(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計器着陸装置におけるグライドパスが形成する進入コースのモニタ装置を設置し、
このモニタ装置のモニタアンテナと前記グライドパスアンテナとの間に、電波を反射する反射体層と、この反射体層上に積層され電波を透過する誘電体層とにより構成した積層構造体を設置してグライドパスのモニタ反射面を形成し、
この積層構造体の前記誘電体層の厚みＤｓを、２２ｃｍ＜Ｄｓ＜２５ｃｍの範囲に設定したこと
を特徴とする航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項２】
前記誘電体層は、その誘電率εが、４≦ε≦６の範囲にある誘電体材料で形成したこと
を特徴とする請求項１に記載の航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項３】
前記反射体層は金属製の反射板で形成し、
前記誘電体層はアスファルトコンクリートで形成したこと
を特徴とする請求項１〜請求項２にそれぞれ記載の航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項４】
前記反射体層は、金網で形成したこと
を特徴とする請求項２に記載の航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項５】
前記誘電体層は、改質アスファルトで形成したこと
を特徴とする請求項１〜請求項２にそれぞれ記載の航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項６】
電波を反射する反射体層とこの反射体層上に積層され電波を透過する誘電体層とにより積層構造体を形成するとともに、この積層構造体を海上に浮かべた浮体を形成して海上空港とし、
この浮体に計器着陸装置を設置して前記積層構造体をグライドパスの反射面とし、
前記積層構造体の前記誘電体層の厚みＤｓを、グライドパスの進入コースからの角度偏位を表すＤＤＭが、前記積層構造体の表面の乾燥状態と湿った状態とにおけるそれぞれの値が互いに等しくなる交点における厚さＤｓに設定したこと
を特徴とする航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項７】
前記誘電体層の厚さＤｓは、２２ｃｍ≦Ｄｓ≦２６ｃｍの範囲に設定したこと
を特徴とする請求項６に記載の航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項８】
前記誘電体層は、その誘電率εが、４≦ε≦６の範囲にある誘電体材料を用いて形成したこと
を特徴とする請求項６〜請求項７にそれぞれ記載の航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【請求項９】
前記反射体層を鋼板で形成し、
前記誘電体層はアスファルトコンクリートで形成したこと
を特徴とする請求項６〜請求項８にそれぞれ記載の航空機等の進入コースの変動を防止する積層構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、陸上空港あるいは海上空港において、グライドパス（以下、ＧＰと記す）により設定される航空機等の進入コースの変動を防止することが出来る積層構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
計器着陸装置（以下、ＩＬＳと記す）は、視界不良の場合に使用する着陸システムであり、垂直方向の進入コース情報を与えるグライドパスと、水平方向の進入コース情報を与えるローカライザと、空港からの距離情報を与える３つのマーカとにより構成されている。
【０００３】
陸上空港は、平野部に限らず、積雪地帯や山岳地帯等のように気候の変動が激しい地域にも設けられており、それぞれＩＬＳが設置されている。又、近年、海上にも空港が建設されており、鋼製の大型浮体構造物（メガロフロート）が海上空港として使用されており、陸上空港と同様に、ＩＬＳが設置されている。
【０００４】
ＩＬＳのＧＰには、ＧＰアンテナの近傍に進入コースの進入角度を監視するためのモニタ（Near Field Monitor：以下、ＮＦＭと記す）が設置されている。そして、図２６に示すように、そのＮＦＭのモニタアンテナ２０はＧＰアンテナ２１の近傍に設置されており、このＧＰアンテナ２１とＮＦＭモニタアンテナ２０との間には、鉄板又は金網２２の上にアスファルトコンクリート２３が積層された構造のモニタ反射板２４が設置されている。
【０００５】
積雪地帯にある空港の場合には、ＩＬＳの最終進入コースがＧＰの反射面２４ａの積雪によって変化するという問題がある。これは、ＧＰでは地面反射を利用して進入コースが形成されるため、積雪があると、等価的に反射面が上昇して進入コースが変化すると考えられている。そのため、地上では、モニタ反射板２４上の積雪２５の除去作業、圧雪作業を行っている。
【０００６】
又、近年、海上空港として使用されているメガロフロート２６は、図１８に示すように、鋼板２７上にアスファルト２８を舗装した大型の浮体構造物であり、陸上空港と同様にＩＬＳが設置されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、モニタ反射板２４上の積雪２５の除去及び圧雪作業を行っているが、天候や時間が経過して雪質が変化すると、進入コース２９に大きな変動が発生する。これは、特に、積もった雪が解けだしている状態、いわゆる、融雪時に大きな変動が生じ、安全運行を阻害する原因となっており、又、モニタアラームの発生原因ともなり、ＩＬＳの運用にとって大きな障害となっていた。
【０００８】
又、図１８に示す海上空港として使用されるメガロフロート２６の場合には、ＧＰの反射面２６ａが、乾燥状態の場合と雨、雪等で濡れた状態の場合とでは、やはりＧＰの進入コース２９が上下にずれるという問題があった。このような現象は、陸上空港では発生しない問題であった。
【０００９】
そのため、陸上空港では除雪及び圧雪作業の必要のないモニタ反射板２４の開発が要望されており、又、海上空港では、進入コース２９がＧＰの反射面２６ａの乾湿状態に影響されないものが求められていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる発明は、計器着陸装置におけるグライドパスが形成する進入コースのモニタ装置を設置し、このモニタ装置のモニタアンテナとグライドパスアンテナとの間に、電波を反射する反射体層と、この反射体層上に積層され電波を透過する誘電体層とにより構成した積層構造体を設置してグライドパスのモニタ反射面を形成し、この積層構造体の誘電体層の厚みＤｓを、２２ｃｍ＜Ｄｓ＜２５ｃｍの範囲に設定したものである。
【００１１】
請求項２に係わる発明は、誘電体層は、その誘電率εが、４≦ε≦６の範囲にある誘電体材料で形成したものである。
【００１２】
請求項３に係わる発明は、反射体層は金属製の反射板で形成し、誘電体層はアスファルトコンクリートで形成したものである。
【００１３】
請求項４に係わる発明は、反射体層は、金網で形成したことものである。
【００１４】
請求項５に係わる発明は、誘電体層は、改質アスファルトで形成したものである。
【００１５】
請求項６に係わる発明は、電波を反射する反射体層とこの反射体層上に積層され電波を透過する誘電体層とにより積層構造体を形成するとともに、この積層構造体を海上に浮かべた浮体を形成して海上空港とし、この浮体に計器着陸装置を設置して積層構造体をグライドパスの反射面とし、積層構造体の誘電体層の厚みＤｓを、グライドパスの進入コースからの角度偏位を表すＤＤＭが、積層構造体の表面の乾燥状態と湿った状態とにおけるそれぞれの値が互いに等しくなる交点における誘電体層の厚さＤｓに設定したものである。
【００１６】
請求項７に係わる発明は、誘電体層の厚さＤｓは、２２ｃｍ≦Ｄｓ≦２６ｃｍの範囲に設定したものであり。
【００１７】
請求項８に係わる発明は、誘電体層は、その誘電率εが、４≦ε≦６の範囲にある誘電体材料を用いて形成したものである。
【００１８】
請求項９に係わる発明は、反射体層を鋼板で形成し、誘電体層はアスファルトコンクリートで形成したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
この発明の第１の実施例を、図１〜図１６、図２６に基づいて詳細に説明する。
図１は積雪の誘電率εｓの周波数特性図、図２は積雪面の電波の反射状態を示す説明図、図３は積雪の深さとＤＤＭとの関係を示す図、図４は誘電率εｓ及び雪質とをパラメータとして、ＧＰ反射面に積雪した時の雪質に対する進入コースの変化を示す図、図５は釧路空港におけるＧＰ−ＮＦＭの融雪実験結果を示す図、図６は積雪がある場合の電波反射モデルの説明図、図７〜図１２は、雪質によるＮＦＭの変化を示す図で、積雪の厚さ及び誘電率εｓの実数部εｓ’の値を各種変えた時の図を示す。図１３はアスファルトコンクリートの厚さを変えた場合のＮＦＭの変化を示す図、図１４〜図１６は、各種の条件を設定した場合の誘電体層の厚さＤｓとその誘電率εとの関係を示す図である。
【００２０】
まず、発明者は積雪の物理的性質がＧＰの進入コースに与える影響を測定するために、ＧＰアンテナ近傍における積雪の誘電率εｓを測定した。積雪の物理的性質としては、新雪、融雪、圧雪、湿雪の各状態が考えられる。
【００２１】
測定装置（図示せず）及びその方法としては、地上に受信アンテナをその放射方向を下方に向けて設置し、この受信アンテナの対向する積雪面下の地中に、送信アンテナを埋設した。送受信アンテナの間隔を１．８ｍ、送受信アンテナとして電磁ホーンを使用し、受信アンテナにネットワークアナライザーを接続して被測定積雪面の伝達特性Ｓ２１を測定した。この測定値に対して積雪面の厚さを補正してから誘電率εｓを算出した。ここで、雪の誘電率εｓは、εｓ＝εｓ’−εｊ”なる複素数で表される。図１はその測定結果を示すもので、新雪、融雪、湿雪及び圧雪状態における誘電率εｓの周波数特性を示している。
【００２２】
図１において、−●−曲線は人工的に圧雪した場合、−▲−曲線は重機で圧雪した場合をそれぞれ示している。誘電率εの実数部を示すε’の周波数特性は、いずれも平坦である。誘電率εｓの虚数部を示すεｓ”の周波数特性は、新雪の場合は平坦であるが、人工圧雪及び重機圧雪の場合にも図１に示すように変動している。これは、人力で積み上げて圧雪状態にしたために、内部の雪の密度が不均一になっているためである。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１は測定した各種の雪質とその誘電率εｓの代表値を示しており、誘電率εｓの実数部εｓ’は、雪質により、１＜εｓ’≦２０で示すように広い範囲で変化している。
【００２５】
一方、図２は、積雪面における電波の反射モデルを示すもので、ＧＰの電波は水平偏波で、グレージング角φは３度〜６度程度である。積雪面に到着した電波は、一部は表面反射波１として積雪表面（ＧＰの反射面２４ａ）で反射し、残りの部分は雪中に透過波４として透過する。雪中に透過した透過波４は、多重反射を繰り返し、その一部は多重反射波２として自由空間に放出される。
そこで、発明者は、ＧＰの反射面２４ａの積雪２５が、ＧＰの進入コースへ与える影響について調べるために、以下のような実験及び予測計算を行った。
【００２６】
まず、雪の深さとＤＤＭ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）との関係を求めた。図３は、誘電率εｓをパラメータとして、ＧＰ反射面における積雪時の雪の深さと１．３ＮＭ遠方のコース上のＤＤＭとの関係を計算により求めたもので、雪質によってＤＤＭの振幅・周期が波状的に変化している。なお、ＤＤＭは、ＧＰ受信機の指示値で、進入コースからの角度偏位を表している。航空機に設置されている受信機（クロスポインター）のフルスケールは、７５μＡで、０．３６度に相当している。
【００２７】
即ち、誘電率εｓが小さい新雪の場合には、ＤＤＭの振幅変化が大きくなる。これは雪中への透過成分が多くなることによる多重反射成分の影響が増したためである。誘電率εｓが大きい圧雪の場合には、表面反射成分が支配的となりＤＤＭの変動が減少するためである。
【００２８】
次に、発明者は、積雪の深さを一定とした時の受信地点とＤＤＭとの関係を以下のようにして求めた。
図４は、誘電率εｓ及び雪質とをパラメータとして、ＧＰの反射面２４ａに積雪した時の雪質に対する進入コースの変化について予測計算結果を示すもので、ＧＰ前方の積雪２５の深さを３００ｍ以遠も一定の２８ｃｍとした時のＧＰの進入コースの変化を予測したものである。図４中の地形断面図に示すように、進入コースの歪み、即ち、パスベンドは、ＧＰから７００ｍ遠方に位置する丘とその先の３０ｍの段差の影響である。
【００２９】
さらに、図４に示すように、パスベンドの形状は、雪質によらず全て等しくなっているが、積雪による多重反射の影響は、進入コースを上下に偏位させる働きがある。そこで、図４より明らかであるように、雪質が新雪及び湿雪である時の誘電率εｓの実数部εｓ’≦１．９５になると、進入コースの遠方及び近傍において、ＩＣＡＯのＣＡＴ−１の規格値を越える。雪質が圧雪状態の時のように、誘電率εｓの実数部εｓ’≧２．５になると、進入コースの上下の偏位量が減少し、ＣＡＴ−１の規格値をすべて満足している。
【００３０】
以上のことから、ＧＰ反射面２４ａにおける積雪２５の雪質が、進入コースの偏位に重要な意味を持つことが判明した。即ち、ＧＰ反射面２４ａの雪質を、εｓ’≧２．５の圧雪状態に維持すれば、進入コースはパスベントの許容値からはずれることはないとの結論が得られた。
【００３１】
一方、雪質が、εｓ’≦１．９５の新雪及び湿雪になると、進入コースの遠方及び近傍において、ＩＣＡＯのＣＡＴ−１の規格値を越える。これは、実際に積雪地帯にある空港では、図２７に示すように、ＧＰのＮＦＭのモニタ反射板２４上の積雪２５が融雪状態になると、ＧＰモニタ２０の警報が発生するため運用を停止し、ＮＦＭのモニタ反射板２４上の除雪が煩雑に行われていることからも明らかである。
【００３２】
このようにして、積雪状態がＧＰの反射面２４ａに与える影響を解明した後、発明者は、さらに、ＧＰの反射板２４上の乾湿状態による表面反射波１の変化を一定にするためのＮＦＭの反射板２４の条件を見いだした。以下、これについて説明する。
【００３３】
従来使用されているＮＦＭの反射板２４は、図２７に示すように、厚さ５ｃｍのアスファルトコンクリート２３の下に電波を反射する鉄板又は金網２２が敷設されている。しかしながら、従来は、図５に示すように、そのモニタ反射板２４上に積もった雪が溶け出す時、融雪面を完全反射面に置き換えて計算したモニタの変動では説明のできない大きな変動が生じる。
【００３４】
図５は、釧路空港で測定した雪の融雪データで、雪深さ５ｃｍで、これが日照により融雪し、雪質がシャーベット状になり、最後に溶けた水が排水されるまでのＤＤＭを測定したものである。なお、ＧＰ送信アンテナは、２周波ＧＰアンテナ方式である。図５から明らかなように、融雪時には、アラームレベル（４０μＡに設定されている）を越える変動が発生した。
【００３５】
そこで、発明者は、融雪時におけるこのような大きな変動を解析し、この変動が最小になる条件を見いだした。以下、これについて説明する。
図６は、発明者が用いた積雪がある時の電波の反射モデルの断面図を示すもので、電波を反射する反射体層３１として金網を用い、この反射体層３１上に電波を透過する誘電体層３２としてアスファルトコンクリートが積層されて積層構造体３０が形成されている。さらに、この誘電体層３２の上に雪が積もって積雪層が形成されている電波反射モデルを用いて予測計算を行った。
なお、入射波の周波数は、ＧＰで使用する３３０ＭＨｚ、電波の偏波面は水平偏波である。積雪の雪深さは比較的薄く、均一に融雪すると仮定し、ＧＰアンテナ方式を１周波のナルレファレンスＧＰアンテナとし、ＮＦＭアンテナまでの距離を６１ｍとした。
【００３６】
図６に示すように、積雪面に到達した電波は、スネルの定理により決まる透過波の角度φｓｓ、φｃｃで、積雪層及び誘電体層３２であるアスファルトコンクリートに対して透過又は反射を繰り返す。求める地面反射波３は、表面反射波１（Ｒ０１）と積雪面から透過して再放出される多重反射波２とのベクトル和として求められる。
【００３７】
図６に示す電波反射モデルにおいて、積層構造体３０上の積雪２５の深さＤｓｗを、Ｄｓｗ＝４ｃｍ、２ｃｍ、０．５ｃｍの３つの状態に設定した。さらに、雪質の変化は、雪の誘電率εｓの実数部εｓ’を１〜１０迄変化し、損失項の虚数部εｓ”を、０．００１（乾雪）、０．０１（通常）、０．３（湿雪）として、新雪から融雪迄の雪質の変化をあたえている。又、誘電体層（アスファルトコンクリート）３２の厚さＤｓは、実際のものは、上記したように、Ｄｓ＝５ｃｍであるが、この予測計算では、Ｄｓを５ｃｍステップで、０ｃｍ〜３０ｃｍ迄計算した。そして、誘電体層３２を構成するアスファルトコンクリートの誘電率ε＝４−ｊ０．１とした。
【００３８】
次に、融雪時の計算結果について検討する。
図７〜図１２は、それぞれ新雪から融雪までの雪の誘電率εｓの実数部εｓ’を変化させた時のＤＤＭの計算結果を示すものである。雪の深さＤｓｗは、４ｃｍ、２ｃｍ、５ｍｍの３つの状態について行った。いずれの図においても、アスファルトコンクリートの厚さ（誘電体層３２の厚さ）Ｄｓが、２５ｃｍ〜１０ｃｍに変化すると、ＮＦＭの融雪特性が急増することが明らかである。
【００３９】
なお、融雪特性は、誘電体層の厚さＤｓ＝１０ｃｍの時は上限値となり、誘電体層の厚さＤｓ＞１０ｃｍとなると−側に偏位し、誘電体層の厚さＤｓ＝１５ｃｍの時は下限値となり、誘電体層の厚さＤｓ＞１５ｃｍになると、＋側に偏位するようになり、誘電体層の厚さＤｓ＝５ｃｍに収斂する状態となる。このように、誘電体層の厚さＤｓを厚くしていくと、上記の融雪特性が繰り返される。
誘電体層の厚さＤｓ＝２０ｃｍ〜３０ｃｍの時の融雪特性は、相対的に変化が緩やかである。図１２に示すように、誘電体層の厚さＤｓ＝２５ｃｍの時、融雪特性は、４μＡ〜９μＡ以下の変化となっている。
【００４０】
次に、誘電体層の厚さ（アスファルトコンクリートの厚さ）Ｄｓを可変にした時の計算結果について検討する。
図１３は、雪質を新雪、圧雪、融雪の３つの状態に固定し、誘電体層の厚さＤｓを可変した時のＮＦＭの変化を示すものである。
【００４１】
図１３において、▲１▼５ｃｍ＜Ｄｓ＜１０ｃｍの時、新雪と融雪時のＮＦＭの変化、即ち，ＤＤＭの変化は、２４μＡから３６μＡに増加する。この値は、図５に示す実験値に近い融雪特性であることが判明した。従って、予測計算の結果が有効であることが確認された。
▲２▼Ｄｓ＝１０ｃｍの時、ＮＦＭの変化は上限値となる。
▲３▼１０ｃｍ＜Ｄｓ＜１７ｃｍの時、ＤＤＭは＋側から−側に偏位する。これは、図６に示す積雪層の表面反射の位相とアスファルトコンクリートを透過して外部に反射される多重反射の位相遅延量が逆相となるためである。
▲４▼以上のことから、誘電体層３２がアスファルトコンクリートの場合、その厚さＤｓの最適値は、図１３に示すように、２２ｃｍ＜Ｄｓ＜２５ｃｍの範囲であることが判明した。その時のＤＤＭの変化は、５μＡ〜９μＡになることが確認された。この程度の変化であれば、ＧＰモニタが警報を発することはない。従って、モニタ反射板２４の除雪をする必要もなく、ＧＰを運用することが出来る。
▲５▼Ｄｓ＝２２．５ｃｍの場合、融雪時のＤＤＭの変化が５μＡになるが、その平均値は、１５μＡと低下する。
▲６▼Ｄｓ＝２５ｃｍの場合、融雪時のＤＤＭの変化は、９μＡになるが、その平均値は−７μＡとなり、パス角に近い値となる。
【００４２】
以上のように、各種の実験及び予測計算結果とから、誘電体層３２がアスファルトコンクリートの場合、その厚さＤｓの最適値は、図１３に示すように、２２ｃｍ＜Ｄｓ＜２５ｃｍの範囲であることが判明した。
発明者は、さらに、他の誘電体材料で積層構造体３０を形成したものについても、その厚さＤｓが、上記の最適値が適当な値であるかを判断するために、図１４、図１５に示すように、ＧＰ電波の反射面を形成する積層構造体３０の誘電体層３２の最適な厚さＤｓと誘電率εとの関係を求めた。
【００４３】
なお、誘電率εを可変にするために、誘電率εがそれぞれ異なる下記の３種類の誘電材料で誘電体層３２を形成した積層構造体３０を用いた。各積層構造体３０は、誘電率ε＝４のアスファルトコンクリート、誘電率ε＝４．８６−ｊ０．１７のアスファルト、誘電率＝５．０６−ｊ０．１２の改質アスファルトの３種類を用い、融雪時の積雪の厚さＤｓｗ、受信点の距離を可変とした。
【００４４】
図１４は、融雪時の積雪の厚さＤｓｗ＝４ｃｍの場合で、受信点１５００ｍの時の結果を示している。図１５は、積雪の厚さＤｓｗ＝１ｃｍの場合で、受信点６１．５ｍ及び１５００ｍにおける結果を示している。
これらの結果から、誘電体層３２の厚さＤｓの最適値を求めるために用いたアスファアルトコンクリートの場合と同様に、ＧＰの反射面として使用可能な積層構造体３０の誘電体層３２の誘電率εを変えても、その誘電体層３２の最適な厚さＤｓは、２２ｃｍ＜Ｄｓ＜２５ｃｍの範囲であることが判明した。
【００４５】
又、図１６は、融雪時における積層構造体３０の誘電体層の厚さＤｓとＤＤＭとの関係を求めたもので、積雪の厚さＤｓｗ＝１ｃｍ、受信点６１．６ｍと１５００ｍとした場合、誘電体層３２の誘電率ε＝５．０６−ｊ０．１２もので、最適値の誘電体層３２の厚さＤｓから多少ずれてもＤＤＭの変化は少ないことが判明した。
【００４６】
【実施例２】
この発明の第２の実施例を、図１７〜図２６に基づいて詳細に説明する。
図１７はメガロフロート２６にＩＬＳ−ＧＰを設置した時のグライドパス形成の概略図を示す。図１８はメガロフロート２６の反射面２６ａにおける電波の反射モデル、図１９はグライドパス受信点が６１ｍ、誘電体層３２のアスファルト舗装の厚さを変えた時の各反射成分の描く軌跡、図２０はアスファルト舗装の厚さを変えた時の反射特性を示す図、図２１は誘電体層３２のアスファルト舗装の厚さを変えた時のＤＤＭの変動を示す図、図２２はＧＰスケールモデルを示す図、図２３、図２４はＧＰの進入コース特性を示すもので、図２３は反射体層３１としてアルミニウム平板のみの場合、図２４は反射体層３１に誘電体層３２を積層した場合を示す。図２５は誘電体層の厚さとＤＤＭとの関係を示す図である。
【００４７】
メガロフロート２６は大型の浮体構造物であり、近年、このメガロフロートが海上空港として使用されているが、陸上空港とは、以下の点が異なっている。
鋼板上にアスファルト舗装した積層構造体である。
浮体の海面隣接部は２ｍの海面段差がある。
潮位により上下方向の変動がある。
波浪による弾性変形により地面構造の変形がある。
【００４８】
メガロフロート２６を海上空港として使用した場合、この反射面２６ａの構造がＧＰ特性にどのような影響を及ぼすかについてのデータはない。そこで、発明者は、上記▲１▼及び▲２▼の影響について先ず検討した。以下、説明する。
【００４９】
図１７に示すように、メガロフロート２６にＩＬＳ―ＧＰを設置した場合に形成されるグライドパス（進入コース）２９は、ＳＢアンテナ（ｕｐｐｅｒ  ｓｉｄｅ  ｂａｎｄ  ａｎｔｅｎｎａ）から放射されるＳＢ（ｓｉｄｅ  ｂａｎｄ）信号の直接波と反射波とによりＳＢ放射パターン４０が形成される。ＳＢパターンの３度のナルがＧＰの進入コース２９となる。
【００５０】
陸上空港では、ＧＰ前方の反射面は大地であるため、地面からの反射波は表面反射を考慮すればよい。しかしながら、メガロフロート２６の反射面の構造は、電波を反射する反射体層３１として鋼板が使用され、この鋼板の上に誘電体層３２としてアスファルト２８で舗装したものが積層された積層構造体３０となっている。
【００５１】
そのため、アスファルト２８に透過した電波は、鋼板で反射し、再び自由空間に放出される。この多重反射の影響と海面隣接部のエッジで生じる回析波の影響とがＧＰの進入コース２９の歪み、いわゆる、パスベントを生じさせる主たる要因である。
そこで、発明者は、上記実施例１で述べたと同様にして、図１８に示す反射モデルにより各種の予測計算を行い、ＧＰの進入コース４４に対するメガロフロート２６の影響を最小にする条件を見いだした。以下、説明する。
【００５２】
図１８に示すように、メガロフロート（浮体）２６のＧＰ反射面２６ａで反射するＧＰ電波は、周波数３３０ＭＨｚ、水平偏波、グレージング角φは、数度以下である。メガロフロート２６の表面に電波が入射すると、反射面２６ａでは、表面反射波１と透過波４とに分かれ、透過波４はアスファルトの境界面で反射を繰り返す多重反射となり、その一部は自由空間に放出される。従って、浮体の反射面Γｇでは、表面反射成分Γｓと多重反射成分Γｍとのベクトル和となる。
【００５３】
図１９は、グライドパス受信点が６１ｍ、誘電体層のアスファルト舗装の厚さを変えた時の各反射成分の描く軌跡で、多重反射はアスファルト舗装の厚さによる位相遅れにより楕円状に変化する。なお、楕円の中心は表面反射成分となる。
【００５４】
図２０は、誘電体層３２であるアスファルト舗装の誘電率ε＝４．８６−ｊ０．１７の場合、アスファルト舗装の厚さＤｓを変えた時の反射係数の変化を示している。破線は表面が乾燥している時、実線は表面が濡れている時を示しており、表面が乾燥している時の反射係数は、Ｃ点で最小となる。これは多重反射波の位相遅れが表面反射波に対して位相はずれとなるためである。
【００５５】
メガロフロート２６を実際に海上空港として使用する場合には、外気にさらされており、天候次第でその表面は乾燥状態や湿った状態となる。そこで、発明者は、図２１に示すように、アスファルト舗装の厚さを変えた時のＧＰモニタの近傍において、受信特性を計算した。なお、実線は表面が乾燥している時、破線は表面が濡れている時の受信特性を示している。
表面が濡れている時は、ＤＤＭが波状に変動し、Ｂ点で最大値となり、Ａ点ではＤＤＭの変化が緩やかになっている。
【００５６】
次いで、発明者は、メガロフロート２６のスケールモデルを作成し、地面の構造に対する基本的な特性について実験した。以下、これについて説明する。
【００５７】
図２２において、９．６ＧＨｚのＩＬＳ送受信装置４１を使用して、縮尺率１／３０のＧＰのスケールモデル実験を行った。ＧＰのパス角θについて、実際は３度であるが、測定距離を短縮するために、６度で測定した。この角度差は、ＧＰが水平偏波であるため、反射特性には大きな影響を与えないと考えられる。
【００５８】
スケールモデルは、図２２に示すように、ＧＰの電波を反射する反射面４２としては、３ｍ×４ｍのアルミ平板４３（図２３）を用い、その上に厚さ１ｃｍの石膏ボード（１ｍ×２ｍ）を６枚敷設して誘電体層３２を形成した積層構造体３０として、メガロフロート２６の地面の構造を等価的に形成した。石膏ボードの比誘電率は、９．６ＧＨｚで＝２．４−ｊ０．３であり、この値は、アスファルト舗装の比誘電率＝４．８６−ｊ０．１７に比べて多重反射のＧＰの進入コースに対する影響は大きくなる。アルミ平板４３は周辺エッジの回析波の影響について評価することが出来る。
【００５９】
そこで、発明者は、ＧＰの反射面の構造について、誘電体層３２を含まないアルミ平板４３の反射体層３１のみで反射面が形成されている場合について、ＧＰの進入コース形成に関する実験及び計算を行った。図２３において、実線は計算結果、●●●印は実験結果を示している。
【００６０】
ＧＰの進入コース４４の歪み、即ち、パスベンドは、アルミ平板４３の周辺エッジの回析波によって生じるが、距離４ｍ〜７．５ｍの範囲で発生している周期の短いＤＤＭの変動は、側面エッジの回析波により生じ、振幅の大きなパスベンドは、前方エッジの回析波によって生じる。
前方エッジの回析波によるパスベンドは、計算結果及び実験結果とも一致している。側面エッジの回析波によるパスベンドは、実験結果のほうが計算結果より小さくなっているが、実験場として使用した無響室の側壁からの反射波が影響していると思われる。なお、周辺エッジの回析波によるパスベンドの計算は、ＧＴＤ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により解析した。
【００６１】
次に、発明者は、アルミ平板４３上に誘電体層３２として石膏ボードを積層した積層構造体（図示せず）をＧＰの反射面４２とした時のＧＰパスの進入コース形成に関する実験及び計算を行った。図２４において、実線は表面が乾燥状態の場合の計算結果を示し、破線は表面が湿った状態の場合の計算結果を示している。●●●印は表面が乾燥状態の場合の実験結果を示し、▲▲▲印は表面が湿っ状態の場合の実験結果を示している。
【００６２】
図２４において、誘電体層３２として石膏ボードを反射体層上に積層することにより、図２３に示す反射体層のみの場合に比較して、ＧＰの平均進入コース４４が＋ＤＤＭ側に大きく変動しているが、これは多重反射による影響である。
さらに、ＧＰ反射面４２（図１７では２６ａ）となる積層構造体４１（図１７では２６）の表面を乾燥状態にすると、進入コース４４（図１７では２９）は、＋ＤＤＭ側に３５μＡずれ、表面を湿った状態にすると、進入コース４４は＋ＤＤＭ側に４５μＡずれた結果が得られた。これは、天候により反射特性が相違することを意味している。平均進入コース４４のずれは、ＧＴＤにより計算すると、１０μＡとなり、実験結果とほぼ一致した。
【００６３】
以上のことから、メガロフロート２６（図１７）を海上空港として使用する場合には、天候により表面が乾湿状態となるため、ＧＰ反射面４２（図１７では２６ａ）の反射特性が変化し、ＧＰの平均進入コース４４（図１７では２９）が上下に偏位することが確認された。このように、ＧＰ反射面の乾燥状態か湿った状態かによる両進入コースのずれは、図２５に示す誘電体層の厚さＤｓ＝１．１ｃｍにそれぞれ対応する点の乾燥状態及び湿った状態の時のＤＤＭのずれを意味している。
【００６４】
そこで、発明者は、図２１における乾燥状態及び湿った状態におけるＤＤＭの交点に着目した。図２５において、誘電体層の厚さＤｓ＝０．９５ｃｍ〜１．１ｃｍにした時の表面が乾燥状態及び湿った状態におけるＧＰの進入コースのずれは減少している。同様に、図２１における第２、第３……の交点についても上記と同様に誘電体層３２の最適な厚さＤｓが存在する。例えば、メガロフロート２６として実際に使用されている誘電体層の厚さＤｓの近傍値では、最適な厚さＤｓは、２２≦Ｄｓ≦２６の値となる。
【００６５】
このように、両状態における進入コース４４のずれを最小にする点が見いだされた。このことから、誘電体層の厚さＤｓを、乾燥状態と湿った状態とのＤＤＭの交点の時の厚さにすれば、両状態においてＧＰの進入コースが一致し、ひいては天候に左右されない進入コースを形成出来ることが確認された。
【００６６】
【発明の効果】
この発明は、計器着陸装置におけるグライドパスが形成する進入コースのモニタ装置を設置し、このモニタ装置のモニタアンテナとグライドパスアンテナとの間に、電波を反射する反射体層と、この反射体層上に積層され電波を透過する誘電体層とにより構成した積層構造体を設置してグライドパスのモニタ反射面を形成し、この積層構造体の誘電体層の厚みＤｓを、２２ｃｍ＜Ｄｓ＜２５ｃｍの範囲に設定したので、融雪時におけるＧＰの進入コースの変動を軽減することが出来る。
【００６７】
さらに、この発明は、電波を反射する反射体層とこの反射体層上に積層され電波を透過する誘電体層とにより積層構造体を形成するとともに、この積層構造体を海上に浮かべた浮体を形成して海上空港とし、この浮体に計器着陸装置を設置して積層構造体をグライドパスの反射面とし、この積層構造体の誘電体層の厚みＤｓを、グライドパスの進入コースからの角度偏位を表すＤＤＭが、積層構造体の表面の乾燥状態と湿った状態とにおけるそれぞれの値が互いに等しくなる交点における厚さＤｓに設定するとともに、この誘電体層の厚さＤｓを、２２ｃｍ≦Ｄｓ≦２６ｃｍの範囲に設定したので、ＧＰの反射面の乾湿状態に基づくグライドパスの進入コースのずれやゆがみをなくすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪の誘電率εｓの周波数特性図である。
【図２】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪面の電波の反射状態を示す説明図である。
【図３】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪の深さＤｓｗとＤＤＭとの関係を示す図である。
【図４】この発明の第１の実施例を示すもので、誘電率εｓ及び雪質とをパラメータとして、ＧＰ反射面に積雪した時の雪質に対する進入コースの変化を示す図である。
【図５】この発明の第１の実施例を示すもので、釧路空港におけるＧＰ−ＮＦＭの融雪実験結果を示す図である。
【図６】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪がある場合の電波反射モデルの説明図である。
【図７】この発明の第１の実施例を示すもので、雪質によるＮＦＭの変化を示す図である。
【図８】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝４ｃｍ、誘電率εｓの虚数部εｓ”＝０．０５の場合を示す図である。
【図９】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝２ｃｍ、誘電率εｓの虚数部εｓ”＝０．０１の場合を示す図である。
【図１０】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝２ｃｍ、誘電率εｓの虚数部εｓ”＝０．０５の場合を示す図である。
【図１１】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝０．５ｃｍ、誘電率εｓの虚数部εｓ”＝０．０５の場合を示す図である。
【図１２】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝０．５ｃｍ、誘電率εｓの虚数部εｓ”＝０．０１の場合を示す図である。
【図１３】この発明の第１の実施例を示すもので、アスファルトコンクリートの厚さを変えた場合のＮＦＭの変化を示す図である。
【図１４】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝４ｃｍ、誘電率εｓの虚数部εｓ”＝０．１と０．２、受信点１５００ｍに設定した場合の誘電体層の厚さＤｓとその誘電率εとの関係を示す図である。
【図１５】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝４ｃｍ、受信点６１ｍと１５００ｍに設定した場合の誘電体層の厚さＤｓとその誘電率εとの関係を示す図である。
【図１６】この発明の第１の実施例を示すもので、積雪Ｄｓｗ＝１ｃｍ、誘電率ε＝４．８６−ｊ０．１７、受信点６１．５ｍと１５００ｍに設定した場合の誘電体層の厚さＤｓとその誘電率εとの関係を示す図である。
【図１７】この発明の第２の実施例を示すもので、メガロフロート２６にＩＬＳ−ＧＰを設置した時のグライドパス形成の概略図である。
【図１８】この発明の第２の実施例を示すもので、メガロフロート２６の反射面２６ａにおける電波の反射モデルである。
【図１９】この発明の第２の実施例を示すもので、グライドパス受信点が６１ｍ、誘電体層３２としてのアスファルト舗装の厚さＤｓを変えた時の各反射成分の描く軌跡を示す図である。
【図２０】この発明の第２の実施例を示すもので、誘電体層３２としてのアスファルト舗装の厚さを変えた時の反射特性を示す図である。
【図２１】この発明の第２の実施例を示すもので、誘電体層３２としてのアスファルト舗装の厚さＤｓを変えた時のＤＤＭの変動を示す図である。
【図２２】この発明の第２の実施例を示すもので、ＧＰスケールモデルを示す図である。
【図２３】この発明の第２の実施例を示すもので、反射体層３１としてのアルミニウム平板のみの場合のＧＰの進入コース特性図である。
【図２４】この発明の第２の実施例を示すもので、誘電体層３２を積層した場合のＧＰの進入コース特性図である。
【図２５】この発明の第２の実施例を示すもので、誘電体層の厚さＤｓとＤＤＭとの関係を示す図である。
【図２６】ＮＦＭ反射板の積雪時の説明図である。
【符号の説明】
２０          モニタアンテナ
２１          ＤＰアンテナ
２４          モニタ反射板
２４ａ        ＧＰの反射面
２５          積雪
２６          メガロフロート
２６ａ        メガロフロートのＧＰ反射面
２９、４４    進入コース
３０          積層構造体
３１          反射体層
３２          誘電体層
ε            誘電体層の誘電率
εｓ          積雪の誘電率
Ｄｓ          誘電体層の厚さ
Ｄｓｗ        積雪の厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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