(57)【要約】【課題】二次監視レーダから航空機に有用な情報をＴＩＳ−Ｂの信号として配信する。【解決手段】航空機に質問信号を送信する送信手段と、航空機から送信される質問信号に応答して送信される応答信号を受信する受信手段とを有し、当該受信手段が受信する応答信号を利用して航空機の飛行を監視する二次監視レーダであって、所定の範囲にＡＤＳ−Ｂを搭載する航空機であるＡＤＳ−Ｂ搭載機が存在するとき、ＡＤＳ−Ｂ搭載機に送信するＴＩＳ−Ｂ信号を生成する生成手段を備え、送信手段は、生成手段が生成したＴＩＳ−Ｂ信号を送信する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に質問信号を送信する送信手段と、前記航空機から送信される質問信号に応答して送信される応答信号を受信する受信手段とを有し、当該受信手段が受信する応答信号を利用して航空機の飛行を監視する二次監視レーダであって、
所定の範囲にＡＤＳ−Ｂを搭載する航空機であるＡＤＳ−Ｂ搭載機が存在するとき、前記ＡＤＳ−Ｂ搭載機に送信するＴＩＳ−Ｂ信号を生成する生成手段を備え、
前記送信手段は、前記生成手段が生成したＴＩＳ−Ｂ信号を送信することを特徴とする二次監視レーダ。
【請求項２】
前記受信手段が受信した応答信号の復号結果とＡＤＳ−Ｂ信号の復号結果を記憶する記憶手段と、
前記所定の範囲にＡＤＳ−Ｂ搭載機が存在するとき、当該ＡＤＳ−Ｂ搭載機の位置が所定の関係のＡＤＳ−Ｂを搭載していない航空機に関するデータを前記記憶手段から抽出する抽出手段とを備え、
前記生成手段は、前記抽出手段が抽出した航空機の情報を含むＴＩＳ−Ｂ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の二次監視レーダ。
【請求項３】
前記抽出手段は、ＡＤＳ−Ｂを搭載していない航空機のうち、前記ＡＤＳ−Ｂ搭載機を中心とした所定の範囲に存在する航空機に関するデータを抽出することを特徴とする請求項２に記載の二次監視レーダ。
【請求項４】
前記抽出手段は、ＡＤＳ−Ｂを搭載していない航空機のうち、前記ＡＤＳ−Ｂ搭載機に近い所定数の航空機に関するデータを抽出することを特徴とする請求項２に記載の二次監視レーダ。
【請求項５】
オールコール期間とロールコール期間とを繰り返し周期で設定して質問信号の送信及び応答信号の受信のスケジュールを管理する管理手段を備え、
前記送信手段は、ロールコール期間内の質問信号の送信及び応答信号の受信をしないタイミングでＴＩＳ−Ｂ信号を送信することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の二次監視レーダ。
【請求項６】
オールコール期間とロールコール期間とを繰り返し周期で設定して質問信号の送信及び応答信号の受信のスケジュールを管理する管理手段を備え、
前記送信手段は、ロールコール期間と後に続くオールコール期間との間にＴＩＳ−Ｂ信号を送信することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の二次監視レーダ。
【請求項７】
前記送信手段は、指向性のあるＴＩＳ−Ｂ信号又は無指向性のＴＩＳ−Ｂ信号を送信することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の二次監視レーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モードＳトランスポンダ又はＡＴＣＲＢＳトランスポンダを搭載する航空機を監視する二次監視レーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Rader）１ａは、航空機に搭載されているトランスポンダ２に対して質問信号を送信し、その質問信号に対する様々な情報を応答信号として受信して航空管制のための監視に関わる情報をターゲットレポートとして取得する装置である。トランスポンダには、従来から存在するＡＴＣＲＢＳトランスポンダと、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダより後に開発されたモードＳトランスポンダとの２種類があり、現在はこの２種類のトランスポンダが利用されている。この２種類のトランスポンダとの間で様々な信号を送受信してトランスポンダを搭載する航空機を捕捉することができる二次監視レーダとして、モードＳ二次監視レーダとがある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
このようなモードＳ二次監視レーダは、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダとモードＳトランスポンダと信号を送受信するため、オールコール期間とロールコール期間とを設定している。具体的には、図６に示すようにモードＳ二次監視レーダは、オールコール期間には、質問信号であるオールコール質問を送信し、期間内に設定するウインドウで受信する応答信号を利用してＡＴＣＲＢＳトランスポンダを搭載する航空機を捕捉するとともに、モードＳトランスポンダを搭載する航空機を初期補足する。また、モードＳ二次監視レーダは、ロールコール期間には、オールコール期間に初期捕捉したモードＳトランスポンダを搭載する航空機に個別に質問信号であるロールコール質問を送信し、各質問に設定するウインドウで受信する応答信号（ロールコール応答）を利用して捕捉を継続する。
【０００４】
具体的には図７に示すように、従来のモードＳ二次監視レーダ１ａは、アンテナ１１、送受信機１２及び信号処理部１３ａを有している。送受信機１２は、各期間に対応する質問信号を送受切替器１２１およびアンテナ１１を介して送信する送信機１２２と、アンテナ１１および送受切替器１２１を介してトランスポンダ２からの応答信号を受信する受信機１２３を備えている。また、信号処理部１３ａは、送信機１２２による質問信号の送信を制御する送信制御部１３１と、モードＳトランスポンダから送信された応答信号を処理するモードＳ応答処理部１３２と、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダから送信された応答信号を処理するＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３と、質問信号を生成したり、受信した応答信号を利用して航空機の飛行に関するターゲットレポートを生成する監視処理部１３４ａと、信号の送受信のタイミングや送受信する信号の周波数を管理するチャネル管理部１３５とを備えている。このようにしてモードＳ二次監視レーダ１ａから得られるターゲットレポートが、航空管制に利用され、航空機の飛行の安全を図ることができる。
【０００５】
この他、航空機の飛行の安全を図るための航空機同士の衝突を防止するシステムとして、航空機同士で位置情報を交換する放送型自動従属監視（ＡＤＳ−Ｂ：Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）も利用されている。一方、ＡＤＳ−Ｂ対応装置を搭載する航空機の数はまだ少なく、地上から航空機の位置情報を配信（送信）する放送型交通情報サービス（ＴＩＳ−Ｂ：Traffic information Service-Broadcast）の併用も検討されている。このようなＡＤＳ−ＢやＴＩＳ−Ｂを利用することで、二次監視レーダによる監視に加え、有用な情報を航空機で効率良く取得することが可能になり、航空機同士の衝突等の危険の回避を高めることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、ＡＤＳ−ＢやＴＩＳ−Ｂで利用される信号はモードＳのロング応答を使用しているため、他装置への干渉等の影響が強い。地上のＴＩＳ−Ｂ情報配信装置は、二次監視レーダ等の他の装置と非同期で利用されるため、ＴＩＳ−Ｂ情報配信装置から信号を配信すると、近くの二次監視レーダとの送受信に利用される質問信号や応答信号と干渉が生じる恐れもある。したがって、ＴＩＳ−Ｂ情報配信装置からの信号の配信量は制限される。また、ＴＩＳ−Ｂ情報配信装置が配信する信号は、外部の装置である二次監視レーダ等が取得する航空機に関するデータを利用する必要があり、二次監視レーダからのデータ受け渡しのライン等の構成が複雑になる問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４８２９６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Michael C. Stevens “Secondary Surveillance Radar” 1998, ISBN 0-89006-292-7.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、ＴＩＳ−Ｂを利用する場合、信号が他の信号と干渉する問題や、航空機に関するデータの受け渡しの構成が複雑になる問題がある。
【００１０】
したがって本発明は、航空機に有用な情報をＴＩＳ−Ｂの信号として配信する二次監視レーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴に係る二次監視レーダは、航空機に質問信号を送信する送信手段と、前記航空機から送信される質問信号に応答して送信される応答信号を受信する受信手段とを有し、当該受信手段が受信する応答信号を利用して航空機の飛行を監視する二次監視レーダであって、所定の範囲にＡＤＳ−Ｂを搭載する航空機であるＡＤＳ−Ｂ搭載機が存在するとき、前記ＡＤＳ−Ｂ搭載機に送信するＴＩＳ−Ｂ信号を生成する生成手段を備え、前記送信手段は、前記生成手段が生成したＴＩＳ−Ｂ信号を送信する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、二次監視レーダから航空機に有用な情報をＴＩＳ−Ｂの信号として配信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る二次監視レーダについて説明する概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る二次監視レーダについて説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る二次監視レーダのＴＩＳ−Ｂ信号の送信対象について説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る二次監視レーダのＴＩＳ−Ｂ信号の送信期間について説明する図である。
【図５】一般的な二次監視レーダについて説明する図である。
【図６】一般的な二次監視レーダにおける信号の送受信について説明する図である。
【図７】一般的な二次監視レーダについて説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を用いて本発明の実施形態の係る二次監視レーダについて説明する。以下の説明において、図５乃至図７を用いて上述した二次監視レーダ１ａの構成と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る二次監視レーダ１は、上述した二次監視レーダ１ａと同様に、アンテナ１１、送受信機１２及び信号処理部１３を有し、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダやモードＳトランスポンダを搭載する航空機Ａ１，Ａ２，Ｂを捕捉して航空機を監視するモードＳ二次監視レーダ（ＳＳＲモードＳ）である。
【００１６】
航空機を監視するため、二次監視レーダ１は、図２に示すように、送信及び受信を切り替える送受切替器１２１と、送受切替器１２１およびアンテナ１１を介して信号を送信する送信機１２２と、アンテナ１１および送受切替器１２１を介してトランスポンダ２からの応答を受信する受信機１２３と、送信機１２２からの信号の送信を制御する送信制御部１３１と、受信機１２３が受信した信号を処理するモードＳ応答処理部１３２及びＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３と、受信する信号から航空機の監視に関するデータを処理する監視処理部１３４と、信号の送受信のタイミングを管理するチャネル管理部１３５とを備えている。
【００１７】
また、本発明の実施形態に係る二次監視レーダ１は、通常の航空機の監視に加え、二次監視レーダ１から所定の範囲内に存在し、ＡＤＳ−Ｂを搭載する航空機Ａ１，Ａ２からＡＤＳ−Ｂで利用する拡張スキッタ（以下、ＡＤＳ−Ｂ信号）を受信したり、ＴＩＳ−Ｂで利用する拡張スキッタ（以下、ＴＩＳ−Ｂ信号）を送信したりすることができる。二次監視レーダ１は、ＡＤＳ−Ｂ信号を受信し、ＴＩＳ−Ｂ信号を送信するため、通常の質問信号及び応答信号の周波数や、送信するＴＩＳ−Ｂ信号の周波数を発生する周波数発生部１３６と、信号の送受信のタイミングと合わせて送信信号の周波数を切り替える切替部１３７と、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換する変換部１３８と、受信したＡＤＳ−Ｂ信号である拡張スキッタを処理する拡張スキッタ処理部１３９とを備えている。また、ＴＩＳ−Ｂ信号を送信するため、二次監視レーダ１のチャネル管理部１３５は、ＴＩＳ−Ｂ信号の送信タイミングを設定し、監視処理部１３４は、受信するＡＤＳ−Ｂ信号を利用して送信するＴＩＳ−Ｂ信号を生成する。
【００１８】
以下に、二次監視レーダ１におけるＴＩＳ−Ｂ信号の送信について説明する。なお、通常の質問信号の送信と応答信号の受信に関する構成及び処理については、図５乃至７を用いて説明した構成及び処理と同様であるため、説明を省略する。
【００１９】
拡張スキッタ処理部１３９は、受信機１２３が受信した信号から、航空機に搭載されるＡＤＳ−Ｂが送信した拡張スキッタであるＡＤＳ−Ｂ信号を復号し、ＡＤＳ−Ｂ信号の復号結果を監視処理部１３４に出力する。
【００２０】
監視処理部１３４は、ＴＩＳ−Ｂ信号の送信を実行するため、ターゲット処理手段１３４ｉ、拡張スキッタ処理手段１３４ｉｉ、抽出手段１３４ｉｉｉ及び信号生成手段１３４ｉｖを備えている。ターゲット処理手段１３４ｉは、モードＳ応答処理部１３２から入力する応答信号の復号結果とＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３から入力する応答信号の復号結果とを利用して、二次監視レーダ１が監視する航空機（ターゲット）の飛行の状態をリストにしてメモリ等の記憶装置に記憶する。また、拡張スキッタ処理手段１３４ｉｉは、拡張スキッタ処理部１３９から入力するＡＤＳ−Ｂ信号の復号結果を利用して、ＡＤＳ−Ｂを搭載する航空機であるＡＤＳ−Ｂ搭載機の飛行の状態をリストにしてメモリ等の記憶装置に記憶する。
【００２１】
抽出手段１３４ｉｉｉは、ターゲット処理手段１３４ｉから入力する航空機のリストと、拡張スキッタ処理手段１３４ｉｉから入力するＡＤＳ−Ｂ搭載機のリストとを比較して、監視空域を飛行する航空機から、ＴＩＳ−Ｂ信号として飛行状態を配信する航空機と、ＴＩＳ−Ｂ信号の送信対象である航空機を抽出する。このとき、ＡＤＳ−Ｂを搭載していない航空機にはＴＩＳ−Ｂ信号を送信する必要がないため、抽出手段１３４ｉｉｉは、ＡＤＳ−Ｂ搭載機をＴＩＳ−Ｂ信号の送信対象として抽出する。また、ＡＤＳ−Ｂ搭載機の飛行の情報は、ＡＤＳ−Ｂ搭載機からＡＤＳ−Ｂ信号で送信されるため、抽出手段１３４ｉｉｉは、ＡＤＳ−Ｂを搭載していない航空機の飛行の情報のみをＴＩＳ−Ｂ信号として配信する。さらに、ＡＤＳ−Ｂ搭載機と衝突の恐れがない位置に存在する航空機の情報についても配信する必要がないため、抽出手段１３４ｉｉｉは、ＡＤＳ−Ｂを搭載していない航空機のうち、ＡＤＳ−Ｂ搭載機を中心として所定範囲に存在する航空機をＡＤＳ−Ｂ搭載機に対する危険航空機として抽出する。
【００２２】
信号生成手段１３４ｉｖは、抽出手段１３４ｉｉｉの抽出結果を利用して、危険航空機の飛行状態を含むＴＩＳ−Ｂ信号を生成する。
【００２３】
図３には、アンテナ１１の周囲を飛行中の航空機ＡがＡＤＳ−Ｂを搭載しており、航空機Ｂ１〜Ｂ７はＡＤＳ−Ｂを搭載していない一例を示している。図３に示す例の場合、抽出手段１３４ｉｉｉは、ＡＤＳ−Ｂ搭載機である航空機Ａを送信対象として抽出する。また、抽出手段１３４ｉｉｉは、この航空機Ａを基準として、航空機Ａと衝突の可能性がある所定の範囲内に存在する航空機Ｂ１〜Ｂ４を危険航空機として抽出する。このとき、抽出手段１３４ｉｉｉは、航空機Ａを基準とする所定範囲に存在する航空機を全て抽出しても良いし、航空機Ａから近い所定数の航空機を抽出してもよい。信号生成手段１３４ｉｖは、この航空機Ｂ１〜Ｂ４の飛行状態をターゲット情報から抽出した情報を利用してＴＩＳ−Ｂ信号を生成する。すなわち、航空機Ｂ５〜Ｂ７は、航空機Ａを基準として衝突の可能性がある所定の範囲内に存在しないため、信号生成手段１３４ｉｖが生成するＴＩＳ−Ｂ信号には、航空機Ｂ５〜Ｂ７の飛行状態は含まれない。
【００２４】
チャネル管理部１３５は、監視処理部１３４から二次監視レーダ１が監視する航空機（ターゲット）の飛行状態と、ＡＤＳ−Ｂ搭載機の飛行状態と、ＴＩＳ−Ｂ信号とを入力すると、入力したターゲット及びＡＤＳ−Ｂ搭載機の飛行状態を利用して、ＴＩＳ−Ｂ信号の送信タイミングをスケジューリングする。
【００２５】
図４を用いて、チャネル管理部１３５が設定するＴＩＳ−Ｂ信号の送信タイミングについて説明する。図４（ａ）は、ロールコール期間内で拡張スキッタであるＴＩＳ−Ｂ信号を送信するタイミングを設定した一例である。図６に示したように、従来のロールコール期間には、二次監視レーダ１ａは、質問信号であるロールコール質問のみを送信していたが、本発明に係る二次監視レーダ１は、ロールコール期間に質問信号の他、ＴＩＳ−Ｂ信号を送信する。
【００２６】
また、図４（ｂ）は、ロールコール期間と、ロールコール期間に続くオールコール期間との間にＴＩＳ−Ｂ信号を送信するＴＩＳ−Ｂ信号於送信期間を設定した一例である。図４（ｂ）に示す例では、二次監視レーダ１は、ロールコール期間には質問信号であるロールコール質問を送信するタイミングと、質問信号に対する応答信号を受信するウィンドウが設定されており、ＴＩＳ−Ｂ信号を送信するタイミングは、ＴＩＳ−Ｂ信号送信期間に設定されている。
【００２７】
送信制御部１３１は、チャネル管理部１３５からＴＩＳ−Ｂ信号とともに、ＴＩＳ−Ｂ信号を送信するタイミングを入力すると、入力したタイミングでＴＩＳ−Ｂ信号の送信を制御する。具体的には、送信制御部１３１は、ＴＩＳ−Ｂ信号を変換部１３８に出力する。
【００２８】
周波数発生部１３６は、通常の質問信号の周波数（１０３０ＭＨｚ）、通常の応答信号の周波数（１０９０ＭＨｚ）及びＴＩＳ−Ｂ信号の周波数（１０９０ＭＨｚ）を発生する為に必要な周波数を出力する。また、周波数発生部１３６は、質問信号の周波数とＴＩＳ−Ｂ信号の周波数を切替部１３７に出力し、応答信号の周波数を受信機１２３に出力する。
【００２９】
切替部１３７は、送信制御部１３１の制御によって、送信する信号の周波数を送信する信号の種類に応じた周波数に切り替える。
【００３０】
変換部１３８は、送信制御部１３１から入力するＩＦ信号を、切替部１３７から入力する信号の周波数のＲＦ信号に変換して送信機１２２に出力する。例えば、変換部１３８は、送信制御部１３１からチャネル管理部１３５が生成した通常の質問信号を入力すると、周波数１０３０ＭＨｚの信号に変換して送信機１２２に出力する。一方、変換部１３８は、送信制御部１３１からチャネル管理部１３５が生成したＴＩＳ−Ｂ信号を入力すると、周波数１０９０ＭＨｚの信号に変換して送信機１２２に出力する。
【００３１】
送信機１２２は、変換部１３８から送信信号である質問信号又はＴＩＳ−Ｂ信号を入力すると、送受切替器１２１及びアンテナ１１を介して入力した信号を送信する。ここで、送信機１２２は、ＴＩＳ−Ｂ信号を送信する際、アンテナ指向性のあるＩＮＴ方式で送信してもよいし、無指向性のＳＬＳ方式で送信してもよい。
【００３２】
例えば、指向性のＩＮＴ方式でＴＩＳ−Ｂ信号を配信（送信）する場合、アンテナ１１の向く特定の方向に対してのみ配信することができるため、アンテナ１１が他の二次監視レーダが存在する方向に向いている場合には配信するＴＩＳ−Ｂ信号の数を減少させることができる。また、アンテナ１１がＴＩＳ−Ｂ信号の送信対象であるＡＤＳ−Ｂ搭載機に向いている場合にのみＴＳＩ−Ｂ信号を配信させることもできる。
【００３３】
無指向性のＳＬＳ方式でＴＩＳ−Ｂ信号を配信する場合、一定の間隔でＴＩＳ−Ｂ信号を配信すると一定の干渉が生じる可能性があるため、ランダムな間隔でＴＩＳ−Ｂ信号を配信する必要がある。
【００３４】
二次監視レーダ１がＩＮＴ方式またはＩＳＮ方式のいずれを利用するかは、例えば、外部から入力する操作信号によって送信制御部１３１を操作することで切り替えることが可能であり、運用に応じて使い分けることができる。
【００３５】
上述したように、本発明の実施形態に係る二次監視レーダ１では、トランスポンダ２との質問応答を行なって航空機を監視する他、ＡＤＳ−Ｂ搭載機にＴＩＳ−Ｂ信号を送信してＡＤＳ−Ｂ搭載機の周囲の情報を配信することができるため、航空機同士の衝突を防止することができる。このとき、二次監視レーダ１は、全ての航空機ではなく、ＡＤＳ−Ｂ搭載機にのみＴＩＳ−Ｂ信号を送信することで、二次監視レーダ１の周辺で不必要なＴＩＳ−Ｂ信号の送受信を低減することができるため、干渉等の影響を低減することができる。また、二次監視レーダ１は、アンテナ１１の向きを考慮して自身のアンテナ１１からＴＩＳ−Ｂ信号を送信するため、アンテナ１１への影響を防止することができるとともに、干渉が生じやすい方向へのＴＩＳ−Ｂ信号の送信を制限して干渉等の影響を低減することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…二次監視レーダ
１１…アンテナ
１２…送受信機
１２１…送受切替器
１２２…送信機（送信手段）
１２３…受信機（受信手段）
１３…信号処理部
１３１…送信制御部
１３２…応答処理部
１３３…ＡＴＣＲＢＳ応答処理部
１３４…監視処理部
１３４ｉ…ターゲット処理手段
１３４iii…抽出手段
１３４ii…拡張スキッタ処理手段
１３４iv…信号生成手段（生成手段）
１３５…チャネル管理部（管理手段）
１３６…周波数発生部
１３７…切替部
１３８…変換部
１３９…拡張スキッタ処理部
２…トランスポンダ
【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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