JP2020077387A - 垂直飛行経路の最適化 - Google Patents

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j bailey Louis
ルイス ジェー． ベイリー，
ホセ エー． フレニャーニ，
A Fregnani Jose
ホセ エー． フレニャーニ，
デ オリヴェイラ， イタロ ロマーニ
Romani De Oliveira Italo
デ オリヴェイラ， イタロ ロマーニ
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Abstract

【課題】最適な軌道に従って飛行経路を進むように航空機に最適な軌道を提供する。【解決手段】垂直飛行経路の最適化であって、複数のウェイポイントを生成すること、複数のウェイポイントに基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、一意の軌道の数が閾値の軌道の数のより多いという決定に基づいて、一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイントを特定することと、大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、飛行経路上の航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することとで、最適な軌道に従って飛行経路を進むように航空機に最適な軌道を提供する。【選択図】図１

Description

本開示は、飛行経路の最適化に関し、特に、航空機の効率がそれにより測定される様々なパラメータを考慮するために、飛行経路の様々な区間で航空機の高度及び速度を最適化することに関する。
飛行経路は、飛行経路の航路に亘り航空機の高度及び速度を示す軌道を含んでいる。上記から分かるように、航空機の高度及び速度は、離陸から着陸までの旅の航路に亘って変化しうるが、航空機は概して、規定の高度まで上昇／下降し、長期間の間、規定の機首方位で規定の速度を維持する。高度又は速度の変化は、幾つかある影響のなかでも、航空機がどのくらい速く目的地に到達するのか、燃料消費量、（客室内又は環境において）生じたノイズのレベル、どの気象パタンと航空機が相互に作用するのか、及び、航空機の構成要素での損耗レベルに影響を与えうる。飛行経路の設定時には、様々なオペレータが、様々なパラメータの値を互いに上げ又は下げることを優先する可能性があるが、利用可能なオプションから、オペレータの選好性に従って最適化された飛行経路を生成することは、非常に時間が掛かりプロセッサのリソースを消費する操作でありうる。
本開示の態様は、様々なパラメータに基づく航空機の飛行経路の最適化のための改良されたシステム及び方法を提供する。
本開示は、一態様において、垂直飛行の最適化のための方法であって、
機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイントを生成することと、
複数のウェイポイントに基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
一意の軌道の数が閾値の軌道の数より多いという決定に基づいて、一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の、上限内の効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイントを特定することと、
大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、飛行経路上での航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
最適な軌道に従って飛行経路を進むように、航空機に最適な軌道を提供すること
を含む方法を提供する。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示の方法と組み合わせて、本方法は、一意の軌道の数が、閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、
一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成することと、
軌道の網羅的集合について網羅的評価を実施し、軌道の網羅的集合の、上限内の効率測定値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定すること
をさらに含む。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示の方法と組み合わせて、本方法の確率論的評価が、
複数のウェイポイントから初期パラメータ確率分布を生成することと、
初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成することと、
軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択すること
を更に含む。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示の方法と組み合わせて、軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択することは、
優良の軌道の集合に含まれるウェイポイントから、次のパラメータ確率分布を生成することと、
次のパラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の次の確率論的集合を生成することと、
優良の軌道の集合として、軌道の次の確率論的集合から、軌道の新しい集合を選択すること
を更に含む。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示の方法と組み合わせて、移動可能的なウェイポイントは、航路の少なくとも１つの要素が優良の軌道の集合の特定の軌道内で調整されるウェイポイント、及び、大域的な最適経路評価の実施時に、航路の要素の少なくとも１つが調整されずに特定の軌道から削除される、特定の軌道内のウェイポイントである。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示の方法と組み合わせて、移動可能なウェイポイントの位置は、移動可能なウェイポイント間の中間地点により定められる、軌道上の範囲内の関連する軌道の範囲において調整される。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示の方法と組み合わせて、許容可能なパラメータによるウェイポイントは、経度、緯度、客室内ノイズレベル、環境ノイズレベル、航空機の利用推力、経過飛行時間、航空機の海抜高度、航空機の対地高度、航空機の重量、及び、航空機の運航イベントを含む群から選択される少なくとも１つの基準を規定する。
本開示は、一態様において、垂直飛行経路の最適化のためのシステムであって、
プロセッサと、
命令を含むメモリであって、
命令は、プロセッサにより実行されると、
機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイントを生成することと、
複数のウェイポイントに基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
一意の軌道の数が閾値の軌道の数より多いという決定に基づいて、一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の、上限内の効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイントを特定することと、
大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、飛行経路上での航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
最適な軌道に従って飛行経路を進むように、航空機に最適な軌道を提供すること
をシステムに可能とする、メモリと
を備えたシステムを提供する。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のシステムと組み合わせて、一意の軌道の数が、閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、本システムは、
一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成することと、
軌道の網羅的集合について網羅的評価を実施し、軌道の網羅的集合の、上限内の効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定すること
がさらに可能とされる。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のシステムと組み合わせて、確率論的評価の実施時には、本システムは、
複数のウェイポイントから初期パラメータ確率分布を生成することと、
初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成することと、
軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択すること
がさらに可能とされる。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のシステムと組み合わせて、軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択するときには、本システムは、
優良の軌道の集合に含まれるウェイポイントから、次のパラメータ確率分布を生成することと、
次のパラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の次の確率論的集合を生成することと、
優良の軌道の集合として、軌道の次の確率論的集合から、軌道の新しい集合を選択すること
が更に可能とされる。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のシステムと組み合わせて、移動可能的なウェイポイントは、航路の少なくとも１つの要素が優良の軌道の集合の特定の軌道内で調整されるウェイポイント、及び、大域的な最適経路評価の実施時に、航路の要素の少なくとも１つが調整されずに特定の軌道から削除される、特定の軌道内のウェイポイントである。
他の態様において、上記又は下記の例示のシステムと組み合わせて、移動可能なウェイポイントの位置は、移動可能なウェイポイント間の中間地点により定められる、軌道の範囲内の関連する軌道の範囲において調整される。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のシステムと組み合わせて、許容可能なパラメータによるウェイポイントは、経度、緯度、客室内ノイズレベル、環境ノイズレベル、航空機の利用推力、経過飛行時間、航空機の海抜高度、航空機の対地高度、航空機の重量、及び、航空機の運航イベントを含む群から選択される少なくとも１つの基準を規定する。
本開示は、一態様において、非一過性のコンピュータ可読媒体であって、
非一過性のコンピュータ可読媒体は命令を含み、命令は、プロセッサにより実行されると、
機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイントを生成することと、
複数のウェイポイントに基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
一意の軌道の数が閾値の軌道の数より多いという決定に基づいて、一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の、上限内の効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイントを特定することと、
大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、飛行経路上での航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
最適な軌道に従って飛行経路を進むように、航空機に最適な軌道を提供すること
を含む操作を行うことを、プロセッサに可能にする、非一過性のコンピュータ可読媒体を提供する。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のコンピュータ可読媒体と組み合わせて、一意の軌道の数が、閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、
一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成することと、
軌道の網羅的集合について網羅的評価を実施し、軌道の網羅的集合の、上限内の効率測定値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定すること
を含む。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のコンピュータ可読媒体と組み合わせて、確率論的評価が、
複数のウェイポイントから初期パラメータ確率分布を生成することと、
初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成することと、
軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択すること
を更に含む。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のコンピュータ可読媒体と組み合わせて、軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択することは、
優良の軌道の集合に含まれるウェイポイントから、次のパラメータ確率分布を生成することと、
次のパラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の次の確率論的集合を生成することと、
優良の軌道の集合として、軌道の次の確率論的集合から、軌道の新しい集合を選択すること
を更に含む。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のコンピュータ可読媒体と組み合わせて、移動可能的なウェイポイントは、航路の少なくとも１つの要素が優良の軌道の集合の特定の軌道内で調整されるウェイポイント、及び、大域的な最適経路評価の実施時に、航路の要素の少なくとも１つが調整されずに特定の軌道から削除される、特定の軌道内のウェイポイントである。
他の態様において、上記又は下記の任意の例示のコンピュータ可読媒体と組み合わせて、移動可能なウェイポイントの位置は、移動可能なウェイポイント間の中間地点により定められる、軌道の範囲内の関連する軌道の範囲において調整される。
本開示の上述の特徴が詳細に理解されるように、上で簡単に要約したものよりもさらに詳細な本開示の説明が、いくつかが添付の図面において例示されている態様を参照することによってなされ得る。
本開示の態様に係る、垂直飛行経路の最適化を提供するシステム構成の構成要素を示す。 本開示の態様に係る、垂直飛行経路を最適化する方法のフロー図である。 本開示の態様に係る、確率論的評価を実施する方法のフロー図である。 本開示の態様に係る、軌道の第１の要素のために最適化されている例示の飛行経路を示す。 本開示の態様に係る、軌道の第１の要素のために最適化されている例示の飛行経路を示す。 本開示の態様に係る、軌道の第１の要素のために最適化されている例示の飛行経路を示す。 本開示の態様に係る、軌道の第２の要素のために最適化されている例示の飛行経路を示す。 本開示の態様に係る、軌道の第２の要素のために最適化されている例示の飛行経路を示す。 本開示の態様に係る、軌道の第２の要素のために最適化されている例示の飛行経路を示す。
本発明は、航空機の飛行経路を最適化するための改良されたシステム及び方法に関する。飛行経路は概して、航空機が第１のポイントから第２のポイントまで通るルートを定めており、航空機は、その飛行経路上では、（軌道と称される）移動時の速度及び高度を変えることが可能であり、そのフライトと関連する様々なパラメータに影響を与える。航空機は概して、ウェイポイントと称される飛行経路上のポイントにおいて、機首方位、高度、及び速度の１つ以上を変更する。航空機が機首方位／高度／速度を調整出来る潜在的なウェイポイントの数と、想定される軌道のプールを提示するよう調整することが可能な許容可能なウェイポイントパラメータの範囲とが、或るフライトの効率価値を最大化する最適な軌道について効率良く解析するには大き過ぎる可能性がある。プールが充分に小さい場合には、網羅的な解析が行われうる（全ての可能性に得点を付けてランク付けする）が、より大きなプールは、確率論的に表されるサンプルの集合に基づいて解析されうる。確率論的集合の幾つかのイテレーションは、効率向上における限界効用（ｄｉｍｉｎｉｓｈｉｎｇ ｒｅｔｕｒｎｓ）が示されるまで解析することが可能であり、その後、現在のイテレーションの集合に得点が付けられ、ランク付けされる。網羅的であっても確率論的であっても一旦解析されると、最善の効率価値を有する軌道の「優良」（ｅｌｉｔｅ）の集合が特定される。更なる効率的な処理のために、優良の軌道において機首方位／高度／速度の変化と関連していない如何なるウェイポイントも、更なる解析において無視しうる。残りのウェイポイントは、「移動可能」（ｍｏｂｉｌｅ）であり、優良の軌道上でのその位置が極大化分析の間に調整され、オペレータのニーズのために「最善の」（ｂｅｓｔ）飛行経路を生成する軌道が見つけられる。その後、その軌道は、飛行経路に亘る航空機の誘導時にそれに従って進むために、自動操縦装置に割り当てられてうる。
上記から分かるように、本開示は、最適化された飛行経路の生成及び利用に関与する計算装置における改良を、従来のシステムで利用される生成過程とは著しく異なる新規な過程を介して、データ集合又はサンプルされたその部分集合の力ずくの解析に依拠するのではなく、正確度及び精度が向上した確率論的な検索を可能とすることによって、可能とする。提供された改良には、同等の大きさのデータ集合の解析を処理するためにより少ない処理リソース及びより小さなメモリ記憶領域を利用すること、より迅速かつよりフレキシブルな（飛行中の飛行経路の更新を可能とする）飛行経路の生成、及び他の利点が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書では、オペレータとは、航空機のパイロット又は乗務員、航空機（例えば、飛行機）の操縦士、航空管制官（ＡＴＣ：Ａｉｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、又は、連携するＡＴＣの一群を意味しうる。オペレータは、本明細書で検討する方法を含む１つ以上のタスクを実行するために１つ以上の計算装置を利用しうる。計算装置は、プロセッサと、命令を含むメモリ記憶装置とを備え、命令は、計算装置が様々なアクションを実行することを可能とするために、プロセッサにより実行可能である。計算装置の例として、サーバ、個人用計算装置（例えば、タワーパソコン、ラップトップ、スマートフォン、タブレット）、航空機制御計算装置（例えば、航空機の制御及びセンサインタフェース並びに自動操縦装機能を提供する計算システム）、飛行制御計算装置（例えば、空域のための命令及び制御インタフェースを提供する計算システム）等が挙げられる。
本明細書では、ウェイポイントは、飛行計画の範囲内で経験される所定条件の集合を意味し、このウェイポイントにおいて、航空機は機首方位、速度、及び／又は高度の変更を開始することが可能である。ウェイポイントパラメータは、飛行経路上のどこかのポイントにおける、上記条件がそれに対して測定される航空機、空域、大気圏、又は飛行状態についての様々な物理表現を記述する。幾つかの態様において、上記条件は、１つ以上の局所的な座標（例えば、緯度、経度、海抜に対する高度、地表に対する高度）により満たされうる。他の態様において、上記条件は、航空機の様々な特徴（例えば、重量、利用推力、ピッチ）により満たされうる。更なる態様において、上記条件は、発生する様々なイベント（例えば、ランディングギアの展開、フラップの降下、離陸以降の時間）により満たされうる。ウェイポイントは、１つ以上のウェイポイントパラメータ（例えば、緯度及び経度、緯度及び重量、利用推力、並びに、離陸以降の時間）を含むことが可能であり、飛行計画における各ウェイポイントは、同じ又は異なるウェイポイントパラメータを規定しうる。ウェイポイントは、飛行経路上の「位置」（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）又は「ポイント」（ｐｏｉｎｔ）に関してかつ互いに対して相対的に示されるが、ウェイポイントは、局所的な特徴には限定されず、航空機、空域、大気圏、又は飛行経路の特徴の多次元の記述であること、及び、飛行経路上の「位置」又は「ポイント」は、関連する飛行経路であって、所与のウェイポイントパラメータの集合がその飛行経路の航路の範囲内で満たされることが予期される関連する飛行経路の到達パーセンテージを意味しうることを理解されたい。
本明細書では、効率価値（ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｍｅｒｉｔ）は、運航上の制約、スケジューリングの制約、規制上の制約、及び風評上の制約に関する飛行効率の定量的及び質的な測定を記述するための、飛行計画と関連する様々なウェイポイントパラメータの、組み合わされた重み付けされたスコアを意味する。例えば、燃料使用率、スケジュール変更の影響（例えば、延着した場合に接続便に乗れなくなる乗客の数、早く到着するときはいつでもプラスの影響がある）、フライト乗務員の勤務時間、ノイズレベル（例えば、客室内のデシベル（ｄＢ）又は地上側のデシベル（ｄＢ））、損耗計量値等がそれぞれ、或る特定の軌道の効率価値が考慮される場合には含まれうる。ウェイポイントパラメータは、幾つかある懸案事項のなかでも、航空機の性能、運航管理、乗客の快適性、及び、環境影響に関する問題に対処しうる。飛行計画における様々なポイントにおいては、１つ以上のウェイポイントパラメータが、効率価値の最適化時に互いに相反しうる。例えば、より低い高度及びより速い速度によって、地上で検出されるノイズレベルが上がる可能性があり、航空機のオペレータは、飛行経路の下に居住する人間に対するフライト運航の影響を低減するために、上記ノイズレベルを最小に抑えることを望みうる。しかしながら、より高い高度で飛行することによって、航空機に乱気流を経験させる可能性があり（オペレータは、乗客の快適性を改善するため乱気流を低減することを望む）、より低速で飛行することによって、フライトが長くなりうる（オペレータは、運航管理を改善するためフライトを短くすることを望む）。オペレータの選好性に従って反作用パラメータを最適化することによって、飛行経路の様々なポイントにおいて、様々なパラメータが様々に重み付けづけされる可能性がある。例えば、外部のノイズレベルについてのパラメータは、空港から０マイル〜Ｘマイルまでは最も低く重み付けされ、空港からＸマイル〜Ｙマイルの範囲内では最も高く重み付けされる。
ここで図１を参照すると、垂直飛行の最適化を提供するシステムの構成要素を示す構成１００が示されている。構成１００は、本明細書に記載する特徴及びアクションを提供するための、１人以上のオペレータにより提供される１つ以上の計算装置を含みうる。様々な態様において、構成１００は、１つのコンピュータシステムを表しているが、他の態様においては、構成１００は、例えば、インタネット、ローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、アドホックな有線ネットワーク等を介してネットワーク化され又は接続された環境において稼働する幾つかのシステムにより提供される。
環境予測生成装置１０５が、様々な外部のデータソースから気象情報及び航空交通情報を受信して、解析のために飛行経路を描く。外部のデータソースは、ＡＴＣによる飛行地図、飛行計画のデータベース、気象情報サービス、及び、航空機が飛行する環境についての情報を提供する他のエンティティを含みうる。幾つかの態様において、環境予測生成装置１０５は、乱気流、風速、風向き、及び気温を含む飛行経路における気象特徴についての四次元のグリッドを生成する。様々な態様において、環境予測生成装置１５０は、飛行経路に沿って、空域及び空港の様々な区域についてのスケジューリング差分確率を生成し、計画された到着時刻とは異なる様々な時刻に目的値又はウェイポイントに到着するという所与の飛行経路の効率価値に対する影響同士を関連付けるタイミング影響テーブルを生成する。例えば、Ｘ分早く目的地の空港に到着することには、効率価値への小さなプラス影響を与える可能性があり、定刻に又は最大Ｙ分まで遅れて到着することは、効率価値に対して影響を与えず又はわずかな影響を与える可能性があるが、Ｚ分以上遅れて到着することには、効率価値に大きなマイナス影響を与える可能性があり、定刻通りのフライトになる飛行経路の生成が促される。
フライトオブジェクト生成装置１１０は、様々な形式でオペレータにより生成された飛行計画と、環境予測生成装置１０５により生成された大気情報とを受信する。所与の航空機のための、軌道が最適化された飛行計画の生成時には、フライトオブジェクト生成装置１１０が、初期の航空機条件（例えば、航空機の種類、燃料装荷、重量、重量配分）、必要とされるウェイポイント、（例えば、指定された経路から５０マイルの範囲内の）飛行経路が通る気象マップ及び予測マップの部分集合と、タイミング影響テーブルとを特定するフライトオブジェクトを生成する。
性能モデルデータベース１１５は、様々な航空機の性能基準に関するデータを格納している。上記のデータには、航空機の種類、乗客数、乗員数、運航計画、燃料消費率、限界高度、速度プロファイル、加速／減速曲線、許容可能な上昇率／下降率、客室プロファイル、エンジンの種類及び数、燃料装荷等が含まれるが、これらには限定されない。
気象補間装置１２０は、フライトオブジェクト生成装置１１０から気象データを受信して、或る気象パタンの内部及び周辺の所与のポイントにおける最も確率が高い気象条件を計算する。例えば、気象セル（例えば、雲堤、低気圧帯／高気圧帯）を、或る座標に重ねて気象データ上に示すことが可能であり、気象補間装置１２０は、その気象セルに対応する様々な座標での風速、風向き、尤度、並びに、上昇気流及び下降気流の強さ、雨、雪、霰、氷、及び／又は雷の地域別の可能性等を計算する。
軌道間隔生成装置１２５は、飛行経路の水平の要素を、飛行経路の航路に沿って間隔が置かれた様々なウェイポイントによるセグメントに分割し、このセグメントにおいて、航空機は、経路に沿って速度及び／又は高度を調整することが可能である。ウェイポイントは、オペレータが特定したウェイポイントと、軌道間隔生成装置１２５により生成されたウェイポイントと、を含みうる。各ウェイポイントにおいて、軌道間隔生成装置１２５は、飛行制御制限（例えば、制限された空域。飛行機の定期便は１の高度域に限定され、長距離飛行は他の高度域に限定される）に基づいて、航空機の許容可能な高度及び速度の範囲と、環境要因（例えば、建物又は山によって、高度の下限に関する安全下限値が設定されうる）と、性能要因（例えば、航空機は、様々な高度及び速度で稼働することが認定されうるが、機械的データ又は業務効率のデータに因り他の高度及び速度では稼働しえない）と、を定める。
軌道オプティマイザ１３０は、オペレータの選好性を満たす「最善」の軌道を特定するために、利用可能なウェイポイントごとに、許容可能な高度及び速度の範囲内で検索する。軌道オプティマイザ１３０は、気象補間装置１２０から、補間された気象マップを受信し、軌道間隔生成装置１２５から、ウェイポイントと、当該ウェイポイントのための値の範囲とを受信して、どの軌道がオペレータの選好性を最も完全に満たすのかを決定するために、軌道スコア計算装置１３５と通信する。
軌道スコア計算装置１３５は、軌道オプティマイザ１３０により最適化された軌道と、フライトオブジェクト生成装置１１０からの初期航空機条件とを受信して、その軌道のための効率価値を計算する。オペレータは、オペレータの選好性に従って様々なパラメータに重み付けするよう軌道スコア計算装置１３５を設定する。例えば、１のオペレータは、乗客の快適性を優先する（例えば、客室内のノイズを閾値未満に保つ、乱気流を回避する、ピッチの閾値を下回る上昇／下降を保つ）よう軌道スコア計算装置１３５を設定しうるが、他のオペレータは、燃料効率を優先するよう軌道スコア計算装置１３５０を設定しうる。軌道スコア計算装置１３５は、様々な軌道の効率価値についてのスコアを軌道オプティマイザ１３０に提供し、従って、軌道オプティマイザ１３０は、優良の軌道の集合を選択し、確率論的解析の再帰的なラウンド（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ ｒｏｕｎｄｓ）を実施し、最適化された軌道を操縦装置１４０に出力しうる。
１つ以上の操縦装置１４０は、最適化された飛行経路及び軌道を軌道オプティマイザ１３０に要求し及び／又は軌道オプティマイザ１３０から受信するために、軌道オプティマイザ１３０と通信しうる。操縦装置１４０は、航空機の乗務員により様々な飛行経路を要求及び検討するための（パイロットのタブレット、運航管理者のワークステーション、又は搭載された航空電子機器といった）携帯型又は個人用の装置、航空機の飛行制御部と連携し、航空機の操作を自動化し、供給された飛行経路を進むための航空機内で利用される飛行管理コンピュータ（自動操縦装置を含む）、航空会社及びＡＴＣの操作装置等を含みうる。様々な態様において、１つ以上の操縦装置１４０が、１つの操縦装置１４０により要求された、最適化された飛行経路を受信しうる。
図２は、垂直飛行を最適化する方法２００のフロー図である。方法２００はブロック２１０で開始され、ブロック２１０では、フライトオブジェクト生成装置１１０が、所与の飛行経路のためのフライトオブジェクトを生成する。フライトオブジェクト生成装置１１０は、オペレータにより生成された飛行計画を受信し、飛行計画と関連する気象予測データを収集し、距離、気象、及びウェイポイント間のトラフィックを解析してウェイポイントの集合を生成し、このウェイポイントの集合において、フライトにおける航路の要素（即ち、機首方位、高度、及び／又は速度）を変えることが可能である。
ブロック２２０では、軌道間隔生成装置１２５が、飛行経路に沿った航空機のための性能パラメータの許容可能な集合の範囲内の値により、複数のウェイポイントを生成する。上記のウェイポイントの集合によって、航空機が稼働しうる機首方位、速度、及び高度の潜在的な組み合わせが設定される。例えば、所与の航空機の限界性能は、航空機が稼働することが認定／許可されている様々な高度における、最高の上昇／下降／旋回率、失速速度、巡航速度、最高速度等を特定しうる。幾つかの態様において、オペレータは、最高高度及び／又は最高速度、及び／又は、効率面の考慮に基づく最高高度及び／又は最高速度を設定しうる。
ブロック２３０では、軌道オプティマイザ１３０が、許容可能なパラメータの集合で構成されうる一意の軌道の総数（ＮＴ）が閾値の軌道の数（Ｎｍａｘ）よりも多いかどうかを決定する。ＮＴがＮｍａｘより少ない（又はＮｍａｘと等しい）という決定に応じて、方法２００は、ブロック２４０に進む。ＮＴがＮｍａｘより多いという決定に応じて、方法２００は、ブロック２６０に進む。
ブロック２４０において、軌道オプティマイザ１３０は、許容可能なウェイポイントパラメータの値から一意の軌道の集合を生成し、ブロック２５０において、一意の軌道の集合の網羅的な評価を実施する。網羅的な評価においては、軌道オプティマイザ１３０及び軌道スコア計算装置１３５が、オペレータにより特定された重み及びパラメータを用いて、一意の軌道の集合の各軌道について効率価値を解析して、最良の軌道の集合を返す。最良の軌道は、上記解析された集合からの所定数（例えば、ｘ個）の軌道であって、軌道スコア計算装置１３５により決定されたｘ個の最高効率価値を有する軌道である。方法２００は、ブロック２５０の後にブロック２７０に進む。
ブロック２６０では、軌道オプティマイザ１３０及び軌道スコア計算装置１３５は、許容可能なウェイポイントパラメータの値の範囲内の軌道の確率論的評価を実施する。確率論的評価によって、図３に関して詳細に記載されうるように、軌道オプティマイザ１３０を提供する計算装置は、閾値の集合Ｎｍａｘ個分上回る任意の大きさの量の軌道をオペレータが個別に解析する代わりに、計算リソースを節約することが可能となり、軌道オプティマイザ１３０は、一連のループに亘って、統計的に表される軌道の集合を解析し、どの軌道が優良の軌道の集合に属するのかについて定める。解析される軌道の数を低減することで、軌道オプティマイザ１３０は、より迅速に結果を返すことが可能であり、及び、オペレータの装置のための追加的な機能であって、フライト前に、及び／又は航空機が飛行中で新しいデータが生じている間（例えば、他の航空機が飛行経路を調整する間に、気象パタンが変わる）に飛行経路を調整しうる機能を可能とする）。
ブロック２７０では、軌道オプティマイザ１３０が、優良の軌道の集合の中で、移動可能なウェイポイントを特定する。軌道オプティマイザ１３０は、オペレータが要求するように機首方位、速度、及び高度を一定に保ち又は命ぜられているウェイポイント（即ち、規定の機首方位／速度／高度が、関連するウェイポイントで生じている必要がある）を、最良の軌道から除去する。換言すれば、その軌道の値において「静的」（ｓｔａｔｉｃ）なウェイポイントは除去され、残りのウェイポイントであって、軌道オプティマイザ１３０が統制しており、最良の軌道での機首方位、高度、及び速度の１つ以上における航路の変更を特定するウェイポイントは、軌道オプティマイザ１３０による最適化のために保持される。
軌道オプティマイザ１３０は、上記の移動可能なウェイポイントが飛行経路内で動かされうる範囲を特定する。軌道オプティマイザ１３０は、所与の移動可能なウェイポイントのための範囲を特定するために、所定の距離、静的なウェイポイントの存在、及び／又は、他の移動可能なウェイポイントへの径方向の距離を利用しうる。例えば、軌道オプティマイザ１３０は、局所的なウェイポイントのための距離範囲を特定することが可能であり、当該距離範囲により、当初特定された位置よりＸマイル前で又はＸマイル先で、局所的なウェイポイントが生じることが可能となる。他の態様において、飛行経路の航路における移動可能なウェイポイントの位置は、特定のウェイポイントに達するまで又は移動可能なウェイポイントと近隣のウェイポイントとの間の中間点に達するまでは、調整されうる。
ブロック２８０において、軌道オプティマイザ１３０は、ブロック２７０で決定された移動可能なウェイポイントの範囲まで、飛行経路のために定められた多次元空間の大域的な評価を実施する。軌道オプティマイザ１３０は、航空機が移動ウェイポイントで変えることになる機首方位、高度、及び速度の値を維持するが、上記変化が飛行経路内で生じた場合には変更する。幾つかの態様において、軌道オプティマイザ１３０は、ＤＩＲＥＣＴアルゴリズム、又は、当業者には公知の他の大域的な最大値／最小値検出アルゴリズムを介して、大域的な評価を実施して、効率価値を最大化する優良の軌道のうちの移動可能な位置についての一連の位置を検出する。
一旦特定されると、軌道オプティマイザ１３０は、最適な軌道（すなわち、最高の効率価値を有すると決定された軌道）と、その軌道内のウェイポイントの位置及び値と、が１つ以上の操縦装置１４０に送信される。例えば、最適化された飛行経路がそれについて要求された航空機の自動操縦装置は、飛行経路を受信することが可能であり、これにより、最適な軌道に従って飛行経路を進むよう航空機を制御する。更なる例において、パイロットは、様々な効率価値の要素の重み付けを介して、（例えば、乗客の快適性、短時間飛行、燃料効率等のうちの１つを最適化するために）最適化された幾つかの飛行経路を要求し、利用する航空機のための幾つかの飛行経路のうちの１つを選択しうる。他の例において、ＡＴＣ装置の操縦装置１４０が、最適化された飛行経路を受信して、発達中の嵐の周辺にある航空機を、当該航空機へのマイナス影響を最小にしながら別の経路に切り替える。航空機は、選択された上記最適された飛行経路を受信して、その飛行経路を進むようパイロットに指示し、及び／又は自動的に、最適化された飛行経路を進む。その後、方法２００は終了しうる。
図３は、垂直飛行の最適化時に確率論的評価を行う方法３００のフロー図である。幾つかの態様において、方法３００は、図２に関して記載した方法２００のブロック２６０の一部として実施されうる。
ブロック３１０では、軌道オプティマイザ１３０が、許容可能なウェイポイントパラメータの値から、初期パラメータ確率分布を生成する。軌道オプティマイザ１３０は、初期パラメータ（例えば、方法２００のブロック２２０の上記パラメータの集合）の各々において特定された、高度及び速度の値を調査する。各パラメータ値の総数が各ウェイポイントで数えられ、軌道の確率論的集合が、網羅的集合を表すために何パーセントの値を含む必要があるのかが定められる。表１及び表２は、速度及び高度それぞれについて３つの潜在的な値を有する１００個の軌道の、様々な例示の総数を示している。記載する発明の構想から反れないように、機首方位の値がここの例では省略されているが、機首方位の値は様々な態様に含まれうる。軌道オプティマイザ１３０は、軌道の確率論的集合を表す別の表を作成するために、パラメータ数の別の集計を行いうる。
Figure 2020077387
Figure 2020077387
ブロック３２０において、軌道オプティマイザ１３０は、所定数の軌道（ＮＰ）を有するパラメータ確率分布から、確率論的な軌道の集合を生成する。例えば、表１及び表２の例示の分散を利用して軌道オプティマイザ１３０により生成された、軌道の確率論的集合は、軌道の確率論的集合が、速度１についてはウェイポイント１での速度の集合の６４％を有し、速度２については集合の１８％を有し、速度３については集合の１８％を有し、さらに、高度１についてはウェイポイント１での高度の集合の１０％を有し、高度２については集合の２０％を有し、高度３については集合の７０％を有するように、所定数の軌道を含むであろう。軌道オプティマイザ１３０は、軌道に含まれる全ウェイポイントのために、機首方位、速度、及び高度についての類似的に表わす値を含むよう、軌道の確率論的集合を生成する。
ブロック３３０では、軌道スコア計算装置１３５が、軌道の確率論的集合に含まれる軌道ごとに効率計量値を決定して、当該効率計量値に基づいて所定数の軌道（Ｎｅ）を特定し、この所定数の軌道（Ｎｅ）は、軌道の確率論的集合の「最良の」部分集合である。上記最良の軌道は、ブロック３２０からブロック３５０の所与のイテレーションについて評価された軌道の集合の上限内の軌道を含んでいる。換言すれば、軌道スコア計算装置１３５は、最高の効率計量値を有するＮＰ個の軌道の確率論的集合から、Ｎｅ個の軌道を選択し、これのＮｅ個の軌道が、方法３００から出力され、又は確率論的解析の次の集合のための基礎として利用されうる。
ブロック３４０では、軌道オプティマイザ１３０が、収束に達したかどうかを決定する。優良の軌道の集合に含まれる全軌道についての効率価値の値が所定の閾値を超えたときに、所定数のイテレーションが起きている場合には、又は、イテレーション間の、優良の軌道の集合についての平均効率価値の値で観察された変化が、特異な閾値を下回るときには、収束に達しうる。収束に達した場合には、方法３００は、優良の軌道の集合を出力して終了しうる。収束に達していない場合には、方法３００はブロック３５０に進む。
ブロック３５０では、軌道オプティマイザ１３０が、Ｎｅ個の最良の軌道の集合から、次のパラメータ確率分布を生成する。軌道オプティマイザ１３０は、優良の軌道の各々において特定された高度及び速度の値を調査する。各パラメータ値の総数が各ウェイポイントで数えられて、次の軌道の確率論的集合が、優良の集合を表すために何パーセントの値を含む必要があるのかが決定される。ブロック３５０の後で、方法３００はブロック３２０に戻る。軌道オプティマイザ１３０は、次のイテレーションのＮＰ個の軌道の確率論的集合の基礎として現在のイテレーションからの最良の軌道のパラメータの確率分布を用いて、ブロック３２０〜３５０まで数回反復しうる。
図４Ａ〜図４Ｃは、軌道の１の要素について最適化されている例示の飛行経路を示している。図５Ａ〜図５Ｃは、軌道の別の要素のために最適化された、図４Ａ〜図４Ｃの例示の飛行経路を示している。図４Ａは、第１の飛行経路の要素のベクトル４１０の第１の状態４０１を示しており、この第１の状態４０１は、優良の軌道の要素の集合（例えば、機首方位、速度、高度）のうちの１つにより定められうる。図５Ａは、第２の飛行経路の要素のベクトル５１０の第１の状態５０１を示しており、この第１の状態５０１は、図４Ａ〜図４Ｃに示す優良の軌道の要素の集合のうちの別の１つ（例えば、高度が第１の飛行経路の要素のベクトル４１０で示されているときには、機首方位又は速度）により定められる。上記から分かるように、飛行経路は、飛行経路の航路のための機首方位、高度、及び速度という要素を含み、即ち、各要素が、別々の飛行経路の要素のベクトル４１０／５１０によって可視化されうる。図４Ａ〜図４Ｃに示す第１の飛行経路の要素のベクトル４１０は、航路の１の要素についての値を表しており、即ち、他の要素は、（例えば、図５Ａ〜図５Ｃのように）上記１の要素と類似した形式で示され、又は、他の態様において、幾つかの要素が、多次元空間（例えば、３次元、４次元、５次元等）で示されうる。
図４Ａには、第１の飛行経路の要素のベクトル４１０に沿って、幾つかのウェイポイント４２０ａ〜４２０ｇ（一般的には、ウェイポイント４２０）が示されている。対応するウェイポイント５２０ａ〜５２０ｇ（一般的には、ウェイポイント５２０）が、図５Ａに示されている。図４Ｂでは、ウェイポイント４２０が、静的なウェイポイント４３０ａ〜４３０ｄ（一般的には、静的なウェイポイント４３０）として、又は、移動可能なウェイポイント４４０ａ〜４４０ｃ（一般的には、移動可能なウェイポイント４４０）として分類されており、これらは、対応する範囲４５０ａ〜４５０ｃ（一般に、範囲４５０）で表されている。同様に、図５Ｂでは、ウェイポイント５２０が、静的なウェイポイント５３０ａ〜５３０ｄ（一般には、静的なウェイポイント５３０）として、又は、移動可能なウェイポイント５４０ａ〜５４０ｃ（一般には、移動可能なウェイポイント５４０）として分類されており、これらは、対応する範囲５５０ａ〜５５０ｃ（一般に、範囲５５０）で表されている。
静的なウェイポイント４３０／５３０は、最適化されている軌道により定められた航路のどの要素にも変化が生じていないウェイポイント４２０／５２０（例えば、機首方位、高度、又は速度の１つ以上が変化している可能性があるが、上記要素が特定の軌道内では変わらないウェイポイント４２０／５２０）を表している。移動可能なウェイポイント４４０／５４０は、軌道上で機首方位、高度、又は速度の１つ以上により航路が調整されているウェイポイント４２０／５２０を表している。航路の要素は、ウェイポイント４２０ｄ／５２０におけるように、１つの要素のために変更され、又はウェイポイント４２０ｃ／５２０ｃ及び４２０ｆ／５２０ｆにおけるように、複数の要素のために変更されうる。例えば、第１の飛行経路の要素のベクトル４１０が表す要素の値がウェイポイント４２０ｄでは一定のままであったとしても、第２の飛行経路の要素のベクトル５１０が表す要素の値がウェイポイント５２０ｄで変化するため、対応するウェイポイント４２０ｄ／５２０ｄは、移動可能として分類される。
移動可能なウェイポイント４４０／５４０は、飛行経路のベクトル４１０／５１０が表す飛行経路を如何に最適化するかを評価するために、移動可能なウェイポイント４４０／５４０の位置が変化している範囲と関連付けられている。ＤＩＲＥＣＴアルゴリズムといった検索アルゴリズムが、移動可能なウェイポイント４４０／５４０が軌道の多次元空間内で移動しうる範囲４５０／５５０により定められた空間内での位置を見つけるために利用され、最適化されている特定の軌道についての計算された効率測定値が最大化される。第２の状態４０２／５０２にある移動可能なウェイポイント４４０／５４０が、図４Ｃ及び図５Ｃにおいて、各図４Ｂ及び５Ｂの開始位置から動かされている位置によって、飛行経路上で、当該移動可能なウェイポイント４４０／５４０により示される変化がいつ／どこで生じるのかに影響が与えられる。
本明細書では、本開示において提示される態様が参照される。しかしながら、本開示の範囲は、説明されている具体的な態様に限定されない。その代わりに、想定される態様を実装し、実践するために、下記の特徴及び要素の任意の組み合わせが、種々の態様に関連しているか否かに関わらず、想定される。さらに、本明細書で開示されている態様は他の可能な解決策又は従来技術を凌駕する利点を実現しうるが、特定の利点が所与の態様によって実現されるか否かが、本開示の範囲を限定することにはならない。ゆえに、下記の態様、特徴、及び利点は、単なる例示であり、かつ、請求項に明記されない限り、付随する特許請求の範囲の要素であるとも、付随する特許請求の範囲を限定するとも、見なされない。同様に、「本発明」への言及は、本明細書で開示されている発明のあらゆる主題を一般化するものと解釈すべきではなく、かつ、請求項に明記されない限り、付随する特許請求の範囲の要素であるとも、付随する特許請求の範囲を限定するとも、見なすべきではない。
さらに、本開示は、以下の条項に係る実施形態を含む。
条項１．航空機の機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイントを生成することと、
複数のウェイポイントに基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
一意の軌道の数が閾値の軌道の数のより多いという決定に基づいて、一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイントを特定することと、
大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、飛行経路上での航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
最適な軌道に従って飛行経路を進むように、航空機に最適な軌道を提供すること
を含む、方法。
条項２．一意の軌道の数が、閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、
一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成することと、
軌道の網羅的集合について網羅的評価を実施し、軌道の網羅的集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定すること
を含む、条項１に記載の方法。
条項３．可能性評価が、
複数のウェイポイントから初期パラメータ確率分布を生成することと、
初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成することと、
軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択すること
を更に含む、条項１又は２に記載の方法。
条項４．軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択することは、
優良の軌道の集合に含まれるウェイポイントから、次のパラメータ確率分布を生成することと、
次のパラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の次の確率論的集合を生成することと、
優良の軌道の集合として、軌道の次の確率論的集合から、軌道の新しい集合を選択すること
を更に含む、条項３に記載の方法。
条項５．移動可能的なウェイポイントは、航路の少なくとも１つの要素が優良の軌道の集合の特定の軌道内で調整されるウェイポイント、及び、大域的な最適経路評価の実施時に、航路の要素の少なくとも１つが調整されずに特定の軌道から削除される、特定の軌道内のウェイポイントである、条項１から４のいずれか一項に記載の方法。
条項６．移動可能なウェイポイントの位置は、移動可能なウェイポイント間で中間地点により定められる、軌道の範囲内の関連する軌道の範囲において調整される、条項１から５のいずれか一項に記載の方法。
条項７．許容可能なパラメータによるウェイポイントは、
経度、
緯度、
客室内ノイズレベル、
環境ノイズレベル、
航空機の利用推力、
経過飛行時間、
航空機の海抜高度、
航空機の対地高度、
航空機の重量、
フライトについての累積的な効率価値、及び、
航空機の運航イベント
を含む群から選択される少なくとも１つの基準を規定する、条項１から６のいずれか一項に記載の方法。
条項８．システムであって、
プロセッサと、
命令を含むメモリであって、
命令は、プロセッサにより実行されると、
機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイントを生成することと、
複数のウェイポイントに基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
一意の軌道の数が閾値の軌道の数のより多いという決定に基づいて、一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
優良の軌道の集合の軌道において移動可能なウェイポイントを特定することと、
大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、飛行経路上での航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
最適な軌道に従って飛行経路を進むように、航空機に最適な軌道を提供することをシステムに可能とする、メモリと
を備えた、システム。
条項９．一意の軌道の前記数が、閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、
一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成することと、
軌道の網羅的集合について網羅的評価を実施し、軌道の網羅的集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定すること
を含む、条項８に記載のシステム。
条項１０．確率論的評価を行うために、システムは、
複数のウェイポイントからの初期パラメータ確率分布を生成することと、
初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成することと、
軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択すること
がさらに可能とされる、
条項８又は９に記載のシステム。
条項１１．軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択することは、
優良の軌道の集合に含まれるウェイポイントから、次のパラメータ確率分布を生成することと、
次のパラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の次の確率論的集合を生成することと、
優良の軌道の集合として、軌道の次の確率論的集合から、軌道の新しい集合を選択すること
を更に含む、条項１０に記載のシステム。
条項１２．移動可能的なウェイポイントは、航路の少なくとも１つが優良の軌道の集合の特定の軌道内で調整されるウェイポイント、及び、大域的な最適経路評価の実施時に、航路の要素の少なくとも１つが調整されずに特定の軌道から削除される特定の軌道内のウェイポイントである、条項８から１１に記載のシステム。
条項１３．移動可能なウェイポイントの位置は、移動可能なウェイポイント間の中間地点により定められる、軌道上の範囲内の関連する軌道の範囲において調整される、条項８から１２に記載のシステム。
条項１４．許容可能なパラメータによるウェイポイントは、
経度、
緯度、
客室内ノイズレベル、
環境ノイズレベル、
航空機の利用推力、
経過飛行時間、
航空機の海抜高度、
航空機の対地高度、
航空機の重量、
フライトについての累積的な効率価値、及び、
航空機の運航イベント
を含む群から選択される少なくとも１つの基準を規定する、条項８から１３に記載のシステム。
条項１５．非一過性のコンピュータ可読媒体であって、
非一過性のコンピュータ可読媒体は、命令であって、プロセッサにより実行されると、
機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイントを生成することと、
複数のウェイポイントに基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
一意の軌道の数が閾値の軌道の数のより多いという決定に基づいて、一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイントを特定することと、
大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、飛行経路上での航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
最適な軌道に従って飛行経路を進むように、航空機に最適な軌道を提供することを含む操作を行うことを、プロセッサに可能にする命令を含む、非一過性のコンピュータ可読媒体。
条項１６．一意の軌道の数が、閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、
一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成することと、
軌道の網羅的集合について網羅的評価を実施し、軌道の網羅的集合の上限内の、効率測定値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定すること
を含む、条項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
条項１７．確率論的評価が、
複数のウェイポイントから初期パラメータ確率分布を生成することと、
初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成することと、
軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択すること
を更に含む、条項１５又は１６に記載のコンピュータ可読媒体。
条項１８．軌道の確率論的集合から優良の軌道の集合を選択することは、
優良の軌道の集合に含まれるウェイポイントから、次のパラメータ確率分布を生成することと、
次のパラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の次の確率論的集合を生成することと、
優良の軌道の集合として、軌道の次の確率論的集合から、軌道の新しい集合を選択すること
を更に含む、条項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
条項１９．移動可能なウェイポイントは、航路の少なくとも１つの要素が優良の軌道の集合の特定の軌道内で調整されるウェイポイント、及び、大域的な最適経路評価の実施時に、航路の要素の少なくとも１つが調整されずに特定の軌道から削除される、特定の軌道内のウェイポイントである、条項１５から１８のいずれか一項に記載のコンピュータ可読媒体。
条項２０．移動可能なウェイポイントの位置は、移動可能なウェイポイント間の中間地点により定められる、軌道上の範囲内の関連する軌道の範囲において調整される、条項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
前記は本発明の諸態様を対象としているが、本発明の他の、及びさらなる態様は、その基本的な範囲及び以下の特許請求の範囲によって決定されるその範囲を逸脱することなく、考案され得る。

Claims (10)

  1. 機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイント（４２０、５２０）を生成すること（２２０）と、
    前記複数の前記ウェイポイント（４２０、５２０）に基づき利用可能な一意の軌道の数を計算すること（２３０）と、
    前記一意の軌道の数が閾値の軌道の数より多いという決定に基づいて、前記一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定すること（２６０）と、
    前記優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイント（４４０、５４０）を特定すること（２７０）と、
    大域的な最適経路評価を実施すること（２８０）であって、移動可能なウェイポイントの位置が、前記飛行経路上での前記航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施すること（２８０）と、
    前記最適な軌道に従って前記飛行経路を進むように、前記航空機に前記最適な軌道を提供すること
    を含む、方法。
  2. 前記一意の軌道の数が、前記閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、
    前記一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成すること（２４０）と、
    前記軌道の網羅的集合について網羅的な評価を実施し、前記軌道の網羅的集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む前記優良の軌道の集合を特定すること（２５０）
    を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記確率論的評価が、
    前記複数のウェイポイント（４２０、５２０）から初期パラメータ確率分布を生成すること（３１０）と、
    前記初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成すること（３２０）と、
    前記軌道の確率論的集合から前記優良の軌道の集合を選択すること（３３０）
    を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記軌道の確率論的集合から前記優良の軌道の集合を選択することは、
    前記優良の軌道の集合に含まれるウェイポイント（４２０、５２０）から、次のパラメータ確率分布を生成すること（３５０）と、
    前記次のパラメータ確率分布に基づいて、前記所定数の軌道の次の確率論的集合を生成すること（３２０）と、
    前記優良の軌道の集合として、前記軌道の次の確率論的集合から、軌道の新しい集合を選択すること（３３０）
    を更に含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記移動可能的なウェイポイント（４４０、５４０）は、
    前記航路の少なくとも１つの要素が前記優良の軌道の集合の特定の軌道内で調整されるウェイポイント（４２０、５２０）、及び、前記大域的な最適経路評価の実施時に、前記航路の前記要素の少なくとも１つが調整されずに前記特定の軌道から削除される、前記特定の軌道内のウェイポイント（４３０、５３０）である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記移動可能なウェイポイントの前記位置は、前記移動可能なウェイポイント（４４０、５４０）間の中間地点により定められる、前記軌道上の範囲内の関連する前記軌道の範囲で調整される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. プロセッサと、
    命令を含むメモリであって、前記命令は前記プロセッサにより実行されると、
    機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイント（４２０、５２０）を生成することと、
    前記複数のウェイポイント（４２０、５２０）に基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
    前記一意の軌道の数が閾値の軌道の数より多いという決定に基づいて、前記一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
    前記優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイント（４４０、５４０）を特定することと、
    大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、前記飛行経路上の前記航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
    前記最適な軌道に従って前記飛行経路を進むように、前記航空機に前記最適な軌道を提供すること
    を前記システムに可能とする、メモリと
    を備えた、システム。
  8. 前記一意の軌道の数が、前記閾値の軌道の数より少ないという決定に応じて、
    前記一意の軌道に対応する軌道の網羅的集合を生成することと、
    前記軌道の網羅的集合について網羅的な評価を実施し、前記軌道の網羅的集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む前記優良の軌道の集合を特定すること
    を含む、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記確率論的評価を行うために、前記システムは、
    前記複数のウェイポイント（４２０、５２０）から初期パラメータ確率分布を生成することと、
    前記初期パラメータ確率分布に基づいて、所定数の軌道の確率論的集合を生成することと、
    前記軌道の確率論的集合から前記優良の軌道の集合を選択すること
    がさらに可能とされる、請求項８に記載のシステム。
  10. 非一過性のコンピュータ可読媒体であって、前記非一過性のコンピュータ可読媒体は、命令であって、プロセッサにより実行されると、
    機首方位、高度、及び速度についての要素を含む航空機の航路が調整可能な飛行経路のための許容可能なパラメータにより、複数のウェイポイント（４２０、５２０）を生成することと、
    前記複数のウェイポイント（４２０、５２０）に基づき利用可能な一意の軌道の数を計算することと、
    前記一意の軌道の数が閾値の軌道の数より多いという決定に基づいて、前記一意の軌道の確率論的評価を実施し、評価された軌道の集合の上限内の、効率計量値を有する軌道を含む優良の軌道の集合を特定することと、
    前記優良の軌道の集合の軌道内で移動可能なウェイポイント（４４０、５４０）を特定することと、
    大域的な最適経路評価を実施することであって、移動可能なウェイポイントの位置が、前記飛行経路上の前記航空機の最適な軌道を特定するために、関連する軌道内で調整される、大域的な最適経路評価を実施することと、
    前記最適な軌道に従って前記飛行経路を進むように、前記航空機に前記最適な軌道を提供すること
    を含む操作を行うことを、前記プロセッサに可能とする命令を含む非一過性のコンピュータ可読媒体。
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