© ENRI, 2011平成23年度 研究発表会

光ファイバ接続型受動監視システム(OCTPASS)の試作と動作検証試験

独立行政法人 電子航法研究所
角張 泰之, 古賀 禎, 二瓶 子朗,
上田 栄輔*, 宮崎 裕己, 島田 浩樹*現 国土交通省 航空局 管制保安部

管制技術課 技術管理センター
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
1

発表の流れ
✈OCTPASSの概要✈評価装置の試作状況✈評価装置の動作検証試験✈まとめ

電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 20112

マルチラテレーションの誤差要因✈空港内（特にエプロンエリア）は建造物によるマルチパス反射波の影響を受けやすい✈レーダに比べ，使用する受信アンテナのパターンが基本的に無指向性→ マルチパスの影響が誤差要因にENRIでは，エプロンエリアにおける高性能化を目指し，マルチパスの影響を受けにくい新しい方式として，「OCTPASS」
Optically Connected Passive Surveillance System（光ファイバ接続型受動監視システム）を提案してきた
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 20113

マルチラテレーションに必要な技術
マルチラテレーション測位信号の受信時刻差から双曲線測位計算
受信局1

受信局3
受信局2

時刻検出技術信号グルーピング技術
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
4

OCTPASSの概要

電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
5

OCTPASSの構成
受信局

受信機（ログ検波）
及び，信号処理装置

RoF（Radio over Fiber）
伝送装置
光ファイバ

RF光伝送

信号検出・
時刻検出・デコード～～

低損失・広帯域・無誘導～
～

～
～
ターゲット
処理装置

測位計算
表示装置
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
6

システム構成の比較
OCTPASSRF
RF（光伝送）～～RF
受信機・信号処理装置
イーサネット～～～～

ログ検波・時刻検出・デコード
一般的なMLATシステム

RF

ターゲット処理装置（測位計算）

タイムスタンプ・デコードデータ～～受信機・信号処理装置
ターゲット処理装置～～
イーサネット
～～電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 20117

一般的なMLATの動作イメージ
受信局1信号検出・時刻検出・デコード

00002147??????

信号検出・
時刻検出・デコード

受信局2

1局デコードに失敗した状態

受信局300002178
86EAE1

00002083
86EAE1（データのイメージ）

信号検出・
時刻検出・
デコード

ターゲット処理装置

測位不可能

電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
8

OCTPASSの動作イメージ
受信局1全信号を処理しているため，一部デコードに失敗しても，他の信号との相関をとり，測位計算が可能

受信局3
受信局21局デコードに失敗した状態
00002147??????

受信機・信号処理装置

信号検出・
時刻検出・
デコード

00002083
86EAE1

ターゲット処理装置

測位可能

00002178
86EAE1 電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
9

OCTPASS評価装置の試作状況

電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
10

OCTPASS評価装置の構成
RF受信処理部

RF信号入力DAC法による高精度時刻検出
検出時刻 ・デコードデータ

ログ検波出力受信ステーション
信号処理部

受信ステーション

ターゲット
処理部

検波部
受信ステーション

受信ステーション

簡易構成
低消費電力(2W以下)

位置情報

光伝送

ターゲット
モニタ
表示部

高速立上がり応答
ログ検波
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 201111

DAC法による時刻検出手法
プリアンブル部

データブロック部(56bit or 112bit)
bit1 bit2 ・・・

0

1.0

3.5 4.5
8.0 9.0
モードSスキッタ信号フォーマット

モードSスキッタの先頭パルスの立ち上がりで時刻検出
DAC (Delay, Attenuate and Compare)法

64 or 120(ms)Delay信号

Attenuate信号●交点「時刻検出分解能」 → 「位置検出精度」 に直結するパラメータ

サンプリング周期(5ns)以下の高分解能で時刻検出可能（理想パルス波形の入力に対しては，1ns以下）
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
12

OCTPASS評価装置の動作検証試験

電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 201113

動作検証試験
電子研所内グラウンドに受信局を展開【受信局】
各受信局～建屋内実験室
光ケーブルにて接続

処理装置(2階実験室)●受信局2・定点測位試験
・走行車両測位試験を実施

受信局1

電子研所内グラウン ド

受信局4

受信局3

【建造物の壁】
マルチパス干渉の発生源
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
14

建造物の壁の状況
所内グラウンドから見た東側の建造物

受信局4

受信局2

送信パルス列（理想波形）
受信検波波形（干渉波）
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 201115

受信局配置による精度劣化指数(DOP)
受信局配置に対する水平方向のDOP等高線(DOP = Dilution Of Precision)

7060

1200

50

1000

受信局1●

●
40

●

受信局2受信局1受信局2800

●
30600

20400

●

受信局410200●

受信局30受信局4受信局3-100●●-200-20-20-10010203040

電子研グラウンド

5060

70-500

0500

1000

1500

仙台空港（評価用受信局配置案）「電子研グラウンド」での位置精度性能→ 空港内で想定される性能値を概ね模擬できる※ただし，電波環境は大きな相違があり，信号検出・デコードに影響する
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 201116

定点測位試験（位置精度）26.2
702625.86025.65025.4●40受信局2受信局125.2●

30

3030.531

20

全てのポイントで95％信頼性の位置精度
1 m 以下100●●-20-20受信局4受信局3-10-10010203040506070[m]電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 201117

定点測位試験（干渉信号測位利用）
70

受信ログ検波波形

60

送信パルス列50●
40受信局2受信局1●受信局13020×受信局2100●●-20-20-100

10受信局3受信局4受信局3-1020

3040506070[m]

×

受信局4

データデコード

信号グルーピングにより，データデコードに失敗した
干渉信号も測位計算に利用している
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 201118

走行車両測位試験

測位利用受信局

・ 1,2,3,4
・ 1,2,3 ・ 1,2,4
・ 1,3,4 ・ 2,3,4

70

6050

GPS航跡

●
40受信局2受信局1●3020

全航跡を通して95％信頼性の位置精度
1.20 m100●●-20-20受信局4受信局3-10-1001020

3040506070[m]電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 2011
19

OCTPASSの構成の利点✈干渉信号の測位利用
 受信局数が必要最小限でよい✈受信局間の時刻同期が原則不要
 集中制御型マルチラテレーション✈受信局部の小型化
 受信局構成が簡易 設置レイアウトのフレキシブルな設計が可能に
電子航法研究所研究発表会 (2011)© ENRI, 201120

まとめと課題✈ OCTPASS:
高性能化を目指した新しいマルチラテレーション✈ 試作評価装置による動作検証試験: 良好な結果✈ 実環境下での評価・検証の実施が必要✈ システムパフォーマンスの更なる強化を目指し，質問送信機能を検討✈ メンテナンス性を高めたシステム構成を検討
ランニングコストの低減を目指す

ご清聴ありがとうございました
電子航法研究所研究発表会 (2011)