JP2003312591A - 航空機用ナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無人機であっても有人飛行の場合と同等な飛
行の安全性が得られる航空機用ナビゲーションシステム
を提供する。 【解決手段】 航空機１０に設けられた情報収集部１２
と、前記航空機と無線通信する地上に設けられた地上シ
ステム操作装置３０とを備えた航空機用ナビゲーション
システムであって、前記情報収集部は、前記航空機を操
縦する仮想の操縦者１１がいたと仮定したときに前記仮
想の操縦者が得る感覚に対応する感覚情報を収集し、前
記地上システム操作装置は、地上にいる地上操縦者３３
が前記無線通信を介して前記航空機を操縦するための操
作装置３６と、前記航空機の高度及び速度を示すセンサ
情報１４を表示する表示装置３５と、前記情報収集部か
ら前記無線通信を介して受信した前記感覚情報を前記地
上操縦者に与えるための情報付与部３７とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機用ナビゲー
ションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に示すように、航空機５０では、コ
ックピット内の操縦者５１が、ネットワーク５２にてコ
ックピットと共有化されたセンサ情報５３を判断しなが
ら操作装置５８を操縦していた。

【０００３】また、航空機５０のアクチュエータ５４
は、機上のネットワーク５２を経由して、コックピット
により電気的な信号により制御される。

【０００４】また、悪天候等によって視界が失われた場
合には、安全に飛行するシステムとして、視覚増強装置
５９によって、人工的に創生した現実の風景に極めて近
いリアリティのある擬似視界や目標コース５５が航空機
５０上の操縦者５１に提供されていた。これは、ＨＵＤ
（ヘッドアップディスプレイ）５７や透過型液晶パネル
（センサ情報表示装置５６）によって提供されていた。

【０００５】また、従来の無人機では、操縦がすべて制
御装置に置き換えられ、画像処理の結果やセンサ信号の
融合により、自機の状況を判断していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】航空機５０のコックピ
ット内でパイロット５１が操縦する有人飛行では、放射
線環境下や毒ガス環境下では、飛行することができなか
った。また、操縦がすべて制御装置に置き換えられる無
人機の場合、画像処理結果やセンサ信号の融合が複雑と
なり、高速性を要求される戦闘機のような高度な操縦は
不可能であった。

【０００７】また、民間航空機では、パイロット５１が
航空機５０の中にいるため、ハイジャックの危険性があ
った。また、戦闘機では、ステルス性が要求されるが、
操縦者５０の視界を確保するため、大きな透明なキャノ
ピーが必要であり、これが、ステルス性を妨げていた。

【０００８】無人機であっても有人飛行の場合と同等な
飛行の安全性が求められている。放射線環境下や毒ガス
環境下でも飛行できることが望まれている。高速性が要
求される戦闘機のような高度な無人操縦が可能であるこ
とが望まれている。民間航空機ではハイジャックの危険
性を減らすことが望まれている。ステルス特性を向上さ
せることが望まれている。

【０００９】本発明の目的は、無人機であっても有人飛
行の場合と同等な飛行の安全性が得られる航空機用ナビ
ゲーションシステムを提供することである。本発明の他
の目的は、放射線環境下や毒ガス環境下でも飛行できる
航空機用ナビゲーションシステムを提供することであ
る。本発明の更に他の目的は、高速性が要求される戦闘
機のような高度な無人操縦が可能である航空機用ナビゲ
ーションシステムを提供することである。本発明の更に
他の目的は、民間航空機ではハイジャックの危険性を減
らすことができる航空機用ナビゲーションシステムを提
供することである。本発明の更に他の目的は、ステルス
特性を向上させることができる航空機用ナビゲーション
システムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下に、［発明の実施の
形態］で使用する番号・符号を用いて、［課題を解決す
るための手段］を説明する。これらの番号・符号は、
［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記
載との対応関係を明らかにするために付加されたもので
あるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技
術的範囲の解釈に用いてはならない。

【００１１】本発明の航空機用ナビゲーションシステム
は、航空機（１０）に設けられた情報収集部（１２）
と、前記航空機（１０）と無線通信する地上に設けられ
た地上システム操作装置（３０）とを備えた航空機用ナ
ビゲーションシステムであって、前記情報収集部（１
２）は、前記航空機（１０）を操縦する仮想の操縦者
（１１）がいたと仮定したときに前記仮想の操縦者（１
１）が得る感覚に対応する感覚情報を収集し、前記地上
システム操作装置（３０）は、地上にいる地上操縦者
（３３）が前記無線通信を介して前記航空機（１０）を
操縦するための操作装置（３６）と、前記航空機（１
０）の高度及び速度を示すセンサ情報（１４）を表示す
る表示装置（３５）と、前記情報収集部（１２）から前
記無線通信を介して受信した前記感覚情報を前記地上操
縦者（３３）に与えるための情報付与部（３７）とを備
えている。

【００１２】本発明の航空機用ナビゲーションシステム
において、前記情報収集部（１２）は、前記航空機（１
０）のコックピットに配された前記仮想の操縦者（１
１）の目に相当するように設けられた視覚入力装置と、
前記仮想の操縦者（１１）が受ける加速度を検出する加
速度センサとを含んでいる。

【００１３】航空機（１０）上と地上装置（３０）で、
無線ネットワークによりデータを共有し（３１、３
２）、地上の操縦者（３３）に、あたかも、航空機（１
０）上のコックピットと同様な環境を与え、経験豊かな
人間（３３）の判断を用いて操縦させる。本発明の航空
機（１０）は、固定翼機、回転翼機を問わない。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の航空機
用ナビゲーションシステムの一実施形態を説明する。

【００１５】本実施形態の航空機用ナビゲーションシス
テムは、無人の航空機１０を地上から安全に飛行させる
ものである。本実施形態は、無人航空機１０に設けられ
た仮想の操縦者１１と、地上に設けられた地上システム
操作装置３０とを備えている。仮想の操縦者は、例え
ば、ダミー人形により実現される。

【００１６】地上システム操作装置３０において、操作
装置３６は、図２の操作装置５８に対応し、センサ情報
表示装置３５は、図２のセンサ情報表示装置５６に対応
し、視覚増強装置３９は、図２の視覚増強装置５９に対
応し、目標コース３８は、図２の目標コース５５に対応
し、ＬＡＮ４１は、図２のＬＡＮ５２に対応している。

【００１７】無人航空機１０において、アクチュエータ
１６は、図２のアクチュエータ５４に対応し、ＬＡＮ１
７は、図２のＬＡＮ５２に対応し、センサ情報１４は、
図２のセンサ情報５３に対応している。

【００１８】地上システム操作装置３０は、無人航空機
１０との間での、双方向通信が可能な無線伝送装置を備
えている。地上システム操作装置３０と航空機１０は、
無線ネットワークにてデータを共有している（データリ
ンク３１、３２）。

【００１９】地上システム操作装置３０では、航空機１
０内のコックピットと同じ位置に、同じ種類の計器盤
（センサ情報表示装置）３５及び操作装置３６が設置さ
れている。

【００２０】地上システム操作装置３０には、地上の操
縦者３３に五感を与える情報付与部３７が設置される。
その情報付与部３７には、頭部搭載型表示装置（ＨＭ
Ｄ：Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）のよ
うな視覚再生装置、ヘッドホンのような聴覚再生装置、
ピエゾ素子のような触覚再生装置、加速度再生装置、に
おい再生装置などが含まれる。

【００２１】航空機１０上には、仮想の操縦者１１が設
置される。仮想の操縦者１１は、情報収集部１２を備え
ている。その情報収集部１２は、人間の目に相当したビ
デオカメラのような視覚入力装置、耳に相当したマイク
のような聴覚入力装置、背中には触覚センサ、加速度セ
ンサを備えている。

【００２２】情報収集部１２による検出結果は、ネット
ワークを介して地上システム操作装置３０と共有され
る。仮想の操縦者１１には、他の感覚センサを備えるこ
とも可能である。また、情報収集部１２は、上記の複数
種類の感覚を全て備えている必要は無い。仮想の操縦者
１１には、目に相当する視覚入力装置の撮像範囲を変え
るための視線移動装置１３が設けられている。

【００２３】航空機１０によって検出された航空機１０
の飛行に必要なセンサ情報（高度、速度、温度、気圧）
１４は、ネットワークを介し、地上システム操作装置３
０と共有される。

【００２４】仮想の操縦者１１に対する外界１５の状況
は、地上システム操作装置３０とネットワークで共有さ
れる。その仮想の操縦者１１に対する外界１５の状況
は、地上システム操作装置３０の操縦者３３に、頭部搭
載型表示装置のような視覚再生装置、ヘッドホンのよう
な聴覚再生装置、ピエゾ素子のような触覚再生装置、加
速度再生装置、におい再生装置を含む情報付与部３７に
より与えられる。

【００２５】これにより、操縦者３３は、航空機１０の
コックピット上での視覚、聴覚、触覚等の感覚を地上に
いながら得ることができる。視覚再生装置は、ハーブド
ーム状に形成することにより、操縦者３３に広域の視野
を与える装置とすることもできる。

【００２６】地上システム操作装置３０のセンサ情報表
示装置３５の計器盤には、ネットワークで共有された、
航空機１０に必要なセンサ情報（高度、速度、温度、気
圧）１４が表示される。そのセンサ情報表示装置３５
は、操縦者３３によって視認される。

【００２７】地上システム操作装置３０での、操縦者３
３による操縦桿等の操作装置３６の動作信号は、ネット
ワークを介して航空機１０に送信される。すなわち、操
作装置３６の動作信号は航空機１０と共有される。航空
機１０の昇降舵のようなアクチュエータ１６は、地上の
操縦者３３により操作装置３６が操作されたときの動作
信号（電気信号）に基づいて駆動される。

【００２８】また、悪天候等によって視界が失われた場
合の安全に飛行するシステムとして、人工的に創生した
現実の風景に極めて近いリアリティのある擬似視界や目
標コース３８等の視覚増強のためのデータも、航空機１
０上と地上システム操作装置３０で共有され、地上シス
テム操作装置３０の視覚増強装置３９に表示することも
できる。

【００２９】これにより、地上の操縦者３３に、あたか
も、航空機１０上のコックピットと同様な環境を与える
ことができる。地上の操縦者３３は、視覚、聴覚、計器
盤の情報と視覚増強の情報より、自身の持つ経験を生か
して、地上の操作装置３６を操作する。これにより、地
上において、あたかも、航空機１０上にいるかのような
操縦をすることが可能となる。

【００３０】さらに、地上システム操作装置３０におい
て、ネットワーク４１は、単一の通信路でも、複数の通
信路を用いてもよい。地上システム操作装置３０は、衛
星通信を用いれば、地上にいながらより広域の操縦が可
能となる。

【００３１】地上の操縦者３３の体の動きをビデオカメ
ラ４２で検出し、それを体の動きのデータとして抽出
し、このデータを航空機１０の仮想操縦者操作装置へ伝
送し、航空機１０上の仮想の操縦者１１の体を動かすこ
とで、視覚上の効果を高めることができる。体の動き
は、その一部、例えば手だけであってもよい。

【００３２】また、仮想の操縦者１１の体の動作を行わ
ない場合、ビデオカメラ４２で検出した地上システム操
作装置３０の操縦者３３の動きを、仮想の操縦者１１で
得られる視覚情報に重ね合わせ、外界再生装置３７で再
生することで、視覚上の効果を高めることもできる。

【００３３】地上システム操作装置３０は、操縦者３３
の頭部の動き、視線方向を検出する頭部移動・視線方向
検知センサ４３を備えることができる。この頭部移動・
視線方向検知センサ４３で検出されたデータを、航空機
１０と共有し、仮想の操縦者１１の頭部を、地上の操縦
者３３の頭部と同様の動きとすることで、さらに臨場感
を増すことができる。

【００３４】地上システム操作装置３０の操作装置３６
は、航空機１０上と同様な反力を与えるようにすること
で、操作感をより航空機１０上に近づけることができ
る。

【００３５】本実施形態の無人飛行機の遠隔操縦システ
ムでは、以下の効果を奏することができる。

【００３６】地上の操縦者３３に、航空機１０上の操縦
と同様の感覚、情報を与えることで、有人飛行の場合と
同様に、操縦者３３の判断で無人機の操縦をすることが
可能となるので、安全性が向上する。

【００３７】また、悪天候等によって視界が失われた場
合でも、飛行が可能となる。さらに、放射線環境下や毒
ガス環境等でも、飛行することができ、高速性を要求さ
れる戦闘機のような高度な無人操縦が可能となる。

【００３８】民間航空機では、無人飛行機とすることに
より、ハイジャックの危険性を減らすことができる。ま
た、無人飛行機は、人命救助用や農薬散布用にも使用で
きる。戦闘機では、ビデオカメラ部分のみで視覚を得る
ことが可能となるため、ステルス特性を向上させること
ができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の航空機用ナビゲーションシステ
ムによれば、無人機であっても有人飛行の場合と同等な
飛行の安全性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の航空機用ナビゲーションシス
テムの一実施形態の形態を示すブロック図である。

【図２】図２は、従来の有人航空機の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０ 航空機 １１ 仮想の操縦者 １２ 情報収集部 １３ 視線移動装置 １４ センサ情報 １５ 外界 １６ アクチュエータ １７ ＬＡＮ ３０ 地上システム操作装置 ３１ データリンク ３２ データリンク ３３ 操縦者 ３５ センサ情報表示装置 ３６ 操作装置 ３７ 情報付与部（外界再生装置） ３８ 目標コース ３９ 視覚増強装置 ４１ ＬＡＮ ４２ ビデオカメラ ４３ 頭部移動・視線方向検知センサ ５０ 航空機 ５１ 操縦者 ５２ ネットワーク ５３ センサ情報 ５４ アクチュエータ ５５ 目標コース ５６ センサ情報表示装置 ５７ ＨＭＤ ５８ 操作装置 ５９ 視覚増強装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機に設けられた情報収集部と、 前記航空機と無線通信する地上に設けられた地上システ
   ム操作装置と を備えた航空機用ナビゲーションシステムであって、 前記情報収集部は、前記航空機を操縦する仮想の操縦者
   がいたと仮定したときに前記仮想の操縦者が得る感覚に
   対応する感覚情報を収集し、 前記地上システム操作装置は、 地上にいる地上操縦者が前記無線通信を介して前記航空
   機を操縦するための操作装置と、 前記航空機の高度及び速度を示す情報を表示する表示装
   置と、 前記情報収集部から前記無線通信を介して受信した前記
   感覚情報を前記地上操縦者に与えるための情報付与部と
   を備えている航空機用ナビゲーションシステム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の航空機用ナビゲーション
   システムにおいて、 前記情報収集部は、 前記航空機のコックピットに配された前記仮想の操縦者
   に対応する目に相当するように設けられた視覚入力装置
   と、 前記仮想の操縦者が受ける加速度を検出する加速度セン
   サとを含んでいる航空機用ナビゲーションシステム。