(57)【要約】【課題】  消費電力を抑えることにより、小型の鳥、中型の鳥に搭載できるほど圧倒的に小型化可能な測位方法及び測位装置を得る。【解決手段】  ADS-B信号を受信する信号受信手段と受信された周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知する信号検知手段と記録手段とを備えた測位装置を移動体に搭載する受信機器搭載工程と、信号受信手段で受信した予め定められた測位時刻における２機以上のADS-B信号と、信号検知手段で得られた測位時の受信機器の位置情報を検知する位置検知工程と、受信機器搭載工程での受信したADS-B信号自体又は位置検知工程での測位時の受信機器の位置情報を記録手段に記録する記録工程と、記録手段から記録された位置検知手段の測位時と位置情報とを回収するデータ回収工程と、回収された測位時と位置情報とから移動体の位置を経時的に表示する表示工程とを備えるものである。【選択図】      図７
2015025728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信する信号受信手段と、受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知する信号検知手段と、記録手段とを備えた測位装置を移動体に搭載する受信機器搭載工程と、
前記信号受信手段で受信した予め定められた測位時刻における２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号と、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の受信機器の位置情報を検知する位置検知工程と、
受信機器搭載工程での受信したＡＤＳ−Ｂ信号自体、又は、前記位置検知工程での測位時の受信機器の位置情報を前記記録手段に記録する記録工程と、
前記記録手段から記録された位置検知手段の測位時と位置情報とを回収するデータ回収工程と、
回収された測位時と位置情報とから移動体の位置を経時的に表示する表示工程とを備えたことを特徴とする航空機からの信号を用いた測位方法。
【請求項２】
２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信し、受信した信号から測位地点からの個々の航空機までの距離を求めることにより、測位時の測位地点位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の航空機からの信号による測位方法。
【請求項３】
搭載された移動体の位置を経時的に計測する測位装置であって、
予め定められた測位時刻における２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信する信号受信手段と、
受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知する信号検知手段と、
信号受信手段で受信されたＡＤＳ−Ｂ信号から得られるＡＤＳ−Ｂ信号データと、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の測位装置の位置情報を検知する位置検知手段と、
前記位置検知手段の測位時と位置情報とを記録する記録手段とを備えたことを特徴とする航空機からの信号を用いた測位装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載される放送型自動従属監視 (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast: ＡＤＳ−Ｂ）信号を用いた測位装置及び方法に関し、更に詳しくは、測位した計測器の計測時の位置を、航空機に搭載される放送型自動従属監視装置（ＡＤＳ−Ｂ）から発せられる信号を用いて、計測時の計測位置を決定する測位方法及び測位装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鳥インフルエンザの予防上、鳥の位置データの記録は、鳥相や感染経路の特定に重要である。鳥相とは、どの鳥と相性が良いのかが判ることにより、どの鳥から感染したのかの類推が可能となるため、重要である。現在、鳥の追跡のために人工衛星送信機を使用するものとしてアルゴスシステムが確立されている。しかしながら、現在のところ、送信機の重さの制約からおよそ４００ｇより大きい種に制限される。これらは長距離の移動を行う渡り鳥（ガチョウ、ハクチョウ、ツル、ワシタカ）やペンギンなどのその他の種に装着される。送信機のバッテリーの寿命が尽きるまでのあいだ、個体は長大な距離の移動を衛星によって追尾される。
【０００３】
また、ＧＰＳ測位システムは、周回軌道上に打ち上げられた複数の衛星からの電波を用いて自己の位置を測位するもので、既に人間、船舶、航空機、自動車等の各種移動体の現在位置の確認等に広く使用されている。しかしながら、移動体で測位される測位値には、種々の誤差が含まれる。この誤差を減少させるシステムとして近年注目を集めているのがディファレンシャルＧＰＳ測位システムである。これは、固定側の基準局が誤差補正情報を演算して送信し、これを移動側の測位局が利用して自己の測位値を補正するものである。
【０００４】
ところで、鳥に搭載する送信機の重さについては、鳥体重の４％が限界であると言われている。特に、人工衛星送信機やＧＰＳ電波受信器等の重さの半分以上は駆動電池であり、小・中型鳥類については、効率の高い電池を使用したとしてもアルゴスシステムの送信機やＧＰＳ信号の受信器の搭載が難しいのが現状である。
【０００５】
一方、新しい航空機の監視システムとして、航空機に搭載される放送型自動従属監視（ＡＤＳ−Ｂ）が検討され、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。このＡＤＳ−ＢはＧＰＳを使って航空機自身の位置を正確に把握し、その位置情報等を管制システムや近くにいる他の航空機に高頻度で送信する装置である。ＡＤＳ−Ｂを搭載すると、近くにいる航空機同士が自機の位置情報を送信して、お互いの位置をコックピットのディスプレー等に表示可能となるため、パイロットの周辺監視が容易になるとともに、空中衝突防止装置（ＴＣＡＳ）との統合による、より一層の安全性向上が期待されている。
【０００６】
具体的には、航空機（主として定期旅客便）にＡＤＳ−Ｂ信号を地上の管制機関や周辺を飛ぶ飛行機に向けて常時送信する装置を搭載する。ＡＤＳ−ＢはＧＰＳを使った測位システムに基づいていて、従来のレーダーよりも精度が高い。この信号は１０９０ＭＨｚで送信されていて、専用のレシーバーさえあれば誰でも受信可能である。ＡＤＳ−Ｂ信号を受信できる範囲は、おおむね半径１５０−２００ｋｍである。また、全ての旅客機がＡＤＳ−Ｂを搭載しているわけではないため、探知範囲であってもすべての航空機を認識できるわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１２−５３３１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このＡＤＳ−Ｂ信号を発する航空機の高度は約１０ｋｍであり、アルゴスシステムのＮＯＡＡ衛星の高度は８４０ｋｍであり、ＧＰＳ衛星の高度は２０２００ｋｍである。この高度の差によって、−７ｄＢｉのＡＤＳ−Ｂアンテナ端子の受信電力はＧＰＳに比して８０ｄＢ以上も高い。受信電力で８０ｄＢは圧倒的な差であり、消費電力を抑えることによる搭載電池の小型化が達成できる。
【０００９】
本発明は、消費電力を抑えることにより、小型の鳥、中型の鳥に搭載できるほど圧倒的に小型化可能な測位方法及び測位装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載された発明に係る航空機からの信号を用いた測位方法は、航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信する信号受信手段と、受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知する信号検知手段と、記録手段とを備えた測位装置を移動体に搭載する受信機器搭載工程と、
前記信号受信手段で受信した予め定められた測位時刻における２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号と、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の受信機器の位置情報を検知する位置検知工程と、
受信機器搭載工程での受信したＡＤＳ−Ｂ信号自体、又は、前記位置検知工程での測位時の受信機器の位置情報を前記記録手段に記録する記録工程と、
前記記録手段から記録された位置検知手段の測位時と位置情報とを回収するデータ回収工程と、
回収された測位時と位置情報とから移動体の位置を経時的に表示する表示工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に記載された発明に係る航空機からの信号を用いた測位方法は、請求項１に記載の航空機からの信号を用いた測位方法において、２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信し、受信した信号から測位地点からの個々の航空機までの距離を求めることにより、測位時の測位地点位置を求めることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載された発明に係る航空機からの信号を用いた測位装置は、搭載された移動体の位置を経時的に計測する測位装置であって、
予め定められた測位時刻における２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信する信号受信手段と、
受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知する信号検知手段と、
信号受信手段で受信されたＡＤＳ−Ｂ信号から得られるＡＤＳ−Ｂ信号データと、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の測位装置の位置情報を検知する位置検知手段と、
前記位置検知手段の測位時と位置情報とを記録する記録手段とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、消費電力を抑えることにより、小型の鳥、中型の鳥に搭載できるほど圧倒的に小型化可能な測位方法及び測位装置を得ることができるという効果がある。従って、日照時間によるおおまかな測位を行いながら、週に一度でも大圏コースを飛ぶ航空機からのＡＤＳ−Ｂを捕えられれば、正確な時刻と位置の補正が鳥に搭載したＣＰＵで行え、このシステムはＧＰＳの電池を負荷できない小型の鳥類の追跡に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の航空機からの信号を用いた測位方法の概要を示す説明図であり、ａ図は横軸は距離に応じた受信電力値、縦軸は−３ｄＢの距離に応じた受信電力値を示す線図であり、ｂ図は２機の航空機航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号の状態を示す概念図である。
【図２】航空機の速度に応じた１０９０ＭＨｚにおけるドップラーシフト値の仰角に応じた値を示す説明図であり、ａ図は周波数変化と航空機の速度との線図であり、ｂ図は航空機の仰角を示す説明図である。
【図３】とある日時の３機の航空機の速度、飛行方位、高度変化が受信できた航空機のデータを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例の測位装置の構成を説明する説明図であり、ａ図は装置の概要を示す斜視図図、ｂ図はａ図の断面図、ｃ図は装置の受信回路の構成を示す構成図である。
【図５】ＦＰＧＡ集積回路の構成を示す構成図である。
【図６】ＡＤＳ−Ｂ信号のパケットデータの構造を示す説明図である。
【図７】本発明の測位装置の２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信された際の測位方式を説明する説明図である。
【図８】本発明の測位装置の１機のみの航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信された際の測位方式を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の航空機からの信号を用いた測位方法としては、航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信する信号受信手段と、受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知する信号検知手段と、記録手段とを備えた測位装置を移動体に搭載する受信機器搭載工程と、前記信号受信手段で受信した予め定められた測位時刻における航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号と、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の受信機器の位置情報を検知する位置検知工程と、受信機器搭載工程での受信したＡＤＳ−Ｂ信号自体、又は、前記位置検知工程での測位時の受信機器の位置情報を前記記録手段に記録する記録工程と、前記記録手段から記録された位置検知手段の測位時と位置情報とを回収するデータ回収工程と、回収された測位時と位置情報とから移動体の位置を経時的に表示する表示工程とを備える。これにより、消費電力を抑えることにより、小型の鳥、中型の鳥に搭載できるほど圧倒的に小型化可能な測位方法及び測位装置を得ることができる。
【００１６】
本発明での記録工程は、受信機器搭載工程での受信したＡＤＳ−Ｂ信号自体を測位装置の記録手段に記録するか、又は、前記位置検知工程での測位時の受信機器の位置情報を記録手段に記録する。ＡＤＳ−Ｂ信号自体を記録手段に記録する場合には、データ回収を行った後に、位置検知工程を行えばよく、その位置情報を検知するための演算手段を測位装置に搭載する必要がなくなる利点がある。位置検知工程での測位時の受信機器の位置情報を記録手段に記録する場合には、大容量の記録手段を搭載しなくても良い利点がある。
【００１７】
また、データ回収についても、測位装置自体を回収した後でデータを回収することは勿論のこと、測位装置自体にデータを送信する機能を持たせてもよい。例えば、何らかのトリガー信号を受けた場合に、蓄積されたデータ及び測位装置の識別信号を発信することにより、データが回収可能となる。トリガーとなる信号としては、例えば鳥探知機等が上げられる。鳥探知器とは、既に広く使用されているＳバンドレーダ（特に、３０００ＭＨｚ帯を使用）であり、魚がいるところに鳥が集まる習性を利用し、双眼鏡で見えないような遠方の鳥を探索、追尾するレーダであり、カツオ釣りやまき網漁業などには欠かせない装置として漁船等に搭載されている。このため、搭載された漁船等に受信装置を搭載してデータの回収を行っても良い。
【００１８】
本発明の航空機からの信号を用いた測位方法としては、予め定められた測位時刻におけるＡＤＳ−Ｂ信号の受信が１機のみの航空機からの受信か、２機以上の航空機からの受信かで受信後の対応が相違する。
【００１９】
２機以上の航空機からの受信では、信号検知手段によって個々の受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知することで、信号を発した航空機からの各々の距離が得られる。これにより、２機以上の航空機の測位時の位置が判明すれば、測位装置の位置が判明する。
【００２０】
１機のみの航空機からの受信では、実際の存在位置が定まらない。よって、この場合には、測位装置には、予め定められた測位時刻におけるＡＤＳ−Ｂ信号の受信が１機のみの航空機からの受信のみの場合に、１０〜３０秒ごとに間歇的に連続して信号を受信する判別手段と、受信した２つのＡＤＳ−Ｂ信号を用いて２つの信号の測位時刻における航空機の位置と航空機までの距離とから測位地点位置を求める際に、実位置と虚位置とを判別するための虚実判別情報を得る判別情報取得手段とを備え、前記データ回収工程では、前記記録手段から受信した同一航空機からの２つの相違する測位時の信号ＡＤＳ−Ｂ信号自体又は該信号から得られるＡＤＳ−Ｂ信号データと、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とを回収し、前記表示工程では、受信した２つのＡＤＳ−Ｂ信号を用いて２つの信号の測位時刻における航空機の位置と航空機までの距離とから測位地点の実位置と虚位置とを求めた後に、虚実判別情報を用いて実位置を選択する。これにより、実位置が求められることになる。
【００２１】
即ち、予め定められた測位時刻におけるＡＤＳ−Ｂ信号の受信が１機のみの航空機からの受信のみの場合に、１０〜３０秒ごとに間歇的に連続して信号を受信するものである。現代の一般的な旅客機の巡航速度は９００ｋｍ／時〜１０００ｋｍ／時（２５０ｍ／秒〜２７８ｍ／秒）であるため、再度の受信では、２５０ｍ〜２７８００ｍの差異が生じることになり、この差異によって測位装置の実位置と虚位置とが得られる。この状態で、判別情報取得手段によって、実位置と虚位置との選択を行う。尚、再度の信号を受信する場合に、ドップラーシフトや振幅の変化は少なくとも１０秒以上の間隔を開ける方が変化が顕著となり、また３０秒を超える受信信号を虚実位置の判別に用いるには、巡航距離が長くなり、信号を受信する距離を外れる可能性があるためである。
【００２２】
虚実判別情報としては、測位時の太陽位置情報、地磁気方位情報、固定基地局からの方位情報等が挙げられる。
【００２３】
本発明においては、搭載された移動体の位置を経時的に計測する測位装置であって、予め定められた測位時刻における２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信する信号受信手段と、受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知する信号検知手段と、信号受信手段で受信されたＡＤＳ−Ｂ信号から得られるＡＤＳ−Ｂ信号データと、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の測位装置の位置情報を検知する位置検知手段と、前記位置検知手段の測位時と位置情報とを記録する記録手段とを備える。これにより、消費電力を抑えることにより、小型の鳥、中型の鳥に搭載できるほど圧倒的に小型化可能な測位装置を得ることができる。
【００２４】
図１は本発明の航空機からの信号の受信電力の減衰値を検知する測位方法の概要を示す説明図であり、ａ図は横軸は距離に応じた受信電力値、縦軸は−３ｄＢの距離に応じた受信電力値を示す線図であり、ｂ図は２機の航空機航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号の状態を示す概念図である。図２は航空機の速度に応じた１０９０ＭＨｚにおけるドップラーシフト値の仰角に応じた値を示す説明図であり、ａ図は周波数変化と航空機の速度との線図であり、ｂ図は航空機の仰角を示す説明図である。
【００２５】
図１のａ図に示す通り、距離に応じた受信電力値がきれいな１次関数で示されるため、受信電力による測位自由空間伝播の式より受信電力から距離が推定できることが判る。
【００２６】
即ち、受信電力は環境にも依存するので、例えば−３ｄＢの猶予を持たせ、この範囲の距離に送信機と受信機は位置すると想定する。この確率密度関数は、見通し通信であるので、対数正規分布であるライス分布を基本としており、受信電力−３ｄＢの範囲には論理的には６８％の事象が収容される。もし、図１に示したような２機の航空機からほぼ同時に受信電力を記録できれば、実・虚の２つのエリアが推定できる。この２つのエリアのどちらかをドップラーシフトで否定（虚エリアの否定）し、ドップラーシフトのデータ、航空機の位置データ、時刻より最小二乗法を使って位置を求め、エリア内の位置精度を高める。
振幅成分より実と虚のエリアが推測される航空機とＡＤＳ−Ｂ受信機の距離は、概ね１０−１００ｋｍ程度で１秒間の光速度に比して十分小さいので、この距離にかかる伝送時間は無視する。一方、ＡＤＳ−Ｂ信号には航空機のＧＰＳ記録時間が乗っているため、航空機側のＧＰＳ受信の位置は、ＡＤＳ−Ｂ受信機の受信時間とΔｔの時間差があり、航空機は移動距離＝Δｔ＊（飛行速度）だけ離れており、ドップラーシフトの計算位置の誤差となる。
【００２７】
念のため航空機の速度、飛行方位、高度変化が受信できた航空機のみをデータとして使うことにした。これらはＡＤＳ−Ｂ受信データから幾何学的に推定可能である。受信機からみた航空機の幾何学座標（距離が短いので地球をここでは平らとして計算）する。図３はとある日時の３機の航空機の速度、飛行方位、高度変化が受信できた航空機のデータを示す説明図である。図３に示される通り、○印、□印、△印の３機の航空機において、計測された２１個の座標は、１パスで誤差、＋／−２秒＝＋／−６１ｍ内に求められることが示された。これらを複数機で加算平均すれば１桁低い範囲の推定値となることが判った。
パルス成分の短いＡＤＳ−Ｂ信号の周波数偏位を求めることが意外と困難なので、時間軸上に周波数をトレンドし、単位時間に加算して平均する方法で、更にドップラーシフトと振幅（受信電力）との推定エリアを加味して、位置精度を＋／−２秒（＋／−６１．４ｍ）程度の誤差で求めることが可能と思われる。なお、緯度の１分が１海里（１８５４ｍ）とほぼ等しく、ＤＥＧ＝度＋（分＋秒÷６０）÷６０で計算する。
【００２８】
本発明の測位装置は、ＡＤＳ−Ｂ信号を受信するものであるため、例えばＧＰＳ受信器を備えた測位装置に比べて消費電力が圧倒的に低いため、駆動電源として小型の電池を採用することができ、これにより、小型の鳥、中型の鳥に搭載できるほど圧倒的に小型化可能な測位装置を得ることができる。
【００２９】
本発明の測位装置としては、搭載された移動体の位置を経時的に計測するものである。計測された移動位置のデータは、記録手段に記録される。この記録手段から記録されたデータを読み取った後に移動体の経時的な位置を得る。これにより、例えば、鳥インフルエンザの予防を想定して渡り鳥の位置データの検証に使用したり、バイクや自動車に搭載することで、ツーリングでの経路や立ち寄った店舗も確認することができる。
【００３０】
本発明の信号受信手段としては、測位時刻における１機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信するものであれば良い。ＡＤＳ−Ｂ信号は、放送型自動従属監視（ＡＤＳ−Ｂ）を備えた航空機より発せられる信号であり、ＧＰＳによって航空機自身の位置を計測し、航空機自身の機種、緯度・経度・高度の位置、進行方向、上昇及び下降を示す上向き、及び下向き、発信時の時間等のような他の関連情報を、地上局及び他の航空機に定期的に放送される信号であり、その信号中の発信時の時間、航空機自身の機種、緯度・経度・高度の位置を少なくとも利用する。
【００３１】
この信号受信手段による測位時刻における受信に際して、２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信された場合には、信号検知手段によって個々の受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知することで、信号を発した航空機からの各々の距離が得られる。これにより、２機以上の航空機の測位時の位置が判明すれば、測位装置の位置が判明することになる。前述の通り、ＡＤＳ−Ｂ信号には、航空機自身の機種、緯度・経度・高度の位置、進行方向、上昇及び下降を示す上向き、及び下向き、発信時の時間等が放送されている。
【００３２】
更に、位置検知手段によって、信号受信手段で受信された個々のＡＤＳ−Ｂ信号から得られるＡＤＳ−Ｂ信号データと、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の測位装置の位置情報を検知し、記録手段に、この位置検知手段の測位時と位置情報とを記録することにより、測位装置が搭載された移動体の経時的な位置を計測することが可能となり、ＡＤＳ−Ｂ信号を受信するものであるため、例えばＧＰＳ受信器を備えた測位装置に比べて消費電力が圧倒的に低いため、駆動電源として小型の電池を採用することができ、これにより、小型の鳥、中型の鳥に搭載できるほど圧倒的に小型化可能な測位装置を得ることができる。
【００３３】
２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信された場合には、個々の信号によって測位時における測位装置の位置が決定されるが、１機のみの航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号のみでは、実際の存在位置が定まらない。即ち、１つのＡＤＳ−Ｂ信号によって、測位時の航空機位置からの距離が求められる。この航空機は飛行をしているため、数秒後には相違する位置に移動する。その際の同一航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号によって、数秒後の航空機位置からの距離が求められる。これにより、測位装置を搭載した移動体の位置を求めようとする際に、測位装置の実位置と共に、航空機の航路に対する鏡像位置に虚位置が存在することになる。
【００３４】
このため、好ましい態様としては、予め定められた測位時刻におけるＡＤＳ−Ｂ信号の受信が１機のみの航空機からの受信のみの場合に、１０〜３０秒ごとに間歇的に連続して信号を受信する判別手段と、受信した２つのＡＤＳ−Ｂ信号を用いて２つの信号の測位時刻における航空機の位置と航空機までの距離とから測位地点位置を求める際に、実位置と虚位置とを判別するための虚実判別情報を得る判別情報取得手段とを更に備える。
【００３５】
本発明の判別情報取得手段としては、測位装置を取り巻くように均等に配置された複数のアンテナと、測位装置を取り巻くように均等に配置された照度センサとを備えたもの、又は、測位装置を取り巻くように均等に配置された複数のアンテナと、磁気を検知して包囲を検出する電子コンパスとを備えたものが挙げられる。
【実施例】
【００３６】
図４は本発明の一実施例の測位装置の構成を説明する説明図であり、ａ図は装置の概要を示す斜視図図、ｂ図はａ図の断面図、ｃ図は装置の受信回路の構成を示す構成図である。図５はＦＰＧＡ集積回路の構成を示す構成図である。図６はＡＤＳ−Ｂ信号のパケットデータの構造を示す説明図である。図７は本発明の測位装置の２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信された際の測位方式を説明する説明図である。図８は本発明の測位装置の１機のみの航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信された際の測位方式を説明する説明図である。
【００３７】
図４のａ図及びｂ図に示す通り、本実施例の測位装置１０は、図７及び図８に示す通り、渡り鳥１１の首に装着される。この測位装置１０は、断面が６角形状をしており、隣り合わない３平面の１２０度ごとに３つのパッチアンテナ１２（ＰＩＮダイオードで順に選択）と、他の３平面の１２０度毎に３つの照度計３１が配置されたモジュールである。ｃ図に示す通り、受信回路はＰＩＮダイオードで順に選択されたパッチアンテナ１２からの信号を高周波増幅器（ＬＮＡ）１３で信号を選択および増幅する。パッチアンテナ１２のサイズは、高誘電体を使用し、２．５ｃｍｘ２．５ｃｍ  −４ｄＢｉ、ＰＩＮでの減衰を含め高周波増幅器１３の入力端から見た値を−７ｄＢｉとしている。
【００３８】
高周波増幅器１３を経た信号はＳＡＷフィルター１４を経て特定の周波数帯域（１０９０ＭＨｚ（ＢＷ：５ＭＨｚ））の電気信号が取り出される。更に、マイクロ波集積回路１５で局部発振器１６と混合器１７（ミキサ）から構成される周波数変換器で周波数を下げた上で、ＳＡＷフィルター１８を経て特定の周波数帯域（７０ＭＨｚ（ＢＷ：１ＭＨｚ））の電気信号が取り出される。
【００３９】
更に、中間周波増幅器１９で局部発振器２０と混合器２１（ミキサ）から構成される周波数変換器で周波数を下げ、アナログ・デジタル変換器２２で変換処理を行った上で、受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知し、受信されたＡＤＳ−Ｂ信号から得られるＡＤＳ−Ｂ信号データと、信号検知手段で得られたドップラーシフト値又は減衰値とから測位時の測位装置の位置情報を検知した上で、位置検知手段の測位時と位置情報とを記録手段としてのメモリ２４に記録する。尚、受信回路は、ｃ図に示すような回路のみではなく、種々の改良を加えてもよい。例えば、ホモダイン受信機上の回路図からＩＦ回路を削除し、−６０ｄＢｍの受信電力を１ＧＨｚで３０ｄＢ増幅（ＳＡＷや周波数変換を除く）し、ベースバンドでさらに４０ｄＢ増幅（ＬＰＦの減衰を除く）すると１０ｍＷのベースバンド電力となるので、Ａ／Ｄ端子抵抗４００Ωでは、平均値で２Ｖを得る。
【００４０】
ＡＤＳ−Ｂ信号を用いて測位時の測位装置の位置情報を検知する具体的な構成としては、例えば図５に示す通り、ＦＰＧＡ集積回路２３で離散フーリエ変換又は高速フーリエ変換処理等で行う。図５では、ヘテロダイン受信機の方がＮＦと受信電力の直線性が良いが、局発の周波数の揺らぎを前のパルスから算出するので、周波数の安定度が重要となる。
【００４１】
図５のＦＰＧＡ集積回路においては、バタフライ演算として、Ａ／Ｄの標本化速度は、最大で１００ＭＳＰＳであるが、データ速度が１Ｍｂｐｓであるので８ＭＳＰＳで十分である。パルス幅が０．１ｍｓであり、１フレーム８０００個の電力軸１６ｂｉｔｓのデータ列を得る。これを２回に分けてＤＦＴを行い、周波数偏位０．１Ｈｚ、電力０．１ｄＢｍの分解能を目指す。中心周波数のズレはドップラーシフトであり、ゼロスパンのズレは局所発信器の揺らぎであり、ＡＦＣとして受信機側ＰＬＬにアナログ電位としてＮＦＢをかけ、最終的に解析されたデータはメモリ２４に記録される。
【００４２】
このような測位装置１０で受信するＡＤＳ−Ｂ信号のデータブロックの構造は図６に示す通り、８ビットの制御部、２４ビットのアドレス部、５６ビットのＡＤＳ−Ｂメッセージ部、２４ビットのパリティ部との合計１１２ビットからなる。メッセージの種類としては、航空機位置、航空機速度、空港位置、識別、イベントドリブンとがある。
【００４３】
図７に示す通り、測位装置１０が２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号を受信した場合には、個々の信号によって測位時における測位装置の位置が決定される。図に示す通り、測位装置１０が、渡り鳥１１の首に装着される。図７に示された場合では、この測位装置１０の周囲には、４機の航空機４１，４２，４３，４４からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信される。
【００４４】
この受信されたＡＤＳ−Ｂ信号の周波数のドップラーシフト値又は受信電力の減衰値を検知することで、信号を発した航空機からの各々の距離ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４が得られる。一方、個々の航空機が発信するＡＤＳ−Ｂ信号には、その航空機自身の機種、緯度・経度・高度の位置及び発信時の時間等が放送されているため、測位装置１０が搭載された渡り鳥１１の経時的な位置を計測することが可能となる。
【００４５】
以上の通り、２機以上の航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号が受信された場合には、個々の信号によって測位時における測位装置の位置が決定されるが、１機のみの航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号のみでは、実際の存在位置が定まらない。この場合には、実位置と虚位置とを判別するための虚実判別情報を必要とする。
【００４６】
図８に示す通り、１機のみの航空機５１の測位位置５１ａからの１つのＡＤＳ−Ｂ信号によって、測位時の航空機位置からの距離ｒａが求められる。この航空機５１は飛行をしているため、数秒後には相違する位置５１ｂに移動する。その際の同一航空機からのＡＤＳ−Ｂ信号によって、数秒後に移動された航空機位置５１からの距離ｒｂが求められる。これにより、測位装置を搭載した移動体の位置を求めようとする際に、測位装置の実位置と共に、航空機の航路に対する鏡像位置に虚位置が存在することになる。
【００４７】
このため、定められた測位時刻におけるＡＤＳ−Ｂ信号の受信が１機のみの航空機からの受信のみの場合に、１０〜３０秒ごとに間歇的に連続して信号を受信し、受信した２つのＡＤＳ−Ｂ信号を用いて２つの信号の測位時刻における航空機の位置と航空機までの距離とから測位地点位置を求める。この際に、実位置Ａと虚位置Ｂとが生じる。この実位置Ａと虚位置Ｂとを判別するための虚実判別情報を用いる。
【００４８】
本実施例の虚実判別情報として、図４に示す通り、測位装置１０を取り巻くように均等に配置された照度計３１を備えるため、図８に示す通り、照度計３１では太陽の位置が判るので、首輪の向いている方向が１２０度単位で同定でき、ＰＩＮで順番に受信アンテナ１２を選択するとどの方向から電波が強いのかが把握できる。即ち、受信できるアンテナの方向と太陽の関係より真と虚の座標を決めることができる。これは太陽を使った空間的な方位センサとなっている。尚、回線設計では２０ｋｍ（仰角約３０度）離れ、３ｄＢのマッチングロスを考慮している。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
消費電力を抑えることにより、圧倒的に小型化することができ、小型の鳥、中型の鳥にも搭載でき、データを回収することにより、経時的な位置を計測することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…測位装置、
１１…渡り鳥、
１２…パッチアンテナ、
１３…高周波増幅器（ＬＮＡ）、
１４…ＳＡＷフィルター、
１５…マイクロ波集積回路、
１６…局部発振器、
１７…混合器（ミキサ）、
１８…ＳＡＷフィルター、
１９…中間周波増幅器、
２０…局部発振器、
２１…混合器（ミキサ）、
２２…アナログ・デジタル変換器、
２３…ＦＰＧＡ集積回路、
２４…メモリ、
３１…照度計、
４１…航空機、
４２…航空機、
４３…航空機、
４４…航空機、
【図１】
2015025728.tif 000003
【図２】
2015025728.tif 000004
【図３】
2015025728.tif 000005
【図４】
2015025728.tif 000006
【図５】
2015025728.tif 000007
【図６】
2015025728.tif 000008
【図７】
2015025728.tif 000009
【図８】
2015025728.tif 000010