JP2010152880A - 空港における滑走路誤進入を低減する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】空港でパイロットに使用される音声通信チャネル上に送信される情報のデータパケットを用いて、空港における滑走路誤進入を最小化または防止するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】情報のデータパケットは、航空機に搭載されたGPS受信機によって提供される航空機の緯度および経度の位置、および、登録番号などの、その航空機のユニークな識別子からなる。そして、その情報のデータパケットは、同一地上周波数上の他の航空機および管制塔に受信され、パイロットおよび管制塔の地上制御装置に提供される、地理的情報が付加されたその空港の地図表示上に表示される。前記情報は、あちらこちらの航空機を調査することによって更新されてもよい。このようにして、空港内で運行中のすべての航空機から受信した情報は、地上制御装置と同様、地上のパイロットが目視可能な空港の電子地図上に表示され得る。
【選択図】図２

Description

この出願は、以下の出願、およびそれらの改良に関連する。出願が2001年12月14日、登録が2004年2月17日、ジェフリー・エス・エム・ヘドリックを単独の発明者とする共有の米国特許第6,693,558号。出願が2005年8月24日、発明の名称が“Aircraft Flat Panel Display System With Graphical Image Integrity"、ジェフリー・エス・エム・ヘドリック、シャーラム・アスカポーア、マーカス・クノッフおよびジェフ・コリンズを共同発明者とし、シリアル番号が第11/212059号の同時係属の米国特許出願、および、出願が2005年9月8日、発明の名称が”Aircraft Flat Panel Display System With Improved Information Availability"、ジェフリー・エス・エム・ヘドリックおよびシャーラム・アスカポーアを共同発明者とし、シリアル番号が第11/223168号の同時係属の米国特許である。前述したそれぞれの特許出願の内容は、この記載によりそれら全部が明確に援用される。

この発明は、空港における滑走路誤進入を低減する方法およびシステムに関し、空港内通信チャネルと航空機に搭載された平面型ディスプレイシステムを用いて、空港内で運行中の航空機をその空港内の他の航空機から前記ディスプレイシステム上で目視できるようにする方法およびシステムを含む。

滑走路の安全は、全体として航空の安全性のきわめて重要な要素であって、かつ、米国連邦航空局、パイロットおよび飛行機を利用する一般人のすべてにとってきわめて重大な問題となる要素である。空中衝突を防ぐために複雑な衝突回避システムの開発についてこれまで相当な研究がなされてきたが、それらは、航空機が一旦無事に着陸した後の衝突を防ごうとするシステムに関するものでなく、あるいは、混雑した空港において滑走路誤進入を防止しあるいは低減しようとするシステムに関するものではなかった。むしろこれまでは、管制塔のあるいは誘導路を移動する航空機のパイロットの目視確認に大きく依存してきた。それらの目視確認は、滑走路誤進入の可能性について言葉で警告を発し回避的行動がとれるようにすることを目的としたものである。ある条件下ではこれで十分であることが証明されているが、それが常にうまくいくとは限らず、悲劇的な事態に陥ったこともある。例えば、マヨルカ島で２台の大型民間ジェット機が地上で衝突し数人の死者を出すという航空機事故が起こった。また、多数のニアミスも起きた。この状況は、何本もの滑走路や誘導路があり、数台の航空機がいっせいに地上を移動する空港において、より危機的である。さらに、今後数年間に渡って予測される航空機の交通量の増加は、この問題を大きくする一方であり、もし滑走路誤進入を防止しあるいは低減する方法およびシステムの進歩がなければ、そのような事故の発生件数が増加する可能性を暗示している。

前述の共有に係る米国特許第5,593,558号および二件の同時係属の特許出願であって、それらのすべてが全体としてこの明細書に援用されるものに記載されたシステムのような既存の平面型ディスプレイシステムは、全地球測位システム（GPS）を含むが、出願人の知見によれば、そのようなGPSシステムは滑走路誤進入を回避あるいは防止するために使用されてこなかった。さらに過去には、ゲーム業界で用いられた民生用グラフィック処理装置あるいはCGPが、航空電子部品業者によって、安全基準がほとんどないまたは皆無の他の用途に使用されたことがあった。ところが実際には、そのような民生用グラフィック処理装置では障害が発生し、判断を誤らせるような情報をパイロットに表示してしまう可能性があることが知られている。そして、それは滑走路誤進入を回避しあるいは防止することを意図し、判断を誤らせるような情報が悲劇的な惨事をもたらしかねないシステムにおいては最も望ましくないものである。この問題を解決し得る複雑で高価なシステムが開発されてもよいが、既存の航空機は後付けの改造が必要なために以下のような単純で安価な方法およびシステムが必要とされている。即ち、空港内で運行中のすべての航空機についての地理的情報が付加された表示をその空港内のすべての航空機に提供し得る方法およびシステムであって、前記表示は管制塔内の地上管制装置と同様に地上のパイロットの両者が目視可能な電子的な空港の地図上に表示されるものである。

滑走路誤進入を低減するための改善された方法およびシステムは、通常の空港内音声通信チャネル上にデータパケットを断続的に送信する。その送信は空港において地上に分散した航空機からその航空機が音声通信チャネルを使用するときになされ、前記データパケットは航空機のユニークな識別子と共にその航空機の現時点での地上の位置を備えてなる。さらに前記システムは、地理的情報が付加されたその空港の地図表示を提供する。さらにまた、前記システムは、送信されたデータパケットを空港の他の位置で受信しかつ前記データパケットを送信した航空機の地上の位置を地理的情報付の前記地図上に表示することによって、空港における地上の航空機の位置を示す。空港において地上に分散する各航空機は、地理的情報付の前記地図表示上でそれぞれ異なる航空機を区別するための異なるユニークな識別子を有する。さらに、あちらこちらに分散する航空機の配置についての更新された地上位置情報により、地理的情報が付加された前記地図表示を更新するため、分散する各航空機は調査される。会話のためパイロットによりマイクロフォンが同調されたとき、３マイクロ秒程度のバーストであるいは３０ミリ秒までの時間に送信される短い連続したデータが、同じ周波数で通信する管制塔およびすべての航空機に送信される。例えば、その空港の地上の周波数である121.6あるいは121.6メガヘルツといったような周波数である。そのデータは、例えば、航空機の尾翼に表示される登録番号のようなユニークな航空機の識別子とその航空機の地上の位置とを含む。

所定の空港内にあるすべての航空機は、管制塔と共通の周波数で通信しなければならないので、その通信チャネル上に発生し送信されたGPS情報のデータパケットは、地理的情報が付加された前記地図表示と相まって、管制塔、および、同一通信チャネルに同調するすべての地上のパイロットの両者が、その空港で地上にある各航空機の正確な位置と識別の高精度な表示を受信することを可能にする。その表示は、地理的情報が付加された前記地図上の表示であって、航空機に搭載された平面型ディスプレイシステムの一部をなすようなものである。その表示は、たとえ、滑走路誤進入を完全に防ぐことができないとしても、それを低減するという課題に対して単純で経済的な解決を提供するものと信じられる。

この発明のシステムおよび方法で用いられる空港の典型的な地理的情報付の地図表示の一例を示す説明図である。ニューヨークのＪＦＫ空港を示している。 この発明のシステムおよび方法で用いられる典型的なインターフェイス・ボックスのブロック図である。そのインターフェイス・ボックスは、この明細書で援用される米国特許第6,693,558号に記載の平面型ディスプレイシステムと共に、または、管制塔内あるいは航空機に搭載された従来の地理的情報付の地図表示と共に使用可能である。

ここで、図面を詳細に参照する。まず、図２を参照する。この図は、この発明に使用される典型的なインターフェイス・ボックス１０の現時点での好適な実施形態を示す。図に示すように、そして、好ましくは、インターフェイス・ボックス１０は、従来の中央処理モジュール１２および従来のデータ変換器１４を含む。データ変換器１４は、121.6あるいは121.9メガヘルツといったようなその空港に割り当てられた音声通信チャネル上で航空機が管制塔と通信するときのような、従来の音声信号上で送信されるデータパケットの変調と復調を従来と同様に実行する。データ変換器１４は、航空機に搭載された既存の通信用送受信機１６と互換性がある。この発明に係る航空機が、その航空機に搭載された既存のGPS受信機１８であって、米国特許出願第6,693,558号に記載された平面型ディスプレイシステムに用いられるタイプのようなGPS受信機を有している場合、そのGPS受信機は、航空機の地上の位置をこの発明による中央処理モジュール１２に提供するために使用できる。しかし、その航空機がこの情報を提供するためのGPS受信機を装備していなくても、単純な従来のGPSモジュールをインターフェイス・ボックス１０に追加することによって、中央処理モジュール１２にその航空機の地上の位置を提供することができる。いずれにせよ、インターフェイス・ボックス１０は、航空機の音声パネル（図示ぜず）の一部として航空機に搭載されることが好ましい。インターフェイス・ボックス１０は、好ましくは、マイクロフォン（図示せず）が、その空港に割り当てられた音声通信チャネル上で管制塔との音声による通信を行うためパイロットにより同調されたことに応答して、従来と同様その通信チャネル上に、その航空機から管制塔へのデータパケットを送信する。そしてまた、そのチャネルに同調しており受信可能なすべての他の航空機にも送信する。その受信は、好ましくは、中央処理モジュール１２に提供されたGPS情報から得られたその航空機の現在の緯度および経度の位置、および、その登録番号のようなその航空機のユニークな識別子とからなる。この情報を受信するため、似たタイプのインターフェイス・ボックス１０が、管制塔および他の航空機に配置されていることが好ましい。それらは、従来と同様に、図１に示すようなタイプの表示として、従来の地理的情報付の地図表示における表示可能な情報に変換する。図１では、送信された緯度および経度のGPS情報に基づく航空機の地上の位置が、その登録番号と隣り合わせに表示されている。このように、中央処理モジュール１２は、データパケットを断続的に生成し、データ変換器１４を経てそれらを送信器の音声入力に送る。また、受信機の音声出力からのデータパケットがデータ変換器１４によって従来と同様に復調され入力されたものをいずれも処理する。インターフェイス・ボックス１０は、好ましくは同じ空港に位置する他のすべての航空機からのデータパケットを受信し、情報を従来の処理を行うディスプレイシステムに渡し、例えば、ＪＦＫ空港のような空港内で運行中のすべての航空機から受信した情報が、電子的な空港の地図上に表示できるようにする。その電子的な空港の地図は、管制塔の地上管制装置と同様、地理的情報が付加された空港の地図を表示可能なディスプレイシステムが装備された他のすべての航空機で見ることができる。

ここで、会話のためパイロットがマイクロフォンを同調させたとき、例えば２０ミリ秒までの期間、その航空機の緯度と経度の位置が、その航空機の登録番号のようなユニークな識別子と共にデータパケットに入れられて、その周波数の地上管制装置と同様、その周波数上にある他のすべの航空機に送信される。これは、３マイクロ秒以内のバーストで完了することが好ましい。さらに、地上に分散するさまざまな航空機について最新の地上の位置情報を含む更新された地理的情報付の地図表示を提供できるように、この情報を断続的に更新することを目的として、管制塔がその通信チャネル上でさまざまなインターフェイス・ボックスに信号を送信して航空機を調査することが好ましい。そして、そのインターフェイス・ボックスは、表示更新用の更新された情報を含むデータパケットにより応答する。

従って、この発明のシステムおよび方法を用いることによって、滑走路誤進入という問題は、既存の航空機の無線と空港の周波数を使用し、効率的かつ経済的なやり方で克服できる。地理的情報が付加された空港の地図表示を表示できるディスプレイシステムが装備された航空機は、パイロットへの情報のため、その空港内の最終目的地に基づいてその航空機が辿るべき地上の走路と共に、他のすべての航空機の位置を前記地図上に重畳することができる。地上の航空機の安全で効率的な移動を可能にするためである。

この発明の如何なる開示形式または態様に係る図示および／または記載された、構造および／または要素および／または方法におけるステップについても、設計上の選択事項として如何なる他の開示あるいは記載あるいは示唆された形式あるいは態様に援用することが可能であると解されるべきである。さらに、好ましい態様に該当するこの発明の基本的に新規な特徴が提示され、記載され、指摘されているが、その種々の省略および置換および形式の変更および図示されたシステムおよび方法の詳細は、この分野の通常の知識を有する者がこの発明の趣旨および範囲から離れることなく行うことができると解されるべきである。

Claims (14)

1. 空港で地上に分散する複数の航空機であって、着陸しおよび／またはその空港から離陸するパイロットと通信するための共通の空港内音声通信チャネルを有する航空機による滑走路誤進入を低減すべく、
   分散する前記航空機のうちの少なくとも一つが前記空港内音声通信チャネルを使用するとき、その航空機から前記空港内音声通信チャネル上に断続的にデータパケットを送信する工程であって、その航空機の空港における現在の地上の位置と共にその航空機のユニークな識別子を備えてなるデータパケットを送信するデータパケット送信工程と、
   地理的情報が付加されたその空港の地図表示を提供する工程と、
   送信された前記データパケットをその空港の他の位置で受信し、前記データパケットを送信した航空機の空港における地上の位置を示すために、その航空機の地上の位置を前記地理的情報付の地図表示上に表示する受信工程とを備え、各工程をコンピュータが実行することを特徴とする滑走路誤進入を低減する方法。
2. 前記データパケット送信工程は、地上に分散する複数の航空機から前記データパケットを前記空港内音声通信チャネル上に断続的に送信する工程をさらに備え、前記データパケットは複数の航空機のうちで所定の航空機が前記音声通信チャネルを使用するときにその航空機から送信され、複数の航空機をなす各航空機は異なるユニークな識別子を有し、
   前記受信工程は、前記データパケットを送信した各航空機の空港における地上の位置を示すために、前記データパケットを送信した各航空機の地上の位置を前記地理的情報付の地図表示上に表示する工程を備える請求項１に記載の方法。
3. 地理的情報が付加された地図表示を提供する工程は、少なくともその空港内で共通の場所における地上の位置を表示可能にすべく、その共通の場所の地理的情報が付加された前記地図表示を提供する工程を備える請求項２に記載の方法。
4. 地理的情報が付加された地図表示を提供する前記工程は、前記データパケットが送信された航空機の地上の位置が前記地理的情報付の地図表示に表示され得るように、その送信されたデータパケットを受信する各航空機に地理的情報が付加された前記地図表示を提供する工程をさらに備え、前記データパケットを送信した航空機の空港内での地上の位置が示されるようにする請求項３に記載の方法。
5. 地理的情報が付加された地図表示を提供する前記工程は、前記データパケットが送信された航空機の地上の位置が前記地理的情報付の地図表示に表示され得るように、その送信されたデータパケットを受信する各航空機に地理的情報が付加された前記地図表示を提供する工程を備え、前記データパケットを送信した航空機の空港内での地上の位置が示されるようにする請求項２に記載の方法。
6. 各航空機の配置についての更新された地上位置情報により、地理的情報が付加された前記地図表示を更新するために、各航空機を調査する工程と、更新された前記地上位置情報で前記地図表示を更新する工程とをさらに備える請求項５に記載の方法。
7. 前記データパケット送信工程は、その航空機からその空港内の音声通信チャネル上の音声通信が行われるとき、前記データパケットを前記音声通信チャネル上に送信する工程をさらに備える請求項１に記載の方法。
8. 空港で地上に分散する複数の航空機であって、着陸しおよび／またはその空港から離陸するパイロットと通信するための共通の空港内音声通信チャネルを有する航空機による滑走路誤進入を低減すべく、
   分散する前記航空機のうちの少なくとも一つが前記空港内音声通信チャネルを使用するとき、その航空機から前記空港内音声通信チャネル上に断続的にデータパケットを送信する工程であって、その航空機の空港における現在の地上の位置と共にその航空機のユニークな識別子を備えてなるデータパケットを送信するデータパケット送信手段と、
   地理的情報が付加されたその空港の地図表示を提供する手段と、
   送信された前記データパケットをその空港の他の位置で受信し、前記データパケットを送信した航空機の空港における地上の位置を示すために、その航空機の地上の位置を前記地理的情報付の地図表示上に表示する受信手段とを備えることを特徴とする滑走路誤進入を低減するシステム。
9. 前記データパケット送信手段は、地上に分散する複数の航空機から前記データパケットを前記空港内音声通信チャネル上に断続的に送信する手段をさらに備え、前記データパケットは複数の航空機のうちで所定の航空機が前記音声通信チャネルを使用するときにその航空機から送信され、複数の航空機をなす各航空機は異なるユニークな識別子を有し、
   前記受信手段は、前記データパケットを送信した各航空機の空港における地上の位置を示すために、前記データパケットを送信した各航空機の地上の位置を前記地理的情報付の地図表示上に表示する手段をさらに備える請求項８に記載のシステム。
10. 地理的情報が付加された地図表示を提供する手段は、少なくともその空港内で共通の場所における地上の位置を表示可能にすべく、その共通の場所の地理的情報が付加された前記地図表示を提供する手段を備える請求項９に記載のシステム。
11. 地理的情報が付加された地図表示を提供する前記手段は、前記データパケットが送信された航空機の地上の位置が前記地理的情報付の地図表示に表示され得るように、その送信されたデータパケットを受信する各航空機に地理的情報が付加された前記地図表示を提供する手段を備え、前記データパケットを送信した航空機の空港内での地上の位置が示されるようにする請求項１０に記載のシステム。
12. 地理的情報が付加された地図表示を提供する前記手段は、前記データパケットが送信された航空機の地上の位置が前記地理的情報付の地図表示に表示され得るように、その送信されたデータパケットを受信する各航空機に地理的情報が付加された前記地図表示を提供する手段を備え、前記データパケットを送信した航空機の空港内での地上の位置が示されるようにする請求項９に記載のシステム。
13. 各航空機の配置についての更新された地上位置情報により、地理的情報が付加された前記地図表示を更新するために、各航空機を調査する手段をさらに備え、地理的情報が吹かされた地図表示手段は、更新された前記地上位置情報で前記地図表示を更新する手段をさらに備える請求項１２に記載のシステム。
14. 前記データパケット送信手段は、その航空機からその空港内の音声通信チャネル上の音声通信が行われるとき、前記データパケットを前記音声通信チャネル上に送信する手段をさらに備える請求項８に記載のシステム。

Images