(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置から航空機に質問を送信する送信手段と、当該質問に対して航空機から送信された応答を受信する受信手段とを備え、当該受信手段で受信した応答に含まれる情報を用いて航空機の飛行を監視するレーダ装置であって、
次のスキャンにおける航空機の位置情報である予測位置を含む航空機データを記憶する航空機データ記憶部と、
ロールコール期間において、前記航空機データに含まれる航空機に対し、ロールコール質問を生成し且つロールコール質問を生成する代わりに航空機に搭載されるトランスポンダのＧＩＣＢレジスタのパラメータを含む応答の送信を要求する要求信号を定期的に生成し前記送信手段に出力する質問生成部と、
前記受信手段がロールコール質問に対して受信した応答から航空機の位置を算出し、ＧＩＣＢレジスタのパラメータに含まれる航空機の動態情報から当該航空機の予測位置を算出する算出部と、
前記算出部で算出された予測位置で前記航空機データを更新する更新部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記質問生成部が前回パラメータ要求信号の生成後にロールコール質問を生成した回数を含む回数データを記憶する回数記憶部と、
前記回数データに記憶される回数が所定数以上であるか否かを判定し、所定回数以上になったときに前記質問生成部にパラメータ要求信号を生成させる判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
送信装置から航空機に質問を送信する送信手段と、当該質問に対して航空機から送信された応答を受信する受信手段とを備え、当該受信手段で受信した応答に含まれる情報を用いて航空機の飛行を監視するレーダ装置における監視方法であって、
ロールコール期間において、航空機データ記憶部で記憶され、次のスキャンにおける航空機の位置情報である予測位置を含む航空機データに含まれる航空機に対し、ロールコール質問を生成し且つロールコール質問を生成する代わりに航空機に搭載されるトランスポンダのＧＩＣＢレジスタのパラメータを含む応答の送信を要求する要求信号を定期的に生成するステップと、
生成したロールコール質問及び要求信号を送信するステップと、
送信したロールコール質問に対して受信した応答から航空機の位置を算出し、送信したＧＩＣＢレジスタのパラメータに含まれる航空機の動態情報から当該航空機の予測位置を算出するステップと、
算出された予測位置で前記航空機データを更新するステップと、
を備えることを特徴とする監視方法。
【請求項４】
回数記憶部で記憶される、前回パラメータ要求信号の生成後にロールコール質問を生成した回数が所定数以上であるか否かを判定するステップと、
所定回数以上になったときにパラメータ要求信号を生成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項３記載の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、航空機の飛行を監視するレーダ装置及び監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の飛行の監視には、モードＳ二次監視レーダ（ＳＳＲモードＳ：Secondary Surveillance Radar Mode S）等のレーダ装置が利用される。モードＳ二次監視レーダは、航空機に搭載されているトランスポンダに質問信号を送信し、トランスポンダから送信される応答信号を受信し、解析して航空機を監視する。
【０００３】
トランスポンダには、処理や送受信する信号が異なるモードＳトランスポンダとＡＴＣＲＢＳトランスポンダとがある。したがって、モードＳ二次監視レーダは、オールコール期間とロールコール期間とを設定し、各トランスポンダを備える航空機を監視する。具体的には、オールコール期間には、モードＳトランスポンダを搭載する航空機に対するモードＳ一括質問とＡＴＣＲＢＳトランスポンダを備える航空機に対するＡＴＣＲＢＳ一括質問とを送信し、各質問に対する応答を受信する。また、モードＳ二次監視レーダは、ロールコール期間には、オールコール期間で捕捉したモードＳトランスポンダを搭載する航空機にモードＳ個別質問を送信し、この質問に対するモードＳ応答を受信する。
【０００４】
オールコール期間において、モードＳ二次監視レーダでは、応答が到来する方位角と応答に含まれる高度情報から、監視する航空機の予測位置を算出している。また、モードＳ二次監視レーダでは、算出した予測位置から各航空機に対して質問の送信及び応答の受信のスケジュールを決定している。しかしながら、測角精度は電波状況やモードＳ二次監視レーダからの航空機の方位及び距離に影響を受け、予測位置を精度良く求めることができない場合があり、ロールコール期間における航空機の捕捉が中断するおそれがある。
【０００５】
これに対し、モードＳ二次監視レーダでは、航空機を精度良く求める方法として、航空機のトランスポンダが有するＧＩＣＢレジスタのパラメータを取得し、このパラメータに含まれる動態情報（磁方位、速度、昇降率）を利用することができる。ＧＩＣＢレジスタのパラメータを利用した場合、モードＳ応答に含まれる位置情報よりも正確な位置情報を取得することができる。
【０００６】
一方、ＧＩＣＢレジスタのパラメータの要求に対する応答は、ロング応答であり、通常のモードＳ個別質問の応答であるショート応答よりもデータサイズが大きいため、スケジュールにおいて応答の受信時間を長く設定する必要がある。そのため、ＧＩＣＢレジスタのパラメータの取得を多用した場合、モードＳ二次監視レーダにおいてビームスケジュールが圧迫され、捕捉することができない航空機が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Michael C. Stevens “Secondary Surveillance Radar” 1988, ISBN 0-89006-292-7
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来のモードＳ二次監視レーダでは、ロールコール期間においてモードＳ応答を利用した場合には航空機の予測位置を正確に算出できず、航空機の捕捉が困難なおそれがあった。また、ＧＩＣＢパラメータを取得した場合には、ビームスケジュールが圧迫されて捕捉していた航空機全ての捕捉が困難になるおそれがあった。
【０００９】
従って実施形態によれば、航空機の予測位置を正確に特定し、捕捉することのできるレーダ装置及び監視方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態のレーダ装置は、モードＳ二次監視レーダは、航空機データ記憶部と、質問生成部と、算出部と、更新部とを備える。航空機データ記憶部は、次のスキャンにおける航空機の位置情報である予測位置を含む航空機データを記憶する。質問生成部は、ロールコール期間において、航空機データに含まれる航空機に対し、ロールコール質問を生成し且つロールコール質問を生成する代わりに航空機に搭載されるトランスポンダのＧＩＣＢレジスタのパラメータを含む応答の送信を要求する要求信号を定期的に生成し送信手段に出力する。算出部は、受信手段がロールコール質問に対して受信した応答から航空機の位置を算出し、ＧＩＣＢレジスタのパラメータに含まれる航空機の動態情報から当該航空機の予測位置を算出する。更新部は、算出部で算出された予測位置で航空機データを更新する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るモードＳ二次監視レーダの構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】図１のモードＳ二次監視レーダで送受信する信号を説明する図である。
【図３】図１のモードＳ二次監視レーダでの予測位置特定方法について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて実施形態に係るモードＳ二次監視レーダ１について説明する。モードＳ二次監視レーダ１は、地上局に設置されており、航空機に備えられるトランスポンダ２との質問応答に基づいて航空機の飛行を監視する装置である。このモードＳ二次監視レーダ１では、オールコール期間に一括質問を送信し、ロールコール期間に個別質問を送信し、一括質問及び個別質問からそれぞれ受信する応答を利用して航空機の飛行を監視する。
【００１３】
このモードＳ二次監視レーダ１では、ロールコール期間においてモードＳ個別質問を送信する際に、定期的にモードＳ個別質問（監視用）の代わりにＧＩＣＢレジスタのパラメータの要求信号（ＧＩＣＢ要求信号）を送信し、ここで取得したＧＩＣＢレジスタのパラメータを利用して正確な航空機の予測位置を求めて航空機の捕捉を継続する。
【００１４】
なお、オールコール期間における処理についてはオールコール質問の送信及びロールコール応答の受信と、受信した応答の解析であって、従来の処理と同一であるため、以下では、オールコール期間における処理については説明を省略し、ロールコール期間における処理について説明する。
【００１５】
図１に示すように、モードＳ二次監視レーダ１は、アンテナ１１と、アンテナ１１を介して信号を送受信する送受信部１２と、送受信部１２に接続され、質問応答を制御するとともに受信する応答を処理する信号処理部１３と、監視対象の航空機に関する航空機データを記憶する航空機データ記憶部１４と、信号処理部１３が利用する回数データを記憶する回数記憶部１５を備えている。
【００１６】
送受信部１２は、送受切替器１２１、送信器１２２及び受信器１２３を有し、アンテナ１１を介して質問（質問信号）を送信するとともに、アンテナ１１で受信する応答（応答信号）を信号処理部１３に出力している。
【００１７】
信号処理部１３は、質問の送信を制御する送信制御部１３１、受信した応答を処理する応答処理部１３２、次のスキャン時に航空機が存在する予測位置を算出する算出部１３３、新たな予測位置で航空機データを更新する更新部１３４、ＧＩＣＢ要求信号を送信するタイミングを判定する判定部１３５及び送信する質問を生成する質問生成部１３６とを備えている。
【００１８】
具体的には、送信制御部１３１は、質問生成部１３６から入力する信号を送受信部１２に出力し、送信器１２２にアンテナ１１を介して送信させる。
【００１９】
応答処理部１３２は、送受信部１２がアンテナ１１を介して受信した信号を入力すると、入力した信号を解析して信号に含まれるモードＳアドレスが送信した質問に含まれるモードＳアドレスと一致する信号を送信制御部１３１が送信した質問に対する応答として選択する。応答処理部１３２は、モードＳアドレスが一致しない信号を質問に対する応答でないとして破棄する。
【００２０】
また、応答処理部１３２は、受信した応答がショート応答（通常のロールコール応答）であるかロング応答（ＧＩＣＢ要求信号に対して送信されたＧＩＣＢレジスタのパラメータを含む応答（ＧＩＣＢ応答））であるかを判定する。具体的には、ショート応答とは、図２（ａ）に示すような、５ビットのＤＦフィールド、３ビットのＦＳフィールド、５ビットのＤＲフィールド、６ビットのＵＭフィールド、１３ビットのＡＣフィールド及び２４ビットのＡＰフィールドを有する５６ビットのデータである。ロング応答は、図２（ｂ）に示すような、ショート応答で含むデータに加え、５６ビットのＭＢフィールドを有する１１２ビットの応答である。
【００２１】
算出部１３３は、応答処理部１３２でショート応答であると判定されたとき、ショート応答から航空機の方位、高度及び距離を抽出し、抽出した方位、高度及び距離を利用して航空機が次のスキャン時に存在すると予測される位置（予測位置）を算出する。また、算出部１３３は、ロング応答であると判定されたとき、ロング応答から航空機の動態情報（磁方位、速度、昇降率）を抽出して航空機の予測位置を算出する。算出部１３３は、算出した予測位置を更新部１３４に出力する。予測位置の算出方法は、一般的に利用されている方法である。
【００２２】
更新部１３４は、算出部１３３で算出された予測位置を利用して航空機データ記憶部１４で記憶される航空機データを更新する。
【００２３】
航空機データ記憶部１４が記憶する航空機データは、例えば、応答から解析された航空機の識別子及び位置情報の他、算出部１３３で算出された予測位置、応答の受信時刻等を含んでいる。
【００２４】
判定部１３５は、航空機に質問を送信する際に、回数記憶部１５で記憶される質問の送信回数に応じて、ＧＩＣＢレジスタのパラメータの取得タイミング（ＧＩＣＢ要求信号の送信のタイミング）であるか否かを判定し、判定結果を質問生成部１３６に出力する。
【００２５】
回数記憶部１５が記憶する回数データは、航空機の識別子と、識別子で識別される航空機がＧＩＣＢ要求信号を送信後に通常のロールコール質問を送信した回数とを関連付けている。
【００２６】
具体的には、回数データで質問を送信する航空機の識別子と関連づけられる値が、所定の値以上であるとき、判定部１３５は、ＧＩＣＢ要求信号を送信するタイミングであると判定する。また、判定部１３５は、ＧＩＣＢ要求信号を送信するタイミングであると判定したとき、回数記憶部１５の回数データで当該航空機の識別子と関連づけられる回数を０にリセットする。
【００２７】
一方、回数データで質問を送信する航空機の識別子と関連づけられる値が、所定の値以上でないとき、判定部１３５は、ＧＩＣＢ要求信号ではなく、通常のロールコール質問を送信するタイミングであると判定する。また、このとき判定部１３５は、回数記憶部１５の回数データで当該航空機の識別子と関連づけられる回数をインクリメントする。
【００２８】
すなわち、判定部１３５は、回数記憶部１５に各航空機航空機にロールコール質問を送信した回数を記憶し、ある航空機にＧＩＣＢ要求信号を送信したとき、この航空機について回数記憶部１５で記憶している回数をリセットする。
【００２９】
判定部１３５におけるＧＩＣＢ要求信号の送信タイミングとして設定される回数が１０回に設定されている場合、モードＳ二次監視レーダ１では、前回ＧＩＣＢ要求信号を送信後にロールコール質問を連続して１０回送信すると、１１回目はロールコール質問ではなくＧＩＣＢレジスタ要求信号を送信する。ここで、設定する値を小さくすると、航空機の捕捉精度が向上するが、モードＳ二次監視レーダ１がロング応答を受信する回数が多くなってスケジュールの設定が困難になる。一方、設定する値を大きくすると、スケジュールの設定は容易になるが、ＧＩＣＢレジスタのパラメータを使用する回数が少なくなるため、航空機の捕捉精度が低下する。
【００３０】
質問生成部１３６は、判定部１３５の判定結果に応じて質問を生成し、送信制御部１３１に出力する。具体的には、判定部１３５でＧＩＣＢ要求信号を送信するタイミングであると判定された場合、質問生成部１３６は、ＧＩＣＢ要求信号を生成する。また、判定部１３５で通常のロールコール質問を送信するタイミングであると判定された場合、質問生成部１３６は、ロールコール質問を生成する。
【００３１】
続いて、図３に示すフローチャートを用いてモードＳ二次監視レーダ１におけるロールコール期間における処理の流れを説明する。
【００３２】
モードＳ二次監視レーダ１では、ロールコール期間には、判定部１３５は、ＧＩＣＢ要求信号の送信タイミングであるか否かを判定する（Ｓ１）。
【００３３】
判定部１３５にＧＩＣＢ要求信号の送信タイミングでないと判定された場合（Ｓ１でＮＯ）、質問生成部１３６は、通常のロールコール質問を生成する（Ｓ２）。一方、判定部１３５にＧＩＣＢ要求信号の送信タイミングであると判定された場合（Ｓ１でＹＥＳ）、質問生成部１３６は、ＧＩＣＢ要求信号を生成する（Ｓ３）。
【００３４】
その後、送信制御部１３１は、ステップＳ２又はＳ３で質問生成部１３６が生成した信号を送信する（Ｓ４）。
【００３５】
応答処理部１３２は、ステップＳ４で送信制御部１３１が送信した信号に応答する信号を受信すると（Ｓ５）、信号に含まれるモードＳアドレスが受信を予測していたモードＳアドレスと一致するか否かを判定する（Ｓ６）。ここで、モードＳアドレスが一致しないとき（Ｓ６でＮＯ）、応答処理部１３２は、不要な信号であるため破棄するが（Ｓ７）、モードＳアドレスが一致するとき（Ｓ６でＹＥＳ）、応答処理部１３２は、送信制御部１３１が送信した質問に対する応答であるとして、ショート応答であるか否かを判定する（Ｓ８）。
【００３６】
ショート応答であると判定した場合（Ｓ８でＹＥＳ）、応答処理部１３２は、信号に含まれる方位、高度及び距離を算出部１３３に出力する（Ｓ９）。算出部１３３は、ステップＳ４で入力した方位、高度及び距離を利用して、航空機の予測位置を算出する（Ｓ１０）。その後、更新部１３４は、ステップＳ５で算出した予測位置を利用して航空機データ記憶部１４の航空機データを更新し（Ｓ１１）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００３７】
一方、ショート応答でなくロング応答であると判定した場合（Ｓ８でＮＯ）、応答処理部１３２は、信号に含まれる動態情報を算出部１３３に出力する（Ｓ１２）。算出部１３３は、ステップＳ１２で入力した動態情報を利用して、次のスキャン時における航空機の予測位置を算出する（Ｓ１３）。その後、更新部１３４は、ステップＳ１３で算出した予測位置を利用して航空機データ記憶部１４の航空機データを更新し（Ｓ１４）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００３８】
上述したように、実施形態に係るモードＳ二次監視レーダでは、ロールコール質問の送信時に、通常のロールコール質問の他、ＧＩＣＢ要求信号を送信してＧＩＣＢレジスタのパラメータを取得することで航空機の正確な位置を取得する。また、モードＳ二次監視レーダでは、ＧＩＣＢレジスタのパラメータから取得した航空機の正確な位置を利用して、予測位置を正確に求めることができるため、航空機との質問応答を確実にし、航空機の捕捉の継続が可能になる。
【００３９】
上記のように、本発明を実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなる。また、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１…二次監視レーダ
１１…アンテナ
１２…送受信部
１２１…送受切替器
１２２…送信器
１２３…受信器
１３…信号処理部
１３１…送信制御部
１３２…応答処理部
１３３…算出部
１３４…更新部
１３５…判定部
１３６…質問生成部
１４…航空機データ記憶部
１５…回数記憶部
２…トランスポンダ
【図１】
0005728276.tif 000002
【図２】
0005728276.tif 000003
【図３】
0005728276.tif 000004