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Electronic Navigation Research Institute2014年6月 平成26年度 電子航法研究所研究発表会 （2014年6月5日） 於 電子航法研究所

光ファイバ接続型滑走路監視用
光フ
イバ接続型滑走路監視用
ミリ波レ ダの基本評価試験
ミリ波レーダの基本評価試験
監視通信領域
二 森俊
二ッ森俊一
森岡 和行
岡田 国雄

河村 暁子

米本 成人

2014/06/05

発表内容
研究背景と目的

滑走路監視システムの必要性と検出システムの概要

光ファイバ接続型ミリ波レーダ
光ファイバ接続型ミリ波レダ

概要および従来方式との比較

レーダ基本評価試験


試験用96
験
GHz帯ミリ波レーダシステム
帯 波ダ

仙台空港レーダ実験
仙台港
ダ実験

まとめと今後の予定
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研究背景- コンコルドの事故チタン製金属板（42 cm x 3 cm）
仏、ル・モンド紙より紙 り→3分前に離陸した航空機より脱落 仏、→金属板が燃料タンクに穴異物（FOD、Foreign object debris）を早期に発見できるシステムへの要望高
早期発見
要 高
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日本の繁忙空港• 羽田(主として国内線)、成田（主として国際線）両空港
では日本の全旅客数の60 %が利用
• 両空港とも、1日2回の定時点検を実施 (通常、運用前と運用中のどこか)• その他、バードストライク等により、年間百回以上の臨その他、バ ドストライク等により、年間百回以上の臨時点検→実効的な空港運用時間の減少
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FOD検出システムの国際動向• 英国、シンガポール、イスラエル製をはじめとする、評価運用機器の登場• 使用するセンサーにより、得手・不得手がある。
• 多様なニーズへの対応、導入後の運用方法の策定の必要性→EUROCAE等で最低性能基準を検討中
本研究の目的空港運用者のニーズに合わせた滑走路監視システムの開発・評価
滑走路監視システムの開発
評価
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各種FODセンサの性能要件
EUROCAE等
議論と要望

英国
Tarsier

シンガポールiFerretイスラエル
FODetect

米国
FOD finder

ENRI方式の目標

形式

レーダ

高感度カメラハイブリッドレーダ

ハイブリッド

測定方法

固定式

固定式

固定式

車載式

固定式

滑走路当たりセンサー台数

2個8~10個30~50ペア

1個10個程度

常時監視〇

〇

〇

×〇

更新頻度
（30秒未満）

×
72秒

×2~3分

×4分

×10秒以下FODの特長推定

△

△

〇

×〇

システム
冗長性××〇

×〇

設置工事費×△

×〇

△→〇へ

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新しい滑走路監視システム
滑走路上の小異物を検出するセンサシステム


直径3 cm程度の小さな金属片を検出
24時間365日、全天候で運用し、設置、性能用件に制約多い

Radio-over-fiber（RoF）
技術に基づく構成
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光ファイバ接続型ミリ波レーダシステム
RoF（Tx）
路面装置
R F（R ）
RoF（Rx）

光切替器

RoF（Tx）

信号源

制御器

路面装置
R F（R ）
RoF（Rx）
RoF（Tx）

光切替器

受信器

路面装置
R F（R ）
RoF（Rx）

表示器

RoF（Tx）
路面装置
R F（R ）
RoF（Rx）

中央装置

RoF（Tx）
路面装置
R F（R ）
RoF（Rx）

高価な中央装置の数を減らして低コスト化
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従来型ミリ波レーダとの比較

Antenna
StationConventional
High Power
Radar

Antenna
StationAntenna
StationRoF
RoF• 低いアジマス精度• 高消費電力• 周波数再利用に難
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Antenna
StationAntenna
Station

RoF

RoF

RoF
Control System• 高いアジマス精度• 低消費電力• 効率的な周波数再利用

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試験用96 GHz帯ミリ波レーダシステム概要


アンテナは高さ300 mm×幅300 mmのオフセットパラボラ
電波天文との共用条件を計算し、実験局免許を取得

パラボラアンテナ（利得45 dBi）

試験用ミリ波レーダ仕様
試験用ミリ波レダ仕様
周波数：95.5～96.5 GHz
信号帯域幅：1 GHz
出力： 17 dBm
アンテナ利得： 45 dBi

レーダアンテナ局※信号帯域幅は最大8 GHz帯まで拡張の予定

距離分解能15 cm（帯域幅1 GHz）から約2 cmに（同8 GHz ）改善予定
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レーダシステムブロック図
光ファイバ接続型ミリ波レーダシステム
ミリ波出力(95.5 – 96.5 GHz)
路面側装置
アンテナ局
O/E

P.A.
DET

逓倍器、フィルタ等
制御装置

A/D

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Signalprocessing
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管制側装置
Radio-over-fiber
7.96 - 8.04
GHz
イ サネットイーサネット（光ファイバ）Electronic Navigation Research Institute

E/O
FMCW
so rcesourceDisplay

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仙台空港レーダ実験：反射器探知試験
概要


空港環境で光ファイバ接続型ミリ波レーダを評価
レーダ反射器をパターン状に配置し、レーダ基本特性を取得

試作した光ファイバ接続型ミリ波レーダの実現可能性検討
レーダ反射器：
レダ反射器
三角コーナリフレクタ
30 dBsm@96 GHz
指向性±45度

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5m

レーダ反射器×5箇所
レダ反射器×5箇所（設置高: 1.2 m）

5m

ビーム走査方向5m
ミリ波レーダ（設置高:1.2 m）
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アンテナ局設置状況
路面側装置（アンテナ局）と管制側装置の設置

レ ダアンテナ局
レーダアンテナ局

光ファイバ（車内へ）
電子航法研究所エプロン

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レーダ反射器設置例
仙台空港電子航法研究所エプロンでの設置状況

レ ダ反射器
レーダ反射器14/17

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レ ダアンテナ局
レーダアンテナ局

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ミリ波レーダスコープ表示例①
反射器1個
レーダ反射器

レーダ位置

反射器3個
レーダ反射器
レダ反射器

レーダ位置

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ミリ波レーダスコープ表示例②
反射器5個
レーダ反射器

レーダ位置
ダ位

光ファイバによるRoF技術を用いたミリ波レーダの実現可能性を確認し 空港環境実験で有効性を実証確認し、空港環境実験で有効性を実証
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まとめと今後の予定
まとめ

光ファイバ接続型ミリ波レーダの基本評価試験
光ファイバ接続型ミリ波レダの基本評価試験

光ファイバ無線ネットワークを用い、高性能かつ画期的な性能を低コストで実現できる 滑走路監視用ミリ波レーダシステムを提案
低コストで実現できる、滑走路監視用ミリ波レーダシステムを提案
路面側装置と管制側装置の間を光ファイバで接続した、
96 GHz帯ミリ波レーダシステムを構築し実験局免許を取得
GH 帯ミリ波レ ダシステムを構築し実験局免許を取得
試作した光ファイバ接続型ミリ波レーダを用いた実験から、空港環境でのイメージング結果を示し、提案技術の有効性を実証

今後の予定



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送信信号帯域幅の拡張による距離分解能の改善
探知目標達成のため レーダ要素回路の改善
探知目標達成のため、レーダ要素回路の改善
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本日のデモ展示について
路面側装置

レーダスコープ表示
管制側表示画面

光ファイバ

管制側装置

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謝辞


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本研究の一部は，総務省からの受託研究「90 GHzリニアセルによる高精度イメ ジング技術の研究開発」により実施された。
による高精度イメージング技術の研究開発」により実施された。

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