(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダを所定の時間間隔でスキャンさせることによって移動体の移動位置を検出する機能を有するシステムにおいて、
検出した移動位置情報に基づいて予測を行うスキャン時における移動体の移動位置を算出する移動位置予測処理手段と、
予測を行うより前のスキャン時における移動体の予測移動位置と当該スキャン時において検出した当該移動体の検出移動位置とを比較することによって誤差の評価を行い、その評価の結果と前記移動位置予測処理手段が予測した移動位置に基づき予測を行うスキャン時における移動体の出現範囲であるビンを決定するビン決定処理手段と、
を有し、
前記ビン決定処理手段は、前記予測移動位置と前記検出移動位置との誤差の種類及び大きさに応じてビンの形状及び大きさを決定することを特徴とするビン設定処理装置。
【請求項２】
前記ビン決定処理手段は、評価の対象として、前記レーダの測定誤差、移動体の検出移動位置、移動体の予測移動位置の精度、針路誤差及び速度誤差の少なくともいずれかの情報を用いることを特徴とする請求項１記載のビン設定処理装置。
【請求項３】
前記ビン決定処理手段は、予測した進行方向に対して、評価の結果に基づき認識される予測移動位置から針路がずれる可能性が高くなる側の領域が大きくなるようにビンを設定することを特徴とする請求項１記載のビン設定処理装置。
【請求項４】
前記移動体は、航空機であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のビン設定処理装置。
【請求項５】
レーダを所定の時間間隔でスキャンさせることによって移動体の移動位置を検出する機能を有するシステムにおいて、
検出した移動位置情報に基づいて予測を行うスキャン時における移動体の移動位置を算出する移動位置予測処理ステップと、
予測を行うより前のスキャン時における移動体の予測移動位置と当該スキャン時において検出した当該移動体の検出移動位置とを比較することによって誤差の評価を行い、その評価の結果と前記移動位置予測処理ステップにおいて予測した移動位置に基づき予測を行うスキャン時における移動体の出現範囲であるビンを決定するビン決定処理ステップと、
を有し、
前記ビン決定処理ステップは、前記予測移動位置と前記検出移動位置との誤差の種類及び大きさに応じてビンの形状及び大きさを決定することを特徴とするビン設定処理方法。
【請求項６】
前記ビン決定処理ステップは、評価の対象として、前記レーダの測定誤差、移動体の検出移動位置、移動体の予測移動位置の精度、針路誤差及び速度誤差の少なくともいずれかの情報を用いることを特徴とする請求項５記載のビン設定処理方法。
【請求項７】
前記ビン決定処理ステップは、予測した進行方向に対して、評価の結果に基づき認識される予測移動位置から針路がずれる可能性が高くなる側の領域が大きくなるようにビンを設定することを特徴とする請求項５記載のビン設定処理方法。
【請求項８】
前記移動体は、航空機であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のビン設定処理方法。
【請求項９】
レーダを所定の時間間隔でスキャンさせることによって航空機の飛行位置を検出し、その飛行位置を画面上に表示することによって航空機の飛行状況の監視を行う航空機監視システムにおいて、
検出した移動位置情報に基づいて予測を行うスキャン時における移動体の移動位置を算出する移動位置予測処理手段と、
予測を行うより前のスキャン時における移動体の予測移動位置と当該スキャン時において検出した当該移動体の検出移動位置とを比較することによって誤差の評価を行い、その評価の結果と前記移動位置予測処理手段が予測した移動位置に基づき予測を行うスキャン時における移動体の出現範囲であるビンを決定するビン決定処理手段と、
前記ビン設定処理手段が設定したビンと航空機が飛行してはならない飛行禁止区域とを比較し、航空機が飛行禁止区域に侵入するおそれがあるときには警報情報を生成する監視処理手段と、
前記監視処理手段が生成した警報情報に基づいて警報を発する警報処理手段と、
を有し、
前記ビン決定処理手段は、前記予測移動位置と前記検出移動位置との誤差の種類及び大きさに応じてビンの形状及び大きさを決定することを特徴とする航空機監視システム。
【請求項１０】
前記監視処理手段は、
前記ビン設定処理手段が設定したビンが侵入禁止領域と重なる場合には侵入警報情報を生成し、
前記ビン設定処理手段が設定したビンが同一スキャン時における他の航空機のために前記ビン設定処理手段が設定したビンと重なる場合には衝突警報情報を生成することを特徴とする請求項９記載の航空機監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビン設定処理装置、方法及び航空機監視システム、特に移動体の移動状態に適切なビンの形状、サイズの決定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管制塔などに設置される航空機監視システムでは、レーダを所定の時間間隔でスキャンさせることによって航空機の飛行位置を検出し、その検出位置を表示板に表示することによって航空機の飛行状況を常時監視している。そして、いずれかの航空機が飛行禁止区域に入った場合は警報を発している。従来では、この警報処理を追尾処理に連動させて行っている。
【０００３】
一般に、航空機監視システムに搭載されている追尾処理装置は、レーダにより検出された飛行位置を航空機毎につなげることで航跡を得る。ただ、実際には、完全に除去しきれない測定誤差等が検出値には含まれるので、検出値による航跡を平滑化する必要がある。この平滑化を行うための一手法として最小二乗法を用いている。最小二乗法では、過去数回分の航空機の検出した飛行位置に基づいて航跡を求めている。そして、次のスキャン時には、求めた航跡の線上に航空機が現れるものと予測することができる。よって、飛行位置の予測精度を向上させることは、航跡の精度を向上させることと同義であるといえる。飛行速度等を参照することで一応ピンポイントで１スキャン先における時点での飛行位置を予測することができる。ただ、実際には、測定誤差やドリフトの発生等飛行状態の突然の変化が発生したときでも航空機の追尾ができるようにピンポイントで求めた予測飛行位置を基準に、ある程度の出現範囲を設定する。この出現範囲を「ビン」と呼んでいる。追尾では、航空機を確実に検出しなければならないため測定誤差等を考慮するとビンのサイズを必要以上に小さくすることはできない。従来における追尾処理装置では、直進か旋回かでビンのサイズを決めていたり、飛行性能に応じてビンの形状を設定している。なお、追尾処理では、次のスキャン時における飛行位置を検出するためにビンを設定し、そのビンの領域内に現れた航空機を航跡を求めている対象の航空機であると認定している。
【０００４】
次のスキャン時におけるビンが設定されると、そのビンと飛行禁止区域との重なりを調べる。飛行禁止区域というのは、実際には飛行可能でも規約等により飛行してはいけないとされる侵入禁止領域と、他の航空機のビンと重なった区域との総称である。航空機監視システムは、各航空機に設定したビンが飛行禁止区域と重なっている場合には、侵入禁止領域に侵入するおそれがある旨又は航空機同士が衝突するおそれがある旨の警報を発する。
【０００５】
ところで、航空機の飛行を監視するうえでは、１スキャン先という短時間先のみならず数スキャン先という長時間先の飛行位置の予測が精度よく行えるようになることが望まれる。長時間先の飛行位置の予測は、単純に１スキャン先の予測を連ねることによって可能なようにも思われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１スキャン先の航跡の予測誤差が大きいと結果的に大きいビンを設定しなければならないため、次のスキャンでは更に大きなビンを設定しなければならなくなる。このように先に行くに連れてビンサイズが累積的に大きくなってしまうと、ビンと飛行禁止区域とが重なる可能性が高くなり、誤警報を出す回数が多くなってしまう。追尾では、１スキャン（短時間）先の飛行位置を検出できればよいので、多少の誤差を見越したやや広めのビンのサイズや形状を設定しても差し支えない。しかし、数スキャン（長時間）先における飛行位置を予測し、その予測飛行位置に基づきビンを設定し、ビンの重なり具合によって警報を出すような監視を行う場合に、この追尾の航跡予測に関する技術をそのまま利用していたのでは、上記の通りビンサイズが必要以上に大きくなってしまい、誤警報が発せられる可能性が高くなり、実質的に無意味となってしまう。
【０００７】
本発明は以上のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、移動体の移動状態に応じて適切なビンを設定することのできるビン設定処理装置及びその方法を提供することにある。
【０００８】
また、移動体が航空機である場合に、飛行状態に応じて適切なビン形状を設定することによって誤警報の回数を減らすことのできる航空機監視システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために、本発明に係るビン設定処理装置は、レーダを所定の時間間隔でスキャンさせることによって移動体の移動位置を検出する機能を有するシステムにおいて、検出した移動位置情報に基づいて予測を行うスキャン時における移動体の移動位置を算出する移動位置予測処理手段と、予測を行うより前のスキャン時における移動体の予測移動位置と当該スキャン時において検出した当該移動体の検出移動位置とを比較することによって誤差の評価を行い、その評価の結果と前記移動位置予測処理手段が予測した移動位置に基づき予測を行うスキャン時における移動体の出現範囲であるビンを決定するビン決定処理手段とを有し、前記ビン決定処理手段は、前記予測移動位置と前記検出移動位置との誤差の種類及び大きさに応じてビンの形状及び大きさを決定するものである。
【００１０】
また、前記ビン決定処理手段は、評価の対象として、前記レーダの測定誤差、移動体の検出移動位置、移動体の予測移動位置の精度、針路誤差及び速度誤差の少なくともいずれかの情報を用いるものである。
【００１１】
また、前記ビン決定処理手段は、予測した進行方向に対して、評価の結果に基づき認識される予測移動位置から針路がずれる可能性が高くなる側の領域が大きくなるようにビンを設定するものである。
【００１２】
更に、前記移動体は、航空機であるものとする。
【００１３】
また、本発明に係るビン設定処理方法は、レーダを所定の時間間隔でスキャンさせることによって移動体の移動位置を検出する機能を有するシステムにおいて、検出した移動位置情報に基づいて予測を行うスキャン時における移動体の移動位置を算出する移動位置予測処理ステップと、予測を行うより前のスキャン時における移動体の予測移動位置と当該スキャン時において検出した当該移動体の検出移動位置とを比較することによって誤差の評価を行い、その評価の結果と前記移動位置予測処理ステップにおいて予測した移動位置に基づき予測を行うスキャン時における移動体の出現範囲であるビンを決定するビン決定処理ステップとを有し、前記ビン決定処理ステップは、前記予測移動位置と前記検出移動位置との誤差の種類及び大きさに応じてビンの形状及び大きさを決定するものである。
【００１４】
また、前記ビン決定処理ステップは、評価の対象として、前記レーダの測定誤差、移動体の検出移動位置、移動体の予測移動位置の精度、針路誤差及び速度誤差の少なくともいずれかの情報を用いるものである。
【００１５】
また、前記ビン決定処理ステップは、予測した進行方向に対して、評価の結果に基づき認識される予測移動位置から針路がずれる可能性が高くなる側の領域が大きくなるようにビンを設定するものである。
【００１６】
更に、前記移動体は、航空機であるものとする。
【００１７】
また、本発明に係る航空機監視システムは、レーダを所定の時間間隔でスキャンさせることによって航空機の飛行位置を検出し、その飛行位置を画面上に表示することによって航空機の飛行状況の監視を行う航空機監視システムにおいて、検出した移動位置情報に基づいて予測を行うスキャン時における移動体の移動位置を算出する移動位置予測処理手段と、予測を行うより前のスキャン時における移動体の予測移動位置と当該スキャン時において検出した当該移動体の検出移動位置とを比較することによって誤差の評価を行い、その評価の結果と前記移動位置予測処理手段が予測した移動位置に基づき予測を行うスキャン時における移動体の出現範囲であるビンを決定するビン決定処理手段と、前記ビン設定処理手段が設定したビンと航空機が飛行してはならない飛行禁止区域とを比較し、航空機が飛行禁止区域に侵入するおそれがあるときには警報情報を生成する監視処理手段と、前記監視処理手段が生成した警報情報に基づいて警報を発する警報処理手段とを有し、前記ビン決定処理手段は、前記予測移動位置と前記検出移動位置との誤差の種類及び大きさに応じてビンの形状及び大きさを決定するものである。
【００１８】
また、前記監視処理手段は、前記ビン設定処理手段が設定したビンが侵入禁止領域と重なる場合には侵入警報情報を生成し、前記ビン設定処理手段が設定したビンが同一スキャン時における他の航空機のために前記ビン設定処理手段が設定したビンと重なる場合には衝突警報情報を生成するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る航空機監視システムの一実施の形態を示した全体構成図である。この航空機監視システムは、一般に航空管制で使用されるシステムである。図１には、レーダセンサ１、目標検出装置２、追尾処理装置３、表示装置４、ビン設定処理装置５、監視処理装置６及び警報処理装置７が示されている。このうちレーダセンサ１、目標検出装置２、追尾処理装置３及び表示装置４は、追尾を行うために従来から設けられている装置である。航空機の追尾は、レーダにより航空機の飛行位置を検出し、検出した航空機の便を判別し、飛行位置を表示することで行う。レーダが所定の時間間隔、例えば４秒単位で１回転することでスキャンを行う場合、各航空機の飛行位置は４秒毎に更新されることになる。そして、レーダが次のスキャンを行う４秒の間にビンを設定して追尾の準備をする。レーダセンサ１及び目標検出装置２は、追尾する際に航空機の飛行位置を検出するために用いられる。追尾処理装置３には、追尾処理部８、相関処理部９及び表示処理部１０が設けられている。追尾処理部８は、時系列に取り込まれる検出された航空機の飛行位置に基づき各航空機の軌跡を求める。相関処理部９は、フライトスケジュールに関するデータベースを参照することによって検出した航空機の種別（便名）を判別する。表示処理部１０は、各航空機の飛行位置を表示するための表示データを生成する。表示装置４は、表示処理部１０が生成した表示用データに基づき航空機の飛行位置を所定の表示装置に表示する。
【００２１】
本実施の形態における航空機監視システムは、ビン設定処理装置５、監視処理装置６及び警報処理装置７を新たに設けたことを特徴としている。本実施の形態では、追尾のためでなく航跡の予測に基づきビンを設定し、その設定したビンの位置によって航空機の飛行状況を監視し、事故の発生等を未然に防ぐためにこれらの装置を設けた。
【００２２】
ビン設定処理装置５は、数スキャン先の時間までの航跡の予測を行い、予測した各スキャン時におけるビンを設定するための手段であり、検出した航空機の飛行位置情報に基づいて例えば最小二乗法などにより計算で航跡を予測し、そして飛行位置を予測する飛行位置予測処理部１１と、飛行位置予測処理部１１が生成した予測飛行位置等を含む航跡予測情報及び測定誤差等の誤差情報に基づいて予測を行うスキャン時におけるビンを設定するビン決定処理部１２と、航跡予測情報を含むビン設定情報を格納するビン設定情報データベース１３とを有している。
【００２３】
監視処理装置６は、ビン設定処理装置５が生成したビン設定情報に基づき各航空機の飛行状況を監視する。そして、航空機の侵入禁止領域への侵入及び航空機同士の衝突の事故等を未然に回避するために各航空機に設定されたビンと飛行禁止区域との重なりの有無を判定し、重なりがあると判定したときには警報情報を生成する。警報処理装置７は、監視処理装置６が生成した警報情報に従い警報を発する。なお、各航空機の検出した飛行位置に基づき各航空機の飛行状況を監視し、必要に応じて警報を出す監視処理は従来から行っているが、本実施の形態における監視処理装置６及び警報処理装置７は、本実施の形態において特徴的な構成要素であるビン設定処理装置５が予測設定したビンの重なり具合に基づき警報情報を生成し出力するという特徴的な処理を行うので、本実施の形態ではこの特徴的な処理のみを説明し、従来からある監視処理については説明をしない。
【００２４】
ところで、航跡を正確に予測するための一つの要因として、航空機の飛行位置を正確に検出することがあげられるが、実際には、測定誤差等の誤差を完全に取り除くことはできない。過去の検出において誤差が大きければ、従来の追尾の技術と同様にある程度の大きさを持つビンを設定しなければならない。しかし、誤差が小さければ、飛行位置の予測を高精度に行うことができていると判断できるのでビンを小さくすることが可能となる。また、過去の検出実績を分析することによって、予測飛行位置に対する実際に検出した飛行位置との誤差の現れる方向がある程度決まってくると考えられる。例えば、過去の実績から航空機が右旋回中であると判断した場合、次のスキャン時において航空機はそのまま右旋回を続け、あるいは針路を直進に変更して飛行をすると想定でき、いきなり左旋回を始めるとは考えられない。従って、予測したピンポイントの飛行位置に対して進行方向を中心とした線対称ではなく誤差が生じる方向、すなわち実際の検出飛行位置のずれる可能性が高くなる側（この場合右旋回側）の領域が大きくなるようにビンを設定することが適切であると考えられる。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、航空機の飛行状態や過去の検出飛行位置情報に基づき飛行位置の検出の度に誤差の評価を行い、その誤差の種類や各誤差の大きさに応じてビンの設定を行うようにしたことを特徴としている。これにより、検出した飛行状態に適切なビンを設定することができる。つまり、例えば誤差の値が小さいときには小さいサイズのビンを設定できるようになり、また、飛行状態に応じたビン形状を設定することができるので、長時間先の飛行位置を予測する場合でもその長時間先におけるビンサイズが無用に大きくなることを防止することができる。このため、誤警報の発生回数を削減することができる。
【００２６】
ここで、本実施の形態において設定するビンの形状について説明する。本実施の形態では、誤差の種類や値によって設定するビン形状を、矢じり形状、２レンジ２アジマス形状、円形状及び矩形形状の４種類用意した。もちろん、設定するビン形状はこれに限定されるものではない。
【００２７】
図２は、矢じり形状のビンの例を示した図である。図２において、Ｘｉ（ｉ＝ｍ−３〜ｍ）は、検出した飛行位置、Ｑは予測する１スキャン先の飛行位置である。矢じり形状のビンは、予測位置Ｑを基準に進行方向に対する加速レンジ範囲ＲＡと減速レンジ範囲ＲＤ、更に予測対象とするスキャン直前のスキャン時における検出位置Ｘｍを中心としたアジマス範囲ＡＬ，ＡＲで作られる４点を結ぶことで生成される。この形状内において１スキャン先における実際の飛行位置を捉えることになる。各範囲ＲＡ，ＲＤ，ＡＬ，ＡＲは、速度変化、針路変化、予測位置と検出位置との誤差及び過去数スキャンの検出位置の標準誤差を判定して決定される。矢じり形状のビンは、検出位置Ｘの信頼性が高く、針路誤差と速度誤差のいずれかが大きいときに有効となる。なお、針路誤差は、座標データで表される各飛行位置における針路の標準偏差をサンプリング数の二乗根で除算することによって得られる標準誤差であり、最新のスキャン時における飛行位置に対するその他の各飛行位置における針路変化の標準誤差ということができる。針路誤差は旋回中を示し、値が大きければより針路の変化が大きい、すなわちより大きな旋回をしていることになる。また、速度誤差は、直前の飛行位置との距離を時間間隔で除算して求めた各飛行位置における速度の標準偏差をサンプリング数の二乗根で除算することによって得られる標準誤差であり、最新のスキャン時における飛行位置に対するその他の各飛行位置における速度変化の標準誤差ということができる。速度誤差は加速中又は減速中を示し、値が大きければその程度（速度の変化）がきついことを示すことになる。なお、この図２で用いた記号は、他のビン形状を説明する他の図においても同様に用いている。
【００２８】
図３は、２レンジ２アジマス形状のビンの例を示した図である。２レンジ２アジマス形状のビンは、予測位置Ｑを包含するように予測対象とするスキャン直前のスキャン時における検出位置Ｘｍを中心にした加速レンジ範囲ＲＡと減速レンジ範囲ＲＤ、アジマス範囲ＡＬ，ＡＲの２レンジ２アジマス形状で生成される。この形状内において１スキャン先における実際の飛行位置を捉えることになる。各範囲ＲＡ，ＲＤ，ＡＬ，ＡＲは、速度変化、針路変化、予測位置と検出位置との誤差及び過去数スキャンの検出位置の標準誤差を判定して決定される。２レンジ２アジマス形状のビンは、検出位置Ｘの信頼性が高く、検出位置の針路誤差と速度誤差が共に大きいときに有効となる。
【００２９】
図４は、円形状のビンの例を示した図である。円形状のビンは、予測位置Ｑを中心とした半径Ｌの円で生成される。この形状内において１スキャン先における実際の飛行位置を捉えることになる。半径Ｌは、予測位置と検出位置との誤差及び過去数スキャンの検出位置の標準誤差を判定して決定される。円形状のビンは、検出位置Ｘの信頼性が低く、誤差の分布が決まらない、すなわち予測飛行位置に対して誤差が現れるであろう方向が全方位に及ぶと想定される場合に有効となる。
【００３０】
図５は、矩形形状のビンの例を示した図である。矩形形状のビンは、予測位置Ｑを基準に進行方向に対して縦Ｖと横Ｈの矩形形状で生成される。この形状内において１スキャン先における実際の飛行位置を捉えることになる。縦Ｖと横Ｈは、予測位置と検出位置との誤差及び過去数スキャンの検出位置の標準誤差を判定して決定される。矩形形状のビンは、検出位置Ｘの信頼性の高低に関係なく測定誤差が大きい場合に有効となる。測定誤差というのは、レーダによる測定誤差のことをいい、アジマス誤差及びレンジ誤差により表される。アジマス誤差はレーダのアジマス方向に対する誤差であり、レンジ誤差はレーダのレンジ方向の誤差である。測定誤差が大きくなるのは、検出位置が周期的に変動（ジグザグ変動）しているときであり、例えば航空機がレーダに向かって飛行している場合に矩形形状のビンが有効となる。
【００３１】
例えば、２レンジ２アジマス形状のビンの場合、レンジ範囲ＲＡとＲＤ、アジマス範囲ＡＬとＡＲの各値は、誤差の評価を行った結果に基づきそれぞれ算出されるので、ＲＡとＲＤの値，ＡＬとＡＲの値は、それぞれ同値となるとは限らず、加速中であればＲＡ≧ＲＤ、右旋回中であればＡＬ≦ＡＲと算出されることになる。
【００３２】
なお、ビンサイズを決定するための算出式を各図に示したが、この算出式はこの例に限られたものではない。また、算出式に示した各種パラメータ値は、加減速、直進、旋回等の飛行状態や飛行位置（空港近傍、海上等）、飛行速度、レーダ種別等の各種条件を考慮して設定する。また、各種パラメータ値は、固定値というわけではなく前述した条件や予測対象とする時間先（ｎスキャン先）によって変動する。
【００３３】
次に、本実施の形態におけるビン設定処理装置５が行うビン設定処理について図６に示したフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
本実施の形態では、ｎスキャン（長時間）先のビンを設定しようとする場合、１スキャン先，２スキャン先，・・・と、現在の航空機の検出位置から順次時間を延ばしながら目的とするｎスキャン先のビンを設定することになる。本実施の形態では、ｎ＝３の場合を例にして説明するが、この場合でもｎ＝１のビンから順次設定することになる。
【００３５】
まず、スキャン先ｎを１とする（ステップ１０１）。飛行位置予測処理部１１は、実際に検出した飛行位置と当該スキャン時における予測飛行位置とを比較するなどして航跡を予測し、飛行速度等を参考に１スキャン先における予測飛行位置を算出する（ステップ１０２）。本実施の形態における飛行位置予測処理部１１は、検出飛行位置と予測飛行位置との比較を行うなど過去の検出実績に基づく誤差の評価を行い、その誤差の大きさに応じて航跡予測のための最小二乗法による計算に用いるサンプリング数が適切な値となるように設定するので、より飛行位置の予測の精度を向上することができる。ここで算出した飛行位置は、図２乃至図５に示した予測位置Ｑに相当する。
【００３６】
次に、ビン決定処理部１２は、測定誤差が所定の基準値１より大きければ、矩形形状のビンに決定する（ステップ１０３，１０４）。測定誤差は、レーダの特性により特定されるので、測定誤差と比較する基準値１は、飛行位置を検出するのに現在用いているレーダに応じた閾値を設定する。矩形形状のビンと決定すれば、図５に示した算出式に基づいてビンサイズを決定する（ステップ１０５）。
【００３７】
測定誤差が基準値１より小さいとき、検出誤差を算出する（ステップ１０６）。検出誤差は、次のようにして求める。まず、１スキャン先のビン設定の場合、ビン決定処理部１２は、実際に飛行位置を検出したことにより得られた飛行位置情報のうち最新のスキャン時において検出した飛行位置と、そのスキャン時における予測飛行位置との誤差Ｅｄを算出する。計算に必要なデータは、追尾処理装置３から適宜取り出す。各飛行位置は、座標データで表されているので、各飛行位置の距離を求めることで誤差を得ることができる。図７（ａ）には、直前のスキャン時における予測した飛行位置Ｂ１に対して検出した飛行位置Ａ１が多少ずれている例が示されている。続いて、過去数スキャンの検出位置の標準誤差Ｅｓを求める。過去数スキャンというのは、標準誤差Ｅｓの算出に用いる検出した飛行位置のサンプリング数であり、これは、システム固有の値を設定してもよいし、航跡の予測に用いたサンプリング数と同じ値を設定してもよい。本実施の形態では後者の方法を採用している。
【００３８】
例えば、サンプリング数が３と設定されていた場合、直前のスキャンで検出した飛行位置から３つ前までのスキャンで検出した飛行位置、つまり飛行位置Ａ１，Ａ２，Ａ３の各飛行位置情報を用いて標準偏差を求め、それをサンプリング数の２乗根で除算することで標準誤差を求める。この値に対して直前のスキャン時における飛行位置Ａ１に対する他の飛行位置Ａ２，Ａ３の相対的な誤差とみなすような補正をし、更に飛行速度等の成分を考慮した補正を行うことで標準誤差Ｅｓを求める。なお、上記誤差Ｅｄと標準誤差Ｅｓを求める処理は、どちらを先に行ってもよいし、同時並行して行ってもよい。
【００３９】
そして、上記各処理で求めた誤差Ｅｄに差分誤差パラメータａを、標準誤差Ｅｓに標準誤差パラメータｂをそれぞれ乗算した後に加算して総括誤差Ｅを算出する。各誤差パラメータａ，ｂによって各誤差Ｅｄ，Ｅｓのバランス調整を行う。この総括誤差が検出誤差に相当する。なお、総括誤差の算出方法及び算出した総括誤差に基づきサンプリング数を調整する方法、更には前述した航跡を予測する方法に関しては、同一出願人により同日に出願された発明（発明の名称「航跡予測処理装置、航跡予測処理方法及び航空機監視システム」）に記載した方法を利用することが効果的である。
【００４０】
検出誤差が大きいということは、実際の航空機の検出された飛行位置が過去の航跡予測処理において予測した航跡から大きく外れているということなので、過去の予測の精度が高くなかったと判断することができる。つまり、１スキャン先の予測時においても予測した飛行位置に航空機が飛行している確率も比較的低いということである。従って、算出した検出誤差が所定の基準値２より大きければ、飛行位置の予測精度が低いと判断して円形状のビンに決定する（ステップ１０７，１０８）。検出誤差と比較する基準値２は、使用しているレーダの測定精度などの要因を考慮して適宜変更しながら設定する。円形状のビンと決定すれば、図４に示した算出式に基づいてビンサイズを決定する（ステップ１０９）。
【００４１】
検出誤差が基準値２より小さいとき、針路誤差と速度誤差を算出する（ステップ１１０）。針路誤差と速度誤差の求め方は、図２に示した矢じり形状のビンの説明時において説明済みである。ここで、針路誤差が所定の基準値３より大きく、かつ速度誤差が所定の基準値４より大きければ、２レンジ２アジマス形状のビンに決定する（ステップ１１１，１１２）。各基準値３，４は、加減速、直進、旋回等の飛行状態や飛行位置（空港近傍、海上等）、飛行速度、レーダ種別等の各種条件を考慮して設定する。２レンジ２アジマス形状のビンと決定すれば、図３に示した算出式に基づいてビンサイズを決定する（ステップ１１３）。
【００４２】
一方、針路誤差と速度誤差の少なくとも一方が所定の基準値３又は４より大きくなければ、矢じり形状のビンに決定する（ステップ１１１，１１４）。矢じり形状のビンと決定すれば、図２に示した算出式に基づいてビンサイズを決定する（ステップ１１５）。
【００４３】
以上のようにして、１スキャン先におけるビンを設定すると、ビンの形状、ビンサイズ、ビンサイズの算出に用いた各種パラメータ値など上記ビン設定の際に得られた各種データをビン設定情報としてビン設定情報データベース１３に格納する（ステップ１１６）。この際、ステップ１０２において飛行位置を予測する際に得た航跡に関する航跡予測情報をビン設定情報に含める。
【００４４】
本実施の形態では、３スキャン先の飛行位置まで予測することになっているので、次に２スキャン先におけるビンの設定を行う処理に移る（ステップ１１７，１１８）。
【００４５】
ステップ１０２に戻り、飛行位置予測処理部１１は、２スキャン先における予測飛行位置を算出する（ステップ１０２）。予測飛行位置を算出するには、直前のスキャンの飛行位置情報を参考にするので、２スキャン先の飛行位置を予測する場合には、１スキャン先の飛行位置情報を用いることになる。但し、１スキャン先の飛行位置は実際にはまだ検出されていない。このように、将来における飛行位置情報を用いる必要がある場合、将来のスキャン時における各予測飛行位置を検出飛行位置とみなして２以降先のスキャン時における飛行位置を予測することになる。
【００４６】
長時間先の航跡を予測する場合、予測する時間が先に延びるほど航跡の予測精度は低下すると考えられるが、本実施の形態における飛行位置予測処理部１１は、予測する先の時間を延ばすに連れて航跡予測の計算に用いるサンプリング数を増やすようにしたので、予測精度の低下を極力抑えることができる。このサンプリング数を１スキャン先に延ばす度に１ずつ増やす例の概念図を図８に示す。
【００４７】
次に、ビン決定処理部１２は、測定誤差が所定の基準値１より大きければ、矩形形状のビンに決定し（ステップ１０３，１０４）、図５に示した算出式に基づいてビンサイズを決定する（ステップ１０５）。測定誤差が基準値１より小さいとき、検出誤差を算出する（ステップ１０６）。検出誤差の算出方法は、１スキャン先のビン設定時と同様の方法でよい。但し、予測対象が２以降先のスキャンの場合、直前のスキャン時における検出飛行位置データは存在しないので、飛行位置の予測処理と同様に、１スキャン時のステップ１０２で求めた予測飛行位置を検出飛行位置とみなして検出誤差を求める。例えば、サンプリング数が３の場合、図７（ｂ）に示したように、直前の予測飛行位置Ｑ１と検出した飛行位置Ａ１，Ａ２を用いることになる。
【００４８】
以降の各処理（ステップ１０７〜１１６）については、１スキャン先のビン設定処理と同じなので説明を省略する。次に、３スキャン先の飛行位置の予測を行うが、この処理は２スキャン先におけるビン設定処理と同じなので説明を省略する。
【００４９】
ビン設定処理において１スキャン先のときと２以降先のときとで異なるのは、前述した予測飛行位置を検出飛行位置とみなす点と、ビン形状の決定やビンサイズの算出に用いる基準値と各種パラメータ値が異なる程度である。基準値等が異なってくるのは、２以降先のスキャン時においては、予測飛行位置を検出飛行位置とみなして計算を行うからである。すなわち、予測による不確かなデータ（予測飛行位置情報）に基づきビンの設定を行うので、誤差が多少増えることを想定しなければならない。従って、この誤差を見越した基準値等を設定することになる。誤差が大きくなることにより、結果として予測する時間が１スキャン先から先に延びるに連れてビンサイズが順次大きくなると考えられる。しかし、本実施の形態においては、将来における飛行位置を精度よく予測することができるので、初期（１スキャン先）のビンサイズを従来に比べて小さく設定することができ、そのビンから更に先の時間において設定するビンも従来と比べると相対的に小さくすることができる。以上のようにして設定した２レンジ２アジマス形状のビンの例を図９に示す。なお、本実施の形態においては、各スキャン先において最適と思われるビンの形状及びサイズが設定されるので、ある航空機の各スキャン先において設定されるビン形状が常に同一となるとは限らないことは、上記処理の説明からも明らかである。
【００５０】
以上のようにして将来における各スキャン時のビンの設定を行うと、監視処理装置６は、ビン設定処理装置５によって各航空機のビンが設定されると、各スキャン時における各航空機のビンと飛行禁止区域に基づいて衝突の回避等のために必要に応じて警報情報を生成する処理を行う。この監視処理を図１０に示したフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
監視処理装置６は、ビン設定処理装置５から送られてくるビン設定情報を受け取る（ステップ２０１）。なお、図１０における「予測位置」というのは、各航空機の飛行位置（ピンポイント）ではなくビンの設定範囲のことをいう。
【００５２】
以降の処理において警報情報の生成を行う。まず、各航空機に対して予測した各スキャン時における予測位置が侵入禁止領域と重なっていないかを判断する（ステップ２０２）。比較する各情報は、座標データとして表すことができるので、重なっているか否かの判断を容易に行うことができる。追って行う重なっているか否かの判断処理においても同様である。ここで、重なっていると判断した場合は、該当するスキャン時において該当する航空機が侵入禁止領域に侵入するおそれがあると判断することができるので、監視処理装置６はその旨を表す侵入警報を設定し、侵入警報情報を生成する（ステップ２０３）。侵入警報情報には、どの航空機（便）がいつ侵入禁止領域のどの位置に侵入するおそれがあるかについての情報が設定される。また、全予測位置とも侵入禁止領域に侵入するおそれがないときには、侵入警報が設定されていればそれを解除する（ステップ２０４，２０５）。このようにして、侵入禁止領域への侵入監視処理を行う。
【００５３】
続いて、監視処理装置６は、各航空機において予測した各スキャン時における予測位置が同一スキャン時において重なっていないかを判断する（ステップ２０６）。航空機同士の同一スキャン時における予測位置が重なっているときには、当該スキャン時において衝突するおそれがあると判断することができるので、監視処理装置６はその旨を表す衝突警報を設定し、衝突警報情報を生成する（ステップ２０７）。衝突警報情報には、どの航空機（便）がいつどこで衝突するおそれがあるかについての情報が設定される。また、衝突するおそれがないときには、衝突警報が設定されていればそれを解除する（ステップ２０８，２０９）。このようにして、衝突監視処理を行う。
【００５４】
なお、本実施の形態では、特徴的な長時間（ｎスキャン）先のビンの設定を説明するために、ビン設定処理装置５がｎスキャン先までのビンを設定した後に監視処理装置６が監視処理を行うような説明としたが、リアルタイム性を追求するためにビン設定処理装置５が１スキャン分のビンを設定する度に監視処理装置６が監視処理を行うようにしてもよい。
【００５５】
警報処理装置７が行う警報処理は、図１１のフローチャートに示したように、監視処理装置６によって侵入警報が設定されていれば、侵入警報を出力し（ステップ３０１，３０２）、設定されていた侵入警報が解除されれば、侵入警報の出力を停止する（ステップ３０３，３０４）。また、監視処理装置６によって衝突警報が設定されていれば、衝突警報を出力し（ステップ３０５，３０６）、設定されていた衝突警報が解除されれば、衝突警報の出力を停止する（ステップ３０７，３０８）。
【００５６】
本実施の形態によれば、航空機の飛行状態に基づく誤差を評価して、その評価の結果に基づきビンの形状及び大きさを決定するようにしたので、飛行状態に応じた適切な形状及び大きさのビンを設定することができる。つまり、将来において予測するビンサイズを極力小さくすることができる。本実施の形態では、１スキャン先のために設定したビンに基づき２スキャン先、３スキャン先と長時間先におけるビンを設定するが、短時間（１スキャン）先におけるビンを可能な限り小さくできるようにしたので、短時間先の予測の積み重ねにより得られる長時間（ｎスキャン）先におけるビンのサイズが無用に大きくなることから防止することができる。これにより、設定したビンが飛行禁止区域と不当に重なる率が抑えられるので、誤警報の回数を減らすことができる。
【００５７】
このように、長時間先のビンを精度よく設定することが可能になると次のような効果がある。通常、衝突の回避等をするための処理の流れとして、飛行位置を予測し、ビンの重なりを調べ、衝突する可能性がある場合には該当する航空機に連絡する。航空機の操縦士は、その連絡に応じて衝突を回避するよう航路の変更を行う。例えば、この一連の処理に１２秒かかるとすると、予測を行う間隔（１スキャン）を４秒とした場合、１スキャン先のみを精度よく予測してもこの衝突を回避することはできない。つまり、３スキャン先のビンを精度よく設定する必要がある。本実施の形態によれば、長時間先のビンを適切な形状及び大きさで高精度の設定することができるので、前述したように誤警報の回数を減らすことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態は、将来の各スキャン時における航跡の予測を行い、ビンを設定することを特徴としており、追尾に対しては言及していない。ただ、本実施の形態における１スキャン先のビン設定処理に着目すれば、本実施の形態における特徴的なビン設定処理を追尾処理にも応用することができ、これにより、追尾処理においてもビンを適切な形状及びサイズに設定できるという効果を奏することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、移動体として航空機を想定した航空機監視システムを例にして説明したが、本実施の形態におけるビン設定処理装置５は、他の移動体、例えば鳥や船舶などの移動位置を予測するシステムにも適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、航空機の加減速、直進、旋回等の移動状態、移動位置などの情報に基づき誤差の評価を行い、その評価の結果を分析することで適切な形状及び大きさのビンを設定することができる。
【００６１】
また、予測した進行方向に対して予測移動位置から針路がずれる可能性が高くなる側の領域を大きくとるようにビンを設定するようにした。すなわち、移動体の移動方向とその誤差を評価して、予測移動位置に対して適切な位置にビンを設定するようにしたので、小さなビンを設定した場合でも移動体を確実に捉えることができる。
【００６２】
また、最適な形状及びサイズのビンを設定することができるので、誤警報の発生回数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る航空機監視システムの一実施の形態を示した全体構成図である。
【図２】本実施の形態において設定する矢じり形状のビンとその大きさの算出方法を示した図である。
【図３】本実施の形態において設定する２レンジ２アジマス形状のビンとその大きさの算出方法を示した図である。
【図４】本実施の形態において設定する円形状のビンとその大きさの算出方法を示した図である。
【図５】本実施の形態において設定する矩形形状のビンとその大きさの算出方法を示した図である。
【図６】本実施の形態におけるビン設定処理を示したフローチャートである。
【図７】本実施の形態において予測した飛行位置と検出した飛行位置との位置関係を示した概念図である。
【図８】本実施の形態におけるサンプリング数の調整方法について説明するための図である。
【図９】本実施の形態において３スキャン先まで設定したビンの例を示した図である。
【図１０】本実施の形態における監視処理を示したフローチャートである。
【図１１】本実施の形態における警報処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１  レーダセンサ、２  目標検出装置、３  追尾処理装置、４  表示装置、５ビン設定処理装置、６  監視処理装置、７  警報処理装置、８  追尾処理部、９  相関処理部、１０  表示処理部、１１  飛行位置予測処理部、１２  ビン決定処理部、１３  ビン設定情報データベース。
【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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