JP2019001246A - 航空機ホバリング作業支援システムおよびこれを備える航空機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホバリング可能な航空機において、ホバリング作業時にパイロットが障害物の存在を良好に把握することが可能な、航空機ホバリング作業支援システムを提供する。
【解決手段】 支援システム１０Ａは、ホバリング可能な航空機に搭載され、機体３１の外部に設けられ、障害物となり得る対象物を検出する検出部１２、周囲を撮像する撮像部１４、データ処理部１１、表示部１３等を備える。データ処理部１１は、検出部１２およびアビオニクスシステム２１からデータを取得し、この取得データを用いて、対象物の接近または接近可能性を示す対象物模式表示データを生成して、表示部１３に出力する。表示部１３は、対象物模式表示データに基づいて、航空機の周囲における障害物の状況を模式的に示す障害物状況表示画像を表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘリコプタ等のホバリングを可能とする航空機において、ホバリング作業時にパイロットを支援するためのホバリング作業支援システムと、このシステムを備える航空機とに関する。

ヘリコプタ等のようにホバリングを可能とする航空機では、ホバリングは離着陸時だけでなく、救助作業または救援作業時等にも行われる。しかしながら、ホバリングは様々な条件の制約を受けるため、ホバリングにより機体を安定させることは一般的に難しいとされ、機体の安定性の低下が事故につながることが知られている。そこで、例えば、事故を回避するための対策として、操縦士（パイロット）による目視監視に加えて、ホバリング時の安定性確保のため機外監視を行うために機内補助者（監視員）を搭乗させる対策が知られている。このような対策では、操縦士と監視員とは、交話装置等を用いることで互いにコミュニケーションをとることになる。

さらに、このような監視員の搭乗に対応できるように、ヘリコプタ等の航空機の操縦を支援する技術も知られている。例えば、特許文献１では、ホバリング可能な航空機において、障害物の視覚的監視を担当するオペレータの判断ミス、あるいは、オペレータとパイロットとの間のコミュニケーション不良等による障害物との衝突を防止することを目的とした航空機、航空機操縦支援方法、およびインターフェイスが開示されている。

特許文献１に開示される航空機では、航空機と障害物との距離値を入手する少なくとも１つのセンサと制御ユニットとを備え、航空機の回転翼の駆動シャフトを取り囲む位置にセンサが配置される。このセンサは、平面掃引領域を有しており、この平面掃引領域内に障害物が存在すると、その障害物上の点と航空機上との点との距離値を入手する。制御ユニットは、センサが入手した距離値に基づいて、障害物上の点が航空機の安全領域内にあると判断したときには、警告信号を発する。

また、特許文献１に開示されるインターフェイスは、例えば、障害物の外表面とセンサの平面掃引領域との交差を表す輪郭線、輪郭線に対する航空機の位置を示す点、回転翼の円盤形の輪郭線を示す円形表示、航空機の全体的なサイズ表示、障害物からヘリコプタを引き戻す推奨バックオフ方向を示すベクトル等を表示することが可能な構成となっている。

特開２０１１−２４６１１１号公報

特許文献１に開示される航空機、航空機操縦支援方法、およびインターフェイスでは、基本的には、監視員（オペレータ）の搭乗が前提となっている。救助または救援用のヘリコプタにおいては、救助要員または医療要員をできる限り搭乗させたり、救援物資等をできるだけ積載したりすることが望まれる。それゆえ、ヘリコプタに機外監視のみを目的とする監視員を搭乗させることは、救助要員等の搭乗数を減らしたり救援物資等を減らしたりすることにつながる。救助または救援用のヘリコプタに限らず、ホバリングを可能とする航空機においては、ホバリング作業時に監視員を搭乗させなくても、パイロットが障害物等の存在を良好に把握できることが望ましい。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、ホバリング可能な航空機において、ホバリング作業時にパイロットが障害物の存在を良好に把握することが可能な、航空機ホバリング作業支援システムを提供することを目的とする。

本発明に係る航空機ホバリング作業支援システムは、前記の課題を解決するために、ホバリング可能な航空機に搭載され、前記航空機のホバリング時に障害物となり得る、前記航空機の機体外部の対象物を検出する検出部と、前記検出部および前記航空機のアビオニクスシステムの少なくともいずれかから取得したデータを処理するデータ処理部と、表示部と、を備え、前記データ処理部は、前記検出部から取得される検出データおよび前記アビオニクスシステムから取得されるアビオニクスデータを用いて、前記対象物の前記航空機への接近または接近可能性を示す対象物模式表示データを生成して、前記表示部に出力し、前記表示部は、前記対象物模式表示データに基づいて、前記航空機の周囲における前記障害物の状況を模式的に示す障害物状況表示画像を表示する構成である。

前記構成によれば、データ処理部は、検出部およびアビオニクスシステムから取得されるデータを用いて対象物模式表示データを生成し、表示部は、この対象物模式表示データに基づいて、障害物となり得る対象物の模式的な表示を含む障害物状況表示画像を表示する。生成される対象物模式表示データは、検出部から得られる検出データだけでなく航空機のアビオニクスデータを用いて生成されるので、より良好な精度の表示データとなっている。これにより、パイロットは、ホバリング時に表示部を一時的に確認するだけでも、航空機の周囲における障害物の有無または障害物の接近を状況が容易に把握することができる。それゆえ、ホバリング可能な航空機において、ホバリング作業時にパイロットが障害物の存在を良好に把握することができる。

前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記データ処理部は、同一領域または同一対象についての前記検出データの検出回数が予め設定される判定閾値以上であるときに、前記対象物模式表示データを生成する構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記検出部から取得される検出データには、前記対象物までの距離データが含まれ、前記データ処理部は、前記距離データが予め設定される距離範囲内であれば、前記対象物までの距離に応じて前記判定閾値を設定し、前記距離データが前記距離範囲外であれば、前記検出データを無視する構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記アビオニクスデータには、前記航空機の移動速度データが含まれ、前記データ処理部は、前記移動速度データに基づいて、前記判定閾値を設定する構成であってもよい。

また、本発明に係る航空機ホバリング作業支援システムは、前記の課題を解決するために、ホバリング可能な航空機に搭載され、前記航空機のホバリング時に障害物となり得る、前記航空機の機体外部の対象物を検出する検出部と、前記検出部および前記航空機のアビオニクスシステムの少なくともいずれかから取得したデータを処理するデータ処理部と、表示部と、を備え、前記データ処理部は、取得した前記データから、前記機体を中心としてその周囲の状況を示す状況表示データと、前記対象物の前記航空機への接近または接近可能性を示す、前記対象物までの距離に応じた複数段階の対象物模式表示データと、を生成して、前記表示部に出力し、前記表示部は、前記航空機の周囲における障害物の状況を示す障害物状況表示画像として、前記状況表示データに基づく、前記機体を中心として当該機体の前後左右方向を対応させる円形状表示と、当該円形状表示の円周部であり、かつ、前記対象物の存在方向に対応する方向に、前記対象物模式表示データに基づく対象物模式表示と、を表示するとともに、さらに、当該対象物模式表示は、前記対象物が前記機体に接近した場合には、前記対象物模式表示データの段階に応じて、前記円形状表示の円周部から中心部に向かって突出するように表示される構成である。

前記構成によれば、データ処理部は、検出部およびアビオニクスシステムから取得したデータから、状況表示データおよび対象物模式表示データを生成し、表示部は、これら表示データに基づいて、航空機の周囲の状況を示す円形状表示と複数段階の対象物模式表示とを表示する。特に、対象物模式表示は、対象物の接近に伴って、対象物の存在する方向に対応する方向から機体に向かって突出するように表示される。これにより、パイロットは、ホバリング時に表示部を一時的に確認するだけでも、航空機の周囲における障害物の有無または障害物の接近を状況が容易に把握することができる。それゆえ、ホバリング可能な航空機において、ホバリング作業時にパイロットが障害物の存在を良好に把握することができる。

前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記データ処理部は、対地速度、気圧高度、昇降率、および横すべり角度の少なくともいずれかを含む計器データ表示データを生成して、前記表示部に出力し、前記表示部は、前記円形状表示および前記対象物模式表示とともに、前記計器データ表示データに基づく計器データを表示する構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記対象物模式表示は、前記対象物模式表示データの段階に応じて異なる色彩で表示される構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、さらに、前記航空機の機体外部に設けられ、当該航空機の周囲を撮像する撮像部を備えている構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記表示部は、前記撮像データに基づく撮像画像と前記障害物状況表示画像とを、同一画面上で並行表示可能とする構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記撮像部は、少なくとも前記機体の後部に設けられている構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記撮像部は、さらに前記機体の下部および前記機体の側部の少なくともいずれかに設けられている構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記航空機の周囲の異なる方向をそれぞれ撮像する複数の前記撮像部を備え、複数の前記撮像部のうち前記対象物を撮像しているものを特定撮像部としたときに、前記表示部は、前記障害物状況表示画像とともに、前記特定撮像部で撮像された前記撮像データに基づく前記撮像画像を、同一画面上で並行表示する構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記データ処理部は、前記対象物模式表示データを生成するとともに、前記撮像画像に重ねて表示する注釈表示用データを生成して、前記表示部に出力し、前記表示部は、前記注釈表示用データに基づく注釈表示を前記撮像画像に重ねて表示する構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記検出部は、ＬＩＤＡＲである構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記検出部、前記撮像部、前記表示部、および前記データ処理部の少なくともいずれかは、前記航空機の機体に取り付け可能な独立した機器として構成されている構成であってもよい。

また、前記構成の航空機ホバリング作業支援システムにおいては、前記表示部は、表示画面を有する携帯端末、および、ヘッドマウントディスプレイの少なくともいずれかである構成であってもよい。

本発明に係るホバリング可能な航空機は、前記いずれかの構成の航空機ホバリング作業支援システムを備えている構成である。

前記構成のホバリング可能な航空機においては、前記航空機がヘリコプタであってもよい。

また、前記構成のホバリング可能な航空機においては、前記航空機の前記アビオニクスシステムには、航法システムが含まれており、前記データ処理部は、前記航法システムから航法データを取得して、少なくとも前記対象物模式表示データの生成に用いる構成であってもよい。

また、前記構成のホバリング可能な航空機においては、前記航空機は、パイロットへの警告を報知する報知装置を備えており、前記データ処理部は、取得した前記データから前記対象物の前記航空機への接近を警告する警告データを生成して前記報知装置に出力し、前記報知装置は、前記警告データに基づいて報知動作を行う構成であってもよい。

本発明では、以上の構成により、ホバリング可能な航空機において、ホバリング作業時にパイロットが障害物の存在を良好に把握することが可能な、航空機ホバリング作業支援システムを提供することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の一形態に係る航空機ホバリング作業支援システムの構成例を示す模式的ブロック図である。 図１に示す航空機ホバリング作業支援システムをヘリコプタに適用した場合の概略構成を示す模式図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す航空機ホバリング作業支援システムの表示部に表示される障害物表示画面の構成例を示す表示画面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す航空機ホバリング作業支援システムの表示部に表示される障害物表示画面の構成例を示す表示画面図である。 図１に示す航空機ホバリング作業支援システムの表示部に表示される障害物表示画面であって、図４（Ａ）に示す表示画面にノイズが発生した一例を示す表示画面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す航空機ホバリング作業支援システムが備えるデータ処理部による対象物模式表示データの生成例を示すフローチャートである。 図１に示す航空機ホバリング作業支援システムの表示部に表示される表示画面のより具体的な一例を示す表示画面図である。 図１に示す航空機ホバリング作業支援システムの表示部に表示される他の表示画面のより具体的な一例を示す表示画面図である。 図１に示す航空機ホバリング作業支援システムの表示部に表示される他の表示画面の他の具体的な一例を示す表示画面図である。 図１に示す航空機ホバリング作業支援システムの他の構成例を示す模式的ブロック図である。 図１に示す航空機ホバリング作業支援システムのさらに他の構成例を示す模式的ブロック図である。 図１１に示す航空機ホバリング作業支援システムにおいて、表示部に表示される表示画面の切り換えの一例を示す模式図である。

以下、本開示の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

［航空機ホバリング作業支援システムの構成］
本開示に係る航空機ホバリング作業支援システムの構成の一例について、図１および図２を参照して具体的に説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る航空機ホバリング作業支援システム１０Ａは、データ処理部１１、検出部１２、表示部１３、撮像部１４および通信部１５を備えており、図２に示すように、ホバリング可能な航空機であるヘリコプタ３０に搭載されている。なお、以下の説明では、便宜上、「航空機ホバリング作業支援システム」を単に「支援システム」と略す。

データ処理部１１は、ヘリコプタ３０の機体３１に搭載されるアビオニクスシステム２１に接続され、アビオニクスシステム２１との間で双方向にデータの入出力が可能となっている。したがって、支援システム１０Ａは、ヘリコプタ３０にも接続されていることになる。アビオニクスシステム２１は、機体３１に設けられる複数のアビオニクス機器により構成されているシステムであり、ヘリコプタ３０（もしくはホバリング可能な航空機）の種類に応じて機体３１に設けられる公知のシステムであればよい。

なお、図１および図２では、説明の便宜上、アビオニクスシステム２１を単一のブロックで便宜的に図示している。また、アビオニクスシステム２１には、図１に示すように、慣性航法装置（ＩＮＳ）２２および全地球航法装置（ＧＰＳ）２３等の航法システムが含まれているとともに、報知装置２４が含まれてもよい。説明の便宜上、図１では、ＩＮＳ２２、ＧＰＳ２３、および報知装置２４をアビオニクスシステム２１から独立したブロックとして図示している。

データ処理部１１は、検出部１２、表示部１３、撮像部１４、およびアビオニクスシステム２１の少なくともいずれかから取得したデータを処理するものである。説明の便宜上、データ処理部１１が取得したデータ（取得データ）を処理して得られるデータを「処理データ」と称すれば、データ処理部１１は、後述するように、処理データとして、表示部１３の表示に用いられる各種表示データを生成して表示部１３に出力するよう構成されている。

特に、本開示においては、データ処理部１１は、検出部１２から取得される検出データだけでなく、アビオニクスシステム２１から取得されるアビオニクスデータも用いて、処理データとしての表示データを生成する。なお、データ処理部１１は、もちろん表示データ以外の処理データを生成してもよい。他の処理データとしては、例えば、後述する警告データが挙げられる。データ処理部１１は、生成した警告データをヘリコプタ３０が備える報知装置２４に出力する。データ処理部１１の具体的な構成は特に限定されず、公知の演算装置、例えばマイクロコンピュータまたはマイクロコントローラ等を挙げることができる。

検出部１２は、ヘリコプタ３０の機体３１の外部に設けられ、ヘリコプタ３０のホバリング時に障害物となり得る対象物を検出し、検出データを生成してデータ処理部１１に出力する。検出部１２の具体的な構成は特に限定されず、対象物を検出可能な公知のセンサ類であればよいが、検出データには、好ましくは対象物までの距離データが含まれ、より好ましくは距離データとともに対象物の位置データが含まれればよい。

距離データおよび位置データを検出可能とする検出部１２としては、代表的には、電磁波を照射してその反射波を受信する構成のものを挙げることができる。具体的には、例えば、公知のレーダまたはＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等を挙げることができ、特にＬＩＤＡＲが好ましく用いられる。ＬＩＤＡＲは、レーダよりも短波長の電磁波である光（可視光、紫外線、赤外線等）をパルスレーザとして対象物に照射して反射波を受信する。ＬＩＤＡＲでは、受信した反射波の方向および距離を三次元情報として取得するため、レーダよりも高い解像度で対象物の特徴を得ることができる。

図２に示す例では、検出部１２は、機体３１の外部のうちテール部３３の上面に設けられている。しかしながら、検出部１２の設置位置は機体３１の外部であって、ホバリング時に障害物となり得る対象物を検出可能な位置であれば特に限定されない。代表的には、機体３１の周囲の障害物を検出可能な位置であることが好ましく、パイロット２０の死角となる方向における障害物を検出可能な位置であることがより好ましく、あるいは、メインロータ３５の周囲の障害物を検出可能な位置であることがより好ましい。

表示部１３は、データ処理部１１から出力される表示データに基づいて画像を表示するものであればよい。表示部１３の具体的な構成は特に限定されないが、本実施の形態では、図１または図２に示すように、パッド型携帯端末（携帯端末）１３Ａおよびヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１３Ｂを用いている。なお、ヘリコプタ３０の操縦席３４に操縦用の表示システムが設けられていれば、このような操縦用の表示システムも、支援システム１０Ａの表示部１３として用いることができる。この場合、アビオニクスシステム２１を介してデータ処理部１１から表示データが出力されればよい。

撮像部１４は、ヘリコプタ３０の機体３１の外部に設けられ、ヘリコプタ３０の周囲の一部を撮像して撮像データ（映像データ）として出力するものである。撮像部１４の具体的な構成は特に限定されず、公知のビデオカメラを好適に用いることができる。また、本実施の形態では、撮像部１４として、図１または図２に示すように、後方撮像部１４Ａおよび下方撮像部１４Ｂを備えている。後方撮像部１４Ａは、ヘリコプタ３０の後方（後側）を撮像し、下方撮像部１４Ｂは、ヘリコプタ３０の下方（下側）を撮像する。後方および下方はいずれも操縦席３４のパイロット２０から見て死角となり得る方向である。

機体３１の前方はパイロット２０の視界に入るため、パイロット２０は、障害物となり得る対象物の接近を目視で確認できるが、機体３１の後方は死角となるため、パイロット２０は対象物の接近を目視で確認できない。また、図２に示すように、ヘリコプタ３０の機体３１後部はテール部３３として後方に伸びており、テール部３３の最後端にはテールロータ３６が設けられている。そのため、例えば、機体３１の後方においてメインロータ３５またはテールロータ３６（もしくはテール部３３）への対象物の接近を確認できるようにする観点から、後方撮像部１４Ａが設けられることが好ましい。

また、図２に示す例では、ヘリコプタ３０は降着装置としてスキッド３７を備えているが、スキッド３７は、機体３１の下面に設けられるため、ホバリング作業時に架線または樹木等に引っかかる可能性がある。また、ヘリコプタ３０のホバリング作業時には、救助要員が降下したり救助用ウィンチ（ホイスト）により要救助者を引き上げたりすることがある。そのため、パイロット２０はホバリング時に機体３１の下方を確認できるようにする観点から、下方撮像部１４Ｂが設けられることが好ましい。

図２に示す例では、後方撮像部１４Ａは、機体３１の外部のうち胴体部３２の後面の下部となる位置に設けられ、下方撮像部１４Ｂは、胴体部３２の下面に設けられている。しかしながら、撮像部１４の設置位置はこれに限定されず、パイロット２０から見て死角となりやすい方向、もしくは死角でなくてもホバリング時にパイロット２０が目視で確認しにくい方向等を撮像可能とする位置であればよい。また、本実施の形態では、後方撮像部１４Ａおよび下方撮像部１４Ｂはいずれも通常の光学ビデオカメラであればよいが、ヘリコプタ３０のホバリング作業の種類によっては、赤外線ビデオカメラ等の特殊な撮像装置であってもよい。

前記の通り、本実施の形態では、表示部１３として、携帯端末１３ＡおよびＨＭＤ１３Ｂを用いており、これらはヘリコプタ３０に固定して搭載されていない独立した機器である。それゆえ、本実施の形態では、支援システム１０Ａはデータ処理部１１から出力される表示データを携帯端末１３ＡまたはＨＭＤ１３Ｂに無線通信により送信する通信部１５を備えている。通信部１５の具体的な構成は特に限定されず、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Bluetooth（登録商標）あるいは無線イーサネット（登録商標）等の公知の無線ＬＡＮを用いることができる。また、データ処理部１１と表示部１３とは無線接続でなく有線接続されてもよい。

支援システム１０Ａでは、データ処理部１１は、検出部１２からの検出データ、および、撮像部１４からの撮像データを取得して表示データを生成し、通信部１５を介して表示部１３に出力する。ここで、データ処理部１１は、図１および図２に示すように、アビオニクスシステム２１等を介してヘリコプタ３０の機体３１に接続されているので、生成した表示データ（あるいは他の処理データ）をヘリコプタ３０に出力可能であるとともに、ヘリコプタ３０からもデータを取得して表示データ等の生成に用いることができる。

例えば、ヘリコプタ３０には、警報灯、音声警報装置、操縦用の表示システムで表示される各種メッセージ等といった報知装置２４が搭載されている。データ処理部１１は、他の処理データとして、対象物の接近を警告するための警告データを生成することができる。この警告データをアビオニクスシステム２１に出力して、この警告データに基づいて報知装置２４が動作してもよい。また、アビオニクスシステム２１には、前記の通りＩＮＳ２２およびＧＰＳ２３等の航法システムが含まれるが、これら航法システムからの航法データを、アビオニクスデータとしてデータ処理部１１に出力してもよい。データ処理部１１は、表示データもしくは警告データ等の処理データを生成するに当たって、これら航法データを用いることができる。

［表示部による障害物状況表示画像］
本実施の形態に係る支援システム１０Ａにおいては、表示部１３は、データ処理部１１により生成される表示データに基づいて、障害物となり得る対象物の模式的な表示を含む画像を表示する。このように表示部１３により表示される画像の一例について、図１および図２に加えて、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）を参照して具体的に説明する。

支援システム１０Ａにおいては、データ処理部１１は、取得データ（検出部１２からの検出データ、撮像部１４からの撮像データ、およびアビオニクスシステム２１からのアビオニクスデータ）をまとめて記憶することで共有化しており、これら取得データのうち、少なくとも検出データおよびアビオニクスデータから、対象物のヘリコプタ３０への接近または接近可能性を示す対象物模式表示データを生成して、表示部１３に出力する。また、データ処理部１１は、取得データから、機体３１を中心としてその周囲の状況を示す状況表示データを生成して表示部１３に出力する。このとき、対象物模式表示データは、ヘリコプタ３０と対象物との距離に応じた複数段階の表示データとして生成されている。

表示部１３は、データ処理部１１からの対象物模式表示データに基づいて、ヘリコプタ３０の周囲における障害物の状況を模式的に示す障害物状況表示画像を表示する。

障害物状況表示画像の具体的な構成は特に限定されないが、代表的には、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、状況表示データに基づく、機体３１を中心として当該機体３１の前後左右方向を対応させる円形状表示４０を表示するとともに、図３（Ｂ）〜図４（Ｂ）に示すように、当該円形状表示４０の円周部であり、かつ、対象物の存在方向に対応する方向に、前記対象物模式表示データに基づく対象物模式表示４２と、を表示する構成が挙げられる。

特に、対象物模式表示４２は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、対象物が機体３１に接近した場合には、対象物模式表示データの段階に応じて、円形状表示４０の円周部から中心部に向かって突出するように表示される。

より具体的には、図３（Ａ）〜図４（Ｂ）には、表示部１３の表示画面の一例である障害物表示画面５０を示しており、この障害物表示画面５０には、障害物状況表示画像が含まれる。障害物表示画面５０の表示構成は、機体３１の前後左右方向を対応させた円形状表示４０と、円形状表示４０の円周部に表示される対象物模式表示４２と、を含む構成となっている。

図３（Ａ）〜図４（Ｂ）に示すように、円形状表示４０の中心の機体模式表示４１から、機体３１すなわちヘリコプタ３０の機首が図３（Ａ）における図中上側であることがわかる。それゆえ、図中上側がヘリコプタ３０の前方向に対応し、図中下側がヘリコプタ３０の後方向に対応し、図中向かって左側がヘリコプタ３０の左側方に対応し、図中向かって右側がヘリコプタ３０の右方向に対応する。なお、図３（Ａ）における紙面（画面）手前側がヘリコプタ３０の上方向に対応し、紙面奥側がヘリコプタ３０の下方向に対応する。この対応関係は図３（Ｂ）〜図４（Ｂ）も同様である。

円形状表示４０は、同心円状であり、図３（Ａ）〜図４（Ｂ）に示す例では、円周の最外部に位置する円環領域４０ａと、その内側に隣接して位置する五重の円環領域４０ｂとが表示されている。これら円環領域４０ａ，４０ｂは、対象物模式表示４２が表示される領域であり、ヘリコプタ３０と検出された対象物との距離を示している。最外部の円環領域４０ａは注意領域であり、その内側の円環領域４０ｂは警告領域であるので、説明の便宜上、最外部の円環領域４０ａを「注意円環領域４０ａ」と称し、その内側の円環領域４０ｂを「警告円環領域４０ｂ」と称する。また、警告円環領域４０ｂは等間隔の合計５つの円環で構成されており、外側から第一環、第二環、第三環、第四環、第五環とすると、第一環から第五環の順で警告の程度が高くなる。したがって、円環領域４０ｂは５段階の警告を表示可能となっている。

まず、図３（Ａ）に示す障害物表示画面５０では、円形状表示４０および機体模式表示４１、のみが表示され、対象物模式表示４２は表示されていない。そのため、図３（Ａ）に示す状況では、ヘリコプタ３０の周囲には、障害物の可能性がある対象物は存在しないことがわかる。

次に、図３（Ｂ）に示す障害物表示画面５０では、機体模式表示４１から見て後方斜め右方向において、円形状表示４０の注意円環領域４０ａに対象物模式表示４２が表示されている。本実施の形態では、円環領域４０ａ，４０ｂにおいては、１０°の角度範囲で対象物模式表示４２を段階的に表示可能である。このうち黒で塗りつぶされた１０°の範囲の表示が第一段階表示４２ａであり、この第一段階表示４２ａの両側において、それぞれ１０°の範囲で格子線のハッチングがなされた表示が第二段階表示４２ｂである。

第一段階表示４２ａは、ヘリコプタ３０から見てより近い位置にある対象物を示し、第二段階表示４２ｂは、第一段階表示４２ａよりも離れた位置にある対象物を示す。また、後述する第三段階表示４２ｃは、第二段階表示４２ｂよりも離れた位置にある対象物を示す。したがって、第三段階表示４２ｃから第一段階表示４２ａの順で注意の程度が高くなる。これら第一段階表示４２ａ〜第三段階表示４２ｃの各段階は、データ処理部１１で生成された対象物模式表示データの段階に応じて表示される。

図３（Ｂ）〜図４（Ｂ）では、前記の通り、第一段階表示４２ａは、模式的に黒く塗りつぶして図示しているが、実際には例えば赤色で表示されればよい。また、第二段階表示４２ｂは、模式的に格子線のハッチングで図示しているが、実際には例えば黄色で表示されればよい。図４（Ａ），（Ｂ）では、第三段階表示４２ｃは、模式的に横線のハッチングで図示しているが、実際には例えば緑色で表示されればよい。このように、対象物模式表示４２は、対象物模式表示データの段階に応じて異なる色彩で表示すればよい。図３（Ｂ）に示す状況では、ヘリコプタ３０の周囲には、後方斜め右の位置において、注意領域となる距離範囲の比較的近い位置に障害物の可能性がある対象物が存在することがわかる。

次に、図４（Ａ）に示す障害物表示画面５０では、機体模式表示４１から見て右方向から後方に亘って１００°の範囲に亘って対象物模式表示４２が表示されるとともに、後方斜め左方向にも１０°の範囲で対象物模式表示４２が表示されている。このうち、後方斜め右方向に表示される第一段階表示４２ａは、円形状表示４０の注意円環領域４０ａから警告円環領域４０ｂの第二環まで突出するように４０°の範囲で表示されている。

また、第一段階表示４２ａの両側部となる注意円環領域４０ａには、第二段階表示４２ｂが２０°の範囲で表示され、第二段階表示４２ｂから見て外側となる注意円環領域４０ａには、第三段階表示４２ｃが２０°の範囲で表示されている。また、後方斜め左方向では１０°の範囲で第三段階表示４２ｃが表示されている。図４（Ａ）に示す状況では、ヘリコプタ３０の右側方から後方にかけて、注意領域となる距離範囲に大きな対象物が存在しており、この対象物の一部がヘリコプタ３０の右後方において警告領域の第二段階となる距離範囲に接近していることがわかる。

次に、図４（Ｂ）に示す障害物表示画面５０では、機体模式表示４１から見て右方向から後方斜め左方向の１３０°の範囲に亘って対象物模式表示４２が表示されている。このうち、後方斜め右方向に７０°の範囲で表示される第一段階表示４２ａは、最大で警告円環領域４０ｂの第五環まで突出しており、この最大突出位置から見て右側では、突出位置は、第四環、第三環、第二環、および第一環のように段階的になっている。一方、最大突出位置から見て左側では、突出位置は第四環および第一環であるため、左側は急激に突出していることがわかる。

また、第一段階表示４２ａの両側部となる注意円環領域４０ａには、右側２０°の範囲で第二段階表示４２ｂが表示され、左側１０°の範囲で第二段階表示４２ｂが表示されている。また、左側の第二段階表示４２ｂの外側（さらに左側、ヘリコプタ３０から見て後方）には、第三段階表示４２ｃが２０°の範囲で表示され、この第三段階表示４２ｃのさらに外側（さらに左側、ヘリコプタ３０から見て後方斜め左方向）には、第二段階表示４２ｂが１０°の範囲で表示されている。

図４（Ｂ）に示す状況では、ヘリコプタ３０の右側方から後方にかけて、注意領域となる距離範囲に大きな対象物が存在しており、この対象物の一部がヘリコプタ３０の右後方において警告領域の第五段階となる距離範囲に非常に接近していることがわかる。また、この大きな対象物は、右側がなだらかに変化しているものの、左側は急激に変化しており、ヘリコプタ３０から見て後方の一部（第三段階表示４２ｃの位置）が凹んでいることがわかる。

このように、障害物表示画面５０における円形状表示４０は、注意円環領域４０ａと警告円環領域４０ｂとに区分されており、最外部に位置する注意円環領域４０ａでは、表示の種類により注意の程度の違いを示しており、注意円環領域４０ａの内部に位置する警告円環領域４０ｂでは、中心部方向への表示の高さ（第一環から見て第五環までのいずれの円環まで達するか）により警告の程度の違いを示している。

注意円環領域４０ａにおける注意の程度と警告円環領域４０ｂにおける警告の程度を、障害物表示画面５０の目視者（パイロット２０）に対する、一つの連続した「障害物情報重要度」の変化と位置づければ、注意円環領域４０ａにおける第三段階表示４２ｃ、第二段階表示４２ｂ、および第一段階表示４２ａ、並びに、警告円環領域４０ｂにおける第一段階表示４２ａの第一環への到達、第二環への到達、第三環への到達、第四環への到達、および第五環への到達の順で、「障害物情報重要度」が高くなることになる。

［データ処理部による検出データの判定］
次に、データ処理部１１における検出データの判定について、図１〜図４（Ｂ）に加えて、図５および図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して具体的に説明する。

本実施の形態に係る支援システム１０Ａにおいては、前記の通り、検出部１２として、距離データおよび位置データを検出可能とするものを好適に用いることができ、検出部１２の具体的な一例としてＬＩＤＡＲが挙げられる。

前述した通り、ＬＩＤＡＲでは、レーダよりも短波長の電磁波である光を用いるため、レーダよりも微小な物体の検出が可能である。それゆえ、ＬＩＤＡＲは、水蒸気、エアロゾル、風雨、雲等といった気象分野の測定に好適に用いられるが、その反面、本開示のように、ヘリコプタ３０の周囲に存在するより大きな物体（障害物となり得る対象物）を検出する場合には、例えば、降雨または降雪状態では、雨または雪を検出してしまい、対象物を適切に検出できない可能性がある。

例えば、支援システム１０Ａが、図４（Ａ）に示す障害物表示画面５０の状況、すなわち、機体模式表示４１から見て右方向から後方斜め左方向の１３０°の範囲に亘って存在する対象物を検出する状況で、雪が降っているとする。検出部１２は、周囲の雪を検出してしまうため、対象物が本来存在しない領域において強く対象物の存在が検知され、例えば、図５に示す障害物表示画面５０のように、全体的に第一段階表示４２ａがノイズとして表示される可能性がある。

図５に示す例では、白抜きの対象物模式表示４２が、本来検出されるべき対象物を示している（図４（Ａ）に示す対象物模式表示４２と同じ）である。しかしながら、検出部１２が周囲の雪を検出すると、例えば、機体模式表示４１から見て右方向から後方斜め左方向の１００°の範囲と、後方斜め左方向にも１０°の範囲とにおいて、第一段階表示４２ａが第五環まで突出して表示されるとともに、対象物が検出されない後方左側２０°の範囲でも、第一段階表示４２ａが第一環に突出して表示される。

また、図示しないが、山岳地帯等では、ヘリコプタ３０がホバリング作業中に地上の枯葉等を巻き上げる可能性がある。検出部１２がＬＩＤＡＲであれば、このような枯葉等も検出する可能性があり、その結果、表示部１３では、巻き上げられた枯葉等を対象物模式表示４２として表示するおそれがある。

検出部１２が同一領域または同一対象の検出を複数回試みたときに、障害物となり得る対象物であれば、理想的には、全ての検出回数のいずれにおいても対象物を検出することができる。これに対して、雨、雪、枯葉等のように、ヘリコプタ３０の周囲に一時的に存在する微小物体であれば、全ての検出回数のうち一部の回数しか微小物体を検出できないことになる。それゆえ、一時的に存在する微小物体の検出回数は、障害物となり得る対象物の検出回数に比べて少なくなると判断される。

そこで、本実施の形態では、データ処理部１１は、検出部１２で検出される、同一領域または同一対象についての検出データの検出回数が、予め設定される判定閾値以上であるか否かを判定する。検出部１２がＬＩＤＡＲであれば、パルスレーザを照射してその反射波を取得することにより、距離データおよび位置データを測定するので、例えば、図６（Ａ）のフローチャートに示すように、データ処理部１１は、検出部１２から同じ距離および同じ位置の検出データを所定時間内に複数回取得することになる（ステップＳ１１）。そこで、データ処理部１１は、複数回得られた検出データの検出回数が判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

検出回数が判定閾値未満であれば（ステップＳ１２でＮＯ）、検出部１２は、雨または雪、あるいは、風で巻き上げられる枯葉等のように、ヘリコプタ３０の周囲に一時的に存在する微小物体を検出していると判断される。そこで、データ処理部１１は、この検出データを無視し（ステップＳ１３）、対象物模式表示データを生成しなければよい。

これに対して、検出回数が判定閾値以上であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、検出部１２は、ヘリコプタ３０の周囲に一時的に存在する微小物体ではなく、障害物となり得る対象物を検出していると判断される。そこで、データ処理部１１は、この検出データおよびアビオニクスデータを用いて（必要に応じて撮像データ等の他の取得データも用いて）対象物模式表示データを生成して表示部１３に出力する（ステップＳ１４）。これにより、表示部１３では、図５に示すようなノイズとしての全体的な第一段階表示４２ａが表示されるような障害物表示画面５０を表示することがなく、図４（Ａ）に示すようにノイズを除去または軽減した障害物表示画面５０を表示することが可能となる。

ここで、判定閾値は、予め設定される回数として固定されてもよいが、ヘリコプタ３０のホバリングの状況に応じて、判定閾値を適宜設定してもよい。これにより、検出データの適切性をより効率的または良好に判断することが可能になる。例えば、図６（Ｂ）に示すフローチャートでは、検出データに含まれる距離データが所定範囲内にあるか否かを判定した上で、判定閾値を設定しており、図６（Ｃ）に示すフローチャートでは、ヘリコプタ３０の移動速度データに応じて判定閾値を設定している。

例えば、ヘリコプタ３０から見てかなり近接した位置から得られる検出データは、障害物となり得る対象物ではなく一時的に存在する微小物体の検出結果であると判断される。また、ヘリコプタ３０から見てかなり遠方の位置から得られる検出データは、一時的に存在する微小な物体でなくても、障害物となり得る対象物としては無視することができる。そこで、例えば、図６（Ｂ）のフローチャートに示すように、データ処理部１１は、検出部１２から所定時間内に複数回の検出データを取得した（ステップＳ２１）後に、その検出データに含まれる距離データが所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

距離データが所定範囲外であれば（ステップＳ２２でＮＯ）、その検出データは、かなり近接または遠方の位置から得られるものであると判断される。それゆえ、データ処理部１１は、この検出データを無視し（ステップＳ２３）、対象物模式表示データを生成しない。一方、距離データが所定範囲内であれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、データ処理部１１は、距離データの値に応じて判定閾値を設定する（ステップＳ２４）。

例えば、距離データの値が相対的にヘリコプタ３０に近い位置であれば、この距離データを含む検出データは、一時的に存在する微小な物体の可能性があるが、距離が近いために、一時的な微小物体であっても検出回数が相対的に多くなる可能性がある。そこで、距離が近ければ判定閾値を高めに設定することができる。また、距離データの値がヘリコプタ３０から遠くなれば、一時的な微小物体の検出回数は相対的に少なくなる傾向にある。そこで、距離データが大きくなるに伴って判定閾値を徐々に低く設定することができる。

その後、データ処理部１１は、設定された判定閾値に基づいて、検出データの検出回数が判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。判定閾値未満であれば（ステップＳ２５でＮＯ）、この検出データを無視し（ステップＳ２３）、対象物模式表示データを生成しない。一方、判定閾値以上であれば（ステップＳ２５でＹＥＳ）、この検出データおよびアビオニクスデータを用いて（必要に応じて撮像データ等の他の取得データも用いて）対象物模式表示データを生成して表示部１３に出力する（ステップＳ２６）。

あるいは、例えば、ヘリコプタ３０がホバリングしている状態であっても、ホバリング作業の状況によっては所定方向に横すべりする可能性がある。このとき、例えば、地球座標系に基づく所定領域に対して、検出部１２（ＬＩＤＡＲ）からパルスレーザが照射されることを想定すると、ヘリコプタ３０の姿勢（検出部１２の姿勢）が変動するため、所定領域にパルスレーザが照射される確率は減少する。そこで、ヘリコプタ３０の移動速度に応じて、パルスレーザの所定領域への照射確率を考慮して判定閾値を設定することで、検出データの判定精度を向上することができる。

例えば、図６（Ｃ）のフローチャートに示すように、データ処理部１１は、検出部１２から所定時間内に複数回の検出データを取得した（ステップＳ３１）後に、ヘリコプタ３０の移動速度データに基づいて判定閾値を設定し（ステップＳ３２）、設定された判定閾値に基づいて、検出データの検出回数が判定閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。移動速度データは、検出データに含まれてもよいし、検出データ等に基づいてデータ処理部１１で移動速度を演算してもよいし、データ処理部１１の取得データに含まれるもの、例えばアビオニクスデータである航法データを利用してもよい。

検出データの検出回数が判定閾値未満であれば（ステップＳ３３でＮＯ）、データ処理部１１は、この検出データを無視し（ステップＳ３４）、対象物模式表示データを生成しない。一方、判定閾値以上であれば（ステップＳ３３でＹＥＳ）、データ処理部１１は、この検出データおよびアビオニクスデータを用いて（必要に応じて撮像データ等の他の取得データも用いて）対象物模式表示データを生成して表示部１３に出力する（ステップＳ３５）。

なお、図６（Ｂ）または図６（Ｃ）に示すフローチャートでは、距離データまたは移動速度データに基づいて判定閾値を設定するステップを含んでいるが、ここでいう判定閾値の設定は、具体的な数値（回数）を設定することだけでなく、予め複数種類設定されている判定閾値の中から、距離データの値または移動速度データの値に応じて選択することも含むものとする。また、図６（Ｂ）に示すフローチャートの判定処理と、図６（Ｃ）に示すフローチャートの判定処理とは、組み合わせて用いることができる。例えば、取得した検出データについて、距離データが所定範囲内にあるか判定した後に、移動速度データの値を判定して、判定閾値を設定してもよい。

［表示部の表示画面の具体例］
次に、表示部１３で表示される障害物表示画面５０およびこれを含む全体的な表示画面の一例について、図７および図８を参照して具体的に説明する。

本実施の形態では、表示部１３としては、図１または図２に示すように、パッド型携帯端末（携帯端末）１３Ａおよびヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１３Ｂが用いられる。携帯端末１３Ａは、ヘリコプタ３０の操縦席３４に固定した状態で搭載されているものではなく、図２に模式的に示すように、パイロット２０の視界に入るような位置に取外し可能に設けられていればよい。また、ＨＭＤ１３Ｂは、パイロット２０の頭部に装着されるものであればよい。

携帯端末１３ＡもＨＭＤ１３Ｂも、パイロット２０が常時目視するものではなく、ホバリング時に障害物の状況を確認するための参考用に、必要に応じて一見する程度に目視するものである。それゆえ、これら表示部１３の表示画面には、図３（Ａ）〜図５に示すような、障害物状況表示画像（円形状表示４０および対象物模式表示４２等を含む画像）が表示されていればよい。さらに、表示部１３の表示画面には、パイロット２０にとってホバリング時に参考になる他の情報を、障害物状況表示画像とともに併せて表示してもよい。

代表的には、携帯端末１３ＡおよびＨＭＤ１３Ｂのいずれも、図７に示すように、障害物状況表示画像（円形状表示４０および対象物模式表示４２等）の周囲に種々の計器データを表示する、障害物表示画面５１を表示する構成を挙げることができる。計器データとしては、特に限定されないが、代表的には、対地速度、気圧高度、昇降率、および横すべり角度を挙げることができる。このような計器データは、データ処理部１１により生成される計器データ表示データに基づいて表示部１３に表示されればよい。データ処理部１１は、アビオニクスデータ（特に航法データ）および／または検出データに基づいて計器データ表示データを生成すればよい。

図７に示す例では、表示画面の中央左寄りに円形状表示４０（並びに、機体模式表示４１および対象物模式表示４２）が表示されるとともに、計器データ表示として、対地速度ベクトル表示４３、対地速度数値表示４４、気圧高度数値表示４５、昇降率数値表示４６、昇降率バー表示４７が併せて表示されている。

対地速度ベクトル表示４３は、円形状表示４０の中心の機体模式表示４１に重ねた位置に表示され、円形状表示４０の中心から外側に向かって延伸するベクトル状の表示である。ベクトルの角度が横すべり角を示し、ベクトルの長さが対地速度の大きさを示している。図７に示す例では、ヘリコプタ３０は、前方斜め左方向に横すべりしている状態にあることがわかる。対地速度ベクトル表示４３の長さは特に限定されず、目視者（パイロット２０）が対地速度の大きさを把握できるような長さであればよい。図７に示す例では、対地速度ベクトル表示４３の先端は、円環状表示４０のうち円環領域４０ｂの内周に重なる位置となっているが、円環状表示４０に重なってもよい。

対地速度数値表示４４は、図７に示す例では、円形状表示４０の左上の点線で囲んだ部位に位置し、対地速度ベクトル表示４３の長さに対応する対地速度（略記Ｇ／Ｓ）を数値で表示する（図７では「^Ｇ／Ｓ１０」と表示）。気圧高度数値表示４５は、図７に示す例では、円形状表示４０の右横に位置し、気圧高度（略記ＡＬＴ）を数値で表示する（図７では「^ＡＬＴ１９９」と表示）。昇降率数値表示４６は、図７に示す例では、円形状表示４０の右上の点線で囲んだ部位に位置し、昇降率（略記Ｖ／Ｓ）を数値で表示する（図７では「^Ｖ／Ｓ２８０」と表示）。図７では、対地速度数値表示４４および昇降率数値表示４６は、細点線で囲んだ領域として図示しているが、この細点線で囲んだ領域は図示の便宜上であり、実際の表示では、対地速度数値表示４４および昇降率数値表示４６は、略記および数値のみ表示される。

昇降率バー表示４７は、図７に示す例では、円形状表示４０の右横において、気圧高度数値表示４５に重なって表示される白線を基準として、上側または下側に向かって伸縮可能なバー状（帯状）に表示される。つまり、昇降率バー表示４７は、昇降率を数値ではなくバー（帯）の長さで示す。上側に伸張するバーが正（プラス）の昇降率を示し、下側に伸張するバーが負（マイナス）の昇降率を示す。図７では、上側および下側の破線の領域がバーの最大表示可能領域に相当する。

このように、障害物表示画面５１において、障害物状況表示画像とともに前述した計器データを表示することで、パイロット２０は、ホバリング時の操縦の参考とすることができる。なお、障害物表示画面５１に表示される計器データは、対地速度、気圧高度、昇降率、および横すべり角度に限定されず、他の計器データが表示されてもよいし、一部の計器データを非表示としてもよい。また、図７に示す例では、対地速度、気圧高度、昇降率はいずれも数値で表示しているが、対地速度、横すべり角度および昇降率については、ベクトルまたはバーのように画像で表示している。それゆえ、他の計器データについても数値ではなく、画像で表示してもよい。

また、携帯端末１３Ａは、その表示画面が縦長の状態となるように（携帯端末１３Ａの長手方向が垂直方向に沿うように）操縦席３４に取り付けられていれば、図８に示す携帯端末表示画面５３のように、表示画面の上側に図７と同様の障害物表示画面５１を表示し、表示画面の下側には、例えば、撮像部１４で撮像された撮像部表示画面５２を表示してもよい。図８に示す例では、撮像部表示画面５２には、後方撮像部１４Ａで撮像した後方撮像画像５２ａが表示されている。この撮像部表示画面５２は、例えば、パイロット２０の操作により、図８に示す後方撮像画像５２ａから下方撮像部１４Ｂで撮像した下方撮像画像に切り替え可能となっていてもよい。

データ処理部１１は、撮像部１４から取得される撮像データに基づいて撮像画像表示データを生成して表示部１３に出力してもよいし、撮像データの種類によっては、当該撮像データを実質的に処理することなく表示部１３に出力してもよい。表示部１３は、撮像データ（または撮像画像表示データ）に基づく撮像画像と障害物状況表示画像とを、同一画面上で並行表示可能とすればよい。それゆえ、携帯端末表示画面５３の構成は、図８に示すような上下で２分割される構成に限定されない。

なお、図８に示すように、例えば、撮像部表示画面５２の左上側には、撮像方向模式表示４８が表示されてもよい。撮像方向模式表示４８は、例えば、小さな円形表示の中に、機体模式表示４１と同様に機体３１を模した画像を表示し、さらに、斜線で示すように撮像方向を示す表示を重ねて表示する構成を挙げることができる。図８に示す例では、撮像部表示画面５２に表示される画像が後方撮像画像５２ａであるので、表示撮像方向模式表示４８は、機体３１の後方を撮像していることを表示している。

本実施の形態では、支援システム１０Ａは、後方撮像部１４Ａおよび下方撮像部１４Ｂ等の複数の撮像部１４を備えている。この場合、前記の通り、携帯端末表示画面５３の下側の撮像部表示画面５２では、それぞれの撮像部１４からの撮像画像を切り換えることができる。そのため現在表示されている撮像画像が、いずれの撮像部１４からのものであるのかを明確にするために、撮像画像の一部に撮像方向模式表示４８を表示してもよい。また、撮像方向模式表示４８ではなく、単に撮像方向もしくは撮像部１４の種類を表記する文字表示であってもよい（図８に示す例では「下方撮像部」等の文字を表示すればよい）。

あるいは、ＨＭＤ１３Ｂの表示画面においても、図８に示すように、障害物状況表示画像と撮像画像とを並行表示してもよい。ただし、ＨＭＤ１３Ｂは、パイロット２０の頭部に装着されてパイロット２０の眼前に画面を表示する。そのため、携帯端末１３Ａの表示画面に比べて表示される情報量を限定してもよい。例えば、ＨＭＤ１３Ｂの表示画面としては、図７に示すような障害物表示画面５１のみを表示し、パイロット２０の操作等により障害物表示画面５１を撮像部１４の撮像画像に切り替えてもよい。

さらに、支援システム１０Ａは、撮像部表示画面５２に表示されている撮像画像に対して、注釈表示を重ねて表示できるように構成されてもよい。具体的には、例えば、データ処理部１１は、前記の通り、取得データのうち少なくとも検出データおよびアビオニクスデータから対象物模式表示データを生成して、表示部１３に出力するが、対象物模式表示データの生成とともに、撮像画像に重ねて表示する注釈表示用データを生成して、対象物模式表示データとともに表示部１３に出力してもよい。これにより、表示部１３は、注釈表示用データに基づく注釈表示を撮像画像に重ねて表示することになる。

注釈表示の具体的な種類は特に限定されず、撮像部表示画面５２の目視者（パイロット２０）にとって参考となったり注意喚起できたりするような表示であればよい。注釈表示としては、例えば、図形または記号であってもよいし、文字表示であってもよいし、撮像画像の一部の画像処理であってもよいし、これらの組合せであってもよい。前記の通り、撮像部表示画面５２は、障害物表示画面５１とともに並行表示することができるので、例えば、図９に示すように、注釈表示の一例として、対象物模式表示４２に対応させたマーキング画像５４ａ，５４ｂを挙げることができる。

図９に示す撮像部表示画面５２には、図８と同様に、後方撮像画像５２ａが表示されている。そして、撮像部表示画面５２の上側には障害物表示画面５１が図示されており、第一段階表示４２ａにより、障害物となり得る対象物が機体３１の後方斜め右に存在していることが表示されている。そこで、後方撮像画像５２ａに表示されている障害物となり得る対象物を強調するように、第一段階マーキング画像５４ａを表示すればよい。図９に示す例では、第一段階マーキング画像５４ａは、対象物の最も接近する位置に、数字を矩形枠で囲んだ画像として表示されている。

本実施の形態では、第一段階表示４２ａは、例えば赤色で表示され、図９（並びに、図３（Ｂ）〜図５、図７および図８）では模式的に黒の塗りつぶしで図示している。そこで、第一段階表示４２ａに対応する第一段階マーキング画像５４ａ（矩形枠および数字）も、赤色（図中では黒の塗りつぶし）で表示すればよい。また、矩形枠中の数字は、例えば、機体３１からの距離を示すものであればよい。図９に示す例では、機体３１の後方斜め右に約３０ｍの位置に対象物が存在することを表示している。

同様に、図９に示す撮像部表示画面５２には、障害物表示画面５１の第二段階表示４２ｂに対応する第二段階マーキング画像５４ｂが表示されている。本実施の形態では、第二段階表示４２ｂは、例えば黄色で表示され、図９等では模式的に格子線のハッチングで図示している。そこで、第二段階マーキング画像５４ｂ（矩形枠および数字）も、黄色（図中では格子線のハッチング）で表示すればよい。図９に示す例では、機体３１の後方斜め左に約６０ｍの位置に対象物が存在することを表示している。

［変形例等］
このように、本開示に係る支援システム１０Ａでは、データ処理部１１は、少なくとも検出部１２およびアビオニクスシステム２１から取得されるデータを用いて対象物模式表示データを生成する。表示部１３は、この対象物模式表示データに基づいて、障害物となり得る対象物の模式的な表示を含む障害物状況表示画像を表示する。生成される対象物模式表示データは、検出部１２から得られる検出データだけでなくヘリコプタ３０のアビオニクスデータを用いて生成されるので、より良好な精度の表示データとなっている。これにより、パイロット２０は、ホバリング時に表示部１３を一時的に確認するだけでも、航空機の周囲における障害物の有無または障害物の接近を状況が容易に把握することができる。それゆえ、ホバリング可能な航空機において、ホバリング作業時にパイロット２０が障害物の存在を良好に把握することができる。

また、本開示に係る支援システム１０Ａでは、データ処理部１１は、少なくとも検出部１２および／またはアビオニクスシステム２１から取得したデータから、状況表示データおよび対象物模式表示データを生成し、表示部１３は、これら表示データに基づいて、航空機の周囲の状況を示す円形状表示４０と複数段階の対象物模式表示４２とを表示する。特に、対象物模式表示４２は、対象物の接近に伴って、対象物の存在する方向に対応する方向から機体３１に向かって突出するように表示される。これにより、パイロット２０は、ホバリング時に表示部１３を一時的に確認するだけでも、航空機の周囲における障害物の有無または障害物の接近を状況が容易に把握することができる。それゆえ、ホバリング可能な航空機において、ホバリング作業時にパイロット２０が障害物の存在を良好に把握することができる。

ここで、本開示は、前述した構成の支援システム１０Ａに限定されない。前述した本実施の形態では、支援システム１０Ａは、図２に模式的に示すように、ヘリコプタ３０に後付けで搭載することができるものである。それゆえ、前記構成の支援システム１０Ａでは、検出部１２、表示部１３、撮像部１４、およびデータ処理部１１は、ヘリコプタ３０（ホバリング可能な航空機）の機体３１に取り付け可能な独立した機器として構成されていればよい。しかしながら、支援システム１０Ａのうち、検出部１２、表示部１３、撮像部１４、およびデータ処理部１１のいずれのみが独立した機器として構成され、他の構成はヘリコプタ３０に予め搭載されるものであってもよい。

例えば、表示部１３は、携帯端末１３ＡまたはＨＭＤ１３Ｂではなく、操縦席３４の操縦パネルに設けられる操縦用の表示システムであってもよい。また、データ処理部１１は、独立した演算装置ではなく、ヘリコプタ３０のアビオニクスシステム２１に含まれる演算器であってもよい。この場合、データ処理部１１を実現するプログラムをアビオニクスシステム２１の演算器に読み込ませることで、データ処理部１１をソフトウェアとして実現してもよい。

また、図１および図２に示す例では、支援システム１０Ａは、撮像部１４として、機体３１の後部に設けられる後方撮像部１４Ａと、機体３１の下部に設けられる下方撮像部１４Ｂとを備えているが、撮像部１４の位置または種類はこれに限定されない。例えば、本開示には、図１０に示すように、撮像部１４として後方撮像部１４Ａのみを備える支援システム１０Ｂが含まれてもよいし、図１１に示すように、撮像部１４として、後方撮像部１４Ａ、下方撮像部１４Ｂ、および側方撮像部１４Ｃを備える支援システム１０Ｃが含まれてもよい。

ここで、図１または図１１に示すように、ヘリコプタ３０が複数の撮像部１４を備えており、それぞれの撮像部１４が機体３１の周囲の異なる方向を撮像することが可能であれば、表示部１３は、障害物となる対象物の撮像画像を自動的に表示するように構成されてもよい。具体的には、複数の撮像部１４のうち、対象物を撮像しているものを、便宜上「特定撮像部」としたときに、表示部１３は、障害物状況表示画像（円形状表示４０および対象物模式表示４２）とともに、特定撮像部で撮像された撮像データに基づく撮像画像を、同一画面上で並行表示すればよい。

例えば、図１１に示す支援システム１０Ｃであれば、複数の撮像部１４として、前記の通り、後方撮像部１４Ａ、下方撮像部１４Ｂ、および側方撮像部１４Ｃを備えている。図１１のブロック図では、側方撮像部１４Ｃのブロックは一つのみ図示しているが、側方撮像部１４Ｃとして、機体３１の右側を撮像するもの（右側方撮像部）と機体３１の左側を撮像するもの（左側方撮像部）との２台を備えていれば、支援システム１０Ｃは合計４台の撮像部１４を備えていることになる。

そして、例えば、左側方撮像部が機体３１の左側方を撮像しているときに、機体３１の後方斜め右に障害物となり得る対象物の接近が発生したとする。このとき、当初は、図１２における左側に示すように、携帯端末表示画面５３の上側に表示される障害物表示画面５１には、図７または図８（あるいは図９）と同様の表示がなされるが、携帯端末表示画面５３の下側に表示される撮像部表示画面５２には、左側方撮像部が撮像した側方撮像画像５２ｂが表示される。撮像部表示画面５２の左上には、図８（あるいは図９）と同様に、撮像方向模式表示４８が表示されているが、その撮像方向は機体３１の左側となっている。

データ処理部１１は、機体３１の斜め右に対象物が接近していることを表示するための対象物模式表示データを生成する。そこで、例えばデータ処理部１１は、この対象物模式表示データの生成に伴って、複数の撮像部１４の中から、対象物を撮像している（可能性がある）後方撮像部１４Ａを選択し、左側方撮像部の撮像データから後方撮像部１４Ａの撮像データに表示を切り換えるための指令（撮像データ切換指令）を生成し、表示部１３（携帯端末１３Ａ）に出力すればよい。

携帯端末１３Ａに表示される携帯端末表示画面５３では、前記の通り、当初は、下側の撮像部表示画面５２において側方撮像画像５２ｂが表示されている（図１２における左側参照）。携帯端末１３Ａがデータ処理部１１から撮像データ切換指令が出力されれば、図１２における右側に示すように、下側の撮像部表示画面５２においては、側方撮像画像５２ｂから後方撮像画像５２ａ（図８または図９と同じ）に表示が切り換えられる。

なお、表示部１３は、障害物状況表示画像とともに特定撮像部で撮像された撮像データに基づく撮像画像を、同一画面上で並行表示するように構成されていればよい。それゆえ、本開示においては、撮像部表示画面５２で表示される撮像画像が切り換えられる構成に限定されない。例えば、携帯端末表示画面５３には、当初は撮像部表示画面５２が表示されておらず、障害物表示画面５１のみが表示され（図７参照）、その後、障害物となり得る対象物が接近して、障害物表示画面５１において第一段階表示４２ａが表示されれば、障害物表示画面５１の下側に撮像部表示画面５２を表示するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、支援システム１０Ａは、検出部１２を１つのみ備えているが、複数の検出部１２を備えていてもよい。例えば、図１０に示す支援システム１０Ｂに示すように、検出部１２とは別に第二検出部１６を備えていてもよい。この第二検出部１６は、検出部１２と同じ種類のセンサ（例えばＬＩＤＡＲ）であってもよいが、他の種類のセンサ（例えばレーダ等）であってもよい。また、検出部１２および第二検出部１６等のような複数の検出部１２は、種類が異なる場合には、同様の位置に設けられてもよいが、互いに異なる位置に設けられてもよい。例えば、検出部１２が前記の通りテール部３３の上面に設けられていれば（図２参照）、第二検出部１６は図示しないが胴体部３２に設けられてもよい。

また、本実施の形態では、前述したように、データ処理部１１は、取得データから表示データとともに警告データ生成することができ、この警告データに基づいて、ヘリコプタ３０に搭載される報知装置２４が動作することができる。この報知装置２４としては、例えば、警報灯、音声警報装置、操縦用の表示システムを例示したが、これらに限定されない。例えば、報知装置２４としては、操縦桿に設けられる振動装置を挙げることができる。

対象物が接近したことが検出部１２により検出され、データ処理部１１が表示データとともに警告データを生成してアビオニクスシステム２１に出力すれば、報知装置２４である振動装置が動作して操縦桿を振動させる。これによりパイロット２０は、表示部１３の警告表示、警報灯の発光報知、音声警報装置の音声報知に加えて、操縦桿の振動によっても対象物の接近を把握することができる。また、音声警報装置は、単に警報音または警報メッセージ音声を報知するだけでなく、立体音響（３Ｄ音場）により、対象物の接近方向から警報音を発する構成となっていてもよい。

また、本実施の形態では、データ処理部１１は、検出部１２から取得される検出データおよびアビオニクスシステム２１から取得されるアビオニクスデータを用いて、対象物模式表示データを生成しているが、対象物模式表示データの生成はこれに限定されず、検出データおよびアビオニクスデータを少なくとも用いて生成されればよい。例えば、データ処理部１１は、検出データおよびアビオニクスデータに加えて、撮像部１４から得られた撮像データを用いて対象物模式表示データを生成してもよいし、検出データ、アビオニクスデータおよび撮像データ以外のデータを取得して、対象物模式表示データの生成に用いてもよい。

また、本実施の形態では、本開示に係る支援システム１０Ａ〜１０Ｃを備える航空機としてヘリコプタ３０を例示しているが、航空機はこれに限定されず、ホバリング可能なものであればよい。また、ヘリコプタ３０の具体的構成の一例として、図２に模式的に示すものを挙げているが、もちろんヘリコプタ３０の具体的構成も図２に示す構成に限定されず、公知の種々の構成を有するヘリコプタ３０であればよい。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、ヘリコプタ等のホバリングを可能とする航空機において、ホバリング作業時にパイロットを支援する分野に広く好適に用いることができる。

１０Ａ〜１０Ｃ：航空機ホバリング作業支援システム
１１：データ処理部
１２：検出部
１３：表示部
１３Ａ：パッド型携帯端末（表示部）
１３Ｂ：ヘッドマウントディスプレイ（表示部）
１４：撮像部
１４Ａ：後方撮像部
１４Ｂ：下方撮像部
１４Ｃ：側方撮像部
２１：アビオニクスシステム
２２：慣性航法装置（ＩＮＳ）
２３：全地球航法装置（ＧＰＳ）
２４：報知装置
３０：ヘリコプタ（航空機）
３１：機体
４０：円形状表示
４０ａ：注意円環領域
４０ｂ：警告円環領域
４１：機体模式表示
４２：対象物模式表示
４２ａ：第一段階表示（対象物模式表示）
４２ｂ：第二段階表示（対象物模式表示）
４２ｃ：第三段階表示（対象物模式表示）
５０，５１：障害物表示画面
５２：撮像部表示画面
５２ａ：後方撮像画像
５２ｂ：側方撮像画像
５３：携帯端末表示画面
５４ａ：第一段階マーキング画像（注釈表示）
５４ｂ：第二段階マーキング画像（注釈表示）

Claims (20)

1. ホバリング可能な航空機に搭載され、
   前記航空機のホバリング時に障害物となり得る、当該航空機の機体外部の対象物を検出する検出部と、
   前記検出部および前記航空機のアビオニクスシステムの少なくともいずれかから取得したデータを処理するデータ処理部と、
   表示部と、
   を備え、
   前記データ処理部は、
   前記検出部から取得される検出データおよび前記アビオニクスシステムから取得されるアビオニクスデータを用いて、前記対象物の前記航空機への接近または接近可能性を示す対象物模式表示データを生成して、前記表示部に出力し、
   前記表示部は、前記対象物模式表示データに基づいて、前記航空機の周囲における前記障害物の状況を模式的に示す障害物状況表示画像を表示することを特徴とする、
   航空機ホバリング作業支援システム。
2. 前記データ処理部は、同一領域または同一対象についての前記検出データの検出回数が予め設定される判定閾値以上であるときに、前記対象物模式表示データを生成することを特徴とする、
   請求項１に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
3. 前記検出部から取得される検出データには、前記対象物までの距離データが含まれ、
   前記データ処理部は、
   前記距離データが予め設定される距離範囲内であれば、前記対象物までの距離に応じて前記判定閾値を設定し、
   前記距離データが前記距離範囲外であれば、前記検出データを無視することを特徴とする、
   請求項２に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
4. 前記アビオニクスデータには、前記航空機の移動速度データが含まれ、
   前記データ処理部は、前記移動速度データに基づいて、前記判定閾値を設定することを特徴とする、
   請求項２に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
5. ホバリング可能な航空機に搭載され、
   前記航空機のホバリング時に障害物となり得る、当該航空機の機体外部の対象物を検出する検出部と、
   前記検出部および前記航空機のアビオニクスシステムの少なくともいずれかから取得したデータを処理するデータ処理部と、
   表示部と、
   を備え、
   前記データ処理部は、取得した前記データから、
   前記機体を中心としてその周囲の状況を示す状況表示データと、
   前記対象物の前記航空機への接近または接近可能性を示す、前記対象物までの距離に応じた複数段階の対象物模式表示データと、
   を生成して、前記表示部に出力し、
   前記表示部は、前記航空機の周囲における障害物の状況を示す障害物状況表示画像として、
   前記状況表示データに基づく、前記機体を中心として当該機体の前後左右方向を対応させる円形状表示と、
   当該円形状表示の円周部であり、かつ、前記対象物の存在方向に対応する方向に、前記対象物模式表示データに基づく対象物模式表示と、を表示するとともに、
   さらに、当該対象物模式表示は、前記対象物が前記機体に接近した場合には、前記対象物模式表示データの段階に応じて、前記円形状表示の円周部から中心部に向かって突出するように表示されることを特徴とする、
   航空機ホバリング作業支援システム。
6. 前記データ処理部は、対地速度、気圧高度、昇降率、および横すべり角度の少なくともいずれかを含む計器データ表示データを生成して、前記表示部に出力し、
   前記表示部は、前記円形状表示および前記対象物模式表示とともに、前記計器データ表示データに基づく計器データを表示することを特徴とする、
   請求項５に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
7. 前記対象物模式表示は、前記対象物模式表示データの段階に応じて異なる色彩で表示されることを特徴とする、
   請求項５または６に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
8. さらに、前記航空機の機体外部に設けられ、当該航空機の周囲を撮像する撮像部を備えていることを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
9. 前記表示部は、前記撮像部から得られる前記撮像データに基づく撮像画像と、前記データ処理部で生成される前記障害物状況表示画像とを、同一画面上で並行表示可能とすることを特徴とする、
   請求項８に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
10. 前記撮像部は、少なくとも前記機体の後部に設けられていることを特徴とする、
    請求項９に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
11. 前記撮像部は、さらに前記機体の下部および前記機体の側部の少なくともいずれかに設けられていることを特徴とする、
    請求項１０に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
12. 前記航空機の周囲の異なる方向をそれぞれ撮像する複数の前記撮像部を備え、
    複数の前記撮像部のうち前記対象物を撮像しているものを特定撮像部としたときに、前記表示部は、前記障害物状況表示画像とともに、前記特定撮像部で撮像された前記撮像データに基づく前記撮像画像を、同一画面上で並行表示することを特徴とする、
    請求項９または１１のいずれか１項に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
13. 前記データ処理部は、前記対象物模式表示データを生成するとともに、前記撮像画像に重ねて表示する注釈表示用データを生成して、前記表示部に出力し、
    前記表示部は、前記注釈表示用データに基づく注釈表示を前記撮像画像に重ねて表示することを特徴とする、
    請求項９から１２のいずれか１項に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
14. 前記検出部は、ＬＩＤＡＲであることを特徴とする、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
15. 前記検出部、前記撮像部、前記表示部、および前記データ処理部の少なくともいずれかは、前記航空機の機体に取り付け可能な独立した機器として構成されていることを特徴とする、
    請求項９から１４のいずれか１項に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
16. 前記表示部は、表示画面を有する携帯端末、および、ヘッドマウントディスプレイの少なくともいずれかであることを特徴とする、
    請求項１５に記載の航空機ホバリング作業支援システム。
17. 請求項１から１６のいずれか１項に記載の航空機ホバリング作業支援システムを備えていることを特徴とする、
    ホバリング可能な航空機。
18. 前記航空機がヘリコプタであることを特徴とする、
    請求項１７に記載のホバリング可能な航空機。
19. 前記航空機の前記アビオニクスシステムには、航法システムが含まれており、
    前記データ処理部は、前記航法システムから航法データを取得して、少なくとも前記対象物模式表示データの生成に用いることを特徴とする、
    請求項１７または１８に記載のホバリング可能な航空機。
20. 前記航空機は、パイロットへの警告を報知する報知装置を備えており、
    前記データ処理部は、取得した前記データから前記対象物の前記航空機への接近を警告する警告データを生成して前記報知装置に出力し、
    前記報知装置は、前記警告データに基づいて報知動作を行うことを特徴とする、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載のホバリング可能な航空機。
    
    
    

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