JP2012514553A - 巡航監視及び警報システムと方法 - Google Patents

Abstract

オペレータによって操作されている可動プラットフォームに使用する監視システムが開示されている。本システムは操作情報を含むデータベースと、オペレータによる可動プラットフォームの操作に関する手順を使用することができる。データベースに含まれる保存した情報に対照して、可動プラットフォームの操作に関する操作情報を監視するために、データベースと、可動プラットフォームの少なくとも一つのサブシステムと通信するプロセッサを用いることも可能である。このプロセッサにより、可動プラットフォームの操作が所定基準に沿って進んでいるかを決定することができる。

Description

この部分のステートメントは本発明に関する背景情報を提供するものであり、従来技術を構成するものではない。

本発明は、可動プラットフォームの状態と、可動プラットフォームを操作する乗員の状態を監視するシステムに関し、さらに具体的には、乗員と航空機の状態を監視し、航空機又は乗員の状態が予測された状態と異なる場合に警報を発信するシステム及び方法に関するものである。

ジェット機による輸送の時代が１９６０年に始まったときに、航空機システムの複雑性と操作手順のために航空機を操作するのに３人の乗員が必要であった。航空機システム及び電子機器の性能の進歩により、１９８０年代初頭に設計された次世代航空機は２人のパイロットによる操作が可能になった。航空機の性能の進歩により、３人の乗員の仕事を自動化して残りの仕事を２人のパイロットで分けることが可能になり、安全で効率的な操作が実現し、乗員の操作上のミスの数が実際に減少した。２人の乗員用のフライトデッキが設計された時の認可条件は、１人の乗員が対応できなくなった場合に、もう１人の乗員がいずれの座位からでも航空機を安全に運航できるように、航空機を飛行させるのに必要な全ての制御装置及び指示装置がそこに位置する、そしてある場合には重複することが要求される。

乗員の仕事は、いわゆる「飛行パイロット」（又は「機長」）と、「監視パイロット」（又は「副操縦士」）に分けられる。飛行パイロットは、航空機の手動飛行又はオートパイロットの稼働中に航空機を飛行させるのに使用する航空機システムの操作に対する責務を担う。監視パイロットは、通信と、飛行パイロットのクロスチェックを行ってうっかりミスを防ぎ、航空機が認可された飛行計画にのっとって飛行するようにする責任がある。しかしながら、今日の商用輸送航空機では、ほとんどの巡航部分がオートパイロットによって操作されている。したがって、乗員に対する操作要件は、離陸、上昇、及び下降中に要求されるよりも、特に海上及び遠隔巡航部分においてずっと少なくなっている。

乗員に課される操作要件の要求が少ないのにも関わらず、また、飛行パイロットが取った行動又は飛行パイロットに要求される行動を確実にクロスチェックするために、また、疲労を防ぎ、乗員の職務時間の規定要件を満たすために、今日の長時間飛行においては３人又は4人の乗員の操作が必要となる。これは航空機の操作に２人の乗員のみを必要とする場合であっても変わらない。この余分な「定数以上の」乗員が飛行パイロットと監視パイロットの仕事を交代で担うことにより、２人の主要乗員が航空機の客室又は乗員専用休憩室で休むことが可能になる。乗員の職務時間制限に対処するために２人よりも多い乗員によって飛行を操作する現在の方法により、航空会社の航空機関連の運用コスト（ＣＡＲＯＣ）が大幅に上がる。

本発明の一態様は、オペレータによって操作される可動プラットフォームに使用する監視システムに関するものである。本システムは：オペレータによる可動プラットフォームの操作に関する操作情報及び操作手順を含むデータベース；及びデータベースに含まれる保存した情報と対照して、可動プラットフォームの操作に関する運用情報を監視するために、データベースと、可動プラットフォームの少なくとも一つのサブシステムと通信して、可動プラットフォームの操作が所定基準に沿って進んでいるかを決定するプロセッサを含むことができる。

別の態様では、本発明は可動プラットフォームの操作を監視して、可動プラットフォームの状態が予測された状態から外れ始めたときに、可動プラットフォームの少なくとも１人のオペレータに警報を発信する方法に関するものである。本方法は：オペレータによる可動プラットフォームの操作に関する操作情報及び操作手順を含むデータベースを使用し；データベースからの情報と、可動プラットフォームの状態に関する情報を処理して、可動プラットフォームとオペレータが予測された状態過程にしたがっているか否かを決定し；可動プラットフォーム又はオペレータが予測された状態過程から外れた時に、オペレータに警報を発信するステップを含むことができる。

別の態様では、本発明は商用輸送航空機の操作と、航空機の少なくとも機長を監視して、航空機の操作が予測された操作から外れた時にそれを検出する方法を含むことができる。本方法は：機長による可動プラットフォームの操作に関連する操作情報と手順を含むデータベースを使用し；データベースからの情報と、航空機の操作に関するリアルタイムの情報を処理して、航空機が予測された状態過程にしたがっているか否かを決定し；航空機が予測された状態過程から外れた時に、機長にリアルタイムの警報を発信して、航空機が外れていることを機長に知らせるステップを含むことができる。

更なる応用範囲は、本明細書に記載される説明により明らかとなる。当然ながら、この説明と特定の実施例は図示目的のみのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
本明細書に記載された図面は図示目的のみのものであり、決して本発明の範囲を限定するものではない。

図１は本発明の一実施形態によるシステムのブロック図である。 図２は図１のシステムによって実施される操作を示すフロー図である。

下記の説明は単に例示的な意味合いを持つものであり、本発明、用途、又は使用を限定するものではない。当然ながら、図面全体を通して、対応する参照番号は同じ又は対応するパーツ及び機構を示すものである。

図１を参照すると、可動プラットフォーム１２に使用するための監視及び警報システム１０が示されている。便宜上、監視及び警報システム１０は下記の説明全体において、単純に「システム１０」と呼ぶ。また、システム１０は可動プラットフォームの操作に関連して説明されているが、システム１０は固定機械の操作、又は他の非可動設備、取付装置、又はシステムの操作又は監視に関連して容易に実行することができることを理解されたい。システム１０は、ビークル、機械、又は他の形態のシステム、又はビークル、機械又は他の形態のシステムの操作に責務を負うオペレータの状態を監視することが望ましい実質上全ての用途に適応可能である。また、下記の説明では可動プラットフォーム１２を商用輸送ジェット航空機である「航空機１２」と呼ぶが、システム１０は例えば、船舶（すなわち、水上艦又は水中船）、回転翼機、陸上車、例えばバン、トラック、車又はバス等の陸上ビークル、又は回転翼機及び宇宙船等の他の形態の航空機等の、全ての形態の可動プラットフォームに容易に用いることができることを理解されたい。システム１０はまた、有人又は無人ビークルに用いることもできる。現時点ではしかしながら、システム１０の特に望ましい実行形態は、商用輸送ジェット航空機の使用に関連するものであると予測され、これにより、航空機１２で移動する乗員及び/又は乗員以外の乗客の安全に影響を与えることなく、航空機を操縦するのに必要な乗員の数を減らすことが可能になる。

さらに、下記の説明のために、航空機１２の「オペレータ」は「機長」と呼称する。機長を助ける乗員は「副操縦士」又は「二次オペレータ」と呼称する。

図１をさらに参照すると、システム１０は監視及び警報パラメータデータベース１６と通信するプロセッサ１４を含む。プロセッサ１４は、プロセッサが受信したデータを解釈し、プロセッサに情報を提供する一以上の特定アルゴリズム１８を含むことができ、プロセッサはこの情報を利用して特定の航空機の状態又はオペレータの状態基準が満たされているか、又は満たされていないかを判断する。

プロセッサ１４は、飛行状態及びルートデータに関する情報をプロセッサ１４に提供する（通常航空業界において「飛行管理コンピュータ」（「ＦＭＣ」と呼ばれる）飛行管理サブシステム２０から情報を得る。飛行管理サブシステム２０から受信した通常の情報は、ウェイポイント識別、ウェイポイントにおける到着予測時間（ＥＴＡ）、現在の燃料及び予測燃料消費量、及び自動モード状態（すなわち、飛行管理サブシステム２０からの横方向の誘導、飛行管理サブシステム２０からの縦方向の誘導、飛行管理サブシステム２０係合及びサブモードからの係合、及び推進モード）を含む飛行経路情報であってよい。

プロセッサ１４はまた、サブシステム２２ａ及び２２ｂのそれぞれが表示する、機長及び副操縦士の状態に関する生理学的データを受信することもできる。上記データは、機長スイッチ２３を介してプロセッサ１４に提供され、これにより機長（又はさらに副操縦士）がどの個人の健康データをプロセッサ１４に監視させるかを選ぶことができる。当然だが、いかなるスイッチも必要とせずに、同時に両方の乗員の健康データをプロセッサ１４に監視させるようにすることも可能である。健康データは脈拍データ、呼吸、血液中の酸素レベル、又は機長及び/又は副操縦士の生理学的状態の変化を表すことができる他の全てのデータに関するものであってよい。これに関しては、当然ながら、上記健康監視データの作成を開始するために、航空機１２を操作する前に機長（すなわち主操縦士）及び/又は副操縦士に好適な健康監視装置を取り付ける必要がある。プロセッサ１４はこの情報をリアルタイムで（すなわち実質的に瞬時に）受信し、この情報を使用して、好適な監視装置を取り付けているのが１人であるか、両方の乗員であるかに依存して、機長及び/又は副操縦士の生理学的状態を監視する。プロセッサ１４が監視されている人員の健康に大幅な生理学的変化を検出すると、警報が発信され、これは下記の段落においてさらに詳しく説明される。

２人の乗員の仕事の認可された部分に直接関連性がないかもしれないが、それでも会社の手順に従うように航空会社によって課せられた２人の乗員の仕事の一部であり得る様々な督促メッセージは、ブロック２４で示すようにプロセッサ１４に提供され得る。上記督促メッセージは経路特有のものであってよい。例えば、上記飛行特有メッセージは、飛行がその目的地までの半分の距離までに到達したというメッセージであってよく、したがって、パイロットが航空機１２に乗っている特定の乗客又はある特定の貨物の状態について、航空会社の係員に確認の応答をすることが必要である。督促はまた、軍事活動の作戦に特有のものであってよい。例えば、上記督促は、作戦中に様々な活動を行った直後に発信されてよく、それぞれの督促に機長が応答する必要がある。所定の時間（例えば３０秒）以内に督促の内の任意の一つに機長が応答しないと、プロセッサ１４がリアルタイム警報を発信する。

システム１０はまた、本発明において参照することによって本明細書に組み込まれた、ボーイング社に割り当てられた米国特許番号第６８２８９２１号に記載されたような飛行計画監視システム２６に統合することも可能である。システム２６は、プロセッサ１４に総合的な飛行計画情報を提供し、プロセッサ１４と協働して、「認可された飛行計画」と称される、航空管制（ＡＴＣ）によって修正された申請飛行計画から航空機１２が外れるような機長による任意の行動（又は何も行動しないこと）の通知をプロセッサ１４が確実に受けるようにする。

システム１０はまた、様々な航空機の状態情報、又はブロック２８で示すように、監視及び解析用にプロセッサ１４に提供される例えば対気速度情報、ナビゲーションデータ、高度データ、燃料データ、及びオートパイロットモード警報等のデータを使用することができる。プロセッサ１４により、任意の受信情報が予測範囲又は予測値外であると判断されると、プロセッサ１４はリアルタイム警告信号を送って、機長又は副操縦士にその状態を知らせることができる。

最後に、システム１０はブロック３０で示すように、航空機１２から受信したデータに基づいて具体的情報、例えば申請された飛行計画と比較した燃料消費；ウェイポイント毎の燃料消費；長時間の双発機操作範囲の達成基準（ＥＴＯＰＳ）の同時点（ＥＴＰ）計算；航空管制（ＡＴＣ）三分間報告等を計算することができる。プロセッサ１４はアルゴリズム１８を使用して、あるいは使用せずに、この情報をデータベース１６に保持されている他のデータと比較して、機長の入力又は副操縦士の入力が必要な任意の状態が起こったか否かを判断する、あるいは機長又は副操縦士から予測された入力を受信したことを確認することができる。

航空機１２の状態、又は機長の状態が予測される状態から外れた場合に、プロセッサ１４が一以上の警報を発信することができることがシステム１０の主な利点である。さらに具体的には、システム１０は航空機１２の状態又は操作が、予測された状態又は航空会社特有の操作手順から外れた時に、リアルタイムの警報を提供することができる。例えば、システム１０は、航空機の飛行経路が予測された飛行経路から逸れ始めた場合に、又は機長が所定の間隔において標準操作手順（ＳＯＰ）（例えば、航空機１２が降下する前の所定の時点において補助動力装置（ＡＰＵ）を始動させるなど）によって要求される入力をしない、又は定期チェックを実施しない場合に、警報を発信することができる。

システム１０はいわゆる階層警報スキームを実行する。最初に、プロセッサ１４により、機長が不適切な行動を起こした又は何も行動を起こさないことが検出され、ブロック３２に示すように、プロセッサから機長に警報が与えられる。この警報は、機長が見ることができる図１に示す個別の可視警報表示装置３５ａ（例：ライト）で与えることができる。プロセッサ１４が、所定の時間内に機長が適切に応答したことを検出しない場合、次にプロセッサ１４は警戒態勢レベルに上がる。例えば、これには表示装置３５ａによる可視警報に加えて、個別の可聴警報発生器３５ｂ（例：スピーカー）を介した機長への可聴警報を与えることが含まれ得る。可聴警報発生器３５ｂは図１にも示されている。あるいは、プロセッサ１４はブロック３６で示すように、機長が適切な応答をしていないことを、副操縦士に個別に警報を与えることができる。この警報は、可視警報表示装置３５ａで又は可聴警報発生器３５ｂを介して与えることができる、あるいはさらに、副操縦士が身につけているヘッドホンを通して聴覚的に与えることができる。副操縦士に与える警報の代わりに、又はそれに加えて、プロセッサ１４は客室インターフォンサブシステム３８を介して航空機１２の客室乗務員に警報を与えることができる。客室インターフォンサブシステム３８は、機長が行う必要のある操作手順が行われていない、又は航空機１２の状態、又は航空機の飛行状態が予測された進路から外れていることを示すと客室乗務員が認識する可視信号又は可聴信号を送ることができる。さらには、システム１０により、要求された時間枠内に要求された応答が受信されていないことを、地上システム警報サブシステム４０を介して、航空管制（ＡＴＣ）塔に警報を送る（すなわち無線通信を行う）ことができる。プロセッサ１４により、サブシステム２２ａ及び２２ｂから取得した健康データから生理学的異常が検出された場合に、上述した任意のコンポーネントを介して警報を出すこともできる。当然ながら、プロセッサ１４によって発信された全ての警報はリアルタイム警報であることが好ましい。

ここで、システム１０によって実施される過程を図示するフロー図１００を示す図２を参照する。実施過程１０２では、プロセッサ１４は航空機の飛行経路、航空機の様々なサブシステムの状態、及び特定の時間間隔において、機長が行うべき、又は行うと予測される全ての行動に関する航空機１２からの情報を受信する。実施過程１０４では、プロセッサ１４はデータベース１６から取得した情報と保存されたアルゴリズム１８を使用して、航空機１２の移動経路、航空機の様々なサブシステムの状態、又は機長の状態により、必要な警報の種類とともに、警報を発信する必要が生じたか否かを判断することができる。警報を出す必要が生じた場合には、プロセッサ１４は実施過程１０６で示すように、必要な警報を機長に発信し、次に実施過程１０８に示すように予測された応答を監視する。実施過程１０８において予測された応答を受信した場合には、実施過程１１０で示すようにその後警報は解除され、監視作業が続けられる。警報が発信されたが、実施過程１０８において機長からの予測される応答を受信しなかった場合には、その後に警報レベルを上げるか、又は実施過程１１２で示すように副操縦士に対して二次警報が発信されるかのいずれかが実施される。その後予測される入力を、実施過程１１４で示すように追加の短い所定時間後（例：３０秒以下）に機長から受信した場合に、実施過程１１６で示すように、副操縦士への警報が解除される。しかしながら、実施過程１１４で示すように追加の短い所定時間経過後に機長又は副操縦士からの応答を受信しなかった場合は、客室乗務員向けの追加の警報を次に実施過程１１８で示すように発信することができる。任意には、警報はいつでも航空機１２から無線で遠隔施設、例えば航空管制施設、又は航空会社ディスパッチセンターへ実施過程１２０で示すように送信することが可能である。実施過程１２２において警報が解除されたことが検出されると、システム１０は次にプロセッサ１４によって受信された受信情報を監視し続ける。警報が実施過程１２２においてまだ残っていることが検出されると、システム１０は次に実施過程１１４において機長からの予測される応答のチェックを継続することができる。

システム１０により、今日の飛行規定で通常４人の乗員が乗りこむことを要求される長時間飛行に対して、２人又は３人の乗員で商用輸送航空機を安全に運航することが可能になる。２人の乗員が必要とされる飛行に関しては、システム１０により、巡航中は１人の乗員による操縦が可能になり、２人の乗員だけでおこなうことができる操作の数もまた増やすことができる。システム１０が副操縦士が通常行う多くの監視及び確認作業を基本的に行うことによって、労働力の削減が可能になる。所定の便に必要とされる乗員の数を削減することによって、航空機１２を運航する航空会社の大幅な費用削減につながる可能性がある。また、システム１０により、（人為的ミスによる）監視機構の一以上の作業エラーの可能性も削減される。

様々な実施形態を説明してきたが、当業者には本発明から逸脱することなく複数の修正及び変更が可能であることが認識されるであろう。実施例は様々な実施形態を示すものであり、本発明を限定するものではない。したがって、説明及び請求項は偏見なく解釈されるべきものであり、関連の従来技術を考慮するに当たって必要に応じた限定のみが適用される。

Claims (13)

1. オペレータによって操作されている可動プラットフォーム（１２）に使用する監視システム（１０）であって：
   オペレータによる可動プラットフォーム（１２）の操作に関する操作情報及び手順を含むデータベース（１６）と、
   前記データベース（１６）に含まれる保存された情報に対照して、可動プラットフォーム（１２）の操作に関する操作情報を監視して、可動プラットフォーム（１２）の操作が予測される状態にしたがって進んでいるか否かを判断するために、データベース（１６）と、可動プラットフォーム（１２）の少なくとも一つのサブシステム（２０、２２ａ、２２ｂ）と連通しているプロセッサ（１４）と
   を備えるシステム。
2. 前記可動プラットフォーム（１２）が商用輸送航空機を含み、
   可動プラットフォーム（１２）の前記少なくとも一つのサブシステム（２０、２２ａ、２２ｂ）が、飛行中に航空機がたどるように割り当てられた航路に関する航路データをプロセッサ（１４）に供給する可動プラットフォーム（１２）の飛行管理サブシステム（２０）を含む、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記オペレータが前記航空機のパイロットを含み、
   前記パイロットの状態に関する生理学的情報を生成して、前記プロセッサ（１４）に前記生理学的情報を供給するサブシステム（２２ａ、２２ｂ）をさらに備える、
   請求項２に記載のシステム。
4. 前記可動プラットフォーム（１２）の前記操作が前記予測される状態から外れた場合に、前記プロセッサ（１４）が警報（３２、３６、４０）を発信する、
   請求項１に記載のシステム。
5. 前記警報が、
   可動プラットフォーム（１２）の可視警報表示装置（３５ａ）への出力、
   可聴警報発生器（３５ｂ）への出力
   可動プラットフォーム（１２）の操作と関連する遠隔設置された管制局（４０）への出力、
   可動プラットフォーム（１２）の指示オペレータ（３２）への警報、
   可動プラットフォーム（１２）の主な指示者ではない可動プラットフォーム（１２）の二次オペレータ（３６）への警報、及び
   可動プラットフォーム（１２）上の客室乗務員（３８）への警報
   のうちの少なくとも一つを含む、
   請求項４に記載のシステム。
6. 可動プラットフォーム（１２）の操作（１００）を監視し、前記可動プラットフォームの操作が予測される操作から外れ始めた時に、可動プラットフォーム（１２）の少なくとも一人のオペレータに警報を出す方法であって：
   オペレータによる可動プラットフォーム（１２）の操作に関する操作情報と手順を含むデータベース（１６）を使用し、
   前記データベース（１６）からの情報と、前記可動プラットフォーム（１２）の操作に関わる情報（２８、３０）を処理（１０２）して、前記可動プラットフォーム（１２）と前記オペレータが予測される状態進路にしたがっているか否かを判断し、
   前記可動プラットフォーム（１２）又は前記個人が、前記予測される状態進路からはずれたときに、前記オペレータに警報（３２、３６）を発信する
   ステップを含む方法。
7. 情報を処理（１０２）して、前記可動プラットフォーム（１２）と前記オペレータが予測される状態進路にしたがっているか否かを判断するステップが、前記可動プラットフォーム（１２）が所定の移動進路にしたがっているか否かを判断することを含む、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記オペレータに警報を発信する前記実施過程が、前記警報を前記可動プラットフォーム（１２）の可視警報表示装置（３５ａ）に表示することを含む、
   請求項６に記載の方法。
9. 前記オペレータに警報を発信する前記実施過程が、追加の警報を、前記可動プラットフォームの操作において前記オペレータを助ける前記可動プラットフォーム（１２）の二次オペレータに発信（１１２）することを含む、
   請求項６に記載の方法。
10. 前記オペレータの生理学的状態を監視し、前記監視した生理学的状態が所定基準から外れた場合に警報を発信することをさらに含む、
    請求項６に記載の方法。
11. 前記オペレータに警報（１０６）を発信する前記実施過程が、
    前記可動プラットフォーム（１２）の可視警報表示装置（３５ａ）上に警報を表示し、
    可聴警報発生器（３５ｂ）を使用して可聴警報を発信し、
    前記可動プラットフォーム（１２）を操作する二次的責任者である二次オペレータ（１１２）へ警報を発信し、
    前記可動プラットフォーム（１２）の移動を監視している遠隔監視施設へ無線通信（１２０）される警報を発信し、
    前記可動プラットフォームに乗っているが、前記可動プラットフォーム（１２）を操縦する責任者ではない乗務員（１１８）へ警報を発信する
    ステップのうちの少なくとも一つを含む、
    請求項６に記載の方法。
12. 商用輸送航空機の操作と少なくとも航空機の機長を、前記航空機の操作が予測される操作から外れた時に監視する方法であって、
    機長による航空機の操作に関する操作情報と手順を含むデータベース（１６）を使用し、
    前記データベースからの情報（１０２）と、前記航空機の操作に関するリアルタイムの情報（２８、３０）を処理して、前記航空機が予測される状態進路にしたがっているか否かを判断し、
    前記航空機が前記予測される状態進路から外れた時に、前記機長にリアルタイムの警報を発信して、前記の逸脱を前記機長に知らせる
    ことを含む方法。
13. 情報を処理（１０２）して、前記航空機が予測される状態進路にしたがっているか否かを判断する前記実施過程が、
    前記航空機の操作に関する前記リアルタイムの情報（２８、３０）を監視して、前記機長が予測される時間間隔において予測される操作を行っているかを判断する
    ことを含む、請求項１２に記載の方法。

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