JP2005517965A

JP2005517965A - 予測高度表示方法と装置

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Publication number: JP2005517965A
Application number: JP2003570201A
Authority: JP
Inventors: ジェラルドジェイ．ブロック，
Original assignee: サンデルアヴィオニクス，インコーポレイテッド
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: BR0114572A; CN1299179C; CN1484782A; IL155327A0; WO2003071371A1; EP1476795A1; CA2501908C; EP1476795A4; CA2501908A1; JP4031439B2

Abstract

【解決手段】地形認識警告システムにおいて障害物に対する航空機の高度を表示する方法と装置とを提供するものである。該方法においては、障害物の地理的特性、航空機からの障害物の水平距離、航空機の高度と速度を表示するデータを受信し、該データを用いて障害物の場所における航空機の予定高度を計算し、結果信号を発生し、この結果信号に基づいてディスプレースクリーン上に着色表示を表示するものである。装置においては、航空機の高度、速度および場所を測定する器具からの信号のための入力端子と、航空機を囲む地形の地理的特性についての情報を提供する器具のための入力端子とが設けられている。また該装置は該信号を用いて地形に対する航空機の有効高度を計算する手段と、計算結果をグラフ表示するスクリーンディスプレーとを有している。

Description

【０００１】
【関連出願についての説明】
この出願は、発明の名称「航空機用の地形認識、および警告システム（ＴＡＷＳ）」として、２０００年１０月１０日に出願した、米国仮特許出願第６０／２３９，３１９号の一部継続出願であって、その全文をここに参照例として引用する。
【０００２】
【発明の技術分野】
この発明は、航空電子機器に関し、さらに詳しくは、高度ディスプレー装置、および地形認識と警告のシステムに関する。
【０００３】
【発明の背景技術】
既知の航空機搭載の、地形認識警告システム（ＴＡＷＳ）用従来型高度表示器は、航空機より低い、一定距離例えば、２０００フィート内の地形だけでなく、航空機以上の高度を有する地形を、パイロットに可視画像で提示する。
【０００４】
図１の従来技術を参照すると、従来型高度表示器で重要とする環境が図示されている。状況Ｉでは、航空機１２は高度Ｘで方向ベクトル１６に沿って飛行中である。状況ＩＩでは、航空機１２’は高度Ｘ’で方向ベクトル１６’に沿って飛行中である。状況ＩＩＩでは、航空機１２’’は高度Ｘ’’で方向ベクトル１６’’に沿って飛行中である。最後に状況ＩＶでは、航空機１２’’’は高度Ｘ’’’で方向ベクトル１６’’’に沿って飛行中である。
【０００５】
航空機１２、１２’、１２’’、１２’’’はそれぞれ方向ベクトル１６、１６’、１６’’、１６’’’に沿って飛行中であって、各航空機に搭載の従来型高度表示器でモニターされる通り、高さＹを有する障害物１４が、前方円弧内で、それぞれ方向ベクトル中央に存在する。
【０００６】
状況ＩＶから始めると、障害物１４の高さＹが、航空機１２’’’の高度Ｘ’’’よりも大だから、従来型高度表示器は、可視的警報だけでなく、典型的に可聴的警報を発するであろう。言いかえるとＸ’’’≦Ｙ。全ケースにおいて、高さＹ、および航空機の高度Ｘ’’’は、無線高度計により、海面上の高度その他として、望ましくは同一形式の測定法を、双方の距離に対して採用し、計測されるであろう。
【０００７】
この状況における可視的警報は典型的に、スポット（小円形）、または正方形の赤領域として、コックピット表示器に表示されるであろう。図中で示される「赤」という用語は、赤領域として結果するような範囲を飛行中と、表示中であることを意味する。赤領域は、航空機１２’’’のセンターラインに相対的に、障害物１４がレンジＺにあって、対応方位にあることを表示するであろう。
【０００８】
状況ＩＩＩでは、障害物１４の高さＹが、航空機１２’’の高度Ｘ’’から、所定の「安全嵩上げ」『Ｄ』以内だから、従来型高度表示器は、可視的警報だけでなく、典型的に可聴的警報もまた発するであろう。
【０００９】
この安全嵩上げＤは、典型的に１０００フィートであって、該警報はもしも、Ｘ’’−Ｙ≦Ｄであれば発せられるであろう。上記と同様、航空機１２’’のセンターラインに相対的に、障害物１４がレンジＺにあって、対応方位にあることを、赤領域として表示するであろう。
【００１０】
状況ＩＩでは、航空機１２’の高度Ｘ’が、障害物１４の高さＹから、所定安全嵩上げＤの位置から、さらに第１の距離ｄ₁だけ大だから、従来型高度表示器は、典型的に可視的警報だけを発するであろう。
【００１１】
言いかえると、Ｘ’−Ｙ≧Ｄ＋ｄ₁。ｄ₁は典型的に１０００フィートである。航空機１２’は、障害物１４から完全に開放されているとは言えず、しかし、この理由故に、該可視的警報は要注意的性質のものである。
【００１２】
該可視的警報は典型的に、スポット、または正方形の黄色領域として、コックピット表示器に表示されるであろう。そのようにして「黄色」はこの領域を表示する。赤領域と同様、黄色領域は、航空機１２’のセンターラインに相対的に、障害物１４がレンジＺにあって、対応方位にあることを表示するであろう。
【００１３】
最後に状況Ｉでは、航空機１２’の高度Ｘ’が、障害物１４の高さＹから、安全嵩上げＤおよび第１の距離ｄ₁だけでなく、さらに第２の距離ｄ₂だけ大だから、従来型高度表示器は、典型的に可視的警報だけを発するであろう。言いかえると、Ｘ’−Ｙ≧Ｄ＋ｄ₁＋ｄ₂。ｄ₂はふたたび典型的に、１０００フィートである。
【００１４】
航空機１２は、障害物１４から最も開放された状態と考えられ、この理由故に、該可視的警報はスポット、または正方形の緑色領域として、コックピット表示器に表示されるであろう。「緑」はまた、この領域を表示する。赤および黄色領域と同様、緑色領域は、航空機１２のセンターラインに相対的に、障害物１４がレンジＺにあって、対応方位にあることを表示するであろう。
【００１５】
より高い航空機高度では、無色領域、つまり、黒領域が表示されるであろう。ここでは、図中でこの領域を意味するために「無し」と示す。
【００１６】
そのような高度表示器は、危険地形切迫中とパイロットに警告するのに、明らかに有益である。しかしながら、そのようなシステムは、航空機のピッチ、ロール、およびヨー相対角度のような重要ファクターを勘案し損なっている。その結果、それら高度表示器の精度は、期待以下のものである。
【００１７】
例えば、もし航空機が上昇中であれば、上記従来型高度表示器は、警告されるべきでない領域で、赤領域を報告するであろう。同様にして、もし航空機が高高度から下降中であれば、本来赤領域であって、付帯の可聴的警報を発し警告すべき場合であるにもかかわらず、上記従来型高度表示器は、緑領域を報告するであろう。
【００１８】
【この発明の概要】
この発明は、上述した従来技術の不利益を克服する。
【００１９】
ひとつの実施態様として、この発明は、地形認識警告システムにおいて、障害物に対する航空機の、相対的高度表示方法の提供をめざすものである。
【００２０】
該方法は、次のステップを含む。つまり、障害物の地理的特性を表示する第１のデータを受信し、航空機からの地理的特性の水平距離を表示する第２のデータを受信し、航空機の高度を表示する第３のデータを受信し、航空機の速度を表示する第４のデータを受信し、該第１から第４までのデータを用いて、障害物の場所における航空機の予測高度を計算し、該予測高度に基づく結果信号を発生し、この結果信号に基づいて、ディスプレースクリーン上に着色表示を表示するステップを含む。
【００２１】
該方法の実施には、次のひとつ以上を含むと良い。第１のデータは、障害物の高度とすると良い。着色表示は、例えば赤、黄色、緑、あるいは黒のような色を有する、ディスプレースクリーン上の着色領域とすると良い。安全嵩上げはゼロとすると良い。第４のデータ受信には、さらに航空機の速度を水平方向速度成分と垂直方向速度成分とに分解することを含むと良い。
【００２２】
該方法はさらに次の計算と警報の発生とを含む。受信した第４のデータから航空機のピッチ角を計算し、第３のデータと、第２のデータにピッチ角の正接を乗算した値とを加算して、航空機の有効高度を計算して、もしも有効高度が、第１のデータと安全嵩上げの合計より小であれば、第１の警報信号を発生し、第１の警報信号として可聴的警報を鳴らし、第２のデータに対応するディスプレー上の場所に、第１の警報信号として第１の着色表示を表示し、もしも有効高度が、第１のデータと安全嵩上げの合計より大であって、しかも、有効高度が、第１のデータと安全嵩上げと第１の距離との合計より小であれば、第２の警報信号を発生するか、または第２のデータに対応するディスプレー上の場所に、第２の警報信号として第２の着色表示を表示する。
【００２３】
もうひとつの実施態様として、この発明は、地形認識警告システム用の、マシンで読取り可能なフォーマットで記憶される、コンピュータープログラムをめざすものである。
【００２４】
該プログラムはコンピューターを次のように起動させる。つまり、障害物の地理的特性を表示する第１のデータを受信し、航空機からの障害物の水平距離を表示する第２のデータを受信し、航空機の高度を表示する第３のデータを受信し、航空機の速度を表示する第４のデータを受信し、該第１から第４までのデータを用いて、障害物の場所における航空機の予測高度を計算し、該予測高度と第１のデータに基づく結果信号を発生する。
【００２５】
まだもうひとつの実施態様として、この発明は、地形認識警告システムにおいて、航空機の障害物に対する相対的高度表示を提供する装置をめざすものである。
【００２６】
該装置は次の端子を含む。航空機の高度測定器具からの第１の信号のための第１の入力端子と、航空機の場所測定器具からの第２の信号のための第２の入力端子と、航空機を囲む地形の地理的特性についての、情報を提供する器具からの第３の信号のための第３の入力端子と、航空機の速度測定器具からの第４の信号のための第４の入力端子とを含む。
【００２７】
該装置は、第１から第４までの入力信号を用いて、少なくとも第３の入力端子に対する相対的な、航空機の有効高度を計算する手段と、計算結果をグラフ表示するスクリーンディスプレーとを含む。
【００２８】
該装置の実用化には、次のひとつ以上を含むと良い。
【００２９】
航空機の高度、および場所測定器具は、高度計を含むと良い。
【００３０】
航空機の速度測定器具だけでなく、航空機を囲む地形の地理的特性についての、情報を提供する器具は、衛星航法システムユニットのような、航行支援設備とすると良い。
【００３１】
該装置はさらに次のものを含むと良い。つまり、従来型ＴＡＷＳ高度表示器、および従来型ＴＡＷＳ高度表示器と、計算結果をグラフ表示するスクリーンディスプレーとの相互間の、スクリーンディスプレー切替え手段とを含むと良い。
【００３２】
第１から第４までの入力端子は、平行データバス、またはシリアルデータストリームの少なくとも一部を形成すると良い。
【００３３】
さらなる実施態様として、この発明は、航空機用地形認識警告の実行方法をめざすものである。
【００３４】
該実行方法は、次のステップを含む。つまり、航空機近隣の地理的特性データを集め、航空機からの地理的特性の水平距離と方位データを集め、航空機の高度と速度データを集め、集めた航空機の高度と速度データに基づいて、各地理的特性場所における航空機の予測高度を計算し、該予測高度、集めた地理的特性データ、および地理的特性の方位に基づく結果信号を発生する、各ステップを含む。
【００３５】
該実行方法は、さらに該発生した結果信号に基づいて、方位に関しディスプレースクリーン上に着色表示を表示することを含む。
【００３６】
なおさらなる実施態様として、この発明は、地形認識警告システムにおいて、障害物に対する、航空機水平方向の、相対的位置付け表示方法の提供をめざすものである。
【００３７】
該表示方法は、次のステップを含む。つまり、障害物の航空機からの相対的方位を表示する第１のデータを受信し、航空機からの障害物の水平距離を表示する第２のデータを受信し、航空機の速度を表示する第３のデータを受信する各ステップを含む。
【００３８】
該表示方法はさらに、次のステップを含む。つまり、該第１から第３までのデータを用いて、障害物に対する相対的な、航空機の予測飛行経路を計算するステップと、予測飛行経路に沿う一連のポイントにおける、予測飛行経路と障害物間の距離を決定するステップとを含む。
【００３９】
該表示方法は、該決定された距離に基づく結果信号を発生するステップと、該結果信号に基づいて、方位に関しディスプレースクリーン上に着色表示を表示するステップとを含む。
【００４０】
この発明の利点には、次のひとつ以上を含む。この発明によれば、一層高精度の高度表示ができ、前方地形の相対的危険性について、パイロットに一層信頼できる表示を提供できる。
【００４１】
この発明によれば、計算、および警報表示にあたって、航空機のピッチ角のような要素を勘案することによる、この一部増強した高精度性を提供できる。
【００４２】
結果として、虚偽警告が減り、従来システムでは予知し得なかった、危険な状況が回避できる。
【００４３】
その他の利点は、図面、および請求項を含む以下の記述により、明白になるであろう。
【００４４】
【実施例】
図１に地形認識警告（ＴＡＷＳ）システム用のこの発明の表示装置１００を示す。該表示装置１００のスクリーンディスプレー１０２は例えばアメリカ特許第６，２５９，３７８号に開示されたＬＣＤリアプロジェクションスクリーンであり、該装置はさらに複数の周辺ボタンやインターフェイスなどを有している。ただし図示のものは一例に過ぎず、この発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
切替えボタン１０４を押下すると、スクリーンディスプレーは地形表示と相対高度表示との間で切り替わる。予測高度ディスプレー（ＰＲＥＤ）ボタン１０６を押下すると、スクリーンディスプレー１０２はＰＲＥＤ表示に変わるが、以下にこれを詳説する。
【００４６】
交通表示ボタン１０８により航空機近傍の局地航空交通の表示を与える。この機能は主体である航空機の無線レンジで飛行している航空機上のトランスポンダーからのセンサーの読みを入力として使用できる。補助ボタン１１０は天候、補助器具、航行支援などの種々の情報を表示する。
【００４７】
機能ボタン１２６によりユーザーは通常の入力または種々の他のボタンからの入力以上のものを選択できる。例えば装置の設定を行うユーザーの能力を高めるのに使用できる。また警報または警告の間、機能ボタン１２６を押下すると消音することもできる。警報状態が表示されたら、ディスプレースクリーン１０２はパイロットをして状況の解決法を最も効果的に行わしめるようなき機能の表示に切り替わるのが望ましい。多くの場合ＰＲＥＤ機能は最も適切な表示である。
【００４８】
光センサー１２０はスクリーンディスプレーの輝度とコントラストとを自動的に制御して可視性を良くする。マイクロ−ＵＳＢポート１１８は表示装置１００からの外部入出力データを可能とするものである。空港滑走路情報、地形データ、滑走路進入データなどの種々のデータが使用前に表示装置１００にアップロードされる。この情報は定期的に更新する必要があり、これにマイクロ−ＵＳＢポート１１８が用いられる。無線リンクでデータを更新することもできる。
【００４９】
最後にレンジボタン１２２により表示を拡大縮小でき、ＶＵＥボタン１２４により３６０度と前方円弧表示例えば７０度との間の切替えができる。これらの選択はボタン１０４、１０６、１０８により実施される機能に特に有用である。
【００５０】
一般的に使用時には、表示装置１００は航空機の位置、その地上コース、水平コース、速度、高度、地上高度などに関するデータを受信する。このデータは航空機近傍の地形および予定飛行経路上の選択された予見距離または時間内の航空機近傍の地形に関する記憶データと比較される。所望の予見距離または時間はユーザーまたはシステムにより動的に調整される。
【００５１】
例えばシステムを１０秒予見に設定すると、つぎの１０秒中に航空機が近傍に来るであろう地形を予定飛行経路に基づいて提供するが、これは現在の機首方位、空気速度、地上コースなどを含んだデータに基づいて計算される。システムは飛行の相に基づいて予見距離／時間を調整する。
【００５２】
ここで言う「地形」とは、天然および人工の障害物および地形的特性である。例えば高い建物、高い電線塔および山岳地帯などがここで言う地形である。
【００５３】
航空機の地形に対する関係（または予定関係）により、表示装置１００上には地形が表示されたりされなかったりする。例えば航空機が地形に非常に近く飛行するとすると、表示装置１００上に地形が赤で表示されおよび／または可聴警告が発生されたユーザーに危険を警報する。危険が若干少ない場合には、地形は黄色で表示されおよび／または警報が発生される。航空機が地形に対して危険な関係にない場合には、地形は緑で表示され、航空機から充分に遠い（飛行経路から遥かに下か離れている）地形については地形が表示されない。
【００５４】
図３Ａにこの発明の一実施例の状況を示す。特に高度Ｘの航空機１２２の飛行経路１２６は障害物１２４の近くに航空機を位置させている。図示の障害物１２４は飽くまで図案的なものに過ぎずいかなる地形的特性をも包含するものである。
【００５５】
航空機１２２は３通りの異なる飛行経路で示されている。つまりレベル飛行経路１２６、上昇飛行経路１２６’および降下飛行経路１２６’’である。上昇降下の量はピッチ角αで与えられる。ピッチ角αは正（上昇飛行経路１２６’）または負（降下飛行経路１２６’’）である。図３Ａには正のピッチ角の効果を示してあり、負のピッチ角の効果を図４に示す。
【００５６】
従来の高度表示にあっては、各飛行経路１２６、１２６’、１２６’’は同じ表示となり、値Ｘ、Ｙ、ｄ₁、ｄ₂、ＺおよびＤのみによっている。しかしこの発明に場合には、ピッチ角αを考慮に入れて航空機近傍の地形をより正確に表示するようにしている。
【００５７】
ピッチ角αを定めるには航空機の速度を考慮に入れる。ここで「速度」とは大きさと方向とを具えたベクトルの概念を言うものである。例えば地平に対する速度ベクトルの角度をピッチ角αと言う。
【００５８】
以下にこの発明の一実施例の動作レンジを説明するが、これより大小の動作レンジであってもよく、下記の例では４動作レンジである。
【００５９】
（Ｉ）「赤」状況。この状況では航空機１２２は「有効高度」と呼ばれる高度で飛行している。
【００６０】
【数１】

【００６１】
ここではαは地平線から測定されて上昇については正である。この動作レンジは「予測赤」と呼ばれるもので、図３Ａに示されている。上記した数式が示すように、δの正の値が和（Ｙ＋Ｄ−δ）と減算するもので、これは赤警報が起因される高度の低減につながるものである。換言すると正のα、正のピッチ角または上昇、は航空機の赤レンジであって前より少ない数を包含し、「少高度」表示はもはや赤領域としては表示されない。同様に、航空機が正のαを有しているならば、与えられた地形的特性が航空機の赤レンジにあると表示される可能性は少ない。全体としての効果は図示のように赤レンジをδの量だけより高い高度に変えることである。
【００６２】
いずれにしても障害物１２４の方位において、ディスプレースクリーン１０２はレンジＺにおいて着色表示（例えば赤領域または一連のピクセル）などの第１の警報信号を表示する。このタイプの警報では第１の警報信号は可聴警報またはパイロットに発音する警報である。
【００６３】
δまたはαを用いた計算は航空機１２２がレベル飛行より障害物上に有るらしいときに達するであろう高度を予測するので、δ（または同様にα）は障害物１２４により起きる危険のより信頼性のある表示手段である。
【００６４】
上記した計算がいかに適用されるかの一例を述べる。航空機が３マイル離れた高さ１０００’の障害物に向けて高度１５００’で飛行している。安全高度は１０００’である。したがって適正な条件が満たされると警告の赤領域が表示される。すなわちＸ（１５００’）≦Ｙ（１０００’）＋Ｄ（１０００’）−δ（Ｚｔａｎα、これはレベル飛行についてはゼロであり、（ピッチα＝０））となる。しかし航空機がピッチ５度で上昇しているなら計算はつぎのようになる。
【００６５】
【数２】

【００６６】
Ｘ（１５００’）が６１４’以下ではないので、ここでは条件は満たされない。しかして角αでの上昇は赤状態をディスプレースクリーン１０２より除き、赤領域はもはや表示されない。
【００６７】
（ＩＩ）「黄色」状況。この状況では航空機１２２は（Ｙ＋Ｄ−δ≦Ｘ≦Ｙ＋Ｄ＋ｄ₁−δ）で飛行しており、ここでδは（Ｉ）の場合と同じに定義される。
【００６８】
上記した条件をＸが満たすと、障害物１２４の方位においてレンジＺでディスプレースクリーン１０２は黄色領域の着色表示または一連のピクセルなどの第２の警報信号を表示する。再び図示のように緑または黒レンジに変わるので、黄色領域のみが前より高い地形的特性を包含する。特に上記したように、全体の効果として黄色レンジをより高い高度に変える。
【００６９】
（ＩＩＩ）「緑」状況。この状況では航空機は（Ｙ＋Ｄ＋ｄ₁−δ≦Ｘ_eff≦Ｙ＋Ｄ＋ｄ₁＋ｄ₂−δ）で飛行している。Ｘ_effが上記した条件を満たすと、障害物１２４の方位においてレンジＺでディスプレースクリーン１０２は緑領域の着色表示などの第３の警報信号を表示する。上記した場合と同様に、図示のように黒レンジに変わるので、緑領域は前より高い地形的特性のみを包含する。
【００７０】
（ＩＶ）「黒」または「無色領域」状況。この状況では航空機は（Ｙ＋Ｄ＋ｄ₁＋ｄ₂−δ≦Ｘ_eff）で飛行している。Ｘ_effが上記した条件を満たすと、ディスプレースクリーン１０２は障害物１２４の方位においてレンジＺで黒領域または無色を表示する。いずれにしてもパイロットは表示によって煩わされることがない。つまり障害物１２４のような地形的特性については、航空機は衝突の危険がないのである。
【００７１】
図４に示すのはα、つまりδ（＝Ｚｔａｎα）が負であるレンジの定義である。負のαはかくして赤、黄色、緑の地形境界をより低い高度に変え、与えられた地形が警報を発する可能性が大となる。図４に示す極端なケースでは、角αは実際にはいずれの地形も赤レンジの中になるようなものである。
【００７２】
この技術の他の改良も応用可能である。例えばδの計算には第２の導関数を適用できる。特に上記から明らかなようにδの計算では定常垂直速度を仮定している。つまり垂直速度の第１の導関数である。この種の計算はほとんどの飛行経路に適合するもので、一般に比較的小さなαについては、少なくともこの種のシステムの駆動とモニターをする制御電子システムの短いサンプリング時間定数に亙っては、垂直速度は定常であると仮定される。しかしそうではない場合には、垂直速度の第２の導関数またはより高位の導関数の考慮を計算に加えて、周囲の地形に関するＸ_effの推定をより洗練されたものとする。
【００７３】
またその他にも距離に代えて時間の関数として高度ディスプレーは表示するのがより好ましい。換言すると表示レンジを例えば１０マイルとするよりも、レンジを例えば３分間または航空機が１０マイルを横断するに必要な時間とする。
【００７４】
この種の状況にあっては、上記の計算が行われるが、適切な距離を速度または速度成分で除算する。例えばレンジＺに伴う時間Ｔ_Zは前のレンジＺを特定の障害物に向けての方向における水平（非垂直）速度成分で除算したものとなる。同様に上昇降下δに伴う時間Ｔ_δは前のδを速度ｖ^┴の垂直成分で除算したものとなる。
【００７５】
このやり方では以下のような定義が行われる（Ｔ_aircraftは障害物上での事故前に航空機およびパイロットが使える時間である）。
【００７６】
（Ｉ）赤状況
【００７７】
【数３】

【００７８】
（ＩＩ）黄色状況
【００７９】
【数４】

【００８０】
（ＩＩＩ）緑状況。この状況では航空機１２２は｛（Ｙ＋Ｄ＋ｄ₁−δ）／ｖ^┴≦Ｔ_aircraft≦（Ｙ＋Ｄ＋ｄ₁＋ｄ₂−δ）／ｖ^┴｝の条件で飛行している。
【００８１】
（ＩＶ）黒または無色領域状況
【００８２】
【数５】

【００８３】
図５においては方位角または偏揺角ψが計算に入ってくる（図３Ｂ参照）。特に航空機偏揺角ψは航空機の機首方位をψだけ変える。航空機機首方位の変化速度はｄψ／ｄｔである。偏揺角ψは上記したと同じように使われて、航空機が直面する地形のより正確な計算を与えるものである。
【００８４】
図５において航空機１３４は当初障害物１３２の方に向かって飛行経路１３６に沿っている。横の赤、黄色、緑および黒領域は上記した垂直方向と同様に定義される。これを図の底部近くに示す。飛行経路１３８へのψの偏揺回転の後、着色域が変化する。この場合障害物１３２は赤領域のままであるが、前より遥かに程度が少なくなる。
【００８５】
表示された変化を達成する計算は上記したのと同じである。しかしこの場合計算に入る水平δ’は偏揺角ψとレンジＺの乗算で一番に計算される。同様により高位の計算では、水平速度が偏揺速度ｄψ／ｄｔとレンジＺの乗算でまず計算される。
【００８６】
計算の一実施例にあっては、障害物と予定飛行経路との間の距離Δが飛行経路に沿っての一連の点で決定され、結果信号がこの距離に基づいたものとされる。距離がある所定の数未満である場合には、警報信号が障害物の方位に関して赤領域として表示される。
【００８７】
勿論ノンゼロ偏揺の間航空機がそのシステムを再配列する際に関連データを入力するセンサーにより自動的に以上の動作が行われる。しかし偏揺角について別個のデータを有することにより、搭載ソフトウエアが自動的に表示された情報を更新し、ＧＰＳおよびセンサーからの入力データの変化（つまり航空機機首変化）を介して更新されるデータベース情報を待つより速いものとなる。
【００８８】
上記した計算と分析とは航空機が左右いずれにバンクしているか、すなわち偏揺角の正負によらず適用できるものである。同様に黄色、緑および黒領域は航空機の右にある（図示せず）。
【００８９】
偏揺角はピッチ角のように定常であるとは期待できないので、この計算は上記のδ計算より複雑である。しかしノンゼロ航空機偏揺角の故に障害物が明らかに危険でなければ、該手法は少なくともある種の障害物は警報しないことには使用できる。
【００９０】
図６にこの発明の方法の流れを示す。該方法はステップ２０２において開始し、上昇降下のピッチ角をセンサーが測定する（ステップ２１６）。勿論一般にはこれがレベル飛行を示している。ついでシステムはこのデータを受信する（ステップ２０４）。ついで高度計データ（ステップ２１８）が高度計から受信される（ステップ２０６）。Ｘ_eff、すなわち各レンジＺでの予測または予定点における航空機の有効高度、が計算される（ステップ２０８）。
【００９１】
この計算より前、同時または後に、既知の地形についてのデータが受信される。そのような第１のデータはＧＰＳその他の航法技術により定められる航空機位置により一部得られるものである（ステップ２１４）。各Ｚにおけるδ、つまり各第２のデータがついで計算され（ステップ２１０）、航空機の位置および高度とデータベースから受信された（ステップ２１２）既知の地形との比較に用いられる。局地地形が有効高度と比較され（ステップ２２０）、色配合され（ステップ２２２）、表示がディスプレースクリーン１０２上にパイロットのために表示される（ステップ２２４）。
【００９２】
勿論上記の流れからは種々のステップを取り出すことができる。例えばステップ２０４、２０６に続いてδの計算をしてもよい。同様にステップ２０４、２０６は逆の順にしてもよい。
【００９３】
上記の装置はそれに限定されるものではない。高度計としては無線高度計、気圧高度計、ＧＰＳその他種々の高度表示器が航空機の高度、つまり第３のデータを測定できる。さらにδの計算に際してはＧＰＳなどのセンサーにより測定された航空機速度、つまり第４のデータを用いることもできる。
【００９４】
計算のステップ２０８、２１０、２２０、２２２は上記の他にも種々のレベルで実施できる。つまり上昇降下ピッチ角は考慮されたファクターに過ぎず、偏揺角なども考慮に入れられる。
【００９５】
図７にこの発明のシステムレベル計画を示す。予測高度ディスプレー１００は入力／出力インターフェイス３１０に少なくとも高度計３０２、航行支援設備３０４、コンパス３１２などの装置からのデータ入力を受けることができる。
【００９６】
第１〜第４の入力、つまり航空機の高度、航空機の位置、障害物の高さと場所、航空機速度などはそれぞれ単一の装置や装置の組合せから引き出される。これらの入力はさらに入力／出力インターフェイス３１０およびシリアルデータストリ−ムの一部としてのパラレルデータバスの少なくとも一部を介して入力される。
【００９７】
航空機速度Ｖの測定は上記の装置中のソフトウエアの回路その他の装置による計算として行われる。例えば多くの高度計が速度（Ｖ^┴）の垂直成分を測定できる。または図３Ｂに示すように、方位ｘ₃での速度の成分であってもよい。何故なら時間については高度計測定の第１の単なる派生物に過ぎないからである。またＧＰＳユニットなどの多くの航行支援設備が水平速度、つまり図３Ｂに示すようなベクトル加算ｘ₁＋ｘ₂、または計算に必要ならば特定の障害物の方向における水平速度を測定するのに用いられる。
【００９８】
コンパス３１２を用いて航空機の機首方位を測定しディスプレーを配列することもできる。勿論適当な測定時間が与えられれば、航行支援設備３０４または異なる装置を用いて機首方位を測定することもできる。また上記の例では速度測定装置は高度計３０２および航行支援設備３０４中にあるが、これらシステムの外にあってもよい。
【００９９】
ついでこの発明の一実施例においては、航空機の速度成分と場所成分とが使用される。これらにより結果信号が計算または発生されて、これが障害物の場所またはスクリーンディスプレーのレンジ内の点における予定高度である有効高度Ｘ_effを示すのである。ついで結果信号を用いてパイロットのための適切なピクセル色列がスクリーンディスプレー上に引き出される。
【０１００】
以上この発明の方法と装置について特定の実施例を説明したが、当業者推考可能な限りにおいて種々の変更の導入が可能であり、それらもこの発明の概念に含まれる。例えば前方円弧を７０度としたが、他の前方円弧も採用可能である。安全高度の一定値を示したが、ある種の状況にあってはゼロであってもよい。また汎用マイクロプロセッサー駆動コンピューターが必ずしも必要な訳ではなく、もっと限定されたチップデザインまたは回路を用いることもできる。
【０１０１】
また請求項中で単数が用いられていても、必ずしも単一のみを意味するものではなく、１以上の意味で理解されるべきである。また現在および将来において当業者が知る均等物はこの発明の範疇に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
障害物に対応する、様々な飛行シナリオの説明図である。
【図２】
この発明による一実施例としての装置、特にディスプレーとボタンレイアウトを示す説明図である。
【図３】
図３Ａは、障害物に対応する、様々な飛行シナリオ、特に航空機が上昇ピッチ角を有する場合の飛行経路、およびこの発明による一実施例としての、付帯警報状況の説明図である。
図３Ｂは、この発明の実施形態記述用の、記号体系、および付帯方向軸の説明図である。
【図４】
障害物に対応する、様々な飛行シナリオ、特に航空機が下降ピッチ角を有する場合の飛行経路、およびこの発明による一実施例としての、付帯警報状況の説明図である。
【図５】
障害物に対応する、様々な飛行シナリオ、特に航空機がポジティブ・ヨーアングル（左折進路変更角）を有する場合の飛行経路、およびこの発明による一実施例としての、付帯警報状況の説明図である。
【図６】
この発明による一実施例としての、ひとつの方法のフローチャートである。
【図７】
この発明による一実施例としての、ひとつの装置のブロック図である。

Claims

地形認識警告システムにおいて障害物に対する航空機高度の表示を提供する方法であって、障害物の地形的特徴を示す第１のデータを受信し、航空機からの地形的特徴の水平距離を示す第２のデータを受信し、航空機の高度を示す第３のデータを受信し、航空機の速度を示す第４のデータを受信し、第１〜第４のデータを用いて障害物の場所における航空機の予定高度を計算し、予定された高度と第１のデータに基づいて結果信号を発生し、発生された結果信号に基づいてディスプレースクリーン上に着色表示を表示することを特徴とする方法。
第１のデータが障害物の高さであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
着色表示がディスプレースクリーン上の色領域であって、赤、黄色、緑および黒からなる群から選ばれた色を有していることを特徴とする請求項３に記載の方法。
第４のデータを受信するに際して、航空機の速度を水平速度と垂直速度とを有した成分に分解することを特徴とする請求項１に記載の方法。
さらに受信した第４のデータから航空機のピッチ角を計算することを特徴とする請求項２に記載の方法。
さらに第３のデータに第２のデータにピッチ角の正接を乗算した値を加算して航空機の有効高度を計算することを特徴とする請求項５に記載の方法。
さらに有効高度が第１のデータと安全仰角との和未満であるときに、第１の警報信号を発生することを特徴とする請求項６に記載の方法。
安全仰角がゼロであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
さらに第１の警報信号として可聴警報を発音することを特徴とする請求項７に記載の方法。
さらに第１の警報信号として第２のデータに対応するディスプレー場所に第１の着色表示を表示することを特徴とする請求項７に記載の方法。
着色表示が赤領域であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
さらに有効高度が第１のデータと安全仰角との和より大きいが第１のデータと安全仰角と第１の距離との和未満のときに、第２の警報信号を発生することを特徴とする請求項６に記載の方法。
さらに第２の警報信号として第２のデータに対応する表示場所に第２の着色表示を表示することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
マシンで読取り可能なフォーマットで記憶された地形認識警告システム用のコンピュータープログラムであって、コンピューターをして障害物の地形的特徴を示す第１のデータを受信させ、航空機からの地形的特徴の水平距離を示す第２のデータを受信させ、航空機の高度を示す第３のデータを受信させ、航空機の速度を示す第４のデータを受信させ、第１〜第４のデータを用いて障害物の場所における航空機の予定高度を計算させ、予定高度と第１のデータとに基づいて結果信号を発生させることを特徴とするコンピュータープログラム。
地形認識警告システムにおいて障害物に対する航空機高度の表示を提供する装置であって、航空機の高度を測定する器具からの第１の信号のための第１の入力端子と、航空機の場所を測定する器具からの第２の信号のための第２の入力端子と、航空機を囲む地形の地形的特徴についての情報を提供する器具からの第３の信号のための第３の入力端子と、航空機の速度を測定する器具からの第４の信号のための第４の入力端子と、第１〜第４の入力端子からの信号を用いて少なくとも第３の入力端子に対する航空機の有効高度とを計算する手段と、計算結果をグラフ表示するスクリーンディスプレーとを有してなる装置。
航空機の高度を測定する器具と航空機の場所を測定する器具とが高度計であり、航空機を取り囲む地形の地形的特徴についての情報を提供する器具と航空機の速度を測定する器具とが航行支援設備であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
航行支援設備が衛星航法システムであることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
さらに従来のＴＡＷＳ高度ディスプレーと、該ＴＡＷＳ高度ディスプレーと計算結果をグラフ表示するスクリーンディスプレーとの間の切替え手段とを有していることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
第１〜第４入力端子が平行データバスの少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
第１〜第４入力端子が直列データストリームの少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
航空機のための地形認識警告を行う方法であって、航空機の近傍の地形的特性のデータを集め、航空機からの地形的特性の水平距離と方位のデータを集め、航空機の高度と速度のデータを集め、航空機の高度と速度の集められたデータに基づいて各地形的特性の場所における航空機の予定高度を計算し、予定高度、地形的特性の集められたデータおよび地形的特性の方位に基づいて結果信号を発生し、発生された結果信号に基づいて方位に関してディスプレースクリーン上に着色表示を表示することを特徴とする方法。
地形認識警告システムにおいて障害物に対する航空機の水平位置の表示を提供する方法であって、航空機に対する障害物の方位を示す第１のデータを受信し、航空機からの障害物の水平距離を示す第２のデータを受信し、航空機の速度を示す第３のデータを受信し、第１〜第３のデータを用いて障害物に対する航空機の予定飛行経路を計算し、予定飛行経路と障害物との間の距離を予定飛行経路に沿った一連の点において決定し、決定された距離に基づいて結果信号を発生し、方位に関して発生された結果信号に基づいてディスプレースクリーン上に着色表示を表示することを特徴とする方法。