特許 7078464 ナビゲーションシステム、ナビゲーション方法及び航空機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-23

(45)【発行日】2022-05-31

(54)【発明の名称】ナビゲーションシステム、ナビゲーション方法及び航空機

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/10 20060101AFI20220524BHJP

【ＦＩ】

G01S5/10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018113960

(22)【出願日】2018-06-14

(65)【公開番号】P2019215309

(43)【公開日】2019-12-19

【審査請求日】2021-03-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 豊

(72)【発明者】

【氏名】阪口 晃敏

(72)【発明者】

【氏名】山根 章弘

(72)【発明者】

【氏名】奈良橋 俊之

(72)【発明者】

【氏名】小野村 陽一

(72)【発明者】

【氏名】金田一 久美子

【審査官】▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６３００８９８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００３－１３９８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３４１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８０５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０９－５０２５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５１７７６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００ － Ｇ０１Ｓ ５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００ － Ｇ０１Ｓ １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

位置情報の取得対象となる航空機に搭載される受信機であって、３機以上の別の航空機にそれぞれ搭載されたナビゲーション装置から電波信号として発信された前記３機以上の航空機の各位置情報を含むナビゲーション信号を受信する受信機と、
前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載される信号処理装置であって、前記ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する信号処理装置と、
前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載される衛星ナビゲーション装置であって、少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する衛星ナビゲーション装置と、
を有し、
前記信号処理装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置と、前記衛星ナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置とを比較することによって、前記衛星ナビゲーション装置が衛星ナビゲーション信号を模擬した欺瞞信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出したことを特定した場合には、前記信号処理装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を用いて前記位置情報の取得対象となる航空機のナビゲーションを行うようにしたナビゲーションシステム。

【請求項2】

３機以上の航空機にそれぞれ搭載され、少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信する第１のナビゲーション装置であって、受信した前記衛星ナビゲーション信号に基づいて前記３機以上の航空機の位置を算出し、算出した前記３機以上の航空機の位置情報を含むナビゲーション信号を電波信号として発信する第１のナビゲーション装置と、
位置情報の取得対象となる航空機に搭載され、前記３機以上の航空機の位置情報を含む前記ナビゲーション信号を受信する第２のナビゲーション装置であって、受信した前記３機以上の航空機の位置情報を含む前記ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する第２のナビゲーション装置と、
前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載され、少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する衛星ナビゲーション装置と、
を有し、
前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置と、前記衛星ナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置とを比較することによって、前記衛星ナビゲーション装置が衛星ナビゲーション信号を模擬した欺瞞信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出したことを特定した場合には、前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を用いて前記位置情報の取得対象となる航空機のナビゲーションを行うようにしたナビゲーションシステム。

【請求項3】

請求項１記載のナビゲーションシステムを搭載した航空機。

【請求項4】

請求項１又は２記載のナビゲーションシステムで前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出するナビゲーション方法。

【請求項5】

３機以上の飛行中の航空機にそれぞれ搭載された第１のナビゲーション装置で少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信し、前記第１のナビゲーション装置で受信した前記衛星ナビゲーション信号に基づいて前記３機以上の航空機の位置を算出するステップと、
前記３機以上の航空機の位置情報を含むナビゲーション信号を電波信号として前記第１のナビゲーション装置から発信するステップと、
位置情報の取得対象となる飛行中の航空機に搭載された第２のナビゲーション装置で前記ナビゲーション信号を受信し、受信した前記ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出するステップと、
前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載された衛星ナビゲーション装置で少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信し、前記衛星ナビゲーション装置で受信した前記衛星ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出するステップと、
を有し、
前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置と、前記衛星ナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置とを比較することによって、前記衛星ナビゲーション装置が衛星ナビゲーション信号を模擬した欺瞞信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出したことを特定した場合には、前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を用いて前記位置情報の取得対象となる航空機のナビゲーションを行うナビゲーション方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ナビゲーションシステム、ナビゲーション方法及び航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、航空機等の移動体を目的地まで導くための代表的なシステムとしてアメリカ合衆国が運用する全地球測位網（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用したナビゲーションシステム（航法装置）が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。ＧＰＳを利用したナビゲーションシステムは、複数のＧＰＳ衛星からの電波をＧＰＳ受信機で受信することによって、ＧＰＳ受信機が搭載されている移動体の空間位置を検出するシステムである。尚、ＧＰＳ衛星の正式名称は、ＮＡＶＳＴＡＲ（Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｗｉｔｈ Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）である。

【0003】

ＧＰＳ衛星は、約２０，０００ｋｍの高度で飛行しているため、ＧＰＳ信号の強度は他のデータリンク用の電波信号の強度に比べて弱い。このため、妨害電波（ジャマー）が送信された場合には、妨害電波の有効範囲内ではＧＰＳ信号の受信が困難となる恐れがある。実際にＧＰＳ信号を装った信号による電波妨害（ジャミング）や欺瞞も報告されている。このため、ＧＰＳ信号の電波妨害を抑制する技術が提案されている（例えば特許文献３参照）。

【0004】

ＧＰＳ等の人工衛星を利用した全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）としては、他にロシアのＧＬＯＮＡＳＳ（ＧＬＯｂａｌ’ｎａｙａ ＮＡｖｉｇａｔｓｉｏｎｎａｙａ Ｓｐｕｔｎｉｋｏｖａｙａ Ｓｉｓｔｅｍａ）や欧州連合が計画しているＧａｌｉｌｅｏが挙げられる。尚、特定の地域を対象とする航法衛星システム（ＮＳＳ：Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）は、地域航法衛星システム（ＲＮＳＳ：Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる。

【0005】

現在では、航空機等の移動体のナビゲーションシステムの多くは、ＧＰＳに依存している。このため、ＧＰＳ信号の受信が困難な環境下でも使用可能なナビゲーションシステムの開発及び運用が重要である。

【0006】

ＧＰＳ信号を利用しないナビゲーションシステムとしては、ロラン（ＬＯＲＡＮ：ＬＯｎｇ－ＲＡｎｇｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）システムやオメガ電波航法システム（ＯＭＥＧＡ ｒａｄｉｏ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。ロランシステム及びオメガ電波航法システムは、いずれも地上に設置した基地局から電波信号を発信するシステムであり、海面高度付近まで使用することができる。

【0007】

ロランシステム及びオメガ電波航法システムは、２点からの距離差が一定である点の軌跡は双曲線になるという幾何学法則を用いるナビゲーションシステムである。具体的には、３箇所以上の基地局から発信されたナビゲーション信号を航空機側のナビゲーションシステムで受信し、ナビゲーション信号の到達時間の差に基づいて描かれる２つの双曲線の交点として航空機の位置が特定される。このような２つの双曲線の交点として航空機の位置を特定する航法は双曲線航法と呼ばれる。

【0008】

ロランシステムのうち、周波数が１００ｋＨｚの電波信号をナビゲーション信号として使用するロランシステムはロランＣと呼ばれ、周波数が１７５０ｋＨｚから１９５０ｋＨｚの電波信号をナビゲーション信号として使用するロランシステムはロランＡと呼ばれる。ロランＣで使用されるナビゲーション信号は、周波数が３０ｋＨｚから３００ｋＨｚの電波である長波（ＬＦ：Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に該当する。

【0009】

他方、オメガ電波航法システムでは、周波数が１０．２ｋＨｚから１３．６ｋＨｚの電波信号がナビゲーション信号として使用される。オメガ電波航法システムで使用されるナビゲーション信号は、周波数が３ｋＨｚから３０ｋＨｚの電波である超長波（ＶＬＦ：Ｖｅｒｙ Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に該当する。

【0010】

このようにロランシステム及びオメガ電波航法システムでは、主にＬＦ帯又はＶＬＦ帯の周波数を有する電波信号が使用される。このため、地表波の利用によって、基地局に設けられた送信機（トランスミッタ）と航空機等の移動体に設けられた受信機（レシーバ）との間を結ぶ直線距離（ＬＯＳ：Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）の範囲外での測位が可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特表平９－５０３０５８号公報

【文献】特表２００３－５１７７６２号公報

【文献】特開２００７－２３２６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかしながら、ＧＰＳの普及に伴ってロランシステム及びオメガ電波航法システムの基地局の数は減少している。このため、ロランシステム及びオメガ電波航法システムの使用範囲は限定的である。また、ロランシステム及びオメガ電波航法システムの基地局に必要な送信設備が大型であるという問題やナビゲーション信号の周波数が低いことに起因してナビゲーション精度が低下する場合があるという問題がある。

【0013】

そこで、本発明は、ＧＰＳ信号等の人工衛星から発信されるナビゲーション信号を利用できない場合であっても、十分な精度で航空機をナビゲートできるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムは、位置情報の取得対象となる航空機に搭載される受信機であって、３機以上の別の航空機にそれぞれ搭載されたナビゲーション装置から電波信号として発信された前記３機以上の航空機の各位置情報を含むナビゲーション信号を受信する受信機と、前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載される信号処理装置であって、前記ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する信号処理装置と、前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載される衛星ナビゲーション装置であって、少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する衛星ナビゲーション装置とを有し、前記信号処理装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置と、前記衛星ナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置とを比較することによって、前記衛星ナビゲーション装置が衛星ナビゲーション信号を模擬した欺瞞信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出したことを特定した場合には、前記信号処理装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を用いて前記位置情報の取得対象となる航空機のナビゲーションを行うようにしたものである。

【0015】

また、本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムは、３機以上の航空機にそれぞれ搭載され、少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信する第１のナビゲーション装置であって、受信した前記衛星ナビゲーション信号に基づいて前記３機以上の航空機の位置を算出し、算出した前記３機以上の航空機の位置情報を含むナビゲーション信号を電波信号として発信する第１のナビゲーション装置と、位置情報の取得対象となる航空機に搭載され、前記３機以上の航空機の位置情報を含む前記ナビゲーション信号を受信する第２のナビゲーション装置であって、受信した前記３機以上の航空機の位置情報を含む前記ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する第２のナビゲーション装置と、前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載され、少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出する衛星ナビゲーション装置とを有し、前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置と、前記衛星ナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置とを比較することによって、前記衛星ナビゲーション装置が衛星ナビゲーション信号を模擬した欺瞞信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出したことを特定した場合には、前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を用いて前記位置情報の取得対象となる航空機のナビゲーションを行うようにしたものである。

【0016】

また、本発明の実施形態に係る航空機は、上述したナビゲーションシステムを搭載したものである。

【0017】

また、本発明の実施形態に係るナビゲーション方法は、上述したナビゲーションシステムで前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出するものである。

【0018】

また、本発明の実施形態に係るナビゲーション方法は、３機以上の飛行中の航空機にそれぞれ搭載された第１のナビゲーション装置で少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信し、前記第１のナビゲーション装置で受信した前記衛星ナビゲーション信号に基づいて前記３機以上の航空機の位置を算出するステップと、前記３機以上の航空機の位置情報を含むナビゲーション信号を電波信号として前記第１のナビゲーション装置から発信するステップと、位置情報の取得対象となる飛行中の航空機に搭載された第２のナビゲーション装置で前記ナビゲーション信号を受信し、受信した前記ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出するステップと、前記位置情報の取得対象となる航空機に搭載された衛星ナビゲーション装置で少なくとも３つの人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号を受信し、前記衛星ナビゲーション装置で受信した前記衛星ナビゲーション信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出するステップとを有し、前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置と、前記衛星ナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置とを比較することによって、前記衛星ナビゲーション装置が衛星ナビゲーション信号を模擬した欺瞞信号に基づいて前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を算出したことを特定した場合には、前記第２のナビゲーション装置において算出された前記位置情報の取得対象となる航空機の位置を用いて前記位置情報の取得対象となる航空機のナビゲーションを行うものである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムの全体構成図。

【図2】図１に示すナビゲーションシステムの詳細構成図。

【図3】図１に示すナビゲーションシステムで位置情報の取得対象となる航空機２の位置を算出する際の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施形態に係るナビゲーションシステム、ナビゲーション方法及び航空機について添付図面を参照して説明する。

【0021】

（ナビゲーションシステムの構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムの全体構成図であり、図２は図１に示すナビゲーションシステムの詳細構成図である。

【0022】

ナビゲーションシステム１は、位置情報の取得対象となる航空機２の位置を求めるシステムである。具体的には、ナビゲーションシステム１は、３機以上の別の航空機３の位置をＧＰＳ信号に基づいて算出し、３機以上の別の航空機３の位置に基づいて位置情報の取得対象となる航空機２の位置を求めるシステムである。従って、ナビゲーションシステム１の一部は位置情報の取得対象となる航空機２に搭載され、ナビゲーションシステム１の別の一部は３機以上の別の航空機３に搭載される。

【0023】

より具体的には、ナビゲーションシステム１は、複数の第１のナビゲーション装置４及び第２のナビゲーション装置５を有する。３機以上の複数の航空機３には、それぞれ第１のナビゲーション装置４が搭載される。一方、位置情報の取得対象となる航空機２には、第２のナビゲーション装置５が搭載される。

【0024】

各第１のナビゲーション装置４は、少なくとも３つのＧＰＳ衛星６等の人工衛星から電波信号として発信される衛星ナビゲーション信号を受信し、受信した衛星ナビゲーション信号に基づいて第１のナビゲーション装置４の搭載対象となる航空機３の位置を算出する衛星ナビゲーション通信装置である。第１のナビゲーション装置４は、３機以上の複数の航空機３にそれぞれ搭載されるため、複数の航空機３に搭載された複数の第１のナビゲーション装置４によって、３機以上の航空機３の各位置が算出されることになる。

【0025】

第１のナビゲーション装置４の搭載対象となる３機以上の複数の航空機３はそれぞれ移動するため、各第１のナビゲーション装置４において算出される航空機３の位置は時間的に変化する。従って、各第１のナビゲーション装置４では、各時刻における航空機３の位置を表す時系列の位置情報が取得されることになる。

【0026】

また、各第１のナビゲーション装置４は、算出した航空機３の各時刻における位置を表す位置情報をナビゲーション信号として発信するように構成される。従って、３機以上の複数の航空機３に搭載された複数の第１のナビゲーション装置４からは、複数の航空機３の位置情報を含むナビゲーション信号が電波信号として発信されることになる。

【0027】

以降では、図示されるように人工衛星がＧＰＳ衛星６であり、衛星ナビゲーション信号がＧＰＳ信号である場合を例に説明するが他の人工衛星から発信される衛星ナビゲーション信号に基づいて複数の航空機３の各位置を検出する場合においても同様である。

【0028】

図示されるようにＧＰＳ信号に基づいて複数の航空機３の各位置が検出される場合であれば、各第１のナビゲーション装置４は、ＧＰＳ信号を受信するためのアンテナ７を備えたＧＰＳ受信機８、ＧＰＳ受信機８で受信したＧＰＳ信号に基づく公知の信号処理によってＧＰＳ受信機８が搭載された航空機３の各時刻における緯度、経度及び高度を含む位置を算出し、得られた航空機３の各時刻における位置情報をナビゲーション信号に変換する第１の信号処理装置９、第１の信号処理装置９で生成されたナビゲーション信号を電波信号として発信するアンテナ１０を備えた無線機１１で構成することができる。尚、第１の信号処理装置９は電気信号を処理する回路で構成することができる。

【0029】

一方、第２のナビゲーション装置５は、複数の第１のナビゲーション装置４から発信された３機以上の航空機３の位置情報を含む複数のナビゲーション信号を受信し、受信した３機以上の航空機３の位置情報を含む複数のナビゲーション信号に基づいて、位置情報の取得対象となる航空機２の位置を算出するナビゲーション通信装置である。

【0030】

第２のナビゲーション装置５は、位置情報の取得対象となる航空機２とは別の３機以上の複数の航空機３にそれぞれ搭載された第１のナビゲーション装置４から電波信号として発信される３機以上の航空機３の各位置情報を含むナビゲーション信号を受信するためのアンテナ１２を備えた受信機１３、受信機１３で受信したナビゲーション信号に対する信号処理によって受信機１３が搭載された航空機２の各時刻における緯度、経度及び高度を含む位置を算出する第２の信号処理装置１４で構成することができる。第２の信号処理装置１４は電気信号を処理する回路で構成することができる。

【0031】

航空機２の各時刻における位置は、例えば、双曲線航法によって算出することができる。双曲線航法では、異なる２つの位置から電波信号として発信された２つのナビゲーション信号の位相差に基づいて２つのナビゲーション信号の発信位置から受信位置までの距離の差が求められ、距離の差が一定となる位置を表す第１の双曲線が求められる。更に、第１の双曲線を求めるための２つのナビゲーション信号の発信位置のうち一方と同じ発信位置と、第１の双曲線を求めるための２つのナビゲーション信号の発信位置のいずれとも異なる発信位置から発信された別の組合せの２つのナビゲーション信号の位相差に基づいて、同様に第２の双曲線が求められる。そして、第１の双曲線と第２の双曲線の交点として３つのナビゲーション信号の受信位置を特定することができる。

【0032】

従って、互いに異なる位置を飛行する３機以上の複数の航空機３に搭載された第１のナビゲーション装置４から発信される３つ以上のナビゲーション信号を用いて上述したような双曲線航法演算を行えば、ナビゲーション信号の受信位置である航空機２の位置を求めることができる。すなわち、ＧＰＳ信号を用いることなく３機以上の複数の航空機３に搭載された第１のナビゲーション装置４から発信される３つ以上のナビゲーション信号のみに基づいて航空機２の位置を求めることができる。

【0033】

ＧＰＳ信号を用いずに航空機２の位置情報を取得することが必要となるのは、航空機２に搭載されたＧＰＳナビゲーション装置１５でＧＰＳ信号を受信できない場合である。典型的な例として、信号発信装置１６から発信されるＧＰＳ妨害信号による電波妨害（ジャミング）範囲に航空機２が浸入した場合には、ＧＰＳ信号の受信ができなくなる。また、航空機２の位置が、ロランシステムやオメガ電波航法システム等の地上に設置した基地局１７からの通達範囲外となる場合には、ＧＰＳ信号の代替となり得る電波信号の受信も困難となるか、受信できたとしても航空機２の位置の検出精度が著しく低下する。

【0034】

そこで、航空機２に搭載されたＧＰＳナビゲーション装置１５でＧＰＳ信号を受信できない場合には、ナビゲーション信号を発信する３機以上の複数の航空機３に、ＧＰＳ信号のジャミング範囲の外側を飛行させることができる。そうすると、ＧＰＳ信号のジャミング範囲の外側を飛行する複数の航空機３ではＧＰＳ信号を受信できるため、複数の航空機３の位置をそれぞれ基準位置として検出することができる。そして、複数の航空機３の位置を基準位置とする双曲線航法演算によって航空機２の位置を算出することができる。

【0035】

また、信号発生装置１６がＧＰＳ欺瞞信号を送信し、航空機２のＧＰＳナビゲーション装置１５に誤った位置情報を認識させようとする場合においても、第２の信号処理装置１４の出力する位置情報と比較することにより、ＧＰＳナビゲーション装置１５が欺瞞信号を受けていることを特定できる。そして、ＧＰＳナビゲーション装置１５の出力を用いずに第２の信号処理装置１４の出力を用いることにより、欺瞞を回避することが可能である。

【0036】

例えば、航空機２が防衛目的で前方展開している場合であれば、地対空ミサイル（ＳＡＭ：ｓｕｒｆａｃｅ－ｔｏ－ａｉｒ ｍｉｓｓｉｌｅ）による防空圏及びＧＰＳ信号のジャミング範囲の外側に３機以上の複数の航空機３を配置することによって、航空機２のナビゲーションを行うことができる。

【0037】

ナビゲーションシステム１による航空機２のナビゲーションが有用となる典型的なケースとしては、上述したように信号発信装置１６からＧＰＳ妨害信号又はＧＰＳ信号を模擬したＧＰＳ欺瞞信号が発信されている場合が挙げられる。ＧＰＳ妨害信号又はＧＰＳ欺瞞信号は本来のＧＰＳ信号よりも高い出力で発信される。そこで、ナビゲーションシステム１で使用されるナビゲーション信号についてもＧＰＳ信号の出力よりも高い出力で発信することがジャミングへの耐性を高める観点から効果的である。

【0038】

航空機２で受信されるナビゲーション信号の強度は、ナビゲーション信号が受信される航空機２と、ナビゲーション信号を発信する複数の航空機３との間における各距離によっても変化する。すなわち、ナビゲーション信号が受信される航空機２と、ナビゲーション信号を発信する各航空機３との間における距離が長い程、航空機２で受信されるナビゲーション信号の強度が低下する。

【0039】

そこで、ナビゲーション信号を発信する３機以上の航空機３と、ナビゲーション信号が受信される航空機２との間における距離を５００ｋｍ以内にしてナビゲーション信号を発信及び受信することが航空機２で受信されるナビゲーション信号の強度を十分な強度とする観点から効果的である。すなわち、ナビゲーション信号を発信する３機以上の航空機３と、ナビゲーション信号が受信される航空機２との間における距離を５００ｋｍ以内にすれば、約２０、０００ｋｍの距離を伝播するＧＰＳ衛星６からのＧＰＳ信号の強度よりも遙かに大きい強度でナビゲーション信号を航空機２に到達させることができる。

【0040】

また、ナビゲーション信号を１９５０ｋＨｚよりも高い周波数で発信すれば、ロランシステム及びオメガ電波航法システムを用いる場合に比べて双曲線航法演算による航空機２の位置の検出精度を向上させることができる。より好適な条件として、ナビゲーション信号を、周波数が３００ＭＨｚから３ＧＨｚである極超短波（ＵＨＦ：Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の電波信号として発信すれば、航空機２の位置の検出精度を、ＬＶやＶＬＶ等のＵＨＦよりも低い周波数の電波信号を用いる場合に比べて向上させることができる。

【0041】

（ナビゲーション方法）
次にナビゲーションシステム１による航空機２のナビゲーション方法について説明する。

【0042】

図３は、図１に示すナビゲーションシステム１で位置情報の取得対象となる航空機２の位置を算出する際の流れを示すフローチャートである。

【0043】

まずステップＳ１において、ＧＰＳ信号に基づいて位置の検出を行う第１のナビゲーション装置４をそれぞれ搭載した３機以上のナビゲーション用の航空機３がＧＰＳ信号を受信可能なエリアに配置される。例えば、ＧＰＳ信号のジャミング範囲の外側を飛行する経路で３機以上の航空機３が飛行する。そして、３機以上の飛行中の航空機３にそれぞれ搭載された第１のナビゲーション装置４で少なくとも３つのＧＰＳ衛星６から発信されるＧＰＳ信号が受信され、受信したＧＰＳ信号に基づいて３機以上の航空機３の位置が算出される。

【0044】

次に、ステップＳ２において、３機以上の航空機３の位置情報を含む複数のナビゲーション信号が電波信号として複数の航空機３に搭載された複数の第１のナビゲーション装置４から発信される。ＧＰＳ信号のジャミングに対抗しつつナビゲーション精度を向上させる観点からは、ＧＰＳ信号の出力よりも高い出力で１９５０ｋＨｚよりも高い周波数を有するナビゲーション信号、特にＵＨＦのナビゲーション信号を発信することが好適である。また、位置情報の取得対象となる航空機２から５００ｋｍ以内の位置に複数の航空機３を配置してナビゲーション信号を発信することが好適である。

【0045】

一方、ナビゲーションの対象となる航空機２、すなわち位置情報の取得対象となる航空機２は、ＧＰＳ信号を受信できないエリアを飛行することができる。例えば、位置情報の取得対象となる航空機２は、ＧＰＳ信号のジャミング範囲の内側を飛行することができる。

【0046】

次に、ステップＳ３において、位置情報の取得対象となる飛行中の航空機２に搭載された第２のナビゲーション装置５で３機以上の航空機３の位置情報を含む複数のナビゲーション信号が受信される。

【0047】

次に、ステップＳ４において、位置情報の取得対象となる航空機２に搭載された第２のナビゲーション装置５において、位置情報の取得対象となる航空機２の位置が算出される。すなわち、位置情報の取得対象となる航空機２に搭載された第２のナビゲーション装置５により、３機以上の航空機３の位置を入力データとする双曲線航法演算等のデータ処理が実行される。これにより、３機以上の航空機３の位置情報を含む複数のナビゲーション信号に基づく航空機２の緯度、経度及び高度を含む空間位置を各時刻について取得することができる。

【0048】

（効果）
以上のようなナビゲーションシステム１及びナビゲーション方法は、３機以上の航空機３から各航空機３の空間位置を表すナビゲーション信号を発信することによって、ナビゲーションの対象となる航空機２の位置を取得できるようにしたものである。

【0049】

このため、ナビゲーションシステム１及びナビゲーション方法によれば、ＧＰＳに依存せずに航空機２のナビゲーションを行うことが可能となる。また、ナビゲーション信号を航空機３から発信するため、地上に設置される基地局からナビゲーション信号を発信する場合とは異なり、ＬＯＳを確保することができる。その結果、ナビゲーションの対象となる航空機２がＧＰＳ信号等のジャミング範囲内に進入した場合であっても、電波信号を利用した航空機２のナビゲーションを行うことが可能である。

【0050】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【符号の説明】

【0051】

１ ナビゲーションシステム
２ 航空機
３ 航空機
４ 第１のナビゲーション装置
５ 第２のナビゲーション装置
６ ＧＰＳ衛星
７ アンテナ
８ ＧＰＳ受信機
９ 第１の信号処理装置
１０ アンテナ
１１ 無線機
１２ アンテナ
１３ 受信機
１４ 第２の信号処理装置
１５ ＧＰＳナビゲーション装置
１６ 信号発信装置
１７ 基地局

【図1】

【図2】

【図3】