(57)【要約】【課題】特別の観測機器を追加することなく、ＧＰＳ信号の電波干渉検出を確実に行うことを実現することにより、結果として航法援助システムの構成の複雑化及びコスト増大を回避できる。【解決手段】本実施形態の電波干渉検出装置は、航法援助システムに適用する電波干渉検出装置であって、受信機と、電波干渉検出部とを具備する。前記受信機は、複数の測地衛星からの複数の測位用電波信号を受信する。前記電波干渉検出部は、前記受信機により受信される前記複数の測位用電波信号の全ての搬送波対ノイズ比を算出する。前記電波干渉検出部は、前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態に基づいて、前記測位用電波信号に対する干渉波による電波干渉を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航法援助システムに適用する電波干渉検出装置であって、
複数の測地衛星からの複数の測位用電波信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信される前記複数の測位用電波信号の全ての搬送波対ノイズ比を算出する算出手段と、
前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態に基づいて、前記測位用電波信号に対する干渉波による電波干渉を検出する検出手段と
を具備する電波干渉検出装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
前記受信手段により受信される前記複数の測位用電波信号の中で、基準値より受信電力が低下している測位用電波信号を、前記電波干渉の検出対象から除く、請求項１に記載の電波干渉検出装置。
【請求項３】
前記検出手段は、
前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態の比較結果及び前記受信手段の位置関係に基づいて、前記干渉波の発生源の方向を検出する手段を含む、請求項１又は２のいずれか１項に記載の電波干渉検出装置。
【請求項４】
前記航法援助システムは地上型衛星航法補強システム（ＧＢＡＳ）であり、
前記受信手段は、前記測位用電波信号として全地球測位システム（ＧＰＳ）の電波信号（ＧＰＳ信号）を受信し、
前記検出手段は、前記ＧＰＳ信号に対する干渉波による電波干渉を検出する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電波干渉検出装置。
【請求項５】
航法援助システムにおいて、
複数の測地衛星からの複数の測位用電波信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信される前記複数の測位用電波信号を使用して、航法援助情報を生成する情報処理手段とを具備し、
前記情報処理手段は、
前記受信手段により受信される前記複数の測位用電波信号の全ての搬送波対ノイズ比を算出する算出手段と、
前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態に基づいて、前記測位用電波信号に対する干渉波による電波干渉を検出する検出手段と
を含む航法援助システム。
【請求項６】
前記検出手段は、
前記受信手段により受信される前記複数の測位用電波信号の中で、基準値より受信電力が低下している測位用電波信号を、前記電波干渉の検出対象から除く、請求項５に記載の航法援助システム。
【請求項７】
前記検出手段は、
前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態の比較結果及び前記受信手段の位置関係に基づいて、前記干渉波の発生源の方向を検出する手段を含む、請求項５又は６のいずれか１項に記載の航法援助システム。
【請求項８】
航法援助システムに適用する電波干渉検出方法であって、
複数の測地衛星からの複数の測位用電波信号を受信する処理と、
受信される前記複数の測位用電波信号の全ての搬送波対ノイズ比を算出する処理と、
前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態に基づいて、前記測位用電波信号に対する干渉波による電波干渉を検出する処理と
を具備する電波干渉検出方法。
【請求項９】
前記電波干渉を検出する処理は、
受信される前記複数の測位用電波信号の中で、基準値より受信電力が低下している測位用電波信号を、前記電波干渉の検出対象から除く、請求項８に記載の電波干渉検出方法。
【請求項１０】
前記電波干渉を検出する処理は、
前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態の比較結果及び前記複数の測位用電波信号を受信する位置関係に基づいて、前記干渉波の発生源の方向を検出する処理を含む、請求項８又は９のいずれか１項に記載の電波干渉検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えばＧＢＡＳ等の航法援助システム、電波干渉検出装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空港等には、航空機の安全な航行を確保するために、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を代表とする航法援助システムが設置されている。ＧＮＳＳには、例えば地上型衛星航法補強システム（ＧＢＡＳ: Ground Based Augmentation System）が含まれる。
【０００３】
ＧＢＡＳは、複数のＧＰＳ（global positioning system）衛星からの電波信号（ＧＰＳ信号）を受信し、当該ＧＰＳ信号を処理することで信頼性の向上のための補強情報を生成して、特に空港周辺の航空機（例えば着陸予定の航空機）に提供する。補強情報には、高精度の位置情報（測位情報）や、衛星の故障等によりＧＰＳ信号の受信が不可能であるなどのアラーム情報等が含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１５−１２９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＧＢＡＳは、複数のＧＰＳ受信機により複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して、補強情報を生成するための処理を行う。ここで、例えば空港周辺には、ＧＰＳ信号以外の他の電波信号を発信する設備等が存在する可能性がある。このような他の電波信号の中で、ＧＰＳ信号の周波数に近い電波信号が、ＧＰＳ信号を干渉する干渉波として影響を及ぼすことがある。
【０００６】
ＧＢＡＳは、受信したＧＰＳ信号が干渉波により電波干渉された場合、ＧＰＳ信号を正確に観測できず、観測値に誤差が発生し、結果として補強情報の信頼性が低下する事態を招くことがある。このため、ＧＰＳ信号の干渉波を検出する電波干渉検出を確実に行うことができる特別の観測機器が必要となり、システム全体の構成が複雑化し、コスト増大を招く可能性がある。
【０００７】
そこで、特別の観測機器を追加することなく、ＧＰＳ信号の電波干渉検出を確実に行うことを実現することにより、結果として航法援助システムの構成の複雑化及びコスト増大を回避するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の電波干渉検出装置は、航法援助システムに適用する電波干渉検出装置であって、受信手段と、算出手段と、検出手段とを具備する。前記受信手段は、複数の測地衛星からの複数の測位用電波信号を受信する。前記算出手段は、前記受信手段により受信される前記複数の測位用電波信号の全ての搬送波対ノイズ比を算出する。前記検出手段は、前記全ての搬送波対ノイズ比の劣化状態に基づいて、前記測位用電波信号に対する干渉波による電波干渉を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に関するシステムの構成を説明するためのブロック図。
【図２Ａ】実施形態に関する逆拡散前のＧＰＳ信号の特性を示す図。
【図２Ｂ】実施形態に関する逆拡散前のＧＰＳ信号及び干渉波の特性を示す図。
【図３Ａ】実施形態に関する逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を示す図。
【図３Ｂ】実施形態に関して干渉波がある場合の逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を示す図。
【図４Ａ】実施形態に関する逆拡散後の受信電力の小さいＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を示す図。
【図４Ｂ】実施形態に関して干渉波がある場合の逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を示す図。
【図５】実施形態に関する電波干渉検出処理を説明するためのフローチャート。
【図６】実施形態の変形例に関するシステムの構成を説明するためのブロック図。
【図７】実施形態の変形例に関する電波干渉検出処理を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照して、実施形態を説明する。
［システムの構成］
図１は、本実施形態に関する、例えばＧＢＡＳに適用するシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本システム１は、データ処理装置１０、複数(例えば４個）のＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4、及び複数(例えば４個）のＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4を有する。データ処理装置１０は、コンピュータのハードウェア及びソフトウェアから構成されており、後述する電波干渉検出処理を実行する電波干渉検出部１１を含む。
【００１１】
ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4はそれぞれ、ＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4を介して、複数(例えば４個）のＧＰＳ衛星１４-1〜１４-4から発信されるＧＰＳ信号（測位用電波信号）を受信する。ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4はそれぞれ、受信した各ＧＰＳ信号を処理（ＧＰＳデータの復調等）し、データ処理装置１０に転送する。
【００１２】
ここで、ＧＰＳ信号は、時刻データ(送信時刻データ)及び衛星軌道情報を含み、ＰＲＮ(pseudo-random number)コードでスペクトラム拡散されている。ＰＲＮコードは、擬似雑音符号または擬似乱数コードとも呼ばれ、乱数的に０，１が現れる不規則なコード(ゴールドコード)である。なお、ＧＰＳ衛星１４-1〜１４-4は、全て同じ周波数の電波（ＧＰＳ信号）を送信し、それぞれに割り当てられたＰＲＮコードにより識別される。
【００１３】
データ処理装置１０は、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4から転送される各ＧＰＳ信号を使用して、信頼性の向上のための航法補強に必要な補強情報１００を生成する。補強情報１００は、高精度の擬似距離補正情報や、衛星の故障等によりＧＰＳ信号の受信が不可能であるなどのアラーム情報等が含まれており、特に空港周辺の航空機（例えば着陸予定の航空機）に提供される。
［電波干渉検出処理］
次に、図２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ及び図５のフローチャートを参照して、データ処理装置１０に含まれる電波干渉検出部１１による電波干渉検出処理を説明する。
【００１４】
図５に示すように、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4はそれぞれ、ＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4を介して、複数のＧＰＳ衛星１４-1〜１４-4から発信されるＧＰＳ信号を受信する（ステップＳ１）。
【００１５】
ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4はそれぞれ、ＰＲＮコードを使用して、スペクトラム拡散前（拡散前）のＧＰＳ信号を逆拡散することで復調し、逆拡散後のＧＰＳ信号をデータ処理装置１０に転送する。データ処理装置１０は、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4から転送された逆拡散後の各ＧＰＳ信号を受信して、補強情報１００を生成するためのデータ処理を実行し、位置情報（測位情報及び測距情報）を含む補強情報１００を生成する。
【００１６】
図２Ａは、逆拡散前のＧＰＳ信号の特性を示す図である。また、図２Ｂは、逆拡散前のＧＰＳ信号において、干渉波による電波干渉が有る場合の特性を示す図である。なお、図２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は受信電力の強度（dBm）を示す。
【００１７】
ここで、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4において、ＧＰＳ信号以外の他の電波信号を発信する設備等が例えば空港周辺に存在する場合に、当該他の電波信号の中で、ＧＰＳ信号の周波数に近い電波信号が干渉波として、ＧＰＳ信号に対する電波干渉の影響を及ぼすことがある。
【００１８】
電波干渉の影響として、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4における逆拡散の過程で、ＧＰＳ信号は、周波数の近い干渉波が拡散されてノイズに近い状態になる。このため、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4の内部におけるノイズレベルが上昇し、逆拡散後のＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ（Carrier to Noise：搬送波対ノイズ）比が劣化することが確認されている。
【００１９】
図３Ａは、逆拡散後において、干渉波による電波干渉がない場合のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を示す図である。一方、図３Ｂは、逆拡散後のＧＰＳ信号に対して干渉波による電波干渉が発生した場合において、ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を示す図である。図３Ｂに示すように、電波干渉が発生した場合、逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比は、干渉波分に相当する劣化が生ずることが確認できる。即ち、逆拡散後のＧＰＳ信号は、干渉波による電波干渉が発生した場合には、そのＣ／Ｎ比が小さくなり、ノイズに対する信頼性が低下する。
【００２０】
そこで、本実施形態のデータ処理装置１０に含まれる電波干渉検出部１１は、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4により受信された全ての逆拡散後のＧＰＳ信号を入力し、当該各ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を算出する（ステップＳ２）。電波干渉検出部１１は、全てのＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比と予め用意した基準Ｃ／Ｎ比とを比較して、全てのＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態を検出する（ステップＳ３）。
【００２１】
次に、電波干渉検出部１１は、全てのＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態の検出結果を比較することにより、干渉波による電波干渉の発生を検出する（ステップＳ４）。なお、電波干渉検出部１１は、全てのＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態の検出結果に基づいて、相対的にＣ／Ｎ比の劣化が顕著なＧＰＳ信号に電波干渉が発生していると判定してもよい。
【００２２】
要するに、電波干渉検出部１１は、受信された全てのＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を観測することにより、干渉波による電波干渉の発生を検出できる。即ち、本実施形態の電波干渉検出部１１は、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4により受信された全ての逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を算出し、全てのＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態を検出することにより、干渉波による電波干渉の発生を検出する。
【００２３】
ここで、ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比は、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4のそれぞれにおいて観測が可能である。従って、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4のそれぞれにおいて、ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比に基づいて、電波干渉を検出することが可能である。この場合、ＧＰＳ衛星の仰角が低くなったなどの理由により、受信するＧＰＳ信号の受信電力が低下することがある。ＧＰＳ信号の受信電力が低下した場合、ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比が劣化することが確認されている。
【００２４】
図４Ａは、受信するＧＰＳ信号の受信電力が相対的に低下した場合、逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比が相対的に低下することを示す図である。一方、図４Ｂは、逆拡散後のＧＰＳ信号に対して干渉波による電波干渉が発生した場合において、ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を示す図である。
【００２５】
図４Ｂに示すように、電波干渉が発生した逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比は、干渉波分に相当する劣化が生ずる。一方、図４Ａに示すように、ＧＰＳ信号の受信電力が相対的に低下した場合でも、相対的に逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比は劣化する。即ち、図４Ｂに示す電波干渉の影響による場合のＣ／Ｎ比の劣化状態が、図４Ａに示す受信電力が低下した場合とほぼ同レベルとなる。従って、各ＧＰＳ受信機におけるＣ／Ｎ比の劣化状態の検出のみでは、Ｃ／Ｎ比の劣化要因の識別が困難である。
【００２６】
要するに、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4のそれぞれにおいて、ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を算出して劣化状態を検出しても、ＧＰＳ信号の受信電力の低下によるものか、干渉波による電波干渉の発生によるものかを判定できない。
【００２７】
これに対して、本実施形態の電波干渉検出部１１は、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4により受信された全ての逆拡散後のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を算出し、全てのＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態を検出する。この場合、複数のＧＰＳ信号の受信電力が同時期に低下する可能性は低いため、複数のＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を観測することにより、干渉波による電波干渉の発生を検出できる。
【００２８】
以上のように本実施形態によれば、受信された全ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を監視し、各ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比の劣化状態に基づいて、干渉波による電波干渉の発生を確実に検出できる。この場合、ＧＰＳ信号の電波干渉を検出するための特別の観測機器を追加することなく、システム１に含まれるコンピュータのソフトウェアによる電波干渉検出部１１により実現できるため、結果として航法援助システムの構成の複雑化及びコスト増大を回避できる。
［変形例］
図６及び図７は、本実施形態の変形例を説明するための図である。図６に示すように、本変形例のシステム１は、図１に示す本実施形態に関するシステムの構成とほぼ同様である。即ち、本変形例のシステム１においても、例えばＧＢＡＳに適用するシステムであり、データ処理装置１０、複数(例えば４個）のＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4、及び複数(例えば４個）のＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4を有する。データ処理装置１０は、コンピュータのハードウェア及びソフトウェアから構成されている。
【００２９】
ここで、本変形例では、データ処理装置１０に含まれる電波干渉検出部１１は、前述した図５を参照して説明した電波干渉検出処理以外に、電波干渉波の発生源（干渉波発生源）２０の方向を検出する処理を実行する。以下、図７のフローチャートを参照して、本変形例の電波干渉検出処理を説明する。
【００３０】
図７において、ステップＳ１０〜Ｓ１２までの処理は、図５に示すステップＳ１〜Ｓ３までの処理と同様である。即ち、図７に示すように、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4はそれぞれ、ＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4を介して、複数のＧＰＳ衛星１４-1〜１４-4から発信されるＧＰＳ信号を受信する（ステップＳ１０）。
【００３１】
さらに、電波干渉検出部１１は、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4により受信された全ての逆拡散後のＧＰＳ信号を入力し、当該各ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を算出する（ステップＳ１１）。次に、電波干渉検出部１１は、全てのＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比と予め用意した基準Ｃ／Ｎ比とを比較して、全てのＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態を検出する（ステップＳ１２）。
【００３２】
ここで、本変形例では、電波干渉検出部１１は、各ＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態の比較結果に基づいて、電波干渉波の発生源（干渉波発生源）２０の方向を検出する処理を実行する（ステップＳ１３）。以下、図６を参照して、当該検出方法の原理を具体的に説明する。
【００３３】
図６に示すように、ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4に接続されているＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4と、同一のＧＰＳ衛星との距離差は無視できるため、各ＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4で受信する同一のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号（例えば１１０-1）の受信電力の差異は小さく無視できる。
【００３４】
一方、干渉波発生源２０が例えばＧＰＳアンテナ１３-1の付近にある場合、干渉波２００の受信電力は距離の２乗に反比例するため、各ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4で観測したＣ／Ｎ比に差異が生じる。従って、干渉波発生源２０に近い、例えばＧＰＳアンテナ１３-1のＧＰＳ受信機１２-1では、Ｃ／Ｎ比の劣化状態の度合いが大きくなる。また、逆に干渉波発生源２０から遠い場合、干渉波２３０の受信電力は小さいため、例えばＧＰＳアンテナ１３-4のＧＰＳ受信機１２-4では、Ｃ／Ｎ比の劣化状態の度合いは小さくなる。
【００３５】
従って、電波干渉検出部１１は、各ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4のＣ／Ｎ比の劣化状態を比較してそれらの差を求めることにより、当該差と各ＧＰＳ受信機１２-1〜１２-4のＧＰＳアンテナ１３-1〜１３-4の位置関係から、干渉波発生源２０が存在する方向を検出（推定）することができる。
【００３６】
以上のように本変形例の電波干渉検出処理により、各ＧＰＳ信号に対するＣ／Ｎ比の劣化状態の比較結果及び各ＧＰＳアンテナの位置関係に基づいて、各ＧＰＳ信号に対する電波干渉の発生源（干渉波発生源２０）の方向を検出できる。なお、本変形例のシステムにおいても、前述したように、受信された全ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比を監視し、各ＧＰＳ信号のＣ／Ｎ比の劣化状態に基づいて、干渉波による電波干渉の発生を確実に検出できる。この場合、ＧＰＳ信号の電波干渉を検出するための特別の観測機器を追加することなく、システム１に含まれるコンピュータのソフトウェアによる電波干渉検出部１１により実現できるため、結果として航法援助システムの構成の複雑化及びコスト増大を回避できる。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１…システム、１０…データ処理装置、１１…電波干渉検出部、
１２-1〜１２-4…ＧＰＳ受信機、１３-1〜１３-4…ＧＰＳアンテナ、
１４-1〜１４-4…ＧＰＳ衛星、２０…干渉波発生源。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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