(57)【要約】【課題】  航空誘導システムにおいて望ましくない信号を除去する。【解決手段】  航空誘導システムにおいて望ましくない信号を除去する方法は、振幅変調の第１の周波数を有する、少なくとも１つの第１の望ましい信号を受け取るステップと、振幅変調の第２の周波数を有する、少なくとも１つの第２の望ましい信号を受け取るステップと、前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと実質的に同じかあるいはその低調波である周波数を含む任意の周波数を有する少なくとも１つの望ましくない信号を受け取るステップを含む。前記振幅変調の第１と第２の周波数は位相が同期しており、前記望ましくない信号は前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと同期しない。この方法は、前記望ましくない信号を識別するステップと、当該望ましくない信号を除去するステップとも含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空誘導システムにおいて望ましくない信号を除去する方法であって、
振幅変調の第１の周波数を有する、少なくとも１つの第１の望ましい信号を受け取るステップと、
振幅変調の第２の周波数を有する、少なくとも１つの第２の望ましい信号を受け取るステップとを含み、前記振幅変調の第１と第２の周波数は位相が同期しており、
前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと実質的に同じかあるいはその低調波である周波数を含む任意の周波数を有する少なくとも１つの望ましくない信号を受け取るステップを含み、当該望ましくない信号は前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと同期せず、
望ましくない信号を識別するステップと、及び
当該望ましくない信号を除去するステップと、からなる、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記識別ステップが、
前記第１と第２の望ましい信号と、前記少なくとも１つの望ましくない信号との、振幅及び位相を比較するステップと、
前記望ましい信号と望ましくない信号のどちらが非同期であるかを決定するステップと、からなる方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記除去ステップが、信号処理からなる方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記第１と第２の望ましい信号が、航空機に対するローカライザー情報とグライドスロープ情報の少なくとも１つを表わす、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記望ましくない信号が、プロペラ変調、ローター変調及びマルチパスの内の少なくとも１つを含む、方法。
【請求項６】
航空誘導システムであって、
振幅変調の第１の周波数を有する、少なくとも１つの第１の望ましい信号と、振幅変調の第２の周波数を有する、少なくとも１つの第２の望ましい信号を受け取るように構成された少なくとも１つの受信機を含み、前記振幅変調の第１と第２の周波数は位相が同期しており、
前記受信機によって受け取られた望ましくない信号を識別して除去するように構成されたコントローラであって、前記望ましくない信号は、前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと実質的に同じかあるいはその低調波である周波数を含む任意の周波数を有し、当該望ましくない信号は前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと同期しない、前記コントローラを有する、システム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムであって、前記コントローラが、前記第１と第２の望ましい信号と、前記少なくとも１つの望ましくない信号との、振幅及び位相を比較し、前記望ましい信号と望ましくない信号のどちらが非同期であるかを決定するように構成されている、システム。
【請求項８】
請求項６記載のシステムであって、前記コントローラが、シグナルプロセッサと、航空機用のローカライザー情報を表わす信号を受け取るように構成された第１の受信機及び航空機用のグライドスロープ情報を表わす信号を受け取るように構成された第２の受信機とからなる受信機と、からなるシステム。
【請求項９】
請求項６記載のシステムであって、前記第１と第２の望ましい信号が、航空機に対するローカライザー情報とグライドスロープ情報の少なくとも１つを表わす、システム。
【請求項１０】
請求項６記載のシステムにおいて、前記望ましくない信号が、プロペラ変調、ローター変調及びマルチパスの内の少なくとも１つを含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、航空誘導システム及び、航空誘導システムにおける望ましくない信号の除去方法に関する。より詳細には、本願発明は航空誘導システムにおけるローカライザー及びグライドスロープエラーを最小化するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
計器着陸システム（ＩＬＳ）は、航空機に滑走路進入路情報を提供する陸上送信システムである。いくつかの典型的なシステムは、ローカライザー・サブシステムとグライドスロープ・サブシステムとからなる。ローカライザー・サブシステムは、滑走路中央線をトラッキングするために航空機に水平方向の誘導を提供する。グライドスロープ・サブシステムは、適正な滑降進路（グライドパス）の降下のために航空機に垂直方向の誘導を提供する。
【０００３】
典型的なローカライザー・サブシステムは、同じ振幅の９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンで振幅変調されたＲＦ搬送波からなる信号を輻射する、ローカライザー・アンテナアレーを含む。ローカライザー受信機は、航空機側に有る。ローカライザーの輻射パターンは通常、受信する航空機が滑走路中央線及びその延長上に有る場合に、９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンが同じレベルを有するように設定されている。
【０００４】
同様に、典型的なグライドスロープ・サブシステムは、同じ振幅の９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンで振幅変調されたＲＦ搬送波からなる信号を輻射する、グライドスロープ・アンテナアレーを含む。グライドスロープ受信機は、航空機側に有る。グライドスロープの輻射パターンは通常、受信する航空機が通常３次元で参照される望ましい滑降進路角で降下している場合に、９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンが同じレベルを有するように設定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、典型的なローカライザー及びグライドスロープ・システムを含む、幾つかの典型的な計器着陸システムは、ＩＬＳにエラーを導入しうる、プロペラ又はローター変調効果を発生する及び／又はマルチパス効果が見られる、航空機に搭載されている。例えば、プロペラ又はローター変調周波数やマルチパス周波数がほぼ９０Ｈｚ又は１５０Ｈｚ（即ち、ＩＬＳのローカライザー及びグライドスロープのどちらかのトーン同じ）であったり、９０Ｈｚ又は１５０Ｈｚの低調波（例えば、１５、３０、３７．５、４５又は７５Ｈｚ）である場合エラーが導入される。この様なエラーは、航空機を動揺させたり、ずれたコースを飛行させたりする。
【０００６】
従って、例えばプロペラ又はローター変調効果のような望ましくない変調効果を除去できる計器着陸システムを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の種々の局面によれば、航空誘導システムにおける望ましくない信号を除去する方法は、振幅変調の第１の周波数を有する、少なくとも１つの第１の望ましい信号を受け取るステップと、振幅変調の第２の周波数を有する、少なくとも１つの第２の望ましい信号を受け取るステップと、前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと実質的に同じかあるいはその低調波である周波数を含む任意の周波数を有する少なくとも１つの望ましくない信号を受け取るステップを含み得る。前記振幅変調の第１と第２の周波数は位相が同期しており、前記望ましくない信号は前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと同期しない。この方法は、望ましくない信号を識別して除去するステップも含み得る。
本開示のある局面によれば、航空誘導システムは、振幅変調の第１の周波数を有する、少なくとも１つの第１の望ましい信号と、振幅変調の第２の周波数を有する、少なくとも１つの第２の望ましい信号を受け取るように構成された少なくとも１つの受信機を含み得る。前記振幅変調の第１と第２の周波数は位相が同期している。このシステムは更に、前記受信機によって受け取られた望ましくない信号を識別して除去するように構成されたコントローラを含み得る。前記望ましくない信号は、前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと実質的に同じかあるいはその低調波であるが、前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと同期しない、周波数を含む任意の周波数を有し得る。
【０００８】
本開示の種々の局面によれば、航空誘導システムにおけるローカライザー及びグライドスロープ・エラーを最小化する方法は、振幅変調の第１の周波数を有する、少なくとも１つの第１の望ましい信号を受け取るステップと、振幅変調の第２の周波数を有する、少なくとも１つの第２の望ましい信号を受け取るステップと、前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと実質的に同じかあるいはその低調波である周波数を含む任意の周波数を有する望ましくない信号を受け取るステップを含み得る。前記第１と第２の望ましい信号は、航空機に対するローカライザー情報とグライドスロープ情報の少なくとも１つを表わし得る。前記振幅変調の第１と第２の周波数は位相が同期しているが、前記望ましくない信号は前記第１と第２の望ましい信号の少なくとも１つと同期しない。前記望ましくない信号は、プロペラ変調、ローター変調及びマルチパスの内の少なくとも１つを含み得る。この方法は更に、前記第１と第２の望ましい信号と、前記少なくとも１つの望ましくない信号との、振幅及び位相を比較するステップと、前記望ましい信号と望ましくない信号のどちらが非同期であるかを決定するステップと、望ましくない信号を識別して除去するステップも含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この明細書に組み込まれてその１部を構成する添付の図面は、本願発明の少なくとも１つの例示的な実施例を図示する。
【００１０】
添付の図面に例示された本発明の実施例の詳細を参照する。可能な限り、同一の参照番号が図面内で用いられ、説明は同一又は同様の部分を参照する。
【実施例】
【００１１】
図１は本開示の種々の局面における例示的な航空誘導システム１００を図示する。航空誘導システム１００は、計器着陸システム（ＩＬＳ）１０の部分を含み得る。ＩＳＬ１０は、着陸用地にある１つ以上のローカライザー送信機２０、滑走路着陸用地にある１つ以上のグライドスロープ送信機、及び航空誘導システムを含み得る。各送信機２０、３０は、高指向性送信機システムを含み得る。
【００１２】
航空誘導システム１００は、航空機（図示せず）に関連するローカライザー受信機１２０とグライドスロープ受信機１３０とを含み得る。ローカライザー受信機とグライドスロープ受信機１２０、１３０は、同一の物理的ユニット内に有ってもよいし、分離された物理的ユニット内に有っても良いことは理解されるべきである。種々の局面に従って、ローカライザー１２０は、着陸用地にある少なくとも１つのローカライザー送信機２０からの信号を受信するように構成され、グライドスロープ受信機１３０は、着陸用地にある少なくとも１つのグライドスロープ送信機３０からの信号を受信するように構成され得る。ローカライザー送信機及びグライドスロープ送信機２０、３０は当業者が知っている如何なる構成もとり得る事は理解されるべきである。
【００１３】
誘導システム１００はまた、ローカライザー及びグライドスロープ受信機１２０、１３０によって受信された信号を処理するように構成されたコントローラ１４０と、例えば、操縦士、副操縦士、航空士等に誘導情報を提供するように構成された針路偏差表示装置（ＣＤＩ）である表示装置１５０も含む。
【００１４】
ローカライザー及びグライドスロープ送信機２０、３０は夫々、２つの同レベルで位相ロックされた音響トーン、９０Ｈｚトーンと１５０Ｈｚトーン、で変調されたＩＬＳ信号を放射する。９０Ｈｚトーンと１５０Ｈｚトーンが輻射パターン内の異なる位置で異なるレベルを有するようにして、ローカライザー及びグライドスロープ受信機１２０、１３０によって解読することの出来る進入路が作成されるように、ＩＬＳ信号の変調を修正するために種々の公知のアンテナ輻射パターンが用いられ得る。
【００１５】
ローカライザー及びグライドスロープ送信機２０、３０から望ましい信号を受信するのに加えて、ローカライザー及びグライドスロープ受信機１２０、１３０は、９０Ｈｚ又は１５０Ｈｚ又はこれらの低調波である、例えば１５、３０、３７．５、４５又は７５Ｈｚの周波数を有する望ましくない信号を受信し得る。このような望ましくない信号は、プロペラ又はローター変調及び／又はマルチパス効果によって発生され得る。コントローラ１４０は、これらの望ましくない信号を除去するように構成され得る。
【００１６】
例えば、コントローラ１４０は、９０Ｈｚ±２．５％及び１５０Ｈｚ±２５％、実質的に９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚの周波数を有する全受信信号の位相関係を精査するように構成され得る。コントローラ１４０は、位相ロックされていない実質的に９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚの全ての信号、即ち非同期の全ての信号を識別できる。そこでコントローラ１４０は、例えばアナログ・ノッチ・フィルタ、帯域通過フィルタ、高速フーリエ変換等の、任意の公知の信号処理技術を用いて、これらの望ましくない非同期信号を除去できる。
【００１７】
一旦望ましくない信号が除去されると、コントローラ１４０は、ローカライザー及びグライドスロープ・サブシステムの両方に対して、９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンのレベルを比較できる。これらのトーンの相対的レベルに基づいて、コントローラ１４０は、航空機の針路を決定して操縦士、副操縦士、航空士等に表示装置１５０を介してフィードバックすることが出来る。
【００１８】
図２を参照すると、ＩＬＳ１０内の望ましくない信号を除去するための例示的方法２００がステップＳ２１０において開始され得る。制御はステップＳ２２０に進み、ローカライザー及びグライドスロープ受信機１２０、１３０が望ましい信号と望ましくない信号を受信する。上述のように、望ましい信号はローカライザー及びグライドスロープ送信機２０、３０両方からの９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンを含み、望ましくない信号はプロペラ又はローター変調効果及び／又はマルチパス効果を含む。制御はステップＳ２３０へ続く。
【００１９】
次にステップＳ２３０で、コントローラ１４０は望ましい信号と望ましくない信号との間の位相関係を検査し、どの信号が同期しており（即ち位相ロック）、どの信号が非同期であるかを決定する。そして制御はステップＳ２４０に進み、コントローラ１４０は全ての非同期信号を除去する。上記のようにローカライザー及びグライドスロープ送信機２０、３０両方からの位相ロックされた９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンは保持され、プロペラ又はローター効果及び／又はマルチパス効果から生ずる望ましくない信号は除去される。非同期の望ましくない信号は、例えばアナログ・ノッチ・フィルタ、帯域通過フィルタ、高速フーリエ変換等の、任意の公知の信号処理技術を用いて除去され得る。制御はステップＳ２５０へ続く。
【００２０】
ステップＳ２５０において、コントローラ１４０はローカライザー及びグライドスロープ受信機１２０、１３０が受信した位相ロックされた９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンのレベルを比較して、航空機の着陸地域滑走路への進入路を決定する。制御はステップ２６０に進み、コントローラ１４０はＣＤＩのような表示装置１５０に針路情報を出力する。操縦士、副操縦士、航空士等は表示装置によって与えられた情報を解釈して必要に応じて航空機の針路を調節できる。制御はステップＳ２７０へ続く。
【００２１】
次にステップＳ２７０において、コントローラ１４０は航空機の受信機がＩＬＳ周波数に同調され続けているか否か決定する。そしてステップＳ２８０において、航空機がＩＬＳ周波数に同調され続けているとコントローラ１４０が決定すると、制御はステップＳ２２０へ戻る。そうでなく、航空機の受信機がＩＬＳ周波数にもはや同調され続けていない（即ち航空機は着陸したか又は進入を止めた）とコントローラ１４０が決定すると、制御はステップＳ２９０へ進み終了する。
【００２２】
動作において、ローカライザーの放射パターンは、着陸地域の滑走路中央線の延長線に沿って９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンが同一のレベルを有するように設定され得る。従って、航空機が中央線の延長線上に沿って滑走路に進入する時、コントローラ１４０は約９０Ｈｚ及び／又は１５０Ｈｚの望ましくない信号を除去し、望ましいローカライザー信号のレベルの間に差がないことを決定する。従ってＣＤＩは９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンの間の変調深度に差がないことを表示する。即ち、ＣＤＩの指針は、航空機が実質的に中央線に沿って滑走路に進入していることを表わす中央を指す。
【００２３】
当業者は認めるように、ＩＬＳによって送信される進入情報は９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚの変調の差に有る。この差は、変調深度の差即ちＤＤＭを呼ばれ、１つのトーンの変調率を他のトーンの変調率から引いたものである。変調率は、ＲＦレベルに対する音声ピーク電圧の比であり、式Ｖａ／Ｖｃによって表わされ、ここでＶａは音声のピーク振幅であり、Ｖｃは無変調搬送波の振幅である。百分率変調は１００を乗じた変調率である。ローカライザー送信信号はトーン当り２０パーセントで変調された音声を有する。これは９０Ｈｚが０．２０００の変調率であり、１５０Ｈｚが０．２００の変調率であることを意味する。この同一の変調状態を変調バランスと呼ぶ。この状態におけるＤＤＭは、０．２００マイナス０．２００、即ち０．０００ＤＤＭである。放射パターンにおいて、これは滑走路中央線上の状態である。全体的百分率変調は、変調率の和かける１００、即ち（０．２００＋０．２００）×１００＝４０％である。
【００２４】
種々の状況において、進入中の航空機が滑走路中央線の左側に在る場合、コントローラ１４０は約９０Ｈｚ及び／又は１５０Ｈｚの望ましくない信号を除去して、９０Ｈｚトーンのレベルが１５０Ｈｚトーンのそれを超えていることを決定する。その結果コントローラ１４０は、ＣＤＩ上に右側への偏差を発生し、航空機の針路を右方向へ変更する必要があることを表示する。もし進入中の航空機が滑走路中央線の右側に在る場合は、コントローラ１４０は約９０Ｈｚ及び／又は１５０Ｈｚの望ましくない信号を除去して、１５０Ｈｚトーンのレベルが９０Ｈｚトーンのそれを超えていることを決定する。その結果コントローラ１４０は、ＣＤＩ上に左側への偏差を発生し、航空機の針路を左方向へ変更する必要があることを表示する。
【００２５】
グライドスロープ放射パターンは、例えば３次元で参照した望ましい滑降進路角に沿っているときに９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンが同一のレベルを有するように設定されている。従って航空機が望ましい滑降進路角に沿って滑走路に進入している時、コントローラ１４０は約９０Ｈｚ及び／又は１５０Ｈｚの望ましくない信号を除去し、望ましいグライドスロープ信号のレベルの間に差がないことを決定する。従ってＣＤＩは９０Ｈｚ及び１５０Ｈｚトーンの間のＤＤＭに差がないことを表示する。即ち、ＣＤＩの指針は、航空機が実質的に望ましい滑降進路角に沿って滑走路に進入していることを表わす中央を指す。
何らかの状況において、進入中の航空機が望ましい滑降進路角より上に在る場合、コントローラ１４０は約９０Ｈｚ及び／又は１５０Ｈｚの望ましくない信号を除去して、９０Ｈｚトーンのレベルが１５０Ｈｚトーンのそれを超えていることを決定する。その結果コントローラ１４０は、ＣＤＩ上に下方への偏差を発生し、航空機の針路を下方へ変更する必要があることを表示する。もし進入中の航空機が望ましい滑降進路角より下に在る場合は、コントローラ１４０は約９０Ｈｚ及び／又は１５０Ｈｚの望ましくない信号を除去して、１５０Ｈｚトーンのレベルが９０Ｈｚトーンのそれを超えていることを決定する。その結果コントローラ１４０は、ＣＤＩ上に上方への偏差を発生し、航空機の針路を上方へ変更する必要があることを表示する。
【００２６】
ローカライザー送信機２０は、１０８．１０ＭＨｚから１１１．９５ＭＨｚの周波数範囲内の４０のＩＬＳチャンネルの内の１つで動作し得る事を理解されたい。グライドスロープ送信機３０は、３２９．１５ＭＨｚから３３５ＭＨｚの周波数範囲内の４０のＩＬＳチャンネルの内の１つで動作し得る。ローカライザー及びグライドスロープ搬送波周波数は、操縦士、副操縦士、航空士等がただ１つの受信機制御装置を同調する必要があるように、互いに組み合わされ得る。
【００２７】
当業者には構造に対して種々の修正や変更が可能なことが明白であろう。従って、本発明がこの明細書中に説明された例に限定されないことを理解するべきである。むしろ、本願発明は修正や変更を包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本開示の種々の局面に従う、計器着陸システムにおける望ましくない信号の除去のための例示的システムのブロック図である。
【図２】図２は、本開示の種々の局面に従う、計器着陸システムにおける望ましくない信号の除去のための例示的方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０：２０：ローカライザー送信機
３０：グライドスロープ送信機
１００：１２０：ローカライザー受信機
１３０：グライドスロープ受信機
１４０：コントローラ
１５０：表示装置
２００：方法
【図１】
2007102775.tif 000003
【図２】
2007102775.tif 000004
【外国語明細書】
2007102775000001.pdf