JP2010519129A - 航空機の着陸及び離陸の間の航空機の位置及び情況を決定及び表示する光学システム - Google Patents

航空機の着陸及び離陸の間の航空機の位置及び情況を決定及び表示する光学システム Download PDF

Info

Publication number
JP2010519129A
JP2010519129A JP2009550937A JP2009550937A JP2010519129A JP 2010519129 A JP2010519129 A JP 2010519129A JP 2009550937 A JP2009550937 A JP 2009550937A JP 2009550937 A JP2009550937 A JP 2009550937A JP 2010519129 A JP2010519129 A JP 2010519129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aircraft
altitude
optical signals
optical signal
ground speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009550937A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5414540B2 (ja
Inventor
ロジャーズ,フイリップ,エル
マミデイプデイ,プリアバダン
カッチェル,ピーター,エー
Original Assignee
オプテイカル・エア・データ・システムズ,エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オプテイカル・エア・データ・システムズ,エルエルシー filed Critical オプテイカル・エア・データ・システムズ,エルエルシー
Publication of JP2010519129A publication Critical patent/JP2010519129A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5414540B2 publication Critical patent/JP5414540B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G01C5/005Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels altimeters for aircraft
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G01S13/913Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control for landing purposes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

航空機が離陸又は着陸あるいは低速度の場合において、ヘリコプター等の航空機の位置を検出し表示するために、光信号を使用したシステム及び方法である。航空機上のトランスミッタは光信号を発出し、光学レシーバは反射した光信号を取得して受信する。光検知測距技術を用いて、航空機の高度、対地速度及び相対風などの種々のパラメータが、受信した光信号内でのドップラー偏移に基づいて算出される。種々のドップラー偏移の測定を容易にするために、光信号は3つの異なる方向に伝送される。パラメータは航空機内においてスクリーン又はその他の表示装置によって表示される。
【選択図】図 1

Description

本発明は、航空機の位置及び周囲情況、特に着陸及び離陸の間における情況や低空飛行(フライト)や低速飛行(フライト)の情況を決定するシステムに係り、特に、限られた視界状態で低空、低速のフライトや着陸および離陸を容易かつ安全に行うためのレーザーをベースとするセンサを用いたシステムに関する。
悪天候や限られた視界状況での航空機の離着陸操作には極めて危険が伴う。航空機、特にヘリコプターの場合には、パイロットがヘリコプターの着陸エリアに対する運動状態を適切に、観察できないときの着陸操作は極めて危険である。例えば、ヘリコプターが砂地等の着陸地点に近づくにつれ、典型的にはロータからの吹降しが砂を巻上げるので、視界が極めて悪くなる。これは、パイロットが航空機の速度及び位置の必要な視覚的フィードバックを得るために着陸エリアを適切に観察できないので極めて危険である。ヘリコプターは極めて脆弱であるから、パイロットはヘリコプターの着陸の際に横方向にドリフトするのを知らないといけない。又、横方向のドリフトが予測しない横風による場合、ヘリコプターは回転を起こしてしまう。これは例えば、スキッド(着陸用そり)が離着陸動作の間に地面に当接するような場合に生じる。
対気速度を測定する光学システムは、例えば、米国特許第5,272,513号により知られているが、公知の高度及び対地速度検出システムは、低視界状態で使用された場合に極めて反応が遅いので、パイロットのみならず自動装置も迅速な応答が出来ず、地面に近づいた際に航空機を安全に操作することが困難であった。
更に、軍事関連において、例えば、着陸時に航空機の高度を測定するために無線周波数(RF)送波を用いるシステムが検出され、敵方に該航空機の位置を暴露してしまう問題もある。
本発明においては、航空機用の測定及び表示システムが、視覚的な全ての状態の間に、航空機の高度、対地速度、対気速度、風速についての精密な情報を、まず第1にパイロットあるいはオートパイロットに付与する。ここにおいて、「高度」とは他に注記しない限り、航空機の地面からの高度(AGL)を意味する。本発明は第1に光学測定システムに係り、該システムは第三者によって容易には検出されない利点があるとともに極めて速い応答時間を付与する。従って、本発明は上述の従来のシステムの問題点を解消し得るものである。
本発明に係る具体例には、警戒灯火管制やホワイトアウト、夜行飛行等の不良環境状態での操作においても安全なフライトを可能とする正確な接近、及び着陸システムとレーザーによる対気速度センサ方式を含むものである。この具体例においては、ヘリコプターを含む全ての型式の航空機のために高度、垂直速度、対地速度、対気速度等の測定にファイバー光学レーザーベースのセンサが使用される。
本発明において、レーザーセンサは、限られた視界状態あるいは厳しい気候条件においても該航空機の高度及び対地速度、すなわち速度と方向を測定することができるとともに、得られた測定データはパイロットに有効な態様で表示される。対気速度を測定し得る他のレーザーセンサシステムと組合わせた場合、本発明はパイロットに対して極端な状態における航空機の着陸操作においても安全性を付与することができる。
従って、本発明によれば、無線周波数(RF)送波をなすことなく、対地速度、高度及び対気速度に関するデータを極めて正確に提供し得る。更に、本発明の採用によって、より重量が大の従来の検出システムと交換することにより航空機の全重量の軽減ができるとともに不必要な機器を除去することもできる。本発明に係るシステムの装置は携帯可能であり、航空機の設置ならびに取外しを容易になし得る。
砂の粒の特性は周囲環境により変化するので、本発明に係るシステムのパラメータは、個別の特定条件に合わせて調整することができる。例えば、砂地の砂粒は、草地で見出される砂粒や瓦礫とは相違している。従って、種々異なる特性に対応したレーザーや電子センサを用いることも本発明の範囲に含まれる。
本発明の具体例においては、悪条件下での着陸や低い視界条件下でのフライト動作を可能とする。好ましい態様では、着陸又は離陸の際のような低い高度における航空機の高度、対地速度、方向及び対気速度が1つ又は複数のファイバーレーザーシステムによって測定される。該システムは地面に向って大気中に多数のビームを放射し、ドップラー偏移されたリターン光信号をなすリターンビームを受けて対地速度と対気速度をそれぞれ測定する。航空機の高度は上記の複数のビームの1つ、あるいは地面に対する傾斜距離(slant distance)を確定するとともにその距離を航空機の高度を決めるために人工水平からの信号により三角法で修正するためのLIDAR(光検知測距)として使用する別のビームを変調させることにより測定される。
本発明の他の特徴として、地面に対する風速が測定されるとともに離陸前のパイロットに対して表示され、離陸後直ちにドリフトしようとする航空機の方向に関する情報が与えられる。これは特に、ヘリコプターにおいて重要なことであり、対気速度を測定するのに用いられる光ビームをロータを丁度越えた位置に向け、これがロータによってプロペラ後流により影響されることの少ない位置であると決定された際に実行される。航空機が地面上に待機している時の対気速度の測定は、風速の測定値を示し、これがパイロットに対し効果的に表示される。
本発明の更なる特徴は、表示装置にある。すなわち、該表示装置において、離陸前及びフライト中、航空機の長手軸線方向に対する関係が容易にグラフ化して決定されるように、対地速度及び方向、対気速度及び風速が表示される。このような表示装置の機能によって、例えば、パイロットは離陸後直ちにヘリコプターを風の向きに合わせることができるので、極めて危険な横方向のドリフトを避けることができる。又、着陸においては、ヘリコプターの横方向と速度を確認し、ロールオーバーを避ける適切な修正操作をなし得る。
本発明の目的は、視界不良の状態での着陸及び離陸動作をより安全になし得るシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、着陸の際の対地ドリフトを測定及び表示するためのシステムを提供することである。
本発明の更なる目的は、風速を測定及び表示するためのシステムを提供することである。
更なる本発明の目的は、対気速度を決定するとともに表示することである。
又、本発明の更なる目的及び利点は、本願明細書の記載より当業者において明白であろう。
図1は本発明の実施形態において航空機の位置を検出するシステムを備えた航空機の概要図を示す。
図2は本発明の実施形態における表示装置をなす表示盤であって、航空機の位置及び周囲情況を示す表示盤を示す。
図3は本発明の実施形態において航空機の位置及び他の情報を検出及び表示するフローチャートを示す。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、航空機の着陸場所100と、該場所100に対して着陸あるいは離陸動作(又は、ホバリング動作)をなす航空機104を示す。該航空機104には本発明に係る航空機104の位置及び運動を検出するシステムが備えられている。図1には航空機104としてヘリコプターを示してあるが、本発明はヘリコプター以外の他の航空機にも同様に適用し得る。以下において、該航空機104を単にヘリコプターとして説明することもある。
本発明は種々異なる状況において有用であるが、特に着陸エリア内の地面102が砂地であって航空機104が離着陸する際に、代表的にはヘリコプターのロータブレードからの吹降しによって砂ないし砂粒106が塵として巻き上がるような状況において有用である。このように砂地あるいは砂漠などの状況においては、パイロットが地面を目視できない程度に砂106が視界を遮るので、視程を減少させ、これが極めて危険な状況を生じさせる。本発明は又、人工照明のない夜間、あるいは霧や雪中における航空機の離着陸の場合にも同様に有用である。
本発明において、航空機104には、高度、対気速度及び対地速度を測定するとともに、この測定データをパイロットに対して表示するシステム及び関連機器が備えられ、それによって、不良な視界状態でも航空機の操作を容易にさせる。これらシステムと関連機器は、ユニット化された機器パッケージ110よりなり、それには、電子回路よりなるプロセッサと、航空機に取付けられたレーザー光源と、光学ヘッド112が含まれる。該光学ヘッド112は光信号をなす測定ビームを所望方向に向けるように構成されている。電子回路とレーザーを含む機器パッケージ110は航空機内の任意の場所に設置される。光学ヘッド112は航空機104の底部近傍位置に設置するのが望ましい。これにより、光学ヘッド112よりその後方に向って航空機104の底部から発信器として光信号をなす光学測定ビームを容易に送出することができる。好ましい実施形態においては、光学ヘッド112は、航空機としてのヘリコプターの胴体の主部の後方に向かって光学測定ビームを向けるように位置づけられる。しかし、この設置はこれに限らず他の部位でも望ましい場合もある。光学ヘッド112は該ヘッド112に対する入力、出力信号の阻害や干渉を少なくするように航空機の特徴に対応して各航空機上の適宜位置に設置されるのが望ましい。
機器パッケージ110内に含まれる光源は、光学ヘッド112を介して米国特許第5,272,513号に記載のごとき光ビームを発生し、この光ビームは地面102に向って、異なる角度で好ましくは3方向に向けられる。図1には、その3方向のビームを120,122,124で示してある。これらの光ビームは、波長の変化から各後方散乱ビームのドップラー偏移を検出することにより航空機の対地速度を決めるデータを提供する。これらの光ビームにより測定される複数の速度は、公知の態様で組合わされ、単一の対地速度ベクトルを形成し、これが後述の如く、パイロットに対して表示される。
地面102から散乱したリターン光信号は、空気分子や砂粒により散乱した信号とは、形状が異なる故に区別し得る。同様に、該光ビームがパルスであることが望ましいが、もしパルスの場合には、地面から散乱したリターン光信号をなす光は該パルスからリターンする最後の光となることからも区別がなされる。
3番目の光ビーム126は、航空機の高度を測定するために設計された光検知測距(LIDAR)システムの一部を構成する。このビーム126としてはパルスビームが公知の方法で利用され、これによって、航空機内の光学システムの向き(orientation)と、航空機の高さ並びに姿勢の双方の関数である傾斜距離(slant distance)が測定される。航空機内の光学システムの向きについては公知であり、又、航空機の姿勢は種々の公知の方法のいずれかによって決定し得る。この本発明の具体的態様では航空機の姿勢はジャイロスコープにより決定されるとともに、機器からの信号が公知の態様で、例えば三角法で、航空機の高さを決定するために組合される。ジャイロスコープは機器パッケージ110の一部を構成するようにしてもよいし、或いはそれとは別構成としてもよい。更に航空機上の他の目的にも使用される機器としてもよい。
上記対地速度用のビーム120,122,124のいずれかは高度測定用のビームとして働くように変調してもよい。これによって、第3のビームとしての追加ビーム126を必要としない構成も可能である。同様に、高度測定用のビーム126を含むビームは垂直方向の速度を確定するドップラー偏移のために解析され、あるいは高さ測定における変化速度が垂直方向の速度を確定するために算出され得る。
図1において、光ビーム120,122,124及び126は発信器をなす光学ヘッド112から発出されるとともに該ヘッドによって受信器として受信される。これらビームの反射ないしは散乱したビーム120,122,124が、地面、すなわちX−Y面における航空機の速度を測定し、ビーム126が垂直方向における航空機の高度を測定する。これらビーム120,122,124及び126は個別の光学ファイバーによって光学ヘッド112からそれぞれ発出させる構成が望ましいが、マルチプレクス方式の構成も本発明に含まれる。光学ヘッド112には、ビームを公知の構造を用いて所望方向へ向けるためにレンズ等の光学要素が設けられている。
本発明は、また、該航空機が離陸して空中にあるときに、対気速度及び相対的、磁気的風速を測定し、あるいは航空機が地上に休止ないし待機しているときの風速を測定するのにも供される。航空機が空中にあるときの相対風130は、航空機上の1つ又は複数のレーザー、例えば航空機の対気速度を公知の原理で測定するために116のところにあるレーザーのような航空機上の1つ又は複数のレーザーからのビーム114,115によって照らさせる。この同じビームは、航空機が離陸準備のときに、該航空機に横方向のドリフトを引き起こす恐れのある不良状況等、離陸直後に航空機に重大な影響を及ぼす情報をパイロットに与えるために、風速を測定するのに用いることもできる。限られた視界状況においてパイロットは上記の如く不良状況を知覚するのに手遅れになることがあり得る。本発明においては、図2において以下に説明する表示装置としての表示盤が設けられ、風速はここに表示されてパイロットに知らされる。レーザー116は図1に示すごとく、航空機の前側において上方に向けて配置されるのが望ましい。しかし、他の配置構成として、航空機の側部に配置して多数のビームを発出させる構成も本発明に含まれる。
本発明の実施形態において、対気速度用のビーム114,115はヘリコプターのピッチモーション(pitch motion)に対応して上方に向けられている。しかし、この向きは、ヘリコプターの平面内、すなわち該ヘリコプターの長手軸線に沿う方向にない対気速度の測定がなされることを意味する。これは種々の方法で修正できる。まず、第1に、垂直ないし縦方向の対気速度測定を用いての修正である。あるいはそれに代えて、ヘリコプターの平面内の対気速度を、3つの対気速度用ビームを設けた3軸測定を用いて決定するか、あるいは垂直ないし縦方向の風がない場合は対地速度測定と組合せた2軸測定によって決定することができる。又は、2軸測定は、ビーム126からの高度測定の第1の微分係数(derivative)を取ることによって、高度の変化速度を決定することにより得られる垂直ないし縦方向の速度と組み合わせてもよい。
本発明の他の特徴は、上述の光ビームから得られたデータがパイロットに対して特に有用な態様で表示され、それによって、パイロットが離着陸動作時に航空機を安全に運行することができる。
図2に示す表示装置としての表示盤140には、航空機の高度、向き、すなわちヘッディング(heading)、対地速度及び周囲情況が表示される。該表示盤140はパイロットにとって見易いように航空機のコックピットに配置するのが望ましい。この表示盤140により上述の通り本発明で決定された情報がパイロットに伝えられる。この表示盤140は頭上配置型のヘッドアップディスプレイが望ましいが、他の型式のものも可能である。
当該表示盤140には、まず、レーザー高度が表示される。ビーム126によって測定されたレーザー高度は目盛142により表示され、高度はインジケータ144により指示される。このインジケータ144はデジタル式が望ましい。目盛142とインジケータ144は図2の形式以外に、例えば、水平あるいは円形の表示形式も可能である。しかし、表示されたデータの重要度がパイロットによって容易に眼で把握されるように表示形式が直観的であることが望ましい。
上記表示装置をなす表示盤140には更に、航空機の向きを定めるヘッディングが公知の態様で、例えば、航空機の前部を示すマーク148と回転コンパス146を有するデレクショナルジャイロスコープによって表示される。図2においては、表示盤140が航空機のヘッディングが270°であることを示している。本発明によれば、ビーム120,122,124によって測定される対地速度は、対地速度ベクトル150によって表わされる。このベクトル150は、ベクトルの方向が航空機の長手軸線に関して対地速度の方向を示すようにヘッディングの表示の上に置かれる。該ベクトル150の長さは速度を表わす。又、該表示盤140には、対地速度をパイロットに量で確認させるために「GND SPD」と表記された目印152がある。
ベクトル150の向きは、図2の表示盤140において、航空機の長手軸線に対して約30°であることを表わし、これはパイロットに対して、該航空機が着地時に地面に対してその角度方向に相対運動して接触することを示す。ベクトル150の長さの如何によって、上記角度方向における相対運動が修正動作を要するか否かを決定するために対地速度の量をパイロットに確認させることができる。
対地速度ベクトル150は、航空機が所定高度あるいはそれ以下になった場合にのみ表示してもよい。例えば、ベクトル150は航空機が地上300フィート(91.44m)を下回ったときのみ表示する。これは、この高度以上の対地速度は、ここで述べられたシステムの正確性を要しない他の手段によって決定し得るからである。すなわち、対地速度はGPSシステムやレーダーシステムなどにより航空機内で定常的に測定される。しかし、この測定の正確性や応答時間は着陸時に使用するには極めて乏しく適さない。
長手軸線方向における航空機の対気速度は目盛154で表示され、この対気速度値はポインター156でデジタル式に示される。又、この表示盤140は、「AIR SPD」と表記された対気速度の目印158を有し、これによってパイロットは対気速度の量を確認することができる。
表示盤140内に含まれる他のパラメータは、磁気風と相対風である。「MAG WIND」と表記された磁気風の風速と方向目印160は、磁気北極に対する方向と風速を示す。「REL WIND」と表記された相対風の風速と方向目印162は、航空機の長手軸線に対する方向と風速を示す。磁気風と相対風の方向は、それぞれのベクトルを回転コンパス164,166の外端縁に沿って移動することにより表示される。上述のように、航空機は離陸して空中にある状態になるにつれて風の方向に動かされ始めるので、強い風の場合には、航空機として、特にヘリコプターでは離陸動作の間に転倒する恐れがある。
図3は、航空機の位置及び本発明の実施形態における他の情報を検出するとともに表示するフローチャートである。まず、ステップ168は、航空機の高度及び対地速度が当該システムの作動パラメータ内にあるか否かを決定する。もし、航空機がこれら所定のパラメータ内にあれば、当該システムの全ての特徴的構成が作動する。他方、もし、いくつかのパラメータのみが妥当すれば、当該システムの選択された構成のみが作動可能となる。例えば、もし航空機が300フィート(91.44m)以上で1000フィート(304.8m)以下の場合、ステップ178において当該システムの対気速度及び高度の関係部分のみ実行される。
ステップ170により全ての光ビームが作動し、光信号の伝送が実行される。勿論、当該システムは該ビームを所望の態様で発生させるレーザーを作動させるようになっている。例えば、これらのビームを同時に発出しても良いし、あるいは測定のための1つのビームをまず発出させても良い。
ステップ172において、例えばジャイロスコープから航空機の高度を得、信号ビーム角を取得する。
ステップ174において、地面ターゲットからの反射したリターン光信号を受信する。具体的には地面、空気又は空中の粒子からの反射又は散乱したリターン光信号の検出が実行される。ステップ170において伝送された光ビームは、反射あるいは散乱し、これが光検出器(フォトセンサ)あるいは他の受信器により受信される。ステップ176では、当該システムが対地速度を測定する場合、航空機と地面との相対運動によって、又、当該システムが対気速度あるいは風速を測定する場合は空気によって、引起される受信光信号の波長の変化からドップラー偏移が決定される。
受信した信号のドップラー偏移を用いて、ステップ178では、航空機の高度、対地速度及び相対風の算出が実行される。本発明の好ましい実施形態では、上述の4つの伝達信号を用いて、これらの値を決定する。ステップ180では図2に示す表示装置をなす表示盤140について、高度、対地速度、相対風等について、その内容が更新される。
当該システムは、航空機がステップ182において、離陸または着陸モードから出て、もはやこのモードにないと決定すると、当該システムはステップ184で示すように動作停止し、待機(スタンバイ)モードに置かれる。この待機モードは、航空機が所定の対気速度あるいは高度パラメータに再びあると当該システムが決定するまで続く。
以上、ヘリコプター等の航空機の位置を決定、検出及び算出する本発明の実施形態を説明したが、当該航空機の位置は航空機内のパイロット等の乗員に対しても表示される。表示内容の更新は、本発明の方法を用いて同時に実行されるので、表示情報は正確にリアルタイムで提供される。この表示情報には航空機の高度、対地速度及び相対風が含まれる。航空機の離着陸動作において、航空機内の乗員がこの表示情報を利用し事故や衝突の危険を回避することができる。
以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内において、その他の種々の形態ならびに変更構成を含むものである。

Claims (10)

  1. 航空機の位置を検出する方法であって、
    伝達された複数の光信号を伝送するステップと、
    前記複数の伝達された光信号からのリターン光信号を受信するステップと、
    前記リターン光信号の波長の変化を検出するステップと、
    前記波長の変化に基づいて航空機の高度、対地速度及び相対風を含む複数のパラメータの内、少なくとも2つのパラメータを決定するステップと、
    を備えてなる方法。
  2. 前記伝送のステップは、複数の光信号を異なる角度で伝送することを含んでなる請求項1に記載の方法。
  3. 前記伝送のステップは、航空機上に設けられたレーザーからの複数の光信号の発出を含んでなる請求項1に記載の方法。
  4. パラメータに従って表示装置の表示内容を更新するステップを更に備えてなる請求項1に記載の方法。
  5. 航空機内において該パラメータを表示するステップを更に備えてなる請求項1に記載の方法。
  6. 前記検出ステップは、波長の変化からドップラー偏移を決定することを含んでなる請求項1に記載の方法。
  7. 航空機の位置を検出するとともに表示する方法であって、
    複数の光信号を受信するステップと、
    これら光信号の各々について波長の変化を算出するステップと、
    これら光信号の各々についての波長の変化に従って航空機の高度、対地速度及び相対風の値を決定するステップと、
    航空機内において該高度、対地速度及び相対風を表示するステップと、
    を備えてなる方法
  8. 新たに受信した光信号で、航空機の高度、対地速度及び相対風の内容を更新するステップを更に備えてなる請求項7に記載の方法。
  9. 航空機の着陸動作又は離陸動作の間に該航空機の位置を検出するシステムであって、
    該航空機から3つ又はそれ以上の方向へ光信号を発出する発信器と、
    これらの光信号を発生させるレーザーと、
    前記発信器に対して距離がオフセットした位置にあって、該航空機に反射された光信号を受信する光学受信器と、
    反射した光信号の波長の変化を決定するとともに航空機の高度、対地速度及び相対風を含むパラメータを航空機の位置検出のために算出するプロセッサと、
    航空機内において、前記パラメータを表示する表示装置と、
    を備えてなるシステム。
  10. 前記発信器と受信器のための基準を提供するとともに光信号の伝送角度を提供するジャイロスコープをさらに備えてなる請求項9に記載のシステム。
JP2009550937A 2007-02-23 2008-02-25 航空機の着陸及び離陸の間の航空機の位置及び情況を決定及び表示する光学システム Active JP5414540B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US90288207P 2007-02-23 2007-02-23
US60/902,882 2007-02-23
PCT/US2008/002407 WO2008103478A1 (en) 2007-02-23 2008-02-25 Optical system for detecting and displaying aircraft position and environment during landing and takeoff

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010519129A true JP2010519129A (ja) 2010-06-03
JP5414540B2 JP5414540B2 (ja) 2014-02-12

Family

ID=39710413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009550937A Active JP5414540B2 (ja) 2007-02-23 2008-02-25 航空機の着陸及び離陸の間の航空機の位置及び情況を決定及び表示する光学システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7898435B2 (ja)
EP (1) EP2126512A4 (ja)
JP (1) JP5414540B2 (ja)
AU (1) AU2008218928B2 (ja)
CA (1) CA2678964A1 (ja)
WO (1) WO2008103478A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101873783B1 (ko) 2014-10-27 2018-07-03 광저우 엑스에어크래프트 테크놀로지 씨오 엘티디 로터식 항공기 및 자동 착륙 시스템 및 방법
WO2022270856A1 (ko) * 2021-06-24 2022-12-29 정판수 레이저빔 방사기능이 구비된 드론

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050089559A1 (en) * 2003-10-23 2005-04-28 Istvan Szelenyi Combinations of potassium channel openers and sodium channel inhibitors or sodium channel-influencing active compounds for treating pains
US7786146B2 (en) * 2007-08-13 2010-08-31 Valeant Pharmaceuticals International Derivatives of 5-amino-4,6-disubstituted indole and 5-amino-4,6-disubstituted indoline as potassium channel modulators
WO2009042309A2 (en) * 2007-08-17 2009-04-02 Sikorsky Aircraft Corporation Stabilized approach to a point in degraded visual environment
FR2948463B1 (fr) * 2009-07-22 2011-10-07 Airbus Operations Sas Lidar embarque bi-mode
DE102009035191B4 (de) * 2009-07-29 2013-07-25 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Erzeugung einer sensorgestützten, synthetischen Sicht zur Landeunterstützung von Helikoptern unter Brown-Out oder White-Out-Bedingungen
CA2788799A1 (en) * 2010-02-05 2011-08-11 Catch the Wind, Inc. High-density wind velocity data collection for wind turbine
US8325327B2 (en) * 2010-06-15 2012-12-04 Bluescout Technologies, Inc. Using remotely detected wind velocities to enhance understanding of an impending or occurring event
DE102010049175B4 (de) * 2010-10-21 2013-09-19 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Darstellung der Driftwerte eines Luftfahrzeugs
US8659748B2 (en) 2011-02-15 2014-02-25 Optical Air Data Systems, Llc Scanning non-scanning LIDAR
EP2573522B1 (en) * 2011-09-21 2015-01-14 The Boeing Company An aircraft speed guidance display
US8918234B2 (en) 2012-09-17 2014-12-23 Bell Helicopter Textron Inc. Landing point indication system
US9529010B2 (en) * 2013-06-17 2016-12-27 Honeywell International Inc. Flight deck display systems and methods for visually indicating low speed change conditions during takeoff and landing
US10061027B2 (en) 2014-02-25 2018-08-28 Adsys Controls, Inc. Laser navigation system and method
US9340282B2 (en) 2014-03-17 2016-05-17 Honeywell International Inc. System and method for displaying vertical reference on a rotorcraft system
DE102014104572B4 (de) * 2014-04-01 2017-11-02 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Geschwindigkeitsanzeige
WO2016007796A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Breeze-Eastern Corporation Helicopter hoist systems, devices, and methodologies
US20160041561A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-11 Co-Pilot Engineering, LLC Aircraft Flying Aid
FR3026849A1 (fr) * 2014-10-03 2016-04-08 Airbus Helicopters Giravion equipe d'un radioaltimetre muni d'antennes planes et d'une lentille de modification du champ de vision des antennes
US9523580B2 (en) * 2014-12-02 2016-12-20 Honeywell International Inc. System and method for aiding a pilot in locating an out of view landing site
EP3163323B1 (en) 2015-10-27 2021-08-25 Sikorsky Aircraft Corporation Lidar-based vehicle distance measurement system
US10697795B2 (en) * 2018-02-12 2020-06-30 Bell Textron Inc. Automatic heading correction for directional gyroscopes
FR3081597B1 (fr) 2018-05-24 2021-07-30 Airbus Helicopters Procede et dispositif de determination et d'affichage d'une distance de securite d'un giravion en prenant en compte la hauteur des vagues
US11119212B2 (en) * 2018-08-10 2021-09-14 Aurora Flight Sciences Corporation System and method to reduce DVE effect on lidar return
CN109282787B (zh) * 2018-11-08 2021-01-01 浙江工业大学 一种无人机飞行高度梯级检测系统
CN111766896B (zh) * 2020-07-10 2023-12-29 珠海紫燕无人飞行器有限公司 一种基于动基座的无人机控制方法及其系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62292596A (ja) * 1986-06-11 1987-12-19 三菱重工業株式会社 自動着地位置測定装置
JPH0743109A (ja) * 1993-08-03 1995-02-10 Nec Corp 接近樹木離隔検出装置
JP2003014845A (ja) * 2001-07-05 2003-01-15 National Aerospace Laboratory Of Japan 風擾乱予知システム
US20030036827A1 (en) * 2000-03-16 2003-02-20 Murphy Kevin E. Light detection and ranging (lidar) mapping system
US20030130791A1 (en) * 2002-01-04 2003-07-10 The Boeing Company Apparatus and method for navigation of an aircraft
US20060126055A1 (en) * 2004-04-15 2006-06-15 Rosemount Aerospace Inc. Combined laser altimeter and ground velocity measurement apparatus and a fiber optic filter edge detector of doppler shifts for use therein

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3846746A (en) * 1970-06-19 1974-11-05 Technology Inc Pilot warning indicator system
US4130360A (en) * 1977-01-17 1978-12-19 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Laser altimeter/profilometer apparatus
US5272513A (en) * 1991-12-06 1993-12-21 Optical Air Data Systems, L.P. Laser doppler velocimeter
US5396425A (en) * 1993-08-27 1995-03-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Vertical velocity indicator
US5884223A (en) * 1996-04-29 1999-03-16 Sun Microsystems, Inc. Altitude sparse aircraft display
GB2339021A (en) * 1998-06-30 2000-01-12 Subacoustech Limited Distance measuring systems and aircraft altimeters
US7184072B1 (en) * 2000-06-15 2007-02-27 Power View Company, L.L.C. Airborne inventory and inspection system and apparatus
US6405107B1 (en) * 2001-01-11 2002-06-11 Gary Derman Virtual instrument pilot: an improved method and system for navigation and control of fixed wing aircraft
US7495774B2 (en) * 2002-03-01 2009-02-24 Michigan Aerospace Corporation Optical air data system
US6885438B2 (en) * 2002-05-29 2005-04-26 Kent L. Deines System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output
US6856380B2 (en) * 2003-01-06 2005-02-15 Chun-Shan Institute Of Science And Technology Aerial vehicle speed error correlation method for two-dimensional visual reproduction of laser radar imaging
US20040246463A1 (en) * 2003-01-29 2004-12-09 Milinusic Tomislav F. Method and apparatus for optical inertial measurement
US7091881B2 (en) * 2003-03-31 2006-08-15 Sikorsky Aircraft Corporation Integrated hover display with augmented approach to hover symbology cueing for degraded visual environmental conditions
US7557734B2 (en) * 2004-04-05 2009-07-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Airborne visibility indicator system and method
US6980153B2 (en) * 2004-05-17 2005-12-27 Honeywell International Inc. Radar altimeter for helicopter load carrying operations

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62292596A (ja) * 1986-06-11 1987-12-19 三菱重工業株式会社 自動着地位置測定装置
JPH0743109A (ja) * 1993-08-03 1995-02-10 Nec Corp 接近樹木離隔検出装置
US20030036827A1 (en) * 2000-03-16 2003-02-20 Murphy Kevin E. Light detection and ranging (lidar) mapping system
JP2003014845A (ja) * 2001-07-05 2003-01-15 National Aerospace Laboratory Of Japan 風擾乱予知システム
US20030130791A1 (en) * 2002-01-04 2003-07-10 The Boeing Company Apparatus and method for navigation of an aircraft
US20060126055A1 (en) * 2004-04-15 2006-06-15 Rosemount Aerospace Inc. Combined laser altimeter and ground velocity measurement apparatus and a fiber optic filter edge detector of doppler shifts for use therein

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101873783B1 (ko) 2014-10-27 2018-07-03 광저우 엑스에어크래프트 테크놀로지 씨오 엘티디 로터식 항공기 및 자동 착륙 시스템 및 방법
WO2022270856A1 (ko) * 2021-06-24 2022-12-29 정판수 레이저빔 방사기능이 구비된 드론

Also Published As

Publication number Publication date
JP5414540B2 (ja) 2014-02-12
US7898435B2 (en) 2011-03-01
WO2008103478A1 (en) 2008-08-28
CA2678964A1 (en) 2008-08-28
EP2126512A1 (en) 2009-12-02
US20090140885A1 (en) 2009-06-04
AU2008218928A1 (en) 2008-08-28
EP2126512A4 (en) 2016-03-30
AU2008218928B2 (en) 2012-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5414540B2 (ja) 航空機の着陸及び離陸の間の航空機の位置及び情況を決定及び表示する光学システム
RU2173660C2 (ru) Трехмерный дисплей бокового отклонения
US8742952B1 (en) Traffic awareness systems and methods
US8159369B1 (en) Weather radar system and method
US7561067B2 (en) Airspeed / wind speed measurement device for aircraft, and display device for same
EP2560152B1 (en) Aircraft vision system including a runway position indicator
US6573841B2 (en) Glide range depiction for electronic flight instrument displays
EP2589538B1 (en) Display device, piloting assistance system, and display method
EP3111170B1 (en) Projected synthetic vision
US9239381B2 (en) Method of measuring height and detecting obstacles, a radioaltimeter, and an aircraft
EP2148176B1 (en) Aircraft display system with obstacle warning envelope
US8994578B1 (en) Adjusting a target value for generating a vertical profile view in a weather radar system
CN104797955A (zh) 风参数指示
RU2497175C1 (ru) Система визуализации полета и когнитивный пилотажный индикатор одновинтового вертолета
US6484072B1 (en) Embedded terrain awareness warning system for aircraft
US9542147B2 (en) Peripheral vision hover drift cueing
JPS63503093A (ja) ウインドシャー検出ヘッド・アップ・ディスプレイ方式
CN104851323A (zh) 基于北斗的飞机安全起降实时监控系统
US11699349B2 (en) Electronic exocentric symbol display device and associated display method and computer program product
US8742973B1 (en) System and method of determining increased turbulence susceptibility with elapsed flight time
US12077317B2 (en) Airborne vehicle assisted landing system and method thereof
RU2478523C2 (ru) Способ управления самолетом при заходе на посадку
US5952570A (en) Horizontal speed indicator for rotary-wing aircraft
US11210958B2 (en) Method and system for a dynamic collision awareness envelope for a vehicle
JPH06247394A (ja) 着船支援センサ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121122

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130129

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130205

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130315

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130325

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130517

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5414540

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250