • MLAT multilatation
  • SSR Secondary Surveillance Radar: Secondary Surveillance Radar
  • an aircraft corresponding to a mobile body having a transponder corresponding to the SSR emits a response signal.
  • the response signal A passive MLAT is realized. Due to the three-dimensional positioning, the mobile position measurement system requires four or more receiving stations.
  • a moving body position measurement system that monitors an aircraft in flight is called a wide area multilateration (WAM) system.
  • WAM wide area multilateration
  • Patent Document 1 discloses a ranging MLAT technique.
  • the apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of receiving elements provided at known positions. At least one of the receiving elements is also a transmitter and transmits an interrogation signal to the target.
  • the return signal from the target is received by a plurality of receiving elements, and the position of the target is calculated using the arrival time of the return signal and the round trip delay between sending the interrogation signal and receiving the return signal.
  • Patent Document 2 discloses a WAM system.
  • the central station determines the two-dimensional position of the aircraft using the response signals received by the three receiving stations and the air pressure altitude information included in the response signals. It has positioning means for positioning.
  • the transponder occupancy rate by questioning transponders mounted on a mobile object is within 2%.
  • a mobile object other than the mobile object to be interrogated can also receive radio waves, thereby causing the transponder to be occupied. Transmission of unnecessary interrogation signals increases the occupancy rate of the transponder in the WAM system and should be avoided as much as possible.
  • Patent Document 2 since the air pressure altitude information of the aircraft is used, the measurement value changes depending on the air pressure, and it is difficult to perform highly accurate measurement compared to the ranging MLAT positioning. Patent Document 2 does not disclose a technique for enlarging the coverage that can be measured with high accuracy.
  • the present invention can quickly capture a moving body that enters the coverage area of a mobile body position measurement system without increasing the transponder occupancy ratio, and can expand the coverage area where the position of the mobile body can be measured with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a mobile position measurement system, a central office, and a mobile position measurement and program that can be performed.
  • a mobile body position measurement system includes three or more reception units that are arranged apart from each other and that receive response signals transmitted from a mobile body, and one of the reception units.
  • a transmission unit that transmits a signal, and a transmission time of the transmission unit when one of the reception units receives a response signal corresponding to an interrogation signal transmitted by the transmission unit, and a reception time received by one of the reception units.
  • Positioning that calculates the distance from the mobile body to one of the receiving units based on the distance and calculates the position of the mobile body based on the reception time at which the receiving unit received the response signal from the distance and the mobile body A calculation unit; and a question control unit that controls transmission of the question signal.
  • the positioning calculation unit Received response signal from Wherein a time on the basis of the altitude information to calculate the estimated position of the moving body, the interrogator controller unit to transmit the interrogation signal to the transmitting portion toward the estimated position.
  • the central station of the mobile position measurement system receives the first response signal including the altitude information transmitted from the mobile body received by three receiving units arranged apart from each other.
  • the estimated position of the mobile body is calculated based on the time and the altitude information, and the second response signal transmitted from the mobile body triggered by the question signal is received by the three receivers, and the A positioning calculation unit that calculates the position of the moving body based on a distance from the moving body to one of the receiving units, and a question control unit that transmits the question signal using the estimated position as the position of the moving body.
  • a mobile body position measurement method in which a first response signal including altitude information transmitted from a mobile body is received by three reception units arranged apart from each other. Based on the altitude information, the estimated position of the moving body is calculated, the question signal is transmitted using the estimated position as the position of the moving body, and the second response transmitted from the moving body triggered by the question signal The position of the moving body is calculated based on the reception time when the signals are received by the three receiving sections and the distance from the moving body to one of the receiving sections.
  • a recording medium including three reception units in which a first response signal including altitude information transmitted from a mobile unit is arranged apart from each other in a computer of the mobile unit position measurement system.
  • the process of calculating the estimated position of the mobile body based on the received reception time and the altitude information, the process of transmitting the interrogation signal using the estimated position as the position of the mobile body, and the interrogation signal as a trigger Processing for calculating the position of the mobile body based on the reception time when the second response signal transmitted from the mobile body is received by the three receivers and the distance from the mobile body to one of the receivers;
  • the computer-readable recording medium which recorded the program which performs these.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the mobile object position measurement system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the moving body of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the receiving station of FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the transmitting / receiving station of FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the central office in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the moving body position measurement system of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the receiving station data processing unit of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of information stored in the receiving station data processing unit.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of information stored in the receiving station data processing unit.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the MLAT positioning calculation unit of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the positioning result management unit according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the question control message processing unit of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a configuration of an information processing apparatus that implements the apparatuses illustrated in FIG. 1.
  • This embodiment assumes the case of an SSR (Secondary Surveillance Radar) system that is an aerial surveillance radar used in the field of air traffic control.
  • SSR Systemecondary Surveillance Radar
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a moving body position measurement system 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • Each component of the receiving station 10, the transmitting / receiving station 20, and the central station 30 shown in FIGS. 1 and 2 to 5 is a functional unit block.
  • some or all of the components of each device of the receiving station 10, the transmitting / receiving station 20, and the central station 30 according to the present embodiment are realized by an arbitrary combination of the information processing apparatus 100 and the program as illustrated in FIG. May be.
  • the information processing apparatus 100 includes the following configuration as an example.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • program 104 loaded into the RAM 103
  • a storage device 105 that stores the program 104
  • a drive device 107 that reads and writes the recording medium
  • Communication interface 108 connected to the communication network 109
  • Each component of the receiving station 10, the transmitting / receiving station 20, and the central station 30 of the present embodiment is realized by the CPU 101 acquiring and executing the program 104 that realizes these functions.
  • the program 104 that realizes the function of each component of each device is stored in advance in, for example, the storage device 105, the ROM 102, or the RAM 103, and is read by the CPU 101 as necessary.
  • the program 104 may be supplied to the CPU 101 via the communication network 109, or may be stored in the recording medium 106 in advance, and the drive device 107 may read the program and supply it to the CPU 101.
  • each device may be realized by an arbitrary combination of the information processing device 100 and a program that are separately provided for each component.
  • a plurality of components included in each device may be realized by any combination of one information processing device 100 and a program.
  • each device is realized by other general-purpose or dedicated circuits, processors, etc., or combinations thereof. These may be configured by a single chip or may be configured by a plurality of chips connected via a bus. Part or all of each component of each device may be realized by a combination of the above-described circuit and the like and a program.
  • the transmitting / receiving station 20, and the central office 30 are realized by a plurality of information processing devices and circuits, the plurality of information processing devices and circuits are centrally arranged. It may be arranged in a distributed manner.
  • the information processing apparatus, the circuit, and the like may be realized as a form in which each is connected via a communication network, such as a client and server system and a cloud computing system.
  • the mobile body position measurement system 1 includes three reception units 11, a positioning calculation unit 31, and a question control unit 32.
  • the receiving units 11 are arranged away from each other.
  • one of the three receivers 11 is provided with a transmitter 21 that transmits a question signal.
  • the facility provided with the receiving unit 11 is also referred to as a receiving station 10
  • the facility provided with the transmitting unit 21 and the receiving unit 11 is also referred to as a transmitting / receiving station 20.
  • the plurality of receiving stations 10 and transmitting / receiving stations 20 have known positions, receive signals from the moving body, and output information about received signals such as reception times.
  • the positioning calculation unit 31 measures the distance between the transmission / reception station 20 and the mobile unit 2 by measuring the time from when the transmission / reception station 20 transmits the inquiry signal until the response signal from the mobile unit 2 is received.
  • the simultaneous equations consisting of the four formulas from the above distance and the three reception times are obtained.
  • the position of the moving body 2 is calculated by a three-station ranging MLAT calculation that is created and solves the simultaneous equations.
  • the positioning calculation unit 31 uses the altitude information included in the response signal when the response signal that does not correspond to the interrogation signal transmitted by the transmission / reception station 20 is received by the reception station 10 and the transmission / reception station 20.
  • the position of the moving body 2 is calculated by two-dimensional MLAT calculation.
  • the positioning calculation unit 31 creates simultaneous equations composed of three equations using the altitude information included in the response signal as the altitude of the moving body 2 and solves the simultaneous equations.
  • this calculation is referred to as a two-dimensional MLAT calculation
  • the position of the moving body 2 calculated by the two-dimensional MLAT is referred to as an estimated position.
  • the interrogation signal cannot be transmitted to the moving body until the moving body position measurement system 1 initially captures the moving body 2 that has entered the transmission coverage area. Cannot start 3 station ranging MLAT positioning by station. However, for example, when the mobile unit 2 spontaneously transmits a response signal according to the regulations such as the mode S, the response signal may be received by the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20. Even when the mobile unit 2 responds to an interrogation signal from another system in the vicinity, there are cases where the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 can receive response signals.
  • the positioning calculation unit 31 transmits the interrogation signal toward the estimated position of the moving body 2 calculated by the two-dimensional MLAT calculation.
  • the question control unit 32 controls the transmission unit 21.
  • FIG. 1 two receiving stations 10 and one transmitting / receiving station 20 are shown in FIG. 1, but the minimum number of receiving stations that can perform two-dimensional MLAT calculation is sufficient. It doesn't matter.
  • the positioning calculation unit 31 and the question control unit 32 are installed in the central office 30. Although only one central office 30 is shown in FIG. 1, a plurality of central offices 30 may be provided.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the moving body 2.
  • the mobile body position measurement system 1 sets the mobile body 2 as a positioning target (target).
  • the moving body 2 includes an antenna 3, a transponder 4 corresponding to SSR, and an altimeter 5 that generates atmospheric pressure altitude information for measuring altitude based on, for example, atmospheric pressure.
  • a secondary radar identification code DBC Discrete Beacon Code
  • the mobile device moves as a response.
  • the altitude information of the body 2 is transmitted.
  • the antenna 3 takes in and outputs radio waves.
  • the transponder 4 receives and decodes the radio wave that is the SSR interrogation signal input from the antenna 3.
  • the transponder 4 generates a response signal according to the decoding result and outputs the response signal to the antenna 3 as a radio wave signal.
  • the altimeter 5 is a barometric altimeter that measures altitude based on, for example, barometric pressure.
  • the transponder 4 outputs a response signal including identification information and altitude information of the moving body 2 according to the question content of the question signal.
  • the transponder 4 transmits a response signal after the elapse of a predetermined time from the reception of the interrogation signal according to the SSR regulations.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the receiving station 10.
  • the receiving station 10 includes an antenna 12 and a receiving unit 11.
  • the reception unit 11 includes a reception processing unit 13, a time counter 14, a time stamp unit 15, a message creation unit 16, and a message transmission unit 17.
  • the antenna 12 takes in the radio signal of the response signal output from the mobile body 2 and outputs it to the receiving unit 11.
  • the reception processing unit 13 performs processing such as extracting signal information such as amplitude information and phase information from the radio wave signal input from the antenna 12, and determines the reception time of the response signal from the signal information.
  • the time counter 14 generates a system time in the receiving station 10 using GPS (Global Positioning System) or the like so that the reference time matches with other components such as the other receiving station 10 and the central station 30.
  • the time stamp unit 15 acquires the time generated by the time counter 14 at the timing when the signal information is input from the reception processing unit 13.
  • the message creation unit 16 processes the data according to the format of the specified interface for the purpose of transmitting the data input from the reception processing unit 13 and the time stamp unit 15.
  • the message transmission unit 17 transmits the processed data input from the message creation unit 16 to the central office 30 through a communication medium such as a LAN (Local Area Network) according to a specified interface.
  • a communication medium such as a LAN (Local Area Network) according to a specified interface.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the transmitting / receiving station 20 of the present invention.
  • the transmitting / receiving station 20 transmits a question signal for inquiring the mobile unit 2 for altitude information and the like.
  • the transmission / reception station 20 includes an antenna 12 and a reception unit 11 similar to those of the reception station 10 described above.
  • the reception unit 11 includes a reception processing unit 13, a time counter 14, a time stamp unit 15, a message creation unit 16, and a message transmission unit 17 in the same manner as the reception station 10 described above.
  • the transmission / reception station 20 further includes a transmission unit 21.
  • the transmission unit 21 includes a question signal generation unit 22 and a transmission processing unit 23.
  • the question signal generation unit 22 receives the question control message transmitted from the central office 4 and generates information for generating a prescribed question signal of mode S, for example.
  • the transmission processing unit 23 generates an SSR question signal based on the information transmitted from the question signal generation unit 22 and transmits a radio wave signal to the antenna 12.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the central office 4.
  • the central station 30 acquires information from the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 and performs positioning calculation. As shown in FIG. 5, the central station 30 includes a positioning calculation unit 31, a question control unit 32, a receiving station data processing unit 33, and a positioning result management unit 34.
  • the receiving station data processing unit 33 receives messages from the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20.
  • the receiving station data processing unit 33 performs filtering such as data rearrangement, data deletion, and the like from the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 for each response signal estimated that a specific target is output at the same time.
  • Perform data linking (grouping) The receiving station data processing unit 33 outputs the grouping data to the positioning calculation unit 31.
  • the positioning calculation unit 31 refers to the grouping data input from the receiving station data processing unit 33, and when receiving a response signal to the interrogating signal transmitted by the transmitting / receiving station 20 as described above, the interrogating signal is received by the transmitting / receiving station 20. The time from when it is transmitted until the response signal from the mobile unit 2 is received is measured. The positioning calculation unit 31 measures the distance between the transmission / reception station 20 and the moving body 2 based on the measured time. In addition, the positioning calculation unit 31 calculates the position of the moving body 2 by the three-station ranging MLAT calculation from the measured distance and the three reception times.
  • the positioning calculation unit 31 refers to the grouping data input from the receiving station data processing unit 33, and sends a response signal that does not correspond to the interrogation signal transmitted by the transmitting / receiving station 20 as described above to the 3 of the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20.
  • the response signal is received, the estimated position of the moving body 2 is calculated by two-dimensional MLAT calculation.
  • the positioning calculation unit 31 refers to the grouping data input from the receiving station data processing unit 33, and when the response signal is received by four or more of the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20, the distance calculation is not performed.
  • the position of the mobile body 2 is calculated by creating simultaneous equations consisting of four or more equations from two or more reception times and solving the simultaneous equations.
  • This calculation is a generally known MLAT calculation.
  • this calculation is referred to as a 4-station MLAT calculation.
  • the positioning calculation unit 31 uses the grouping data input from the receiving station data processing unit 33, and performs either the three-station ranging MLAT calculation, the two-dimensional MLAT calculation, or the four-station MLAT calculation according to the grouping data.
  • the positioning result of the target mobile unit 2 is output.
  • the positioning result management unit 34 associates the identification information of the moving body 2 measured by the positioning calculation unit 31 with the positioning result, and accumulates the information. Based on the information stored in the positioning result management unit 34, the question control unit 32 generates a message for broadcasting the question signal for the mobile unit 2 to the transmission / reception station 3 and transmits the message to the transmission / reception station 3.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the moving object position measurement system according to the first embodiment of the present invention. The data flow of the entire system will be described using this figure.
  • a response signal that responds to a question signal from the system 2 spontaneously or from the system is transmitted by radio waves (step S20).
  • the radio wave transmitted from the mobile body 2 propagates through the space and arrives at the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20.
  • the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 perform a reception process of a response signal that is an arrived radio signal (steps S21 and S22).
  • the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 transmit the processing data to the central station 30 (steps S23 and S24).
  • the central station 30 receives the processing data from the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 (step S25).
  • the positioning calculation unit 31 of the central station 30 performs any one of the three-station ranging MLAT calculation, the two-dimensional MLAT calculation, and the four-station MLAT calculation to determine the position of the target mobile unit 2 (step S26).
  • the positioning result management unit 34 of the central station 10 identifies whether the positioning result is the result of the 4-station MLAT calculation, the result of the 3-station ranging MLAT calculation, or the result of the 2-dimensional MLAT calculation. In the case of a two-dimensional MLAT calculation result, the calculation result is registered as temporary track data (step S27).
  • the question control unit 32 of the central office 30 Based on the track data managed by the positioning result management unit 34, the question control unit 32 of the central office 30 recognizes the mobile body 2 in which the temporary track data is registered as a question target and creates a question control message. Then, the data is transmitted to the transmitting / receiving station 20 (step S28). The transmission / reception station 20 that has received the question control message transmits a question signal by radio waves to the mobile unit 2 that is the subject of the question (step S29). The transmitted radio wave propagates through the space and is received by the mobile object 2 that is the subject of the question (step S30). Then, returning to step S20, steps S20 to S30 are repeated.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the receiving station data processing unit 33 in the first embodiment of the present invention in step S25 of FIG.
  • the receiving station data processing unit 33 temporarily stores data received from each receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 in a buffer (not shown).
  • the receiving station data processing unit 33 performs target ID processing for distinguishing the data with the target ID (Identification) that is identification information of the mobile unit 2 on the data stored in the buffer (step S31).
  • the receiving station data processing unit 33 further distinguishes the data after the target ID processing according to the data type (step S32).
  • the data type is a type indicating which data is mode S, mode A, or mode C.
  • the receiving station data processing unit 33 discriminates for each target ID and data type.
  • the receiving station and transmitting / receiving station IDs are associated with the reception time of the response signal in a memory (not shown).
  • the data stored in the memory is used for the next grouping process.
  • the reception station data processing unit 33 associates the response signals received by the reception station 10 and the transmission / reception station 20 with those estimated to have been transmitted from the mobile unit 2 at the same time, and outputs them to the positioning calculation unit 31 in the next stage. (Step S33).
  • this process is referred to as a grouping process.
  • the reception station data processing unit 33 groups the reception times received by a plurality of reception stations and transmission / reception stations with respect to the response signal estimated to be transmitted from the specific mobile unit 2. For example, FIG.
  • the grouping result information as shown is stored in the memory.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the positioning calculation unit 31 in the first embodiment of the present invention in step S26 of FIG.
  • the positioning calculation unit 31 classifies whether the number of receiving stations 10 and transmitting / receiving stations 20 included in the grouping result information is four or more or three (step S34), and selects a receiving station for processing to the next stage. Number selection processing is performed, and MLAT positioning calculation processing is performed. When the number of receiving stations 10 and transmitting / receiving stations 20 included in the grouping result information is four or more, the positioning calculation unit 31 performs four-station MLAT calculation and transmits the positioning result to the positioning result management unit 34 in the next stage ( Step S35). In the case of three stations or less, the positioning calculation unit 31 performs a question response identification process for the response signal of the grouping result information (step S36).
  • the positioning calculation unit 31 acquires the scheduled question time at the transmission / reception station 20 stored in the question control message to the transmission / reception station 20 from the question control unit 32. In addition, the positioning calculation unit 31 calculates the distance between the mobile body 2 and the transmitting / receiving station 20 and the receiving station 10 from the positioning result of the mobile body 2 used when creating the question control message. Based on the planned question time and the calculated distance, a time at which a response signal to the question signal transmitted by the question control message is received by the transmitting / receiving station 20 and the receiving station 10 is calculated. And the positioning calculation part 31 may discriminate
  • step S37 it is determined whether the question signal corresponding to the question control message transmitted to the transmitting / receiving station 20 immediately before corresponds to the response signal of the grouping result information.
  • the positioning calculation unit 31 calculates the distance between the transmission / reception station 20 and the mobile unit 2 from the time from when the interrogation signal is transmitted at the transmission / reception station 20 to the reception of the response signal from the mobile unit 2 based on the information.
  • a ranging process to be measured is performed, and a three-station ranging MLAT calculation is performed (step S38).
  • step S37 If it is determined in step S37 that the question signal corresponding to the question control message transmitted to the transmission / reception station 20 immediately before does not correspond to the response signal of the grouping result information, it is determined whether altitude information is included in the response signal of the grouping result information. (Step S39), if included, the positioning calculation unit 31 performs a two-dimensional MLAT calculation (Step S40).
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the operation of the positioning result management unit 34 in the first embodiment of the present invention in step S27 of FIG.
  • the track registration information in the positioning result management unit 34 includes main track and provisional track identification information. Since the temporary track is information for processing the question control message, it is not output to the outside of the system of this embodiment as a positioning result. Therefore, the accuracy degradation of the MLAT positioning data due to the external output of the temporary track does not occur.
  • the positioning result management unit 34 performs a positioning result matching process for determining whether the mobile body 2 to which the positioning calculation unit 31 has output the positioning result based on the processing of FIG. 9 is already registered in the positioning result management unit 34 (Ste S41). As a result of step S41, the positioning calculation unit 31 determines whether or not the mobile unit 2 that has output the positioning result has been registered (step S42). If the mobile unit 2 has been registered, the positioning result management unit 34 registers the mobile unit. It is determined whether the result is a two-dimensional MLAT positioning result of 2, that is, an estimated position (step S43).
  • the two-dimensional MLAT positioning result of the mobile body 2 is an estimated position
  • step S43 it is determined whether the positioning result output by the current positioning calculation unit 31 is the two-dimensional MLAT positioning result (step S46), and the positioning output by the current positioning calculation unit 31 If the result is not the two-dimensional MLAT positioning result, the track data is updated (step S47).
  • step S48 it is determined whether the positioning result output by the current positioning calculation unit 31 is the two-dimensional MLAT positioning result. If the positioning result output by the unit 31 is a two-dimensional MLAT positioning result, new temporary track data is registered (step S49). If the positioning result output by the positioning calculation unit 31 is not the two-dimensional MLAT positioning result, registration of new main track data is performed (step S50).
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operation of the question control unit 32 in the first embodiment of the present invention in step S28 of FIG.
  • the question control unit 32 performs a temporary track data confirmation process for acquiring the identification information of the moving body 2 of the temporary track data registered in the positioning result management unit 34, that is, the target ID and the estimated position of the moving body 2 ( Step S51). It is determined whether or not the estimated position of the mobile unit 2 exists within the transmission coverage of the transmission / reception station 20 (step S52). If the estimated position of the mobile unit 2 exists within the transmission coverage, Information for generating a question signal is created, and a question control message creating process for transmitting the created information to the transmitting / receiving station 20 as a question control message is performed (step S53).
  • the question control unit 32 can ask a question only to the mobile body 2 whose estimated position exists within the transmission coverage of the transmission / reception station 20, unnecessary question transmission can be suppressed.
  • the first effect of this embodiment is that the coverage of the WAM system can be expanded.
  • the reason for this is that the aircraft (inbound aircraft) that enters the transmission coverage of the WAM system is captured early by the two-dimensional MLAT calculation, so that transmission control is performed immediately after entering the transmission coverage and three-station ranging is performed. This is because highly accurate positioning by MLAT becomes possible.
  • the second effect of the present embodiment is that deterioration of the radio wave environment can be suppressed by controlling the inquiry signal transmission from the WAM system.
  • the reason for this is that the possibility of performing question transmission to a mobile body outside the transmission coverage area can be reduced because whether or not transmission control for the inbound machine is performed is determined based on positioning based on the two-dimensional MLAT calculation.
  • This effect is also important in complying with the restriction stipulated by the Radio Law that the transponder occupation rate by the WAM system must be kept within 2%.
  • the positioning calculation unit 31 determines whether the transmission / reception station starts from the time from when the interrogation signal is transmitted at the transmission / reception station 20 to the reception of the response signal from the mobile unit 2 based on the information.
  • a distance measurement process for measuring the distance between the mobile body 2 and the mobile body 2 may be performed, and the position of the mobile body 2 may be calculated using the distance between the transmitting / receiving station 20 and the mobile body 2.
  • the transmission to the inbound device is not limited to positioning based on the two-dimensional MLAT calculation, and when the receiving station 10 and the transmitting / receiving station 20 receive a response signal including altitude information from the inbound device, the reception time and altitude information thereof are received. As long as the estimated position of the moving object is calculated based on the above.
  • the central office 30 has been described as determining whether or not it is a response signal to the interrogation signal.
  • the present invention is not limited to this.
  • the transmission / reception station 20 processes the received data, it determines whether or not the response signal is a response signal to the interrogation signal.
  • a method of including distance measurement information in the station data may be used.
  • the positioning calculation unit 31 calculates the estimated position by performing the two-dimensional MLAT calculation and registers the temporary track data.
  • the present invention is not limited to this.
  • the mobile unit 2 is equipped with an ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) system that broadcasts the current position and altitude using GPS, transmission is performed from the transmitting / receiving station 20 using the mode S extended squitter information.
  • Position information to be acquired may be acquired, and provisional track data may be registered or updated based on the position information.

Abstract

高精度に移動体の位置を測定できる覆域を拡大するよう、移動体位置測定システムは、互いに離れて配置され、移動体２から送信された応答信号を受信する３つ以上の受信部１１と、受信部１１の１つに備えられ、質問信号を送信する送信部２１と、送信部２１が送信した質問信号に対応する応答信号を受信部１１の１つが受信した際の送信部２１の送信時刻と受信部１１の１つが受信した受信時刻に基づいて移動体２から受信部１１の１つまでの距離を計算し、この距離と移動体２からの応答信号を受信部１１が受信した受信時刻に基づいて移動体２の位置を計算する測位計算部３１と、質問信号の送信を制御する質問制御部３２と、を有し、測位計算部３１は、高度情報が含まれた応答信号を受信局１１の３つが受信した場合、移動体２からの応答信号を受信した受信時刻と高度情報に基づいて移動体２の推定位置を計算し、質問制御部３２は、推定位置に向けて送信部２１に質問信号を送信させる。

Description

移動体位置測定システム、中央局及びその質問制御方法並びにプログラム
　本発明は移動体位置測定システム、中央局及びその質問制御方法並びにプログラムに関する。
　移動体位置測定システムは、監視対象から送信される電波などの信号を複数の受信局により受信し、各受信局間における当該信号の受信時刻差に基づいて監視対象の位置を測位するのに利用されている。特に航空管制の分野では、既存の航空監視レーダであるＳＳＲ（ＳＳＲ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ：二次監視レーダ）システムを利用したＭＬＡＴ（ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ）システムがある。ＳＳＲシステムが規定の質問信号を送信すると、ＳＳＲに対応したトランスポンダを有する航空機（移動体に相当する）は応答信号を発するため、ＭＬＡＴシステムの近隣にＳＳＲシステムが存在する場合は、その応答信号によりパッシブ型ＭＬＡＴが実現される。３次元の位置測位のため、移動体位置測定システムは、４局以上の受信局が必要となる。
　飛行中の航空機を監視する移動体位置測定システムは、広域マルチラテレーション（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ：ＷＡＭ）システムと呼ばれる。送受信局をＷＡＭシステムに追加し、送受信局にて監視対象までの測距情報を用いることで、より広範囲・高精度の測位が可能なレンジングＭＬＡＴを実現することが出来る。この技術は原理的に地上局３局以上で実現できるため、より少ない地上局で監視覆域を拡大することが可能となる。
　例えば、特許文献１に、レンジングＭＬＡＴの技術が開示されている。特許文献１に開示されている装置は、既知の位置に設けられた複数の受信要素からなる。受信要素の少なくとも１つは送信器でもあり、呼掛け信号をターゲットに送信する。ターゲットからの返信信号は複数の受信要素によって受信され、ターゲットの位置を、返信信号の到達時間及び呼掛け信号の送信と返信信号の受信との間の往復遅延を使用して計算する。
　また、例えば特許文献２に、ＷＡＭシステムが開示されている。特許文献２に開示されているＷＡＭシステムにおいては、中央局が、３局の受信局で受信した応答信号と、当該応答信号に含まれる航空機の気圧高度情報とを用いて航空機の二次元位置を測位する測位手段を有する。
特表２００７－５０２４１４号公報 国際公開第２０１３／１３６６４８号
　レンジングＭＬＡＴを行うためには、システムが送信覆域内に質問対象となる移動体の存在を認識する必要がある。特許文献１に記載の装置では、システムが送信覆域内に進入してきた移動体を初期捕捉するまで、移動体に対する質問信号を送信することができないため、移動体が覆域内へ進入してからしばらくは、３局によるレンジングＭＬＡＴ測位を開始できない。
　初期捕捉のために移動体が送信覆域内に存在することを確認せずに質問信号を送信することも考えられるがこれは望ましくない。電波法により、移動体に搭載されているトランスポンダへの質問によるトランスポンダ占有率を２％以内にすることが定められている。質問信号を送信すると質問対象となる移動体以外の移動体も電波を受信することが可能であり、それによりトランスポンダの占有が発生してしまう。不必要な質問信号の送信は、ＷＡＭシステムにおけるトランスポンダの占有率を増大させてしまうため、できるかぎり避けなければならない。
　また特許文献２に記載のＷＡＭシステムにおいては、航空機の気圧高度情報を用いるため、気圧によって測定値が変化し、レンジングＭＬＡＴ測位と比較して高精度な測定が困難である。特許文献２には、高精度に測定可能な覆域を拡大する技術は開示されていない。
　本発明は、トランスポンダ占有率を増大することなく移動体位置測定システムの覆域に進入してくる移動体を早期に捕捉し、高精度に移動体の位置を測定できる覆域を拡大することが可能となる移動体位置測定システム、中央局及び移動体位置測定並びにプログラムを提供することを目的とする。
　本発明の１例示態様による移動体位置測定システムは、互いに離れて配置され、移動体から送信された応答信号を受信する３つ以上の受信部と、前記受信部の１つに備えられ、質問信号を送信する送信部と、前記送信部が送信した質問信号に対応する応答信号を前記受信部の１つが受信した際の前記送信部の送信時刻と前記受信部の１つが受信した受信時刻に基づいて前記移動体から前記受信部の１つまでの距離を計算し、前記距離と前記移動体からの応答信号を前記受信部が受信した受信時刻に基づいて前記移動体の位置を計算する測位計算部と、前記質問信号の送信を制御する質問制御部と、を有し、前記測位計算部は、高度情報が含まれた前記応答信号を前記受信局の３つが受信した場合、前記移動体からの応答信号を受信した受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算し、前記質問制御部は、前記推定位置に向けて前記送信部に前記質問信号を送信させる。
　本発明の他の例示態様による移動体位置測定システムの中央局は、移動体から送信された高度情報を含む第１の応答信号が、互いに離れて配置された３つの受信部により受信された受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算し、前記質問信号を契機とし前記移動体から送信された第２の応答信号が前記３つの受信部により受信された受信時刻と前記移動体から前記受信部の１つまでの距離に基づいて前記移動体の位置を計算する測位計算部と、前記推定位置を前記移動体の位置として前記質問信号を送信させる質問制御部と、を有する。
　本発明のさらに他の例示態様による移動体位置測定方法は、移動体から送信された高度情報を含む第１の応答信号が、互いに離れて配置された３つの受信部により受信された受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算し、前記推定位置を前記移動体の位置として前記質問信号を送信させ、前記質問信号を契機とし前記移動体から送信された第２の応答信号が前記３つの受信部により受信された受信時刻と前記移動体から前記受信部の１つまでの距離に基づいて前記移動体の位置を計算する。
　本発明のさらに他の例示態様による記録媒体は、移動体位置測定システムのコンピュータに、移動体から送信された高度情報を含む第１の応答信号が、互いに離れて配置された３つの受信部により受信された受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算する処理と、前記推定位置を前記移動体の位置として前記質問信号を送信させる処理と、前記質問信号を契機とし前記移動体から送信された第２の応答信号が前記３つの受信部により受信された受信時刻と前記移動体から前記受信部の１つまでの距離に基づいて前記移動体の位置を計算する処理と、を実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体である。
　本発明の上記例示態様によれば、トランスポンダ占有率を増大することなく高精度に移動体の位置を測定できる覆域を拡大することが可能となる。
図１は、第１実施形態の移動体位置測定システムの構成を示すブロック図である。 図２は、図１の移動体の構成を示すブロック図である。 図３は、図１の受信局の構成を示すブロック図である。 図４は、図１の送受信局の構成を示すブロック図である。 図５は、図１の中央局の構成を示すブロック図である。 図６は、第１実施形態の移動体位置測定システムの動作を示すフローチャートである。 図７は、第１実施形態の受信局データ処理部の動作を示すフローチャートである。 図８は、受信局データ処理部が保存する情報の一例を示す図である。 図９は、第１実施形態のＭＬＡＴ測位計算部の動作を示すフローチャートである。 図１０は、第１実施形態の測位結果管理部の動作を示すフローチャートである。 図１１は、第１実施形態の質問制御メッセージ処理部の動作を示すフローチャートである。 図１２は、図１の各装置を実現する情報処理装置の構成の一例を示す図である。
　（実施形態の構成）
　次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　本実施形態は、航空管制の分野で使用される航空監視レーダであるＳＳＲ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ　Ｒａｄａｒ：二次監視レーダ）システムである場合を想定している。
　図１は本発明の第１の実施形態の移動体位置測定システム１の概略構成を示すブロック図である。
　なお図１及び図２から図５に示す、受信局１０、送受信局２０、中央局３０の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。本実施形態の受信局１０、送受信局２０、中央局３０の各装置の各構成要素の一部又は全部は、例えば図１２に示すような情報処理装置１００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。情報処理装置１００は、一例として、以下のような構成を含む。
　　・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１０１
　　・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１０２
　　・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１０３
　　・ＲＡＭ１０３にロードされるプログラム１０４
　　・プログラム１０４を格納する記憶装置１０５
　　・記録媒体１０６の読み書きを行うドライブ装置１０７
　　・通信ネットワーク１０９と接続する通信インタフェース１０８
　　・データの入出力を行う入出力インタフェース１１０
　　・各構成要素を接続するバス１１１
　本実施形態の受信局１０、送受信局２０、中央局３０の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム１０４をＣＰＵ１０１が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム１０４は、例えば、予め記憶装置１０５やＲＯＭ１０２やＲＡＭ１０３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ１０１が読み出す。
　なお、プログラム１０４は、通信ネットワーク１０９を介してＣＰＵ１０１に供給されてもよいし、予め記録媒体１０６に格納されており、ドライブ装置１０７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ１０１に供給してもよい。
　受信局１０、送受信局２０、中央局３０の各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置１００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置１００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。
　また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、その他の汎用または専用の回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ等やこれらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
　受信局１０、送受信局２０、中央局３０の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
　図１に戻り、本実施形態の移動体位置測定システム１の構成について説明する。移動体位置測定システム１は、図１に示すように、３つの受信部１１と、測位計算部３１と、質問制御部３２を備えている。受信部１１は互いに離れて配置されている。また図１に示すように３つの受信部１１のうち１つの受信部１１は、質問信号を送信する送信部２１を併設している。以下、受信部１１を備えた施設は、受信局１０ともいい、送信部２１と受信部１１を併設して備えた施設は、送受信局２０ともいう。複数の受信局１０及び送受信局２０は、位置が既知であり、移動体からの信号を受信し、受信時刻など受信信号に関する情報を出力する。
　測位計算部３１は、送受信局２０において質問信号が送信されてから移動体２からの応答信号を受信するまでの時間を測定することにより、送受信局２０と移動体２の距離を測定する。また送受信局２０が送信した質問信号に対する応答信号を受信局１０及び送受信局２０の３つで応答信号を受信したときは、上述の距離と３つの受信時刻とから４つの式からなる連立方程式を作成し、その連立方程式を解く３局レンジングＭＬＡＴ計算により移動体２の位置を計算する。
　また測位計算部３１は、送受信局２０が送信した質問信号に対応しない応答信号を受信局１０及び送受信局２０の３つで応答信号を受信したときは、応答信号に含まれる高度情報を用いて２次元のＭＬＡＴ計算により移動体２の位置を計算する。具体的には、測位計算部３１は、応答信号に含まれる高度情報を移動体２の高度として３つの式からなる連立方程式を作成しその連立方程式を解く。以下、この計算は２次元ＭＬＡＴ計算といい、２次元ＭＬＡＴにより計算した移動体２の位置は推定位置という。送信覆域内に進入してきた移動体２を移動体位置測定システム１が初期捕捉するまで、移動体に対する質問信号を送信することができないため、移動体が覆域内へ進入してからしばらくは、３局による３局レンジングＭＬＡＴ測位を開始できない。しかし例えばモードＳ等の規定により移動体２が自発的に応答信号を送信した場合には、受信局１０及び送受信局２０の３つで応答信号を受信できる場合がある。また近隣の他のシステムからの質問信号に対して移動体２が応答した場合にも受信局１０及び送受信局２０の３つで応答信号を受信できる場合がある。
　本実施形態では、受信局１０及び送受信局２０の３つで応答信号を受信できた場合、測位計算部３１が２次元ＭＬＡＴ計算により計算した移動体２の推定位置に向けて質問信号を送信するよう質問制御部３２が送信部２１を制御する。この構成により、トランスポンダ占有率を増大することなく移動体位置測定システムの覆域に進入してくる移動体を早期に捕捉し、３局レンジングＭＬＡＴ測位を開始して高精度に移動体の位置を測定できる覆域を拡大することが可能となる。
　なお受信局１０は、図１では２局、送受信局２０は、１局示しているが、２次元のＭＬＡＴ計算が可能な最低受信局数であればよく、図１に示す数以上であっても構わない。また図１に示すように測位計算部３１と、質問制御部３２は、中央局３０に設置される。中央局３０は、図１では１つのみ記載しているが、複数でも構わない。
　図２は、移動体２の構成を示すブロック図である。移動体位置測定システム１は、移動体２を、測位の対象（ターゲット）とする。図２に示すように移動体２は、アンテナ３と、ＳＳＲに対応したトランスポンダ４と、例えば気圧に基づいて高度を測定する気圧高度情報を生成する高度計５を備えている。ＳＳＲシステムでは、例えば、モードＡの質問信号を受信すると、その応答として移動体２の二次レーダ識別コードＤＢＣ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｂｅａｃｏｎ　Ｃｏｄｅ）が送信され、モードＣの質問信号を受信すると、その応答として移動体２の気圧高度情報などが送信される。アンテナ３は、電波の取り込み及び出力をする。トランスポンダ４は、アンテナ３から入力されたＳＳＲの質問信号である電波を受信し、デコードする。トランスポンダ４は、デコード結果に応じて、応答信号を生成し、電波信号としてアンテナ３へ出力する。高度計５は、例えば気圧に基づいて高度を測定する気圧高度計である。トランスポンダ４は、質問信号の質問内容に応じて移動体２の識別情報や高度情報を含む応答信号を出力する。トランスポンダ４は、ＳＳＲの規定により質問信号の受信から所定時間経過後に応答信号を送信する。
　図３は、受信局１０の構成を示すブロック図である。図３に示すように受信局１０は、アンテナ１２と、受信部１１を備えている。また受信部１１は、受信処理部１３と、時刻カウンター１４と、タイムスタンプ部１５と、メッセージ作成部１６と、メッセージ伝送部１７を備えている。アンテナ１２は、移動体２が出力する応答信号の電波信号を取り込み、受信部１１へ出力する。受信処理部１３は、アンテナ１２から入力される電波信号から振幅情報、位相情報等の信号情報を取り出す等の処理を行い、信号情報から応答信号の受信時刻を決定する。時刻カウンター１４は、他の受信局１０や中央局３０など他の構成部と参照時刻が一致するように、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）等を利用して受信局１０内のシステム時刻を生成する。タイムスタンプ部１５は、受信処理部１３から信号情報が入力されたタイミングで、時刻カウンター１４にて生成された時刻を取得する。メッセージ作成部１６は、受信処理部１３、タイムスタンプ部１５から入力されるデータを伝送することを目的として規定インタフェースによるフォーマットに従ってデータを加工する。メッセージ伝送部１７は、メッセージ作成部１６より入力される加工データを、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信媒体により規定のインタフェースに従って中央局３０へ伝送する。
　図４は、本発明の送受信局２０の構成を示すブロック図である。送受信局２０は、受信局１０の機能に加え、移動体２へ高度情報等を問い合わせる質問信号を送信する。送受信局２０は、図４に示すように、上述している受信局１０と同様なアンテナ１２と、受信部１１を備えている。受信部１１は、上述の受信局１０と同様に受信処理部１３と、時刻カウンター１４と、タイムスタンプ部１５と、メッセージ作成部１６と、メッセージ伝送部１７を備えている。送受信局２０は、図４に示すように、さらに送信部２１を備えている。送信部２１は、質問信号生成部２２と、送信処理部２３を備えている。質問信号生成部２２は、中央局４から送信された質問制御メッセージを受信し、例えばモードＳの規定の質問信号を生成するための情報を生成する。送信処理部２３は、質問信号生成部２２から伝送された情報を基にＳＳＲ質問信号を生成し、アンテナ１２に電波信号を伝送する。
　図５は、中央局４の構成を示すブロック図である。中央局３０は、受信局１０、送受信局２０からの情報を取得し、測位計算を実施する。図５に示すように中央局３０は、測位計算部３１と、質問制御部３２と、受信局データ処理部３３と、測位結果管理部３４を備えている。
　受信局データ処理部３３は、受信局１０、送受信局２０からのメッセージを受信する。受信局データ処理部３３は、必要に応じてデータの並べ替え、データの削除などのフィルタリング、特定のターゲットが同一時刻に出力したと推測される応答信号ごとに受信局１０、送受信局２０からのデータの紐づけ（グルーピング）を実施する。受信局データ処理部３３は、測位計算部３１へグルーピングデータを出力する。
　測位計算部３１は、受信局データ処理部３３から入力されるグルーピングデータを参照し、上述のように送受信局２０が送信した質問信号に対する応答信号を受信したときは、送受信局２０において質問信号が送信されてから移動体２からの応答信号を受信するまでの時間を測定する。測位計算部３１は、測定した時間により、送受信局２０と移動体２の距離を測定する。また測位計算部３１は、測定した距離と３つの受信時刻とから３局レンジングＭＬＡＴ計算により移動体２の位置を計算する。
　また測位計算部３１は、受信局データ処理部３３から入力されるグルーピングデータを参照し、上述のように送受信局２０が送信した質問信号に対応しない応答信号を受信局１０及び送受信局２０の３つで応答信号を受信したときは、２次元ＭＬＡＴ計算により移動体２の推定位置を計算する。
　また測位計算部３１は、受信局データ処理部３３から入力されるグルーピングデータを参照し、受信局１０及び送受信局２０の４つ以上で応答信号を受信したときは、距離の計算はしないで４つ以上の受信時刻から４つ以上の式からなる連立方程式を作成しその連立方程式を解くことで移動体２の位置を計算する。この計算は、一般に知られているＭＬＡＴ計算である。以下、この計算は４局ＭＬＡＴ計算という。このように測位計算部３１は、受信局データ処理部３３から入力されるグルーピングデータを利用して、グルーピングデータに応じて３局レンジングＭＬＡＴ計算、２次元ＭＬＡＴ計算及び４局ＭＬＡＴ計算のいずれかによりターゲットである移動体２の測位結果を出力する。
　測位結果管理部３４は、測位計算部３１で測位した移動体２の識別情報と測位結果を紐づけし、その情報を蓄積する。質問制御部３２は、測位結果管理部３４に保存された情報を基に、移動体２に対する質問信号を送受信局３に放送させるためのメッセージを生成し、送受信局３に伝送する。
　（実施形態の動作）
　次に本発明の第１の実施形態の移動体位置測定システムの動作概要について説明する。図６は、本発明の第１の実施形態における移動体位置測定システムの動作を示すフローチャートである。本図を利用してシステム全体のデータの流れを説明する。
　まず移動体２から、自発的もしくはシステムからの質問信号に応答する応答信号が電波により送信される（ステップＳ２０）。移動体２から送信された電波は空間を伝搬し、受信局１０及び送受信局２０に到着する。受信局１０及び送受信局２０は、到着した電波信号である応答信号の受信処理を実施する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。応答信号を受信すると、受信局１０、送受信局２０は、中央局３０へ処理データを送信する（ステップＳ２３、Ｓ２４）。中央局３０は、受信局１０、送受信局２０からの処理データを受信する（ステップＳ２５）。そして中央局３０の測位計算部３１は、３局レンジングＭＬＡＴ計算、２次元ＭＬＡＴ計算及び４局ＭＬＡＴ計算のいずれかを実施してターゲットである移動体２の位置を測位する（ステップＳ２６）。中央局１０の測位結果管理部３４は、測位結果が、４局ＭＬＡＴ計算の結果であるか、３局レンジングＭＬＡＴ計算の結果であるか、２次元ＭＬＡＴ計算の結果であるかどうか等の識別を行い、２次元ＭＬＡＴ計算の結果の場合は、計算結果を仮航跡データとして登録する（ステップＳ２７）。中央局３０の質問制御部３２は、測位結果管理部３４にて管理している航跡データを基に、仮航跡データが登録されている移動体２を質問対象と認識し、質問制御メッセージを作成し、送受信局２０に伝送する（ステップＳ２８）。質問制御メッセージを受信した送受信局２０は、質問対象となった移動体２に対し質問信号を電波により送信する（ステップＳ２９）。送信された電波は空間を伝搬し、質問対象となった移動体２が受信する（ステップＳ３０）。そしてステップＳ２０に戻りステップＳ２０からＳ３０が繰り返される。
　図７は、図６のステップＳ２５における本発明の第１の実施形態における受信局データ処理部３３の動作を示すフローチャートである。受信局データ処理部３３は、各受信局１０、送受信局２０から受信したデータを図示しないバッファに一時保存する。受信局データ処理部３３は、バッファに保存されているデータに対して、移動体２の識別情報であるターゲットＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）でデータを区別するターゲットＩＤ処理を行う（ステップＳ３１）。受信局データ処理部３３は、ターゲットＩＤ処理後のデータをさらにデータ種別によって区別する（ステップＳ３２）。データ種別とは、モードＳ、モードＡ、モードＣのどのデータかを示す種類である。受信局データ処理部３３は、ターゲットＩＤ、データ種別ごとに区別し、特定の移動体２及びデータ種別について、受信局、送受信局のＩＤと、応答信号の受信時刻を対応させて図示しないメモリに格納する。メモリに格納されたデータは、次段のグルーピング処理に使用される。受信局データ処理部３３は、受信局１０、送受信局２０にて受信した応答信号のうち移動体２から同時刻に送出されたと推定されるものを関連付けて、次段の測位計算部３１に出力する（ステップＳ３３）。以下、この処理は、グルーピング処理という。グルーピング処理の結果、受信局データ処理部３３は、特定の移動体２から送出されたと推定される応答信号について、複数の受信局、送受信局が受信した受信時刻がグルーピングされた、例えば図８に示すようなグルーピング結果情報をメモリに格納する。
　図９は、図６のステップＳ２６における本発明の第１の実施形態における測位計算部３１の動作を示す説明図である。
　測位計算部３１は、グルーピング結果情報に含まれた受信局１０、送受信局２０の数が４局以上か３局であるかを分類し（ステップＳ３４）、次段への処理を選択する受信局数選択処理を行い、ＭＬＡＴ測位計算処理を行う。測位計算部３１はグルーピング結果情報に含まれた受信局１０、送受信局２０の数が４局以上の場合、４局ＭＬＡＴ計算を行い、次段の測位結果管理部３４に測位結果を伝送する（ステップＳ３５）。３局以下の場合、測位計算部３１は、グルーピング結果情報の応答信号について質問応答識別処理を行う（ステップＳ３６）。このため例えば、測位計算部３１が、質問制御部３２から、送受信局２０への質問制御メッセージに格納されている送受信局２０での質問予定時刻を取得する。また測位計算部３１は、質問制御メッセージを作成する際に利用した移動体２の測位結果から移動体２と送受信局２０及び受信局１０間の距離を計算する。質問予定時刻と、計算した距離から、質問制御メッセージにより送信された質問信号に対する応答信号が送受信局２０及び受信局１０で受信される時刻を算出する。そして測位計算部３１は、その時刻近辺に送受信局２０及び受信局１０が質問信号の内容に合致した応答信号を受信した場合、対応していると判別してもよい。
　ステップＳ３６の結果から直前に送受信局２０に伝送した質問制御メッセージに対応する質問信号と、グルーピング結果情報の応答信号が対応しているかを判断する（ステップＳ３７）。対応する場合、測位計算部３１は、当該情報を基に送受信局２０において質問信号が送信されてから移動体２からの応答信号を受信するまでの時間から送受信局２０と移動体２の距離を測定する測距処理を行い、３局レンジングＭＬＡＴ計算を行う（ステップＳ３８）。ステップＳ３７において直前に送受信局２０に伝送した質問制御メッセージに対応する質問信号とグルーピング結果情報の応答信号が対応しないと判断した場合、グルーピング結果情報の応答信号に高度情報が含まれているか判断し（ステップＳ３９）、含まれている場合、測位計算部３１は、２次元ＭＬＡＴ計算を行う（ステップＳ４０）。
　図１０は、図６のステップＳ２７における本発明の第１の実施形態における測位結果管理部３４の動作を示す説明図である。測位結果管理部３４における航跡の登録情報は、本航跡と仮航跡の識別情報がある。仮航跡は質問制御メッセージ処理用の情報であるため、測位結果として本実施形態のシステムの外部には出力しない。ゆえに、仮航跡の外部出力によるＭＬＡＴ測位データの精度劣化は発生しない。
　測位結果管理部３４は、図９の処理に基づいて測位計算部３１が測位結果を出力した移動体２が、すでに測位結果管理部３４に登録されているかを判別する測位結果照合処理を行う（ステップＳ４１）。ステップＳ４１の結果、測位計算部３１が測位結果を出力した移動体２が登録済みか判断し（ステップＳ４２）、登録済みである場合、測位結果管理部３４は、登録されているのは移動体２の２次元ＭＬＡＴ測位結果、すなわち推定位置であるか判断する（ステップＳ４３）。移動体２の２次元ＭＬＡＴ測位結果、すなわち推定位置であれば、今回測位計算部３１が出力した測位結果が２次元ＭＬＡＴ測位結果、すなわち推定位置か判断し（ステップＳ４４）、２次元ＭＬＡＴ測位結果であれば、仮航跡データの更新を実施する（ステップＳ４５）。
　ステップＳ４３において登録されているのは２次元ＭＬＡＴ測位結果でない場合、今回測位計算部３１が出力した測位結果が２次元ＭＬＡＴ測位結果か判断し（ステップＳ４６）、今回測位計算部３１が出力した測位結果が２次元ＭＬＡＴ測位結果でなければ本航跡データの更新を実施する（ステップＳ４７）。
　ステップＳ４２において測位計算部３１が測位結果を出力した移動体２が登録済みでなければ、今回測位計算部３１が出力した測位結果が２次元ＭＬＡＴ測位結果か判断し（ステップＳ４８）、今回測位計算部３１が出力した測位結果が２次元ＭＬＡＴ測位結果であれば、新規仮航跡データの登録を実施する（ステップＳ４９）。今回測位計算部３１が出力した測位結果が２次元ＭＬＡＴ測位結果でなければ、新規本航跡データの登録を実施する（ステップＳ５０）。
　図１１は図６のステップＳ２８における本発明の第１の実施形態における質問制御部３２の動作を示す説明図である。
　質問制御部３２は、測位結果管理部３４に登録されている仮航跡データの移動体２の識別情報、すなわちターゲットＩＤ、及び移動体２の推定位置を取得する仮航跡データ確認処理を実施する（ステップＳ５１）。送受信局２０の送信覆域内に移動体２の推定位置が存在するかどうかを判別し（ステップＳ５２）、移動体２の推定位置が送信覆域内に存在する場合、対象となった移動体２に対する質問信号の生成のための情報を作成し、作成した情報を質問制御メッセージとして送受信局２０に伝送する質問制御メッセージ作成処理を行う（ステップＳ５３）。
　このように質問制御部３２により、送受信局２０の送信覆域内に推定位置が存在する移動体２に対してのみ質問が行えるため、不必要な質問送信を抑圧することが可能となる。
　（効果の説明）
　本実施形態の第１の効果は、ＷＡＭシステムの覆域が拡張できることである。その理由は、ＷＡＭシステムの送信覆域に進入してくる航空機（インバウンド機）を２次元ＭＬＡＴ計算により早期に捕捉することで、送信覆域内に進入した直後に送信制御を実施し、３局レンジングＭＬＡＴによる高精度の測位が可能になるためである。
　本実施形態の第２の効果は、ＷＡＭシステムからの質問信号送信の制御によって、電波環境の悪化を抑制できることである。その理由は、インバウンド機に対する送信制御実施可否を、２次元ＭＬＡＴ計算に基づく測位に基づき決定するため、送信覆域外の移動体に対して質問送信を実施する確率が低減できるためである。本効果は、電波法により定められた、ＷＡＭシステムによるトランスポンダ占有率を２％以内に抑えなければならないという制約を遵守する上でも重要である。
　なお、ステップＳ３５において４局ＭＬＡＴ計算においても、測位計算部３１は、当該情報を基に送受信局２０において質問信号が送信されてから移動体２からの応答信号を受信するまでの時間から送受信局２０と移動体２の距離を測定する測距処理を行い、送受信局２０と移動体２の距離を利用して移動体２の位置を計算しても構わない。またインバウンド機に対する送信は、２次元ＭＬＡＴ計算に基づく測位に限らず、受信局１０及び送受信局２０の３つがインバウンド機から高度情報を含む応答信号を受信した場合に、それらの受信時刻と高度情報に基づいて移動体の推定位置を計算するものであればよい。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願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。
　例えば、上記の説明では移動体２と送受信局２０のみ測距を行うものとして説明したが、移動体２と送受信局２０の測距のみならず、受信局１０にて応答信号を受信した際に、移動体２と受信局１０それぞれとの間の距離を算出する方式（マルチレンジング）でも構わない。
　さらに、上記の説明では中央局３０が質問信号に対する応答信号であるかどうかを判別するものとして説明したが、これに限らない。送受信局２０が受信データ処理の際に、質問信号に対する応答信号であるかどうかを判別し、質問信号に対する応答信号であった場合に送受信局２０で測距し、中央局３０に送信される受信局データに測距情報を含める方式でも構わない。
　また、グルーピング結果情報の応答信号に高度情報が含まれている場合、測位計算部３１は、２次元ＭＬＡＴ計算を行うことで推定位置を計算して仮航跡データを登録したが、これに限らない。例えば、移動体２が、ＧＰＳを使用して現在の位置と高度を放送するＡＤＳ－Ｂ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ―Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）システムを搭載している場合、送受信局２０から、モードＳ拡張スキッタ情報により送信される位置情報を取得し、その位置情報に基づいて仮航跡データの登録や更新を行ってもよい。
　１　移動体位置測定システム
　２　移動体
　３、１２　　アンテナ
　４　　トランスポンダ
　５　　高度計
　１０　　受信局
　１１　　受信部
　１３　　受信処理部
　１４　　時刻カウンター
　１５　　タイムスタンプ部
　１６　　メッセージ作成部
　１７　　メッセージ伝送部
　２０　　送受信局
　２１　　送信部
　２２　　質問信号生成部
　２３　　送信処理部
　３０　　中央局
　３１　　測位計算部
　３２　　質問制御部
　３３　　受信局データ処理部
　３４　　測位結果管理部

Claims (10)

  1. 　互いに離れて配置され、移動体から送信された応答信号を受信する３つ以上の受信手段と、
    　前記受信手段の１つに備えられ、質問信号を送信する送信手段と、
    　前記送信手段が送信した質問信号に対応する応答信号を前記受信手段の１つが受信した際の前記送信手段の送信時刻と前記受信手段の１つが受信した受信時刻に基づいて前記移動体から前記受信手段の１つまでの距離を計算し、前記距離と前記移動体からの応答信号を前記受信手段が受信した受信時刻に基づいて前記移動体の位置を計算する測位計算手段と、
    　前記質問信号の送信を制御する質問制御手段と、
    　を有し、
    　前記測位計算手段は、高度情報が含まれた前記応答信号を前記受信手段の３つが受信した場合、前記移動体からの応答信号を受信した受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算し、
    　前記質問制御手段は、前記推定位置に向けて前記送信手段に前記質問信号を送信させる、
    　移動体位置測定システム。
  2. 　前記質問制御手段は、前記推定位置が前記送信手段の送信覆域内に存在することを確認した場合、移動体に対する質問信号を送信させる請求項１に記載の移動体位置測定システム。
  3. 　前記応答信号は、前記移動体の識別情報を含み、前記受信手段から受信した応答信号を、前記識別情報と前記受信時刻とに基づいてグルーピングする受信局データ処理手段を有する請求項１又は２に記載の移動体位置測定システム。
  4. 　前記識別情報と前記受信時刻とに基づいてグルーピングされた前記応答信号が４以上存在する場合、前記測位計算手段は、前記第１又は第２の応答信号が受信局において受信された４以上の前記受信時刻に基づいて前記移動体の位置を計算する、
    　請求項３に記載の移動体位置測定システム。
  5. 　前記移動体の識別情報と、前記位置と、前記応答信号を送信した時刻の情報とを含む本航跡データと、前記移動体の識別情報と、前記推定位置と、前記応答信号を送信した時刻の情報とを含む仮航跡データと、を保持し、前記移動体の仮航跡データを前記移動体位置測定システム外に出力しない測位結果管理手段を有する、請求項３又は４に記載の移動体位置測定システム。
  6. 　前記測位結果管理手段は、前記測位計算手段が計算した結果が前記移動体の推定位置であり、識別情報が同一の移動体の仮航跡データが登録されている場合、仮航跡データを更新し、前記測位計算手段が計算した結果が前記移動体の位置である場合は、識別情報が同一の移動体の本航跡データが登録されている場合、本航跡データを更新する、請求項５に記載の移動体位置測定システム。
  7. 　前記送信手段と、前記受信手段の１つと、前記受信手段の１つが前記第１の応答信号を受信した受信時刻及び前記第１の応答信号に対応する前記質問信号を前記送信手段が送信した送信時刻に基づいて算出した前記移動体と前記受信手段との距離と前記受信時刻とを出力する送受信メッセージ作成手段と、を有する送受信局と、
    　前記受信手段の１つ以外受信手段と、前記受信手段の１つ以外の受信手段が前記第１の応答信号を受信した受信時刻を出力する受信メッセージ作成部と、を有する２つの受信局と、
    　を有する請求項１から６のいずれかに記載の移動体位置測定システム。
  8. 　移動体から送信された高度情報を含む第１の応答信号が、互いに離れて配置された３つの受信手段により受信された受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算し、前記質問信号を契機とし前記移動体から送信された第２の応答信号が前記３つの受信手段により受信された受信時刻と前記移動体から前記受信手段の１つまでの距離に基づいて前記移動体の位置を計算する測位計算手段と、
    　前記推定位置を前記移動体の位置として前記質問信号を送信させる質問制御手段と、
    　を有する移動体位置測定システムの中央局。
  9. 　移動体から送信された高度情報を含む第１の応答信号が、互いに離れて配置された３つの受信手段により受信された受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算し、
    　前記推定位置を前記移動体の位置として前記質問信号を送信させ、
    　前記質問信号を契機とし前記移動体から送信された第２の応答信号が前記３つの受信手段により受信された受信時刻と前記移動体から前記受信手段の１つまでの距離に基づいて前記移動体の位置を計算する、
    　移動体位置測定方法。
  10. 　移動体位置測定システムのコンピュータに、
    　移動体から送信された高度情報を含む第１の応答信号が、互いに離れて配置された３つの受信手段により受信された受信時刻と前記高度情報に基づいて前記移動体の推定位置を計算する処理と、
    　前記推定位置を前記移動体の位置として前記質問信号を送信させる処理と、
    　前記質問信号を契機とし前記移動体から送信された第２の応答信号が前記３つの受信手段により受信された受信時刻と前記移動体から前記受信手段の１つまでの距離に基づいて前記移動体の位置を計算する処理と、
    　を実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体。
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