JP2009501671A - 航空機の自動低空飛行を確実にするための方法と装置 - Google Patents
航空機の自動低空飛行を確実にするための方法と装置 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、飛行経路を案内し、これを計算するため、少なくとも１つの、航空機が辿る低高度飛行経路と、運航エラーとに依存する閾値を決定する第１手段(３)と、上記の飛行経路に沿う低空飛行中航空機がその上を飛行する地上の上方の航空機の現在の実際の高さを測定する第２手段(４)と、上記の現在の実際の高さと上記の閾値とを比較するための第３手段(５)と、現在の実際の高度が閾値以下に落ちると警告信号を発する第４手段(８)と、任意で、現在の実際の高さが閾値以下に落ちると、高度を増し、安全高度に持っていくように航空機を制御するための第５手段(１０)とからなる装置(１)である。
【選択図】 図２
【選択図】 図２
Description
本発明は航空機の自動低空飛行を確実にするための方法と装置に関し、その低空飛行は(自動的に)、横軌道と垂直軌道とからなる低空飛行軌道に沿い案内される。
制限的ではないが、本発明は、特に、低推力／重量比と高慣性とを示し、その操縦時間が一般に比較的遅い輸送機に応用される。
本発明の枠内では、“低空飛行”の表現は、ピンポイント攻撃を避けるため、航空機が地上にできる限り接近してその上を辿る(低高度での)飛行軌道に沿う飛行を意味する。そのような低空飛行軌道は、よって、一般的には最低で、地上から所定の高さ、例えば、５００フィート(約１５０メートル)である。
地上にこのように近づくため、上記の飛行軌道に沿い航空機を案内する間、辿るべき飛行軌道に対し、航空機の(或る安全マージンを越える)どの下方垂直偏位も、(航空機が)その上を飛ぶ地上(直接的には、地上あるいは地上に位置する構造物あるいは要素)との衝突のかなりな危険を呈する。勿論、そのような危険の存在は(所定の安全目標未満である、１時間の飛行に当たりの発生の確率のみでは)許せるものではない。
本発明は、航空機と(航空機が)その上を飛ぶ地上とのどの衝突も高い程度で起こらせないように(横軌道と垂直軌道とからなる飛行軌道に沿い自動的に案内される)航空機の低空飛行を確実にすることを目的とする。
本発明は、特には自主的な自動飛行、即ち、レーダのような、どのような前方放射装置も用いず、運行システム、飛行管理システムおよび案内システムと、搭載されているディジタル地上データベースのみにより行なわれる自動飛行に応用される。このような自主的な自動飛行は、特に、
− 運行：搭載運行システムにより与えられる位置が正確には航空機の実際の位置では全くなく、
− 案内：自動操縦は、運行システムにより与えられる位置を、飛行管理システムにより計算された軌道にスレーブ(追従)させる。このスレービングは、航空機を要請された軌道に亘って案内させる自動操縦の能力を伝える固有の性能を示す。案内エラーは又パイロットが手動で辿らなければならない飛行指令による飛行中又存在する。
− 飛行軌道：この軌道の正確さが、用いられるコンピュータのアルゴリズムとプロセッサとの正確さと、特に、航空機がその上を飛行する地上のディジタル・モデル化の起こり得るエラー(即ち、用いられるディジタル・地上データベースに関連するエラー)とに依存することは既知である。
− 運行：搭載運行システムにより与えられる位置が正確には航空機の実際の位置では全くなく、
− 案内：自動操縦は、運行システムにより与えられる位置を、飛行管理システムにより計算された軌道にスレーブ(追従)させる。このスレービングは、航空機を要請された軌道に亘って案内させる自動操縦の能力を伝える固有の性能を示す。案内エラーは又パイロットが手動で辿らなければならない飛行指令による飛行中又存在する。
− 飛行軌道：この軌道の正確さが、用いられるコンピュータのアルゴリズムとプロセッサとの正確さと、特に、航空機がその上を飛行する地上のディジタル・モデル化の起こり得るエラー(即ち、用いられるディジタル・地上データベースに関連するエラー)とに依存することは既知である。
恐らくは、過剰な垂直偏位を検知するための、航空機の予想位置と、航空機が辿らなければならない計算された低空飛行軌道との間の偏位の監視は、特に、運航エラーと、用いられたディジタル地上データベースに関するエラーの影響を考慮することはできない。
本発明はこれらの欠点を解消することを目的とし、低空飛行軌道に沿う(自動的および自主的に)案内される、航空機の自動および自主低空飛行を確実にするための特に有効な方法に関する。
このため、本発明によれば、上記の方法は、
Ａ／ 上記の低空飛行中、以下の一連の操作、
ａ） 現在の閾値が、少なくとも航空機が辿る上記低空飛行軌道の現在の高度と、航空機の運航エラー、航空機の案内エラーと上記の飛行軌道を計算する際のエラーとにより決定され、
ｂ） (航空機が)その上を飛ぶ地上の上方の航空機の現在の実際の高度が測定され、
ｃ） この測定された現在の実際の高さが上記の現在の閾値と比較される、
が自動的に繰り返し行なわれ、
Ｂ／ 上記の現在の実際の高さが上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しければ、(可聴および／または可視)警告信号が出されることを特徴とする。
Ａ／ 上記の低空飛行中、以下の一連の操作、
ａ） 現在の閾値が、少なくとも航空機が辿る上記低空飛行軌道の現在の高度と、航空機の運航エラー、航空機の案内エラーと上記の飛行軌道を計算する際のエラーとにより決定され、
ｂ） (航空機が)その上を飛ぶ地上の上方の航空機の現在の実際の高度が測定され、
ｃ） この測定された現在の実際の高さが上記の現在の閾値と比較される、
が自動的に繰り返し行なわれ、
Ｂ／ 上記の現在の実際の高さが上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しければ、(可聴および／または可視)警告信号が出されることを特徴とする。
よって、本発明によれば、航空機の現在の実際の高さを監視(即ち、現在の実際の高さを繰り返し測定し、これを所定の閾値と比較)して、どの過剰な下方垂直偏位も検知することができる。そのような確認は、予想された高さではなく、航空機の現在の実際の高さ、即ち実際の地上に対する実際の高さを考慮するので、特に効果的である。
更に、以下に特記するように、上記の閾値は、このような自動および自主低空飛行中現れがちな色々のエラーを考慮するように決定される。
好ましい実施例では、工程Ａ／ａ)では、上記の閾値Ｈ０は以下の式
式中
− Ｚ1は、航空機の現在の側方位置に対応する、(計算された)飛行軌道の現在の高度、即ち、航空機の現在の側方位置の計算された飛行軌道への直交する投影に対応する高度を示し、
− Ｚmoyは、ディジタル地上データベースから生じる、航空機の下方のディジタル地上の平均高度を示し、
− 値Ｌiは、少なくとも運航および案内エラーならびに上記の低空飛行軌道を計算するため用いられる、上記のディジタル地上データベースに関連するエラーの制限を示す。各制限は、対応するエラーが、目標確率より大きい確率を有するこの制限より大きくないことを示す。この場合、目標確率は、それに対しては警告信号が低空飛行中発せられないものである。
− Ｚ1は、航空機の現在の側方位置に対応する、(計算された)飛行軌道の現在の高度、即ち、航空機の現在の側方位置の計算された飛行軌道への直交する投影に対応する高度を示し、
− Ｚmoyは、ディジタル地上データベースから生じる、航空機の下方のディジタル地上の平均高度を示し、
− 値Ｌiは、少なくとも運航および案内エラーならびに上記の低空飛行軌道を計算するため用いられる、上記のディジタル地上データベースに関連するエラーの制限を示す。各制限は、対応するエラーが、目標確率より大きい確率を有するこの制限より大きくないことを示す。この場合、目標確率は、それに対しては警告信号が低空飛行中発せられないものである。
更に、航空機がその上方を飛行する地上はほぼ平らで、
閾値Ｈ０を計算するための簡単な式、即ち
を得るため、
− Ｚ1は所定のガード高さＨＧ、例えば、５００フィート(約１５０メートル)を示し、
− Ｚmoyは０と考えられる。
閾値Ｈ０を計算するための簡単な式、即ち
− Ｚ1は所定のガード高さＨＧ、例えば、５００フィート(約１５０メートル)を示し、
− Ｚmoyは０と考えられる。
更に、工程Ａ／ｂ)では、上記の実際の高さは無線高度計で測定されるのが好ましい。
加えて、工程Ｂ／では、上記の現在の実際の高さが上記の閾値より未満あるいはこれに等しければ、警告信号を発することに加えて、低空飛行は中断され、航空機は(低空飛行が可能と分れば、低空飛行に戻る前に) その高度を増し、安全な高度にその高度を持っていくように (自動的且つ手動で)制御される。
本発明は、又、(低高度)飛行軌道に沿って自動的(且つ自主的に)案内される航空機の低空飛行を確実にするための装置にも関する。
本発明によれば、この装置は、
− 少なくとも、航空機が辿る、(前もって計算された)低空飛行軌道の現在の高度と、運航エラー、案内エラーおよび飛行軌道を計算する際のエラーにより、現在の閾値を決定する第１手段であって、上記の飛行軌道を計算する際のエラーは、主として、地上から搭載されたファイルから生じるものであれ、例えば、地上の地図作成モードで、レーダにより航空機上で形成されたものであれ、用いられたディジタル地上データベースに関するエラーのみに依存し、
− 上記の飛行軌道に沿って低空飛行中に地上の上方に位置する航空機の現在の実際の高度を測定するための、特に、少なくとも１つの無線高度計である、第２手段と、
− 上記の現在の実際の高度と上記の現在の閾値とを比較するため、上記の第１手段と第２手段とに連結されている第３手段と、
− 上記の現在の実際の高さが上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しければ、警告信号を発するため、上記の第３手段に連結されている第４手段とからなることを特徴とする。
− 少なくとも、航空機が辿る、(前もって計算された)低空飛行軌道の現在の高度と、運航エラー、案内エラーおよび飛行軌道を計算する際のエラーにより、現在の閾値を決定する第１手段であって、上記の飛行軌道を計算する際のエラーは、主として、地上から搭載されたファイルから生じるものであれ、例えば、地上の地図作成モードで、レーダにより航空機上で形成されたものであれ、用いられたディジタル地上データベースに関するエラーのみに依存し、
− 上記の飛行軌道に沿って低空飛行中に地上の上方に位置する航空機の現在の実際の高度を測定するための、特に、少なくとも１つの無線高度計である、第２手段と、
− 上記の現在の実際の高度と上記の現在の閾値とを比較するため、上記の第１手段と第２手段とに連結されている第３手段と、
− 上記の現在の実際の高さが上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しければ、警告信号を発するため、上記の第３手段に連結されている第４手段とからなることを特徴とする。
更に、特定の実施例では、本発明による装置は、更に、上記の現在の実際の高さが上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しいと、航空機の高度を増して安全高度に持って行くように航空機を制御するための第５手段を備える。
図１に略示されている、本発明による装置１は航空機Ａ、例えば、輸送機、戦闘機あるいはヘリコプターの低空飛行を確実にすることを意図するものである。
上記の装置１は航空機Ａに搭載されている標準操縦システム２と連携しており、この装置１は
− 水平面で形成される軌道ＴＬと垂直面で形成される垂直軌道(あるいは飛行プロフィール)ＴＶとからなる飛行軌道Ｔ０を決定するための、例えば飛行管理システムである、手段であって、低空飛行を行なうことができるように、(低高度)飛行軌道Ｔ０は航空機Ａを(パイロットにより選択されたガード高さに対応する地上からの最小高さで)航空機がその上を飛行する地上ＴＡにできる限り近く辿らせなければならないものと、
− 上記の飛行軌道Ｔ０に沿って航空機Ａを案内するための、例えば、自動操縦装置である、案内手段であって、航空機Ａが上記の軌道Ｔ０を辿るように航空機Ａを操縦する指令を決定するものからなり、上記の操縦指令は航空機Ａの、例えば、制御面(方向舵、昇降舵等)のような制御部材を作動させるための手段に伝達される。
− 水平面で形成される軌道ＴＬと垂直面で形成される垂直軌道(あるいは飛行プロフィール)ＴＶとからなる飛行軌道Ｔ０を決定するための、例えば飛行管理システムである、手段であって、低空飛行を行なうことができるように、(低高度)飛行軌道Ｔ０は航空機Ａを(パイロットにより選択されたガード高さに対応する地上からの最小高さで)航空機がその上を飛行する地上ＴＡにできる限り近く辿らせなければならないものと、
− 上記の飛行軌道Ｔ０に沿って航空機Ａを案内するための、例えば、自動操縦装置である、案内手段であって、航空機Ａが上記の軌道Ｔ０を辿るように航空機Ａを操縦する指令を決定するものからなり、上記の操縦指令は航空機Ａの、例えば、制御面(方向舵、昇降舵等)のような制御部材を作動させるための手段に伝達される。
本発明によれば、低空飛行軌道Ｔ０に沿って自動的に案内される航空機Ａの低空飛行を確実するのを意図した上記の装置１は、
− 少なくとも、航空機Ａが辿る、低空飛行軌道Ｔ０の現在の高度Ｚ1(即ち、航空機Ａの予想された現在の位置Ｐ２における以下に特記されている高度)と、航空機Ａの運航エラー、航空機Ａの案内エラーおよび飛行軌道Ｔ０を計算する際のエラーにより、現在の閾値Ｈ０を決定する手段３と、
− (航空機が)その上を飛行する地上ＴＡの上方の航空機Ａの現在の実際の高さＲＡを(繰り返し)測定する手段４と、
− 上記の現在の実際の高度ＲＡと上記の現在の閾値Ｈ０とを(繰り返し)比較するよう、リンク６と７とによりそれぞれ上記の手段３と手段４とに連結されている手段５と、
− 航空機Ａの上記の測定された実際の高さＲＡが上記の計算された現在の閾値Ｈ０未満あるいはこれに等しくなるやいなや、警告信号を発するように、上記の手段５にリンク９により連結されている手段８とからなる。
− 少なくとも、航空機Ａが辿る、低空飛行軌道Ｔ０の現在の高度Ｚ1(即ち、航空機Ａの予想された現在の位置Ｐ２における以下に特記されている高度)と、航空機Ａの運航エラー、航空機Ａの案内エラーおよび飛行軌道Ｔ０を計算する際のエラーにより、現在の閾値Ｈ０を決定する手段３と、
− (航空機が)その上を飛行する地上ＴＡの上方の航空機Ａの現在の実際の高さＲＡを(繰り返し)測定する手段４と、
− 上記の現在の実際の高度ＲＡと上記の現在の閾値Ｈ０とを(繰り返し)比較するよう、リンク６と７とによりそれぞれ上記の手段３と手段４とに連結されている手段５と、
− 航空機Ａの上記の測定された実際の高さＲＡが上記の計算された現在の閾値Ｈ０未満あるいはこれに等しくなるやいなや、警告信号を発するように、上記の手段５にリンク９により連結されている手段８とからなる。
特定の実施例では、
− 上記の手段４は少なくとも１つの無線高度計、即ち航空機Ａに搭載されており、上記の地上(実際の地上ＴＡ)の上方の航空機Ａの実際の高さＲＡを決定する目的で地上(実際の地上ＴＡ)に対する無線電磁波の反射を使用する無線運航装置からなり、
− 上記の手段８は可視タイプおよび／または可聴タイプの警告信号を発生できるように作製されている。
− 上記の手段４は少なくとも１つの無線高度計、即ち航空機Ａに搭載されており、上記の地上(実際の地上ＴＡ)の上方の航空機Ａの実際の高さＲＡを決定する目的で地上(実際の地上ＴＡ)に対する無線電磁波の反射を使用する無線運航装置からなり、
− 上記の手段８は可視タイプおよび／または可聴タイプの警告信号を発生できるように作製されている。
本発明による装置１は、又、リンク１１を介して上記の手段５に連結されており、航空機Ａの現在の実際の高さＲＡが現在の閾値Ｈ０未満あるいはこれに等しくなればその高度を増し、所定の安全高度に持っていくように航空機Ａを制御するよう形成されている手段１０を備える。
好ましい実施例では、上記の手段１０は自動操縦手段で、例えば上記の自動操縦システム２からなる。然し、この手段１０は、又、標準手動操縦手段をも備える。
本発明は特に自主的な自動飛行、即ち、例えば、レーダのような、前方放射装置を用いずに、運航システム、飛行管理システムおよび案内システムならびに搭載されている、ディジタル地上データベースのみによりなされる自動飛行に応用される。
本発明の装置１は、航空機Ａの現在の高さＲＡを監視(即ち、現在の高さＲＡを繰り返し測定し、これを計算された所定の閾値Ｈ０と繰り返し比較)して、どの過剰な下方垂直偏位も検知することができる。そのような確認は、予想された高さではなく、航空機Ａの実際の現在の高さＲＡを考慮するので、特に効果的である。この高さＲＡは、図２を参照して以下に特記するように、実際の地上に対して測定され、予測された地上に対して計算されていないので、実際的である。
更に、以下に記載するように、上記の閾値Ｈ０は、このような自動および自主低空飛行中現れがちな色々のエラーを考慮するように決定される。更に、上記の閾値Ｈ０は前もって計算された基準に関し計算され、本発明による方法は“無線高度計高度修正”(即ち、高さＲＡと前もって計算された飛行軌道Ｔ０によって示された飛行設定点との間の修正)方法と称される。
このような自動自主飛行は、垂直面および側方面で全１組の瞬時のエラーと特に、
− 運航エラーＰＥＥ：搭載運航システムによって与えられた位置は正確には航空機Ａの実際の位置ではなく、
− 案内エラーＦＴＥ：自動操縦システム２の案内手段は運航システムにより与えられた位置を、飛行管理システムにより計算された飛行軌道Ｔ０にスレーブ(追従)させる。このスレービングは、要請された飛行軌道Ｔ０に亘って航空機を案内するための案内手段(例えば、自動操縦装置)の能力を伝達する固有の性能を示す。案内エラーは、又、パイロットが手動で辿らなければならない飛行指令による飛行中も存在し得る。
− 飛行軌道エラーＰＤＥ：飛行軌道の正確さは、用いられるコンピュタのアルゴリズムとプロセッサとの正確さと、特に、航空機がその上を飛行する地上の起こり得るディジタルモデル化エラー(即ち、飛行軌道Ｔ０を計算するために用いられる、ディジタル地上データベースに関連するＤＴＤＢＥエラー)とによる。
− 運航エラーＰＥＥ：搭載運航システムによって与えられた位置は正確には航空機Ａの実際の位置ではなく、
− 案内エラーＦＴＥ：自動操縦システム２の案内手段は運航システムにより与えられた位置を、飛行管理システムにより計算された飛行軌道Ｔ０にスレーブ(追従)させる。このスレービングは、要請された飛行軌道Ｔ０に亘って航空機を案内するための案内手段(例えば、自動操縦装置)の能力を伝達する固有の性能を示す。案内エラーは、又、パイロットが手動で辿らなければならない飛行指令による飛行中も存在し得る。
− 飛行軌道エラーＰＤＥ：飛行軌道の正確さは、用いられるコンピュタのアルゴリズムとプロセッサとの正確さと、特に、航空機がその上を飛行する地上の起こり得るディジタルモデル化エラー(即ち、飛行軌道Ｔ０を計算するために用いられる、ディジタル地上データベースに関連するＤＴＤＢＥエラー)とによる。
色々なエラーの合計は全システム・エラーＴＳＥを形成する。
好ましい実施例では、上記手段３は上記の現在の閾値Ｈ０を以下の式(１)、
式中
− Ｚ1は、上記の航空機Ａが辿る飛行軌道Ｔ０に沿う現在の高度、即ち、以下に特記する位置Ｐ２の高度、即ち航空機Aの予測された現在の側方位置に対応する、飛行軌道Ｔ０の高度を示し、
−Ｚmoyは、以下に特記する実際の位置Ｐ１における航空機の下方のディジタル地上の平均高度を示し、このディジタル地上ＰＴは、以下に特記するディジタル地上データベースから生じ、
− 値Ｌiは、少なくとも、
・垂直運航エラーＰＥＥzと、
・垂直案内エラーＦＴＥzと、
・上記の低空飛行軌道Ｔ０を計算するため用いられる、上記のディジタル地上データベースに関連する垂直エラーＤＴＤＢＥzの制限を示す。
− Ｚ1は、上記の航空機Ａが辿る飛行軌道Ｔ０に沿う現在の高度、即ち、以下に特記する位置Ｐ２の高度、即ち航空機Aの予測された現在の側方位置に対応する、飛行軌道Ｔ０の高度を示し、
−Ｚmoyは、以下に特記する実際の位置Ｐ１における航空機の下方のディジタル地上の平均高度を示し、このディジタル地上ＰＴは、以下に特記するディジタル地上データベースから生じ、
− 値Ｌiは、少なくとも、
・垂直運航エラーＰＥＥzと、
・垂直案内エラーＦＴＥzと、
・上記の低空飛行軌道Ｔ０を計算するため用いられる、上記のディジタル地上データベースに関連する垂直エラーＤＴＤＢＥzの制限を示す。
本発明の特徴を適切に明確にするため、図２に戻り、この図中には垂直面で、
− 所謂、実際の航空機Ａ、即ち、実際の位置Ｐ１に示されているものと、
− 計算された飛行軌道Ｔ０の垂直軌道ＴＶと、
− 予測された航空機AO、即ち、計算された飛行軌道Ｔ０上のその予測された位置Ｐ２に示されているものであり、これらの位置Ｐ１とＰ２とは１度で同時の瞬間に対応し、
− 飛行軌道Ｔ０(この例では、垂直軌道ＴＶ)の周囲に形成されていて、上限ＣＶ１と下限ＣＶ２を呈している飛行トンネルＣＶと、
− 用いられているディジタル地上データベースから生じる地上ＰＴのプロフィールと、
− 以下のように、上記の地上プロフィールＰＴに基づき計算されたフィルターされた地上のプロフィールＰＴＦと、
− 上記のフィルター地上プロフィールＰＴＦに基づき、例えば、５００フィート(約１５０メートル)のガード高さＨＧの上方トランスレーション(並進)により得られるフィルター地上ＴＦと、
− 実際の地上ＴＡ、即ち物理的地上
が示されている。
− 所謂、実際の航空機Ａ、即ち、実際の位置Ｐ１に示されているものと、
− 計算された飛行軌道Ｔ０の垂直軌道ＴＶと、
− 予測された航空機AO、即ち、計算された飛行軌道Ｔ０上のその予測された位置Ｐ２に示されているものであり、これらの位置Ｐ１とＰ２とは１度で同時の瞬間に対応し、
− 飛行軌道Ｔ０(この例では、垂直軌道ＴＶ)の周囲に形成されていて、上限ＣＶ１と下限ＣＶ２を呈している飛行トンネルＣＶと、
− 用いられているディジタル地上データベースから生じる地上ＰＴのプロフィールと、
− 以下のように、上記の地上プロフィールＰＴに基づき計算されたフィルターされた地上のプロフィールＰＴＦと、
− 上記のフィルター地上プロフィールＰＴＦに基づき、例えば、５００フィート(約１５０メートル)のガード高さＨＧの上方トランスレーション(並進)により得られるフィルター地上ＴＦと、
− 実際の地上ＴＡ、即ち物理的地上
が示されている。
操作上、横軌道ＴＬは先ず(直接的にあるいは自動経路システムを介して)操作者により形成される。この横軌道ＴＬに沿い、低空飛行の垂直軌道ＴＶはフィルターされた地上プロフィールＰＴＦに基づき得られるフィルター地上ＴＦの上方で計算される。ＰＴＦは以下のようにディジタル地上データベースから生じる地上プロフィールＰＴに基づき決定される。横軌道に沿う各横座標に対しては、対応する地上高さが、軌道の各側で目標確率に対応するエラーＰＤＥの制限をプラスした飛行走路の幅に全体的に側方に対応する抽出面の下方の (即ち、ディジタル地上データベースから抽出された)ＰＴの最も高い高さである。長手方向では、よって、上記の抽出表面が長手方向のエラーを考慮する。
従って、本発明の枠内では、一方では、(実際の航空機Ａの)現在の実際の位置Ｐ１と、他方では、計算された軌道ＴＶの対応する位置２との間の垂直偏位が、警告閾値より大きい時、即ち
高さＲＡ≦形成された高さ−実際の航空機Ａの下方のディジタル地上の平均高度−(エラーＦＴＥz、ＰＥＥz、ＤＴＤＢＥzの制限の合計)
ここで、
− 形成された高度が位置Ｐ２の高度Ｚ1であり、
− エラーＦＴＥz、ＰＥＥzとＤＴＤＢＥzは上記のエラーＦＴＥ、ＰＥＥとＤＴＤＢＥの垂直構成要素であり、
− エラーＦＴＥz、ＰＥＥzとＤＴＤＢＥzの制限は、トンネルＣＶ(１０−３、１０−４／ｈｄｖ等)に対する最大操作上許容し得る周遊の確率に対応する確率に対し、与えられた、これらのエラーの制限であり、ｈｄｖは飛行時間を示し、
− 航空機Ａの下方のディジタル地上の平均高度が、航空機Ａの予測された側方位置を中心とし、上記の垂直エラーと同じ周遊の確率に対し与えれた(選択された最大確率に対応する)選択エラーＰＥＥの制限の円内にある平均高度である時、
警告信号が発せられる。
高さＲＡ≦形成された高さ−実際の航空機Ａの下方のディジタル地上の平均高度−(エラーＦＴＥz、ＰＥＥz、ＤＴＤＢＥzの制限の合計)
ここで、
− 形成された高度が位置Ｐ２の高度Ｚ1であり、
− エラーＦＴＥz、ＰＥＥzとＤＴＤＢＥzは上記のエラーＦＴＥ、ＰＥＥとＤＴＤＢＥの垂直構成要素であり、
− エラーＦＴＥz、ＰＥＥzとＤＴＤＢＥzの制限は、トンネルＣＶ(１０−３、１０−４／ｈｄｖ等)に対する最大操作上許容し得る周遊の確率に対応する確率に対し、与えられた、これらのエラーの制限であり、ｈｄｖは飛行時間を示し、
− 航空機Ａの下方のディジタル地上の平均高度が、航空機Ａの予測された側方位置を中心とし、上記の垂直エラーと同じ周遊の確率に対し与えれた(選択された最大確率に対応する)選択エラーＰＥＥの制限の円内にある平均高度である時、
警告信号が発せられる。
平らな地上の上方では、
高さＲＡ≦ガード高さＨＧ−(エラーＦＴＥz、ＰＥＥzとＤＴＤＢＥzの制限の合計)
の場合、警告信号が発せられる。
高さＲＡ≦ガード高さＨＧ−(エラーＦＴＥz、ＰＥＥzとＤＴＤＢＥzの制限の合計)
の場合、警告信号が発せられる。
特に、航空機Ａがその上を飛行する地上ＴＡがほぼ平らな際、本発明によれば、閾値Ｈ０を計算するための簡単な式、即ち
を得るため、
− Ｚ1は上記の式(１)のガード高さＨＧ、
− Ｚmoyは０とみなされる、
が考えられる。
− Ｚ1は上記の式(１)のガード高さＨＧ、
− Ｚmoyは０とみなされる、
が考えられる。
以下では、確率Ｐｊで起こり、同じ確率で上方あるいは下方偏位ｄｊを誘導するシステムの故障を考慮する。
システムが故障した場合あるいはしなくても、下方偏位がガード高さＨＧ、一般に、５００フィート(約１５０メートル)より大きければ、航空機Ａが地上(実際の地上ＴＡ)に当たっても、警告信号は手段８により発せられない。
更に、航空機Ａの乗務員は警告信号が発せらると直ぐこの故障による偏位に対抗でき、よってこの操縦中高度の損失は５００フィートから警告閾値を引いた値
この式では、
未満と仮定される。
ｄは、一般に航空機Ａのパイロットにより選択されたガード高さＨＧの値を示す。
前記の確率は選択された安全目標、例えば、１０−９／ｈｄｖ未満でなければならない。
Ｐ(警告信号は発せられない)＜１では、ＴＳＥz≧５００フィート(あるいはＴＳＥz≧(５００−ｄｊ))である確率は、トンネルＣＶからの出口を検出しない確率と組み合わせる必要があるので、１０−９／ｈｄｖより大きくなれる。
Ｐ(警告信号は発せられない)＜１では、ＴＳＥz≧５００フィート(あるいはＴＳＥz≧(５００−ｄｊ))である確率は、トンネルＣＶからの出口を検出しない確率と組み合わせる必要があるので、１０−９／ｈｄｖより大きくなれる。
警告閾値(閾値Ｈ０)はよってシステムが故障した際航空機Ａの回復能力にも依存する。
例として、
− ＰＤＥz ≒９０％で３０メートル
− ＰＥＥz ≒９９.９９９９９％で７０メートル
− ＰＳＥz ≒９５％で６０フィート
であれば、
これらのエラーがガウスと仮定すると、
− ＴＳＥzの全標準偏位σ＝８０フィート(約２４メートル)、よってＴＳＥz＝９５%で、１.９６０Ｘ ８０ ≒１５０フィート(約４５メートル)であり、
− Ｐ(警告信号は発せられない)：航空機Ａに関する操作可能性の目標と一致しなければならない。
例として、
− ＰＤＥz ≒９０％で３０メートル
− ＰＥＥz ≒９９.９９９９９％で７０メートル
− ＰＳＥz ≒９５％で６０フィート
であれば、
これらのエラーがガウスと仮定すると、
− ＴＳＥzの全標準偏位σ＝８０フィート(約２４メートル)、よってＴＳＥz＝９５%で、１.９６０Ｘ ８０ ≒１５０フィート(約４５メートル)であり、
− Ｐ(警告信号は発せられない)：航空機Ａに関する操作可能性の目標と一致しなければならない。
(例えば)確率がＰｊ＝１０−５／ｈｄｖで、ｄｊ＝３００フィート(約９０メートル)未満で生じるシステムの故障を考慮すれば、航空機Ａが地上ＴＡに当たる確率は約６.２・１０−８／ｈｄｖで警告信号は無し。
然し警告信号を考えると、警告信号が発せられない確率は≦１.６・１０−２／ｈｄｖのみであり、よって、地上に当たる確率は、[警告信号が発せらるやいなやトリガーされる回復操縦中の高さの損失が２００フィート(約６０メートル)(２００＝５００−３００)とすると]≦１０−９／ｈｄｖである。
１.６・１０−２／ｄｈｖの目標は現在のシステムの範囲で十分である。
従って、本発明を実施するためには、地上で、
− 基本的エラー(運航、案内、ディジタル地上データベース等)を予測し、よって、ガウス・エラーの場合、各エラーの標準偏位そして、その後(システムの故障とは別に)全エラーの標準偏位を決定でき、
− 安全検討に考慮される少なくとも１つのシステムの故障と、その発生の確率と、システムの故障が誘導する垂直偏位とを定義し、
− このシステムが故障した際の回復操縦中の高さの損失を評価し、
− 地上との衝突確率、即ち全偏位が選択可能な最小ガード高さ(一般には、５００フィート)より大きいかこれに等しい確率の形態で、越えないことを要求される安全レベルを明示した後、
− 閾値Ｈ０を操作目標(警告信号および軌道トラッキング飛行による指令の中断の最大確率)に従うとともに、安全面(地上に当たる確率)で閾値Ｈ０を定義し、
− 全面的安全目標に合うように、閾値の行き過ぎを検知しないことに対する確率目標に合うように諸事項を工夫するだけでよい。
− 基本的エラー(運航、案内、ディジタル地上データベース等)を予測し、よって、ガウス・エラーの場合、各エラーの標準偏位そして、その後(システムの故障とは別に)全エラーの標準偏位を決定でき、
− 安全検討に考慮される少なくとも１つのシステムの故障と、その発生の確率と、システムの故障が誘導する垂直偏位とを定義し、
− このシステムが故障した際の回復操縦中の高さの損失を評価し、
− 地上との衝突確率、即ち全偏位が選択可能な最小ガード高さ(一般には、５００フィート)より大きいかこれに等しい確率の形態で、越えないことを要求される安全レベルを明示した後、
− 閾値Ｈ０を操作目標(警告信号および軌道トラッキング飛行による指令の中断の最大確率)に従うとともに、安全面(地上に当たる確率)で閾値Ｈ０を定義し、
− 全面的安全目標に合うように、閾値の行き過ぎを検知しないことに対する確率目標に合うように諸事項を工夫するだけでよい。
航空機Ａの実際の高さＲＡがガード高さＨＧよりはるかに高いと、本発明による装置１は警告信号を発することができることを航空機Ａの乗務員は気付いていなければならない。このケースは、一般に飛行軌道Ｔ０が峡谷に沈むと現れるが、警告信号が発せられるように航空機は峡谷から十分に離れる。
一般に、この飛行軌道Ｔ０は
− 航空機Ａの上昇飛行に関連して飛行でき、
− 最大許容負荷因子に関連して操縦可能であり、
− フィルターされた地上ＰＴＦの上方のガード高さに依然として位置している
ことが確認される。
− 航空機Ａの上昇飛行に関連して飛行でき、
− 最大許容負荷因子に関連して操縦可能であり、
− フィルターされた地上ＰＴＦの上方のガード高さに依然として位置している
ことが確認される。
１…自動低空飛行制御装置、３…第１手段、４…第２手段、５…第３手段、８…第４手段、１０…第５手段、Ａ…航空機。
Claims (10)
- 低空飛行軌道に沿って自動的に案内される、航空機(Ａ)の低空飛行を確実にするための方法であって、
Ａ／ 上記の低空飛行中、以下の一連の操作、
ａ） 現在の閾値が、少なくとも航空機(Ａ)が辿る上記低空飛行軌道の現在の高度(Ｚ1)と、航空機(Ａ)の運航エラー、航空機(Ａ)の案内エラーと上記の飛行軌道を計算する際のエラーとにより決定され、
ｂ） (航空機(Ａ)が)その上を飛ぶ地上(ＴＡ)の上方の航空機(Ａ)の現在の実際の高度(ＲＡ)が測定され、
ｃ） この測定された現在の実際の高さ(ＲＡ)が上記の現在の閾値と比較される、
が自動的に繰り返し行なわれ、
Ｂ／ 上記の現在の実際の高さ(ＲＡ)が上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しければ、警告信号が出される
ことを特徴とする方法。 - 工程Ａ／ａ)では、上記の閾値Ｈ０は以下の式
式中
Ｚ1は、航空機(Ａ)が辿る上記の飛行軌道の現在の高度を示し、
Ｚmoyは、ディジタル地上データベースから生じる、航空機(Ａ)の下方の地上の平均高度を示す、
値Ｌiは、上記の低空飛行軌道を計算するため用いられる、少なくとも運航および案内エラーならびに上記のディジタル地上データベースに関連するエラーの制限を示す
により計算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 航空機(Ａ)がその上を飛行する地上(ＴＡ)がほぼ平らである際、
Ｚ1が所定のガード高さと、
Ｚmoyが０と考えられる
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 工程Ａ／ｂ)で、上記の実際の高さ(ＲＡ)が無線高度計により測定されることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 工程Ｂ／で、現在の実際の高さ(ＲＡ)が上記の現在の閾値未満あるいはこれと等しければ、低空飛行が中断され、航空機(Ａ)はその高度を増して、安全高度に持っていくように制御されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
- 低空飛行軌道に沿って自動的に案内される航空機(Ａ)の低空飛行を確実にする装置は、
少なくとも、航空機(Ａ)が辿る、低空飛行軌道の現在の高度(Ｚ１)と、運航エラー、案内エラーおよび飛行軌道を計算する際のエラーにより、現在の閾値を決定する第１手段(３)と、
上記の飛行軌道に沿う低空飛行中、(航空機が)その上を飛行する地上(ＴＡ)の上方の航空機(Ａ)の現在の実際の高さ(ＲＡ)を測定する第２手段(４)と、
上記の現在の実際の高度(ＲＡ)と上記の現在の閾値とを比較するため、上記の第１手段(３)および第２手段(４)とに連結されている第３手段(５)と、
上記の現在の実際の高さ(ＲＡ)が上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しければ、警告信号を発するために、上記の第３手段(５)に連結されている第４手段(８)とからなることを特徴とする装置。 - 上記の第２手段(４)が少なくとも１つの無線高度計からなることを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 上記の現在の実際の高さ(ＲＡ)が、上記の現在の閾値未満あるいはこれに等しいと、その高度を増し、安全高度に持っていくように航空機(Ａ)を制御するための第５手段(１０)を更に備えることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
- 請求項６から８のいずれか１項に記載の装置(１)を備えることを特徴とする航空機。
- 請求項１から５のいずれか１項に記載の方法を実施できる装置(１)を備えることを特徴とする航空機。
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