JP2018525280A - 経路誘導パネルのためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

経路誘導パネルのためのシステムおよび方法が開示される。経路誘導パネルは、水平方向の誘導情報および垂直方向の誘導情報を示すための個別の表示画面を設ける。各画面は、それぞれの誘導システムの現在の状態を示し、それぞれの誘導システムが次に何をしようとしているかを、もしあれば示す。これは、パイロットが航空機の誘導システムの現在の状態および将来の状態を見るのに便利な表示器をもたらす。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれている、2015年6月2日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された、「System and Method For Path Guidance Panel」という名称の米国仮出願第62/169,900号の優先権の利益を主張するものである。

本発明の分野はアビオニクス計測に関し、より詳細には、経路誘導を伴うアビオニクス計測に関する。

現在のオートパイロットおよび飛行管理システムに関する非常に頻繁な苦情の1つには、自動システムが何をしているのか、または何をしようとしているのかということに関する混乱がある。これは、多くの場合、パイロットによって「今システムは何をしているのか?!」と表現される。この問題は、自動システムが行っている可能性があるタスクのリストが広汎であることによって、パイロットの気持ちの中で悪化する。一般に、パイロットには、テキスト形式の指示および通知、ならびにシステムに関する自分自身の知識に基づいて、システムが何をしているのかを理解することが期待されている。システムの表示および通知の解釈は、多くの場合、かなりのシステムに関する知識とかなりの時間を必要とする。

いくつかの現在のシステムは、誘導システムが現在何をしているのかを示すためにグラフィックスを使用するが、それらのグラフィック表示は一意ではなく、システムが次に何をしようとしているかということも示さない。

この背景技術は、続く発明の概要および発明を実施するための形態の簡単な状況を紹介するために提供されるものである。この背景技術は、特許請求される主題の範囲を決定するのを支援するように意図されたものではなく、特許請求された主題を、上記で提示された不利益または問題のいずれかまたはすべてを解決する実装形態に限定するものと見なされるべきでもない。

本原理によるシステムおよび方法が提供する表示画面は、水平方向および/または垂直方向の誘導システムが現在何をしていて、(何かしようとしている場合には)次に何をするかを示すグラフィックスを含むものである。詳細には、1つまたは複数の画面が、次の行為がいつ生じるのかを定性的に示す。

一態様では、本発明が対象としている、乗物向けの経路誘導を表示するための方法は、誘導モードの選択を受信するステップと、経路計画を受信するステップと、経路誘導パネル上に誘導システムの現在の状態を表示するステップと、経路誘導パネル上に経路計画を表示するステップとを含む。

本発明の実装形態は、以下のことの1つまたは複数を含み得る。経路誘導パネルは、水平方向の情報と垂直方向の情報を別個に表示してよい。水平方向の情報と垂直方向の情報は経路誘導パネルの個別の部分に表示されてよい。誘導モードは、機首方位、航跡、水平方向のナビゲーション、垂直方向のナビゲーション、垂直方向の航跡角、速度、および高度保持のうちの1つから選択されてよい。誘導システムの将来の状態が経路誘導パネル上に表示され得る。誘導モードは経路誘導パネル上に表示されてよい。将来の誘導モードは経路誘導パネル上に表示されてよい。乗物が経路計画から外れていることを指示する位置情報を受信することができ、経路誘導パネル上にインターセプト計画を表示することができる。乗物は飛行機であってよく、経路計画は飛行計画であってよい。

関連する態様では、本発明は、上記の方法を実施するための命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を対象とする。

別の態様では、本発明が対象とする、乗物向けの経路誘導を表示するためのシステムは、経路誘導パネルと、誘導モードの選択および経路計画を受信するための受信モジュールと、経路誘導パネル上に誘導システムの現在の状態および経路計画を表示するための表示モジュールとを備える。

本発明の実装形態は、以下のことの1つまたは複数を含み得る。経路誘導パネルは、水平方向の情報と垂直方向の情報を別個に表示し得る。水平方向の情報と垂直方向の情報は経路誘導パネルの個別の部分に表示されてよい。誘導モードは、機首方位、航跡、水平方向のナビゲーション、垂直方向のナビゲーション、垂直方向の航跡角、速度、および高度保持のうちの1つから選択されてよい。表示モジュールは、経路誘導パネル上に誘導システムの将来の状態をさらに表示してよい。表示モジュールは、経路誘導パネル上に誘導モードをさらに表示してよい。表示モジュールは、経路誘導パネル上に将来の誘導モードをさらに表示してよい。受信モジュールは乗物が経路計画から外れていることを指示する位置情報を受信することができ、表示モジュールは経路誘導パネル上にインターセプト計画を表示することができる。乗物は飛行機であってよく、経路計画は飛行計画であってよい。本原理によるシステムおよび方法は、航空機などの乗物の飛行を完全にまたは部分的に制御するために、オートパイロットまたは航空管制官と接続してよい。

別の態様では、本発明が対象とする、乗物向けの経路誘導を表示するための方法は、誘導モードの選択を受信するステップと、将来のナビゲーションのデータを含んでいる経路計画を受信するステップと、経路誘導パネル上に現在の誘導モードを表示するステップと、経路誘導パネル上に経路計画を表示するステップと、経路誘導パネル上に将来のナビゲーションのデータの指示を表示するステップとを含む。

本発明の実装形態は、上記で言及した実装形態の詳細ばかりでなく、以下のことのうち1つまたは複数を含み得る。将来のナビゲーションのデータは、将来の誘導モードまたは経路計画の将来の航程を含み得る。この方法は、経路計画に対する変更を受信して、経路誘導パネル上にインターセプト計画を表示するステップをさらに含むことができ、この場合、乗物に変更された経路計画をインターセプトさせることができる。この方法は、経路計画に対する変更を受信するステップと、乗物の現在のナビゲーション状態および変更された経路計画に基づいてインターセプト計画を計算するステップと、計算されたインターセプトポイントを含む計算されたインターセプト計画を経路誘導パネル上に表示するステップであって、乗物に変更された経路計画をインターセプトさせることができ、表示されるインターセプト計画およびインターセプトポイントが経路計画および現在の誘導モードとともに表示される、ステップとをさらに含むことができる。計算によってインターセプト計画を決定することができない場合には、この方法は、経路誘導パネル上に計算の結果を表示するステップをさらに含み得る。乗物の現在のナビゲーション状態は、経路計画および/または誘導モードに関するデータを含み得る。上記結果は、乗物が変更された経路計画をインターセプトしないと示されるものであり得る。この方法は、乗物が経路計画から外れていることを指示する位置情報を受信するステップと、経路誘導パネル上にインターセプト計画を表示するステップであって、乗物はインターセプトポイントにおいて経路計画をインターセプトするように指示され、表示されるインターセプト計画およびインターセプトポイントが経路計画および現在の誘導モードとともに表示される、ステップとをさらに含むことができる。乗物は飛行機であってよく、経路計画は飛行計画であってよい。

別の態様では、本発明は、上記の方法を実施するための命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を対象とする。

別の態様では、本発明が対象とする、乗物向けの経路誘導を表示するためのシステムは、経路誘導パネルと、誘導モードおよび経路計画の選択を受信し、将来のナビゲーションのデータをさらに受信するための受信モジュールと、現在の誘導モード、経路計画、および将来のナビゲーションのデータの指示を経路誘導パネル上に表示するための表示モジュールとを含む。

本発明の実装形態は、上記で説明した実装形態の詳細ばかりでなく、以下のことのうち1つまたは複数を含み得る。このシステムは、高度計、対気速度計、GPSシステム、またはジャイロスコープなどのナビゲーションセンサからデータを受信するための入力ポートをさらに含み得る。このシステムは、オートパイロットまたはフライトディレクタへ信号を伝送するための出力ポートをさらに含み得る。受信モジュールは、経路計画に対する変更を受信すると、乗物の現在のナビゲーション状態および変更された経路計画に基づいてインターセプト計画を計算するように構成されてよく、表示モジュールは、乗物に変更された経路計画をインターセプトさせるように、かつ乗物に変更された経路計画をインターセプトさせることが示されるように、計算されたインターセプトポイントを含む計算されたインターセプト計画を表示するように構成されてよく、また、表示モジュールが、経路計画および誘導モードとともにインターセプト計画およびインターセプトポイントを表示するようにさらに構成される。

本発明の利点は、以下のことの1つまたは複数を含み得る。本原理によるシステムおよび方法は、一体化された機能を組み込んだ便利なグラフィック表示を提供し得る。これらのシステムおよび方法は、燃料効率および安全性、ならびに航空機のナビゲーションを向上させ得る。これらのシステムおよび方法は、将来のFAAの飛行経路支援のナビゲーションをさらにサポートし得る。従前のシステムとは対照的に、本原理による表示器は、整頓された表示を維持したまま、誘導システムがしていることやこれからすることを一目で理解するパイロットの能力を強化するものである。本原理によるシステムおよび方法は、他の飛行任務を支援するために追加情報を示すことによって過去に生じた混乱の原因となる他の飛行表示器とは特に対照的に、固有の簡潔さを提供するものである。パイロットは、ナビゲーションシステムが将来の適切な時間において適切に転換するはずであるということを「鵜呑みにする」必要はなく、画面上で、将来のモードまたは次の航程の指示を見ることができ、したがって、システム(すなわち飛行経路)が設定されている様子に従って、システムが次の航程または誘導モードへ適切に転換するはずであるという確証を得る。

従前のシステムでは、オペレータは「ノブを回し、スイッチを切り替え、ボタンを押す」ことによって飛行計画を構築することができるが、本原理によるシステムおよび方法は、パイロットに対して、これらの行為の結果をグラフィックで明示するものである。その結果がオペレータの希望と一致しないと判明した場合には、グラフィックの指示は正しいようには見えない。飛行機は所望の経路をインターセプトしないことになる。

他の利点は、図を含む以下の説明から理解されるはずである。

この発明の概要は、概念の選択を簡素化した形で紹介するために提供されたものである。これらの概念は、発明を実施するための形態の章においてさらに説明される。この発明の概要において説明されたもの以外の要素またはステップが可能であり、要素またはステップは必ずしも必要ではない。この発明の概要は、特許請求された主題の主な特長または必須の特徴を識別するように意図されたものではなく、特許請求された主題の範囲の決定を支援するものとして使用するように意図されたものでもない。特許請求された主題は、本開示のいずれかの部分において言及された欠点のいくつかまたはすべてを解決する実装形態に限定されるものではない。

本発明の一態様による例示的表示器を示す図である。 本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。 本発明の一態様による例示的表示を示す図である。

全体にわたって、類似の参照符号は類似の要素を指す。別様に明記されなければ、各要素は原寸に比例したものではない。

本原理によるシステムおよび方法は、単一の位置を与える経路誘導パネル(PGP)、ならびに/または誘導モードを選択することおよび誘導の周到な制御を達成することができる機器を提供するものである。以下の誘導モードのうちの1つまたは複数がサポートされ得、それらは図1Aのボタン111によって示される。
1. HDG[機首方位] -- オートパイロットまたはフライトディレクタによって次に制御される特定の機首方位の選択
2. LTRKまたはTRK[水平方向の航跡または航跡] -- オートパイロットまたはフライトディレクタによって次に制御される特定の航跡角の選択
3. LNAV[水平方向のナビゲーション] -- 定義された水平方向の飛行計画経路に沿った飛行のオートパイロットまたはフライトディレクタの制御
4. VNAV[垂直方向のナビゲーション] -- 定義された垂直方向の飛行計画経路または定義された垂直方向の遂行課題に沿った飛行のオートパイロットまたはフライトディレクタの制御
5. VTRKまたはFPA[垂直方向の航跡角または飛行経路角] -- オートパイロットまたはフライトディレクタによって次に制御される特定の垂直方向の飛行経路角の選択
6. SPD[速度またはマッハ数] -- 次にオートパイロットまたはフライトディレクタによってピッチ制御システムを介して制御される特定の速度またはマッハ数の選択(一般にエレベータの速度制御(speed-on-elevator control)と称される)
7. ALT HOLD[高度保持] -- 現在の上昇または下降および保持高度を終了する選択

上記のモードのうちの1つまたは複数(たとえば現在の誘導モードおよび将来の誘導モード)を指示するため、ならびに誘導システムが現在何をしているのか、次に何をしようとしているのかということをパイロットに示すために、パネル上の1つまたは複数、たとえば2つのグラフィック画面が採用され得る。図1Aのパネル100として表されている一実装形態では、左側の画面110が水平方向の情報を示し、右側の画面120が垂直方向の情報を示す。

飛行機が飛行計画経路上にあり、その経路を辿るように誘導が設定されているとき、画面は、表示器の下部の中心の近くの飛行機現位置から伸びていく実線を示すことになる。よくある状況には、航空交通管制の指示または障害により飛行機が飛行経路から遠ざかる向きにあるか、またはその他の形で飛行経路から逸脱しているというものがある。航空交通の状況により、飛行機が計画された経路から一時的に外れて操縦されなければならない場合、一時的操縦に関連した機首方位または航跡は、画面の最上部の方へ伸びる実線として示されることになる。元の飛行計画経路は示され得るが、一時的操縦の結果生じている経路には接続されなくてよい(2つのラインは交差してもしなくてもよい)。

本原理によるシステムおよび方法の特定の実装形態では、パイロットが、たとえば新規の経路もしくは航程または新規の誘導モードといったナビゲーションにおける来るべき変化を列記するかまたはその他の形でシステムに通知するように、システムを適切に設定していれば、現在の航程および/または誘導モードからの適切な転換が計算され、新規の経路/航程/モードへのインターセプトが画面上に指示されることになる。パイロットがシステムを適切に設定していなければ、画面には転換またはインターセプトは示されず、パイロットに対して、システムが転換を遂行するようには構成されていないというグラフィックの指示を与える。たとえば従前のシステムには、インターセプトのウェイポイントまたは現在の航跡から新規のものへと曲がるインターセプトの経路ラインは示されない。ここで示されるほとんどの例は水平方向のナビゲーションの状況におけるものであるが、類似の機能が垂直方向のナビゲーションのために提供されることが注目される。たとえば、パイロットが、垂直方向のナビゲーションに関して、適切なインターセプトが示され、ある経路と合流するように、システムを適切に設定しなければ、飛行機はインターセプトラインを通って上昇または下降を継続するのみであろう。本システムおよび方法は、特定の実装形態では、インターセプトの経路およびポイントが示されるばかりでなく、誘導モードが新しいタイプに転換することが意図されている場合には、来るべき誘導モードも示され得る。経路の変更は、新規の方向ばかりでなく、新規の色や、場合によってはたとえば実線ではなく破線といった新規のタイプの線分によっても指示され得る。

たとえば図2Aから図2Vに表されるように、飛行機が飛行計画経路から離れて飛行している。飛行機が経路から外れた距離は、飛行機現在の位置と飛行計画経路の位置との間の離隔距離として画面上に表され得る。これらの図の詳細を以下で説明する。

一時的操縦の必要が満たされたとき、飛行機は、「飛行計画経路をインターセプトして独自のナビゲーションを回復する」ようにクリアされ得る。誘導システムは、現在の経路が元の飛行計画と交差するポイントにおいてインターセプト経路が終了するとき、この操縦のために適切に設定され、その交差ポイントの向こうの元の飛行計画の部分が、「次の」航程として画面上に示される。これは、誘導システムが適切に設定されておらず、現在の経路がインターセプト経路と交差しても継続し、インターセプトポイントの向こうのポイントにおいて元の飛行計画の部分と一致する「次の航程」がない状況とは対照的である。

(例示の2つの)表示器のスケーリングは、パイロットが、その操縦の開始に充分先立って、あらゆる操縦の明瞭なグラフィック像を、常に、または安定して得ることを保証するために、自動的に管理され得る。表示器のうち少なくとも1つにおいて、将来の航程および/または将来の誘導モードが、航空機の現在の位置とともに表示される。すなわち、アクティブな次の誘導モードは、パイロットが設定した航程値情報(たとえば、水平方向の操縦の場合は選択されたHDGまたは選択されたTRKであり、垂直方向の操縦の場合は選択されたFPAまたは選択されたSPDである)とともに、これら2つの画面上に同様に提示されてよい。

PGPは、オートパイロットまたはフライトディレクタのいずれかと接続することができる。PGPがオートパイロットと接続する場合には、飛行機はPGPを使用して操縦され得る。PGPがフライトディレクタと接続する場合には、パイロットはフライトディレクタから誘導コマンドを受信することができ、次いで、コマンドを使用して飛行機を制御することができる。代替実装形態では、本原理によるPGPシステムおよび方法は、たとえば水平方向の状況表示および垂直方向の状況表示といった状況表示を設定することができ、次いで、パイロットは、誘導なしで、示された経路画像を用いて航空機を操縦することが可能になり得る。言い換えれば、特定の実装形態では、パイロットは、極めて近い将来の計画変更を完全にPGP上で達成することが可能になり得る。

PGP表示器上に存在するすべての情報は、主飛行表示器(水平方向の状況表示器(HSD)、垂直方向の飛行表示器(VFD)、および/または垂直方向の状況表示器(VSD))でも利用可能であり得るが、ほとんどの場合、主飛行表示器はさらに多くの情報を包含することができ、このことが「情報の過負荷」および混乱をもたらす可能性がある。

PGP表示器は、たとえばセンサまたは他の機器から入力として受信され得る以下のデータのうちの1つまたは複数を使用してよい。
1. 任意の基準値を含んでいるアクティブな水平方向および垂直方向の誘導モード。
2. 飛行機の現在の位置に対するアクティブな水平方向および垂直方向の飛行計画。および/または
3. アクティブな誘導と水平方向または垂直方向の飛行計画の間の何らかの計画された相互作用。

図1Bは本発明の一実施形態によるシステム150を示す。システム150は経路誘導情報を表示する経路誘導パネル160を含む。システム150は受信モジュール170も含み、受信モジュール170は、誘導モードおよび経路計画の選択を含んでいる経路誘導状況に関する情報を受信する。表示モジュール180は、誘導システムの現在の状態および経路計画を経路誘導パネル160上に表示する。表示モジュール180は、任意選択で、誘導システムの将来または次のモードを表示してよく、あるいは、誘導システムが次に何をしようとしているかを、たとえば異なる色、点線などでの将来の航程の描写を通じて表示してよい。これは、単にシステムモジュールの1つの可能な構成を示すものであり、当業者なら、本原理によるシステムの様々な他の可能な構成を理解するであろう。他のシステム構成要素も含まれ得る。

以下の説明はPGPの様々な例示的動作を示すものである。以下の説明では、たとえば緑色および赤紫色といった特定の色が指定されているが、指定された色の代わりに任意の色が使用され得る。さらに、TRK値およびHDG値などの特定の値および関連したインジケータは、左下の隅または右下の隅のいずれかに列記されているが、そのような値およびインジケータは画面の任意の部分にあってよい。また、特定のラインは実線または破線として指示されているが、他のタイプのラインが使用され得る。色、位置およびラインタイプは単なる例示であり、当業者なら、他の色、位置、およびラインタイプが使用され得ることを理解するであろう。たとえば、緑色および赤紫色の代わりに青緑色および赤色が使用され得る。加えて、左下の隅および右下の隅の代わりに、画面の他の部分が使用されてよく、または、場合によってはそのような値が表示されなくてもよい。また、実線および/または破線の代わりに、点線または一点鎖線が使用され得る。

ラインおよびライン部分は以下で言及される図面に指示されている。一般に、図上で別様に示されなければ、全体のラインまたはライン部分は指示された色である。

図2Aは、選択されたAPFD(アビオニクス/航空学の主飛行表示)モードまたは機能がない定常状態の飛行表示器の一例を示す。この例は、APFDモードまたは機能の選択がない定常状態の飛行の場合を示し、これはLGS表示器の通常の背景であり得る。

この表示モードでは、方向はたとえばTrackUpでよい。飛行機の記号202は表示器の下部の中央にあってよい。時間リング204は、たとえば、15分後の飛行機の予測位置を示し、時間リング206は30分後の飛行機の予測位置を示す。各時間リングに関連した分の数値は、表示器の他の要素に応じて変化する。一般に、第1のリングは画面範囲の1/3〜1/2を示し、第2のリングは第1のリングの2倍の時間になる。画面が乱雑になる場合には、時間リングは別の時間に関連づけられてよい。

表示器には、範囲内にある場合には以下のものも示され得る。1)飛行計画ライン208、2)名称付きの飛行計画ウェイポイント210、3)選択されたVOR(図示せず)、4)空港(図示せず)。上記のうちゼロ個以上が、範囲内にあるものに応じて、表示器上に示され得る。当業者なら、飛行表示器に関する他の可能な構成を理解するであろう。

図2Aでは、パイロットの行為は企図されていない。LGS範囲に関して、次の飛行計画のウェイポイントが飛行機の先の200海里の範囲内にある場合、そのウェイポイントを画面上に配置するように範囲が選択されてよい。そうでなければ、範囲は、15海里または対地速度/10のうち大きい方に設定されてよい。

図2Bは、方向が、現在の機首方位からの合計の旋回が180°未満に予め設定されている状況を示す。APFDは、オフであるか、またはLNAVが関与している。詳細には、図2Bは、オペレータがDIRノブを時計回りに040°まで回した後の飛行表示器を示す。画面の右下の隅にDIR値212が表示される。基準線214は、基準機首方位および現在の風と一致した航跡角を示す。基準線214は、飛行機から始まって、新規の航跡値への旋回を達成するのに必要な弧を示す。DIR値212および基準線214は、たとえば緑色といった特定の色でよい。値がPGPに由来するものであることを示すテキスト「PGP REF」が表示され得る。右側への弧は、その機首方位または航跡が選択された場合に、誘導が指令するものを示す。

基準線214は、初期の湾曲部分213および直線部分215から構築され得る。直線部分は、基準値を機首方位および現存の風として扱うことと一致した航跡角の向きに設定される。湾曲部分213は、一定の真対気速度(TAS)、静止空気の、APFDを与えられた(APFD supplied)バンク角における旋回に基づく円であり、任意の操縦が開始される前に存在する風ベクトルによって風の方向に伸ばされたものである(風ベクトルをフリーズさせることによって、旋回飛行中に生じる風ベクトル計算におけるノイズを防止する)。直線部分は、円に対する接線が予測される航跡角に等しいポイントにおいて円形部分に取り付けられる。伸ばされた円と直線の組合せは、飛行機の現位置および方向に対して取り付けられ続け、したがって地表面には固定されない。機首方位の誤差が30°未満であるとき、円部分は、TASの代わりに現在の対地速度を使用し、風を無視して構築されてよい。

図2Bとは対照的に、図2Cは、オペレータが、DIRノブを反時計回りに040°、すなわち180°よりも大きいところまで回した後の飛行表示器を示す。これは、長い旋回方向における意図的な旋回と理解される。ここでも、APFDはオフであるか、またはLNAVが関与している。画面の右下の隅にDIR値216が表示される。基準線218は、選択された機首方位および現在の風と一致した航跡角を示す。基準線218は、飛行機から始まり、(反時計回りの)旋回ノブの回転によって指示された方向の新規の航跡値219への旋回を達成するのに必要な弧217を示す。DIR値および基準線218は、たとえば緑色といった特定の色でよい。値がPGPに由来するものであることを示すテキスト「PGP REF」が表示され得る。左側への弧は、その機首方位または航跡モードが選択された場合、誘導が何をするのかを示す。

図2Dは、オペレータが事前設定のHDGに取りかかった後、パイロットが航空交通管制(ATC)によって電波誘導されているときなどの飛行表示器を示す。ここでも、APFDはオフであるか、またはLNAVが関与している。たとえば基準線214、基準線218といった以前の基準線は、たとえば赤紫色といった別の色の実線になり、矢印の先端は機首方位に基づく航跡を指示する。「PGP HDG」も表示されてよく、たとえば赤紫色といった同一の色でよい。オペレータが事前設定のHDGに取りかかった後に、飛行機は、実際の機首方位値が既定値と一致するように旋回する。

図2Eは、オペレータが事前設定のTRKに取りかかった後、パイロットが地上の目標に対して操縦しているときなどの飛行表示器を示す。ここでも、APFDはオフであるか、またはLNAVが関与している。このとき既定値は航跡角として扱われ、したがって、必要に応じて基準角における航跡を示すように変化する。画面の右下の隅に「PGP TRK」が表示され得る。旋回を完了するための適切な初期の曲率を伴う事前設定の実線の航跡ラインは、画面の端の方へ伸びる実線の航跡ライン230になる。実線の航跡ライン230はたとえば赤紫色といった別の色でよい。飛行機は、実際の航跡の角度値が既定値と一致するように、必要に応じて旋回する。

上記のように、実線の航跡ライン230は初期の湾曲部分および直線部分から構築される。直線部分は基準航跡角の向きに設定されている。湾曲部分は、一定のTAS、静止空気の、APFDを与えられたバンク角における旋回に基づく円であり、任意の操縦が開始される前に存在する風ベクトルによって風の方向に伸ばされたものである(風ベクトルをフリーズさせることによって、旋回飛行中に生じる風ベクトル計算におけるノイズを防止する)。直線部分は、円に対する接線が基準航跡角に等しいポイントにおいて、円形部分に取り付けられる。伸ばされた円と直線の組合せは、飛行機の現在の位置および向きに対して取り付けられたままである。伸ばされた円と直線の組合せは、地表面に対して固定されていない。航跡の誤差が30°未満であるとき、円部分は、TASの代わりに現在の対地速度を使用し、風を無視して構築されてよい。

図2Fは、オペレータがHDGを360度に変更した後の、ATCによって電波誘導されているときなどの飛行表示器を示す。現在の「方向」値は現在の機首方位に同期され、左下の隅に数値が表示され得る。矢印先端において終結する実線232が、現在の機首方位と一致した航跡角で出現する。画面の左下に「PGP HDG」が表示され得る。現在の「方向」値、実線232、および「PGP HDG」インジケータは、たとえば赤紫色といった同一色でよい。

APFDは機首方位選択モードに切り換わり、方向制御を現在の機首方位に同期させる。飛行機の操縦は、機首方位を保持するのに必要なことを除けば不要である。機首方位の誤差がゼロまたはほぼゼロであるので、円部分はなく、旋回する必要はない。

図2Gは、オペレータがDIRノブを新規の機首方位角度へ回した後の飛行表示器を示す。予測される航跡ライン234は、機首方位角度に追従するように回転する。「PGP HDG」は左下の隅に表示され続けてよい。PGPの機首方位の角度数値は角度変化の方向だけ増加する。現在の機首方位とPGPの目標の機首方位の間の差がゼロではなくなるので、予測される航跡ライン234の飛行機の端に円部分233が加えられる。飛行機は、実際の機首方位値が新しく選択された値と一致するように旋回する。しかしながら、機首方位角度の誤差が小さければ円部分を計算する必要はない。予測される航跡ライン234、「PGP HDG」インジケータ、およびPGPの機首方位角度の数値は、たとえば赤紫色といった同一色でよい。

図2Hは、オペレータがTRKを030度まで変化させた後の飛行表示器を示す。現在の航跡角で実線の航跡ライン236が出現する。右下に「PGP TRK」が表示され得る。現在の「方向」値は現在の航跡角に同期させ、画面の右下の隅には数値も表示され得る。実線の航跡ライン236、「PGP TRK」インジケータ、および現在の航跡角は、たとえば赤紫色といった同一色でよい。

APFDは航跡選択モードに切り換わり、方向制御を現在の航跡角に同期させる。飛行機の操縦は、航跡角を保持するのに必要なことを除けば不要である。

図2Iは、オペレータがDIRノブを回した後の飛行表示器を示す。実線の目標航跡ライン240は、方向角度に追従するように回転する。「PGP TRK」は、角度変化の方向だけ増加した航跡角の数値とともに右下の隅に表示され続ける。現在の航跡とPGPの航跡角の間の差がゼロではなくなるので、目標の航跡ラインの飛行機の端において円部分が加えられる。航跡ライン240、「PGP TRK」、および航跡角の数値は、たとえば赤紫色といった同一色でよい。画面範囲は、たとえば200海里にとどまり得る。この例では、飛行機は、実際の航跡の角度値が新しく選択された値と一致するように旋回する。

図2Jは、既存の割り当てられた経路をインターセプトするベクトルを飛行させるためにATCがクリア(clearance)を発したときのような、オペレータが、飛行計画をインターセプトするために、ATCによって指定された、たとえば050°といった機首方位に取りかかった後の飛行表示器を示す。この場合、オペレータは、上記の図2D、図2E、または図2Fのように「事前設定のHDGに取りかかる」または「HDGを変更する」行為のいずれかを使用することにより、クリアされた機首方位へ旋回させるタスクを達成することができる。図2Jは、画面の範囲内に、飛行機の右への飛行計画経路244を示すものであるが、飛行計画ラインは、この画面において可視でも不可視でもよい。図2Jでは、クリアされた機首方位と関連している予測される航跡ライン246が飛行計画ライン244と交差しており、そのため実際のインターセプトが存在する。画面範囲が許せば、必要な旋回の円部分が、航跡ラインの飛行機の端に加えられ得る。一実装形態では、画面範囲は、画面の上端から下方への特定の距離にある次のウェイポイントを示すように調節され、したがって、表示器に、現在の誘導モードおよび航程/経路を表示するのと同時に、次に何が行われるかを視覚化するという目標が達成される。この場合、飛行機は、機首方位の選択角度へ旋回してそれを保持する。

図2Kは、図2Jに類似しているが、たとえばクリアされた機首方位が010°であった場合、オペレータが機首方位010°に取りかかった後の状況を指示するものである。見られるように、結果生じる航跡250の角度は飛行計画244をインターセプトしない。上記のように、飛行機は、機首方位の選択角度へ旋回してそれを保持する。

図2Lは、オペレータがLNAVを押した後の図2Kの飛行表示器を示す。PGP HDG値が表示され続ける。選択された機首方位の結果生じる可能性の高い航跡250が図2Kと同様に飛行計画244をインターセプトしない場合、PGP HDG通知はそのまま変更されず、インターセプトするための公称の機首方位252が、たとえば「インターセプトするために右旋回せよ」と黄色(または別の色)で告知される。主飛行表示(PFD)飛行モードアナンシエータ上に、LNAV ARMが表示され得る。パイロットは、インターセプトをもたらす任意の値にPGP機首方位を変化させることにより、インターセプト通知をキャンセルすることができる(以下の図2Mを参照されたい)。パイロットは、アンドゥを選択することにより、インターセプト通知およびLNAV ARMをキャンセルすることができる。次の経路航程を示すために、LGSは、飛行計画のインターセプト位置が画面の周囲の範囲内に好適に示されることを保証するように、必要に応じて広がる。上記のように、飛行機は、機首方位の選択角度へ旋回してそれを保持する。

図2Mは、オペレータがLNAVを押した後の図2Jの飛行表示器を示す。詳細には、選択された機首方位の結果生じる可能性の高い航跡が図2Jと同様に飛行計画をインターセプトする場合、LNAVが活動化され、左下の隅における通知は「PGP HDGをFPLANへ」になり得る。アクティブな飛行計画の航程は、現位置からの機首方位部分になる。機首方位部分(赤紫色)は飛行計画ライン244(たとえば青緑色でよい)において終結し、次の航程はTCMへの飛行計画航程になる。条件付きウェイポイント258(赤紫色)は、インターセプトの近似の位置を示す。PGP HDG値と一致する予測される航跡256(赤紫色)が肉太のラインとして示されてよく、その矢印の先端は、条件付きウェイポイント258の近くで終結するものの、接触はしない。条件付きウェイポイント258は菱形として示されているが、別の記号でもよい。条件付きウェイポイント258に続く飛行計画ライン260は、これも赤紫色で、肉太の点線になってよい。予測される航跡256および飛行計画ライン260は、たとえば赤紫色といった特定の色でよい。これらのラインにより、誘導が、条件付きウェイポイントにおいてその飛行計画へ転換することが明瞭になる。1)誘導は指定された機首方位に合わせて制御していること、2)PGP機首方位値を変更することにより条件付きウェイポイントが調節され得ること、をパイロットに気付かせるために、HDG SEL(選択された機首方位)が表示され続け、同様に条件付きウェイポイントに導く飛行計画ライン244も表示され続ける。次の経路航程を示すために、LGSは、飛行計画のインターセプト位置が画面の周囲の範囲内に好適に示されることを保証するように、必要に応じて広がる。

動作中、LNAVボタンが選択されたとき、誘導はLNAVに変更される。現在の航程は、パイロットによって選択された機首方位の航程であり、一定の終了ラインを伴う。条件付きポイントの位置は、飛行機がその機首方位の航程にある間に生じる偏流角における何らかの変化の結果として、飛行計画ラインに沿ってシフトすることになる。

図2Nは、飛行機が条件付きウェイポイントに到達する前にATCが新規のベクトルを発した後の飛行表示器を示す。そこで、オペレータは、新規の機首方位値を反映するようにDIRノブを回し、飛行機は、新しく選択された機首方位を維持するように旋回する。したがって、この時点では、誘導モードはPGP HDGを伴うLNAVである。ノブが回されたとき、新規の機首方位からもたらされる航跡が依然として元の飛行計画経路をインターセプトする場合、条件付きウェイポイント258は、変更されたインターセプトポイントを示すために、必要に応じて元の飛行計画ライン244に沿ってスライドする。インターセプトポイントが計算され得る限り、誘導モードは変更されない。機首方位が変更されてインターセプトが存在しなくなると、誘導モードはLNAV ARMに戻り、LGSは、新規の推奨されたインターセプト機首方位を伴って上記の図2Lで示された画面に戻る。

図2Oは、条件付きウェイポイントに到達した後の飛行表示器を示す。飛行機が条件付きポイントに近づくと、次の経路部分をインターセプトするように旋回が開始される。条件付きウェイポイントの後の経路追従は、経路偏差の誤差を最小化しようとする。曲げられる転換ラインは誘導によって使用されるので常に計算されているが、LGS範囲が短くなるまで可視化されなくてよい。

PGP HDG通知および関連する選択された機首方位値は、存在する場合には削除される。このとき、左下隅の通知は、「FPLANをTCMへ」と明示されてよい。飛行機がインターセプトウェイポイントを通過すると、インターセプトポイントの後の飛行計画部分264は、たとえば赤紫色といった特定の色の実線になる。条件付きウェイポイント258の前の飛行計画経路266および条件付きウェイポイント258自体は、たとえば灰色といった別の色になる。以前の飛行計画の変更がすべて完了して飛行しているので、アンドゥのアナンシエータが存在する場合には消されてよい。

図2Pは、次の飛行計画の航程が、標準的なターミナル到着経路(STAR)の最終航程に当てはまり得るHEADING航程である場合の飛行表示器を示す。誘導モードは、依然としてLNAVに設定されていてよい。TCM268の後の航程は破線でよく、次の航程であることを指示する。航程には終結点がなく、機首方位の矢印で終結し得る。飛行計画の機首方位値が示され、破線の角度はその航程のために計算された偏流角だけ調節される。

図2Qは、誘導モードがたとえばやはりLNAVである場合の、飛行計画の機首方位の航程における飛行表示器を示す。このとき、機首方位の航程270は、機首方位の矢印を伴う実線である。機首方位の航程270は、たとえば赤紫色といった特別な色でよい。機首方位の航程270は、画面の端の手前で終結する。飛行計画の機首方位値は、機首方位の航程ラインの終端の近くに示される。

図2Rは、到着地の滑走路中心線272に進入する飛行計画の機首方位の航程における飛行表示器を示す。この表示器は図2Qの表示器に類似であるが、到着地の滑走路および拡大された滑走路中心線が表示されている。

図2Sは、選択された進入手順を伴う飛行計画の機首方位の航程における飛行表示器を示すものであるが、進入手順への転換はない。表示器は上記の図2Rの表示器に類似である。選択された進入手順276は、たとえば青緑色といった特別な色でよい。機首方位の航程が終結しないことにより、飛行計画の中断があり、したがって、進入手順は、たとえば赤紫色といった飛行計画の色ではない。誘導は、パイロットが航程を変更するための処置を取るまで、機首方位を維持するように引き続き指令することになる。

図2Tは、進入手順が選択された飛行計画の機首方位の航程における飛行表示器を示す。ATCは、進入手順をインターセプトするために機首方位ベクトルを発する。それに応じて、オペレータはPGP DIRノブを使用してATCベクトル値を選択する。DIRノブを動かして事前設定の機首方位または航跡値を設定すると、その結果生じる可能性のある経路278が、破線の事前設定のラインで表される。生じる可能性のある経路278は、たとえば緑色といった特別な色でよい。

図2Uは、オペレータがPGPにおいてHDGモードを選択した後の飛行表示器を示す。事前設定の機首方位がアクティブな航程282になり、誘導は事前設定の機首方位に変化する。パイロットが適切に機首方位または航跡を指定することができるように、このステップは一般に必要である。図2Uのシーケンスは図2Tのものとは異なる可能性があり、パイロットは、最初にHDGモードを選択し、次いでDIRノブの設定を変化させている可能性がある。

図2Vは、オペレータがPGPにおいてLNAVモードを選択した後の飛行表示器を示す。進入のインターセプトポイントに関する条件付きウェイポイント284が、選択された機首方位値から導出された予測の航跡を使用して示されている。すべてのHDG/TRKインターセプトと同様に、条件付きウェイポイントの位置を調節するためにDIRノブが使用され得る。LNAVの選択は、HDGを選択した直後に行われている場合があり、またはATCがそのインターセプトのために飛行機をクリアするまで遅れている場合がある。

誘導は、FAFに導く航程のための転換ポイントに到達するまで、選択された機首方位値を維持し続ける。

パイロットが、たとえばVORデータ、将来のナビゲーションデータ、将来の誘導モードデータなどを入力することによって、将来の誘導モードまたは将来の航程情報を入力することができるように、システムおよび方法が提供されてよい。一般に、これらのシステムおよび方法は、多くの現在の飛行管理システム/コンピュータを用いて、全体の経路の詳細を構築することができる。したがって、本原理によるシステムおよび方法は、飛行計画または飛行モードがATCの指令または障害物回避のために変化しており、一般的には少数の将来の誘導モードまたはウェイポイントなどを入力することを含み得る場合には特に有効であり得る。したがって、PGP装置は、ここに開示されるシステムおよび方法を遂行するために必要なとき、そのようなウェイポイントを記憶し呼び出すのに適したデータ記憶装置を含み得る。本原理によるシステムおよび方法は、より旧式の飛行管理システム/コンピュータを有する航空機にも特に有効であり得る。

このシステムおよび方法は、任意数のコンピュータデバイスにおいて完全に実施され得る。一般的には、命令は、一般に非一時的であるコンピュータ可読媒体に置かれ、これらの命令は、コンピューティングデバイスのプロセッサが本発明の方法を実施することを可能にするのに十分なものである。コンピュータ可読媒体は、実行されるときにランダムアクセスメモリにロードされる命令を有するハードドライブまたはソリッドステート記憶装置でよい。たとえば複数のユーザまたは任意の1人のユーザからのアプリケーションに対する入力は、任意数の適切なコンピュータ入力装置によるものでよい。たとえば、ユーザは、演算に関連するデータを入力するのに、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ジョイスティック、トラックパッド、他のポインティングデバイス、または他のそのようなコンピュータ入力装置を採用してよい。データは、挿入されたメモリチップ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、フラッシュメモリ、光媒体、磁気媒体、または何らかの他のタイプのファイル記憶媒体によって入力されてもよい。出力は、ビデオグラフィックスカードまたはユーザが見ることのできる表示器に結合されている組み込み型グラフィックスチップセットによってユーザに伝えられてよい。あるいは、結果のハードコピーを出力するためにプリンタが採用されてよい。この教示を前提として、任意数の他の知覚可能な出力も、本発明によって企図されるものと理解されよう。たとえば、出力は、メモリチップ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、フラッシュメモリ、光媒体、磁気媒体、または何らかの他のタイプの出力に記憶され得る。本発明は、たとえばパーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノート型コンピュータ、ネットブックコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータといった任意数の異なるタイプのコンピューティングデバイス上で実施され得、これらの目的のために特別に設計された装置上でも実施され得ることにも留意されたい。一実装形態では、スマートフォンまたはWi-Fi接続された装置のユーザは、ワイヤレスインターネット接続を使用して、サーバからそれらの装置へアプリケーションのコピーをダウンロードする。適切な認証手続きおよび安全なトランザクション処理が、販売者に対する支払いを実現し得る。アプリケーションは、モバイル接続を通じて、またはWi-Fi接続もしくは他のワイヤレスネットワーク接続を通じてダウンロードされ得る。次いで、アプリケーションがユーザによって実行され得る。そのようなネットワーク化されたシステムは、システムおよび方法に対して複数のユーザが個別の入力を与える実装形態に適したコンピューティング環境を提供し得るものである。アビオニクスの制御システムおよび情報システムが企図される以下のシステムでは、複数入力により、複数ユーザが関連するデータを同時に入力することが可能になり得る。

100 パネル
110 左側の画面
111 ボタン
120 右側の画面
150 システム
160 経路誘導パネル
170 受信モジュール
180 表示モジュール
202 飛行機の記号
204 時間リング
206 時間リング
208 飛行計画ライン
210 名称付きの飛行計画ウェイポイント
212 DIR値
213 湾曲部分
214 基準線
215 直線部分
216 DIR値
217 弧
218 基準線
219 新規の航跡値
230 航跡ライン
232 実線
233 円部分
234 予測される航跡ライン
236 航跡ライン
240 目標航跡ライン
244 飛行計画ライン
246 予測される航跡ライン
250 航跡
252 公称の機首方位
256 予測される航跡
258 条件付きウェイポイント
260 飛行計画ライン
264 インターセプトポイントの後の飛行計画部分
266 条件付きウェイポイント258の前の飛行計画経路
268 TCM
270 機首方位の航程
272 滑走路中心線
276 進入手順
278 経路
282 アクティブな航程
284 条件付きウェイポイント

経路誘導パネルは、オートパイロットまたはフライトディレクタのいずれかと接続することができる。PGPがオートパイロットと接続する場合には、飛行機は経路誘導パネルを使用して操縦され得る。経路誘導パネルがフライトディレクタと接続する場合には、パイロットはフライトディレクタから誘導コマンドを受信することができ、次いで、コマンドを使用して飛行機を制御することができる。代替実装形態では、本原理による経路誘導パネルシステムおよび方法は、たとえば水平方向の状況表示および垂直方向の状況表示といった状況表示を設定することができ、次いで、パイロットは、誘導なしで、示された経路画像を用いて航空機を操縦することが可能になり得る。言い換えれば、特定の実装形態では、パイロットは、極めて近い将来の計画変更を完全に経路誘導パネル上で達成することが可能になり得る。

経路誘導パネル表示器上に存在するすべての情報は、主飛行表示器(水平方向の状況表示器(HSD)、垂直方向の飛行表示器(VFD)、および/または垂直方向の状況表示器(VSD))でも利用可能であり得るが、ほとんどの場合、主飛行表示器はさらに多くの情報を包含することができ、このことが「情報の過負荷」および混乱をもたらす可能性がある。

経路誘導パネル表示器は、たとえばセンサまたは他の機器から入力として受信され得る以下のデータのうちの1つまたは複数を使用してよい。
1. 任意の基準値を含んでいるアクティブな水平方向および垂直方向の誘導モード。
2. 飛行機の現在の位置に対するアクティブな水平方向および垂直方向の飛行計画。および/または
3. アクティブな誘導と水平方向または垂直方向の飛行計画の間の何らかの計画された相互作用。

以下の説明は経路誘導パネルの様々な例示的動作を示すものである。以下の説明では、たとえば緑色および赤紫色といった特定の色が指定されているが、指定された色の代わりに任意の色が使用され得る。さらに、TRK値およびHDG値などの特定の値および関連したインジケータは、左下の隅または右下の隅のいずれかに列記されているが、そのような値およびインジケータは画面の任意の部分にあってよい。また、特定のラインは実線または破線として指示されているが、他のタイプのラインが使用され得る。色、位置およびラインタイプは単なる例示であり、当業者なら、他の色、位置、およびラインタイプが使用され得ることを理解するであろう。たとえば、緑色および赤紫色の代わりに青緑色および赤色が使用され得る。加えて、左下の隅および右下の隅の代わりに、画面の他の部分が使用されてよく、または、場合によってはそのような値が表示されなくてもよい。また、実線および/または破線の代わりに、点線または一点鎖線が使用され得る。

図2Aは、選択されたAPFD(オートパイロット/フライトディレクタ)モードまたは機能がない定常状態の飛行表示器の一例を示す。この例は、APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)モードまたは機能の選択がない定常状態の飛行の場合を示し、これはLGS表示器の通常の背景であり得る。

図2Bは、方向が、現在の機首方位からの合計の旋回が180°未満に予め設定されている状況を示す。APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)は、オフであるか、またはLNAVが関与している。詳細には、図2Bは、オペレータがDIRノブを時計回りに040°まで回した後の飛行表示器を示す。画面の右下の隅にDIR値212が表示される。基準線214は、基準機首方位および現在の風と一致した航跡角を示す。基準線214は、飛行機から始まって、新規の航跡値への旋回を達成するのに必要な弧を示す。DIR値212および基準線214は、たとえば緑色といった特定の色でよい。値が経路誘導パネルに由来するものであることを示すテキスト「経路誘導パネル REF」が表示され得る。右側への弧は、その機首方位または航跡が選択された場合に、誘導が指令するものを示す。

基準線214は、初期の湾曲部分213および直線部分215から構築され得る。直線部分は、基準値を機首方位および現存の風として扱うことと一致した航跡角の向きに設定される。湾曲部分213は、一定の真対気速度(TAS)、静止空気の、APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)を与えられた(APFD supplied)バンク角における旋回に基づく円であり、任意の操縦が開始される前に存在する風ベクトルによって風の方向に伸ばされたものである(風ベクトルをフリーズさせることによって、旋回飛行中に生じる風ベクトル計算におけるノイズを防止する)。直線部分は、円に対する接線が予測される航跡角に等しいポイントにおいて円形部分に取り付けられる。伸ばされた円と直線の組合せは、飛行機の現位置および方向に対して取り付けられ続け、したがって地表面には固定されない。機首方位の誤差が30°未満であるとき、円部分は、TASの代わりに現在の対地速度を使用し、風を無視して構築されてよい。

図2Bとは対照的に、図2Cは、オペレータが、DIRノブを反時計回りに040°、すなわち180°よりも大きいところまで回した後の飛行表示器を示す。これは、長い旋回方向における意図的な旋回と理解される。ここでも、APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)はオフであるか、またはLNAVが関与している。画面の右下の隅にDIR値216が表示される。基準線218は、選択された機首方位および現在の風と一致した航跡角を示す。基準線218は、飛行機から始まり、(反時計回りの)旋回ノブの回転によって指示された方向の新規の航跡値219への旋回を達成するのに必要な弧217を示す。DIR値および基準線218は、たとえば緑色といった特定の色でよい。値が経路誘導パネルに由来するものであることを示すテキスト「経路誘導パネル REF」が表示され得る。左側への弧は、その機首方位または航跡モードが選択された場合、誘導が何をするのかを示す。

図2Dは、オペレータが事前設定のHDGに取りかかった後、パイロットが航空交通管制(ATC)によって電波誘導されているときなどの飛行表示器を示す。ここでも、APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)はオフであるか、またはLNAVが関与している。たとえば基準線214、基準線218といった以前の基準線は、たとえば赤紫色といった別の色の実線になり、矢印の先端は機首方位に基づく航跡を指示する。「経路誘導パネル HDG」も表示されてよく、たとえば赤紫色といった同一の色でよい。オペレータが事前設定のHDGに取りかかった後に、飛行機は、実際の機首方位値が既定値と一致するように旋回する。

図2Eは、オペレータが事前設定のTRKに取りかかった後、パイロットが地上の目標に対して操縦しているときなどの飛行表示器を示す。ここでも、APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)はオフであるか、またはLNAVが関与している。このとき既定値は航跡角として扱われ、したがって、必要に応じて基準角における航跡を示すように変化する。画面の右下の隅に「経路誘導パネル TRK」が表示され得る。旋回を完了するための適切な初期の曲率を伴う事前設定の実線の航跡ラインは、画面の端の方へ伸びる実線の航跡ライン230になる。実線の航跡ライン230はたとえば赤紫色といった別の色でよい。飛行機は、実際の航跡の角度値が既定値と一致するように、必要に応じて旋回する。

上記のように、実線の航跡ライン230は初期の湾曲部分および直線部分から構築される。直線部分は基準航跡角の向きに設定されている。湾曲部分は、一定のTAS、静止空気の、APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)を与えられたバンク角における旋回に基づく円であり、任意の操縦が開始される前に存在する風ベクトルによって風の方向に伸ばされたものである(風ベクトルをフリーズさせることによって、旋回飛行中に生じる風ベクトル計算におけるノイズを防止する)。直線部分は、円に対する接線が基準航跡角に等しいポイントにおいて、円形部分に取り付けられる。伸ばされた円と直線の組合せは、飛行機の現在の位置および向きに対して取り付けられたままである。伸ばされた円と直線の組合せは、地表面に対して固定されていない。航跡の誤差が30°未満であるとき、円部分は、TASの代わりに現在の対地速度を使用し、風を無視して構築されてよい。

図2Fは、オペレータがHDGを360度に変更した後の、ATCによって電波誘導されているときなどの飛行表示器を示す。現在の「方向」値は現在の機首方位に同期され、左下の隅に数値が表示され得る。矢印先端において終結する実線232が、現在の機首方位と一致した航跡角で出現する。画面の左下に「経路誘導パネル HDG」が表示され得る。現在の「方向」値、実線232、および「経路誘導パネル HDG」インジケータは、たとえば赤紫色といった同一色でよい。

APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)は機首方位モードに切り換わり、方向制御を現在の機首方位に同期させる。飛行機の操縦は、機首方位を保持するのに必要なことを除けば不要である。機首方位の誤差がゼロまたはほぼゼロであるので、円部分はなく、旋回する必要はない。

図2Gは、オペレータがDIRノブを新規の機首方位角度へ回した後の飛行表示器を示す。予測される航跡ライン234は、機首方位角度に追従するように回転する。「経路誘導パネル HDG」は左下の隅に表示され続けてよい。経路誘導パネルの機首方位の角度数値は角度変化の方向だけ増加する。現在の機首方位と経路誘導パネルの目標の機首方位の間の差がゼロではなくなるので、予測される航跡ライン234の飛行機の端に円部分233が加えられる。飛行機は、実際の機首方位値が新しく選択された値と一致するように旋回する。しかしながら、機首方位角度の誤差が小さければ円部分を計算する必要はない。予測される航跡ライン234、「経路誘導パネル HDG」インジケータ、および経路誘導パネルの機首方位角度の数値は、たとえば赤紫色といった同一色でよい。

図2Hは、オペレータがTRKを030度まで変化させた後の飛行表示器を示す。現在の航跡角で実線の航跡ライン236が出現する。右下に「経路誘導パネル TRK」が表示され得る。現在の「方向」値は現在の航跡角に同期させ、画面の右下の隅には数値も表示され得る。実線の航跡ライン236、「経路誘導パネル TRK」インジケータ、および現在の航跡角は、たとえば赤紫色といった同一色でよい。

APFD(オートパイロット/フライトディレクタ)は航跡選択モードに切り換わり、方向制御を現在の航跡角に同期させる。飛行機の操縦は、航跡角を保持するのに必要なことを除けば不要である。

図2Iは、オペレータがDIRノブを回した後の飛行表示器を示す。実線の目標航跡ライン240は、方向角度に追従するように回転する。「経路誘導パネル TRK」は、角度変化の方向だけ増加した航跡角の数値とともに右下の隅に表示され続ける。現在の航跡と経路誘導パネルの航跡角の間の差がゼロではなくなるので、目標の航跡ラインの飛行機の端において円部分が加えられる。航跡ライン240、「経路誘導パネル TRK」、および航跡角の数値は、たとえば赤紫色といった同一色でよい。画面範囲は、たとえば200海里にとどまり得る。この例では、飛行機は、実際の航跡の角度値が新しく選択された値と一致するように旋回する。

図2Lは、オペレータがLNAVを押した後の図2Kの飛行表示器を示す。経路誘導パネル HDG値が表示され続ける。選択された機首方位の結果生じる可能性の高い航跡250が図2Kと同様に飛行計画244をインターセプトしない場合、経路誘導パネル HDG通知はそのまま変更されず、インターセプトするための公称の機首方位252が、たとえば「インターセプトするために右旋回せよ」と黄色(または別の色)で告知される。主飛行表示(PFD)飛行モードアナンシエータ上に、LNAV ARMが表示され得る。パイロットは、インターセプトをもたらす任意の値に経路誘導パネル機首方位を変化させることにより、インターセプト通知をキャンセルすることができる(以下の図2Mを参照されたい)。パイロットは、アンドゥを選択することにより、インターセプト通知およびLNAV ARMをキャンセルすることができる。次の経路航程を示すために、LGSは、飛行計画のインターセプト位置が画面の周囲の範囲内に好適に示されることを保証するように、必要に応じて広がる。上記のように、飛行機は、機首方位の選択角度へ旋回してそれを保持する。

図2Mは、オペレータがLNAVを押した後の図2Jの飛行表示器を示す。詳細には、選択された機首方位の結果生じる可能性の高い航跡が図2Jと同様に飛行計画をインターセプトする場合、LNAVが活動化され、左下の隅における通知は「経路誘導パネル HDGをFPLANへ」になり得る。アクティブな飛行計画の航程は、現位置からの機首方位部分になる。機首方位部分(赤紫色)は飛行計画ライン244(たとえば青緑色でよい)において終結し、次の航程はTCMへの飛行計画航程になる。条件付きウェイポイント258(赤紫色)は、インターセプトの近似の位置を示す。経路誘導パネル HDG値と一致する予測される航跡256(赤紫色)が肉太のラインとして示されてよく、その矢印の先端は、条件付きウェイポイント258の近くで終結するものの、接触はしない。条件付きウェイポイント258は菱形として示されているが、別の記号でもよい。条件付きウェイポイント258に続く飛行計画ライン260は、これも赤紫色で、肉太の点線になってよい。予測される航跡256および飛行計画ライン260は、たとえば赤紫色といった特定の色でよい。これらのラインにより、誘導が、条件付きウェイポイントにおいてその飛行計画へ転換することが明瞭になる。1)誘導は指定された機首方位に合わせて制御していること、2)経路誘導パネル機首方位値を変更することにより条件付きウェイポイントが調節され得ること、をパイロットに気付かせるために、HDG SEL(選択された機首方位)が表示され続け、同様に条件付きウェイポイントに導く飛行計画ライン244も表示され続ける。次の経路航程を示すために、LGSは、飛行計画のインターセプト位置が画面の周囲の範囲内に好適に示されることを保証するように、必要に応じて広がる。

図2Nは、飛行機が条件付きウェイポイントに到達する前にATCが新規のベクトルを発した後の飛行表示器を示す。そこで、オペレータは、新規の機首方位値を反映するようにDIRノブを回し、飛行機は、新しく選択された機首方位を維持するように旋回する。したがって、この時点では、誘導モードは経路誘導パネル HDGを伴うLNAVである。ノブが回されたとき、新規の機首方位からもたらされる航跡が依然として元の飛行計画経路をインターセプトする場合、条件付きウェイポイント258は、変更されたインターセプトポイントを示すために、必要に応じて元の飛行計画ライン244に沿ってスライドする。インターセプトポイントが計算され得る限り、誘導モードは変更されない。機首方位が変更されてインターセプトが存在しなくなると、誘導モードはLNAV ARMに戻り、LGSは、新規の推奨されたインターセプト機首方位を伴って上記の図2Lで示された画面に戻る。

経路誘導パネル HDG通知および関連する選択された機首方位値は、存在する場合には削除される。このとき、左下隅の通知は、「FPLANをTCMへ」と明示されてよい。飛行機がインターセプトウェイポイントを通過すると、インターセプトポイントの後の飛行計画部分264は、たとえば赤紫色といった特定の色の実線になる。条件付きウェイポイント258の前の飛行計画経路266および条件付きウェイポイント258自体は、たとえば灰色といった別の色になる。以前の飛行計画の変更がすべて完了して飛行しているので、アンドゥのアナンシエータが存在する場合には消されてよい。

図2Tは、進入手順が選択された飛行計画の機首方位の航程における飛行表示器を示す。ATCは、進入手順をインターセプトするために機首方位ベクトルを発する。それに応じて、オペレータは経路誘導パネル DIRノブを使用してATCベクトル値を選択する。DIRノブを動かして事前設定の機首方位または航跡値を設定すると、その結果生じる可能性のある経路278が、破線の事前設定のラインで表される。生じる可能性のある経路278は、たとえば緑色といった特別な色でよい。

図2Uは、オペレータが経路誘導パネルにおいてHDGモードを選択した後の飛行表示器を示す。事前設定の機首方位がアクティブな航程282になり、誘導は事前設定の機首方位に変化する。パイロットが適切に機首方位または航跡を指定することができるように、このステップは一般に必要である。図2Uのシーケンスは図2Tのものとは異なる可能性があり、パイロットは、最初にHDGモードを選択し、次いでDIRノブの設定を変化させている可能性がある。

図2Vは、オペレータが経路誘導パネルにおいてLNAVモードを選択した後の飛行表示器を示す。進入のインターセプトポイントに関する条件付きウェイポイント284が、選択された機首方位値から導出された予測の航跡を使用して示されている。すべてのHDG/TRKインターセプトと同様に、条件付きウェイポイントの位置を調節するためにDIRノブが使用され得る。LNAVの選択は、HDGを選択した直後に行われている場合があり、またはATCがそのインターセプトのために飛行機をクリアするまで遅れている場合がある。

パイロットが、たとえばVORデータ、将来のナビゲーションデータ、将来の誘導モードデータなどを入力することによって、将来の誘導モードまたは将来の航程情報を入力することができるように、システムおよび方法が提供されてよい。一般に、これらのシステムおよび方法は、多くの現在の飛行管理システム/コンピュータを用いて、全体の経路の詳細を構築することができる。したがって、本原理によるシステムおよび方法は、飛行計画または飛行モードがATCの指令または障害物回避のために変化しており、一般的には少数の将来の誘導モードまたはウェイポイントなどを入力することを含み得る場合には特に有効であり得る。したがって、経路誘導パネル装置は、ここに開示されるシステムおよび方法を遂行するために必要なとき、そのようなウェイポイントを記憶し呼び出すのに適したデータ記憶装置を含み得る。本原理によるシステムおよび方法は、より旧式の飛行管理システム/コンピュータを有する航空機にも特に有効であり得る。

Claims (22)

1. 乗物向けの経路誘導を表示するための方法であって、
   誘導モードの選択を受信するステップと、
   将来のナビゲーションのデータを含んでいる経路計画を受信するステップと、
   経路誘導パネル上に現在の誘導モードを表示するステップと、
   前記経路誘導パネル上に前記経路計画を表示するステップと、
   前記経路誘導パネル上に前記将来のナビゲーションのデータの指示を表示するステップとを含む方法。
2. 前記経路誘導パネルが、水平方向の情報と垂直方向の情報を別個に表示する請求項1に記載の方法。
3. 前記水平方向の情報と前記垂直方向の情報が前記経路誘導パネルの個別の部分に表示される請求項2に記載の方法。
4. 前記誘導モードが、機首方位、航跡、水平方向のナビゲーション、垂直方向のナビゲーション、垂直方向の航跡角、速度、および高度保持のうちの1つから選択される請求項1に記載の方法。
5. 前記将来のナビゲーションのデータが、将来の誘導モードまたは前記経路計画の将来の航程を含む請求項1に記載の方法。
6. 前記経路計画に対する変更を受信して、前記経路誘導パネル上にインターセプト計画を表示するステップをさらに含み、前記乗物に前記変更された経路計画をインターセプトさせることができる請求項1に記載の方法。
7. 前記経路計画に対する変更を受信するステップと、
   前記乗物の現在のナビゲーション状態および前記変更された経路計画に基づいてインターセプト計画を計算するステップと、
   計算されたインターセプトポイントを含む前記計算されたインターセプト計画を前記経路誘導パネル上に表示するステップであって、前記乗物に前記変更された経路計画をインターセプトさせることができ、前記表示されるインターセプト計画およびインターセプトポイントが前記経路計画および現在の誘導モードとともに表示される、ステップとをさらに含む請求項1に記載の方法。
8. 前記計算によってインターセプト計画を決定することができない場合には、前記経路誘導パネル上に前記計算の結果を表示する請求項7に記載の方法。
9. 前記乗物の前記現在のナビゲーション状態が、前記経路計画および/または前記誘導モードに関するデータを含む請求項7に記載の方法。
10. 前記結果が、前記乗物が前記変更された経路計画をインターセプトしないと示されるものである請求項8に記載の方法。
11. 前記乗物が前記経路計画から外れていることを指示する位置情報を受信するステップと、
    前記経路誘導パネル上にインターセプト計画を表示するステップであって、前記乗物はインターセプトポイントにおいて前記経路計画をインターセプトするように指示され、前記表示されるインターセプト計画およびインターセプトポイントが前記経路計画および現在の誘導モードとともに表示される、ステップとをさらに含む請求項1に記載の方法。
12. 前記乗物が飛行機であり、前記経路計画が飛行計画である請求項1に記載の方法。
13. 請求項1に記載の方法を実施するための命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。
14. 乗物向けの経路誘導を表示するためのシステムであって、
    経路誘導パネルと、
    誘導モードおよび経路計画の選択を受信し、将来のナビゲーションのデータをさらに受信するための受信モジュールと、
    現在の誘導モード、前記経路計画、および前記将来のナビゲーションのデータの指示を前記経路誘導パネル上に表示するための表示モジュールとを備えるシステム。
15. 前記経路誘導パネルが、水平方向の情報と垂直方向の情報を別個に表示する請求項14に記載のシステム。
16. 前記水平方向の情報と前記垂直方向の情報が前記経路誘導パネルの個別の部分に表示される請求項15に記載のシステム。
17. 前記誘導モードが、機首方位、航跡、水平方向のナビゲーション、垂直方向のナビゲーション、垂直方向の航跡角、速度、および高度保持のうちの1つから選択される請求項14に記載のシステム。
18. ナビゲーションセンサからデータを受信するための入力ポートをさらに備える請求項14に記載のシステム。
19. 前記ナビゲーションセンサが、高度計、対気速度計、GPSシステム、またはジャイロスコープからなる群から選択される請求項18に記載のシステム。
20. オートパイロットまたはフライトディレクタへ信号を伝送するための出力ポートをさらに備える請求項14に記載のシステム。
21. 前記受信モジュールが、前記経路計画に対する変更を受信すると、前記乗物の現在のナビゲーション状態および前記変更された経路計画に基づいてインターセプト計画を計算するように構成されており、前記表示モジュールが、計算されたインターセプトポイントを含む前記計算されたインターセプト計画を表示するように構成されており、前記乗物に前記変更された経路計画をインターセプトさせることができ、前記表示モジュールが、前記経路計画および誘導モードとともに前記インターセプト計画およびインターセプトポイントを表示するようにさらに構成されている請求項14に記載のシステム。
22. 前記乗物が飛行機であり、前記経路計画が飛行計画である請求項14に記載のシステム。

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