JPH032434B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は距離測定装置に関し、特にTACAN
装置などに使用されるランダム信号の中から同期
信号を見つけ出すことにより距離を測定する距離
測定装置に関する。

TACAN装置は航空機とビーコンとの交信に
よる航空機用航法装置であり、航空機にビーコン
の方位および距離の情報を与える。地上固定、自
動車又は船舶又は航空機がビーコンとして作動し
うる。TACAN装置の距離測定方式はビーコン
に対して航空機から距離測定のための質問パルス
を離散的に送信すると、ビーコンは質問パルスを
受信し、固有の遅延時間の後、応答パルスを異な
る周波数で送信する二次レーダ方式になつてい
る。ビーコンの送信信号は応答パルスを含み、毎
秒約3600ppsのランダムパルスであり、この中に
は他の航空機からの質問に対する応答パルスも含
まれる。TACANの距離測定は受信したランダ
ムパルスの中から前記質問パルスに同期した特定
の応答パルス（以下同期パルス）を抽出しその期
間を測定するものである。

従来のこの種の距離測定装置の応答パルスの抽
出方法すなわち捜索方法と距離測定を以下に説明
する。先ず始動パルスすなわち質問パルスで距離
測定のためのカウンタを起動し、受信機からのパ
ルスで停止させる。この始動から停止までの時間
間隔を記憶しカウンタを零にリセツトする。次の
質問パルスによつて記憶計数値よりもやや短い時
間間隔のブランキングゲートパルスを発生し、そ
の後に抽出ゲートを発生する。この抽出ゲートと
受信機からのパルスが一致するとカウンタを停止
する。この抽出ゲートと受信機からのパルスの一
致、不一致はそれに応答するカウンタによりカウ
ントする。質問パルスを送出し上記動作を繰返し
応答カウンタが規定のカウント数になつたとき、
すなわち規定回数抽出ゲートと一致するとその受
信パルスが同期パルスとして認定される。そして
応答カウンタが零のとき、すなわち一致がない状
態のときは前回よりも後にくるであろう応答パル
スを捜索するためブランキングゲートの後の最初
のパルスにより距離測定のカウンタを停止させ
る。上記の動作をくり返すことにより、質問パル
スに同期したパルスが抽出され、そのときのカウ
ンタの計数値が距離測定値となる。

ところでビーコンの受信信号には航空機からの
質問信号の直接伝搬波だけでなく反射伝搬波が存
在する場合が多い。ビーコンには１つのパルスを
送信すると不感時間（例えば60μs以下）があり、
直接伝搬波と反射伝搬波の到来時間差が不感時間
以内であれば反射伝搬波はうけつけないが、それ
以上の場合には反射伝搬波にも応答し、応答パル
スを送信する。それにビーコンには送信に対する
パルス優先順位があり、質問パルスに対する応答
率は100％にはならないので、反射伝搬波のみに
応答するタイミングも存在する。

上記従来の距離測定装置は質問パルスに対して
同期した応答パルスを抽出しているがビーコンが
直接伝搬波および反射伝搬波に応答する場合に
は、どちらの伝搬波に対する応答パルスであるか
判別できないから、反射伝搬波に対する応答を抽
出する、すなわち誤つた距離測定をする場合があ
る。

上記の誤つた距離測定を防ぐためには、ビーコ
ンが反射波応答する場合でも、直接波に対する応
答パルスの方が反射波に対する応答パルスよりも
早く受信されることに着目し、前記距離測定を行
う回路を複数個備え、各々の距離測定回路の計数
値の最小値を正しい値とする方法があるが、この
方法ではハードウエアの増加を生じる欠点があ
る。

また、ハードウエアの増加を少なくするため捜
索を複数回行い、その中の最小値を正しい値とす
ることにより反射波に対する応答パルスに影響さ
れない距離測定装置もあるが、この方法には反射
波に対する応答パルスによる誤つた距離測定をし
ているかどうかを常時監視していない欠点があ
る。

更には航空機とビーコン間の距離が遠いと距離
が近いときに比べて、ビーコンからの応答パルス
が航空機に到達するのに時間がかかる。このた
め、質問パルスと同期パルスの間に同期パルス以
外の受信パルスが入り、従来の距離測定方法では
質問パルスに時間的に近い受信パルスから順番に
同期パルスであるかどうかを調べているので、同
期パルスを検知するまでに時間がかかる欠点があ
つた。

また従来の距離測定方法では、前記抽出ゲート
は固定の時間幅である。もし航空機の速度が速い
場合、抽出ゲートの幅がせまいとゲート内に同期
パルスが入らないことが考えられ、これを防ぐた
め、前記抽出ゲートの時間幅を広くしている。こ
のため同期パルス以外の受信パルスを誤つて同期
パルスと判断してしまうことが生じうる欠点があ
つた。

本発明は上記欠点を解決し、距離測定回路を複
数個備えることなく、前記反射波に対する応答パ
ルスによる誤つた距離測定をしているかどうかを
常時監視することにより反射波に対する応答パル
スに影響されない距離測定装置を提供することに
ある。

本発明の他の目的は同期パルスが複数個存在す
る場合、最初にくる同期パルスを抽出する同期パ
ルス検出装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、航空機とビーコン間
の距離による影響を受けることなく、同期パルス
検知までの平均時間を従来方式に比べて短縮した
距離測定装置を提供すすることにある。

本発明の他の目的は、航空機の速度に比例した
時間幅の抽出ゲートを提供することにより、同期
パルス以外の受信パルスによる測定誤差を減少し
た距離測定装置を提供することにある。

本発明は、質問パルスを送出後ビーコンから送
り返される応答パルスの中から同期パルスを抽出
して距離の測定を行なう距離測定装置において、
前記応答パルスを受信し、前記質問パルスとの時
間間隔を計数する計数手段と、この計数手段によ
る計数結果を記憶する記憶手段と、この記憶手段
により記憶された計数値間に、値の一致した計数
値があるかどうかを検出する一致検出手段と、こ
の一致検出手段で検出された計数値が、前記同期
パルスによるものかどうかを調べる同期評価手段
と、この同期評価手段に用いる抽出ゲートの時間
幅を最適値に制御する抽出ゲート時間幅制御手段
を有し、前記質問パルスとの時間間隔が最短の同
期パルスを真の同期パルスとして抽出し、時間間
隔を計数することを特徴とする距離測定装置であ
る。

次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。

図は本発明による距離測定装置がブロツク線図
の一例である。

本発明の距離測定装置は、クロツク発生器１
と、タイミングパルス発生器２と、クロツク発生
器１のクロツク出力をタイミングパルス発生器の
出力によりゲートするゲート３と、ゲート３のク
ロツク出力をアツプカウントするカウンタ４と、
受信パルス入力端子５からの受信パルスをタイミ
ングパルス発生器２の出力と、カウンタ４の出力
でゲートするゲート６と、ゲート６の出力によ
り、カウンタ４の計数値をメモリ９に出力するト
ランスフアゲート７と、メモリ９に記憶された計
数値の間に値の一致した計数値があるかを調べる
一致検出回路１０と、ゲート１８の出力により、
カウンタ４の計数値をトラツキングフイルタ１１
に出力するトランスフアゲート８と、一致検出回
路１０またはトラツキングフイルタ１１の距離出
力のどちらか一方を制御回路１９の出力により、
カウンタ１３に出力するゲート１２と、カウンタ
１３の出力により、抽出ゲートを形成する抽出ゲ
ート形成回路１４と、抽出ゲート形成回路１４の
出力により、端子５からの受信パルスをゲートす
るゲート１５と、ゲート１５の出力により、カウ
ント値をアツプダウンする応答カウンタ１６と、
抽出ゲート形成回路１４の出力と、ゲート１５の
出力と、応答カウンタ１６の出力により、ゲート
１２とゲート１８を制御する出力を出す制御回路
１９と、トラツキングフイルタ１１の出力によ
り、抽出ゲートの時間幅を制御するための出力を
抽出ゲート形成回路１４に出す抽出ゲート幅制御
回路１７から成る。

次に、本発明の距離測定装置の動作を説明す
る。タイミングパルス発生器２から線１００を介
して質問パルスが出力されると、タイミングパル
ス発生器２から線１０１により、リセツトパルス
がカウンタ４に出力され、カウンタ４は零にリセ
ツトされる。システムデイレー経過後タイミング
パルス発生器２から線１０２を介してカウントイ
ネーブル信号がゲート３とゲート６に出力され、
クロツク発生器１のクロツク出力は、ゲート３を
介してカウンタ４に入り、端子５からの受信パル
ス入力はゲート６を介してトランスフアゲート７
に入る。

カウンタ４はアツプカウントし、その計数値が
装置で規定した測定距離範囲を超すと、線１０３
を介して、距離リミツトパルスを出力しゲート６
を閉じる。ゲート６が閉じるまでは端子５からの
受信パルスはゲート６を介してトランスフアゲー
ト７に入力する。ゲート６からの受信パルス入力
がある毎に、トランスフアゲート７は、カウンタ
４の計数値をメモリ９にロードする。

以上の動作により、質問パルスを送出後、シス
テムデイレー時間経過後からゲート６を閉じるま
での間に端子５から入力された受信パルスすべて
について質問パルスとの時間間隔を計数値として
メモリ９に入力したことになる。上記質問パルス
送出からメモリ９への計数値のロードの動作をさ
らに一回行う。

次に、一致検出回路１０はメモリ９に記憶され
た計数値から、１回目と２回目で値の等しい計数
値（詳しくは航空機は動いているので差がある値
以内の計数値）があるかを調べる。もし、値の等
しい計数値がなければ値の等しい計数値が検出さ
れるまで上記の動作をくり返す。値の等しい計数
値が検出されると、一致検出回路１０は線１０４
を介して一致検出パルスを制御回路１９に出力す
る。制御回路１９は線１０５を介して、スイツチ
１２の入力を一致検出回路１０側にして、一致検
出回路１０で検出された一致計数値をカウンタ１
３にロードする。

カウンタ１３は一致検出が行われると次の質問
サイクルではゲート３からのクロツクによつてダ
ウンカウントする。カウンタ１３の値が零に近く
なると、抽出ゲート形成回路１４は、線１０６を
介して抽出ゲート信号をゲート１５と制御回路１
９に出力する。ゲート１５は抽出ゲート信号が入
力されている間に端子５から受信パルスが入力さ
れると、線１０７を介して、Hit情報を応答カウ
ンタ（計数値が同期パルスによるものであるかど
うかを判定するための回路）１６と、制御回路１
９とゲート１８およびゲートを閉じるためにゲー
ト１５自分自身に出力する。ゲート１５からの
Hit情報により、応答カウンタ１６は１カウント
アツプする。抽出ゲート信号がゲート１５に入力
されている間に端子５から受信パルスが入力され
ないと、抽出ゲート形成回路１４からの抽出ゲー
ト信号とゲート１５からのHit情報を監視してい
る制御回路１９は線１０８を介して、カウントダ
ウン信号を応答カウンタ１６に出力し、応答カウ
ンタ１６をカウントダウンさせる。

質問サイクル毎に一致データのカウンタ１３へ
のロードから抽出ゲートと受信パルスとのHit検
出の動作を繰返し、規定の回数Hit情報が応答カ
ウンタに入力れると、受信パルスが同期パルスで
あると判定し、制御回路１９に距離値を検出した
ことを示す距離クロツク情報を出力する。応答カ
ウンタ１６からのロツク情報により、制御回路１
９は線１０９を介してゲート１８を開き、ゲート
１５からのHit情報が、トランスフアゲート８に
入るようにする（ロツク情報が入力されないとき
はゲート１８を閉としている）。また線１０５を
介してスイツチ１２の入力をトラツキングフイル
タ１１の側にする。ゲート１８からのHit情報パ
ルスにより、トランスフアゲート８はカウンタ４
の計数値をトラツキングフイルタ１１に出力す
る。

トラツキングフイルタ１１は定常動作となると
フイルタ出力を一致検出回路１０とスイツチ１２
に、また速度情報を抽出ゲート幅制御回路１７に
出力する。トラツキングフイルタ１１の出力は、
スイツチ１２を介して、カウンタ１３にロードさ
れ次の質問サイクルからは前述の一致検出出力が
カウンタ１３にロードされた場合と同様の動作と
なる。応答カウンタ１６が制御回路１９にロツク
情報を出している間（ロツク状態）は、制御回路
１９はゲート１８を常に開状態としているのでゲ
ート１５からのHit情報パルスは応答カウンタ１
６、制御回路１９、ゲート１５とともにゲート１
８を介してトランスフアゲート８に入る。

この様にロツク（距離追跡）状態では、Hit情
報パルス毎にトラツキングフイルタ１１にカウン
タ４の計算値が入力される。抽出ゲート幅制御回
路１７は、トラツキングフイルタ１１からの速度
情報により抽出ゲートの時間幅を最適値とする制
御信号信号を抽出ゲート形成回路１４に出力す
る。

以上は、ビーコンからの同期応答パルスにロツ
クできた場合であるがノイズやスキツタパルス等
が偶然質問パルスと同期して２回発生したために
一致検出回路１０がこれを検出した場合の動作は
次のとおりである。一致検出回路１０からの一致
検出パルスにより、制御回路１９は、スイツチ１
２を介して一致検出回路１０の一致データをカウ
ンタ１３にロードしカウンタ１３はゲート３から
のクロツクでカウントダウンする。カウンタ１３
の値により、抽出ゲート形成回路１４は抽出ゲー
ト信号をゲート１５、制御回路１９に出力し抽出
ゲート信号がゲート１５に入力されている間に受
信パルスが存在するかどうか、規定回数の質問サ
イクルの間繰り返し、応答カウンタがある値に達
しないと、一致検出回路で検出した一致データは
同期パルスによるものではなかつたと判断して線
１１１を介して、一致検出回路１０に再捜索指示
信号を出し、応答パルスを捜索するための次の質
問サイクルに移行する。

また反射波に対する応答パルスにロツクしてい
るかどうかを監視するため次のような動作を常時
行つている。ロツク状態においてトラツキングフ
イルタ１１の出力を一致検出回路１０に出力し、
一致検出回路１０で一致データが検知される毎に
前記、トラツキングフイルタ１１の出力の値と比
較し、一致データがトラツキングフイルタ１１の
出力の値よりも小さいときは、トラツキングフイ
ルタ１１の出力の値が反射波に対する応答パルス
によるものか判定するため一致検出回路１０は線
１１０を介して制御回路１９にエコー警報を出力
する。この際トラツキングフイルタの出力はメモ
リに一時的に蓄積しておく。エコー警報を受け取
つた制御回路１９は制御線１０５によりスイツチ
１２の入力を一致検出回路側とする。一致検出回
路１０の一致データはスイツチ１２を介して、カ
ウンタ１３に入力され、前述の応答パルス判定動
作を行う。

すなわちこの一致データが真の同期パルスであ
るなら、抽出ゲート信号期間中に受信パルスがゲ
ート１５に入力し、ゲート１５からのHit情報パ
ルスが出力され応答カウンタは、規定の質問サイ
クルの後にロツク情報を制御回路１９に出力す
る。このロツク情報によりメモリに一時的に蓄積
したデータは無効となり真の同期パルスによるデ
ータが距離値として処理される。

以上説明したように、本発明はカウンタからの
応答パルスを受信し、質問パルスとの時間間隔を
計数する計数手段と、前記計数手段による計数結
果を記憶する記憶手段と、前記記憶手段により記
憶された計数値間に、値の一致した計数値がある
かどうかを検出する一致検出手段と、前記一致検
出手段で検出された計数値が、質問パルスに同期
した応答パルスによるものかどうかを調べる同期
評価手段と、前記同期評価手段に用いる抽出ゲー
トの時間幅を最適値に制御する抽出ゲート時間幅
制御手段を有することにより、以下に示す効果を
有する。

１ 距離測定回路を複数個備えることなく、前記
反射波に対する応答パルスにより誤つた距離測
定をしているかどうかを常時監視することによ
り、反射波に対する応答パルスに影響されない
距離測定が可能となる。

２ 同期パルスが複数個存在する場合最初にくる
同期パルスを抽出する同期パルス検出が可能と
なる。

３ 航空機とビーコン間の距離による影響を受け
ることなく、同期パルス検知までの平均時間を
従来方式に比べて短縮した距離測定が可能であ
る。

４ 航空機の速度に比例した時間幅の抽出ゲート
を提供することにより、同期パルス以外の受信
パルスによる測定誤差を減少した距離測定が可
能である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すブロツク線図であ
る。 １……クロツク発生器、２……タイミングパル
ス発生器、３，６，１５，１８……ゲート、４，
１３……カウンタ、５……出力端子、７，８……
トランスフアゲート、９……メモリ、１０……一
致検出回路、１１……トラツキングフイルタ、１
２……スイツチ、１４……抽出ゲート形成回路、
１６……応答カウンタ、１７……抽出ゲート幅制
御回路、１９……制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 質問パルスを送出後、ビーコンから送り返さ
   れる応答パルスの中から同期パルス（質問パルス
   に同期した応答パルス）を抽出して距離の測定を
   行なう距離測定装置において、前記応答パルスを
   受信し、前記質問パルスとの時間間隔を計数する
   計数手段と、この計数手段による計数結果を記憶
   する記憶手段と、この記憶手段により記憶された
   計数値間に値の一致した計数値があるかどうかを
   検出する一致検出手段と、前記一致検出手段によ
   り一致が検出された計数値に基づき同期パルスが
   予想される時点で所定の幅をもつた抽出ゲート信
   号を発生するゲート信号発生手段と、前記抽出ゲ
   ート信号で捕捉される応答パルスの頻度を計り前
   記一致検出手段で検出された計数値が前記同期パ
   ルスによるものかどうかを調べる同期評価手段
   と、前記抽出ゲート信号の時間幅を最適値に制御
   する抽出ゲート時間制御手段を有し、前記質問パ
   ルスとの時間間隔が最短の同期パルスを真の同期
   パルスとして抽出し、時間間隔を計数することを
   特徴とする距離測定装置。