特許 7377598 送信ユニットの位置を決定するためのシステムおよび方法、ならびに送信ユニットの位置を決定するためのシステムを備えた船舶

(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】2023-11-01

(45)【発行日】2023-11-10

(54)【発明の名称】送信ユニットの位置を決定するためのシステムおよび方法、ならびに送信ユニットの位置を決定するためのシステムを備えた船舶

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/14 20060101AFI20231102BHJP

   B63B 35/50 20060101ALI20231102BHJP

   G01S 13/74 20060101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

G01S5/14

B63B35/50

G01S13/74

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018143000

(22)【出願日】2018-07-30

(65)【公開番号】P2019049534

(43)【公開日】2019-03-28

【審査請求日】2021-02-12

【審判番号】

【審判請求日】2022-09-29

(31)【優先権主張番号】10 2017 117 495.8

(32)【優先日】2017-08-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】503195311

【氏名又は名称】エアバス・ディフェンス・アンド・スペース・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】キットマン クラウス

(72)【発明者】

【氏名】バーンズ サイモン

【合議体】

【審判長】濱野 隆

【審判官】田邉 英治

【審判官】岡田 吉美

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５１３０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０６９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９４８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５０３９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００７１７８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３２６９２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１４３０１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２５７８３１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G01S 5/14

G01S 5/30

G01S 11/02-11/10

G01S 13/74-13/84

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも４つの送信ユニット（１、２、３、４）の配置（２０）を有するシステム（１０）であって、
前記少なくとも４つの送信ユニット（１、２、３、４）のうちの第１の送信ユニット（１）は、残りの３つの送信ユニット（２、３、４）の各々に第１の送信信号（１１）を発信するように設計され、
前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）の各々は、前記第１の送信信号（１１）を受信し、前記第１の送信信号（１１）を受信した後、前記第１の送信ユニット（１）に第１の応答信号（１２）を返信するように設計され、
前記第１の送信ユニット（１）は、前記返信された第１の応答信号（１２）に基づいて、前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）に対する、前記第１の送信ユニット（１）に関する相対位置データを決定するように設計され、
前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）は、各々、送信ユニット（１、２、３、４）の前記配置（２０）の望ましい位置（１ａ、２ａ、３ａ、４ａ）に関する位置データを格納しており、
前記第１の送信ユニット（１）は、前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）から前記望ましい位置（１ａ、２ａ、３ａ、４ａ）に関する前記格納された位置データを取得するように設計され、
前記第１の送信ユニット（１）は、前記第１の送信ユニット（１）に関する前記決定された相対位置データと、全ての望ましい位置（１ａ、２ａ、３ａ、４ａ）との間の不一致差（ｄ）に基づいて、前記第１の送信ユニット（１）によって決定された前記相対位置データを、単一の望ましい位置（１ａ）に関する前記取得された位置データに割り当てるように、設計される、
システム（１０）。

【請求項2】

前記第１の送信ユニット（１）は、前記第１の送信ユニット（１）に関する前記決定された相対位置データと、前記割り当てられた望ましい位置（１ａ）との間の不一致差（ｄ）を捕捉し、前記捕捉された不一致差（ｄ）に基づいて、前記第１の送信ユニット（１）の時間パラメータおよび／または周波数パラメータを設定するように設計される、
請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項3】

前記第１の送信信号（１１）および／または前記第１の応答信号（１２）は、無線周波ベースの信号である、
請求項１または２に記載のシステム（１０）。

【請求項4】

前記第１の応答信号（１２）は、送信ユニット（１、２、３、４）の前記配置（２０）の前記望ましい位置（１ａ、２ａ、３ａ、４ａ）に関する前記位置データを有する、
請求項１～３の何れか一項に記載のシステム（１０）。

【請求項5】

前記第１の応答信号（１２）は、送信ユニット（１、２、３、４）の前記配置（２０）内の個別の送信ユニット（１、２、３、４）の配置（２０）に対する幾何学的境界条件に関するデータを有する、
請求項１～４の何れか一項に記載のシステム（１０）。

【請求項6】

前記第１の送信ユニット（１）は、前記幾何学的境界条件に関する前記データを使って、前記第１の送信ユニット（１）によって決定された前記相対位置データを、単一の望ましい位置（１ａ）に関する前記取得された位置データに割り当てるように設計される、
請求項５に記載のシステム（１０）。

【請求項7】

前記幾何学的境界条件は、１つの平面（１１０）中への前記少なくとも４つの送信ユニット（１、２、３、４）の前記配置（２０）を指定する、
請求項５または６に記載のシステム（１０）。

【請求項8】

少なくとも４つの送信ユニット（１、２、３、４）の前記配置（２０）中の各送信ユニット（１、２、３、４）は、前記配置（２０）に対して移動している移動物体（２００）からのレーダー信号（１３）を受信し、その後に前記移動物体（２００）に応答信号（１４）を発信するように設計され、これにより、少なくとも４つの送信ユニット（１、２、３、４）の前記配置（２０）に対する前記移動物体（２００）の相対位置を算定することができる、
請求項１～７の何れか一項に記載のシステム（１０）。

【請求項9】

前記配置（２０）は、合計８つの送信ユニット（１、２、３、４、５、６、７、８）を有し、そのうちの少なくとも６つの送信ユニット（１、２、３、４、５、６）は、１つの平面（１１０）中に実質上配置される、
請求項１～８の何れか一項に記載のシステム（１０）。

【請求項10】

前記合計８つの送信ユニット（１、２、３、４、５、６、７、８）のうちの２つの送信ユニット（７、８）は、前記平面（１１０）から或る距離をとって配置される、
請求項９に記載のシステム（１０）。

【請求項11】

請求項１～１０の何れか一項に記載のシステム（１０）を備えた船舶（１００）。

【請求項12】

少なくとも４つの送信ユニット（１、２、３、４）の前記配置（２０）は、航空機（２００）の着艦区域（１１１）を取り囲む、
請求項１１に記載の船舶（１００）。

【請求項13】

設置環境中に少なくとも４つの送信ユニット（１、２、３、４）を配置するステップ（Ｓ１）と、
残りの３つの送信ユニット（２、３、４）の各々に向け第１の送信信号（１１）を発信するステップ（Ｓ２）と、
前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）の各々によって、前記発信された第１の送信信号（１１（１））を受信し、前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）の各々によって、第１の送信ユニット（１）に向け第１の応答信号（１２）を返信するステップ（Ｓ３）と、
前記返信された第１の応答信号（１２）に基づいて、前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）に対する前記第１の送信ユニット（１）に関する相対位置データを決定するステップ（Ｓ４）と、
前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）によって、送信ユニット（１、２、３、４）の配置（２０）の望ましい位置（１ａ、２ａ、３ａ、４ａ）に関する位置データを格納するステップ（Ｓ５）と、
前記残りの３つの送信ユニット（２、３、４）から、前記望ましい位置（１ａ、２ａ、３ａ、４ａ）に関する前記格納された位置データを取得するステップ（Ｓ６）と、
前記第１の送信ユニット（１）に関する前記決定された相対位置データと、全ての望ましい位置（１ａ、２ａ、３ａ、４ａ）との間の不一致差（ｄ）に基づいて、前記第１の送信ユニット（１）によって決定された前記相対位置データを、単一の望ましい位置（１ａ）に関する前記取得された位置データに割り当てるステップ（Ｓ７）と、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線電波用の送信・受信ユニットの測位に関する。具体的には、本発明は、送信ユニットの位置を決定（determine）するためのシステムに関する。また、本発明は、送信ユニットの位置を決定するためのシステムを備えた船舶、および送信ユニットの位置を決定する方法にも関する。

【背景技術】

【0002】

ローカルのナビゲーションシステムが、複数の無線送信機のうちの或る個別の無線送信機または無線ビーコンの故障を被った場合、通常、そのシステムは、それでも実際上は運用可能であるが、或る程度のパフォーマンスの劣化を被る。十分な余力およびパフォーマンスを回復するために、多くの場合、不具合無線ビーコンを交換する必要がある。このため、交換前の無線ビーコンの物理的所在箇所すなわち位置および個体識別を入力して、交換後の無線ビーコンをプログラムすることができる。これは一般に、保全および修理作業の一部として保全要員によってマニュアルで実行され、一方では長い時間を要し他方では高い保全コストをもたらし得る。保全要員による無線ビーコンの取り替えと再プログラミングの間、無線ビーコンは動作不可能であり、これはまた、特に、ナビゲーションシステムの信頼性も損なう。さらに、この保全作業は、しばしば悪作業条件、特に劣悪な天候状態の下で、要員によって実行する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、複数の送信ユニットの配置中の１つの送信ユニットの位置の決定を改良することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この目的は、諸独立請求項の主題によって達成される。諸従属請求項および以降の説明によって典型的な実施形態が明らかにされる。

【0005】

本発明の一態様は、送信ユニットの位置を決定するためのシステムを明示（specify）する。本システムは、少なくとも４つの送信ユニットの配置を有し、この配置は、例えば送信ユニットの設置環境を形成する。これら少なくとも４つの送信ユニットのうちの第１の送信ユニットは、残り３つの送信ユニットの各々に向けて第１の送信信号を発信するように設計される。残り３つの送信ユニットの各々は、この第１の送信信号を受信し、第１の送信信号を受信した後、第１の送信ユニットに第１の応答信号を返信するように設計される。したがって、これら送信ユニットは、信号を受信するようにも設計される。しかして、これらの送信ユニットは送信・受信ユニットであり得、またはそのように称され得る。第１の送信ユニットは、返信された第１の応答信号に基づいて、残りの３つの送信ユニットに対する、第１の送信ユニットに関する相対位置データを決定するように設計される。残りの３つの送信ユニットは、各々、送信ユニットの配置内の諸送信ユニットの望ましい位置に関する位置データを格納している。第１の送信ユニットは、残りの３つの送信ユニットから望ましい位置に関する格納された位置データを取得するように設計される。第１の送信ユニットは、割り当てに基づいて送信ユニットの配置内の第１の送信ユニットの位置および／または個体識別を決めるため、例えばテーブル値に基づいて、第１の送信ユニットによって決定された相対位置データを、単一の望ましい位置に関する取得位置データに割り当てるように設計される。

【0006】

第１の送信ユニットの位置のかかる決定、具体的には望ましい位置の一意的な割り当ては、第１の送信ユニットの正確な位置を決めることを可能にする。これは、例えば、無線ビーコンシステム用の送信ユニットを交換する際に必要となり得る。送信ユニットの配置内の第１の送信ユニットの位置がこれにより正確に決められるので、保全要員によるさらなるマニュアルのプログラミングステップは不要となる。例えば、必要な割り当て値を取得することが可能、すなわち、システム中に既存の他の送信ユニットからダウンロードすることが可能である。本発明による、送信ユニットの位置を決定するためのシステムは、したがって、かかる送信ユニットに対する保全作業を、特に悪環境条件または悪天候状態の場合に、大幅に低減する。

【0007】

位置を決定するための本システムは、したがって、航空機のための着陸支援施設（landing aid）として、無線ビーコンを用いている船舶または船において特に有益であることが明らかとなろう。無線電波に対する送信・受信ユニットは、本発明によるシステムを使って上記のように位置決めされる。上記のように、これら送信ユニットは、無線ビーコンまたはビーコンライトに対する送信機であり且つ受信機であり得る。具体的には、これら送信ユニットは、無線送信機且つ無線受信機であり得る。

【0008】

少なくとも４つの送信ユニットを、相互に対して特定の空間的配置に位置付けることが可能である。この場合、これら送信ユニットは、相互に対しそれぞれ所定の距離に配置することができる。これら送信ユニットは、例えば、例として三角形または正方形など、特定のパターンに配置されてよい。また、４より多い送信ユニットをこの配置中に設けることも可能である。送信ユニットは、例えば、信号すなわち送信信号を発信するように、だが、また、例えば応答信号などの発信された信号を受信するようにも設計される。言い換えれば、これら送信ユニットは、送信信号を発信することができ、且つ、応答信号すなわち受付信号を受信することができる。

【0009】

したがって、第１の送信ユニットは、第１の送信信号を残りの少なくとも３つの送信ユニットに送信し、これに応じて、これら少なくとも３つ以上の送信ユニットは、それぞれ該第１の送信信号を受信する。第１の送信信号を受信した後、これら少なくとも３つの送信ユニットは、第１の送信信号の受信に応じて、それぞれ、第１の応答信号を生成しその第１の応答信号を第１の送信ユニットに返信する。この時点で、第１の送信ユニットは、送られた送信信号および返信された第１の応答信号に基づいて、第１の送信信号に対する相対的な位置のデータ決定することが可能で、この場合に、この相対的な位置のデータは、残りの３つの送信ユニットの各々に対する第１の送信ユニットの相対位置に関する情報を有する。すなわち、例えば、第１の送信信号および／またはそれぞれの応答信号の伝播時間の測定値を使って、第１の送信ユニットと、残りの３つの送信ユニットの各々との間の距離を計算することが可能で、最終的に、全体配置内の第１の送信ユニットの相対位置を得ることができる。したがって、これらの送信ユニットの間の距離は、これら信号の既知の伝播速度を考慮に入れて、伝播時間の測定値から計算することが可能である。

【0010】

また、残りの３つの送信ユニットは、送信ユニットの配置の望ましい位置に関する位置データを格納している。このことは、少なくとも４つの送信ユニットの配置中の各個別送信ユニットの望ましい位置に関する情報が、残りの３つの送信ユニット中に格納されていることを意味する。この場合、これら望ましい位置とは、例えば、完全に調節され同調され動作可能なナビゲーションシステムを準備するために、これら送信ユニットの望ましい位置を指す。したがって、これら送信ユニットが正しく望ましい位置にあったとすれば、さらなる位置の決定または較正はもはや必要がないことになろう。送信ユニットの望ましい位置に関する情報は、例えば、送信ユニットの配置の中に後で挿入された第１の送信ユニットによって、他の３つの送信ユニットから取得またはダウンロードすることができる。言い換えれば、この第１の送信ユニットは、ダウンロード手順の一部として、残りの３つの送信ユニットから、諸送信ユニットの望ましい位置に関する格納された位置データを入手することが可能である。このことは、第１の送信ユニットが残りの３つの送信ユニットから、望ましい位置に関する位置データを学習するという一種の学習プロセスを提供することを可能にする。

【0011】

したがって、当該配置中に既存の機能している送信ユニットを介して、望ましい位置データを提供することが可能なので、それらのデータを第１の送信ユニットの中に事前プログラムしたりまたは事前設定したりまたはマニュアルでプログラムしたりする必要はもはや一切ない。これは、特に、個別の送信ユニットを交換する際に、保全要員が、第１の送信ユニットすなわち交換後の送信ユニットの位置を決めるために、いかなるプログラミングステップももはや実行する必要がないので有益である。このことは、第１の送信ユニット、特に無線ビーコン送信ユニットを交換する際に、手早い、繰り返しが可能なプロセスを提供することを可能にする。

【0012】

応答信号によって決定された、残りの３つの送信ユニットに対する第１の送信ユニットに関する相対位置データは、次いで、或る位置値、すなわち格納される望ましい位置に割り当てられる。この割り当ては、例えば、決定された相対位置データを、望ましい位置に対する適切なテーブル値に割り当てることを含み得る。この場合、決定された相対位置データに対し、その決定された相対位置データに最も近い位置値または望ましい位置に割り当てるという規則が作成されてもよい。言い換えれば、この割り当ては、例えば、当該テーブル値に対し、決定された相対位置データのいかなる対応性もほとんどないなど、決定された相対位置データへの対応性が事実上排除されるような望ましい位置または望ましい位置に対するテーブル値は棄却される、という一種の排除法を含んでよい。逆に、決定された相対位置データと個別のテーブル値との間にほぼ対応性がある場合、決定された相対位置データを、テーブル値、すなわちテーブル値として格納される単一の望ましい位置に割り当てることができ、これにより、第１の送信ユニットの位置を望ましい位置に一意的に割り当てることが可能となる。斯くして、送信ユニット群の配置内の第１の送信ユニットの位置が正確に決められ、その結果、第１の送信ユニットを残りの３つの送信ユニットの配置の中に組み込むことができる。これにより、第１の送信ユニットは、送信ユニットの配置内で一意的に識別される。

【0013】

第１の送信ユニットの位置または個体識別が正確に決められた後は、少なくとも４つの送信ユニットの配置中の全ての送信ユニットが、今やシグナリングに関して相互に同調されまたはバランスされる。このことは、これら少なくとも４つの送信ユニットの正確な位置および／または個体識別の知識によって、送信ユニットの配置の環境中の、例えば航空機などの移動物体の正確な位置および／または方位を決定することが可能なことを意味する。具体的には、当該物体の相対位置および／または方位は、個別の送信ユニットの相互に対する位置が分かっているので、今や同調されている送信ユニットの配置中の各個別の送信ユニットと、該移動物体との間の伝播時間の測定値に基づいて算定することが可能である。

【0014】

本発明の一実施形態によれば、第１の送信ユニットは、第１の送信ユニットに関する決定された相対位置データと、割り当てられた望ましい位置との間の不一致を捕捉し、捕捉された不一致に基づいて、第１の送信ユニットの伝送パラメータを較正するように設計される。

【0015】

第１の送信ユニットに関する決定された相対位置データと、割り当てられた望ましい位置に関する位置データとの間の不一致は、例えば、決定された位置、すなわち現在の送信ユニットの配置内の第１の送信ユニットの位置と、第１の送信ユニットの望ましい位置との間の幾何学的距離の形で決定される。

【0016】

送信ユニットの配置内の第１の送信ユニットの現在位置は、例えば、第１の送信信号および第１の応答信号の伝播時間の測定値によって算定される。望ましい位置は、例えば、当該配置内の第１の送信ユニットの望ましい位置を示す格納された値である。したがって、決定された位置と望ましい位置との間の差が前述の不一致をもたらす。

【0017】

決定された位置と個別の望ましい位置との間の極めて小さな不一致は、決定値を、例えばテーブル検索の形で、複数の望ましい位置と比較することによって決めることが可能である。これにより、この極めて小さな不一致に属する望ましい位置を第１の送信ユニットに割り当てることが可能で、これにより、配置内の第１の送信ユニットの正確な位置および個体識別を一意的に決めることができる。この位置は、次いで第１の送信ユニットおよび／または残りの３つの送信ユニットに格納することが可能で、これにより、送信ユニットの配置内の各送信ユニットの位置および個体識別が既知となる。これは送信ユニットの配置の一種の初期化の達成を可能にし、その結果、次いでこの初期化され同調された配置によって、当該送信ユニットの配置と移動物体との間の相対位置および／または方位を決定することができる。

【0018】

本発明の一実施形態によれば、第１の送信ユニットの較正は、第１の送信ユニットの時間パラメータおよび／または周波数パラメータを設定することを含む。また、この較正は、時間値および／または周波数値の設定も含むことができる。

【0019】

これは、第１の送信ユニットによる送信信号の発信に対する時間値または時間群を設定することを意味する。加えてまたは代わりに、第１の送信ユニットによって発信される第１の送信信号の周波数を設定することもできる。例えば、時間パラメータまたは時間値、および／または周波数パラメータまたは周波数値が指定される。この時間パラメータおよび／または周波数パラメータは、第１の送信ユニット自体によって設定し指定することが可能である。

【0020】

全ての送信ユニットは、発信および受信、ならびに割り当ておよび較正の実行が可能な制御ユニットを備えることができる。第１の送信ユニットの制御ユニットは、残りの３つの送信ユニットから、望ましい位置に関する格納された位置データを取得するように、また、第１の送信ユニットによって決定された相対位置を、単一の望ましい位置に関する取得位置データに割り当てるように設計することが可能である。この制御ユニットは、データ処理システムまたはプロセッサであってよい。

【0021】

較正は、例えば、信号送信特性を変化させる幾何学的ギャップを考慮に入れる。これらは、なかんずく、温度差に起因するギャップであり、送信および応答信号の伝搬挙動に影響を与え得る。例えば、その結果は個別の送信ユニットの温度関連遅延であり得、これは較正によって補償することができる。

【0022】

本発明の一実施形態によれば、送信信号および／または第１の応答信号は無線周波ベースの信号である。

【0023】

送信信号および／または応答信号は、例えば、測定信号として使われる、具体的には、個別の送信ユニットの間の送信および応答信号の伝播時間を測定するために使われる、無線電波である。

【0024】

本発明の一実施形態によれば、応答信号は、送信ユニットの配置の望ましい位置に関する位置データを有する。

【0025】

この望ましい位置に関する位置データは、したがって応答信号を使って変調することが可能である。このことは、残りの３つの送信ユニットの各々によって第１の送信ユニットに発信される第１の応答信号は、望ましい位置に関する位置データを有することを意味する。これらのデータは、したがって、実際の無線周波ベースの測定信号を用いて変調することができる。これによって、第１の送信ユニット、すなわち新規に設置されたまたは交換後の送信ユニットへの伝播時間の測定に使われる第１の応答信号によって、望ましい位置に関する位置データを同時に転送することが可能である。

【0026】

本発明の一実施形態によれば、この第１の応答信号は、送信ユニットの配置内の個別の送信ユニットの配置に対する幾何学的境界条件に関するデータを有する。この境界条件は、数学的な境界条件であってよい。この幾何学的境界条件は、例えば、第１の送信ユニット、また送信ユニットの配置内の残りの送信ユニットの可能な位置の指定または制限を意味すると理解してよい。この境界条件は、情報として、残りの３つの送信ユニットの各々中に格納することができる。

【0027】

本発明の一実施形態によれば、第１の送信ユニットは、割り当てに基づいて送信ユニットの配置内の第１の送信ユニットの位置および／または個体識別を決めるため、第１の送信ユニットによって決定された相対位置データを、この幾何学的境界条件に関するデータを使って、単一の望ましい位置に関する取得位置データに割り当てるように設計される。

【0028】

例えば、この境界条件は、第１の送信ユニットの決定された相対位置を、３より少ない応答信号に基づいて、望ましい位置に割り当てることを可能にする、幾何学的位置境界値によって指定（specify）することができる。これは、この境界条件が、第１の送信ユニットのあり得る望ましい位置の一部を既に除外していることによる。したがって、第１の送信ユニットを割り当てるために、より少ない望ましい位置が選択対象として残される。

【0029】

本発明の一実施形態によれば、この幾何学的境界条件は、１つの平面中に少なくとも４つの送信ユニットの配置を指定する。

【0030】

該幾何学的境界条件は、例えば、１つの平面中に少なくとも４つの送信ユニットがあるとの条件であってよい。したがって、あり得る全ての望ましい位置を、第１の送信ユニットの決定された相対位置と比較する必要はない。具体的には、第１の送信ユニットを望ましい位置に割り当てるため用いることが可能な多数の可能性を限定することができる。これは、機能している、すなわち調節済みの送信ユニット配置が提供できるように、第１の送信ユニットが、送信ユニットの配置内でのその正確な位置および／または個体識別を最終的に反映する、単一の望ましい位置にだけ割り当てられるよう意図されていることによる。この調節済みの配置は、その後、該配置に対して移動している物体に対する航行支援施設（navigation aid）として使用が可能である。

【0031】

本発明の一実施形態によれば、少なくとも４つの送信ユニットの配置中の各送信ユニットは、該配置に対して移動している物体からのレーダー信号を受信し、その後に当該移動物体に応答信号を発信するように設計されており、これにより、少なくとも４つの送信ユニットのこの配置に対する移動物体の相対位置を算定することができる。

【0032】

上記により、当該送信ユニットの配置に対して移動する物体の航行のためのナビゲーション支援を提供することが可能である。この移動物体は、例えば、航空機、具体的にはヘリコプタまたは飛行機である。この送信ユニットの配置は、例えば、航空機の着陸敷地（landing site）の領域の中に配備され、これにより、該配置中の送信ユニットによって発信された航空機への応答信号によって、航空機のための航行情報を提供することができる。この航行情報（navigation information）は、当該送信ユニットの配置に対する航空機の相対位置および／または方位を含むことが可能である。

【0033】

本発明の一実施形態によれば、この配置は、１つの平面中に実質上配置された、合計で８つの送信ユニット、少なくとも６つ、好ましくはきっかり６つの送信ユニットを有する。４つの送信ユニットの配置の前述の全ての特質は、同様に８つの送信ユニットにも適用でき、この場合も、第１の送信ユニットの位置は、常に本発明によるシステムによって新規に決められる。これは、保全作業の一部として送信ユニットを交換する際には必要となり得、該作業では、新しい送信ユニット、此処では第１の送信ユニットが配置の中に据え付けられ、適合または調節された送信ユニットの配置が航行支援のため提供できるように直ちに位置決めを行う必要がある。この平面は、航空機特にヘリコプタのための着陸区域（landing area）を形成する。

【0034】

本発明の一実施形態によれば、合計８つの送信ユニットのうちの２つの送信ユニットは、当該平面から或る距離をとって配置される。

【0035】

これは、或る距離に配置されたこれら２つの送信ユニットが当該平面中にないことを意味する。或る距離に配置されたこれらの送信ユニットは、例えば、当該平面に平行に走る連絡ライン（connecting line）上にある。

【0036】

本発明の一態様は、送信ユニットの位置を決定するための本発明による前述のシステムを備えた船舶を明示する。

【0037】

この船舶は、例えば、艦船、具体的には軍用艦である。本船舶は、送信ユニットの配置の中の送信ユニットによって標識された、または取り囲まれたヘリポートを有することができる。

【0038】

本発明の一実施形態によれば、少なくとも４つの、好ましくは６つの送信ユニットの配置が航空機のための着陸区域を取り囲む。

【0039】

しかして、航空機の着陸区域の直接近傍に無線ビーコンを設けることが可能で、これにより、たとえ悪環境条件の中でも、船舶に対して航空機を安全にナビゲートすることができる。

【0040】

本発明の一態様は、本発明による前述のシステムを備えたプラットフォームを明示する。このプラットフォームは、静的なプラットフォームであっても、移動するプラットフォームであってもよい。したがって、本プラットフォームは、例えば、輸送車両、石油掘削プラットフォーム、ヘリポートなどであってよい。

【0041】

さらに、本プラットフォームは航空機であってもよい。例えば、本プラットフォームは有人または無人の航空機に組み込まれ、しかして、同様に有人または無人の航空機であってよい移動物体を、プラットフォームを有する航空機に対してナビゲートすることができる。具体的には、本発明によるシステムを備えたこのプラットフォームは飛行機であってよく、これに対して有人または無人の諸飛行機が正確に測位または方位付けできるように、これら諸エスコート機を前述の飛行機に対しナビゲートすることが必要である。この正確な測位または方位付けの実行を可能にするために、本発明によるシステムは、送信ユニットを交換することが必要となった場合、システム中の全ての送信ユニットに対する正確な位置および個体識別を前もって決定することが可能である。

【0042】

また、本プラットフォームは、陸上車両であってもよい。例えば、該プラットフォームは軍用陸上車両である。しかして、この陸上車両に対して移動する物体をナビゲートすることが可能である。例えば、この陸上車両に対し、有人または無人の航空機をナビゲートすることが可能である。

【0043】

本発明の一態様は、送信ユニットの位置を決定するための方法を明示する。本方法の一ステップにおいて、設置環境中に少なくとも４つの送信ユニットが配置される。さらなるステップにおいて、第１の送信信号が残りの３つの送信ユニットの各々に向け発信される。さらなるステップでは、発信された第１の送信信号が、残りの３つの送信ユニットの各々によって受信され、該残りの３つの送信ユニットの各々によって第１の応答信号が第１の送信ユニットに返信される。さらなるステップにおいて、返信された第１の応答信号に基づいて、残りの３つの送信ユニットに対する第１の送信ユニットに関する相対位置データが決定される。さらなるステップで、送信ユニットの配置の望ましい位置に関する位置データが、残りの３つの送信ユニットによって格納される。さらなるステップにおいて、望ましい位置に関する格納された位置データが、残りの３つの送信ユニットから取得される。さらなるステップでは、割り当てに基づいて送信ユニットの配置内の第１の送信ユニットの位置を決めるために、第１の送信ユニットによって決定された相対位置データが、単一の望ましい位置に関する取得位置データに割り当てられる。本方法の個別のステップは、任意の望ましい順序で、または前述した順序で実行することができる。

【0044】

本発明によるシステムは、ローカルのナビゲーションシステムが複数の無線送信機のうちの或る個別無線送信機または無線ビーコンの故障を被った場合に、特に有利であることが判明している。こういった場合には、故障した無線送信機を別の新しい無線送信機に物理的に交換することが必要なだけである。このとき、この新しい無線送信機の位置情報および個体識別の設定は、自発的に、すなわち自動的に遂行することが可能で、保全要員による入力はもはや必要ない。また、これにより、交換用無線送信機の在庫保持をより少なくすることも可能である。具体的には、個々の送信ユニットまたは個々の無線ビーコンのための交換部品を在庫する必要がない。

【0045】

言い換えれば、新規のビーコンライトまたは新規の無線送信機は、その前任機に関する格納されたデータ、すなわち、前任ビーコンライトの位置情報および個体識別など前任機の情報を、他の無線送信機から習得する。全体の布置（constellation）についてのデータ、すなわち前任機の情報でもあるが、これは各ビーコンライト中に格納が可能なので、これらのデータは、新規のビーコンライトによって、ビーコンライトの配置中の他の全てのビーコンライトから取得することができる。パフォーマンスサイクルの間に複数のビーコンライトが交換される場合、本システムはこれを検出でき、不具合信号を発信することが可能で、これにより、その期間における本システムの限定された動作能力の指標を通信することができる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】本発明の一例示的な実施形態による、少なくとも４つの送信ユニットの配置を示す。

【図2】本発明の一例示的な実施形態による、８つの送信ユニットの配置を備えた船舶の平面図を示す。

【図3】本発明の一例示的な実施形態による、８つの送信ユニットの配置を備えた船舶の側面図を示す。

【図4】本発明の一例示的な実施形態による、送信ユニットの位置を決定するための方法のフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0047】

これら図中の図示は概略であり厳密な縮尺ではない。

【0048】

以下の諸図の説明において様々な図中で同じ参照符号が用いられている場合、それらの参照符号は、同じまたは類似の要素を指す。但し、同じまたは類似の要素が異なる参照符号で示されることもある。

【0049】

図１は、送信ユニット１、２、３、４の配置２０内の第１の送信ユニット１の位置を決定するためのシステム１０を示す。この配置は、静的なプラットフォーム、または図１には描かれていないが移動するプラットフォーム上に配備することが可能である。少なくとも４つの送信ユニット１、２、３、４の第１の送信ユニット１は、残りの３つの送信ユニット２、３、４の各々に向けて第１の送信信号１１を発信するように設計される。残りの３つの送信ユニット２、３、４の各々は、第１の送信信号１１を受信し、第１の送信信号１１を受信した後、第１の送信ユニット１に向けて第１の応答信号１２を返信するように設計される。

【0050】

第１の送信ユニット１は、返信された第１の応答信号１２に基づいて、残りの３つの送信ユニット２、３、４に対する第１の送信ユニット１に関する相対位置データを決定するように設計される。この相対位置データは、第１の送信ユニット１から残りのそれぞれの送信ユニット２、３、４への第１の送信信号１１の伝播時間の測定値、および残りの送信ユニット２、３、４から第１の送信ユニット１への第１の応答信号１２の伝播時間の測定値から算定される。例えば、第１の送信ユニット１から第２送信ユニット２への第１の送信信号１１の伝播時間と、第２送信ユニット２から第１の送信ユニット１に戻る応答信号１２の伝播時間とが測定されて加算される。これにより、第１の送信ユニット１と第２送信ユニット２との間の距離は、これら信号の既知の伝播速度を考慮に入れて、これら伝播時間の測定値から計算することが可能である。

【0051】

残りの３つの送信ユニット２、３、４は、各々、送信ユニット１、２、３、４の配置２０の望ましい位置１ａ、２ａ、３ａ、４ａに関する位置データを格納している。望ましい位置１ａ、２ａ、３ａ、４ａが、全て図１に示されている。第１の送信ユニット１は、残りの３つの送信ユニット２、３、４から、例えば信号、具体的には応答信号１２を用いて変調されている位置データから、望ましい位置１ａ、２ａ、３ａ、４ａに関する格納された位置データを取得するように設計される。得られた全ての望ましい位置１ａ、２ａ、３ａ、４ａと、第１の送信ユニット１の決定された相対位置との間の不一致差ｄ、具体的には幾何学的距離ｄが算定できる。

【0052】

第１の送信ユニット１は、該第１の送信ユニット１によって決定された相対位置データを、上記の不一致差ｄを考慮に入れて、単一の望ましい位置１ａに関する取得位置データに割り当てるように設計される。例えば、決定された相対位置に対して最小の不一致差ｄを有する望ましい位置１ａが、第１の送信ユニット１に割り当てられる。これが、図１中の望ましい位置１ａである。これにより、この割り当てに基づいて、送信ユニット１、２、３、４の配置２０内の第１の送信ユニット１の位置および／または個体識別を決めることが可能で、その結果、調節され動作可能な、送信ユニット１、２、３、４の配置２０が得られ、該配置では、全送信ユニット１、２、３、４が、相互に同調され、該配置２０に対して移動する物体の航行のためのナビゲーション手段として今や使用が可能である。この割り当ての過程で、境界条件として、全ての送信ユニット１、２、３、４が１つの平面内に在るように計画することを指定（specify）することが可能であって、これにより、例えば、３つの送信ユニット１、２、３が１つの平面に在り、送信ユニット１と２との間、および送信ユニット１と３との間のそれぞれの距離を測定することの指定が、空間または配置２０中の送信ユニット１の相対位置を算定するために既に十分なので、２つの第１の応答信号１２に基づいて割り当てをすることが既に可能である。上記により、第１の送信ユニット１を実際に割り当てることが可能な望ましい位置に対する可能性の数を大幅に制限することができる。

【0053】

図２は、送信ユニット１の位置を決定するためのシステム１０を備えた船舶１００を示す。船舶１００は、艦船、具体的には航空母艦であってよい。このために、船舶１００は、図２には示されていない航空機のための着艦面（landing surface）または着艦区域１１１を有することができる。システム１０は、８つの送信ユニット１、２、３、４、５、６、７、８の配置２０を有し、このうちの６つの送信ユニット１、２、３、４、５、６は、平面１１０中に配置され、この平面１１０は着艦面を形成し、平面１１０中の６つの送信ユニット１、２、３、４、５、６は、航空機用の着艦区域１１１を取り囲んでいる。

【0054】

図３は、図２の船舶１００の側面図を示す。図３では、送信ユニット７および８が平面１１０中に配置されておらず、該平面から或る距離にあることを明瞭に見取ることができる。対照的に、６つの送信ユニット１、２、３、４、５、６は平面１１０中にある。システム１０または配置２０が動作可能であれば、すなわち送信ユニット１、２、３、４、５、６、７、８が全て調節され、位置決めされ、識別され、較正されていれば、全送信ユニット１、２、３、４、５、６、７、８は、航空機２００によって送信ユニット１、２、３、４、５、６、７、８に向けて発信されている送信信号１３の助力により、該航空機を航行させるためのナビゲーション手段として使用することが可能であり、送信ユニット１、２、３、４、５、６、７、８は、送信信号１３を受信した後、それぞれが航空機２００に応答信号１４を返信し、次いで、送信信号１３と応答信号１４との伝播時間の測定値に基づいて、船舶１００、しかして配置２０に対する航空機２００の相対位置および／または方位が算定される。これにより、航空機２００の船舶１００上への安全な着艦を確実にすることが可能である。この場合、送信ユニット１、２、３、４、５、６、７、８の配置２０は、任意の望ましい形を取ってよい。図２および図３は、かかる配置２０の単なる一例を示す。

【0055】

図４は、送信ユニット１の位置を決定するための方法のフローチャートを示す。ステップＳ１で、設置環境中に少なくとも４つの送信ユニット１、２、３、４が配置される。この設置環境は、静的であっても、あるいは移動するプラットフォーム上に配置されてもよい。さらなるステップＳ２で、残りの３つの送信ユニット２、３、４の各々に向け第１の送信信号１１が発信される。さらなるステップＳ３で、発信された第１の送信信号１１が、残りの３つの送信ユニット２、３、４の各々によって受信され、該残りの３つの送信ユニット２、３、４の各々によって、第１の送信ユニット１に第１の応答信号１２が返信される。さらなるステップＳ４で、残りの３つの送信ユニット２、３、４に対する第１の送信ユニット１に関する相対位置データが、返信された第１の応答信号１２に基づいて決定される。さらなるステップＳ５で、送信ユニット１、２、３、４の配置２０の個別の所定の望ましい位置１ａ、２ａ、３ａ、４ａに関する位置データが残りの３つの送信ユニット２、３、４によって格納される。さらなるステップＳ６で、第１の送信ユニット１によって、残りの３つの送信ユニット２、３、４から、望ましい位置１ａ、２ａ、３ａ、４ａに関する格納された位置データが取得される。加えて、さらなるステップＳ７で、割り当てに基づいて送信ユニット１、２、３、４の配置２０内の第１の送信ユニット１の位置を決めるために、第１の送信ユニットによって決定された相対位置データが、単一の望ましい位置１ａに関する取得位置データに割り当てられる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】