(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラヒック・アラ−トおよび衝突防止システム（ＴＣＡＳ１）の自トランスポンダ装置の応答繰り返し率を計測する方法であって、質問信号を送信する送信機と該質問信号に対応した応答信号を受信する受信機とサプレッション・パルスの入出力手段とを備えたＴＣＡＳ１装置と、質問信号を受信する受信機と該質問信号に対応した応答信号を送信する送信機とサプレッション・パルスの入出力手段とを備えたトランスポンダ装置と、サプレッション・パルスの入力手段を備えた応答繰り返し率計測回路とをサプレッション・バスにそれぞれ接続し、前記ＴＣＡＳ１装置のブラケット・パルス出力端と前記応答繰り返し率計測回路のブラケット・パルス入力端とを接続すると共に、前記応答繰り返し率計測回路は前記ＴＣＡＳ１装置からのブラケット・パルスの入力と同時に前記サプレッション・バスを介してサプレッション・パルスが入力された時のみ、応答繰り返し率の計測を行うことを特徴とする応答繰り返し率の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法に関し、詳しくは自トランスポンダ装置の応答信号送出時に出力するサプレッション・パルスとその応答信号をトラヒック・アラ−トおよび航空機衝突防止システム（以下、Ｔｒａｆｆｉｃ ａｌｅｒｔ ａｎｄ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ １＝ＴＣＡＳ１）装置の受信機により受信して生成したブラケット・パルスとを用いて所定の処理を行い正確な自トランスポンダ装置の応答繰り返し率を計測することを可能とする自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＣＡＳ１は、各航空機に搭載したＴＣＡＳ１装置とトランスポンダ装置とを用いて相互に質問信号と応答信号の送受信を行い、自航空機の周辺に存在する他の航空機の位置情報をパイロットに提供し衝突を防止するためのシステムである。
【０００３】
図３（ａ）および（ｂ）は、それぞれＴＣＡＳ１の概念図および最大許容総電力積を示す。同図（ａ）はＴＣＡＳ１の概念を説明するための図であり、自機と他機との二機の航空機と地上管制局４が存在する場合を考える。ＴＣＡＳ１では自機および他機にはそれぞれＴＣＡＳ１装置１とトランスポンダ装置２と距離測定装置（以下，Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ＝ＤＭＥ）３等の機器とが搭載されており、地上管制局４には航空機に搭載したものと同型のＴＣＡＳ１装置１が設置されてシステムを構成している。
【０００４】
前記各ＴＣＡＳ１装置１は周波数ｆ１（１０３０ＭＨｚ）にて質問信号を送出すると共にトランスポンダ装置２からの応答信号を受信するための質問装置であり、トランスポンダ装置２は前記質問信号を受信して解読し質問に対応する回答を応答信号として周波数ｆ２（１０９０ＭＨｚ）にて送出する応答装置である。また、ＤＭＥ３は送信周波数ｆ３（９６３．５ＭＨｚ〜９８６ＭＨｚ）にて質問信号を送信すると、この質問信号を受信した他機のＤＭＥ３が質問に対する回答を応答信号として周波数ｆ４（１１８５ＭＨｚ〜１２１１ＭＨｚ）にて送出する。
質問を発したＤＭＥ３は応答信号を受信すると、質問の送信から受信までに経過した時間に基づいて他機との距離を測定する。以下、このように構成したＴＣＡＳ１についてそのシステムの動作を説明する。
【０００５】
まず航空機同志にて運用した場合の動作について説明する。例えば、自機に搭載したＴＣＡＳ１装置１から質問信号を送出すると、その周辺を飛行している他機に搭載したトランスポンダ装置２がこの質問信号を受信し検波復調してその質問内容を解読し、当該質問に対応する回答を応答信号として送出する。自機は前記応答信号を受信すると、その内容に基づいて他機の存在とその位置情報を取得してパイロットに提供し、また自機のＤＭＥ３から質問信号を送出し、周辺を飛行する他機に搭載したＤＭＥ３がこの質問信号を受信復調して質問に対する回答を応答信号として送出し、質問信号送出から応答信号受信までの電波伝播時間を計測することにより自機と該当他機との間の距離を算出してパイロットに提供することにより、航空機間のニアミスや衝突を回避することが可能となる。
【０００６】
このシステムを地上管制局４における航空管制にも適用することが出来る。例えば、地上管制局４のＴＣＡＳ１装置１より質問信号を送出すると、その近傍を飛行している航空機、この例では自機および他機から応答信号が返送されてくることになり、地上から航空機に対する管制が可能となる。従って、自機は他機から送出される質問信号に応答すると共に、地上管制局４からの質問信号にも応答しなければならないことになり、空港近傍のように多くの航空機が飛行する空域では、航空機同志間の質問信号が増大するため、地上管制局４の質問装置からの質問信号に対して応答信号を返送することが困難となり、地上からの管制能力が低下して、その結果航空交通の安全性が低下するという重大な問題が発生することになる。
【０００７】
このような問題を避けるために、システムではＴＣＡＳ１の探知範囲内にある他機数をパラメ−タとしてＴＣＡＳ１装置１による単位時間当たりの質問信号パルスの尖頭電力値の上限と質問繰り返し率との積で決まる最大許容総電力積を規定しており、質問繰り返し率を下げるかおよびまたは送信電力値を下げるかの制御をして、この電力積の値を図３（ｂ）に示す規定値以下に制御することが要求されている。この電力積の値は、また、図３（ｂ）に示すように、自機の周辺に探知される他機数が多くなる程、地上管制局４の質問装置からの質問信号も含めてシステム内の他機器への質問信号送信波による干渉をさけるために、さらに規定値を小さく抑えている。
ＴＣＡＳ１ではこの電力積を自機トランスポンダ装置２の応答繰り返し率に応じて制御することを義務づけている。これは質問信号は他機ＴＣＡＳ１装置１および地上管制局４の質問装置により送出されて、自機トランスポンダ装置２からの応答信号送出により一連のシ−ケンスが完了するので、一般には自機トランスポンダ装置２の応答繰り返し率を計測することにより質問繰り返し率を推定することとしたためである。従って、ＴＣＡＳ１においては各航空機は一秒毎に自トランスポンダ装置２の応答繰り返し率を計測しなければならない。
【０００８】
図４は、従来の自トランスポンダ装置２の応答繰り返し率の計測方法を実現するための航空機搭載機器の一例を示すブロック図である。同図に示すように、ＴＣＡＳ１装置１の送受信入出力端と送受信アンテナ１１の入出力端との間に電力減衰器１２（以下、ＡＴＴ）を挿入し、トランスポンダ装置２の送受信入出力端と送受信アンテナ２１の入出力端との間にＡＴＴ２２を挿入し、ＤＭＥ３の送受信入出力端と送受信アンテナ３１の入出力端との間にＡＴＴ３２を挿入する。そして、これらの各装置と応答繰り返し率計測回路５とをサプレッション・バスに接続して構成している。ここで、サプレッション・パルスとは各送受信装置が送信状態になった時にサプレッション・バスに出力するパルス信号であり、この信号を受け取った別の送受信装置は自らの受信機を高出力の送信波から保護するためにＡＴＴの減衰量を大きくすると共に、自らの送信機能を停止するよう動作して、先に送信状態になっている装置の送信波を妨害しないよう未然に防止するものである。以下、図示した従来例についてその動作を詳細に説明する。
【０００９】
ＴＣＡＳ１装置１から他機への質問信号を送出期間中はＴＣＡＳ１装置１は同時にサプレッション・パルスをサプレッション・バスに出力し、トランスポンダ装置２とＤＭＥ３と応答繰り返し率計測回路５とに供給する。このサプレッション・パルスにより、トランスポンダ装置２はＡＴＴ２２を、ＤＭＥ３はＡＴＴ３２を、それぞれ制御してＴＣＡＳ１装置１の質問信号送出波から各受信機を保護し、また自機の質問に対してトランスポンダ装置２が誤って応答信号を送出するのを抑止する。一方、応答繰り返し率計測回路５によりＴＣＡＳ１の応答繰り返し率を計測する。
また、自機のトランスポンダ装置２は他機のＴＣＡＳ１装置１または地上管制局４の質問装置からの質問信号を受信すると質問内容を解読しその質問に対応した応答信号を送出する。そして送出期間中、トランスポンダ装置２はサプレッション・パルスをサプレッション・バスに出力し、ＴＣＡＳ１装置１とＤＭＥ３と応答繰り返し率計測回路５とに供給する。このサプレッション・パルスにより、ＴＣＡＳ１装置１はＡＴＴ１２を、ＤＭＥ３はＡＴＴ３２を、それぞれ制御してトランスポンダ装置２の応答信号送信波から各受信機を保護し、応答繰り返し率計測回路５によりトランスポンダ装置２の応答繰り返し率を計測する。
一方、ＤＭＥ３が質問信号を送出期間中はＤＭＥ３からサプレッション・パルスをサプレッション・バスに出力し、ＴＣＡＳ１装置１とトランスポンダ装置２と応答繰り返し率計測回路５とに供給する。このサプレッション・パルスにより、ＴＣＡＳ１装置１はＡＴＴ１２を、トランスポンダ装置２はＡＴＴ２２を、それぞれ制御してＤＭＥ３の質問信号送信波から各受信機を保護する。そして、応答繰り返し率計測回路５はＤＭＥ３の応答繰り返し率を計測する。
このように、航空機に搭載された機器が質問信号または応答信号を送出している期間中は必ず当該機器からサプレッション・パルスがサプレッション・バスに出力されており、他の機器はサプレッション・パルスを受け取ると受信機を高電力の送信波から保護すべくＡＴＴの減衰量を大きくすると共に、送信を抑止するよう制御がなされるが、このサプレッション・パルスは同時に応答繰り返し率計測回路５にも供給されるため、本来応答繰り返し率は自トランスポンダ装置２が応答信号を送出する時だけ計測すべきところ、自トランスポンダ装置以外の機器が送信する分をも含めて計測し出力される。次に、応答繰り返し率計測回路５の詳細を説明する。
【００１０】
図５（ａ）は従来の応答繰り返し率計測回路５の構成を示すブロック図である。同図に示すように、サプレッション・バスに接続したバスバッファ５１の出力端に一秒周期でリセットされるカウンタ５２の入力端を接続し、その出力端から計測した応答繰り返し率を取り出すよう構成している。
同図（ｂ）には、図４で説明した動作シ−ケンスに基づいてサプレッション・バスに出力されるサプレッション・パルス信号列のタイミングチャ−トを示しており、このパルス信号列をそのままカウンタの入力信号として一秒毎の応答繰り返し率を計測している。従って、この回路ではサプレッション・バスに接続された質問装置および応答装置が質問および応答信号を送出した時に発生するサプレッション・パルス信号を全て計数して応答繰り返し率としている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上説明したような従来の自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法では、サプレッション・バスに接続する全ての質問および応答装置が質問および応答信号を送出した時に出力するサプレッション・パルスを計数して応答繰り返し率を計測することになり、その結果応答繰り返し率は実際の値より大きく出力され、特に探知される他機数が多い場合はＴＣＡＳ１装置および地上管制局４の質問装置からの質問回数を減らすか、または質問信号パルスの尖頭電力値を減らすかの処置が必要となり、航空機に対する地上管制の機会の減少および他機への質問の機会の減少、または質問信号の受信品質の劣化となりシステム機能の低下につながるという問題点があった。
本発明は上述したような従来の自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法に係わる諸問題を解決するためになされたものであって、機器及びまたはシステム構成を複雑にすることなく、自トランスポンダ装置が応答した時のサプレッション・パルスのみを計数することにより、正確な応答繰り返し率の計測を可能とした自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本発明においては、トラヒック・アラ−トおよび衝突防止システム（ＴＣＡＳ１）の自トランスポンダ装置の応答繰り返し率を計測する方法であって、質問信号を送信する送信機と該質問信号に対応した応答信号を受信する受信機とサプレッション・パルスの入出力手段とを備えたＴＣＡＳ１装置と、質問信号を受信する受信機と該質問信号に対応した応答信号を送信する送信機とサプレッション・パルスの入出力手段とを備えたトランスポンダ装置と、サプレッション・パルスの入力手段を備えた応答繰り返し率計測回路とをサプレッション・バスにそれぞれ接続し、前記ＴＣＡＳ１装置のブラケット・パルス出力端と前記応答繰り返し率計測回路のブラケット・パルス入力端とを接続すると共に、前記応答繰り返し率計測回路が前記ＴＣＡＳ１装置からのブラケット・パルスの入力と同時に前記サプレッション・バスを介してサプレッション・パルスが入力されたときのみ応答繰り返し率の計測を行うことを特徴とする応答繰り返し率の計測方法を可能とする手段である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係わる自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法を実現するための航空機搭載機器の一実施例を示すブロック図である。同図に示すように、ＴＣＡＳ１装置１の送受信入出力端と送受信アンテナ１１の入出力端との間にＡＴＴ１２を挿入し、トランスポンダ装置２の送受信入出力端と送受信アンテナ２１の入出力端との間にＡＴＴ２２を挿入し、ＤＭＥ３の送受信入出力端と送受信アンテナ３１の入出力端との間にＡＴＴ３２を挿入する。そして、これら各装置と応答繰り返し率計測回路６とをサプレッション・バスに接続して構成するところは、図４に示した従来例のそれと同じである。本発明の特徴的な構成は応答信号受信時にのみＴＣＡＳ１装置１が出力するブラケット・パルス（ペアパルス）を応答繰り返し率計測回路６に供給すると共に、該応答繰り返し率計測回路６がサプレッション・パルスをブラケット・パルスと同時に受け取った時のみ、サプレッション・パルスの入力を有効とするよう構成したところにある。以下、図示した実施例についてその動作を詳細に説明する。
【００１４】
ＴＣＡＳ１装置１から他機への質問信号を送出期間中はＴＣＡＳ１装置１からサプレッション・パルスをサプレッション・バスに出力し、トランスポンダ装置２とＤＭＥ３と応答繰り返し率計測回路６とに供給する。このサプレッション・パルスにより、トランスポンダ装置２はＡＴＴ２２を、ＤＭＥ３はＡＴＴ３２を、それぞれ制御してＴＣＡＳ１装置１の質問信号送出波から各受信機を保護する。同時に、トランスポンダ装置２およびＤＭＥ３は送信機の機能を停止する。この時、自機のＴＣＡＳ１装置１は応答信号を受信しないので、ブラケット・パルスを応答繰り返し率計測回路６に対して供給しない。応答繰り返し率計測回路６はサプレッション・パルスとブラケット・パルスが同時に入力した時のみ、サプレッション・パルスを有効とするよう構成したものであり、この場合は入力されたサプレッション・パルスが無効となり応答繰り返し率の計測を行わない。
また、自機のトランスポンダ装置２は他機のＴＣＡＳ１装置１または地上管制局４の質問装置からの質問信号を受信すると質問内容を解読し、その質問に対応した応答信号を送出する。そして、信号送出期間中はサプレッション・パルスをサプレッション・バスに出力し、ＴＣＡＳ１装置１とＤＭＥ３と応答繰り返し率計測回路６とに供給する。このサプレッション・パルスにより、ＴＣＡＳ１装置１はＡＴＴ１２を、ＤＭＥ３はＡＴＴ３２を、それぞれ制御してトランスポンダ装置２の応答信号送信波から各受信機を保護する。この時、自ＴＣＡＳ１装置１は自トランスポンダ装置２から送出された応答信号を受信アンテナ１１により受信し、その受信期間中、ブラケット・パルスを生成し応答繰り返し率計測回路６に供給するので応答繰り返し率計測回路６に供給されたサプレッション・パルスが有効となり応答繰り返し率を計測する。
即ち、ＴＣＡＳ１装置１はＡＴＴ１２の減衰量を自トランスポンダ装置２からの応答信号を正常に受信出来る程度の値に制御するよう構成されている。
一方、ＤＭＥ３が質問信号を送出している期間中はＤＭＥ３からサプレッション・パルスをサプレッション・バスに出力し、ＴＣＡＳ１装置１とトランスポンダ装置２と応答繰り返し率計測回路６とに供給する。このサプレッション・パルスにより、ＴＣＡＳ１装置１はＡＴＴ１２を、トランスポンダ装置２はＡＴＴ２２を、それぞれ制御してＤＭＥ３の質問信号送信波から各受信機を保護する。この時、自機のＴＣＡＳ１装置１は応答信号を受信しないので、ブラケット・パルスは出力されず、応答繰り返し率計測回路６に供給されない。従って、応答繰り返し率計測回路６に供給されたサプレッション・パルスは無効となり応答繰り返し率の計測を行わない。
このように、サプレッション・パルスは送受信装置のいずれかが送信状態にある時は常に、応答繰り返し率計測回路６に供給されているが、この計測回路６はＴＣＡＳ１装置１からブラケット・パルスも同時に供給された時にのみ計測動作をするので、自トランスポンダ装置２が応答信号を送信し自ＴＣＡＳ１装置１がアンテナ１１から応答信号を受信してブラケット・パルスを生成した時のみに応答繰り返し率を計測することになる。
【００１５】
図２（ａ）は本発明に係わる応答繰り返し率計測回路６の一実施例を示すブロック図である。同図に示すように、サプレッション・バスに接続したバスバッファ５１の出力端とＴＣＡＳ１装置１より出力したブラケット・パルスとを入力とする論理積回路６１と一秒周期でリセットされるカウンタ５２との間に１／２分周器６２を直列に挿入しその出力端から計測した応答繰り返し率を取り出すよう構成している。以下、同図によりこの回路の動作を説明する。
同図（ｂ）は、図１で説明した動作シ−ケンスに基づいてサプレッション・バスに出力されるサプレッション・パルス信号列とブラケット・パルスのタイミングチャ−トである。同図に示すように、サプレッション・パルスは自機から質問信号または応答信号送出時に出力されるが、ブラケット・パルスは通常、自ＴＣＡＳ１装置１が他機または地上管制局４の質問装置からの応答信号を受信した時にサプレッション・パルスに同期して出力されるパルス信号である。本発明の応答繰り返し率計測回路６においては、自トランスポンダ装置２より送出した応答信号を自機のアンテナ１１で受信することにより、自ＴＣＡＳ１装置１からこのブラケット・パルスを出力して論理積回路６１に供給している。論理積回路６１ではブラケット・パルスとサプレッション・パルスとの論理積をとることにより、自トランスポンダ装置２が応答信号送出時にのみに得られる論理出力、即ち、ブラケット・パルスを得ている。このブラケット・パルス出力は２個のペアパルスであるので１／２分周器６２により分周し、一回の応答信号送出を一パルスに変換した出力をカウンタ５２の入力信号として一秒毎の応答繰り返し率を計測している。従って、この回路では自トランスポンダ装置２が送出した応答信号を自ＴＣＡＳ１装置１の受信アンテナ１１により受信して生成したブラケット・パルス信号が応答繰り返し率計測回路６に供給された時のみに計測動作を行うので、正確な自トランスポンダ装置の応答繰り返し率を出力することが出来る。以上、本発明を、ＴＣＡＳ１装置、トランスポンダ装置、ＤＭＥにて構成した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＤＭＥを搭載しない場合、あるいは、これら３つの装置以外の装置をサプレッション・バスに接続したようなシステムであっても適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は自トランスポンダ装置の応答信号を自ＴＣＡＳ１装置のアンテナにより受信して生成したパルス信号を論理処理して計数することにより、正確な自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測を可能とし、ＴＣＡＳ１装置の他機への質問信号パルスの尖頭電力値とその質問回数および地上管制局からの質問回数とを最大限有効に使用することが出来るため、従来の応答繰り返し率の計測方法と比較してその効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法を実現するための航空機搭載機器の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係わる応答繰り返し率計測回路の一実施例を示すブロック図およびタイミングチャ−トである。
【図３】トラヒック・アラ−トおよび衝突防止システム（ＴＣＡＳ１）の概念図および最大許容総電力を示す図である。
【図４】従来の自トランスポンダ装置の応答繰り返し率の計測方法を実現するための航空機搭載機器の一例を示すブロック図である。
【図５】従来の応答繰り返し率計測回路の一例を示すブロック図およびタイミングチャ−トである。
【符号の説明】
１…ＴＣＡＳ１装置、２…トランスポンダ装置、３…距離測定装置（ＤＭＥ）、４…地上管制局，５、６…応答繰り返し率計測回路，１１，２１，３１…送受信アンテナ、１２，２２，３２…電力減衰器（ＡＴＴ）、５１…バスバッファ、５２…カウンタ、６１…論理積回路、
６２…１／２分周器、
【図１】
0003905224.tif 000002
【図２】
0003905224.tif 000003
【図３】
0003905224.tif 000004
【図４】
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【図５】
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