JP2008298596A

JP2008298596A - Ｄｍｅ地上装置

Info

Publication number: JP2008298596A
Application number: JP2007145283A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Kamimura; 幸弘上村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11
Also published as: US7639174B2; EP2000825A1; US20080297398A1

Abstract

【課題】スキッタパルス生成手段を熱雑音に依存せずに、外来パルスによる影響を排除してスキッタパルスを生成させ、それにより、常に、適正な送信レートでスキッタパルスを送信することができるＤＭＥ地上装置を提供すること。
【解決手段】ＤＭＥ地上装置１０で、送信レート監視制御部１８の制御により、トランスポンダ部１３は、受信した質問信号を解読して応答信号を生成し送出する際の送信レートを監視し、監視した結果で送信レートが所定に達している場合は応答信号を送信し、送信レートが所定に達していない場合はスキッタパルスを送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機と地上装置間の距離を測定する距離測定装置（ＤＭＥ：ｄｉｓｔａｎｃｅＭｅａｓｕｒｉｎｅｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）に係り、特に、地上側に設けられているＤＭＥ地上装置に関する。

航空機に対して用いられている距離測定装置（ＤＭＥ：ｄｉｓｔａｎｃｅＭｅａｓｕｒｉｎｅｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔ；以下、ＤＭＥ装置という）は、航空機に搭載されている機上装置と、この機上装置と地上側から交信する地上装置とから構成されている２次レーダ方式である。

ＤＭＥ装置では、航空機に機上装置として質問装置（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｏｒ：インタロゲータ）、地上側に応答装置（ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ：トランスポンダ）と呼ばれる送受信機をそれぞれ設けている。

質問装置がＵＨＦ帯の質問パルス（ペアパルスとなっている）を応答装置に対して発射してから、応答装置からの応答パルス（ペアパルスとなっている）を受信するまでの時間に基づいて距離を測定している（例えば、特許文献１を参照）。

すなわち、質問装置は、ランダムな時間間隔（ただし１秒当りの回数は決まっている、例えば３０回）で質問パルスを、順次、地上装置に送信する。一方、地上装置では、応答装置が、航空機に搭載されている機上装置から発射される所定周波数の質問パルス信号を受信・復調し、この質問パルス信号をデコード（解読）後、所定のシステム遅延時間（例えば５０μｓ）を付与して再度コード（符号）化し、応答パルス信号として所定の送信系を介して航空機に対して送信している。

送信された応答パルスを受信した航空機に搭載の機上装置は、応答パルス信号を受信・復調し、質問パルス信号と応答パルス信号との経過時間を計測し、所定の計算式によりＤＭＥ地上装置から自機までの距離情報を算出している。

なお、応答装置は、複数の質問装置（航空機）からの質問にそれぞれ応答可能である。

また、ＤＭＥ地上装置は、質問パルスを受信したときは、上述のように応答パルスを送信するが、質問パルスを受信しない場合でも、航空機に搭載の質問装置（インタロゲータ）の自動利得制御を維持させるためなどの理由で、１秒間に平均７００パルス以上のランダムな応答パルスを発生することが義務付けられている。

このランダムな応答パルスはスキッタパルスと呼ばれ、航空機からの質問パルスとの相関をできるだけ少なくするため、ランダムに発生することが重要である（例えば、特許文献２を参照）。

このため、応答装置（トランスポンダ）の受信機の熱雑音などのノイズのランダム性を利用したアナログ回路により、ランダムな時間間隔（ただし１秒当りの回数は決まっている、例えば１０００ｐｐｓ（ＰｕｌｓｅｐａｉｒｓＰｅｒＳｅｃｏｎｄ））で、航空機に搭載の質問装置の質問パルスと同時に受信し、デコードして使用するデコード装置がＤＭＥ地上装置に装備されている。

つまり、応答装置は、質問パルス信号を受信した場合のみ、スキッタパルス信号の代わりに応答パルス信号を送信する。従って、通常の運用状態においては、ＤＭＥ地上装置からは、スキッタパルス信号と応答パルス信号とを含めて、１０００〜２７００ｐｐｓのパルス信号が常時送信されている。
特許第２６２９６１２号公報特開昭６３−２０８７８２号公報

上述のように、ＤＭＥ地上装置では、航空機に搭載の質問装置（インタロゲータ）の自動利得制御を維持させるためなどの理由により、航空機からの質問信号が少ないときにも、応答装置（トランスポンダ）からスキッタパルスをランダムな時間間隔で発生させ、航空機に送信している。

従来のスキッタパルスは、ランダムな時間間隔を実現するために、トランスポンダの受信機の熱雑音などのノイズのランダム性を利用したアナログ回路が用いられていた。しかしながら、アナログ回路では、外来ノイズの影響を受けやすい。そのため、スキッタパルスの送信レートが変動し、適正な送信レートの範囲を逸脱してしまう場合が生じていた。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたもので、スキッタパルス生成手段を熱雑音に依存せずに、外来パルスによる影響を排除してスキッタパルスを生成させ、それにより、常に、適正な送信レートでスキッタパルスを送信することができるＤＭＥ地上装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、航空機からの質問信号を受信する空中線部と、この空中線部により受信した質問信号を受信し、該質問信号に対する応答信号を生成するとともに、スキッタパルスを生成して送信するトランスポンダ部と、このトランスポンダ部を監視制御する監視制御部とを備え、前記トランスポンダ部は、受信した質問信号を解読して応答信号を生成し送出する際の送信レートを監視し、監視結果に応じて、前記送信レートが所定値に達している場合は前記応答信号を送信し、前記送信レートが所定値に達していない場合は前記応答信号の代わりに前記スキッタパルスを送信することを特徴とするＤＭＥ地上装置が提供される。

また、本発明のＤＭＥ地上装置では、前記トランスポンダ部は、前記方向性結合器を介して入力された航空機からの質問信号を受信し解読する質問信号受信部と、この質問信号受信部において解読された信号に基いて応答信号を生成する応答信号生成部と、この応答信号生成部で生成された応答信号を送出する応答信号送出部と、この応答信号送出部１７から送出される応答信号の送信レートを監視し、その制御を行う送信レート監視制御部と、スキッタパルスを生成するスキッタパルス生成部を備えていることを特徴とする。

また、本発明のＤＭＥ地上装置では、前記質問信号受信部は、デコーダで、受信した質問信号の判別を行うため、自動スレショールド制御とパルス幅分別とを組み合わせ、受信した前記質問信号を解読することを特徴とする。

また、本発明のＤＭＥ地上装置では、前記応答信号生成部は、前記質問信号受信部で解読された信号に対して、所定のシステム遅延時間を付与し、再度コード化し、応答信号として生成することを特徴とする。

また、本発明のＤＭＥ地上装置では、前記スキッタパルス生成部は、常時、スキッタパルスの基となるランダムパルスを生成することを特徴とする。

また、本発明のＤＭＥ地上装置では、前記スキッタパルス生成部は、デジタル回路から得られたランダム信号によりランダムパルスを生成していることを特徴とする。

また、本発明のＤＭＥ地上装置では、前記デジタル回路は、擬似雑音・擬似ランダムパルスであるＰＮコードを発生するＰＮコード発生回路であることを特徴とする。

本発明によれば、スキッタパルス生成手段を熱雑音に依存せずに、外来パルスによる影響を排除してスキッタパルスを生成させ、それにより、常に、適正な送信レートでスキッタパルスを送信することができるＤＭＥ地上装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

図１は、本発明のＤＭＥ地上装置の実施形態を示すブロック図である。ＤＭＥ地上装置１０は、その構成を大別すると、図示しない航空機からの質問信号を受信しその応答信号を送信するアンテナ部である空中線部１１と、この空中線部１１に接続された方向性結合器１２と、航空機からの質問信号に対して応答信号を生成するトランスポンダ部１３と、このＤＭＥ地上装置１０の全体を監視する監視制御部１４とにより構成されている。

空中線部１１は、航空機（不図示）の機上装置からの質問パルス信号を捕捉する電子走査アンテナである。

方向性結合器１２は、一般に用いられているもので、信号を隔離、分離または結合するためのマイクロ波伝送のルーティングに用いられる汎用機器である。

トランスポンダ部１３は、質問信号受信部１５と、応答信号生成部１６と、応答信号送出部１７と、送信レート監視制御部１８と、スキッタパルス生成部１９とを有している。

質問信号受信部１５は、方向性結合器（サーキュレータ）１２を介して入力された航空機からの質問信号を受信し解読するものである。

なお、質問信号受信部１５はデコーダで、受信した質問信号の判別を行うため、自動スレショールド制御とパルス幅分別とを組み合わせ、質問信号を解読している。デコード回路としては、公知のパルスピークを基準に調整されたスレショールドを用いて入力信号をディジタルパルスに整形した後、ある一定の許容値内のパルス幅を有する信号を取り出す回路や、整形されたパルス群からある一定のパルス幅以上のパルスを取り出す回路を用いることができる。

応答信号生成部１６は、質問信号受信部１５において解読された信号に基いて応答信号を生成するものである。

また、応答信号生成部１６は、質問信号受信部１５で解読された信号に対して、所定のシステム遅延時間（例えば５０μｓ）を付与し、再度コード（符号）化し、応答信号として生成している。

応答信号送出部１７は、応答信号生成部１６で生成された応答信号を送出するものである。この応答信号は応答信号送出部１７より方向性結合器１２を介して空中線部１１より、質問信号を発した航空機に送信される。

送信レート監視制御部１８は、応答信号送出部１７から送出される応答信号の送信レートを監視し、その制御を行うものである。

スキッタパルス生成部１９は、常時、スキッタパルスの基となるランダムパルスを生成し、応答信号の送出のみでは送信レートが低すぎる場合に、応答信号の代わりにスキッタパルスを送出する。

次に、図２は、ＤＭＥ地上装置のスキッタパルス生成部のブロック図である。図２に示すように、スキッタパルス生成部１９は、ＰＮコード発生回路２１と、ＰＮコード値判定回路２２と、送信パルス生成部２３とを有している。

ＰＮコード発生回路２１は、デジタル回路であるシフトレジスタで構成されＰＮコード（ＰｓｕｄｏＮｏｉｓｅ：疑似雑音・擬似ランダムパルス）を発生する。ＰＮコード値判定回路２２は、ＰＮコード発生回路２１から出力されるＰＮコードを複数ビット束ねて整数値とし、このＰＮコード値と所定の閨値と比較判定するものである。また、送信パルス生成部２３は、ＰＮコード値が上記閾値を越えたとき送信パルスを生成するものである。

ＰＮコード発生回路２１としては、例えば、図３に、シフトレジスタ３０を用いたＰＮコード発生回路２１の一例を示す。すなわち、最後の遅延段Ｄｎの論理値と途中段Ｄｋの論理値との２進数の論理和または２進数の排他的論理和が、加算器３１により初段に帰還入力されるように構成されている。途中段Ｄｋの段数を遅延段数により適宜選択することで、最長符号系列（ｍ系列：２ＤＫ−１個までは同じ順のコードを繰り返さないコード列）となるように設定され、このＰＮコード発生回路の出力で搬送波の位相変調が行われる。

監視制御部１４は、ＤＭＥの機上装置からの信号と同様な所定レベルの質問パルス信号を、方向性結合器１２を介して入力している。また、トランスポンダ部１３で応答パルス信号として応答信号送出部１７から出力される信号を、方向性結合器１２を介して受信し、ＤＭＥ地上装置１０の動作状態を常時モニタしている。

次に、上述した構成のＤＭＥ地上装置１０について、その動作について説明する。

まず、図示しない航空機のインタロゲータから質問信号を空中線部１１が捕捉すると、空中線部１１により捕捉された質問信号は方向性結合器１２に入力される。質問信号は方向性結合器１２を介してトランスポンダ部１３の質問信号受信部１５に入力され、質問信号受信部１５で質問信号が解読される。

質問信号受信部１５での解読結果に基いて、応答信号生成部１６で航空機のインタロゲータからの質問信号に対して、所定のシステム遅延時間（例えば、５０μｓ）を付与し、再度コード（符号）化して応答信号が生成される。

応答信号生成部１６で生成された応答信号は、応答信号送出部１７から方向性結合器１２に送出される。このとき、送信レート監視制御部１８が送出される応答信号の送信レートを監視する。

送信レート監視制御部１８は、応答信号送出部１７から送出される応答信号の送信レートを監視し、監視した結果が応答信号の送信レートが所定値に達している場合は、送信レート監視制御部１８は応答信号送出部１７を制御し、応答信号を方向結合器１２を介して空中線１１から航空機へ送出される。

つまり、質問信号受信部１５は、航空機に搭載されているＤＭＥの機上装置から発射される所定周波数の質問パルス信号を受信・復調し、この質問パルス信号をデコード（解読）後、応答信号生成部１６で所定のシステム遅延時間（例えば５０μｓ）を付与して再度コード（符号）化し、応答パルス信号として応答信号送出部１７から、方向性結合器１２を介して空中線１１から航空機に対して送信している。

航空機に搭載の機上装置では、応答パルス信号を受信・復調し、質問パルス信号と応答パルス信号との経過時間を計測し、ＤＭＥ地上装置１０から自機までの距離情報を得ている。

一方、送信レート監視制御部１８が、応答信号送出部１７から送出される応答信号の送信レートを監視した結果、送信レートが所定値よりも低いときは、応答信号送出部１７を制御して応答信号を送信せずに、スキッタパルス生成部１９を制御してスキッタパルスの送信を指示する。

スキッタパルス生成部１９では、デジタル回路であるＰＮコード発生回路２１で生成したスキッタパルスを、ＰＮコード値判定回路２２で判定され、送信パルス生成装置２３を経由し、さらに方向結合器を介して空中線部１１から航空機へ送出する。

従って、上述の実施形態によるＤＭＥ地上装置１０は、ＤＭＥ地上装置１０のスキッタパルス生成部１９が航空機に対して送信するスキッタパルスの発生について、熱雑音に依存していないので、外来パルスによる影響を受けることのないスキッタパルスを発生することができ、常に、所定の送信レートで安定して送信することができる。

また、スキッタパルスの発生タイミングのランダムパターンを変更したい場合はＰＮ符号の発生パターンを変更できるようなデジタル回路をあらかじめ構成しておくこともできるため、例えば隣接するＤＭＥ地上装置間でのスキッタパルスの干渉も避けることができる。

なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係るＤＭＥ地上装置の実施形態を示すブロック図である。本発明に係るＤＭＥ地上装置のスキッタパルス生成部のブロック図である。本発明に係るＤＭＥ地上装置のスキッタパルス生成部に用いられるＰＮコード発生回路の一例の説明図である。

符号の説明

１０…ＤＭＥ地上装置、１１…空中線、１２…方向性結合器、１３…トランスポンダ部、１４…監視制御装置、１５…質問信号受信部、１６…応答信号生成部、１７…応答信号送出部、１８…送信レート監視制御部、１９…スキッタパルス生成部、２１…ＰＮコード発生回路、２２…ＰＮコード値判定回路、２３…送信パルス生成回路、３０…シフトレジスタ、３１…加算器

Claims

航空機からの質問信号を受信する空中線部と、
この空中線部により受信した質問信号を受信し、該質問信号に対する応答信号を生成するとともに、スキッタパルスを生成して送信するトランスポンダ部と、
このトランスポンダ部を監視制御する監視制御部とを備え、
前記トランスポンダ部は、受信した質問信号を解読して応答信号を生成し送出する際の送信レートを監視し、監視結果に応じて、前記送信レートが所定値に達している場合は前記応答信号を送信し、前記送信レートが所定値に達していない場合は前記応答信号の代わりに前記スキッタパルスを送信することを特徴とするＤＭＥ地上装置。
前記トランスポンダ部は、
航空機からの質問信号を受信し解読する質問信号受信部と、この質問信号受信部において解読された信号に基いて応答信号を生成する応答信号生成部と、この応答信号生成部で生成された応答信号を送出する応答信号送出部と、この応答信号送出部１７から送出される応答信号の送信レートを監視し、その制御を行う送信レート監視制御部と、スキッタパルスを生成するスキッタパルス生成部を備えていることを特徴とする請求項１記載のＤＭＥ地上装置。
前記質問信号受信部は、デコーダであって、受信した質問信号の判別を行うため、自動スレショールド制御とパルス幅分別とを組み合わせ、受信した前記質問信号を解読することを特徴とする請求項２記載のＤＭＥ地上装置。
前記応答信号生成部は、前記質問信号受信部で解読された信号に対して、所定のシステム遅延時間を付与し、再度コード化し、応答信号として生成することを特徴とする請求項２記載のＤＭＥ地上装置。
前記スキッタパルス生成部は、常時、スキッタパルスの基となるランダムパルスを生成することを特徴とする請求項２記載のＤＭＥ地上装置。
前記スキッタパルス生成部は、デジタル回路から得られたランダム信号によりランダムパルスを生成していることを特徴とする請求項５記載のＤＭＥ地上装置。
前記デジタル回路は、擬似雑音・擬似ランダムパルスであるＰＮコードを発生するＰＮコード発生回路であることを特徴とする請求項６記載のＤＭＥ地上装置。