(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オールコール期間とロールコール期間とを設定して、航空機を捕捉するモードＳ二次監視レーダであって、
外部からモードＳアドレスを入力する入力部と、
オールコール期間においてオールコール質問応答を実行する第１モード又はオールコール期間においてロールコール質問応答を実行する第２モードのいずれかを選択する選択手段と、
前記第１モードが選択されているとき、オールコール期間にオールコール質問を送信し、前記第２モードが選択されているとき、オールコール期間に前記モードＳアドレスで識別される航空機に対してロールコール質問を送信する送信手段と、
前記オールコール質問に対応するオールコール応答又は前記ロールコール質問に対応するロールコール質問を受信する受信手段と、
前記第１モードが選択されているとき、予めオールコール期間に設定されたタイミングで受信した前記オールコール応答を解読し、前記第２モードが選択されているとき、予めオールコール期間に設定されたタイミングで前記モードＳアドレスで識別される航空機から受信した前記ロールコール応答を解読する解読手段と、
を備えることを特徴とするモードＳ二次監視レーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オールコール期間とロールコール期間とを設定して、航空機を捕捉するモードＳ二次監視レーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空管制では、モードＳ二次監視レーダ（ＳＳＲモードＳ：Secondary Surveillance Radar Mode S）で監視された各航空機の飛行に関する情報（ターゲットレポート）を利用している。図４に示すように、モードＳ二次監視レーダ１ａは、航空機に搭載されているトランスポンダ２（２ａ，２ｂ）に対して質問を送信するとともに、送信した質問に応答してトランスポンダ２から送信される応答を受信し、受信した応答を解読して監視空域を飛行する航空機を監視し、ターゲットレポートを出力している。
【０００３】
具体的に、モード二次監視レーダ１ａでは、図５に示すように、アンテナ１１、送受信部１２および信号処理部１３ａを備えている。アンテナ１１は、送受信部１２と接続され、送受切替器１２１を介して送信器１２２から入力する信号をトランスポンダ２に送信し、トランスポンダ２から受信する信号を送受切替器１２１を介して受信器１２３に出力する。
【０００４】
信号処理部１３ａは、送信器１２２を介して信号の送信を制御する送信制御部１３１と、受信器１２３が受信した信号の供給を受けて処理を実行するモードＳ応答処理部１３２およびＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３と、信号の送受信等のタイミングを管理するチャネル管理部１３４と、各応答処理部１３２，１３３から供給される信号を利用してターゲットレポートを生成する監視処理部１３５と、各処理のタイミングを制御するタイミング信号発生部１３６とを備えている。
【０００５】
モードＳ二次監視レーダ１ａが監視する航空機に搭載されるトランスポンダ２には、図４にも示すように、処理や送受信する信号の異なるモードＳトランスポンダ２ａとＡＴＣＲＢＳトランスポンダ２ｂとがある。モードＳ二次監視レーダ１ａは、これらの処理が異なるトランスポンダ２を捕捉するため、モードＳ応答処理部１３２およびＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３を有するとともに、図６（ａ）に示すように、「オールコール期間ＴＡ」と「ロールコール期間ＴＲ」に区別して、各期間で異なる処理を実行している。このモードＳ二次監視レーダ１ａとトランスポンダ２との質問応答の送受信タイミングおよび質問応答のフォーマット等は国際的に統一された規格に基づいて実行されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
具体的には、モードＳ二次監視レーダ１ａは、図６に示すように、オールコール期間ＴＡ（ＴＡ１，ＴＡ２）には、モードＳトランスポンダ２ａおよびＡＴＣＲＢＳトランスポンダ２ｂに対してそれぞれオールコール質問Ｑａ（Ｑａ１，Ｑａ２）を送信し、所定のリスニングウィンドウＷａの期間に受信するオールコール応答Ａａ（Ａａ１，Ａａ２）を検出する。
【０００７】
また、モードＳ二次監視レーダ１ａは、図６に示すように、ロールコール期間ＴＲ（ＴＲ１）には、ロールコール期間ＴＲの捕捉対象として設定されている各モードＳトランスポンダ２ａに対して個別にロールコール質問Ｑｒ（Ｑｒ１，Ｑｒ２）を送信し、各ロールコール質問Ｑｒに対して定められた所定のリスニングウィンドウＷｒ（Ｗｒ１，Ｗｒ２）の期間に受信するロールコール応答Ａｒ（Ａｒ１，Ａｒ２）を検出する。
【０００８】
ここで、図６（ｃ）に示すように、オールコール応答ＡａのリスニングウィンドウＷａは、各ロールコール応答ＡｒのリスニングウィンドウＷｒよりも広く設定されている。これは、モードＳ二次監視レーダ１ａでは、ロールコール期間ＴＲに受信するロールコール応答Ａｒの受信タイミングを予測することができるのに対し、オールコール期間ＴＡには、覆域内に存在する航空機のオールコール応答Ａａを受信することがあるためである。
【０００９】
モードＳ二次監視レーダ２では、図６で示すように質問Ｑａ，Ｑｒに対して受信する応答Ａａ，Ａｒを利用して航空機を監視しているが、質問Ｑａ，Ｑｒを送信しても航空機から送信される応答Ａａ，Ａｒを検出しにくいことがある。また、質問Ｑａ，Ｑｒに対して応答Ａａ，Ａｒを送信しているのか不明な航空機も存在する。
【００１０】
オールコール期間には、一のリスニングウィンドウＷａの期間に複数の航空機からオールコール応答Ａａを受信する。そのため、受信する複数のオールコール応答Ａａが重畳し、オールコール応答Ａａを検出できないこともある（例えば、特許文献１参照）。これに対して、特許文献１では、オールコール期間におけるオールコール応答Ａａの重畳に対して、ロールコール期間にオールコール応答を実行して航空機を捕捉する技術が記載されている。
【００１１】
一方、ロールコール期間には、原則として、一のリスニングウィンドウＷｒの期間に一の航空機のみからロールコール応答Ａｒを受信する。したがって、ロールコール応答Ａｒの重畳が問題となることはない。しかし、ロールコール応答Ａｒの受信タイミングであるリスニングウィンドウＷｒの期間は比較的短く設定されているため、何らかの原因でこのリスニングウィンドウＷｒの期間でロールコール応答Ａｒを受信できないと航空機を検出することが困難になる。
【特許文献１】特開２００７−２４８２９６号公報
【非特許文献１】ICAO、「Aeronautical Telecommunications  Annex 10 VolumeIV Surveillance Rader and Collision Avoidance System」、1998年7月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、航空機からのロールコール応答Ａｒを検出できない場合、モードＳ二次監視レーダ１ａでは、飛行の状況を監視できない航空機が発生したとき、航空機管制に支障をきたすおそれもある。
【００１３】
従って本発明は、必要な航空機との質問応答を可能とし、モードＳトランスポンダ２ａを備える航空機（モードＳ機）の捕捉を確実にするモードＳ二次監視レーダを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の特徴に係るモード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て、航空機を捕捉するモードＳ二次監視レーダであって、オールコール期間にロールコール質問を送信する送信手段と、ロールコール質問に対応したロールコール応答を受信する受信手段と、予めオールコール期間に設定されたタイミングで受信したロールコール応答を解読する解読手段とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来の監視方法では監視が困難であったモードＳ機を監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の最良の実施形態に係るモードＳ二次監視レーダは、図４を用いて上述した場合と同様に、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く航空機の監視結果を航空管制に利用するターゲットレポートとして出力する。
【００１７】
図１に示すように、本発明の最良の実施形態に係るモードＳ二次監視レーダ１は、図５を用いて上述したモードＳ二次監視レーダ１ａと比較して、アンテナ１１および送受信部１２を備えている点では同一であるが、信号処理部１３ａに代えて信号処理部１３を備え、さらに入力部１４を備えている点で異なる。
【００１８】
信号処理部１３は、図５で上述した送信制御部１３１、モードＳ応答処理部１３２、ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３、チャネル管理部１３４、監視処理部１３５およびタイミング信号発生部１３６に加え、監視処理部１３５にモード選択信号を供給する選択部１３７と、監視処理部１３５にモードＳアドレスを設定する設定部１３８とを備えている。選択部１３７が監視処理部１３５に供給するモード選択信号と、設定部１３８が監視処理部１３５に供給するモードＳアドレスは、オペレータの操作にしたがって、入力部１４からそれぞれ選択部１３７および設定部１３８に入力される。
【００１９】
本発明の最良の実施形態に係るモードＳ二次監視レーダ１は、オールコール期間ＴＡでオールコール質問応答を実行する「第１モード」、または、オールコール期間ＴＡでロールコール質問応答を実行する「第２モード」のいずれかを選択することができる。第１モードが選択されているモードＳ二次監視レーダ１では、図５を用いて上述した従来の場合と同様にオールコール期間ＴＡにオールコール質問応答を実行し、ロールコール期間ＴＲにロールコール質問応答を実行する。また、第２モードが選択されているモードＳ二次監視レーダ１では、図２に示すように、オールコール期間ＴＡにロールコール質問応答を実行し、ロールコール期間ＴＲにもロールコール質問応答を実行する。すなわち、モードＳ二次監視レーダ１では、第２モードが選択されているとき、オールコール質問応答は実行されず、ロールコール質問応答のみを実行する。
【００２０】
信号処理部１３は、タイミング信号発生部１３６によって作成されるタイミング信号に基づいてモードＳ二次監視レーダ１における各動作を実行している。
【００２１】
チャネル管理部１３４は、タイミング信号発生部１３６からのタイミング信号に基づき、ビームドエルタイムＴにおけるオールコール期間ＴＡおよびロールコール期間ＴＲの割り当てを設定するとともに、各応答Ａ（Ａａ，Ａｒ）についてのウィンドウ（以下、これを「リスニングウィンドウ」とする）Ｗ（Ｗａ，Ｗｒ）のスケジューリングを実行する。また、チャネル管理部１３４は、割り当てた各期間Ｔａ，Ｔｒに関するスケジュール情報を送信制御部１３１に供給するとともに、各期間において応答を検出するためのリスニングウィンドウＷのスケジュール情報をそれぞれモードＳ応答処理部１３２またはＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３に供給する。
【００２２】
送信制御部１３１は、チャネル管理部１３４からの各期間に関するスケジュール情報およびタイミング信号発生部１３６からのタイミング信号に基づいて、予め生成してメモリ（図示せず）に記憶している質問を読み出して送信器１２２に供給し、送受切替器１２１およびアンテナ１１を介してトランスポンダ２に送信する。具体的には、送信制御部１３１は、第１モード選択時のオールコール期間ＴＡにはオールコール質問（モードＳオールコール質問Ｑａ１およびモードＡ／Ｃオールコール質問Ｑａ２）を送信し、第２モード選択時のオールコール期間ＴＡには、ロールコール質問（モードＳロールコール質問Ｑｒ）を送信する。また、送信制御部１３１は、ロールコール期間ＴＲには第１モードであっても第２モードであっても、ロールコール質問Ｑｒを送信する。
【００２３】
受信器１２３は、アンテナ１１および送受切替器１２１を介してトランスポンダ２から送信された応答Ａを受信する。また、受信器１２３は、受信したモードＳ応答（モードＳオールコール応答Ａａ１およびモードＳロールコール応答Ａｒ）をモードＳ応答処理部１３２に供給し、ＡＴＣＲＢＳ応答（モードＡ／Ｃオールコール応答Ａａ２）をＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３に供給する。
【００２４】
モードＳ応答処理部１３２は、受信器１２３から供給されたモードＳ応答Ａａ１，Ａｒを対応するリスニングウィンドウＷで検出し、処理する。このモードＳ応答処理部１３２には、監視処理部１３５から第１モード又は第２モードの選択が操作されており、モードＳ応答処理部１３２は、モードに従って処理を実行する。
【００２５】
従って、第１モード選択時のオールコール期間ＴＡには、モードＳ応答処理部１３２は、モードＳオールコール応答Ａａ１が供給される。モードＳオールコール応答Ａａ１が供給されたモードＳ応答処理部１３２は、モードＳオールコール応答Ａａ１をデコードし、自サイトＩＤとモードＳオールコール応答のＰＩフィールドとが一致するか否かを判定し、一致するとき、モードＳオールコール応答Ａａ１を処理対象の信号として監視処理部１３５に供給する。一方、一致しないとき、モードＳ応答処理部１３２は、モードＳオールコール応答Ａａ１を処理対象外の信号として破棄する。
【００２６】
また、第２モード選択時のオールコール期間ＴＡには、モードＳ応答処理部１３２は、モードＳロールコール応答Ａｒが供給される。さらに、ロールコール期間ＴＲには、第１モード選択時であっても第２モード選択時であっても、モードＳ応答処理部１３２は、モードＳロールコール応答Ａｒが供給される。モードＳロールコール応答Ａｒが供給されたモードＳ応答処理部１３２は、予測モードアドレスと、モードＳロールコール応答のモードＳアドレス（応答モードＳアドレス）とが一致するか否かを判定し、一致するとき、モードＳロールコール応答Ａｒを処理対象の信号として監視処理部１３５に供給する。一方、一致しないとき、モードＳ応答処理部１３２は、モードＳロールコール応答Ａｒを処理対象外の信号として破棄する。
【００２７】
なお、第２モード選択時にオールコール期間ＴＡでモードＳロールコール応答を検出するリスニングウィンドウＷａは、第１モードで設定される通常のオールコール期間ＴＡのリスニングウィンドウＷａと同一である。したがって、図２からも分かるように、第２モード選択時にオールコール期間ＴＡ設定されるリスニングウィンドウＷａは、ロールコール期間ＴＲに設定されるリスニングウィンドウＷｒよりも広く設定されている。
【００２８】
ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３は、受信器１２３から供給されたＡＴＣＲＢＳ応答（モードＡ／Ｃオールコール応答）Ａａ２を対応するリスニングウィンドウＷａで検出し、処理する。
【００２９】
具体的には、第１モード選択時のオールコール期間ＴＡには、ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３は、ＡＴＣＲＢＳ応答Ａａ２が供給される。ＡＴＣＲＢＳ応答Ａａ２が供給されたＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３は、ＡＴＣＲＢＳ応答Ａａ２をデコードし、処理対象であると判定されたとき、ＡＴＣＲＢＳ応答Ａａ２を監視処理部１３５に供給する。一方、ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３は、処理対象外のＡＴＣＲＢＳ応答Ａａ２を破棄する。
【００３０】
なお、第２モード選択時のオールコール期間ＴＡ及びロールコール期間ＴＲには、ＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３は、ＡＴＣＲＢＳ応答Ａａ２は供給されないため、処理を実行することはない。
【００３１】
監視処理部１３５は、モードＳ応答処理部１３２またはＡＴＣＲＢＳ応答処理部１３３から供給された応答に基づいてターゲットレポートを作成し、出力する。監視処理部１３５には、入力部１４からの操作に基づいて選択部１３７からモード選択信号が供給されるとともに、設定部１３８からモードＳアドレスが供給される。監視処理部１３５は、選択部１３７からモード選択信号が供給されると、供給されるモード選択信号にしたがってモードを選択するとともに、送信制御部１３１及びモードＳ応答処理部１３２に選択されたモードを設定する。また、監視処理部１３５は、設定部１３８から供給されるモードＳアドレスを送信制御部１３１及びモードＳ応答処理部１３２に供給する。
【００３２】
監視処理部１３５によって第２モードが選択されるとともに、監視処理部１３５からモードＳアドレスが供給された送信制御部１３１では、供給されたモードＳアドレスで識別されるトランスポンダ２ａに対してオールコール期間ＴＡに送信するモードＳロールコール質問Ｑｒを生成する。また、監視処理部１３５によって第２モードが選択されるとともに、監視処理部１３５からモードＳアドレスが供給されたモードＳ応答処理部１３２は、オールコール期間ＴＡに受信するモードＳロールコール応答Ａｒの判定で利用する予測モードＳアドレスとして、供給されたモードＳアドレスを利用して判定する。
【００３３】
図３に示すフローチャートを用いて、本発明に係るモードＳ二次監視レーダ１における処理について説明する。図３は、一のスイープにおけるモードＳ質問応答についての処理を説明するフローチャートである。
【００３４】
オールコール期間ＴＡが開始され、モードＳ二次監視レーダ１が第１モードが選択されているとき（Ｓ００１でＹＥＳ）、送信器１２２は、送信制御部１３１の制御によってモードＳオールコール質問Ｑａを送信する（Ｓ００２）。受信器１２３は、モードＳオールコール応答Ａａ１を受信すると、モードＳ応答処理部１３２に供給する（Ｓ００３）。モードＳ応答処理部１３２は、リスニングウィンドウＷａを介して供給されたモードＳオールコール応答Ａａ１を検出する（Ｓ００４）。
【００３５】
続いて、モードＳ応答処理部１３２は、自サイトＩＤと検出したモードＳオールコール応答Ａａに含まれるＰＩフィールドが一致するか否かを判定することで、モードＳオールコール応答ＡａがステップＳ００２で送信したモードＳオールコール質問Ｑａに対して送信された応答であるか否かを判定する（Ｓ００５）。
【００３６】
自サイトＩＤとＰＩフィールドが一致するとき（Ｓ００５でＹＥＳ）、モードＳ応答処理部１３２は、ステップＳ００３で供給されたモードＳオールコール応答Ａａを処理対象の応答として監視処理部１３５に供給する（Ｓ００６）。また、監視処理部１３５は、ステップＳ００６で供給されたモードＳオールコール応答Ａａを利用してターゲットレポートを生成し、出力する（Ｓ００７）。一方、自サイトＩＤとＰＩフィールドが一致しないとき（Ｓ００５でＮＯ）、モードＳ応答処理部１３２は、モードＳオールコール応答Ａａを処理対象外の応答として監視処理部１３５に供給せずに破棄する（Ｓ００８）。
【００３７】
これに対し、オールコール期間ＴＡが開始され、モードＳ二次監視レーダ１が第２モードが選択されているときには（Ｓ００１でＮＯ）、モードＳ二次監視レーダ１では、ロールコール期間ＴＲにおける処理と同様の処理が実行される。具体的には、はじめに、送信制御部１３１がモードＳロールコール質問Ｑｒを送信する（Ｓ００９）。受信器１２３は、モードＳロールコール応答Ａｒを受信すると、モードＳ応答処理部１３２に供給する（Ｓ０１０）。モードＳ応答処理部１３２は、リスニングウィンドウＷａを介して供給されたモードＳロールコール応答Ａｒを検出する（Ｓ０１１）。
【００３８】
続いて、モードＳ応答処理部１３２は、予測モードＳアドレスと検出したモードＳロールコール応答Ａｒに含まれるモードＳアドレス（応答モードＳアドレス）とが一致するか否かを判定することで、モードＳロールコール応答ＡｒがステップＳ００９で送信されたモードＳロールコール質問Ｑｒに対して送信された応答であるか否かを判定する（Ｓ０１２）。
【００３９】
予測モードＳアドレスと応答モードＳアドレスが一致するとき（Ｓ０１２でＹＥＳ）、モードＳ応答処理部１３２は、ステップＳ０１０で供給されたモードＳロールコール応答Ａｒを処理対象の応答として監視処理部１３５に供給する（Ｓ０１３）。また、監視処理部１３５は、ステップＳ０１３で供給されたモードＳロールコール応答Ａｒを利用してターゲットレポートを生成し、出力する（Ｓ０１４）。一方、予測モードＳアドレスと応答モードＳアドレスが一致しないとき（Ｓ０１２でＮＯ）、モードＳ応答処理部１３２は、モードＳロールコール応答Ａｒを処理対象外の応答として監視処理部１３５に供給せずに破棄する（Ｓ０１５）。
【００４０】
ロールコール期間では、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７において、従来と同様にモードＳロールコール質問Ｑｒの送信処理やターゲットレポートの生成処理等が行なわれる。ロールコール期間におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理は、上述したステップＳ００９〜Ｓ０１５の処理と同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
ただし、ステップＳ００９で送信されるモードＳロールコール質問Ｑｒの送信対象は設定部１３８によって設定されたモードＳアドレスで特定される航空機であり、ステップＳ１０１で送信されるモードＳロールコール質問Ｑｒの送信対象は予めロールコール期間ＴＲでの捕捉対象として定められている航空機である。
【００４２】
なお、モードＡ／Ｃ質問応答に関する処理については、ここでは説明を省略する。
【００４３】
上述したように、本発明によれば、選択部１３７に第２モードが選択された場合、オールコール期間ＴＡにオールコール質問応答を実行せずに、設定部１３８によって設定された特定のモードＳアドレスに対してモードＳロールコール質問Ｑｒを送信する。これにより、通常のリスニングウィンドウＷｒよりも広く設定されるリスニングウィンドウＷａでモードＳロールコール応答Ａｒを検出することができるため、従来の方法では検出されにくかったモードＳロールコール応答Ａｒの状態を解析しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の最良の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二次監視レーダで第２モードが選択された場合の処理を説明するタイミングチャートである。
【図３】図１のモードＳ二次監視レーダにおけるモードＳ質問応答の処理を説明するフローチャートである。
【図４】従来のモードＳ二次監視レーダ及びトランスポンダについて説明する概念図である。
【図５】従来のモード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６】従来のモードＳ二次監視レーダにおける処理を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
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（送信手段）
１２３…受信器（受信手段）
１３…信号処理部
１３１…送信制御部（送信手段）
１３２…モードＳ応答処理部（解読手段）
１３３…ＡＴＣＲＢＳ応答処理部
１３４…チャネル管理部
１３５…監視処理部
１３６…タイミング信号発生部
１３７…選択部（選択手段）
１３８…設定部
１４…入力部
２ａ…モードＳトランスポンダ
２ｂ…ＡＴＣＲＢＳトランスポンダ
【図１】
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【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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