マルチスタティックレーダによる航空機監視技術の研究について
本田 純一，大津山 卓哉
国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所
電子航法研究所 監視通信領域

MSPSR: Multi-Static Primary Surveillance Radar
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）1空港監視レーダ（ASR）【講演番号 １８】
マルチスタティックレーダによる航空機監視技術の研究について

空港監視レーダ（ASR: Airport Surveillance Radar）‒ 一次レーダ（PSR: Primary Surveillance Radar）‒ 二次レーダ（SSR: Secondary Surveillance Radar）
ATCトランスポンダー

SSR
質問（1030MHz）
応答（1090MHz）

発表項目
照射

1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ反射波

PSR
1. PSR•

電波が反射する性質を利用

2. SSR•
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

航空機からの応答信号を利用

レーダ表示イメージ2016年6月10日（金）2空港監視レーダ（ASR）：SSRと応用技術【講演番号 １８】

ターゲット

衝突防止 （自発信号を利用：スキッター）

マルチスタティック
レーダによる航空機
監視技術の研究について

質問応答（番号、高度）発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ応答信号が返ってきた
時間とレーダの角度から位置を決定

4秒周期※4秒に1回の頻度で航空機を補足
SSR

SSR応用技術
1. マルチラテレーション（MLAT: Multilatelation）
2. 広域マルチラテレーション（WAM: Wide Area MLAT）
3. 放送型自動従属監視（ADS-B: Automatic Dependent
Surveillance - Broadcast）⇒ 高精度かつ高頻度の更新を達成
トランスポンダーが動作しない…??

平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

監視不能2016年6月10日（金）3PSRの応用技術【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究についてPSRの特徴• 送受信機一体型のシステム• 反射波を利用する• 機体側の装備に依存しない（INCS: Independent Non-Cooperative Surveillance）
必要不可欠なシステム（安全な運用など）

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ既存システムの欠点• 微弱信号を検出するためにアンテナが大型化• 大電力• 検出率がSSRに比べて低い• 低高度および見通し外の検出ができない• 低更新率（SSRと同等だがWAM等には劣る）
PSR応用技術
1. バイスタティックレーダ（BSR: Bi-Static Radar）／パッシブバイスタ
ティックレーダ（PBR: Passive Bistatic Radar）
2. マルチスタティックレーダ（MSPSR: Multi-Static Primary
Surveillance Radar）

送受信機分離型の分散型システム
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）4マルチスタティックレーダ（MSPSR）の果たす役割【講演番号 １８】

１．ICAOによる世界航空交通計画「ＧＡＮＰ（世界航空交通計画）」

マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について

技術ロードマップ（一部抜粋）

 研究開発は、ドイツ、イギリス及び日本(電子研)で実施中。

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ2．我が国における研究開発「ＣＡＲＡＴＳ（将来の航空交通システムに関する長期ビジョン）」
分類

施策 ID

監視(S)

EN-9-42010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
ブラインドエリア等における監視能力の向上/MSPSRMSPSR研究開発・評価

2026
以降

MSPSR

電子航法研究所における研究
重点研究「マルチスタティックレーダーによる航空機監視と性能評価に関する研究」 (H26～H29fy)
目的：ASR同等以上の分解能、補足率等の性能を有する新型PSRの性能要件の検討及び実装に必要な要素技術の開発
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）5レーダの分類【講演番号 １８】

BSRの応用

マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について送受信機一体型

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめPSR

送受信機分離型

MSPSR
BSR, PBR
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

PSR: Primary Surveillance Radar
BSR: Bi-Static Radar, PBR: Passive Bistatic RadarMSPSR: Multi-Static Primary Surveillance Radar

2016年6月10日（金）6MSPSRの特徴【社会に果たす役割】
運用コストダウン
周波数有効利用
セキュリティーの向上【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ種々の信号を利用した
航空機測位システム

MSPSRの利点‒ 機体側の装備に依存しない‒ 検出率向上 ⇒ 監視覆域の拡大（見通し外, 低高度）
‒ 複数の信号を同時に利用できる（PSR, DTTB, AM/FM, GNSSなど）（本研究の目的）MSPSRの性能要件検討と要素技術の開発
地上ディジタル放送波： DTTB(Digital Terrestrial Television Broadcasting)

平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）7ENRIで検討中のMSPSRシステム【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめパッシブレーダ（PBR）の原理に基づいた監視システムの研究

‒‒
‒
‒
‒

現行レーダ信号地上ディジタル放送波
AM/FM
移動体通信（LTE/3G）
GNSS

本発表
PSRの信号を利用した監視システムの開発【提案システムの特徴】
1. 既存レーダの検出率向上
2. 監視覆域の拡大
3. 更新率の向上
4. 周波数の有効利用
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）8ENRI開発中のシステムコンセプト【講演番号 １８】

• 送受信一体型• 送信信号の情報を容易に取得可能• 信号処理が比較的簡単‒ 固定物体の除去など

マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめPSR

どんな信号を送信？？

• 送受信分離型• 信号処理を工夫• 楕円上に測位レーダはどこを向いている？？

BSR, PBR

送信信号をそのまま遠方の受信機まで送ってしまう！
※光ファイバーによる信号伝送方式（RoF技術）を採用
光ファイバ接続型パッシブ一次レーダ（OFC-PPSR: Optical Fiber Connected Passive PSR）
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）9光ファイバ接続型パッシブ一次レーダ（OFC-PPSR）【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について

短パルス
（1µs）

長パルス（80µs）

PSR送信信号発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ 送信信号と局部制御監視装置の情報（送信タイミング，角度情報）等
をRoFを用いて受信機側に伝送 受信機側はRoFもしくは直接波信号のどちらを利用するか選択可能
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）10OFC-PPSR信号処理手順【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について指向性アンテナ

無指向性アンテナ

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめアンテナ設置場所
OFC-PPSR実験装置

処理手順
1. アンテナからの散乱信号とRoFからの直接波に相当する信号を受信し、受信機でIF信号にする
2. 信号処理部で受信信号をADする
3. 得られた信号から受信強度（短パルス，長パルス）をプロットする
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）11OFC-PPSR実験システムの実験環境【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ送信信号： 航空保安大学校岩沼研修センター・レーダ局舎
受信局： シェルタＢ
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）12仙台空港での実験結果(1)【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機監視技術の研究について

発表項目

データの重ね書き（5スキャン）
実験日： 平成28年2月24日

仙台空港
海岸線

1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

航空機

2016年6月10日（金）13仙台空港での実験結果(2)【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機
監視技術の研究について

発表項目

データの重ね書き（5スキャン）
実験日： 平成28年4月27日

仙台空港
海岸線

1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

航空機

2016年6月10日（金）14【講演番号 １８】
マルチスタティック
レーダによる航空機
監視技術の研究について

発表項目
1. はじめに• 背景• MSPSR• 目的
2. 実験システム
3. まとめ【まとめ】• MSPSRに求められる社会の役割を説明• MSPSRのシステム概要について紹介• 電子航法研究所で進めるMSPSRの研究の内、PSR信号を利用した監視システムについて紹介

光接続型パッシブ一次レーダ（OFC-PPSR）を提案• 光ファイバ無線（RoF）を応用‒ 送信信号を減衰なく受信機側に伝送し参照信号として利用• 仙台空港に実験システムを展開し、評価を開始• まだ初期段階だが、移動物体が検出できることを確認【今後の課題】• OFC-PPSRの評価を継続• 実験システムを拡張してマルチ化を図る• 固定物体除去など信号処理を工夫• PSR信号以外（DTTBやFM等）の監視システムを検証
平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）

15

謝辞

本研究を進めるにあたりご協力いただきました国土交
通省東京航空局仙台空港事務所、航空保安大学校
岩沼研修センターおよび関係各位に深く感謝致します。

平成28年度（第16回）
電子航法研究所研究発表会

2016年6月10日（金）16