JP5439350B2 - Multilateration system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、航空機から送信される信号を受信する受信装置及び受信した信号から航空機の位置を特定するマルチラテレーションシステムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a receiving device that receives a signal transmitted from an aircraft, and a multilateration system that identifies the position of the aircraft from the received signal.
航空機の飛行の安全を図るため、航空機は、質問信号や応答信号を送受信するSSR装置(モードS二次監視レーダ装置)等のレーダを利用して監視されている。また、航空機同士の衝突を防止するために航空機同士で位置情報を交換する放送型自動従属監視(ADS−B:Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)も利用されている。 In order to ensure flight safety of an aircraft, the aircraft is monitored using a radar such as an SSR device (mode S secondary monitoring radar device) that transmits and receives an inquiry signal and a response signal. In addition, in order to prevent a collision between aircrafts, broadcast-type automatic dependent surveillance (ADS-B) that exchanges position information between aircrafts is also used.
さらに、近年では、地上で航空機の飛行状況を把握するために複数の受信装置で航空機から送信された信号を受信して航空機の位置を特定するマルチラテレーションシステムの利用が検討されている。マルチラテレーションシステムは、複数の受信局における信号(拡張スキッタやスキッタ応答)の受信に関する情報を利用して航空機の位置を測位する。また、マルチラテレーションシステムは、測位した航空機位置を利用して航空機に質問信号を送信し、航空機の識別情報や高度情報を含む応答信号を取得する。 Further, in recent years, in order to grasp the flight status of an aircraft on the ground, use of a multilateration system that receives signals transmitted from an aircraft by a plurality of receiving devices and identifies the position of the aircraft is being studied. The multilateration system measures the position of an aircraft using information related to reception of signals (extended squitter and squitter response) at a plurality of receiving stations. In addition, the multilateration system transmits a question signal to the aircraft using the measured aircraft position, and obtains a response signal including aircraft identification information and altitude information.
マルチラテレーションシステムによる質問信号の送信は、隣接の二次監視レーダ(SSR)の運用に支障がないように規定されている(2%以下)。しかしながら、マルチラテレーションシステムは、二次監視レーダの動作を把握できないため、質問信号を送信するタイミングの決定が困難である。また、航空機の数が増えるにつれて、質問信号を送信するタイミングの決定は複雑になる。 The transmission of the interrogation signal by the multilateration system is specified so as not to hinder the operation of the adjacent secondary monitoring radar (SSR) (2% or less). However, since the multilateration system cannot grasp the operation of the secondary monitoring radar, it is difficult to determine the timing for transmitting the inquiry signal. In addition, as the number of aircraft increases, the determination of the timing for transmitting the inquiry signal becomes more complicated.
航空機に搭載されているトランスポンダは、デッドタイムがあり、応答すべき質問信号に対しては125μsの間は応答しないため、マルチラテレーションシステムが先に質問すると、125μsの間は二次監視レーダからの質問に対して応答しない。また、二次監視レーダが先にトランスポンダに質問すると、トランスポンダは、125μsの間はマルチラテレーションシステムからの質問に対して応答しない。そのため、二次監視レーダの動作と無関係にマルチラテレーションシステムが質問信号を送信すると、二次監視レーダにおいて検出率が低下させて航空機の監視を妨げるおそれがある。 Since the transponder installed in the aircraft has dead time and does not respond to the interrogation signal to be answered for 125 μs, when the multi-lateration system interrogates first, the secondary surveillance radar will not respond for 125 μs. Does not respond to questions. Also, if the secondary surveillance radar interrogates the transponder first, the transponder will not respond to the interrogation from the multilateration system for 125 μs. For this reason, when the multilateration system transmits an interrogation signal regardless of the operation of the secondary monitoring radar, the detection rate may be lowered in the secondary monitoring radar, which may hinder the monitoring of the aircraft.
その他、マルチラテレーションシステムの質問信号に対するトランスポンダからの応答信号は、二次監視レーダにはフルーツ応答となり、二次監視レーダにおける検出率を低下させる可能性もある。二次監視レーダ(特にモードS二次監視レーダ)は、このフルーツ応答を減らすこと、すなわち、他の二次監視レーダに影響を与えないことを考慮したものであるが、マルチラテレーションシステムは、このような二次監視レーダの思想の妨げになりうる。 In addition, the response signal from the transponder with respect to the interrogation signal of the multi-lateration system becomes a fruit response to the secondary monitoring radar, which may reduce the detection rate in the secondary monitoring radar. Secondary surveillance radars (especially Mode S secondary surveillance radars) are designed to reduce this fruit response, i.e. not affect other secondary surveillance radars, This may hinder the idea of secondary monitoring radar.
上述したように、マルチラテレーションシステムでは、二次監視レーダの動作と無関係に質問信号を送信した場合、二次監視レーダの検出率を低下させて航空機の監視を妨げるおそれがある。 As described above, in the multilateration system, when an interrogation signal is transmitted regardless of the operation of the secondary monitoring radar, there is a possibility that the detection rate of the secondary monitoring radar is lowered to hinder the monitoring of the aircraft.
したがって本発明は、信号の送信タイミングを二次監視レーダの動作に対応させて、二次監視レーダにおける航空機の監視を妨げることのないマルチラテレーションシステムを提供する。 Therefore, the present invention provides a multi-lateration system in which the signal transmission timing corresponds to the operation of the secondary monitoring radar and does not hinder the monitoring of the aircraft in the secondary monitoring radar.
本発明の実施形態に係るマルチラテレーションシステムは、アンテナ角度入力手段と、変換手段と、決定手段と、送信手段とを備えている。アンテナ角度入力手段は、レーダ装置から当該レーダ装置の現在のアンテナの角度を入力する。変換手段は、前記複数の受信装置における信号の受信時刻の差から測位された航空機の位置を入力すると、当該航空機の位置を前記レーダ装置のアンテナの角度で表わす値に変換する。決定手段は、前記変換手段で変換された航空機の位置を特定するアンテナ角度を利用して、前記送信装置が質問信号の送信を停止する角度を決定する。送信手段は、前記アンテナ角度入力手段が入力するアンテナの角度が、前記決定手段が決定した角度以外で質問信号を送信する。 The multilateration system according to the embodiment of the present invention includes an antenna angle input unit, a conversion unit, a determination unit, and a transmission unit. The antenna angle input means inputs the current antenna angle of the radar apparatus from the radar apparatus. When the position of the aircraft measured from the difference in signal reception time in the plurality of reception devices is input, the conversion means converts the position of the aircraft into a value represented by the angle of the antenna of the radar device. The determination unit determines an angle at which the transmission device stops transmission of the interrogation signal using an antenna angle that identifies the position of the aircraft converted by the conversion unit. The transmission means transmits the interrogation signal when the antenna angle input by the antenna angle input means is other than the angle determined by the determination means.
以下に、図面を用いて実施形態に係るマルチラテレーションシステムについて説明する。このマルチラテレーションシステムは、航空機から送信された信号を複数の局で受信して航空機の位置を測位してレーダ装置とは別に航空機の飛行情報を取得し、航空機の飛行を監視するシステムである。 Below, the multilateration system which concerns on embodiment is demonstrated using drawing. This multilateration system is a system that receives signals transmitted from an aircraft at a plurality of stations, measures the position of the aircraft, acquires flight information of the aircraft separately from the radar device, and monitors the flight of the aircraft. .
図1に示すように、実施形態に係るマルチラテレーションシステム1は、航空機30から送信される信号(DF=4,5,11,17,18,20,21)を受信するとともに、航空機30に信号(UF=4,5)を送信する送受信装置10と、航空機30から送信される応答信号(DF=4,5,11,17,18,20,21)を受信する複数の受信装置20a〜20cと、送受信装置10及び受信装置20a〜20cが受信した信号及び信号の受信時刻を入力して航空機30の位置を測位する処理装置40とが接続されている。
As shown in FIG. 1, the multilateration system 1 according to the embodiment receives signals (DF = 4, 5, 11, 17, 18, 20, 21) transmitted from the aircraft 30 and A transmitting / receiving
マルチラテレーションシステム1では、異なる場所に設置される送受信装置10及び受信装置20a〜20cは、航空機30のトランスポンダから送信される信号を受信すると、受信した信号に信号の受信時刻を関連づけて処理装置40に出力する。処理装置40は、同一の信号についての各装置10,20a〜20cにおける受信時刻の差から、航空機30の位置を測位する。ここで、送受信装置10及び受信装置20a〜20cでそれぞれ信号に関連づける受信時刻が正確でない場合、測位される航空機30の位置も正確にならない。したがって、マルチラテレーションシステム1では、処理装置40で航空機30の位置を正確に測位するため、送受信装置10及び受信装置20a〜20cにおいて計時する時刻を同期させている。
In the multilateration system 1, when the transmission /
また、実施形態に係るマルチラテレーションシステム1では、送受信装置10は、レーダ装置50と接続されている。このレーダ装置50は、航空機30に質問信号を送信するとともに航空機から質問信号に対して送信された応答信号を受信し、航空機30を監視する二次監視レーダである。送受信装置10は、レーダ装置50からレーダ装置50のアンテナ角度を入力する。これにより、送受信装置10では、航空機30とレーダ装置50との信号の送受信に影響を与えないタイミングで航空機30に質問信号を送信することができる。
In the multilateration system 1 according to the embodiment, the transmission /
具体的には、送受信装置10は、図2に示すように、航空機30から送信された信号を受信する受信装置10aと、航空機30に質問信号を送信する送信装置10bとを有している。受信装置10aは、アンテナ10dで受信した信号に信号の受信時刻を関連づけて処理装置40に出力する。この受信装置10aは、マルチラテレーションシステム1で従来から使用されている受信装置と同一の構成であるため、受信装置10aの構成については説明を省略する。
Specifically, as illustrated in FIG. 2, the transmission /
送信装置10bは、航空機30に信号質問を送信するため、図2に示すように、情報処理部11、送信管理部12、信号変換部13及び高周波処理部14を有している。また、情報処理部11は、位置情報入力手段111と、座標変換手段112と、決定手段113と、アンテナ角度入力手段114と、抽出手段115を有している。
The
位置情報入力手段111は、処理装置40から測位された航空機30の位置に関するデータ(位置データ)を入力し、入力した位置データを座標変換手段112に出力する。この位置データは、航空機30の位置を緯度及び経度により特定するデータである。
The position
座標変換手段112は、入力した位置データで特定される航空機30の位置を、レーダ装置50のアンテナ角度で表わす値に変換し、得られたアンテナ角度を決定手段113に出力する。なお、座標変換手段112には、送受信装置10とレーダ装置50の位置関係が予め登録されているため、座標変換手段112は、入力した位置データを利用して航空機30をレーダ装置50のアンテナ角度で表わす値に変換することができる。
The
例えば、レーダ装置50、航空機30a及び航空機30bとが図3に示すように表わすような位置関係にあるとき、航空機30aの位置を表わすアンテナ角度はαとなり、航空機30bの位置を表わすアンテナ角度はβとなる。ここで、航空機30a,30bの位置は常に変化するため、アンテナ角度も変化する。したがって、座標変換装置112は、新たな位置データを位置情報入力手段111から入力すると、入力した位置データを利用して、新たな航空機30a,30bの位置を表わすアンテナ角度に変換する。
For example, when the
決定手段113は、座標変換手段112から入力する各航空機30の位置を特定するアンテナ角度から各航空機に対して質問信号の送信を停止する停止角度を決定し、決定した停止角度を抽出手段115に出力する。ビーム幅はアンテナ角度を基準として約3°であり、レーダ装置50は、このビーム範囲に存在する航空機に信号を送信する。したがって、決定手段113は、アンテナ角度を基準として±1.5°の範囲を停止角度と決定する。
The
具体的には、図3に示すように航空機30aの位置がアンテナ角度αで特定されるとき、「α−1.5°」から「α+1.5°」の範囲がレーダ装置50と航空機30aとの質問応答のタイミングである。したがって、決定手段113は、この「α−1.5°」から「α+1.5°」の範囲を停止角度と設定して送受信装置10から航空機30aへの質問信号の送信を停止する期間とする。また、航空機30bの位置がアンテナ角度がβで特定されるとき、「β−1.5°」から「β+1.5°」の範囲がレーダ装置50と航空機30bとの質問応答のタイミングである。したがって、決定手段113は、この「β−1.5°」から「β+1.5°」の範囲も停止角度と設定して送受信装置10からの航空機30bへの送信信号の送信を停止する期間とする。
Specifically, as shown in FIG. 3, when the position of the aircraft 30a is specified by the antenna angle α, a range from “α−1.5 °” to “α + 1.5 °” is defined between the
アンテナ角度入力手段114は、レーダ装置50から現在のアンテナ角度を入力すると、入力したアンテナ角度を抽出手段115に出力する。
When the current antenna angle is input from the
抽出手段115は、質問信号を送信する航空機30を抽出する。質問信号の送信対象となる航空機30は、具体的には、処理装置40から位置データを入力し、位置を特定するアンテナ角度が得られた航空機30である。また、抽出手段115は、決定手段114から入力した各航空機の停止角度とアンテナ角度入力手段113から入力する現在のアンテナ角度とから、抽出した航空機30に質問信号を送信させるトリガ信号を送信管理部12に出力する。具体的には、抽出手段115は、アンテナ角度が停止角度以外の場合に、質問信号を送信させるトリガ信号を出力する。
The extraction means 115 extracts the aircraft 30 that transmits the question signal. Specifically, the aircraft 30 that is the transmission target of the interrogation signal is the aircraft 30 in which the position data is input from the
例えば、図3に示すように航空機30a,30bが飛行しているとき、抽出手段115は、航空機30aと航空機30bとを抽出する。また、抽出手段115は、レーダ装置50のアンテナ角度が「α−1.5°」から「α+1.5°」以外と、「β−1.5°」から「β+1.5°」以外のタイミングで質問信号を送信させるトリガ信号を出力する。
For example, as shown in FIG. 3, when the
送信管理部12は、抽出手段115からトリガ信号を入力すると、トリガ信号で指定される航空機30に送信する質問信号を生成し、生成した質問信号を信号変換部13に出力する。この送信管理部12には、送信する信号数や信号の送信間隔に関するデータが予め入力されており、送信管理部12は、このデータにしたがって送信する質問信号を生成する。
When receiving the trigger signal from the
信号変換部13は、入力した信号を送信形式に変換し、高周波処理部14に出力する。高周波処理部14は、入力した信号を高周波処理し、切替器10c及びアンテナ10dを介して航空機30に送信する。
The
送信装置10bは、上述のように、抽出手段115の抽出により、ビーム幅3°の範囲にある航空機30に対しては質問信号を送信しない。そのため、送受信装置10から航空機30に送信される質問信号は、レーダ装置50と航空機30との質問応答に影響を与えることがない。また、レーダ装置50では、ビーム幅以外はRSLS処理によっておとされるため、送信装置10bがレーダ装置50のアンテナの向き(アンテナ角度)を基準として3°の範囲外に送信した質問信号は、レーダ装置50に影響を与えることはない。
As described above, the
なお、図1に示す例では、送受信装置10の数は1、受信装置20a〜20cの数は3であるが、送受信装置及び受信装置の数は限定されない。したがって、さらに多くの送受信装置や受信装置を有し、これらの装置で受信する信号を利用して航空機30の位置を測位するようにしてもよい。
In the example illustrated in FIG. 1, the number of transmission /
また、送受信装置10と接続されるレーダ装置50の数についても限定されない。したがって、送受信装置10が複数のレーダ装置と接続され、各レーダ装置から航空機の位置データを入力する場合、複数のレーダ装置のアンテナ角度を入力し、複数のアンテナ角度を考慮して航空機30に質問信号を送信する。
Further, the number of
上述したように、実施形態に係るマルチラテレーションシステム1では、レーダ装置50のアンテナ角度を考慮して各航空機30に質問信号を送信するため、レーダ装置50と各航空機30との間での質問応答に与える影響を防ぐことができる。
As described above, in the multilateration system 1 according to the embodiment, since the question signal is transmitted to each aircraft 30 in consideration of the antenna angle of the
上記のように、本発明を実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなる。また、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。 As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. Further, the present invention naturally includes various embodiments not described herein.
1…マルチラテレーションシステム
10…送受信装置
10a…受信装置
10b…送信装置
11…情報処理部
111…位置情報入力手段
112…座標変換手段
112…座標変換装置
113…アンテナ角度入力手段
114…決定手段
115…抽出手段
12…送信管理部(送信手段)
13…信号変換部
14…高周波処理部
10c…切替器
10d…アンテナ
20a〜20c…受信装置
30,30a,30b…航空機
40…処理装置
50…レーダ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF
Claims (1)
レーダ装置から当該レーダ装置の現在のアンテナの角度を入力するアンテナ角度入力手段と、
前記複数の受信装置における信号の受信時刻の差から測位された航空機の位置を入力すると、当該航空機の位置を前記レーダ装置のアンテナの角度で表わす値に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された航空機の位置を特定するアンテナ角度を利用して、前記送信装置が質問信号の送信を停止する角度を決定する決定手段と、
前記アンテナ角度入力手段が入力するアンテナの角度が、前記決定手段が決定した角度以外で質問信号を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするマルチラテレーションシステム。 The position of the aircraft is determined by using the difference in reception time of the same signal received by a plurality of receiving devices, and the interrogation signal is transmitted from the transmitting device to the aircraft whose position is determined. A multi-lateration system for acquiring information,
Antenna angle input means for inputting the current antenna angle of the radar device from the radar device;
Conversion means for converting the position of the aircraft into a value represented by the angle of the antenna of the radar device, when the position of the aircraft measured from the difference in signal reception time in the plurality of reception devices is input;
A determination unit that determines an angle at which the transmission device stops transmitting the interrogation signal by using an antenna angle that identifies the position of the aircraft converted by the conversion unit;
Transmitting means for transmitting an interrogation signal at an angle other than the angle determined by the determining means, the angle of the antenna input by the antenna angle input means;
A multi-lateration system comprising:
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