JPH07501879A - 位置指示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 位置指示システム 発明の背景 本発明は、移動物体の位置を指示するシステムに関し、このシステムは、集団を なす移動物体または移動ステーションか互いに追跡し合うことと、中央ステーシ ョン、またはある場合にはいくつかの中央ステーションか、個々の、および／ま たは全ての、その集団のメンバーの位置を追跡することと、を可能ならしめる。

位置決定システム、例えばＤＥＣＣＡシステム、ＬＯＲＡＮシステム、ＶＬＦ　 ＯＭＥＧＡシステム、ＮＤＢ。

ＶＯＲｌおよびＤＭＥは、古くから公知である。中央ステーションにおける使用 のためには、１次レーダ（ＰＳＲ）および２次監視レーダ（ＳＳＲ）などの、さ まざまな形式のレーダシステムか知られている。ＳＳＲレーダシステムは、地上 設置呼掛器と、移動物体内のＳＳＲ応答器とを含む。

近年には、米国のＧＰＳ　（地球規模位置決定システム）およびＧＬＯＮＡＳＳ と呼ばれるロシアの対応システムか作られ、これら双方は、既知の軌道要素を存 する人工衛星から送られる時間信号に基づいて構成されている。少なくとも４つ のそのような人工衛星か水平線上にあれは、明確な位置を極めて高い精度て局地 的に得ることかてきる。そのような位置情報を得るための装置は公知で、かつ商 業的に入手可能であり、ここで本発明の説明に要する以上に詳細にそれらを説明 する必要はない。

適度の価格の装置により正確な位置を得ることができ　−る事実は、航法および 監視のため、例えば、近年過密さが問題化している航空のため、の使用を提案さ せた。ＧＢ−Ａ−２１５５７２０には、管制ステーションからの呼掛けに対する 航空機の応答器の応答に、その通常の識別応答のみでな（、応答器を担持する移 動物体のＧＰＳにより決定される位置をも含めることが提案されている。

ここで参照されてその開示が本願に取込まれる米国特許第４．８３５，５３７号 には、航空機、滑走路、空港内の固定障害物および陸上車両か、それらの位置を 全ての関与者に報知する衝突防止システムの実現が提案されている。その場合、 報知は、全関与者に対する単一無線チャネルによって行われ、それぞれの関与者 は、そのチャネルか占有されていない瞬間を探索し、ランダムな待ち時間の経過 後にそのメツセージを送り始める。送信電力は、到達距離が監視下の空港の上空 部分の半径を超えないように、低レベルに保たれる。

現在は、地球の回りの航空交通の監視および管制の責任は、いくつかの区域管制 センタ（ＡＣＣ）または飛行情報センタ（Ｆ■Ｃ）に分割され、それらはそれぞ れ専有の領域（飛行情報領域−ＦＩＲ）における責任を有し、該領域内において は、地上監視と、上空のある部分または全ての部分における航空交通の管制と、 が行われ、かつ／または、飛行計画を提出した航空機に対するあるサービスか行 われる。航空機かこれらのＦＩＲの１つを離れる度に、次のＦＩＲは、その航空 機を検出し識別しうるように、その予定航空路について知らされる。航空機の乗 員は、次のＦＩＲに入る前に、航空機がとのＦＩＲに入ろうとしているかについ て、管制センタに無線連絡するように命しられている。

航空機は、しばしば「航空路」と呼はれる限られた数の空中回廊、すなわち所定 の経路を通らなくてはならない。航空路は、地上設置無線航法標識、またはその ような無線航法標識およびそのような地上設置標識への／からの距離および相対 位置により決定される「固定点」、に沿って設定され、航空機は、地上設置無線 航法標識からの信号を検出しうる搭載受信機を用いて飛行し、該地上設置標識に 対する航空機の位置を示すディスプレイユニットを有する。陸地の上空および付 近においては、管制センタもし−ダにより航空機の飛行を監視し、かつ制御する 。これらのレーダ管制区域内において同じ高度で飛行する航空機間の最小横方向 間隔は、通常９．２６−１８、　５２ｋｍ（５−１０海里）の間で変化しうる。

空港への最後の接近時には、航空機間の最小レーダ間隔は通常５．５６ｋｍ（３ 海里）である。レーダの有効範囲外の区域においては、同し高度および航跡にお ける航空交通の最小間隔は通常１０分てあり、これは、航空機の速度に依存し、 １４８．２−１６６．７ｋｍ（８０−９０海里）の距離に相当する。

大洋上における航空交通は、所定の経路に従う。大洋上で飛行する時の航空機の 位置を、地上設置無線標識によって、またはレーダによって決定することは不可 能である事実により、航空機間の間隔をかなり増大させる必要かある。通常は、 同じ航跡および同し高度で飛行する航空機間の最小横方向間隔は、北大西洋上の 場合におけるようにｌ　Ｉ　ｌ、ｌｋｍ（６０海里）である。

現在は、航空路および経路の数は限られており、航空機は、航空会社または個々 の航空機にしばしば長期間前に割当てられる、いわゆる［スロットＪ内に制限さ れなくてはならない。航空機が万一なんらかの理由で地上で数分間遅れ、そのス ロットを逸すれば、これは、その航空機か新しい空きスロットを利用しうるまて の、数時間に達する追加の遅延の原因になりうる。

特殊な流れ管理ユニットまたは流れ管制ユニットが、世界の多くの区域に設置さ れている。これらの流れ管理ユニットおよびスロット割当てプロシージャの必要 は、飛行経路に沿っての、また過密空港においての、航空路系の容量の不足に起 因する。

空港において、容量は、いくつかの異なる因子によって制限される。基本的には 、滑走路、誘導滑走路および航空機ゲート、気象条件、航法および着地装置、航 空交通管制プロシージャなと、か重要な要素であり、これらか個々に、または集 合的に容量に影響する。視界が悪い場合は、容量問題は、主として現在の技術か 航空機および地上車両の移動を監視する能力を有する航空交通管制を提供しえな いことにより、増大する。滑走路の占有時間もまた視界か恕い時には、地上にお ける滑走が困難であるために航空機か低速度で誘導滑走しなくてはならないので 、増大する。これもまた、空港の容量を減少させる。

地上の航空機間の、および航空機と地上車両との間の、潜在的な、または実際の 衝突に起因する事故および重大事故の数は、過去数十年にわたって増加してきた 。米国において報告されたそのような深刻な事故の数は、１０ｏ、ｏｏｏ回の離 着陸につき、５−７回の程度である。

いくつかの重大事故は、何年かにわたって発生してきている。

航空機の地上運転および地上車両の移動を監視および制御するための航空交通管 制の可能性を与えうるシステムであって、該システム内のそれぞれのメンＡ−か 、航空交通管制装置、例えはディスプレイ上に表示される情報を与えるその位置 および識別名を送信し、また同じ情報をパイロットにも提供し、その情報か航空 機の移動を案内するために用いられうる前記システムは、空港の容量および安全 性の改善のために著しく重要である。

容量および安全性の問題は、航空交通か比較的に高速度で成長を続けることか予 想されるので、一層悪化するものと推測される。航空機の現在の乗客数（約１２ 億人）の倍加と、はぼそれに比例する航空機運転数の増加とか、これからの１０ −１２年において推測される。

ドイツ航空宇宙研究所（Ｇｅｒｍａｎ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　）のスポークスマンによれば、「もしフランクフ ルトにおいて毎時間１回の着陸か追加されれば、年間にすると、それはｌ千万ド イツマルクの節減の遅滞を意味する。Ｊ　（１９９１年１１月１６日発行のＮｅ ｗｓｃｉｅｎｔｉｓｔの第２３頁）。

現在の状況を調査して、現在の航空航法および航空交通管制システムの容量の改 善と、地上における安全性の改善とのためにとるへき行動を勧告する、いくつか の国際的な研究集団か設立されている。これらの研究集団のいくつかは、国際民 間航空機構−Ｉ　ＣＡＯの援助のもとに研究を行いつつある。特にアメリカ合衆 国のいくつかの地方においては、空港における地上作業に関連する安全問題を解 決するために、かなりの努力かなされつつある。

このように、容量に不足かあることと、もし航空交通を制御しかつ監視する改善 された能力か、安全性および容量の双方を改善できれば、かなりの経済的な節約 か可能であることと、か広く認識されている。

発明の目的および要約 本発明の一般的目的は、集団をなす移動物体を、それらの物体の位置に関し、そ れぞれのメンバーか自身の位置を共通の無線チャネルにより送信するのを利用し て制御し、衝突を回避し、中央管制を可能ならしめるシステムを得ることである 。予想される集団は、航空機、地上車両、または船舶でありうる。そのようなシ ステムか最善の働きをするためには、純粋に物理的性質の衝突のみてなく、通信 性の衝突をも避けなくてはならない。これらの双方は、１つ以上の関与者が同時 に送信を行い、そのためにそれらか互いに妨害し、共通の通信チャネルの過密に より送信か不可能になることを意味する実際の衝突に関連する。

特に航空に関しては、例外なくとこても航空機により使用されうるシステムを得 ることを目的とする。衝突の危険は、もちろん交通密度の高い場所で最高となる が、航空機のランダムな集中は、世界中とこでも急に起こりつる。

航空上のもう１つの目的は、上空の容量を増大させるために、航空機の分配され た配置によって標識施設の必要性を回避しつつ、より良い航空機分配の可能性を 作りだすことである。それぞれの航空機は、任意の所定の空中回廊すなわち経路 の飛行を可能にする自身の手段を有し、それは通常の陸上設置ハードウェアによ り実現される必要はない。特に、標識システムかまた設置されていない場合は、 この点において大きい節約か可能である。

さらに、標識システムに依存しない経路か定められうる場合は、経路の数は実際 的には意のままに増大させることかでき、少なくとも空港付近の外側における現 在の過密を回避することが可能である。離着陸における隘路もまた、もし航空交 通管制システムか改善されれば大きく回避でき、それによって航空機間の横方向 および／または垂直方向の間隔を減少させ、衝突の危険を増大させずに上空の容 量を改善することがてきる。

海上または不居住地域上の長時間の飛行においては、航空機か例えばレーダによ って検出されえないので、地表からの正確な航空管制を行うシステムは現在のと ころ得られない。本発明のもう１つの目的は、そのような位置における航空機か 、それらの位置を中央管制ステーションへ、好ましくは衛星通信により報告しう るようにすることであり、その際報告の頻度は、システムにより決定されるへき 局地交通の激しさによって決定されつる。

前記諸目的および他の諸目的および諸利点は、本発明の位置指示システムによっ て実現され、該システムは、集団をなす同時に活動する移動ステーションであっ て、そのそれぞれか、幾何学的に分布した既知の位置を有する送信機からの信号 を受信することにより、該ステーションの地理学的位置を感知し、それぞれの関 与ステーションか、自身の識別名および地理学的位置を示す信号を、システムに 共通する無線チャネルにより送信する送信機と、他の関与移動ステーションから の信号を記憶するメモリ手段とを有し、本発明によれば、それぞれのステーショ ンはコンピュータとしての処理手段を有し、該処理手段は、前記幾何学的に分布 した送信機から受信する時間信号により精密制御されるタイムベースであって、 該タイムベースか、標準化されかつ所定の反復最大フレーム内において可算的で ある時間ブロックを画定する該タイムベースと、前記送信の感知されない空き時 間ブロックを登録するようになっている前記メモリ手段と、該空き時間ブロック の１つをその中における識別名および位置の自身の反復送信のために選択する手 段と、実質的に視線へ限定される範囲を有する周波数によって動作する前記送信 機と、好ましくは、前記時間ブロックの使用されている１つを、空いているとし て登録されている他のブロックへランダムにスイッチする手段と、を有する。

実施例においては、それぞれのステーションはまた、その周囲における交通密度 を決定し、かつその機能により、相次ぐフレームにおいて使用されるべき時間ブ ロックの数を決定する。

それぞれのステーション内には、例えば地図上に重ねられた池のステーションの 位置を示すモニタなどを設置するとよい。もう１つの有利な特徴は、地理学的近 隣からの実際の衝突の危険を決定して、乗員に危険信号の警報を与えることであ る。全ての航空交通上の移動を制御または監視するための地上管制センタ（区域 管制センターＡＣＣまたは飛行情報センターＦＩＣ）のネットワークか確立され ているので、全ての航空機の移動は地」二へ報告されるはずてあり、それゆえ原 理的には、航空交通管制のみか高度を含む経路の変更を割当てつる。不居住地域 においては、地上の管制センタへの危険な過密状態の報告は衛星通信によって行 わなくてはならない。

特殊な安全性および冗長度の特徴は、他の移動物体および／または地上ステーシ ョンから２次位置測定の目的の送信を用いる可能性があることである。もし航空 機が衛星による位置測定の手段を失えば、その航空機は、他の移動物体の、およ び／または、地上ステーションの送信に対する同期により、そのタイムベースに 基づく動作を保つことかでき、それらの航空機は、ＵＴＣ時間における良好なタ イミングによる正確なタイミングで位置信号を発射するので、それらは、人工衛 星に代わる地理学的に分布した２次送信機系として役立ちうる。

本発明の実施例においては、例えば空港における地上ステーションは、近くの航 空機に、送信を自発的に停止し、ステーションか指示した最大フレームの時間ブ ロック内における命令されたモードでの送信ヘスイッチすることを命令できるよ うに考えられている。地上ステーションは、この命令を１回たけ与える必要かあ るだけて、これは従来のポーリングに比し、チャネルの占有か大きく節約できる ことを意味する。現在使用されているレーダ監視と比較すると、空港に向かって 進入する航空機は、たとえそれらか共通の方向に進入しても、互いに隠蔽するこ とかない。地上ステーションからの命令は、航空機か接近した時は、例えば、そ れぞれの最大フレーム内において数回送信するというように、より頻繁に送信す るよう変更される。

もう１つの実施例においては、同しシステムか、例えば空港における地」二交通 の追跡のために用いられつる。

その場合、飛行場に許されたそれぞれの車両は、関係の地上管制ユニットへ信号 を送り、また他の車両または航空機により受信される完全なシステムを具備して いる。

少なくとも地上管制ステーションは、その場合、全ての車両および航空機の移動 を示す、地図を有するディスプレイを存し、もし所望ならは車両も同様に装備さ れうる。

同様に装備された航空機も見られる。大きい空港では、数百の車両および航空機 か動き回っているのて、そのシステムは安全性を改善するのに大きく寄与するは ずである。

局地的タイｊ、ベースは、ＧＰＳシステムによって動作する時は、それぞれの人 工衛星かＵＴＣ時間での時間信号を発射するので、極めて正確になされうる。位 置を計算するためには、未知の３つの空間庫標および時間か存在するので、最少 限４つの人工衛星から受信しなくてはならない。光速度は既知であるから、衛星 までのそれぞれの距離と真のＵＴＣ時間とは、それらの時間信号から決定される 。（もし高度か既知ならは、理論的には３つの衛星のみか必要となる）。その場 合、得られるＵＴＣ時間は、約１００ｎｓの精度を有することか期待されうる。

明白な軍事上の考慮により、（選択使用可能信号−３／Ａ、と呼はれる）衛星の 時間信号にランダムな特性の時間ジッタか加算されたものか作られ、極めて正確 な位置決定には、この時間シックを補償するために通達範囲内にある（基準ステ ーションと呼ばれる）地上ステーションにアクセスすることか必要となる。しか し、時間精度は、それぞれのステーションがこの種の精度を有するタイムベース へのアクセスを有するので、本発明の目的上極めて十分である。

そのような高精度のタイムベースを用いる代わりに、移動ステーションの１つか 、（し引きによって時間マスクとして指定されるように手配することかてきる。

ＧＰＳ衛星から得られる良好な標準時間にかんかみ、この時間を利用することは 好ましい。しかし、もしｌステーションのＧＰＳ衛星受信機か故障すると、他の 移動ステーションのタイマか予備手段として用いられうる。もしＧＰＳ衛星自体 か故障すれば、空港内に存在する固定ステーションから送信チャネルへ送られる 信号を頼ることにより、移動ステーションは、それら自身の位置を既知のものと して送信することかでき、劣りはするか非常の際にはなお使用可能な位置決定シ ステムを与える。本発明においては、従って、それぞれの移動ステーションは、 送信のために、共通のタイムベースにより定められた時間ブロックを利用する。

それぞれのステーションは、他のステーションにより占有されていない時間ブロ ックの選択を試みる。同時に、それぞれのステーションは、所定の無線周波数を 受信して、自身の位置に対する、少なくとも最も近い隣接ステーションの相対位 置を決定する。

自身のステーションは、そこから出発して、どれだけ頻繁に送信すべきかを決定 する。何もない海上の航空機は、その位置を多分毎分１回送信し、一方密度の高 い交通の中の池の航空機は、その位置を極めて短い間隔て送信しなくてはならな いはすである。

実施例においては、送信の衝突の危険は、自発的に送信するステーションか、時 間ブロックをスイッチしようとしていること、および空いているとの時間ブロッ クヘスイッチしようとしているか、の指示をを定期的送信によって知らせること により、大幅に減少せしめられつる。

この情報は、旧ブロック内の最後のメツセージおよび多分このブロック内の１つ またはそれ以上の以前の送信において送られる。その時他の関与者はこれを知る ので、この時間ブロックを専有しようとして衝突を起こすことはなくなる。新た な参入者は、送信前に１つまたはそれ以上の最大フレームを受信するので、この ように前もって専有されている時間ブロックにおいて送信を試みることはないは ずである。従って、この形式の衝突は、２つの新たな参入者か同時に進入してき て偶然双方か空き時間ブロックを専有する稀な場合を除外すれは、はとんと起こ らない。この確率は、システムへの参入か通常は空港から出発する時に行われ、 そこの中央管制ステーションにより命令されて送信を開始する事実によって、さ らに減少する。

本発明は、航空交通または海上における使用に制限されるものではなく、陸上に おいて、必要な装置を存する列車、トラック、タフソー、または動物、を追跡す るためにも使用されうる。ある場合、および特定の実施例においては、中央ステ ーションは、関与者に、それ自身の位置より多くのものを送信することを命令し うる。それぞれのステーションは、そのメモリ内に、それか受信した信号である 他の移動ステーションの位置を記憶する。

そこで、中央ステーションは、このメモリの内容を送信を要求して、多分中央ス テーションにより送信か受信されていない諸ステーノヨンの位置決定をすること ができる。

システム内の全ての移動ステーションか正確なタイムヘースを存するという基本 原理から出発すると、多様な時間ブロックの割当てを可能にし、それらの長さの 多様な選択を可能にし、さらに送信速度および送信において用いられる帯域幅を 多様にする事もてきる。

代表的な場合、また状況により、それぞれの送信において交換される情報は、＋ ５０−２００ビツトでありうる。９６００ホーの送信速度による時、そのような メツセージか要する時間は最大で２０ｍ５をやや超える。受信モードから送信モ ードヘスイッチするために１−３ｍ５の時間を要し、ステーションは送信のない 全ての時間ブロックを受信しなくてはならないので、そのような死んだ時間をそ れぞれの時間ブロック内に最初に配置して光速度を補償し、かつ送信しているス テーションか次に続く時間ブロックにおいて最後のメツセージを受信しうるよう にすることか必要である。その場合、適切な時ａｌ？ブロックの長さは２６．６ ６ｍ５でありうるので、毎分２２５０個の時間ブロックを含むことになる。実用 上の理由から、ある期間、例えば１分を、大体の最大フレームとすることか適切 である。

それぞれのステーションは、割当てられた周波数によってトラヒックを受信し、 どの時間ブロックか空いているかと、検出された信号をよこしたステーションの 位置とを、そのメモリ内に登録する。この情報は、近隣の諸ステーションかとの ような近さにあるかと、自身の送信かとのような頻繁さてなされるへきかと、を 決定するために自動的に処理される。近くに近隣のステーションを持たないもの は、頻繁に送信する必要はなく、例えは毎分２回または数回送ｆｉ　Ｌさえすれ ばよい。

情報はまた、モニタ上への表示のためにも処理されうる。その場合、周囲の諸ス テーションは、適切な縮尺でベクトルによって示され、その長さは速度を示し、 高度を示す数を有する。通常のレーダとは異なり、この画像または地図は、（プ ロットされた）固定座標系に関するものである。これによって、最終的な衝突の 危険の視覚による解析は著しく簡単化される。−ある場合、例えば目的が、衝突 を避けるために空港におけるサービス車両の秩序を保つことである場合には、そ れぞれの車両のモニタは省略することかできる。そのわけは、その場合には、も し中央管制ステーションかモニタ上においてシステムを監視していれば十分であ るからである。

上述のように、ステーションは自発モートで、または地上ステーション命令モー ドで動作するように考えられている。自発送信モートにおいては、個々のステー ションは、前の受信において占有されていないことかわかった時間ブロックを選 択する。１つより多くのステーションか同し時間ブロックおよび諸時間ブロック を専有することを避けるためには、それらのとれもか知りえない、同時の送信お よび受信を行うことは不可能なので、それらは、乱数発生器（擬似ランダムアル ゴリズム）の使用により頻繁に生しる間隔て、時間ブロックの選択を計画的に変 化せしめる。例えば、ステーションは、空き時間ブロックまで、ランダムに決定 された数の占有された時間ブロックを飛越しうる。もし前述のように、飛越しが 前に告知されており、従って新しい時間ブロックか先に専有されれば、相互妨害 は実際上排除されうる。

命令モートは、通常固定ステーション、例えば飛行場の航空管制ステーションか らの命令によってセントされる（地上ステーション命令モート）。固定ステーシ ョンは同しタイムヘースを有し、空き時間ブロック内において移動ステーション を呼出し、それらに個々の時間ブロツク系列を割当て、ぞれらが自発送信を停止 し、その後肢時間ブロック系列内においてのみ送信するようにする。

航空管制ステーションは、その場合、選択された諸ステーノヨンから任意の間隔 て位置情Ｎｆ得ることがてきる。

命令モードにおいては利用可能な時間ブロックを、例えば全最大フレームの７５ ９６に制限するのが適切であるが、たとえこの制限をしても、上述の例において は毎分１６８５個はとの時間ブロックか利用可能となる。たとえもし、５０機は との多さの航空機か正確に追跡されるへき場合でも、それらはその場合、約２秒 の間隔て送信しつる。これは、毎回転６−８秒はとよりも遅く回転するアンテナ を有する、標準的な回転レーダシステムと比較されるへきである。航空機は通常 異なるレートで送信し、最高レー１−は空港に極めて近い航空機においてのみ必 要であるから、この例は極めて概略的なものである。

航空交通管制ステーションはまた、適切な縮尺のディスプレイ上で交通を監視て き、これまで可能であったより遥かに正確な品質の監視を続けることが可能で、 特にレーダシステムか配置されえなかった、または配置されなかった区域におい てそうである。航空機管制のための重要な地上設置航空交通管制施設がまだ利用 できない地方に対し、本発明は、現在それらの地方が人手できる手段を超えた投 資対象施設の、高品質、高コス１へ効果の代用施設を与えうる。現在レーダの有 効範囲外にある地域上において、移動ステーションは、識別名、位置、高度なと を衛星通信によって、全ての位置の責任ある地上管制センタへ報告し、そこで地 上ステーションは航空機に、衝突を避けるためにその機首方位または高度を変え るよう命令する。正確な時刻に到着し、それによって空港に着陸する前の待機パ ターンにおける混雑および待ち行列または旋回を避けるために、航空交通管制は 航空機がある速度で巡航すべきことを示唆する。

本発明は、航空交通に対して可能ないくつかの利点を与える。第１の利点は、無 線標識によって定められ、以前には過密を招来し、時々は飛行場間の飛行の長さ を必要以上に長くした、飛行回廊−航空路を不要にしうろことである。第２の利 点は、航空機および地上車両の移動の追跡の可能性を改善することである。多く の場合、滑走路の容量は増大せしめられうる。大なぎにおいては、滑走路上の航 空機により作りだされる空気の混乱は数分開成るか、通常は、それらは風により 極めて速やかに除去されるので、たとえ弱い横方向からの風によっても、衝突の 危険性を増大させることなく、相次ぐ着陸航空機、または出発航空機間の間隔か 減少せしめられつるので、容量は増大せしめられうる。視界が悪い場合でも、航 空機は地上において高速度で誘導滑走しうるので、滑走路の占有時間は減少せし められ、容量は改善される。

付録Ｘには、民間航空に対するある可能な応用の概要か与えられている。

海上交通における大問題は、多くの航路および港が過酷な過密状聾にあって、特 に悪天候の場合に危険を生しることてあり、衝突か深刻な結果を与えるのは船舶 に対してたけてはない。この場合にも、本発明は極めて価値かある。もし海上交 通および航空交通の双方か本発明の装置を備え、それぞれの装置か自身の割当て 周波数を有すれは、追加の利点か得られうる。海における遭難の場合、遭難した 船舶は、航空交通周波数に割込んてメーデーメッセーソを送信することを許され 、航空機は高高度にあるので、そのメソセージは航空機のステーションにより捕 捉されやすい。飛行中の該ステーションはその時、海上交通周波数に割込むこと かでき、その送信は他の船舶に到達しつるか、遭難した船舶からの位置信号は該 他の船舶に到達することはできない。

図面の簡単な説明 ７Ｆ、１図は、本発明のステーションの概略ブロック図を示す。

第２図は、ステーション用の通信プロセッサを示す。

第３図から第７図までは、コンピュータプログラムの例に対するそれぞれのフロ ーダイアダラムを示す。

発明の実施例の詳細な説明 例 第１図に示されている移動ステーションは、交通の追跡を行うユニソｌ−１と、 プレセンテーノヨンコンピュータ２と、パイロノー・か交通を監視するための、 交通を視覚的に観察しうるモニタ３と、を含む。ユニットＩは、複数の人工衛星 からの信号を受信する、ＧＰＳのための衛星受信機４を含み、該信号は、時間信 号および軌ｊＪ！要素を含む。原理的には、本発明は、ＧＰＳ衛星の使用に制限 されるわけてはなく、ロソアのＧＬＯＮＡＳＳシステムまたはＧＰＳとＧ　Ｌ　 ＯＮＡ　Ｓ　Ｓとの組合せも、移動物体の位置の決定に用いられうる。そのよう なＧＰＳユニットは、例えは米国のＭａｇｎａｖｏｘ　Ｃｏｒｐ、がら発売され ているＭａｇｎａｖｏｘ　ＭＸ　４２００のように、市販されている。従って、 そのようなユニットか、高精度の経度および緯度による地理学的位置と、いくら が精度の低い高度と、極めて高精度のＵＴＣ時間と、を供給しうること以外には 何も説明する必要はない。さらに、速度および進路についての情報も得られる。

この情報は、通信プロセッサ５において利用されうるものであり、このプロセッ サはさらに送受信機６に接続されている。衛星受信機４はｌ、４ＧＨｚで働き、 一方該送受信機はｌ　４１ＭＨｚで働く。

第２図には、通信プロセッサの例がさらに詳細に示されている。

それぞれの送信動作においては、以下のｔａｆυが送り出される。

ｌ　開始フラグおよび自発発射モーｉ・であるか、命令送信モートであるかを示 すコート。（８ヒント）２、ステーションの識別コート。（それぞれか６ビツト の８符号で、４８ヒノ１〜） ３、経度および緯度で表された位置。（１／１０００分を単位とする２４ビツト の経度；Ｉ／１０００分を単位とする２５ビツトの緯度） ４、速度、１１ビツト、Ｉ、０３ｍ／ｓｅｃ　（２ノツト）間隔。

５、飛行方向、１２ビツト、Ｉ／１０度単位。

６、高度、■２ビット、４．８８ｍ（１６フイート）間隔。

７、時間、６ビツト、送信された値か実際の値だったときの時刻（０−６０ｓｅ ｃ）。

８、ブロックの変更の早期告知なとを宣言する、状態ビット。

９、制御チェックサム。

１０、終了フラグ。

第２図から明らかなように、通信プロセッサ５は、マイクロプロセッサｌＯと、 ＲＡＭＩＩと、プログラムメモリＦＲＯＭ！２と、タイマ回路１３と、を含み、 これらは全てデータバス１４およびアドレスバスＩ５を経て協働する。他の諸ユ ニットとの接続のために直列通信回路１６かあり、また、送信および受信のため に同期通信コプロセッサ１７かある。前記マイクロプロセッサはＨＤ６４１８０ チップ（日立）、コプロセッサはシーメンス５ＡＢ８２５２５　（バージョンＶ Ａ３）であればよい。

時間多重信号の追跡を行うタイマ回路１３は、ＵＴＣて時間同期された信号を、 導線＋８（第２図）を経てＧＰＳユニット４（第１図）から供給され、毎秒ｌ信 号を受信し、さらにＧＰＳシステムから時間情報を受信する。

トライバ１９および２０は、信号の適切な整合を得るための動作を行う。

ＲＡＭメモリ１１は、識別名および位置が記憶されかつ更新されるように、他の ステーションからの全ての受信信号のカタログを記憶する。全ての関与者は最大 フレーム内において受信され、メモリを真実でない関与者で満たさないように、 そのような関与者は、もし定められた時間内に再び受信されなければ除去される 。さらに、どの時間ブロックが空いているかについての情報か記憶される。通信 プロセッサはまた、交通の密度により、または中央地上ステーションからの命令 により、信号発射の反復レートを決定する。

マイクロプロセッサＩＯは、下記のいくつかの異なるプログラムを異なる優先順 位で駆動する、リアルタイムのオペレーティプシステムを含むソフトウェアによ って動作する。

プログラム１は、第１図のコンピュータ２であるか、または、固定ステーション の場合にはそれ自身のホストコンピュータでありうる、ホストコンピュータから データを読取りかつデコードする。第３図には、このプログラムのフローダイア グラムか示されている。

プログラム２は、第４図のフローダイアグラムに従って、ＧＰＳ受信機４から来 るデータを読取りかつデコードする。

プログラム３は、第５図に示されているフローダイアグラムに従って、トランシ ーバ６（第１図）に対するメツセージ、メツセージの伝送、および他の制御特性 を発生する。

プログラム４は、第６図のフローダイアグラムに従って、前記トランシーバから のデータメツセージの受信およびデコーディングを支援し、占存されている時間 ブロックまたは時間スロットのマツピングを含む他の使用者のディレクトリを更 新する。

プログラム５は、着陸および送信停止のため、または到達範囲外へ出たために受 信されなくなった関与者を除去することにより更新された使用者ディレクトリを 、保持する。さらに、自身の報告レートか、例えば、所定距離以内にある近隣ス テーションの数を計算することによって、計算される。最低送信レートは前もっ て定められており、それより低くはなれない。さらに、無線チャネル負荷か決定 される。プログラム５のフローダイアグラムは、第７図に示されている。

ブレゼンテーンヨンコンピュータ２は、データを通信プロセッサのメモリから取 出し、その情報を、一部はモニタにおける必要のために、また一部はノ＜イロ・ ノドへの必要な活動の告知を可能ならしめるために、操作する。

刺激のレベルおよび頻度か低い長い期間中において、十分な注意深さを保つこと は困難であるから、従って、ある判断基準（近くの他のステーションが自身のス テーションへ近づきつつある、など）により、注意を要求する正確な信号を発生 しうる価値は極めて高い。

適正な機能が行われるためには、全てのステーションに十分に保護されたタイム ベースを配置することが特に重要である。前記例においては、これは、ＧＰＳユ ニットから時間パルスを毎秒１回受けるタイマ回路１３において行われ、該回路 は、前記プロセッサのクロック周波数を要求される精度内で同期させることがで き、すなわち、それによって、割当てられる、または専有される、時間ブロック が保持されうる。

もしなんらかの理由で、ステーションのＧＰＳ受信機が使用されなくなれば、地 上ステーションを含めての近隣ステーションから受信される時間信号の援助を受 けることもできる。ラジオによって受信される信号は、既知の位置を有する、も う１つの複数の幾何学的に分布した送信機として用いられうる。位置の精度は、 もちろん低下しつる。その場合は、メツセージの中に位置情報の精度が劣る旨の 情報を含めるとよい。可能性の少ない事態であるか、なんらかの理由で万−ＧＰ Ｓ衛星が故障しても、このシステムはなお、複数の地上ステーションか共通の時 間を、例えば、存在する諸静止衛星から選択された衛星により校正される正確な 時計によって保ちうる限り、制約された限度て働きつる。

本システムを全世界的システムとして役立つものにするだめには、使用されるべ き周波数のため、また、例えば時間ブロックおよび時間フレームの配置のために 、共通のプロトコルか用いられることが必要である。従って、本例は、本技術分 野にたずされる者が容易に理解するように、本発明の限定的な意味をもたない適 用例としてのみ解釈されうるものである。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ　２ 国際調査報告 国際調査報告 フロントベージの続き （３１）優先権主張番号　９１０３５４２−８（３２）優先臼　１９９１年１１ 月２８日（３３）　ＥＪＥ先権主権主張国スウェーデン（Ｓ　Ｅ）（８１）指定 国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＰＲ，ＣＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ、Ｃ３，ＦＩ、ＨＵ、ＪＰ。

ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、Ｎ１Ｇ、ＭＷ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＵＳ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．同時に関与する移動ステーションの集団であって、それぞれのステーション が、複数の幾何学的に分布した既知の位置を有する送信機からの信号を受信する ことにより、その地理学的位置を知り、それぞれの関与ステーションが、自身の 識別名および地理学的位置を示す信号を共通無線チャネルにより送信する送信機 と、他の関与移動ステーションからの受信情報を記憶するメモリ手段とを有する 、前記同時に関与する移動ステーションの集団、を含む位置指示システムにおい て、それぞれの移動ステーションが、 ａ）前記複数の幾何学的に分布した送信機からの時間信号により正確に制御され るタイムベースであって、該タイムベースが、正規化され、可算的であり、かつ 共通の、正確な、所定の、反復する最大フレームを形成する時間ブロックを画定 する前記タイムベースと、ｂ）それぞれの最大フレーム内の空き時間ブロックを 占有し、その中で位置信号を前記共通無線チャネルにより自発的に送信する手段 と、 を有することを特徴とする、位置指示システム。
2. ２．前記共通無線チャネルが、周波数の検出範囲が実質的に視線へ限定される該 周波数を有し、前記複数の幾何学的に分布した送信機が時間信号を発射する人工 衛星を含み、それぞれの関与移動ステーションが、該発射された時間信号を用い て、その地理学的位置と、そのタイムベースを更新するための絶対畦間と、を計 算する手段を有することを特徴とする、請求項１記載の位置指示システム。
3. ３．前記移動ステーションが、地球の周囲に分布しうる航空機内に配置されるこ とを特徴とする、請求項２記載の位置指示システム。
4. ４．地上ステーションからの送信命令信号を感知し、また該命令信号を受信した 時前記自発送信を中断して、次に前記地上ステーションにより指示された時間ブ ロック内において地上ステーション命令モードで送信する、それぞれの移動ステ ーション内の手段を特徴とする、請求項３記載の位置指示システム。
5. ５．それぞれの移動ステーションが、使用される時間ブロックの計画的な配置換 えを行う手段と、他のステーションからの送信か検出されない前記最大フレーム 内の空き時間ブロックを登録するメモリ手段を含む手段と、を備えており、前記 配置換え手段が、前記最大フレーム内において所定の間隔毎に新しい占有されて いない時間ブロックをその送信のために選択することを特徴とする、請求項３記 載の位置指示システム。
6. ６．新しく選択された時間ブロック内における送信の前に、それぞれのステーシ ョンが、その現に占有されている時間ブロック内において該新しい占有されてい ないブロックヘスイッチするその意向を送信することを特徴とする、請求項５記 載の位置指示システム。
7. ７．占有されていない時間ブロックが検出されない時、地理学的に遠隔位置にあ る移動ステーションにより使用中の時間ブロックを占有するための、それぞれの 移動ステーション内の手段を特徴とする、請求項５記載の位置指示システム。
8. ８．それぞれの移動ステーションが、その最も近い近隣の移動ステーションまで の地理学的距離を決定する手段と、前記共通無線チャネル上の負荷を減少させる ために、それぞれの最大フレーム内の送信するための時間ブロックの数を前記距 離の関数として決定する手段と、を有することを特徴とする、請求項１記載の位 置指示システム。
9. ９．人工衛星からの前記信号が受信されない時、自身の位置を決定するために、 人工衛星内の前記複数の幾何学的に分布した送信機の１つまたはそれ以上の代わ りに近隣ステーションからの信号を用いる手段を特徴とする、請求項１記載の位 置指示システム。
10. １０．前記地上ステーションが、前記人工衛星の故障の場合に同期せしめられた 信号の発射を可能ならしめる、正確な時計を備えていることを特徴とする、組合 わされた請求項４および請求項９、に記載の位置指示システム。
11. １１．位置指示システムのための位置決定ステーションにおいて、該ステーシヨ ンが、地理学的位置を供給するために配置されたＧＰＳ衛星信号受信機と、該地 理学的位置を無線チャネルによって送信するトランシーバと、を含み、前記ステ ーションが、前記衛星信号受信機（４）と前記トランシーバとに接続された通信 プロセッサ（５）を含み、前記無線チャネルが物理的に制限された範囲を有する 周波数のものであり、前記通信プロセッサが、タイムベース（１３）と、該タイ ムベースと前記衛星受信機との間の時間同期接続と、マイクロプロセッサ（１０ ）と、該タイムベースにより決定される時間ブロック内において前記トランシー バによって受信される位置信号を収集するＲＡＭメモリ（１１）と、プログラム メモリ（１２）と、データバス（１４）と、アドレスバス（１５）と、近隣ステ ーションから受信され、前記ＲＡＭメモリから取出された位置メッセージを評価 する手段と、自身の位置信号を前記トランシーバヘ、他のステーションにより占 有されていない時間ブロック内におけるそれらの発射のために、自発モードで送 信する手段と、を含むことを特徴とする、位置決定ステーション。
12. １２．前記無線チャネルの範囲が実質的に視線へ制限されていることを特徴とす る、請求項１１記載の位置決定ステーション。
13. １３．地上ステーションからの地上ステーション命令信号を感知し、該命令信号 の受信後、自発送信モードによる代わりに該地上ステーションから命令されたよ うにのみ、前記無線チャネルにより位置信号を送信する手段を特徴とする、請求 項１０記載の位置決定ステーション。