(57)【要約】【課題】ＧＰＳ等のＧＮＳＳを利用したナビゲーションシステムの代替システムとなり得るナビゲーションシステムを、より広い範囲で利用できるようにすることである。【解決手段】実施形態に係るナビゲーションシステムは、水面に沿って移動可能に水底に係留されるブイと、それぞれ水底又は水中の異なる位置に固定され、前記位置を特定するための信号を発信する少なくとも３つの複数の送信機と、前記ブイに設けられ、前記複数の送信機から発信された前記信号を受信する受信機と、前記ブイに設けられ、前記受信機で受信された前記信号に基づいて前記ブイの位置を特定し、前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を生成する信号処理装置と、前記ブイに設けられ、前記信号処理装置において生成された前記ナビゲーション信号を、移動体に備えられる無線機で受信できるように無線で発信する無線機とを備えるものである。【選択図】  図１
2019095269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に沿って移動可能に水底に係留されるブイと、
それぞれ水底又は水中の異なる位置に固定され、前記位置を特定するための信号を発信する少なくとも３つの複数の送信機と、
前記ブイに設けられ、前記複数の送信機から発信された前記信号を受信する受信機と、
前記ブイに設けられ、前記受信機で受信された前記信号に基づいて前記ブイの位置を特定し、前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を生成する信号処理装置と、
前記ブイに設けられ、前記信号処理装置において生成された前記ナビゲーション信号を、移動体に備えられる無線機で受信できるように無線で発信する無線機と、
を備えるナビゲーションシステム。
【請求項２】
航法衛星システムを構成する少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信し、受信した前記衛星ナビゲーション信号に基づいて前記ブイの位置を特定する衛星ナビゲーションシステムと、
前記衛星ナビゲーション信号に基づいて特定された前記ブイの位置と、前記衛星ナビゲーション信号が受信されたタイミングにおいて前記受信機で受信された前記信号とを関連付けて参照情報として保存する記憶装置とを更に備え、
前記信号処理装置は、前記ブイの位置と前記受信機で受信された前記信号とが関連付けられて前記参照情報として前記記憶装置に保存されている場合には、前記参照情報に基づいて前記ブイの位置を特定するように構成される請求項１記載のナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記複数の送信機を、それぞれ前記送信機の位置を特定するための前記信号を発信するトランスポンダの一部として構成する一方、前記受信機を送受信機の一部として構成し、前記トランスポンダは前記送受信機からの要求に応答して前記信号を発信するように構成される請求項１又は２記載のナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記複数の送信機は、それぞれ一定期間おきに断続的に前記信号を発信するように構成される請求項１又は２記載のナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記信号処理装置は、前記移動体に備えられる無線機から発信される、前記ナビゲーション信号の送信要求に対する応答として前記ナビゲーション信号を生成するように構成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記信号処理装置は、一定期間おきに断続的に前記ナビゲーション信号を生成するように構成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項７】
前記複数の送信機は、前記信号として音響信号又は光信号を発信するように構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項８】
前記無線機は、航法衛星システムを構成する人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号の周波数であって、前記移動体側に設けられるナビゲーションシステムで利用可能な衛星ナビゲーション信号の周波数と異なり、かつ前記移動体側に設けられるナビゲーションシステムで利用可能なナビゲーション信号の周波数で前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を発信するように構成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項９】
前記無線機は、９６０ＭＨｚ以上１１６４ＭＨｚ以下の周波数で前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を発信するように構成される請求項１乃至８のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１０】
前記無線機は、航法衛星システムを構成する人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号の周波数であって、前記移動体側に設けられるナビゲーションシステムで利用可能な衛星ナビゲーション信号の周波数と同じ周波数で前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を発信するように構成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１１】
前記信号処理装置は、前記ブイの位置及び前記ブイの健全性を表すナビゲーション信号を生成するように構成される請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のナビゲーションシステム。
【請求項１２】
前記信号処理装置は、前記ブイの位置及び前記衛星ナビゲーション信号が受信できているか否かを表す情報を表すナビゲーション信号を生成するように構成される請求項２記載のナビゲーションシステム。
【請求項１３】
前記無線機は、前記衛星ナビゲーション信号が受信できていない場合には、少なくとも前記衛星ナビゲーション信号の周波数と同じ周波数で前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を発信する一方、前記衛星ナビゲーション信号が受信できている場合には、少なくとも前記衛星ナビゲーション信号の周波数と異なり、かつ前記移動体側に設けられるナビゲーションシステムで利用可能なナビゲーション信号の周波数で前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を発信するように構成される請求項２又は１２記載のナビゲーションシステム。
【請求項１４】
前記信号処理装置は、前記衛星ナビゲーション信号が受信できていない場合には、一定期間おきに断続的に前記ナビゲーション信号を生成する一方、前記衛星ナビゲーション信号が受信できている場合には、前記移動体に備えられる無線機から発信される、前記ナビゲーション信号の送信要求に対する応答として前記ナビゲーション信号を生成するように構成される請求項２、１２又は１３記載のナビゲーションシステム。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のナビゲーションシステムから発信される前記ナビゲーション信号を含む少なくとも３つの複数のナビゲーション信号であって、異なる位置から発信された前記複数のナビゲーション信号を前記移動体に備えられる無線機で受信するステップと、
前記移動体に備えられる無線機で受信された前記複数のナビゲーション信号に基づいて前記移動体の位置を特定するステップと、
を有するナビゲーション方法。
【請求項１６】
前記複数のナビゲーション信号に、地上又は船上に設置された無線機から発信されたナビゲーション信号を含める請求項１５記載のナビゲーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ナビゲーションシステム及びナビゲーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機等の移動体を目的地まで導くための代表的なシステムとしてアメリカ合衆国が運用する全地球測位網（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用したナビゲーションシステム（航法装置）が知られている。ＧＰＳを利用したナビゲーションシステムは、複数のＧＰＳ衛星からの電波をＧＰＳ受信機で受信することによって、ＧＰＳ受信機が搭載されている移動体の空間位置を検出するシステムである。尚、ＧＰＳ衛星の正式名称は、ＮＡＶＳＴＡＲ（Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｗｉｔｈ  Ｔｉｍｅ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）である。
【０００３】
ＧＰＳ衛星は、約２０，０００ｋｍの高度で飛行しているため、ＧＰＳ信号の強度は他のデータリンク用の電波信号の強度に比べて弱い。このため、ＧＰＳ衛星に障害が発生した場合はもちろん、太陽フレアによって電離圏に電磁的な擾乱が生じた場合や妨害電波（ジャマー）が送信された場合には、ＧＰＳ信号の受信が困難となる恐れがある。実際にＧＰＳ信号を装った欺瞞信号による電波妨害（ジャミング）も報告されている。
【０００４】
ＧＰＳ等の人工衛星を利用した全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）としては、他にロシアのＧＬＯＮＡＳＳ（ＧＬＯｂａｌ’ｎａｙａ  ＮＡｖｉｇａｔｓｉｏｎｎａｙａ  Ｓｐｕｔｎｉｋｏｖａｙａ  Ｓｉｓｔｅｍａ）や欧州連合が計画しているＧａｌｉｌｅｏが挙げられる。尚、特定の地域を対象とする航法衛星システム（ＮＳＳ：Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、地域航法衛星システム（ＲＮＳＳ：Ｒｅｇｉｏｎａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる。
【０００５】
現在では、航空機等の移動体のナビゲーションシステムの多くは、ＧＰＳに依存している。そこで、ＧＰＳを利用したナビゲーションシステムに依存しないナビゲーションシステムの開発が検討されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００６】
具体例として、ドイツ航空宇宙センター（ＤＬＲ：Ｄｅｕｔｓｃｈｅｓ  Ｚｅｎｔｒｕｍ  ｆｕｅｒ  Ｌｕｆｔ−  ｕｎｄ  Ｒａｕｍｆａｈｒｔ）によって、ＬＤＡＣＳ（Ｌ−ｂａｎｄ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ．  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用したＬＤＡＣＳ−ＮＡＶと呼ばれるナビゲーションシステムが提案されている（例えば非特許文献２及び非特許文献３参照）。
【０００７】
ＬＤＡＣＳは、地上に設置した基地局から無線で送信される電波信号を利用した高速データリンクシステムであり、ＬＤＡＣＳ−ＮＡＶは、地上に設置した基地局から無線で送信される航法信号を航空機等の移動体で受信し、受信した航法信号に基づいて移動体の緯度、経度及び高度を含む空間位置を特定するナビゲーションシステムである。
【０００８】
ＬＤＡＣＳでは、ＧＰＳ信号の周波数帯域と異なる周波数帯域を有する電波信号が使用される。このため、ＬＤＡＣＳ−ＮＡＶは、ＧＰＳ衛星に障害が生じた場合や太陽フレアによって電離圏に電磁的な擾乱が生じた場合のみならず、ＧＰＳ欺瞞信号が発信された場合等における、ＧＰＳを利用したナビゲーションシステムの代替システムとして期待されている。
【０００９】
また、ＬＤＡＣＳ−ＮＡＶの他、距離測定装置（ＤＭＥ：ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を利用したナビゲーションシステムやシュードライト（ＰＬ：Ｐｓｕｅｄｏｌｉｔｅ）を利用したナビゲーションシステム等が提案されている。
【００１０】
ＤＭＥは、航空機からの要請に応答して電波信号を送信する双方向通信を行う装置であり、地上に設置される。ＤＭＥから送信される電波信号が航空機に到達するまでの時間を計測すれば、航空機と地上に設置されたＤＭＥとの間における距離を測定することができる。従って、複数のＤＭＥから送信される電波信号に基づいて、航空機の空間位置を特定することができる。
【００１１】
一方、ＰＬは、ＧＰＳ信号に類似するＰＬ信号を電波信号として無線で発信する装置であり、地上に設置される。このため、複数のＰＬから発信されるＰＬ信号に基づいて、航空機の空間位置を特定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】毛塚敦、外２名、「ＧＮＳＳ障害時の代替システムの動向」、電子航法研究所、電子航法研究所発表会２０１４年６月６日、［２０１７年１０月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｒｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｒｅｐｏｒｔ／ｈａｐｉｃｈｉ／ｐｄｆ２０１４／Ｈ２６＿２１ｐ．ｐｄｆ＞
【非特許文献２】北折潤、外２名、「将来の航空用高速データリンクに関する研究」、電子航法研究所報告、２０１５年１月、Ｎｏ．１３２、ｐ．５１−６０、［２０１７年１０月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｅｎｒｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｒｅｐｏｒｔ／ｇｉｊｕｔｕ／ｐｄｆ／１３２＿４．ｐｄｆ＞
【非特許文献３】ＬＤＡＣＳ−ＮＡＶ、ＤＬＲ、［２０１７年１０月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｌｒ．ｄｅ／ｋｎ／ｅｎ／ｄｅｓｋｔｏｐｄｅｆａｕｌｔ．ａｓｐｘ／ｔａｂｉｄ−４３０９／３２２２＿ｒｅａｄ−３５３８６／ａｄｍｉｎ−１／−＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来提案されているナビゲーションシステムでは、いずれも人工衛星又は地上に設置された基地局から発信される電波信号が利用される。地上に設置された基地局から発信される電波信号を利用する場合、基地局に設けられた送信機（トランスミッタ）と航空機等の移動体に設けられた受信機（レシーバ）との間を結ぶ直線距離（ＬＯＳ：Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ）の範囲内でしかナビゲーションシステムを利用することができない。
また無線局を設置できない海上では精度が低下する。
【００１４】
そこで本発明は、ＧＰＳ等のＧＮＳＳを利用したナビゲーションシステムの代替システムとなり得るナビゲーションシステムを、より広い範囲で利用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムは、水面に沿って移動可能に水底に係留されるブイと、それぞれ水底又は水中の異なる位置に固定され、前記位置を特定するための信号を発信する少なくとも３つの複数の送信機と、前記ブイに設けられ、前記複数の送信機から発信された前記信号を受信する受信機と、前記ブイに設けられ、前記受信機で受信された前記信号に基づいて前記ブイの位置を特定し、前記ブイの位置を表すナビゲーション信号を生成する信号処理装置と、前記ブイに設けられ、前記信号処理装置において生成された前記ナビゲーション信号を、移動体に備えられる無線機で受信できるように無線で発信する無線機とを備えるものである。
【００１６】
また、本発明の実施形態に係るナビゲーション方法は、上述したナビゲーションシステムから発信される前記ナビゲーション信号を含む少なくとも３つの複数のナビゲーション信号であって、異なる位置から発信された前記複数のナビゲーション信号を前記移動体に備えられる無線機で受信するステップと、前記移動体に備えられる無線機で受信された前記複数のナビゲーション信号に基づいて前記移動体の位置を特定するステップとを有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るナビゲーションシステムの全体構成図。
【図２】図１に示すナビゲーションシステムの詳細構成例を示す図。
【図３】図１及び図２に示すナビゲーションシステムにより航空機のナビゲーションを行うための流れを示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るナビゲーションシステムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係るナビゲーションシステム及びナビゲーション方法について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
（ナビゲーションシステムの構成及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係るナビゲーションシステムの全体構成図である。
【００２０】
ナビゲーションシステム１は、水面上から無線でナビゲーション信号を発信することによって、航空機２、ロケット或いは船舶等の水面上又は水際を移動し得る移動体のナビゲーションを行うシステムである。ここでは、移動体が航空機２である場合を例に説明する。また、ナビゲーションシステム１が海面上からナビゲーション信号を発信する場合を例に説明するが、湖面上や河川の水面上からナビゲーション信号を発信するようにしても良い。
【００２１】
ナビゲーションシステム１は、水面に沿って浮遊するアンカーブイ３と、それぞれ水底又は水中の異なる位置に固定された少なくとも３つ以上の複数のトランスポンダ４で構成することができる。尚、図１に示す例では、３つのトランスポンダ４のうち２つのトランスポンダ４が海底に固定されており、１つのトランスポンダ４が陸側の壁面に固定されている。
【００２２】
アンカーブイ３は、海面に沿って移動可能にアンカー（錨）５で水底に係留されるブイ（浮標）６である。すなわちアンカーブイ３は、海面に沿って浮遊するブイ６と、海底に固定されるアンカー５とをワイヤロープやナイロン製のロープ等のロープ７で連結して構成される。もちろん、ロープ７の代わりにチェーンを用いてもよい。
【００２３】
ブイ６は、ロープ７が十分に弛んだ状態でアンカー５で海底に係留される。これは、海流、潮流及び波等の水の流れによってブイ６に水圧が負荷され、ブイ６の移動によってロープ７が直線的になると過剰な張力によってロープ７が切れてしまう恐れがあるためである。また、ロープ７の強度を大きく設定したとしても、ブイ６の移動によってロープ７が直線的になるとブイ６が水面下に沈んでしまう恐れがあるためである。尚、典型的なアンカーブイ３を構成するブイ６は、半径約５００ｍの範囲で移動可能である。
【００２４】
ブイ６には、送受信機８及びナビゲーション信号発信装置９が搭載される。送受信機８は、海底又は海中に固定された複数のトランスポンダ４との間で双方向通信を行う通信機である。従って、送受信機８は、水面下に配置される。
【００２５】
一方、ナビゲーション信号発信装置９は、送受信機８における各トランスポンダ４との通信結果に基づいてブイ６の位置を表すナビゲーション信号を生成し、生成したナビゲーション信号を航空機２に向けて電波信号として無線で発信する電波航法基準装置である。従って、ナビゲーション信号発信装置９のアンテナ１０は、水面上となるようにブイ６に取付けられる。
【００２６】
ブイ６は海面上を移動するため、ブイ６の位置は時間的に変化する。従って、ナビゲーション信号は、時刻とブイ６の位置を表す信号とすることができる。ブイ６の位置は、緯度、経度及び高度で３次元的に表わすことができる。但し、ブイ６が浮遊する海面の高度は、ジオイド（平均海水面）とみなしても誤差が小さい場合がある。このため、高度を省略して緯度と経度のみで２次元的にブイ６の位置を表すようにしてもよい。
【００２７】
他方、複数のトランスポンダ４は、それぞれ水底又は水中の異なる位置においてブイ６に搭載された送受信機８からの要求に応答して各トランスポンダ４の位置を特定するための信号を発信する装置である。各トランスポンダ４と送受信機８との間で送受される信号は水中を伝搬することになる。従って、水中を伝搬させることが可能な信号を送受することが必要である。
【００２８】
水中を伝搬させることが可能で実用的な信号としては、音波からなる音響信号が挙げられる。但し、アンカーブイ３は浅瀬に係留することが容易である。このため、ブイ６に設けられる送受信機８と各トランスポンダ４との間における距離を光信号が届くような近距離にできる場合がある。そのような場合には、各トランスポンダ４と送受信機８との間で送受される信号を光信号としてもよい。具体例として、水深が５０ｍ以下の浅い海底に各トランスポンダ４を固定する場合であれば、各トランスポンダ４と送受信機８との間で送受される信号を光信号とすることもできる。
【００２９】
このような構成及び機能を有するナビゲーションシステム１に加えて、地上又は船上にもナビゲーション信号発信装置１１を固定することができる。図１に示す例では、地上と、船１２にそれぞれナビゲーション信号発信装置１１が固定されている。尚、地上に設置されるナビゲーション信号発信装置１１は、建物に限らず、自動車や列車等の地上を移動する移動体に固定しても良い。
【００３０】
地上又は船上に固定されるナビゲーション信号発信装置１１も、それぞれナビゲーション信号発信装置１１の位置及び信号の発信時刻を表すナビゲーション信号を生成し、生成したナビゲーション信号を航空機２に向けて電波信号として発信する装置である。
【００３１】
地上又は船上に固定されるナビゲーション信号発信装置１１と、海上に配置されるナビゲーションシステム１のナビゲーション信号発信装置９からは、同一の通信プロトコルに従うナビゲーション信号が発信される。従って、航空機２に、同一の通信プロトコルで発信されたナビゲーション信号に基づいて航空機２の位置を特定するためのナビゲーションシステム１３を搭載すれば、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９を含む少なくとも３つのナビゲーション信号発信装置９、１１から発信された少なくとも３つ以上の複数のナビゲーション信号を、航空機２側のナビゲーションシステム１３において無線で受信することによって、航空機２の空間位置を特定することができる。より具体的には、ある時刻における緯度、経度及び高度で表わされる航空機２の３次元の位置情報を特定することができる。
【００３２】
すなわち、３つ以上のナビゲーションシステム１のブイ６を異なる海上の位置に配置し、航空機２の位置を特定するための複数のナビゲーション信号を、海上の異なる位置に配置されたナビゲーション信号発信装置９から発信されたナビゲーション信号のみで構成しても良いし、航空機２の位置を特定するための複数のナビゲーション信号に、地上又は船上に設置されたナビゲーション信号発信装置１１から発信されたナビゲーション信号を含めるようにしても良い。従って、航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３では、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９から発信されるナビゲーション信号を含む、異なる位置から発信された少なくとも３つの複数のナビゲーション信号が受信されることになる。
【００３３】
典型的な航空機２には、ＧＰＳ衛星１４から発信されるＧＰＳ信号に基づいて航空機２の緯度、経度及び高度を含む３次元位置を特定する機能を備えたナビゲーションシステム１３が搭載される。従って、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９から発信されるナビゲーション信号及び地上又は船上に設置されるナビゲーション信号発信装置１１から発信されたナビゲーション信号についても、ＧＰＳ信号と同一の通信プロトコル及び周波数で発信するようにしてもよい。尚、ＧＰＳ信号には、周波数が１５７５．４２ＭＨｚであるＬ１波と、周波数が１２２７．６０ＭＨｚであるＬ２波等がある。
【００３４】
この場合、地上又は海上のナビゲーション信号発信装置９、１１は、ＧＰＳ衛星１４と同様に機能する。このため、地上のナビゲーション信号発信装置１１を、ＧＰＳ信号に類似するＰＬ信号を発信する既存のＰＬとし、ナビゲーション信号としてＰＬ信号を発信するようにしてもよい。換言すれば、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９を海上のＰＬとして使用することができる。
【００３５】
そうすると、太陽フレアやＧＰＳ衛星１４の故障等の何らかの原因によって航空機２のナビゲーションシステム１３がＧＰＳ信号を受信できない場合であっても、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９から発信されるナビゲーション信号及び地上又は船上に設置されるナビゲーション信号発信装置１１から発信されるナビゲーション信号に基づいて、航空機２のナビゲーションシステム１３により航空機２の空間位置を特定することが可能となる。
【００３６】
逆に、地上又は海上のナビゲーション信号発信装置９、１１から発信されたナビゲーション信号を、ＧＰＳ信号と異なる通信プロトコル及び周波数で発信するようにしてもよい。その場合、航空機２のナビゲーションシステム１３には、ＧＰＳ信号に基づいて航空機２の位置を特定する機能と、地上又は海上のナビゲーション信号発信装置９、１１から発信されるナビゲーション信号に基づいて航空機２の位置を特定する機能の双方を設けるようにしてもよい。
【００３７】
そうすると、航空機２のナビゲーションシステム１３がＧＰＳ信号を受信できない場合のみならず、航空機２のナビゲーションシステム１３で受信されたＧＰＳ信号がジャマーとして送信された欺瞞信号であることが判明した場合においても、ＧＰＳ信号に基づく航空機２のナビゲーションから、地上又は海上のナビゲーション信号発信装置９、１１から発信されるナビゲーション信号に基づく航空機２のナビゲーションに切換えることによって、航空機２のナビゲーションを維持することが可能となる。
【００３８】
具体例として、周波数が９６０ＭＨｚ以上１１６４ＭＨｚ以下であるＬＤＡＣＳ−ＮＡＶ用のナビゲーション信号を地上又は海上のナビゲーション信号発信装置９、１１から発信することができる。換言すれば、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９を海上におけるＬＤＡＣＳ−ＮＡＶ用の基地局として使用することができる。この場合、ＬＤＡＣＳ−ＮＡＶ用のナビゲーションシステム１３を搭載した航空機２を対象として、航空機２のナビゲーションを行うことが可能となる。すなわち、ＬＤＡＣＳ−ＮＡＶのロジックで航空機２の各時刻における緯度、経度及び高度を特定することができる。
【００３９】
尚、ＧＮＳＳやＲＮＳＳ等のＮＳＳを構成する人工衛星から発信されるＧＰＳ信号以外の衛星ナビゲーション信号に基づくナビゲーションを行うためのナビゲーションシステム１３が航空機２に搭載される場合も同様である。
【００４０】
すなわち、ＮＳＳを構成する人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号の周波数と同じであり、かつ航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３で利用可能な衛星ナビゲーション信号の周波数とも同じ周波数でナビゲーション信号発信装置９、１１からナビゲーション信号を発信することができる。これにより、航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３において、衛星ナビゲーション信号が何らかの理由で受信できない場合であってもナビゲーション信号発信装置９、１１から発信されたナビゲーション信号を利用することによって、航空機２のナビゲーションを維持することができる。
【００４１】
逆に、ＮＳＳを構成する人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号の周波数と異なり、かつ航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３で利用可能な周波数でナビゲーション信号発信装置９、１１からナビゲーション信号を発信することもできる。
【００４２】
もちろん、衛星ナビゲーション信号の周波数と、衛星ナビゲーション信号の周波数と異なる周波数の２チャンネルの周波数で海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９からナビゲーション信号を発信できるようにしてもよい。その場合には、ナビゲーション信号の周波数チャンネルを切換えられるようにしても良いし、２つの周波数チャンネルでナビゲーション信号を発信するようにしても良い。
【００４３】
次にナビゲーションシステム１の詳細構成例について説明する。
【００４４】
図２は図１に示すナビゲーションシステム１の詳細構成例を示す図である。
【００４５】
ブイ６に設けられる送受信機８は、送信機２０及び受信機２１で構成することができる。ブイ６に設けられるナビゲーション信号発信装置９は、信号処理装置２２、記憶装置２３、タイマー２４並びにアンテナ１０を備えた無線機２５で構成することができる。他方、海底又は海中に固定されるトランスポンダ４は、送信機２６、受信機２７、記憶装置２８及びタイマー２９で構成することができる。
【００４６】
トランスポンダ４の一部を構成する受信機２７は、ブイ６に設けられる送受信機８の送信機２０から発信される、トランスポンダ４の位置を特定するための信号の送信を要求する信号を受信する装置である。トランスポンダ４の別の一部を構成する送信機２６は、送信機２６を含むトランスポンダ４の位置を特定するための信号を、ブイ６に設けられる送受信機８の受信機２１が受信できるように発信する装置である。
【００４７】
トランスポンダ４の位置を特定するための信号は、緯度、経度及び高度等で表わされる位置情報としても良いし、トランスポンダ４の識別（ＩＤ）情報としても良い。トランスポンダ４の記憶装置２８には、各トランスポンダ４の位置情報又は各トランスポンダ４のＩＤ情報のように各トランスポンダ４の位置を特定するための情報が保存される。このため、トランスポンダ４の送信機２６は、記憶装置２８に保存された情報を音響信号や光信号等の信号に変換して発信することができる。
【００４８】
また、トランスポンダ４の位置を特定するための信号には、信号の発信時刻も含められる。信号の発信時刻は、タイマー２９で計測することができる。このため、トランスポンダ４の送信機２６は、タイマー２９を参照し、信号の発信時刻と、各トランスポンダ４の位置を特定するための情報を、信号に重畳して発信するように構成される。
【００４９】
他方、ブイ６側に設けられる送受信機８の一部を構成する送信機２０は、海底又は海中に固定される複数のトランスポンダ４にそれぞれ備えられる受信機２７に向けて、トランスポンダ４の位置を特定するための信号の送信を要求する音響信号や光信号等の信号を発信する装置である。送受信機８の別の一部を構成する受信機２１は、各トランスポンダ４の送信機２６から発信される各トランスポンダ４の位置を特定するための信号を受信して信号処理装置２２に出力する装置である。
【００５０】
ブイ６側に設けられる信号処理装置２２は、受信機２１で受信された信号に基づいてブイ６の位置を特定し、ブイ６の位置を表すナビゲーション信号を生成する機能を有する。ブイ６に設けられる無線機２５は、信号処理装置２２において生成されたナビゲーション信号を、航空機２にナビゲーションシステム１３の構成要素として備えられる無線機３０で受信できるように無線で発信する通信装置である。
【００５１】
ブイ６側のナビゲーション信号発信装置９に備えられる無線機２５のアンテナ１０からは、航空機２に備えられる無線機３０で受信できるように、一定期間おきに断続的にナビゲーション信号を発信できるようにすることができる。従って、信号処理装置２２は、一定期間おきに断続的にナビゲーション信号を生成するように構成される。
【００５２】
このため、送受信機８は、信号処理装置２２においてナビゲーション信号を生成するために必要となる各トランスポンダ４の位置を特定するための信号の送信要求を、ナビゲーション信号の発信タイミングに合わせて断続的に送信機２０から発信するように構成することができる。送信機２０から発信される信号の送信要求の発信タイミングは、信号処理装置２２から送信機２０に通知することができる。
【００５３】
或いは、送受信機８と各トランスポンダ４との間における通信を双方向通信とせずに、一方向通信としてもよい。その場合には、送信機２６と、送信機２６の位置を特定するための情報を紀億する記憶装置２８でそれぞれ構成される３つ以上の複数の水中信号発信ユニットを各トランスポンダ４に代えて海底又は海中の異なる位置に固定することができる。他方、ブイ６には送受信機８に代えて受信機２１を設けることができる。すなわち、ブイ６側の送信機２０を省略することができる。
【００５４】
そして、各水中信号発信ユニットの送信機２６からそれぞれ一定期間おきに送信機２６を含む水中信号発信ユニットの位置を特定するための信号を発信することができる。これにより、ブイ６に設けられる受信機２１では、一定時間おきにナビゲーション信号を生成するために必要となる各水中信号発信ユニットの位置を特定するための信号を受信することができる。
【００５５】
尚、各水中信号発信ユニットの送信機２６とブイ６に設けられる受信機２１との間で一方向通信として各水中信号発信ユニットの位置を特定するための信号を送受する場合には、各水中信号発信ユニットの送信機２６から発信される信号の間隔を、ナビゲーション信号の発信間隔と同じにするかナビゲーション信号の発信間隔よりも短い間隔とすることが適切である。
【００５６】
また、各水中信号発信ユニットの送信機２６とブイ６に設けられる受信機２１との間において一方向通信を行うか、或いは、各トランスポンダ４とブイ６に設けられる送受信機８との間において双方向通信を行うかに関わらず、ナビゲーション信号の発信間隔を物理的に設定可能な最小間隔に設定するなど、十分に短くすれば、実質的に時間的に連続的にナビゲーション信号を発信することができる。その場合には、各トランスポンダ４又は各水中信号発信ユニットからも実質的に連続的に信号が発信されることになる。尚、以降では、再び各トランスポンダ４と送受信機８との間において双方向通信を行う場合を例に説明する。
【００５７】
信号処理装置２２において生成対象となる、各時刻におけるブイ６の位置を表すナビゲーション信号は、互いに異なる既知の位置に固定された３つ以上の複数のトランスポンダ４の各位置と、各トランスポンダ４の送信機２６から各トランスポンダ４の位置を特定するための信号が発信されてからブイ６側に設けられる送受信機８の受信機２１で受信されるまでに要した時間に基づいて生成することができる。
【００５８】
より具体的には、各トランスポンダ４から発信された音響信号や光信号等の信号がブイ６側に設けられた受信機２１に到達するまでの時間と、水中における音速や光速等の信号の伝搬速度に基づいて各トランスポンダ４とブイ６との間における距離を算出することができる。このため、３つ以上のトランスポンダ４とブイ６との間における各距離を算出すれば、各トランスポンダ４の空間位置を中心とし、各トランスポンダ４からブイ６までの各距離を半径とする３つ以上の球の交点としてブイ６の空間位置を算出することができる。
【００５９】
各トランスポンダ４の空間位置は、各トランスポンダ４から発信された信号に基づいて特定することができる。各トランスポンダ４から発信される信号が緯度、経度及び高度等の各トランスポンダ４の空間位置を表す情報自体であれば、各トランスポンダ４から発信される信号に基づいて直接各トランスポンダ４の空間位置を特定することができる。一方、各トランスポンダ４から発信される信号がＩＤ情報である場合には、各トランスポンダ４のＩＤ情報と空間位置とを関連付けたテーブルをナビゲーション信号発信装置９に備えられる記憶装置２３に保存することができる。これにより、信号処理装置２２では、記憶装置２３に保存されたテーブルを参照することによって、各トランスポンダ４から発信される信号を変換して得られるＩＤ情報に基づいて、各トランスポンダ４の空間位置を求めることができる。
【００６０】
また、各トランスポンダ４から発信された音響信号や光信号等の信号がブイ６側に設けられた受信機２１に到達するまでの時間は、各トランスポンダ４からの信号の発信時刻と、ブイ６側に設けられた受信機２１における信号の受信時刻との間における経過時間として求めることができる。各トランスポンダ４からの信号の発信時刻は上述したように、各トランスポンダ４から発信された信号から読み取ることができる。また、ブイ６側に設けられた受信機２１における信号の受信時刻は、ナビゲーション信号発信装置９に備えられるタイマー２４で計測することができる。
【００６１】
信号処理装置２２において算出されるブイ６の空間位置は、各トランスポンダ４から発信された信号がブイ６側に設けられる受信機２１で受信された時刻、すなわちナビゲーション信号発信装置９のタイマー２４で計測された時刻における空間位置となる。このため、信号処理装置２２では、緯度、経度及び高度で表わされるブイ６の空間位置と時刻を関連付けたナビゲーション信号を生成することができる。
【００６２】
但し、ブイ６はアンカー５で海底に係留されるため、ブイ６の位置はロープ７の長さに対応する移動可能な範囲内に限られる。このため、ブイ６側に設けられる受信機２１で複数のトランスポンダ４から受信した信号の、水中における伝搬時間の組合せをブイ６の位置と関連付けて保存すれば、再びブイ６が同じ位置に戻った場合に球の交点を求めるといった幾何学的な計算を行うことなくブイ６の位置を特定することが可能となる。
【００６３】
そこで、信号処理装置２２には、ブイ６側に設けられる受信機２１で複数のトランスポンダ４から受信した信号の水中における伝搬時間に基づいてブイ６の位置を算出した場合には、各信号の伝搬時間の組合せをブイ６の位置と関連付けてナビゲーション信号発信装置９の記憶装置２３に保存する機能を設けることができる。これにより、一旦ブイ６の位置を求めれば、再度同じブイ６の位置を求めるための演算を省略することが可能となる。
【００６４】
また、ナビゲーション信号発信装置９には、衛星ナビゲーションシステム３１を内蔵することもできる。換言すれば、ブイ６には、ナビゲーション信号発信装置９に加えて衛星ナビゲーションシステム３１を搭載することができる。
【００６５】
衛星ナビゲーションシステム３１は、ＮＳＳを構成するＧＰＳ衛星１４等の少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信し、受信した衛星ナビゲーション信号に基づいてブイ６の位置を特定するナビゲーションシステムである。衛星ナビゲーションシステム３１の詳細構成及び機能は、既存のＮＳＳと同様である。
【００６６】
尚、ＧＰＳ衛星１４等の人工衛星から衛星ナビゲーション信号を受信するための衛星ナビゲーションシステム３１のアンテナは、衛星ナビゲーション信号の周波数と、ナビゲーション信号発信装置９から発信されるナビゲーション信号の周波数が共通の周波数帯域であるか否かに応じて、ナビゲーション信号発信装置９からナビゲーション信号を発信するためのアンテナ１０と独立に設けても良いし、共通にしても良い。
【００６７】
ブイ６に衛星ナビゲーションシステム３１を設けると、衛星ナビゲーション信号に基づいてブイ６の位置を特定することができる。そこで、衛星ナビゲーションシステム３１においてＧＰＳ衛星１４等の人工衛星から衛星ナビゲーション信号を受信できる場合には、衛星ナビゲーション信号に基づいて特定されるブイ６の位置を信号処理装置２２に通知することができる。そして、信号処理装置２２は、衛星ナビゲーション信号に基づいて特定されるブイ６の位置を時刻と関連付けたナビゲーション信号を生成するように構成することができる。
【００６８】
従って、衛星ナビゲーションシステム３１においてＧＰＳ衛星１４等の人工衛星からの衛星ナビゲーション信号を受信できる期間は、複数のトランスポンダ４と送受信機８との間における通信を省略することができる。このため、音響信号や光信号の生成及び発信を行うための各トランスポンダ４及び送受信機８における電力消費量を低減することができる。
【００６９】
逆に、衛星ナビゲーションシステム３１によりＧＰＳ衛星１４等の人工衛星から衛星ナビゲーション信号を受信できる期間において、複数のトランスポンダ４と送受信機８との間において通信を実行するようにしても良い。その場合、衛星ナビゲーション信号に基づいて特定されたブイ６の位置と、衛星ナビゲーション信号が受信されたタイミングにおいてブイ６側に設けられる受信機２１で複数のトランスポンダ４から受信した信号の水中における伝搬時間の組合せとを関連付け、参照情報としてナビゲーション信号発信装置９の記憶装置２３に保存することができる。すなわち、衛星ナビゲーション信号が受信できる間に、衛星ナビゲーション信号に基づいて特定されるブイ６の位置と、複数のトランスポンダ４から受信した信号の組合せとを関連付けてデータベース化することができる。
【００７０】
そうすると、衛星ナビゲーションシステム３１によりＧＰＳ衛星１４等の人工衛星からの衛星ナビゲーション信号を受信できない期間において、信号処理装置２２では、ブイ６の位置と、ブイ６側に設けられる受信機２１で複数のトランスポンダ４から受信した信号の伝搬時間の組合せが関連付けられて参照情報として記憶装置２３に保存されている場合には、参照情報に基づいてブイ６の位置を特定することが可能となる。この場合、衛星ナビゲーション信号が受信できない場合であっても、衛星ナビゲーション信号に基づくブイ６の位置の特定精度と同等の精度で、ブイ６の位置を特定することができる。
【００７１】
ブイ６に衛星ナビゲーションシステム３１を設ける場合、衛星ナビゲーション信号が衛星ナビゲーションシステム３１で受信できているか否かは、航空機２側のユーザにとって重要な情報となり得る。そこで、信号処理装置２２は、ブイ６の位置に加えて衛星ナビゲーション信号が受信できているか否かを表す情報を表すナビゲーション信号を生成するようにしても良い。この場合、有人機に搭乗する航空機２側のユーザ又は無人機を遠隔操縦する航空機２側のユーザは、海上のナビゲーション信号発信装置９から発信されたナビゲーション信号に基づいて、ＮＳＳが利用可能な状態であるか否かを把握することが可能となる。
【００７２】
また、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できているか否かに応じて海上のナビゲーション信号発信装置９から発信されるナビゲーション信号の周波数を切換えるようにしても良い。その場合には、ナビゲーション信号発信装置９の無線機２５に、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できているか否かに応じてナビゲーション信号の周波数を自動的にチューニングするチューニング回路３２を設けることができる。
【００７３】
実用的な具体例として、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できていない場合には、少なくとも衛星ナビゲーション信号の周波数と同じ周波数でブイ６の位置を表すナビゲーション信号を無線機２５から発信することができる。すなわち、衛星ナビゲーション信号の周波数と同じ１チャンネルの周波数のみ、或いは、衛星ナビゲーション信号の周波数と同じ周波数及び衛星ナビゲーション信号の周波数と異なる周波数の２チャンネルでナビゲーション信号を発信することができる。
【００７４】
これにより、ＧＰＳ等のＮＳＳが使用できない場合であっても、海上のナビゲーション信号発信装置９から発信されるナビゲーション信号を利用することによって、航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３を引続き使用することが可能となる。
【００７５】
一方、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できている場合には、少なくとも衛星ナビゲーション信号の周波数と異なり、かつ航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３で利用可能なナビゲーション信号の周波数でブイ６の位置を表すナビゲーション信号を無線機２５から発信することができる。すなわち、衛星ナビゲーション信号の周波数と異なる１チャンネルの周波数のみ、或いは、衛星ナビゲーション信号の周波数と同じ周波数及び衛星ナビゲーション信号の周波数と異なる周波数の２チャンネルでナビゲーション信号を発信することができる。
【００７６】
これにより、ＧＰＳ信号等の衛星ナビゲーション信号を装った欺瞞信号が発信されたことが判明した場合には、速やかに衛星ナビゲーション信号の周波数チャンネルと異なる周波数チャンネルに切換えて、航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３を引続き使用することが可能となる。
【００７７】
或いは、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できている場合には、航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３でも衛星ナビゲーション信号が受信できている可能性が高い。そこで、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できている場合には、ブイ６の位置と、トランスポンダ４から受信した信号の組合せを関連付けた参照情報の蓄積のみを実行し、海上に配置されたナビゲーション信号発信装置９からのナビゲーション信号の発信を行わないようにしても良い。換言すれば、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できなくなったことをトリガとして、海上に配置されたナビゲーション信号発信装置９からのナビゲーション信号の生成及び発信を自動的に開始することもできる。この場合、ナビゲーションシステム１における電力消費量を一層低減することができる。
【００７８】
航空機２側のユーザにとって重要となり得る情報としては、ＧＰＳ信号等の衛星ナビゲーション信号が衛星ナビゲーションシステム３１で受信できているか否かという事項の他、ブイ６に搭載されているナビゲーションシステム１の機器が故障しているか否かやバッテリの残量といったブイ６の健全性を表す情報が挙げられる。そこで、信号処理装置２２は、ブイ６の位置に加えてブイ６の健全性を表すナビゲーション信号を生成するようにしても良い。この場合、ブイ６に搭載されている機器の修理や交換の必要性を航空機２側のユーザに通知することが可能となる。
【００７９】
以上のような構成及び機能を有するナビゲーションシステム１において、光信号、音響信号又は電気信号等の信号を処理する構成要素は、光信号回路、音響信号回路又は電気回路等の回路で構成することができる。また、デジタル情報を処理する構成要素は、コンピュータプログラムを演算回路に読み込ませた電子回路で構成することができる。
【００８０】
（ナビゲーションシステムを用いたナビゲーション方法）
次にナビゲーションシステム１を用いたナビゲーション方法について説明する。
【００８１】
図３は、図１及び図２に示すナビゲーションシステム１により航空機２のナビゲーションを行うための流れを示すフローチャートである。
【００８２】
まずステップＳ１において、ナビゲーションシステム１に内蔵される衛星ナビゲーションシステム３１でＧＰＳ信号等の衛星ナビゲーション信号が受信可能か否かが判定される。衛星ナビゲーション信号が受信可能であると判定される場合には、ステップＳ２において衛星ナビゲーションシステム３１によって衛星ナビゲーション信号が受信され、受信された衛星ナビゲーション信号に基づいてブイ６の位置が特定される。特定されたブイ６の位置は、ナビゲーション信号発信装置９の信号処理装置２２に通知される。
【００８３】
一方、送受信機８の送信機２０から各トランスポンダ４に、各トランスポンダ４の位置を特定するための信号の要求信号が音響信号又は光信号等の信号として発信される。発信された要求信号は、各トランスポンダ４の受信機２７で受信される。各トランスポンダ４の受信機２７で要求信号が受信されると、受信機２７は要求信号の受信を送信機２６に通知する。
【００８４】
そうすると、各トランスポンダ４の送信機２６は、要求信号の受信に応答して記憶装置２８を参照し、各トランスポンダ４の位置を特定するための情報をタイマー２９から取得した時刻情報とともに信号化する。これにより生成された信号は各トランスポンダ４の送信機２６から水中に発信される。各トランスポンダ４の送信機２６から発信された信号は、送受信機８の受信機２１で受信され、信号処理装置２２に与えられる。
【００８５】
次に、ステップＳ３において、各トランスポンダ４の送信機２６から送受信機８の受信機２１に信号が到達するまでに要した時間の組合せが、信号処理装置２２によりブイ６の位置と関連付けられる。各トランスポンダ４から送受信機８までの信号の到達時間と、ブイ６の位置との組合せは、参照情報として記憶装置２３に保存される。
【００８６】
次に、ステップＳ４において、信号処理装置２２は、衛星ナビゲーション信号に基づいて特定されたブイ６の位置と、タイマー２４から取得した衛星ナビゲーション信号の受信時刻とを関連付けてナビゲーション信号を生成する。生成されたナビゲーション信号は、無線機２５のアンテナ１０から電波信号として発信される。
【００８７】
ナビゲーション信号発信装置９に備えられる無線機２５のアンテナ１０から発信されたナビゲーション信号は、海上の他の位置に配置されたナビゲーション信号発信装置９及び海上以外の位置に配置されたナビゲーション信号発信装置１１の少なくとも一方から発信されたナビゲーション信号とともに航空機２に備えられるナビゲーションシステム１３の無線機３０で受信される。すなわち、ナビゲーションシステム１から発信されるナビゲーション信号を含み、かつ異なる位置から発信された少なくとも３つの複数のナビゲーション信号が航空機２に備えられる無線機３０で受信される。
【００８８】
そうすると、航空機２側のナビゲーションシステム１３では、航空機２側の無線機３０で受信された複数のナビゲーション信号に基づいて航空機２の空間位置の特定を行うことができる。これにより、航空機２は空間位置の参照を伴って引続き巡航することができる。この衛星ナビゲーション信号に基づく航空機２の空間位置の特定は、ステップＳ１の判定において、衛星ナビゲーション信号が受信可能ではないと判定されるまで、引続き繰返すことができる。
【００８９】
尚、ステップＳ３における参照情報の保存と、ステップＳ４におけるナビゲーション信号の生成及び発信の順序は任意である。また、衛星ナビゲーション信号が衛星ナビゲーションシステム３１で受信できている場合には、航空機２側に設けられるナビゲーションシステム１３でも衛星ナビゲーション信号が受信できている可能性が高い。そこで、ステップＳ４における、海上に配置されたナビゲーション信号発信装置９からのナビゲーション信号の発信を省略するようにしても良い。
【００９０】
ステップＳ１の判定において、衛星ナビゲーション信号が受信可能ではないと判定された場合、すなわちＮＯと判定された場合には、ステップＳ５において海底又は海中に固定された複数のトランスポンダ４からの信号に基づくブイ６の位置の特定に切換えられる。すなわち、各トランスポンダ４の送信機２６から発信された信号が、引続き送受信機８の受信機２１で受信され、信号処理装置２２に与えられる。
【００９１】
そうすると、信号処理装置２２は、各トランスポンダ４から送受信機８までの信号の伝搬時間をタイマー２４における計測時刻と各信号に重畳された信号の発信時刻との差分として算出する。そして、各トランスポンダ４から送受信機８までの信号の伝搬時間の組合せが、ブイ６の位置と関連付けられて参照情報として記憶装置２３に記憶されているか否かを判定する。
【００９２】
参照情報が記憶装置２３に記憶されている場合には、信号処理装置２２が参照情報に基づいて、各トランスポンダ４から送受信機８までの信号の伝搬時間の組合せに対応するブイ６の位置を取得することができる。逆に参照情報が記憶装置２３に記憶されていない場合には、各トランスポンダ４から送受信機８までの信号の伝搬時間の組合せと信号の伝搬速度に基づいて、各トランスポンダ４とブイ６との間の距離が算出される。そして、各トランスポンダ４とブイ６との間の距離に基づいて幾何学的にブイ６の空間位置を算出することができる。
【００９３】
次に、ステップＳ６において、信号処理装置２２は、トランスポンダ４から受信した信号に基づいて特定されたブイ６の位置と、タイマー２４から取得した信号の受信時刻とを関連付けてナビゲーション信号を生成する。生成されたナビゲーション信号は、無線機２５のアンテナ１０から電波信号として発信される。これにより、航空機２側のナビゲーションシステム１３では、引続き航空機２の空間位置の特定を行うことができる。すなわち、ＧＰＳ信号等の衛星ナビゲーション信号が受信できない場合であっても、航空機２の空間位置の特定を行うことができる。このトランスポンダ４から受信した信号に基づく航空機２の空間位置の特定は、ステップＳ１の判定において、衛星ナビゲーション信号が受信可能であると判定されるまで、引続き繰返すことができる。
【００９４】
（効果）
以上のようなナビゲーションシステム１及びナビゲーション方法は、航空機２等の移動体に向けてナビゲーション信号を発信するナビゲーション信号発信装置９を水上を浮遊するアンカーブイ３に搭載し、許容範囲内において浮動するアンカーブイ３の位置を水底又は水中に固定した３つ以上のトランスポンダ４から受信した信号に基づいて特定するようにしたものである。
【００９５】
このため、ナビゲーションシステム１及びナビゲーション方法によれば、ＬＤＡＣＳ−ＮＡＶやＰＬ等の従来地上に設置されることが想定されているナビゲーション信号の発信装置を海上又は大河等の水上に設置することが可能となる。その結果、人工衛星を利用しないナビゲーションシステムの利用範囲を拡張することができる。また、地上から発信されるナビゲーション信号と組合せることによって、水際における移動体の空間位置の算出精度を向上することができる。
【００９６】
特に、衛星ナビゲーション信号の周波数と同じ周波数で海上からナビゲーション信号を発信すれば、太陽フレアや人工衛星の障害等によって、衛星ナビゲーション信号が受信できない場合であっても、航空機２等の移動体の位置を特定することができる。逆に、衛星ナビゲーション信号の周波数と異なる周波数で海上からナビゲーション信号を発信すれば、衛星ナビゲーション信号の欺瞞信号が発信された場合であっても、速やかに別の周波数帯におけるナビゲーション信号を利用することによって航空機２等の移動体のナビゲーションを続行することができる。
【００９７】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係るナビゲーションシステムの全体構成図である。
【００９８】
図４に示された第２の実施形態におけるナビゲーションシステム１Ａでは、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９Ａと、航空機２等の移動体との間で双方向通信を行えるようにした点が第１の実施形態におけるナビゲーションシステム１と相違する。第２の実施形態におけるナビゲーションシステム１Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態におけるナビゲーションシステム１と実質的に異ならないため同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。
【００９９】
すなわち第１の実施形態では海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９と、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３との間で一方向通信を行う場合を例に説明したが、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９Ａと、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３との間で双方向通信を行えるようにしても良い。
【０１００】
その場合、ナビゲーション信号発信装置９Ａの無線機２５には、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３との間で双方向通信を行う機能が備えられる。そして、航空機２に備えられるナビゲーションシステム１３の無線機３０から発信される、ナビゲーション信号の送信要求がナビゲーション信号発信装置９Ａの無線機２５で受信された場合には、ナビゲーション信号の送信要求が信号処理装置２２に通知される。
【０１０１】
一方、信号処理装置２２は、航空機２に備えられるナビゲーションシステム１３の無線機３０から発信された、ナビゲーション信号の送信要求に対する応答としてナビゲーション信号を生成するように構成される。これにより、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３からナビゲーション信号の発信要求を受けた場合にナビゲーション信号発信装置９Ａの無線機２５からナビゲーション信号を発信させることが可能となる。
【０１０２】
このため、例えば、双方向通信を行う代表的な既存の通信装置であるＤＭＥと同様な信号の送受を行う通信装置として、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９Ａを利用することもできる。すなわち、ＤＭＥを利用したナビゲーションシステムの利用範囲を海上等まで拡張することが可能となる。
【０１０３】
尚、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９Ａと、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３との間で双方向通信を行える場合においても、海上に配置されるナビゲーション信号発信装置９Ａからナビゲーション信号が常時発信される発信モードと、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３からの要求に対する応答としてナビゲーション信号を発信する発信モードを、切換えて使用することができる。
【０１０４】
具体例として、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できていない場合には、ナビゲーション信号発信装置９Ａからナビゲーション信号が常時発信される発信モードでナビゲーション信号を発信することができる。すなわち、信号処理装置２２が一定期間おきに断続的にナビゲーション信号を生成し、生成されたナビゲーション信号を無線機２５から発信することができる。
【０１０５】
逆に、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できている場合には、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３からの要求に対する応答としてナビゲーション信号を発信する発信モードでナビゲーション信号を発信することができる。すなわち、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３の無線機３０から発信された、ナビゲーション信号の送信要求がナビゲーション信号発信装置９Ａの無線機２５で受信された場合には、ナビゲーション信号の送信要求に対する応答として信号処理装置２２がナビゲーション信号を生成することができる。そして、ナビゲーション信号の送信要求に対する応答として、ナビゲーション信号を無線機２５から発信することができる。
【０１０６】
別の具体例として、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できている場合において、ナビゲーション信号発信装置９Ａの無線機２５が航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３からナビゲーション信号の送信要求を受信した場合には、衛星ナビゲーション信号が欺瞞信号であるか、或いは、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３が衛星ナビゲーション信号を利用していない可能性がある。
【０１０７】
そこで、衛星ナビゲーションシステム３１で衛星ナビゲーション信号が受信できている場合において、ナビゲーション信号発信装置９Ａの無線機２５が航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３からナビゲーション信号の送信要求を受信した場合には、衛星ナビゲーション信号の周波数と異なる周波数でナビゲーション信号発信装置９Ａからナビゲーション信号が発信されるようにチューニング回路３２において周波数の自動調整を行うことができる。
【０１０８】
以上の第２の実施形態によれば、ナビゲーション信号発信装置９Ａからの不要なナビゲーション信号の生成及び発信を低減することができる。このため、ナビゲーション信号発信装置９Ａにおける電力消費量を一層低減することができる。また、航空機２等の移動体に備えられるナビゲーションシステム１３から要求することによって、ナビゲーション信号の周波数をナビゲーションシステム１Ａの外部から切換えるようにすることも可能となる。
【０１０９】
（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【０１１０】
例えば、上述した実施形態では、ＧＰＳ衛星１４等から発信される衛星ナビゲーション信号に代わる信号として、海上に配置されたナビゲーション信号発信装置９から発信されるナビゲーション信号を航空機２等の移動体で利用する場合について説明したが、ＧＰＳ衛星１４等から発信される衛星ナビゲーション信号と組合せて利用することによって、移動体の空間位置の算出精度を向上させるようにしても良い。
【符号の説明】
【０１１１】
１、１Ａ  ナビゲーションシステム
２  航空機
３  アンカーブイ
４  トランスポンダ
５  アンカー（錨）
６  ブイ（浮標）
７  ロープ
８  送受信機
９、９Ａ  ナビゲーション信号発信装置
１０  アンテナ
１１  ナビゲーション信号発信装置
１２  船
１３  ナビゲーションシステム
１４  ＧＰＳ衛星
２０  送信機
２１  受信機
２２  信号処理装置
２３  記憶装置
２４  タイマー
２５  無線機
２６  送信機
２７  受信機
２８  記憶装置
２９  タイマー
３０  無線機
３１  衛星ナビゲーションシステム
３２  チューニング回路
【図１】
2019095269.tif 000003
【図２】
2019095269.tif 000004
【図３】
2019095269.tif 000005
【図４】
2019095269.tif 000006