(57)【要約】【課題】簡易的且つ長期間にわたって正確な２値化処理を行うことを可能とする。【解決手段】  応答信号のＬＯＧビデオ信号を増幅するアンプ１３と、増幅されたＬＯＧビデオ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１４と、デジタル変換された信号に対して一次信号補正処理を行う一次信号補正処理部１５と、一次信号補正処理がなされた信号に対して２値化処理を行う２値化処理部１６とを設ける。【選択図】図２
2007010365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に搭載されるトランスポンダから送信されたモードＡ／Ｃトランスポンダ送信信号を受信し、これに対して２値化処理を行うためのトランスポンダ送信信号２値化処理装置であって、
前記トランスポンダ送信号を増幅する増幅手段と、
増幅された信号をデジタル変換するデジタル変換手段と、
デジタル化された信号に基づいてオフセット値を決定するオフセット値決定手段と、
前記航空機との距離に応じた補正値を決定する補正値決定手段と、
前記オフセット値と前記補正値とをデジタル化された信号に加算する加算手段と、
加算処理がなされたデジタル信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、
ノイズが除去されたデジタル信号に対して遅延処理を施す遅延処理手段と、
前記遅延処理がなされたデジタル信号に基づいてピーク値を決定するピーク値決定手段と、
前記遅延処理がなされたデジタル信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出する検出手段と、
前記ピーク値と前記検出手段の検出結果に基づいて閾値を決定する閾値決定手段と、
遅延処理がなされたデジタル信号と前記閾値とを比較することにより２値化処理を行う２値化処理実行手段と
を有することを特徴とするトランスポンダ送信信号２値化処理装置。
【請求項２】
航空機に搭載されるトランスポンダから送信されたモードＡ／Ｃトランスポンダ送信信号を受信し、これに対して２値化処理を行うためのトランスポンダ送信信号２値化処理方法であって、
前記トランスポンダ送信号を増幅する増幅工程と、
増幅された信号をデジタル変換するデジタル変換工程と、
デジタル化された信号に基づいてオフセット値を決定するオフセット値決定工程と、
前記航空機との距離に応じた補正値を決定する補正値決定工程と、
前記オフセット値と前記補正値とをデジタル化された信号に加算する加算工程と、
加算処理がなされたデジタル信号からノイズを除去するノイズ除去工程と、
ノイズが除去されたデジタル信号に対して遅延処理を施す遅延処理工程と、
前記遅延処理がなされたデジタル信号に基づいてピーク値を決定するピーク値決定工程と、
前記遅延処理がなされたデジタル信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出する検出工程と、
前記ピーク値と前記検出工程の検出結果に基づいて閾値を決定する閾値決定工程と、
遅延処理がなされたデジタル信号と前記閾値とを比較することにより２値化処理を行う２値化処理実行工程と
を有することを特徴とするトランスポンダ送信信号２値化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスポンダから送信された信号を受信し、これに対して２値化処理を行うためのトランスポンダ送信信号２値化処理装置及びトランスポンダ送信信号２値化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空管制に使用される航空機監視用レーダは、一次監視レーダ（ＰＳＲ：Primary Surveillance Radar）と二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Radar）とに大別される。
【０００３】
上記のＰＳＲは、地上から電波を発し、これの反射波を受信処理することにより航空機の位置情報を取得するものである。
【０００４】
一方、ＳＳＲは、航空機に搭載されたトランスポンダに質問信号を送信し、これに対する応答信号（トランスポンダ送信信号）を受信することにより航空機に関する各種情報を得るものである。
【０００５】
なお、このＳＳＲは、得ようとする情報の種別によりモードＡ、モードＣに分類され、モードＡは航空機の識別情報を得るためのものであり、モードＣは高度情報を得るためのものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
また、以降の説明においては、上記のモードＡとモードＣを“モードＡ／Ｃ”と総称する。
【非特許文献１】Michael C. Stevens “Secondary Surveillance Radar” 1998, ISBN 0-89006-292-7.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のＳＳＲにおいては、トランスポンダから送信された応答信号を地上に設置されたアンテナにより受信し、信号処理部により２値化する。
【０００８】
この信号処理部２は、図１０に示すように、アンプ１０１、ディレイライン１０２、立ち上がり／立ち下がり検出回路１０３、ピークホールド回路１０４、閾値設定回路１０５、レベル比較回路１０６からなる。
【０００９】
なお、アンプ１０１に入力されるＬＯＧビデオ信号（ＲＦ信号）のパルス幅は一定であるものの信号振幅は地上局と航空機の距離等により大きく変動する
このため、モードＡ／Ｃにおける２値化処理においては、前記の振幅の変動を吸収し、常に一定振幅の２値化値（“０”また“１”）を得る必要があり、これにあたっては、検出回路１０３によりＬＯＧビデオ信号の立ち上がり／立ち下がり点及びピーク値を検出し、このピーク値からの一定の値（一般的には６ｄＢ）を減じた値を閾値とし、レベル比較後の値を２値化値とする。
【００１０】
しかしながら、上記の処理はアナログ処理であり、信号処理部２の大型化を招いている。
【００１１】
また、ＬＯＧビデオ信号のノイズや素子の変動等により装置自体の調整が必要であり、設計段階においても経年変化により性能の悪化を考慮する必要がある。
【００１２】
このような事情に鑑み本発明は、簡易的且つ長期間にわたって正確な２値化処理を行うことが可能なトランスポンダ送信信号２値化処理装置及びトランスポンダ送信信号２値化処理方法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】
【００１３】
請求項１に記載の本発明は、航空機に搭載されるトランスポンダから送信されたモードＡ／Ｃトランスポンダ送信信号を受信し、これに対して２値化処理を行うためのトランスポンダ送信信号２値化処理装置であって、トランスポンダ送信号を増幅する増幅手段と、増幅された信号をデジタル変換するデジタル変換手段と、デジタル化された信号に基づいてオフセット値を決定するオフセット値決定手段と、航空機との距離に応じた補正値を決定する補正値決定手段と、オフセット値と補正値とをデジタル化された信号に加算する加算手段と、加算処理がなされたデジタル信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、ノイズが除去されたデジタル信号に対して遅延処理を施す遅延処理手段と、遅延処理がなされたデジタル信号に基づいてピーク値を決定するピーク値決定手段と、遅延処理がなされたデジタル信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出する検出手段と、ピーク値と検出手段の検出結果に基づいて閾値を決定する閾値決定手段と、遅延処理がなされたデジタル信号と閾値とを比較することにより２値化処理を行う２値化処理実行手段とを有することを要旨とする。
【００１４】
請求項２に記載の本発明は、航空機に搭載されるトランスポンダから送信されたモードＡ／Ｃトランスポンダ送信信号を受信し、これに対して２値化処理を行うためのトランスポンダ送信信号２値化処理方法であって、トランスポンダ送信号を増幅する増幅工程と、増幅された信号をデジタル変換するデジタル変換工程と、デジタル化された信号に基づいてオフセット値を決定するオフセット値決定工程と、航空機との距離に応じた補正値を決定する補正値決定工程と、オフセット値と補正値とをデジタル化された信号に加算する加算工程と、加算処理がなされたデジタル信号からノイズを除去するノイズ除去工程と、ノイズが除去されたデジタル信号に対して遅延処理を施す遅延処理工程と、遅延処理がなされたデジタル信号に基づいてピーク値を決定するピーク値決定工程と、遅延処理がなされたデジタル信号の立ち上がり及び立ち下がりを検出する検出工程と、ピーク値と検出工程の検出結果に基づいて閾値を決定する閾値決定工程と、遅延処理がなされたデジタル信号と閾値とを比較することにより２値化処理を行う２値化処理実行工程とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡易的且つ長期間にわたって正確な２値化処理を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を提示しつつ本発明のトランスポンダ送信信号２値化処理装置及びトランスポンダ送信信号２値化処理方法について説明する。  
なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。  
また、以下の実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例に係るＳＳＲ（二次監視レーダ）システム１の構成図である。このＳＳＲシステム１は、航空機２に搭載されるトランスポンダ３及びアンテナ６と、地上に設置されるインタロゲータ７及び水平方向に３６０°回転可能に構成されたアンテナ１０とからなる。
【００１８】
トランスポンダ３は、アンテナ６に接続された送受信部４と、これに接続された信号処理部５とからなり、インタロゲータ７は、アンテナ１０に接続された送受信部８と、これに接続された信号処理部（２値化処理部）９からなる。なお、本図においては、ユーザによる操作や各種情報の表示等を行うためのインタフェース部などの記載は省略している。
【００１９】
モードＡ／Ｃ質問信号１１は、送受信部８及びアンテナ１０により送信され、これを受信したトランスポンダ３は、これに対するモードＡ／Ｃ応答信号１２（トランスポンダ送信信号）を送信し、この応答信号１２は、アンテナ１０及び送受信部８により受信され、信号処理部９により２値化処理される。
【００２０】
図２は、図１の信号処理部９の構成図である。この信号処理部は、アンプ１３、Ａ／Ｄ変換部１４、一次信号補正処理部１５、プログラマブル・デバイス化された２値化処理部１６からなる。
【００２１】
アンプ１３は、図１の送受信部８により受信された応答信号１２のＬＯＧビデオ信号（ＲＦ信号）を増幅する。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換部１４は、増幅されたＬＯＧビデオ信号をデジタル信号に変換する。
【００２３】
一次信号補正処理部１５は、デジタル変換された信号に対して一次信号補正処理を行う。なお、この一次信号補正処理については後述する。
【００２４】
２値化処理部１６は、一次信号補正処理がなされた信号に対して２値化処理を行う。なお、この２値化処理の詳細については後述する。
【００２５】
図３は、図２の一次信号補正処理部の構成図である。この一次信号補正処理部１５は、オフセット測定部１７、選択器１８、加算器１９、２０及び２１、ＦＩＲフィルタ部２２からなる。
【００２６】
オフセット測定部１７には、Ａ／Ｄ変換部１４によりデジタル化されたＬＯＧビデオ信号（図４にこの際＜図中のＡ＞の波形を示す）の一系統が入力される。また、質問信号１１の受信および応答信号の送信のスケジュールに基づいて、応答信号１２が受信されない期間（例えば、質問信号１１の送信時）にデータのサンプリングを行い、その平均値を受信からＡ／Ｄ変換までの測定オフセット値とする。
【００２７】
選択器１８は、上記のオフセット値に基づいて自動調整を行うか否かをユーザが設定するためのものである。つまり、自動オフセット調整を有効にした場合は前記のオフセット値が設定され、一方、自動オフセット調整を有効にした場合は、値が“０”となる。
【００２８】
加算器１９は、外部から直接的にオフセット値を設定するためのものである。つまり、外部設定のノイズオフセット値を“０”以外とすると、その値が反映される。
【００２９】
加算器２０は、上記の処理において決定されたオフセット値にＳＴＣを加算する。これにより航空機２とアンテナ１０の距離に応じたレベル補正が行われる。なお、ここで算出された値が最終的な補正値となる。
【００３０】
加算器２１は、もう一系統のＬＯＧビデオ信号に前記の最終的な補正値を加算する。これにより、ＬＯＧビデオ信号のオフセットノイズ成分及びＳＴＣによるレンジ補正が行われる。なお、図５は、図３のＢにおける波形、つまり補正値が加算される前の波形を示し、図６は、図３のＣにおける波形、つまり補正値が加算された後の波形を示している。
【００３１】
ＦＩＲフィルタ部２２は、補正されたＬＯＧビデオ信号からインパルス系ノイズを除去する。なお、図７は、図３のＤにおける波形、つまり、インパルス系ノイズが除去された波形を示す図である。
【００３２】
以上の処理を経たＬＯＧビデオ信号は、２値化処理部１６に送られる。
【００３３】
図８は、図２の２値化処理部１６の構成図である。この２値化処理部１６は、３点微分検索法により２値化を行うものであり、シフトレジスタ部２３、減算器２４、２５、２６及び２９、検出部２７、平均処理部２８、閾値選択部３０、レベル比較部３１からなる。
【００３４】
シフトレジスタ部２３は、１２個のフリップ・フロップ回路からなり、入力されたＬＯＧビデオ信号に遅延処理を施す。
【００３５】
減算器２４は、シフトレジスタ部２３の最新サンプルポイントの微分値（ΔＶ１）は算出する。
【００３６】
減算器２５及び２６は、シフトレジスタ部２３の中間遅延ポイントの微分値（ΔＶ２及びΔＶ３）を算出する。
【００３７】
検出部２７は、ΔＶ１＜Ｋ１且つΔＶ２＞Ｋ２且つΔＶ３＞Ｋ２の条件にて立ち上がり及びピークを検出する。
【００３８】
なお、上記のＫ１はピークの検定数を指し、Ｋ２は立ち上がり／立ち下がりの検出定数を指す。
【００３９】
上記の条件は、最新サンプルポイントの信号傾斜が小であり、それ以前の２箇所のサンプルポイントの信号傾斜が増加していることを意味し、検出部２７はこの条件を満たすポイントが立ち上がりのピークであると判定する。
【００４０】
また、検出部２７は、ΔＶ１＜Ｋ１且つ−ΔＶ２＞Ｋ２且つ−ΔＶ３＞Ｋ２の条件にて立ち下がりを検出する。
【００４１】
また、Ｋ１及びＫ２は変更可能であり、これによりデジタル的に検出性能の調整が可能となる。
【００４２】
平均処理部２８は、シフトレジスタ部２３の最新サンプルポイントの値と、その前の値とを平均化する。
【００４３】
減算器２９は、上記の平均値（Ｖｐｋ）から１６ｄＢを減じる。
【００４４】
閾値選択部３０は、ピークが検出されると、真の閾値をＶｔｈｐｋに定め、立ち下がりが検出された際には、閾値をリセットし、これに代えて量子化ビット数の最大値が設定される。この場合、２値化の結果は常に“０”となり、それ以外はＶｔｈの値が保持される。
【００４５】
レベル比較部３１は、シフトレジスタ部２３の最大遅延データ（Ｖ１１）と、閾値選択部３０から出力された閾値とを比較し、これにより２値化データを生成し、出力する。
【００４６】
なお、図９は、上記の２値化処理のタイミングを示す図である。
【００４７】
また、本実施例においては、ＬＯＧビデオ信号をアンプ１３により増幅しているため、立ち上がり／立ち下がりの曲線が滑らかであり、上記の装置の構成もそれに適応したものとなっている。
【００４８】
この一例としては、シフトレジスタ部２３の段数（本実施例では１１）、サンプルポイント数（本実施例では２）が挙げられる。
【００４９】
本実施例においては、ＦＦのクロックが４０ＭＨｚで、ピークまでの信号傾斜が１５０ｎｓ前後であることを想定している。
【００５０】
このため、シフトレジスタ部２３の段数は信号傾斜の全ての部分をサンプリングできる数
となっており、急峻なエッジの語検出を防止するためにサンプル数を２点としている。
【００５１】
以上のとおり、本発明においては、ＬＯＧビデオ信号をデジタル化し、２値化処理をデジタル信号処理により行うため、装置の簡略化及び小型化を実現でき、耐久性も付与できる。
【００５２】
また、２値化処理において３点検索微分法を用いるため、ＬＯＧビデオ信号の特性に適合したリーディングエッジ検出を行うことができる。
【００５３】
また、各種パラメータもデジタル化されているため、調整作業も簡略化でき、再現性の高い２値化処理を行うことができる。
【００５４】
なお、上記のような装置を用いるトランスポンダ送信信号２値化処理方法も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例に係る二次監視レーダシステムの構成を示す図である。
【図２】図１の信号処理部の構成図である。
【図３】図２の一次信号補正処理部の構成図である。
【図４】図３のＡにおける信号波形を示す図である。
【図５】図３のＢにおける信号波形を示す図である。
【図６】図３のＣにおける信号波形を示す図である。
【図７】図３のＤにおける信号波形を示す図である。
【図８】図２の２値化処理部の構成図である。
【図９】２値化処理のタイミングを示す図である。
【図１０】従来の信号処理部の構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…ＳＳＲ（二次監視レーダ）システム、２…航空機、３…トランスポンダ、４…送受信部、５…信号処理部、６…アンテナ、７…インタロゲータ、８…送受信部、９…信号処理部、１０…アンテナ、１１…質問信号、１２…応答信号、１３…アンプ、１４…Ａ／Ｄ変換部、１５…一次信号補正処理部、１６…２値化処理部、１７…オフセット測定部、１８…選択器、１９…加算器、２０…加算器、２１…加算器、２２…ＦＩＲフィルタ部、２３…シフトレジスタ部、２４…減算器、２５…減算器、２６…減算器、２７…検出部、２８…平均処理部、２９…減算器、３０…閾値選択部、３１…レベル比較部
【図１】
2007010365.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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