JP4693693B2 - 停止線灯における航空機検知処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導路と滑走路との交差点付近に設置される停止線灯の点灯制御に用いられる停止線灯における航空機検知処理装置に関する。

一般に、誘導路を走行する航空機その他の移動体の走行位置を検知し、誘導路に設置される誘導路中心線灯を始め、停止線灯の点灯・消灯制御を実施することにより、航空機が誘導路から滑走路へ誤って進入するのを防いでいる。よって、停止線灯制御システムとしては、誘導路と滑走路との交差点付近を走行する航空機を正確に検知することが非常に重要な要件となる。

従来、航空機検出装置としては、航空機の走行路の両側に２組のセンサを設置したものが提案されている。すなわち、走行路の片側に所定の距離を有して２つの送波器が設置され、もう一つの片側には各送波器と向き合うように所定の距離をもって２つの受波器が設置される。ここで、所定の距離とは、航空機のノーズギアとメインギアとの間隔に相当する距離である。

この航空機検出装置では、２つの送波器から走行路を横断して送信パルスビームを送信し、２つの受波器は走行路を横断してくる送信パルスビームの受信有無を検出し、受信有無検出信号を信号処理回路に送出する。信号処理回路は、航空機が走行路を移動しているとき、２つの送波器から送信される送信パルスビームが航空機のノーズギアとメインギアとで同時に遮断されたとき、つまり２つの受波器から航空機無しの信号を受けたとき、航空機通過と判断する（特許文献１）。

ところで、通常、走行路の片側に適宜な距離をもって２つの送波器を設置し、もう一つの片側にも各送波器と向き合うように２つの受波器を設置し、機種や大きさに影響されることなく航空機の有無を検出するのが一般的である。

このような航空機検出装置は、信号処理回路が２つの受波器から出力される信号に基づき、それぞれ車輪有りから無し、又は車輪有りから無しに変化したとき、フラグをセットし、またはリセットし、これら２つのフラグの状態から航空機の通過状態を判断している。しかし、このような検出技術では、ノーズギアまたはメインギアを検出したときの検出信号にチャタリング成分が含まれることから、フラグの設定状態にも誤動作が発生し、正確に航空機を検知することが難しいという問題があり、前述した特許文献１の技術に至っている。

その他、従来の航空機検出装置としては、送波器から送信されてくるマイクロ波の航空機による影響を受けたときの受信波形と航空機による影響を受けないときの定常受信波形とのパターン相関値から航空機の進入、停留等を判断するものがある（特許文献２）。
特開平５−２１７１００号公報（図１参照） 特開平５−１９７８９９号公報（図１参照）

しかし、特許文献１の技術では、航空機のノーズギアとメインギアとの間隔に依存して航空機の通過有無を検出するものであり、機種や大きさの異なる航空機の検出には不向きである。つまり、航空機の機種や大きさに十分対応できない問題がある。

一方、特許文献２の技術は、送波器と受波器との距離が離れたとき、受波器は全ての送信パルスビームを受信できるとは限らず、路面等で乱反射されてくる妨害波の影響も受け、単に受信波形パターンから正確に航空機を検知することは難しいと考えられる。

本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、誘導路から滑走路に進入する航空機その他の移動体を正確、かつ、確実に検知する停止線灯における航空機検知処理装置を提供することを目的とする。

（１） 上記課題を解決するために、本発明は、空港に設置される停止線灯の点灯・消灯制御を行う停止線灯制御システムにおいて、前記空港の誘導路と滑走路との交差点付近に相対するようにセンサ送信部とセンサ受信部とを設置し、前記センサ送信部は、電源部と論理部と送信アンテナ部とで構成され、
前記電源部は、２つの交流電源電圧をそれぞれ直流電源電圧に変換する２つのＡＣ／ＤＣ電源変換部と、これらＡＣ／ＤＣ電源変換部で変換された直流電源電圧をＯＲ出力して前記論理部に供給する２つの方向性半導体素子とを有し、前記送信アンテナ部は、２つの発信部から発信する送信パルスを系切換器を通して送信アンテナから空中に発射する２つの送信系統と、各発信部から発信される送信パルスの出力レベルを検定する２つのレベル検定部とを有し、前記論理部は、前記２つのレベル検定部で検定される出力レベルに基づき、前記系切換器に系切換え指示信号を送出し、何れか１つの送信系統に切換えて送信パルスを送信可能にする論理処理部を有する航空機検知処理装置である。

また、本発明に係る航空機検知処理装置は、前述した構成に新たに、前記センサ受信部は、電源部と論理部と受信アンテナ部とで構成され、
前記電源部は、２つの交流電源電圧をそれぞれ直流電源電圧に変換する２つのＡＣ／ＤＣ電源変換部と、これらＡＣ／ＤＣ電源変換部で変換された直流電源電圧をＯＲ出力して前記論理部に供給する２つの方向性半導体素子とを有し、前記受信アンテナ部は、受信アンテナから入力される送信パルスビームを分配器で分配した後にそれぞれバンドパスフィルタを通して対応する検波部に導く２つの受信系統を有し、前記論理部は、前記２つの検波部で検波された受信レベルのうち、高い受信レベルの前記受信系統の受信レベルを取得する論理処理部を有する構成を付加したものである。

（２） なお、前記送信アンテナ部としては、送信パルスを発信する２つの発信部の出力側にそれぞれ導波管への入り切り可能な送信スイッチ部を介して前記系切換器に接続し、
前記センサ送信部の前記論理部としては、通常時は所定周期ごとに所定のパルス幅の送信パルスを送信するように前記送信スイッチ部を駆動し、テスト時は前記所定周期の１／ｎ（ｎは１よりも大きい整数）の周期ごとに所定のパルス幅の送信パルスを送信するように前記送信スイッチ部を駆動することにより、見かけ上の送信パルスの出力を低下させて模擬的に検知状態を作り出すことが可能である。

また、前記センサ受信部の前記論理部としては、前記検波部で検波された受信レベルを規定回数積分した積分データとするとともに、複数の積分データを所定の割合で上下の積分データを除去することによって得られるデータを短周期データとし、この短周期データを一定期間蓄えることによって得られる長周期データを記憶し、これら長周期データの移動平均によってしきい値を決定し、このしきい値と前記短周期データとの差から移動体有無を検知するものである。

さらに、前記センサ送信部及びセンサ受信部としては、使用周波数の奇数倍長の長さを有する金属素材で形成されたひさしを備えた保護枠カバーを装着することにより、上方からの雨，雪及び下方からの路面反射波の影響を回避することが可能である。

さらに、前記受信アンテナ部としては、前記センサ送信部の方向にλ／４波長ずらした２つの受信アンテナを設け、前記分配器を通さずに直接対応する前記バンドパスフィルタに導くようにすれば、風力等によって前記センサ送・受信部が揺れた場合でも安定な受信レベルを受信することが可能である。

本発明によれば、誘導路から滑走路に進入する航空機その他の移動体を正確、かつ、確実に検知できる停止線灯における航空機検知処理装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
本発明に係る停止線灯における航空機検知処理装置の第１の実施の形態について図１ないし図７を参照して説明する。

図１は本発明に係る停止線灯における航空機検知処理装置を適用した停止線灯制御システムの全体構成図である。

この停止線灯制御システムは、誘導路１と滑走路２との交差点付近に２組の航空機検知センサを備えた航空機検知処理装置が設けられている。すなわち、１組の航空機検知センサは、誘導路１と滑走路２との交差点付近となる誘導路１の両側にセンサ送信部３とセンサ受信部４が対峙するように設置され、もう１組の航空機検知センサは、誘導路１と滑走路２との交差点付近となる滑走路２の両側にセンサ送信部３とセンサ受信部４が対峙するように設置される。５は誘導路１を横断するように配列された複数の停止線灯、６は航空機その他の移動体（以下、航空機と総称する）である。

停止線灯制御システムは、２組の航空機検知センサ３，４を備えた航空機検知処理装置の他、情報処理装置７と、各組航空機検知センサ対応の信号伝送装置８と、ＬＡＮ，ＷＡＮ等の情報ネットワーク９と、監視制御装置１０と、灯火監視センタサーバ１１とで構成される。

情報処理装置７は、各誘導路１及び各滑走路２に設置される各組の航空機検知センサを統括的に制御するものであって、シーケンスプログラム（シーケンスロジック）が搭載され、各組のセンサ受信部４から送信されてくるセンサ情報から航空機６の通過位置を検知し、シーケンスプログラムに従って滑走路２に近い誘導路１の所定位置に航空機６が近づいたとき、停止線灯５を点灯制御し、滑走路２への進入を阻止する機能を有する。また、情報処理装置７は、各誘導路１の航空機通過情報及び停止線灯５の点灯・消灯情報を情報ネットワーク９を通して監視制御装置１０に伝送する。

信号伝送装置８は、各組の航空機検知センサ３，４からのセンサ情報を情報処理装置７に送信するとともに、情報処理装置７から送信されてくるセンサ識別情報を含む制御情報を判断し、航空機検知センサ３，４や停止線灯５の点灯・消灯制御を実行する。

監視制御装置１０は、大画面の表示装置が設けられ、常時は表示装置に空港モデル画像が表示され、情報処理装置７から情報ネットワーク９を通して伝送されてくる現在の各誘導路１の航空機通過情報や停止線灯５の点灯・消灯情報を受信し、センサ送・受信部３，４や停止線灯５の状態を空港モデル画像に反映させることにより、空港の現在状況を監視する機能を有する。

また、監視制御装置１０は、監視結果に基づき、必要に応じて手動操作のもとに必要なセンサや停止線灯に関する制御情報を情報処理装置７に伝送する。具体的には、監視制御装置１０は、例えば情報処理装置７に対して停止線灯制御システムの起動を促すことにより、特定の誘導路１に待機中の航空機６に対して進入許可を与えるなどの制御を行うものである。

灯火監視センタサーバ１１は、データベースを備え、情報処理装置７から伝送されてくる各誘導路１の航空機通過情報や停止線灯５の点灯・消灯情報を取り込むことにより、各誘導路１や滑走路２への航空機進入、航空機６の発着情報、停止線灯５を含む各種の灯火に関する情報を蓄積する機能を持っている。

図２は各組のセンサ送信部３の構成を示す図である。
このセンサ送信部３は、電源部２１と、論理部２２と、送信アンテナ部２３とからなる。
電源部２１は、２つの交流電源電圧を所要の直流電源電圧に変換するＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−１，２４−２と、各ＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−１，２４−２から出力される直流電源電圧をＯＲ出力して論理部２２に送出するダイオード等の方向性半導体素子２５−１，２５−２と、各ＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−１，２４−２の出力側にそれぞれ接続され、直流電源電圧の有無を監視する電源監視部２６−１，２６−２と、直流電源電圧の異常状態を論理部２２に通知する電源異常通知部２７とが設けられている。

すなわち、電源部２１としては、電源系統を二重化するとともに、これら電源系統から所定の直流電源電圧をＯＲ出力することにより、何れか一方の電源系統の故障によって他方の電源系統に切換えたとき、その切換えによるノイズが生じないようにし、故障時の切換えによって受給側に影響を与えない構成としている。

論理部２２は、電源部２１から出力された直流電源電圧を論理部２２内で必要とする直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電圧変換部３０と、送信アンテナ部２３内の送信系統の切換え処理、送信時又はテスト時の送信アンテナ部２３のスイッチ制御、その他必要な処理を実行する論理処理部３１と、この論理処理部３１の処理状態や送信アンテナ部２３の動作状態などを表示する表示部３２と、論理処理部３１の処理状態、送信アンテナ部２３の動作状態、電源部２１の状態を信号伝送装置８に送信する送受信インタフェース部３３とで構成される。

送信アンテナ部２３は、２つの送信系統のうち何れか１つの送信系統を選択し、アンテナから送信パルスを発射する機能を持っている。送信アンテナ部２３は、具体的には、論理部２２側で変換された直流電圧を送信アンテナ部２３で必要な直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電圧変換部３５と、このＤＣ／ＤＣ電圧変換部３５で変換された直流電力の給電を受けて動作する１系発信部３６−１，２系発信部３６−２とが設けられている。これら１系発信部３６−１，２系発信部３６−２の出力側には、各発信部３６−１，３６−２からの送信パルスを導波管に入り切りするための送信スイッチ部３７−１，３７−２を介して系切換器３８が接続されている。この系切換器３８には送信アンテナ３９が接続されている。なお、送信スイッチ部３７−１，３７−２と系切換器３８との間には導波管が設けられている。

すなわち、送信系統としては、２系の送信系統が設けられ、発信部３６−１，発信部３６−２で発信された２系統の送信パルスから系切換器３８で１つの系統の送信パルスを取り込んで出力し、送信アンテナ３９を介して空中に発射する構成となっている。

また、各発信部３６−１，３６−２の出力側にはそれぞれ１系レベル検定部４０−１，２系レベル検定部４０−２が接続されている。これらレベル検定部４０−１，４０−２は、該当する発信部３６−１，３６−２の出力レベルを常時監視し、この監視結果の検定レベルを論理処理部３１に通知する。ここで、論理処理部３１は、レベル検定部４０−１，４０−２で検定されたレベルを比較し、高いレベルに属する送信系統に切換えるための切換え指示信号を生成し、系切換器３８に送出する。系切換器３８は、切換え指示信号に従って送信系統を切換える。

図３は各組のセンサ受信部４の構成を示す図である。
このセンサ受信部４は、電源部４３と、論理部４４と、受信アンテナ部４５とからなる。
電源部４３は、センサ送信部３の電源部２１と同様な構成であって、ＡＣ／ＤＣ電源変換部４６−１，４６−２、各ＡＣ／ＤＣ電源変換部４６−１，４６−２の直流電源電圧をＯＲ出力して論理部４４に送出する方向性半導体素子４７−１，４−２、電源監視部４８−１，４８−２及び電源異常通知部４９が設けられている。すなわち、電源部４３は電源部２１と同様に電源系統を二重化するとともに、これら電源系統から所定の直流電源電圧をＯＲ出力することにより、何れか一方の電源系統の故障によって他方の電源系統に切換えたとき、切換え時にノイズが発生しないようにしている。

論理部４４は、図２に示す論理部２２と同様にＤＣ／ＤＣ電圧変換部５１、論理処理部５２、表示部５３及び送受信インタフェース部５４が設けられ、さらに、受信アンテナ部４５にて受信検波されたアナログ受信レベルをデジタル受信レベルに変換するＡＣ／ＤＣ信号変換部５５−１，５５−２と、両ＡＣ／ＤＣ信号変換部５５−１，５５−２の受信レベルを比較し、高い受信レベルの信号を論理処理部５２に送出する比較演算部５６と、所要とする各種のデータを格納するデータ記憶部５７とが設けられている。

受信アンテナ部４５は、受信アンテナ６０が設けられ、受信アンテナ６０には分配器６１が接続されている。この分配器６１は、受信アンテナ６０で受信された受信信号を1系と２系の受信系統に分配し、それぞれバンドパスフィルタ６２−１，６２−２を通して対応する検波部６３−１，６３−２に導入する。各受信系統は、バンドパスフィルタ６２−１，６２−２によって受信レベル信号に重畳される外乱等のノイズを除去し、さらに各検波部６３−１，６３−２にて所要帯域に絞り込んだ受信レベル信号を抽出し、論理部４４のＡＣ／ＤＣ信号変換部５５−１，５５−２に送出する。そして、各ＡＣ／ＤＣ信号変換部５５−１，５５−２にて、アナログ受信レベルをデジタル受信レベルに変換して比較演算部５６に送出する。比較演算部５６は、各受信系統の受信レベルの大きさを比較判断し、大きな受信レベルの系統の信号を取り出して論理処理部５２に渡す。６４はＤＣ／ＤＣ電圧変換部である。

前記データ記憶部５７には、比較演算部５６で所得されるデータや論理処理部５２によって処理され、かつ、処理結果の各種のデータを格納する。

図４はセンサ送信部３の電源部２１の一具体例を示す電源回路構成図である。なお、センサ受信部４を構成する各電源部４３の構成も図４と同様であるので、ここではその説明を省略する。

センサ送信部３の電源部２１は、図２に示すように１つの交流電源系統に連なるＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−１及び電源監視部２６−１と、他の１つの交流電源系統に連なるＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−２及び電源監視部２６−２とを有するが、そのうち、ＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−１は、例えば磁気遮断器２４−１ａ、この遮断器２４−１ａを通ってくる交流電源に重畳されるノイズを除去するノイズフィルタ２４−１ｂ及びノイズ除去後の交流電源電圧を直流電源電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路２４−１ｃ等からなり、このＡＣ／ＤＣ変換回路２４−１ｃにより所要の直流電源電圧を取り出す。

一方、電源監視部２６−１としては、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４−１ｃの出力端にリレー回路Ｘ１が接続されている。リレー回路Ｘ１には２つの接点が並列に設けられ、当該リレー回路Ｘ１が動作したときに何れの接点もオンとなる。

なお、一方の接点の両端部には第１系統状態表示灯２６−１ａを介して前述した１つの交流電源系統に接続されている。これにより、一方の接点がオンしたとき、第１系統状態表示灯２６−１ａが点灯する。また、他方の接点両端部には例えば出力端子２６−１ｂが接続され、当該他方の接点がオンしたとき、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４−１ｃから所定の直流電源電圧が出力されていることを示す信号が論理処理部３１に送られる。

他の交流電源系統に連なるＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−２及び電源監視部２６−２については、ＡＣ／ＤＣ電源変換部２４−１及び電源監視部２６−１と同様の構成であるので、ここではその説明を省略する。

さらに、センサ送信部３の電源部２１には方向性半導体素子２５−１，２５−２及び電源異常通知部２７が設けられている。方向性半導体素子２５−１はダイオード２５−１ａ，２５−１ｂからなり、方向性半導体素子２５−２はダイオード２５−２ａ，２−２ｂからなる。これら方向性半導体素子２５−１，２５−２の出力端間には、電源異常通知用リレー２７ａと各リレー回路Ｘ１，Ｘ２のｂ接点ｘ１ｂ，ｘ２ｂをシリアル接続してなる回路が接続されている。これら接点ｘ１ｂ，ｘ２ｂは常時はオン状態にあるが、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４−１ｃ又は２４ほ２ｃから所定の直流電源電圧が出ていないときにオフし、電源異常通知用リレー２７ａの励磁を解除し、片系統以上の電源異常発生時、論理処理部３１に電源異常状態を通知する。論理処理部３１は、電源異常通知を受けたとき、直ちに送受信インタフェース３３を通して信号伝送装置８に送出する。

図５は論理処理部３１（又は５２）が電源監視部２６−１，２６−２の出力状態から電源故障を判定する処理例を説明する図である。なお、電源監視部２６−１，２６−２は、通常電源電圧有りの状態が継続するが、図５は仮に電源監視部２６−１，２６−２の出力状態が電源電圧有りや電源電圧無しの状態が繰り返されるなどの不安定な出力状態となった場合の電源故障を判定する処理例を説明するものである。

論理処理部３１は、図５（ａ）に示すように所定間隔毎（例えば１，２，…，４６，…）に電源監視部２６−１の出力，つまり図４の（ロ）の出力の有無をサンプリングにより監視し、一定間隔以上（例えば２回のサンプリング等）で続けて出力有りの状態が続いたとき、１つの交流電源系統に属する直流電源電圧が正常であることを確定する一方、出力無しの状態に移行したときには一定期間（例えば１秒間）にわたり確定状態を保持する。

論理処理部３１は、電源監視部２６−２の出力についても、図５（ｂ）に示すように同様に処理する。

しかる後、論理処理部３１は、図５（ｃ）に示すように、同図（ａ）の出力と同図（ｂ）の出力をＯＲ出力することにより、電源出力有りの確定区間を除く区間を電源故障と判定し、表示部３２に表示し、またセンサ識別情報等を付して送受信インタフェース部３３を介して信号伝送装置８に送出する。論理処理部３１は、完全に電源故障と判定したとき、送信制御及び受信制御を停止する処理を行う。

図６は送信アンテナ部２３に設けた系切換器３８の切換え処理を実行する論理処理部３１の切換え処理フローを示す図である。

予めデー記憶部５７の所定領域にプログラムデータや規定値データが格納されている。論理処理部３１は、１系の送信系統に属する発信部３６−１の出力側に接続される１系レベル検定部４０−１の検定レベルを取り込み（Ｓ１）、当該検定レベルがデータ記憶部５７に設定される規定値以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。ここで、論理処理部３１は、検定レベルが規定値より低いと判断したとき、１系の送信系統が故障であると判断し（Ｓ３）、発信部３６−２の出力側に接続される２系レベル検定部４０−２の検定レベルを取り込み（Ｓ４）、検定レベルが規定値以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。ここで、検定レベルが規定値より低いと判断したとき、２系の送信系統が故障であると判断し（Ｓ６）、切換未実施とする（Ｓ７）。すなわち、論理処理部３１は、系切換器３８に対して切換え指示信号を送出しない。これにより、系切換器３８は、何れの送信系統の送信信号とも選択せずに、送信停止状態に設定する。

ところで、論理処理部３１は、ステップＳ２において、検定レベルが規定値以上であると判断したとき、系切換器３８の出力を取り込み（Ｓ８）、正常な１系の送信系統に切換え中となっているか否かを判断する（Ｓ９）。ここで、１系の送信系統に切換え中であれば、切換未実施とする（Ｓ１０）。つまり、論理処理部３１は２系の送信系統への切換え指示信号を出力しない。

さらに、論理処理部３１は、ステップＳ９において１系の送信系統が切換え中でないと判断すれば、２系の送信系統に切換えて使用中であれば（Ｓ１１）、送信スイッチ部３７−２をオフとした後（Ｓ１２）、1系の送信系統の送信スイッチ部３７−１へのスイッチ信号出力タイミングを監視し（Ｓ１３）、休止中であれば（Ｓ１４）、切換え指示信号を系切換器３８に送出し（Ｓ１５）、１系の送信系統に切換え、発信部３６−１から発信される送信パルスを送信アンテナ３９から発射する。

さらに、論理処理部３１は、前述したステップＳ５において、２系レベル検定部４０１の検定レベルが規定値以上であると判断すると、２系の送信系統が正常であると判断し（Ｓ１６）、２系の送信系統に属する送信スイッチ部３７−２へのスイッチ信号出力タイミングを監視し（Ｓ１７）、休止中であれば（Ｓ１８）、切換え指示信号を系切換器３８に送出し（Ｓ１９）、２系の送信系統に切換え、発信部３６−２から発信される送信パルスを送信アンテナ３９から発射する。

一方、センサ受信部４の論理部４４における比較演算部５６及び論理処理部５２は図７に示すような処理を実行する。

センサ送信部３においては、何れかの発信部３６−１又は３６−２から所定周期幅（例えば１ｍｓないし１００ｍｓ）毎に送信アンテナ３９を通して送信パルスを発射している。

センサ受信部４の受信アンテナ部４５は、送信パルスを受信し、分配器６１で２つの受信系統に分配し、バンドパスフィルタ６２−１，６２−２を通して対応する１系及び２系検波部６３−１，６３−２に送出する。ここで、各系の検波部６３−１，６３−２は、最終的に所定帯域周波数の受信信号を抽出し、論理部４４に渡す。

論理部４４の各系に対応するＡＣ／ＤＣ信号変換部５５−１，５５−２は、それぞれ検波されたアナログ受信レベルをデジタル受信信号に変換し、比較演算部５６に送出する。比較演算部５６は、変換された各系のデジタル受信信号のレベルを算出し、順次データ記憶部５７の所定領域に記憶するとともに、例えば２５回の受信データレベルのうち、上下１０個の受信データを除いた残りの受信データの平均化処理を行って平均値ｘ0を求める。そして、最終的に受信レベルＳ0＝２０×ｌｏｇ10（ｘ0）を算出する。

比較演算部５６は、以上のようにして１系及び２系の受信レベルを算出した後、これら両受信レベルを比較し、その比較結果を出力し、論理処理部５２に送出する。ここで、論理処理部５２は比較結果から受信レベルの大きい系の受信レベルを選択し、航空機の検知処理に使用する。

従って、以上のような実施の形態によれば、航空機検知センサとして、センサ送信部３とセンサ受信部４とで対を構成し、センサ送信部３は、２つの交流電源電圧をそれぞれ直流電源電圧に変換してＯＲ出力することにより、送信制御する論理部２２の利用に供するので、何れか１つの電源故障によって他の電源に切換えても切換えノイズを発生させずに論理部２２に給電できる。センサ送信部３を構成する送信アンテナ部２３は、それぞれ発信部３６−１，３６−２を有する第１，第２送信系統を備え、１系レベル検定部４０−１及び２系レベル検定部４０−２で検定される発信部３６−１，３６−２の出力レベルのうち、規定値以下の出力レベルを監視し、故障と判断すると共に、他の送信系統の発信部送信パルス信号を選択し送信するので、常に送信系統の状態を監視しつつ最適な状態で送信パルス信号を送信できる。

また、センサ受信部４は、センサ送信部３と同様に２つの交流電源電圧をそれぞれ直流電源電圧に変換してＯＲ出力することにより、センサ送信部３と同様な効果を奏する他、受信アンテナ６０で受信された送信パルスビームを分配器６１で分配した後、レベルの高い受信レベルを選択し必要な処理に利用するので、比較的精度よく航空機を検知することが可能である。

（第２の実施の形態）
本発明に係る停止線灯における航空機検知処理装置の第２の実施の形態について図２、図８及び図９を参照して説明する。なお、図２に示すセンサ送信部３の構成については前述した通りである。すなわち、各系の発信部３６−１，３６−２からは図８（ａ）に示すような信号が発信され、送信スイッチ部３７−１，３７−２を介して送信アンテナ３９から発射される。

そこで、論理処理部３１では、同図（ｂ）で示すごとく送信スイッチ部３７１，３７２を一定の周期幅毎に規定のパルス幅で駆動することにより、図７の上段ないし図８（ｂ）で示すような送信パルス信号を発射する。その結果、論理処理部３１としては、予めデータ記憶部５７等に設定される周期やパルス幅で駆動するが、例えば当該周期やパルス幅を適宜変更するか、予め特定の条件のもとに異なる周期やパルス幅を設定しておけば、天候の変化、航空機の形状等に合わせて送信パルス信号を発射することが可能であり、ひいては確実に検知可能な送信パターンの調整を行うことが可能である。

例えば論理処理部３１による通常のスイッチ駆動信号は、図８（ｂ）ないし図９（ａ）のような周期で駆動するが、例えばテスト中などの場合には通常の周期の１／ｎにより駆動すれば、各送信スイッチ部３７−１，３７−２の出力は１／ｎとなり、それに伴って受信レベルも低下するので、模擬的に検知状態を確認することが可能である。因みに、前述した周期は１ｍｓ〜１００ｍｓのオーダとし、また、パルス幅は周期／１０〜周期／１に設定するものとする
この実施の形態によれば、常時所定の周期及びパルス幅で送信スイッチ部３７−１，３７−２を駆動するが、天候等やテスト状態に応じて適宜に周期及びパルス幅を変更して送信スイッチ部３７−１，３７−２を駆動することにより、安定、かつ確実に航空機を検知可能な状況を作り出すことができる。

（第３の実施の形態）
本発明に係る停止線灯における航空機検知処理装置の第３の実施の形態について図３、図１０〜図１３を参照して説明する。なお、図３に示すセンサ受信部４については前述した通りである。すなわち、センサ受信部４の論理処理部５２は、１系検波部６３−１及び２系検波部６３−２で検波されたアナログ信号をデジタル化した受信レベルに変換する。ここで、比較演算部５６を含む論理処理部５２は、一回の送信周期に対し、所定のタイミング周期Ｔ₀，Ｔ₁，…，Ｔ₃₉で受信レベルを取り込んでデータ記憶部５７に一次保存し、予め定める規定回ｎにわたって取り込んだ受信レベルを積算し、この積算値を一回の受信レベルとしてデータ記憶部５７に保存する。つまり、送信周期を例えば４０分割し、均等化された各受信レベルを規定回ｎにわたって足し込む。そして、ｎ回足しこむことにより、スパイクノイズ的な一過性の変動が無視できるようにする。この一連の処理は送信周期ごとに繰り返し実施する。図１０に示す処理例としては、例えば２５回繰り返す。

以上のようにして収集された受信レベルは、図１１に示すように論理処理部５２のフィルター処理により、上位受信レベル２０％、下位受信レベル２０％を異常値として破棄し、残りのデータの積算値の平均値から受信レベルＸ₀を求める。そして、当該受信レベルＸ₀を用いて、２０×ｌｏｇ10（Ｘ₀）によって受信レベル［ｄＢ］Ｓ0（短周期データ）を算出し、航空機の検知処理に使用される。

このような処理により、例えば受信レベルが正規分布であると仮定すると、標準偏差における１Σが６８％であることから、前述するように６０％の受信レベルを使用することにより、正規の値として取り扱うことができる。

ところで、論理処理部５２は、以上のようにして得られた短周期の受信レベルと予め定めるしきい値とを用いて、航空機６有無の検知を行うが、同時に当該しきい値は航空機６の不在の受信レベルにも用いられる。

しかし、特に航空機６無し時の受信レベルは、周囲温度，天候等に影響されることが多く、それに伴ってしきい値も定期的に更新する必要がある。つまり、しきい値を採用するに対しては、長期間安定したしきい値データを採用する。

論理処理部５２は、図１２に示すようにフィルター処理により得られた受信レベルをｘ分間オーダ（例えば１０００回以上）にわたって取得し、この取得された受信レベルがしきい値から一定範囲（±αｄＢ）内にある場合に限って最新のしきい値を得るために採用し、過去のしきい値との移動平均を実施し、新規なしきい値（長周期データ）として採用する。図１２の右側に示すように、一定範囲（±α）外となった受信レベルは破棄し、最新のしきい値を取得するために使用しない。

すなわち、論理処理部５２は、±αｄＢ範囲内のｘ分間の受信レベルの平均値Ａ₀を最新しきい値として採用し、データ記憶部５７に履歴として保存し、常に最新のしきい値を用いて移動平均することにより、新規しきい値Ａvrを取得する。

そこで、論理処理部５２は、フィルター処理によって得られた受信レベルＳ₀（短周期データ）と前述した移動平均によって求められた新規しきい値（長周期データ）とを用いて航空機６の有無を検知するが、図１３に示すように移動平均によるしきい値自体が変化するので、受信レベルＳ₀と移動平均によるしきい値との差が所定値β（＝１０〜２０ｄＢ）以上あったとき、航空機６の有りと検知する。なお、図１３に示す各受信レベルＳ₀の位置は受信レベルのサンプリング位置を示す。

なお、しきい値との差は、絶対値で行い、β以上受信レベルＳ₀が大きい場合とβ以上受信レベルＳ₀が小さい場合、双方とも受信レベルから航空機検知と判断する。そして、一旦航空機検知と判断された場合、一定時間（例えば１分間）の間，検知状態を保持する。

従って、このような実施の形態によれば、航空機６無し時のｘ分間オーダにわたって取得された受信レベルがしきい値から一定範囲（±αｄＢ）内にある場合に限って最新のしきい値とし、過去のしきい値との移動平均を行って新規なしきい値を取得するので、周囲環境の変化に応じてしきい値を変えつつ、受信レベルと比較するので、周囲環境の変化に対しても正確に航空機６の有無を検知できる。

（第４の実施の形態）
本発明に係る停止線灯における航空機検知処理装置の第４の実施の形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。

通常、航空機検知センサは路面から１ｍ以内の高さに設置されるのが一般的である。かかる設置条件下において、センサ送信部３とセンサ受信部４との設置間隔が１３０ｍとした場合、論理部２２及び送信アンテナ部２３を収納したセンサ送信部３から発射された送信パルスビームの約半分は路面に衝突する。その結果、センサ受信部４の受信アンテナ部４５には送信アンテナ部２３から直接入射する送信パルスビーム以外の乱反射されてくる他のパルスビームも多く入り込んでくる。

よって、乱反射などによる間接パルスビームの入射を避ける必要があり、さらに地域によっては雪の付着や雨等の影響を避ける必要が出てくる。

そこで、センサ送信部３及びセンサ受信部４としては、図１５に示すように、地面等の乱反射保護を含んで雪，雨等の影響を避けるために、送信アンテナ部２３，受信アンテナ部４５に保護枠カバー２３が取り付けられる。保護枠カバー２３の上下ひさし長さは、使用する周波数λの５倍以上の奇数倍の長さのものを用いることにより、ノイズを除去できるとともに、地面等の乱反射による妨害波の影響を避ける。保護枠カバー２３としては、電波を遮断する性能を有する金属素材で形成され、例えば上側ひさしの長さは９λ、下側ひさしの長さは５λとする。

このような構成とすることにより、地面等からの乱反射を避ける岳でなく、雪の付着や雨等の影響を避けることができる。

（第５の実施の形態）
本発明に係る停止線灯における航空機検知処理装置の第５の実施の形態について図３及び図１６を参照して説明する。

空港においては、航空機検知センサが複数組設置され、各センサ送信部３及び各センサ受信部４が風の力を受けて揺れる場合がある。その結果、各センサ送信部３から発射される送信パルスは空中にて定在波が形成される。空中で定在波が形成されると、λ／２毎に送信波の届かない空間位置が存在する。よって、定在波の谷となる部分では、受信レベルが著しく低くなり、航空機６無しの平常時であっても、センサ受信部４に生じる振動によって検知有りの状態となる可能性あり、検知精度に対する信頼性の低下を招くことが考えられる。

そこで、図３では、１つの受信アンテナ６０から分配部６１を介して２つの検波部６３−１，６３−２に分配していたが、本実施の形態では、図１６に示すように２つの受信アンテナ６０−１，６０−２を用意し、これら受信アンテナ６０−１，６０−２を誘導路１，滑走路２と直交する方向にλ／２の距離だけずらして設置すれば、空中で定在波が形成される状態が発生しても、何れかの受信アンテナ６０−１又は６０−２で安定した状態で受信できる。

このような実施の形態によれば、受信アンテナ部４５に送信アンテナ３９との受信距離が異なる２つの受信アンテナ６０−１，６０−２を設置することにより、各センサ送信部３及び各センサ受信部４が風によって揺れる状態が発生しても、送信アンテナ３９から発射される送信パルスビームを安定に受信することが可能となる。

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、各実施の形態は可能な限り組み合わせて実施することが可能であり、その場合には組み合わせによる効果が得られる。さらに、上記各実施の形態には種々の上位，下位段階の発明が含まれており、開示された複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得るものである。例えば問題点を解決するための手段に記載される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されうることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。

本発明に係る停止線灯における航空機検知処理装置を適用した停止線灯システムの一例を示す全体構成図。 図１のセンサ送信部の構成を示す図。 図１のセンサ受信部の構成を示す図。 図２ないし図３に示す電源部のより詳細な構成図。 電源部内の電源監視部の監視処理例を説明する図。 センサ送信部の論理処理部における送信系の切換え処理を説明するフローを示す図。 センサ受信部の論理処理部における受信系の切換え処理を説明するフローを示す図。 送信センサ部の論理処理部におけるスイッチ駆動及び駆動による送信パルスの出力状態を説明する図。 送信センサ部の論理処理部におけるスイッチ駆動による通常送信出力とテスト送信出力を説明する図。 受信アンテナで受信された受信レベルの積算処理例を説明する図。 図１０による複数回の受信レベル積算値から上位及び下位を破棄して平均値を求めて最適な受信レベルを取得する例を説明する図。 受信レベルと比較するためのしきい値の算出処理例を説明する図。 移動平均して求める変化したしきい値と受信レベルとに基づいて航空機の検知処理を行う例を説明する図。 航空機検知センサの設置形態とセンサ送信系から発射される送信パルスの影響との関係を説明する図。 航空機検知センサの路面反射及び気候条件の影響を回避する保護対策を説明する図。 航空機検知センサの揺れによって形成される定在波の発生による受信レベルの影響を回避するためのアンテナ設置例を示す図。

符号の説明

１…誘導路、２…滑走路、３…センサ送信部、４…センサ受信部、５…停止線灯、６…航空機、７…情報処理装置、８…信号伝送装置、９…情報ネットワーク、１０…監視制御装置、１１…灯火監視センタサーバ、２１…電源部、２２…論理部、２３…送信アンテナ部、２５−１，２５−２…方向性半導体素子、２６−１，２６−２…電源監視部、３１…論理処理部、３６−１，３６−２…発信部、３７−１，３７−２…送信スイッチ部、３８…系切換器、３９…送信アンテナ、４０−１，４０−２…レベル検定部、４３…電源部、４４…論理部、４５…受信アンテナ部、４７−１，４７−２…方向性半導体素子、４８−１，４８−２…電源監視部、５２…論理処理部、５６…比較演算部、５７…データ記憶部、６０…受信アンテナ、６１…分配器、６３−１，６３−２…検波部。

Claims (6)

1. 空港に設置される停止線灯の点灯・消灯制御を行う停止線灯制御システムにおいて、
   前記空港の誘導路と滑走路との交差点付近に相対するようにセンサ送信部とセンサ受信部とを設置し、
   前記センサ送信部は、電源部と論理部と送信アンテナ部とで構成され、
   前記電源部は、２つの交流電源電圧をそれぞれ直流電源電圧に変換する２つのＡＣ／ＤＣ電源変換部と、これらＡＣ／ＤＣ電源変換部で変換された直流電源電圧をＯＲ出力して前記論理部に供給する２つの方向性半導体素子とを有し、
   前記送信アンテナ部は、２つの発信部から発信する送信パルスを系切換器を通して送信アンテナから空中に発射する２つの送信系統と、各発信部から発信される送信パルスの出力レベルを検定する２つのレベル検定部とを有し、
   前記論理部は、前記２つのレベル検定部で検定される出力レベルに基づき、前記系切換器に系切換え指示信号を送出し、何れか１つの送信系統に切換えて送信パルスを送信可能にする論理処理部を有することを特徴とする航空機検知処理装置。
2. 請求項１に記載の航空機検知処理装置において、
   前記センサ受信部は、電源部と論理部と受信アンテナ部とで構成され、
   前記電源部は、２つの交流電源電圧をそれぞれ直流電源電圧に変換する２つのＡＣ／ＤＣ電源変換部と、これらＡＣ／ＤＣ電源変換部で変換された直流電源電圧をＯＲ出力して前記論理部に供給する２つの方向性半導体素子とを有し、
   前記受信アンテナ部は、受信アンテナから入力される送信パルスビームを分配器で分配した後にそれぞれバンドパスフィルタを通して対応する検波部に導く２つの受信系統を有し、
   前記論理部は、前記２つの検波部で検波された受信レベルのうち、高い受信レベルの前記受信系統の受信レベルを取得する論理処理部を有する構成を、さらに付加したことを特徴とする航空機検知処理装置。
3. 請求項１に記載の航空機検知処理装置において、
   前記送信アンテナ部は、送信パルスを発信する２つの発信部の出力側にそれぞれ導波管への入り切り可能な送信スイッチ部を介して前記系切換器に接続し、
   前記センサ送信部の前記論理部は、通常時は所定周期ごとに所定のパルス幅の送信パルスを送信するように前記送信スイッチ部を駆動し、テスト時は前記所定周期の１／ｎ（ｎは１よりも大きい整数）の周期ごとに所定のパルス幅の送信パルスを送信するように前記送信スイッチ部を駆動することによって見かけ上の送信パルスの出力を低下させて模擬的に検知状態を作り出すことを特徴とする航空機検知処理装置。
4. 請求項２に記載の航空機検知処理装置において、
   前記センサ受信部の前記論理部は、前記検波部で検波された受信レベルを規定回数積分した積分データとするとともに、複数の積分データを所定の割合で上下の積分データを除去することによって得られるデータを短周期データとし、この短周期データを一定期間蓄えることによって得られる長周期データを記憶し、これら長周期データの移動平均によってしきい値を決定し、このしきい値と前記短周期データとの差から移動体有無を検知することを特徴とする航空機検知処理装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の航空機検知処理装置において、
   前記センサ送信部及びセンサ受信部は、使用周波数の奇数倍長の長さを有する金属素材で形成されたひさしを備えた保護枠カバーを装着し、上方からの雨，雪及び下方からの路面反射波の影響を回避することを特徴とする航空機検知処理装置。
6. 請求項２に記載の航空機検知処理装置において、
   前記受信アンテナ部は、前記センサ送信部の方向にλ／４波長ずらした２つの受信アンテナを設け、前記分配器を通さずに直接対応する前記バンドパスフィルタに導くことにより、風力等によって前記センサ送・受信部が揺れた場合でも安定な受信レベルを受信することを特徴とする航空機検知処理装置。

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