JP2021018201A - Low layer wind information providing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低層風に関する情報を提供する低層風情報提供システムに関する。 The present invention relates to a low-rise wind information providing system that provides information on low-rise wind.
航空機の離着陸経路上にウインドシアや乱気流などの気流の乱れ（擾乱）が存在すると、安全な離着陸の妨げとなる。特に、着陸空港において着陸経路上に大きな気流の擾乱が存在する場合には、着陸をいったん断念する着陸復行（ゴーアラウンド）などが発生することがあり、航空機の円滑な運航が妨げられる。滑走路近傍での比較的高さの低い領域（低層領域）での気流の擾乱は離着陸に大きな影響を与えるので、こうした擾乱に関する情報を航空機のパイロットなどに的確に提供することが望まれる。的確な情報がパイロットなどに提供されるようになれば、着陸復行の回数を減らすことが可能になるとともに就航率の向上も見込まれ、大きな経済的な利点が得られる。本発明は運航中の航空機に対する情報提供に関するものであるので、本明細書では、航空機運航に関して常用されている単位に基づき必要に応じて、高さ及び距離に関する単位としてフィート（ｆｔ：１ｆｔは３０．４８ｃｍ）を使用し、速さに関する単位としてノット（ｋｔ：１ｋｔは１．８５２ｋｍ／ｈ）を使用する。 The presence of airflow turbulence (turbulence) such as wind shear and turbulence on the takeoff and landing route of an aircraft hinders safe takeoff and landing. In particular, if there is a large airflow disturbance on the landing route at the landing airport, a go-around may occur in which the landing is temporarily abandoned, which hinders the smooth operation of the aircraft. Since airflow disturbances in relatively low-height regions (low-rise regions) near the runway have a large effect on takeoff and landing, it is desirable to accurately provide information on such disturbances to aircraft pilots and the like. If accurate information is provided to pilots, etc., it will be possible to reduce the number of go-arounds and improve the service rate, which will be a great economic advantage. Since the present invention relates to the provision of information to an aircraft in operation, the present specification relates to feet (ft: 1 ft is 30) as a unit for height and distance, as required based on the units commonly used for aircraft operation. .48 cm) is used, and knots (kt: 1 kt is 1.852 km / h) are used as a unit for speed.
空港周辺の気流を測定する技術としては、従来から、空港敷地内に高さ１０ｍ程度の観測塔を設けて風向及び風速を観測するものがある。しかしながらこの方法では、上空の風の状態を知ることはできず、特に、風の擾乱についての情報を得ることが難しい。空港において風の擾乱を観測する手段としては、マイクロ波を使用するドップラーレーダーやレーザー光を使用するドップラーライダーによるものがあるが、これらはいずれも設置費用が高く、離着陸回数の多い大規模空港にしか設置できない。またドップラーレーダーは晴天時には観測が難しく、一方でドップラーライダーは降雨時の観測が難しいので、天候によらずに風の擾乱の観測を行うためにはドップラーレーダーとドップラーライダーとを組み合わせる必要があるが、レーダーからのデータとライダーからのデータとを整合させることが難しく、２台の観測機器を用いることから設置費用もさらに高額なものとなる。 Conventionally, as a technique for measuring the airflow around the airport, there is a technique for observing the wind direction and speed by installing an observation tower with a height of about 10 m in the airport premises. However, with this method, it is not possible to know the state of the wind in the sky, and it is particularly difficult to obtain information about the disturbance of the wind. There are Doppler radars that use microwaves and Doppler lidars that use laser light as means for observing wind disturbances at airports, but both of these are expensive to install and are used in large airports with many takeoffs and landings. Can only be installed. In addition, Doppler radar is difficult to observe in fine weather, while Doppler lidar is difficult to observe in rainfall, so it is necessary to combine Doppler radar and Doppler lidar in order to observe wind disturbance regardless of the weather. , It is difficult to match the data from the radar with the data from the lidar, and the installation cost is even higher because two observation instruments are used.
音波すなわち音響ビームを利用したドップラーソーダーは、設置費用が安く、小規模空港にも導入が可能であるという利点がある。特許文献１は、いずれもフェーズドアレイ型のものである１台の送受波器と少なくとも２台の受波器とを組み合わせたバイスタティック方式のドップラーソーダーシステムであって、例えば高さ２００ｍ（約６６０ｆｔ）までの範囲での風向及び風速を３次元的に求めることを可能にしたシステムを開示している。特許文献１に記載のドップラーソーダーシステムは、滑走路周辺に配置した場合には、ウインドシアやダウンバースト、後方乱気流の発生の監視を行うことができる。また特許文献２は、ドップラーソーダーによって上空の風の鉛直方向の速度を求め、高さごとの風の速度に基づき、大気中における乱流の程度を表す指標であるＥＤＲ（渦消散率：Eddy Dissipation Rate）を簡便かつ実時間で算出することを開示している。ドップラーレーダー、ドップラーライダー及びドップラーソーダーは、風の向きや速さをリモートで計測できるものであるから、以下では、風リモート観測機器と総称する。 Doppler sounders that use sound waves, that is, acoustic beams, have the advantages of low installation costs and can be installed in small airports. Patent Document 1 is a bistatic Doppler sodar system in which one transmitter / receiver and at least two receivers, both of which are phased array type, are combined, and is, for example, 200 m in height (about 660 ft). ) Is disclosed, which makes it possible to obtain the wind direction and speed in the range up to) in three dimensions. When the Doppler soda system described in Patent Document 1 is arranged around the runway, it can monitor the occurrence of wind shear, downburst, and wake turbulence. Further, Patent Document 2 obtains the vertical velocity of the wind in the sky by a Doppler soda, and based on the velocity of the wind at each height, EDR (Eddy Dissipation) is an index indicating the degree of turbulence in the atmosphere. It discloses that Rate) is calculated simply and in real time. Since the Doppler radar, Doppler lidar, and Doppler sodar can remotely measure the direction and speed of the wind, they are collectively referred to as wind remote observation equipment below.
特許文献３は、低層風に関する情報を飛行中の航空機のコックピットなどに提供してその航空機の着陸判断を支援するシステムを開示している。特許文献３の着陸判断支援システムは、着陸経路上における滑走路方向に沿った風速の正対風成分の高度に対する変化を示すグラフを含むグラフ画面と、着陸経路上における所定高度ごとの風速の正対風成分を示す表を含む表形式画面とを生成してコックピットの表示装置などに表示させる。表示されるグラフ及び表は、ドップラーレーダーなどの気象センサによって取得された着陸経路上の複数の所定高度における風向データ及び風速データを基に生成されて、指定高度以下における最新及び過去の正対風成分の変化を表すものである。 Patent Document 3 discloses a system that provides information on low-rise wind to the cockpit of an aircraft in flight and assists the landing judgment of the aircraft. The landing determination support system of Patent Document 3 includes a graph screen including a graph showing changes in the wind speed along the runway direction on the landing route with respect to the altitude of the direct wind component, and a positive wind speed for each predetermined altitude on the landing route. A tabular screen including a table showing the wind component is generated and displayed on a cockpit display device or the like. The displayed graphs and tables are generated based on wind direction data and wind speed data at multiple predetermined altitudes on the landing route acquired by a meteorological sensor such as Doppler radar, and the latest and past headwinds below the specified altitude. It represents a change in the components.
安全な離着陸のためには、滑走路近傍での比較的低い高さでの風の状態、特に、鉛直流（下降流及び上昇流）の存在の有無とその強さとを知ることも重要である。特許文献３に開示される着陸判断支援システムにおいても、鉛直流に関する情報は提供されない。 For safe takeoff and landing, it is also important to know the wind conditions at relatively low heights near the runway, especially the presence and strength of vertical DC (downdraft and upwelling). .. Even in the landing judgment support system disclosed in Patent Document 3, information on vertical DC is not provided.
本発明の目的は、鉛直流に関する情報も含めて低層風に関する情報を提供することが可能な低層風情報提供システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a low-rise wind information providing system capable of providing information on low-rise wind including information on vertical DC.
本発明の低層風情報提供システムは、観測場所における地表から所定の高さまでの領域における風についての情報を提供する低層風情報提供システムであって、観測場所における高さごとの３次元風向及び風速を観測する風リモート観測装置と、風リモート観測装置からの観測データを提供用のデータに変換する情報提供サーバーと、を有し、提供用のデータは、風の水平成分の変化及び鉛直流成分の強さをしきい値と比較してしきい値以上であるときに、しきい値以上の値が観測された高さとともに、しきい値以上の水平成分の変化及び鉛直流成分の強さが観測されたことを示す情報を含んでいる。 The low-rise wind information providing system of the present invention is a low-rise wind information providing system that provides information about the wind in the region from the ground surface to a predetermined height at the observation place, and is a three-dimensional wind direction and speed for each height at the observation place. It has a wind remote observation device that observes the wind and an information providing server that converts the observation data from the wind remote observation device into the data for provision, and the data for provision is the change of the horizontal component of the wind and the lead DC component. When the strength of is above the threshold value compared to the threshold value, the value above the threshold value is observed, along with the change in the horizontal component above the threshold value and the strength of the lead DC component. Contains information indicating that was observed.
本発明によれば、３次元風向及び風速を観測することにより滑走路方向に沿った風速の正対風成分及び滑走路方向に直交する横風成分と、さらには鉛直流に関する情報も含めて、低層風に関する情報を提供することが可能になる。 According to the present invention, by observing the three-dimensional wind direction and speed, the front wind component of the wind speed along the runway direction, the crosswind component orthogonal to the runway direction, and the information on the lead DC are included in the low layer. It will be possible to provide information about the wind.
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明に基づく低層風情報提供システムの構成を示している。この低層風情報提供システム１０は、航空機の運航に役立てるために、滑走路の端部における地表から着陸決心高(DH; Decision Hight)を含む所定の高さ（例えば３００ｆｔ）までの範囲の高さごとの低層風の状況に関する情報を航空機のパイロットや航空会社の地上スタッフが用いる運航支援用端末４２などに対して提供するものである。提供される情報には、鉛直流に関する情報が含まれるようにする。高さごとの風の状況を観測するために、本実施形態の低層風情報提供システムは、風リモート観測装置を使用する。風リモート観測装置としては、ドップラーレーダーやドップラーライダーを使用することが可能である。しかしながらドップラーレーダーやドップラーライダーは、通常、航空機の滑走路への一般的な進入角度に合わせて約３度の仰角でマイクロ波ビームやレーザー光を照射して気流を観測するので、空港近傍の数ｋｍの範囲での水平風における擾乱の検出には適しているものの滑走路近傍での低層での鉛直流の検出には必ずしも適していない。ドップラーレーダーやドップラーライダーを用いて鉛直流の観測を行うためには、航空機の進入経路上での気象の状態を監視するためのドップラーレーダーやドップラーライダーのほかに、鉛直流を観測するための気象センサを別途設けることが必要となり、コスト面では不利となる。そこで本実施形態では、低層風情報提供システムにも設けられる風リモート観測装置としてドップラーソーダー観測装置２０を用いる場合を説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a low-rise wind information providing system based on the present invention. The low-rise wind information providing system 10 has a height in the range from the ground surface at the end of the runway to a predetermined height (for example, 300 ft) including the Landing Decision Hight (DH) in order to be useful for the operation of the aircraft. Information on the low-rise wind conditions for each is provided to the flight support terminal 42 used by aircraft pilots and ground staff of airline companies. The information provided should include information about the plumb bob. In order to observe the wind condition at each height, the low-rise wind information providing system of the present embodiment uses a wind remote observation device. A Doppler radar or a Doppler lidar can be used as the wind remote observation device. However, Doppler radar and Doppler lidar usually observe the airflow by irradiating a microwave beam or laser light at an elevation angle of about 3 degrees according to the general approach angle of the aircraft to the runway, so the number near the airport Although it is suitable for detecting disturbances in horizontal winds in the range of km, it is not always suitable for detecting vertical DC in the low layer near the runway. In order to observe lead DC using Doppler radar and Doppler lidar, in addition to Doppler radar and Doppler lidar for monitoring the weather condition on the approach path of the aircraft, weather for observing lead DC It is necessary to provide a sensor separately, which is disadvantageous in terms of cost. Therefore, in the present embodiment, a case where the Doppler soda observation device 20 is used as the wind remote observation device provided in the low-rise wind information providing system will be described.
図１に示す低層風情報提供システム１０は、空港において滑走路の端部の近傍に配置されるドップラーソーダー観測装置２０と、ドップラーソーダー観測装置２０で得られた観測データに基づき提供用のデータを生成する情報提供サーバー３０とから構成されている。ドップラーソーダー観測装置２０と情報提供サーバー３０との間は、低層風情報提供システム１０には含まれなくてもよいネットワーク４１を介して接続されている。ネットワーク４１としては、専用線ネットワークのほかにインターネットを利用することができる。提供用のデータは、航空会社の地上スタッフが用いる運航支援用端末４２に対しては、グラフィカルユーザインタフェース形式で、すなわち運航支援用端末４２の表示画面に表示される画面データの形態でネットワーク４１を介して送信され、航空機のパイロットに対しては例えばテキスト文として生成されてネットワーク４１を介して例えばＡＣＡＲＳ(automatic communications addressing and reporting system)である航空無線システム４３に送られ、航空無線システム４３から航空機に送信される。運航支援用端末４２は、例えばパーソナルコンピュータなどによって構成されてインタラクティブな操作が可能であり、情報提供サーバー２０からの画面データを表示するほか、情報提供サーバー２０に対してグラフィカルユーザインタフェースを用いてコマンドを入力することなども可能である。さらに本実施形態では、遠隔地にいる管理者がこの低層風情報提供システム１０を制御できるように、ドップラーソーダー観測装置２０及び情報提供サーバー３０に対し、ネットワーク４１を介して同一の制御用ＰＣ（パーソナルコンピュータ；personal computer）４０が接続されるようにしてもよい。なお図１においてネットワーク４１は複数個所に分散して描かれているが、図１に示されるネットワーク４１は、全体として単一のネットワークであっでもよい。なお、運航支援用端末４２及び航空無線システム４３は既存のものであってよく、既存のものであれば運航支援用端末４２から航空無線システム４３を介して航空機側にメッセージなどを直接送ることができるようになっている。 The low-rise wind information providing system 10 shown in FIG. 1 provides data for provision based on the Doppler soda observation device 20 arranged near the end of the runway at the airport and the observation data obtained by the Doppler soda observation device 20. It is composed of an information providing server 30 to be generated. The Doppler soda observation device 20 and the information providing server 30 are connected via a network 41 which does not have to be included in the low-rise wind information providing system 10. As the network 41, the Internet can be used in addition to the dedicated line network. The data to be provided is the network 41 for the flight support terminal 42 used by the ground staff of the airline company in the form of a graphical user interface, that is, in the form of screen data displayed on the display screen of the flight support terminal 42. It is transmitted via, for example, as a text sentence to the pilot of the aircraft and sent to the aeronautical radio system 43 which is, for example, ACARS (automatic communications addressing and reporting system) via the network 41, and the aircraft is sent from the aeronautical radio system 43. Will be sent to. The flight support terminal 42 is configured by, for example, a personal computer and can be operated interactively, displays screen data from the information providing server 20, and commands the information providing server 20 using a graphical user interface. It is also possible to enter. Further, in the present embodiment, the same control PC (for the Doppler soda observation device 20 and the information providing server 30) via the network 41 so that the administrator in a remote place can control the low-rise wind information providing system 10. A personal computer) 40 may be connected. Although the network 41 is distributed in a plurality of places in FIG. 1, the network 41 shown in FIG. 1 may be a single network as a whole. The flight support terminal 42 and the aeronautical radio system 43 may be existing ones, and if they are existing, a message or the like can be sent directly from the flight support terminal 42 to the aircraft side via the aeronautical radio system 43. You can do it.
ドップラーソーダー観測装置２０は、滑走路の端部の近傍での地表から例えば３００ｆｔの高さまでの範囲での風の擾乱を観測するために設けられている。情報提供サーバー３０は、空港の立ち入り制限区域内に設置されるドップラーソーダー観測装置２０に対してネットワーク４１を介して接続されており、空港におけるターミナルビルや管理棟などのほか、ネットワーク４１としてインターネットを使用する場合であれば、空港外の外部サーバーなどに設けることが可能である。ドップラーソーダー観測装置２０としては、例えば特許文献１に記載されたような、フェーズドアレイ型の送受波器及び受波器を有するバイスタティック型のドップラーソーダーシステムを好ましく用いることができる。ドップラーソーダー観測装置２０として特許文献１に記載されたバイスタティック型のドップラーソーダーシステムを使用するものとして、ドップラーソーダー観測装置２０は、上空に音響ビームを放射しこの音響ビームからの散乱波を受信する送受波器２１と、送受波器から放射された音響ビームからの散乱波を受信する少なくとも２つの受波器２２，２３と、ドップラーソーダー観測装置２０の全体の制御を行う制御部２４と、送受波器２１及び受波器２２，２３での観測結果から観測データをネットワーク４１を介して情報提供サーバー３０に送信するデータ変換部２５と、与えられた動作パラメータに基づいて送受波器２１及び受波器２２，２３からなる観測ユニットを駆動するソーダー駆動部２６と、を備えている。制御用ＰＣ４０は、ネットワーク４１を介して制御部２４に接続される。遠方の管理者は、制御用ＰＣ４０からネットワーク４１を経由してドップラーソーダー観測装置２０の制御部２４にアクセスすることができ、ドップラーソーダー観測装置２０の運転制御や観測データの監視・回収などを行うことができる。特に、制御部２４はソーダー駆動部２６を制御することができるので、管理者は、制御用ＰＣ４０からドップラーソーダー観測装置２０の動作パラメータを変更することができる。動作パラメータについては後述する。 The Doppler soda observation device 20 is provided for observing wind disturbance in the range from the ground surface to a height of, for example, 300 ft near the end of the runway. The information providing server 30 is connected to the Doppler Soda observation device 20 installed in the restricted access area of the airport via the network 41, and in addition to the terminal building and the administration building at the airport, the Internet is used as the network 41. If it is used, it can be installed on an external server outside the airport. As the Doppler soda observation device 20, for example, a bistatic Doppler soda system having a phased array type transmitter / receiver and a receiver as described in Patent Document 1 can be preferably used. As a Doppler soda observation device 20 using the bistatic Doppler soda system described in Patent Document 1, the Doppler soda observation device 20 emits an acoustic beam in the sky and receives scattered waves from the acoustic beam. A transmitter / receiver 21, at least two receivers 22 and 23 that receive scattered waves from an acoustic beam radiated from the transmitter / receiver, a control unit 24 that controls the entire Doppler soda observation device 20, and a transmitter / receiver. The data conversion unit 25 that transmits the observation data from the observation results of the wave device 21 and the receivers 22 and 23 to the information providing server 30 via the network 41, and the transmitter / receiver 21 and the receiver based on the given operation parameters. It includes a soda drive unit 26 that drives an observation unit composed of wave devices 22 and 23. The control PC 40 is connected to the control unit 24 via the network 41. A distant administrator can access the control unit 24 of the Doppler soda observation device 20 from the control PC 40 via the network 41, and performs operation control of the Doppler soda observation device 20 and monitoring / collection of observation data. be able to. In particular, since the control unit 24 can control the soda drive unit 26, the administrator can change the operation parameters of the Doppler soda observation device 20 from the control PC 40. The operating parameters will be described later.
図示した例では、ドップラーソーダー観測装置２０は、空港において滑走路５０の０１端に近接して、航空機の運航に支障を与えないように地上に設置される。滑走路５０において航空機の着陸する方向が定まっている場合には、滑走路５０の着陸進入側の端部に近接してドップラーソーダー観測装置２０は設けられる。図示したものでは、２つの受波器２２，２３が、それらによって送受波器２１を挟んで形成される角が例えば９０°となるように配置されている。 In the illustrated example, the Doppler soda observation device 20 is installed on the ground in the vicinity of the 01 end of the runway 50 at the airport so as not to interfere with the operation of the aircraft. When the landing direction of the aircraft is determined on the runway 50, the Doppler soda observation device 20 is provided close to the end of the runway 50 on the landing approach side. In the figure, the two receivers 22 and 23 are arranged so that the angle formed by them sandwiching the transmitter / receiver 21 is, for example, 90 °.
本実施形態では、特許文献１に記載されるように、ドップラーソーダー観測装置２０は、例えば高さ３０ｆｔ刻みでその設置場所の上空の３次元での風向及び風速を例えば３秒間隔で観測することができる。特にフェーズアレイ型の構成であることにより、音響ビームの収束位置や発射及び受波方向の制御によって、滑走路５０の端部の位置の上空での３次元風向及び風速を所定の高さ（例えば３０ｆｔ）ごとに観測することができる。以下では、ドップラーソーダー観測装置２０の設置場所あるいは滑走路５０の端部であって、その場所の上空での３次元風向及び風速が観測される場所を観測場所と呼ぶ。本実施形態では、滑走路５０の端部の上方の、例えば７０ｆｔ、１００ｆｔ、１３０ｆｔ、１６０ｆｔ、２００ｆｔ、２３０ｆｔ、２６０ｆｔ及び３００ｆｔの各高さ（観測高さという）での３次元風向及び風速を観測するものとする。これとは別に、観測場所における高さ６ｆｔでの水平方向での風向及び風速も計測する。３次元での風向及び風速とは、水平面内での風向及び風速だけではなく、風の流れの鉛直成分すなわち鉛直流を測定して上昇方向（上昇流）及び下降方向（下降流）の風速を求めることを意味する。ドップラーソーダー観測装置２０からは、高さごとに、風の水平成分における風向及び風速の観測データと、鉛直流の向き（上昇流か下降流か）及び大きさの観測データとが情報提供サーバー３０に定期的に送られる。鉛直流の向きを含めて鉛直流の強さを表すときは、正の値で上昇流を表し、負の値で下降流を表す。 In the present embodiment, as described in Patent Document 1, the Doppler soda observation device 20 observes the wind direction and the wind speed in three dimensions above the installation location, for example, at intervals of 3 seconds at a height of 30 ft. Can be done. In particular, due to the phase array type configuration, the three-dimensional wind direction and wind speed in the sky above the position of the end of the runway 50 can be set to a predetermined height (for example, by controlling the convergence position of the acoustic beam, the emission and the receiving direction). It can be observed every 30ft). Hereinafter, the place where the Doppler soda observation device 20 is installed or the end of the runway 50 where the three-dimensional wind direction and speed are observed in the sky is referred to as an observation place. In the present embodiment, the three-dimensional wind direction and speed are observed above the end of the runway 50, for example, at heights of 70 ft, 100 ft, 130 ft, 160 ft, 200 ft, 230 ft, 260 ft and 300 ft (referred to as observation height). It shall be. Separately, the wind direction and speed in the horizontal direction at a height of 6 ft at the observation site are also measured. The wind direction and speed in three dimensions are not only the wind direction and speed in the horizontal plane, but also the vertical component of the wind flow, that is, the vertical DC, and the wind speed in the ascending direction (upflow) and the descending direction (downflow) is measured. Means to ask. From the Doppler sodar observation device 20, the information providing server 30 provides observation data of the wind direction and speed in the horizontal component of the wind and observation data of the direction (upstream or downflow) and magnitude of the lead DC for each height. Is sent regularly to. When expressing the strength of the vertical DC including the direction of the vertical DC, a positive value represents an upward flow and a negative value represents a downward flow.
ドップラーソーダー観測装置２０は、滑走路５０の端部の上空での高さごとの３次元風向及び風速を観測することはできるが、空港の周囲の例えば数ｋｍの領域の気象の状況を知ることはできない。航空会社などにおいてフライトプランを検討する際には空港の周囲の気象の状況も有用であるから、本実施形態の低層風情報提供システム１０では、情報提供サーバー３０が空港の周囲の気象の状況についての外部データを取得し、それを運航支援用端末４２に表示できるようにしている。外部データとしては、気象庁から提供されるメッシュ形式での降水強度分布データなどを用いることができる。 The Doppler Soda Observatory 20 can observe the three-dimensional wind direction and wind speed for each height above the end of the runway 50, but know the weather conditions in the area around the airport, for example, several kilometers. Can't. Since the weather conditions around the airport are also useful when an airline company or the like considers a flight plan, in the low-rise wind information providing system 10 of the present embodiment, the information providing server 30 determines the weather conditions around the airport. The external data of the above is acquired and displayed on the flight support terminal 42. As the external data, precipitation intensity distribution data in a mesh format provided by the Japan Meteorological Agency can be used.
情報提供サーバー３０は、図１に示すように、情報提供サーバー３０の全体の制御を行う制御部３１と、ドップラーソーダー観測装置２０から受信した観測データを格納する記憶部３３と、運航支援用端末４２からのコマンドを受けるとともに運航支援用端末４２に表示する画面データを生成する画面生成部３４と、航空無線システム４３を介して航空機に送信すべきテキスト文を生成する電文生成部３５とを備えている。情報提供サーバー３０は、運航支援用端末４２に対しては、運航支援用端末４２からの求めに応じてドップラーソーダー観測装置２０による現在及び過去の観測データや外部から入手した降水強度分布データを提供するウェブサーバーとして機能するものである。制御用ＰＣ４０は、ネットワーク４１を介して制御部３１に接続される。制御部３１は、情報提供サーバ３０によって運航支援用端末４２や航空機に対して情報を提供するときの提供用データ作成のためのしきい値パラメータの変更などを行うことができる。したがって、遠方の管理者は、特に航空機に対し、風速などで規定されるしきい値に応じてアラート（注意喚起）情報を含むデータを提供するときに、制御用ＰＣ４０からの操作により、データ提供時のしきい値を変更することができる。 As shown in FIG. 1, the information providing server 30 includes a control unit 31 that controls the entire information providing server 30, a storage unit 33 that stores observation data received from the Doppler soda observation device 20, and a flight support terminal. It is provided with a screen generation unit 34 that receives a command from 42 and generates screen data to be displayed on the flight support terminal 42, and a message generation unit 35 that generates a text sentence to be transmitted to an aircraft via the aeronautical radio system 43. ing. The information providing server 30 provides the flight support terminal 42 with current and past observation data by the Doppler soda observation device 20 and precipitation intensity distribution data obtained from the outside in response to a request from the flight support terminal 42. It functions as a web server. The control PC 40 is connected to the control unit 31 via the network 41. The control unit 31 can change the threshold parameter for creating the provision data when providing the information to the operation support terminal 42 and the aircraft by the information providing server 30. Therefore, the distant manager provides the data by the operation from the control PC 40, especially when providing the data including the alert (warning) information according to the threshold value defined by the wind speed or the like to the aircraft. You can change the hour threshold.
図２は、画面生成部３４が生成して運航支援用端末４２の表示装置に表示される画面６１の一例を示している。図２では丸付き文字を使用して画面を説明しているが、本明細書中では、文字を“［”と“］”とを挟むことによって丸付き文字を表現するものとする。例えば丸付き文字の“Ｘ”を“［Ｘ］”と表す。図２に示す画面６１では空港コードがＲＪＸＸである空港の滑走路番号０１の滑走路（ＲＷＹ）についての情報が表示されている。滑走路の両側にドップラーソーダー観測装置２０が設けられている場合には、同じ滑走路の１９端についての情報も提供可能であるから、［Ａ］で示すプルダウンメニューで滑走路番号の選択を行うことができる。複数の滑走路を有する空港であれば、同様に、他の滑走路についても選択可能である。 FIG. 2 shows an example of a screen 61 generated by the screen generation unit 34 and displayed on the display device of the operation support terminal 42. Although the screen is described using the circled characters in FIG. 2, in the present specification, the circled characters are expressed by sandwiching the characters between “[” and “]”. For example, the circled character "X" is represented as "[X]". On the screen 61 shown in FIG. 2, information about the runway (RWY) of the airport runway number 01 whose airport code is RJXX is displayed. When the Doppler soda observation devices 20 are provided on both sides of the runway, it is possible to provide information about the 19 ends of the same runway, so the runway number is selected from the pull-down menu shown in [A]. be able to. If the airport has multiple runways, other runways can be selected as well.
図２に示す画面６１では、ドップラーソーダー観測装置２０によって観測された風（ＷＩＮＤ）についての情報が表示されているが、［Ｂ］で示すプルダウンメニューで雨（ＲＡＩＮ）を選択すれば、その選択が画面生成部３４に伝えられ、それに応じて画面生成部３４は降水強度データを取り込んで空港周辺の例えば２５０ｍメッシュでの降水強度分布の画像を運航支援用端末４２に表示させる。画面６１の領域［Ｃ］は、観測時刻(OBS. TIME)を示している。図示したものでは協定世界時（ＵＴＣ）により時刻が表示されているが、適切な地方時での表示も可能である。［Ｄ］は自動更新(Auto Update)モードとするかどうかを選択するトグルボタンである。自動更新モードのときは、最新の観測データが画面６１に表示され、時間の経過とともに画面６１が更新される。一方、自動更新モードが解除されているときは、領域［Ｃ］の時刻が表示されている入力枠内に過去の日付及び時刻を入力すれば、その入力が画面生成部３４に受け付けられ、画面生成部３４は、入力された日付及び時刻の風の観測データを記憶部３３から呼び出して、呼び出した観測データに基づく表示画面を生成して運航支援用端末４２に表示させる。領域［Ｅ］は、画面６１において風況の時間変化をアニメーションにより表示するためのアイコンボタンなどを表示している。アニメーション表示を実行させると、例えば、６０分前(-60Min)から最新(Latest)の観測時刻までの風の変化が画面６１に表示されることになる。 On the screen 61 shown in FIG. 2, information about the wind (WIND) observed by the Doppler soder observation device 20 is displayed. If rain (RAIN) is selected from the pull-down menu shown in [B], the information is selected. Is transmitted to the screen generation unit 34, and accordingly, the screen generation unit 34 takes in the precipitation intensity data and displays an image of the precipitation intensity distribution around the airport, for example, on a 250 m mesh, on the flight support terminal 42. The area [C] on the screen 61 indicates the observation time (OBS. TIME). In the figure, the time is displayed in Coordinated Universal Time (UTC), but it is also possible to display it in an appropriate local time. [D] is a toggle button for selecting whether or not to set the automatic update mode. In the automatic update mode, the latest observation data is displayed on the screen 61, and the screen 61 is updated with the passage of time. On the other hand, when the automatic update mode is canceled, if a past date and time are input in the input frame in which the time in the area [C] is displayed, the input is accepted by the screen generation unit 34 and the screen is displayed. The generation unit 34 calls the wind observation data of the input date and time from the storage unit 33, generates a display screen based on the called observation data, and displays it on the flight support terminal 42. The area [E] displays an icon button or the like for displaying the time change of the wind condition by animation on the screen 61. When the animation display is executed, for example, the change in the wind from 60 minutes ago (-60Min) to the latest (Latest) observation time is displayed on the screen 61.
画面６１において［１］は、観測場所での高さ(AGL)ごとの水平風の状態、具体的には風向(DIR)と風速(SPD)と正対風成分の速度(HW)と横風成分の速度(XW)とが示されている。「ＧＮＤ」は観測場所での高さ６ｆｔでの風向及び風速を示している。これらの観測値は、航空気象での通常の取り扱いに基づき、２分間の平均値として示されている。図示した例には含まれていないが、例えば正対風成分または横風成分の速さの最大値がそれらの平均値より例えば１０ｋｔ以上大きい場合には、その旨がガストとして表示される。同様に、高さあたりの正対風成分あるいは横風成分の変化量が所定の値以上となる場合には、例えば高さが１００ｆｔ異なるときに正対風成分あるいは横風成分の速さの平均値が例えば１０ｋｔ以上異なるときに、その旨がウインドシア（高度シア）として表示される。［２］は観測場所での正対風成分の高さ分布をグラフとして示したものであり、［３］は横風成分の高さ分布をグラフとして示したものである。［２］及び［３］において、細い実線は０ｋｔを示し、太い実線は平均値を示し、点線は最大値および最小値を示している。実際の画面６１では、実線であるか点線であるかが異なるだけでなく、表示色も異なっており、容易に識別できるようになっている。また、［２］や［３］のグラフにおいて、ガストやウインドシアの発生が検出された高度帯については、その高度帯に該当する部分の地の色を変えて強調表示を行うことが好ましい。ガストやウインドシア（高度シア）として検出するときのしきい値は、上述のように、制御用ＰＣ４０からの制御によって変更することができる。なお、［１］において高さ(AGL)を示す数値の上下方向での表示位置は、地上からの高さに応じた位置となっており、［２］及び［３］、そして以下に説明する［４］のグラフでの高さ軸での各高さにも対応している。 On the screen 61, [1] indicates the state of the horizontal wind for each height (AGL) at the observation location, specifically, the wind direction (DIR), the wind speed (SPD), the velocity of the direct wind component (HW), and the crosswind component. The speed (XW) of is shown. "GND" indicates the wind direction and speed at a height of 6 ft at the observation site. These observations are shown as 2-minute averages based on normal handling in aviation weather. Although not included in the illustrated example, for example, when the maximum value of the speed of the front wind component or the cross wind component is larger than the average value of them by, for example, 10 kt or more, that fact is displayed as a gust. Similarly, when the amount of change in the headwind component or crosswind component per height is greater than or equal to a predetermined value, for example, when the heights differ by 100 ft, the average value of the speeds of the headwind component or crosswind component becomes. For example, when the difference is 10 kt or more, that fact is displayed as wind shear (advanced shear). [2] shows the height distribution of the headwind component at the observation location as a graph, and [3] shows the height distribution of the crosswind component as a graph. In [2] and [3], the thin solid line indicates 0 kt, the thick solid line indicates the average value, and the dotted line indicates the maximum value and the minimum value. In the actual screen 61, not only is it different whether it is a solid line or a dotted line, but also the display color is different, so that it can be easily identified. Further, in the graphs [2] and [3], it is preferable to highlight the altitude zone in which the occurrence of gust or wind shear is detected by changing the background color of the portion corresponding to the altitude zone. As described above, the threshold value when detecting as gusto or wind shear (advanced shear) can be changed by control from the control PC 40. In addition, the display position of the numerical value indicating the height (AGL) in the vertical direction in [1] is a position corresponding to the height from the ground, and will be described in [2] and [3], and below. It also corresponds to each height on the height axis in the graph of [4].
画面６１において［４］は、観測場所の上空での鉛直流の状態をグラフ表示している。水平方向での風成分ではないので、時間当たりの距離を表す単位であるｋｔ（ノット）によって鉛直流を表すことは運航乗務員にとって直観的ではなく、ここでは航空機の上昇率または下降率の単位に合わせてｆｔ／分（あるいはｆｐｍ(feet per minute)）を単位として鉛直流を表現している。鉛直流の強さは、水平風と同様に２分間の平均値で表すことができる。しかしながら後述するように、鉛直流については平均化の時間を短くする方が、パイロットの着陸動作の支援するためのよりよい情報となることが分かっている。例えば１分間の平均で鉛直流の強さを表すことが好ましい。図２に示す例では、鉛直流の強さが例えば３００ｆｔ／分以上となった場合に、注意喚起のため、その鉛直流が下降流であれば下向きの例えば赤色の矢印が示され、上昇流であれば上向きの例えば青色の矢印が示される。一般的なジェット旅客機の着陸時の降下率は７００ｆｔ／分程度であり、降下率が１０００ｆｔ／分以上となれば安定した進入(stabilized approach)とは言えなくなるので、１０００ｆｔ／分と７００ｆｔ／分との差である３００ｆｔ／分を、強い鉛直流成分があることを示すための矢印表示を行うか否かのしきい値とすることができる。このしきい値は、空港の地形的状況や運航する航空機の大きさなどに応じて変化させることができる。 On the screen 61, [4] is a graph showing the state of the vertical DC in the sky above the observation place. Since it is not a horizontal wind component, it is not intuitive for the flight crew to express the plumb bob by kt (knot), which is a unit of distance per hour, and here it is a unit of ascending or descending rate of the aircraft. In total, the plumb bob is expressed in units of ft / min (or fpm (feet per minute)). The strength of the vertical DC can be expressed by the average value for 2 minutes as in the case of horizontal wind. However, as will be described later, it has been found that shortening the averaging time for the plumb bob provides better information to assist the pilot's landing operation. For example, it is preferable to express the strength of vertical DC on average for 1 minute. In the example shown in FIG. 2, when the strength of the plumb bob is, for example, 300 ft / min or more, if the plumb bob is a downward flow, a downward, for example, red arrow is shown to call attention, and an upward flow is shown. If so, an upward, for example, blue arrow is shown. The descent rate of a general jet airliner at the time of landing is about 700 ft / min, and if the descent rate is 1000 ft / min or more, it cannot be said that the approach is stable, so 1000 ft / min and 700 ft / min. The difference of 300 ft / min can be used as a threshold value for whether or not to display an arrow to indicate that there is a strong vertical DC component. This threshold can be changed according to the topographical conditions of the airport and the size of the aircraft in operation.
画面６１において［５］の領域には、ガスト、ウインドシアあるいは強い鉛直流成分を検出したときに、注意を喚起するために、風変化を示す情報文が表示される。この情報文の表示は、注意喚起のためのものであるので、新たな事象が発生しない限り、ガストなどの発生を検出してから少なくとも所定の時間（例えば１０分間）は継続する。図示した例は、協定世界時で５：４６（０分前）に、高さ３００ｆｔから１００ｆｔの間において、−５００ｆｔ／分の下降流(DN DFT)が観測されたことを示している。 In the area [5] on the screen 61, an information sentence indicating a wind change is displayed in order to call attention when a gust, a wind shear, or a strong vertical DC component is detected. Since the display of this information text is for alerting, unless a new event occurs, it continues for at least a predetermined time (for example, 10 minutes) after the occurrence of gust or the like is detected. The illustrated example shows that a downdraft (DN DFT) of -500 ft / min was observed between heights of 300 ft and 100 ft at 5:46 (0 minutes ago) Coordinated Universal Time.
［６］の「ＡＣＡＲＳ」と記載されたボタンは、航空無線システム（ＡＣＡＲＳ）４３に対応したテキスト文（電文）を作成し、表示するためのものである。画面６１において「ＡＣＡＲＳ」のボタンをクリックすることによって、その旨が情報提供サーバー３０において画面生成部３４から電文生成部３５に伝えられ、電文生成部３５は、現在の風の状態に関するテキスト文を自動的に作成する。このテキスト文は、航空無線システム４３を介して送信可能な形式となっている。作成されたテキスト文は、画面生成部３４を介して運航支援用端末４２に送信され、運航支援用端末４２において別画面として表示される。図３は、作成されたテキスト文の一例を示している。このテキスト文の内容は、基本的には図２に示す画面６１における［１］、［２］、［３］、［４］及び［５］の表示内容をテキスト形式で表したものであり、［２］、［３］のグラフについても等幅文字を用いることによって図形的に表している。鉛直流に関連して画面６１の［４］の領域における下向きの矢印が表示されていることは、テキスト文では「ＤＮ」で示されている。図３には示されていないが、［４］の領域において上向きの矢印が表示されていることは、テキスト文では「ＵＰ」で示される。 The button described as "ACARS" in [6] is for creating and displaying a text sentence (telegram) corresponding to the aeronautical radio system (ACARS) 43. By clicking the "ACARS" button on the screen 61, the information providing server 30 notifies the telegram generation unit 35 from the screen generation unit 34, and the telegram generation unit 35 sends a text sentence regarding the current wind state. Created automatically. This text is in a format that can be transmitted via the aeronautical radio system 43. The created text sentence is transmitted to the flight support terminal 42 via the screen generation unit 34, and is displayed as a separate screen on the flight support terminal 42. FIG. 3 shows an example of the created text sentence. The content of this text sentence basically represents the display content of [1], [2], [3], [4] and [5] on the screen 61 shown in FIG. 2 in a text format. The graphs [2] and [3] are also graphically represented by using monospaced characters. The fact that the downward arrow in the area [4] of the screen 61 is displayed in relation to the plumb bob is indicated by "DN" in the text. Although not shown in FIG. 3, the fact that the upward arrow is displayed in the area [4] is indicated by "UP" in the text sentence.
航空無線システム４３に対応するテキスト文が運航支援用端末４２に表示されたら、そのテキスト文を運航者が有するＡＣＡＲＳ用の情報送信ソフトウェアにコピー・アンド・ペーストすることによって、航空無線システム４３を介して飛行中の航空機に対してこのテキスト文を送信することが可能になる。さらに、現在の風の状態に関するテキスト文を電文生成部３５から航空機に対して航空無線システム４３を介して直接送信することも可能である。テキスト文を航空機に対して直接送信できるようにすれば、航空機側からの要求により、航空会社の地上スタッフを介さずに、風の状態に関するテキスト文をその航空機に即時に送信することが可能になる。航空機においてインターネットに接続した機内Ｗｉ−Ｆｉシステムを使用できる場合には、その航空機の操縦席において画面６１を見ることも可能である。本実施形態の低層風情報提供システム１０では、ドップラーソーダー観測装置２０による上空の風の鉛直流成分の観測データに基づいて、航空機の一般的な着陸降下率に応じて定められるしきい値に基づき鉛直流成分が上昇流であるか下降流であるかを示す情報（上向き矢印及び下向き矢印での表示、あるいは「ＵＰ」及び「ＤＮ」の表示）と航空機の上昇率または降下率を表すときと同じ単位（すなわちｆｔ／分またはｆｐｍ）で表した鉛直流成分の強さを示す情報とを含むようにデータ提供を行うので、航空機の運航、特に着陸時における運航に役立つ形態で航空機や運航支援用端末４２に対して情報提供を行うことができる。 When the text sentence corresponding to the aeronautical radio system 43 is displayed on the flight support terminal 42, the text sentence is copied and pasted into the information transmission software for ACARS owned by the operator, thereby passing through the aeronautical radio system 43. It will be possible to send this text to an aircraft in flight. Further, it is also possible to directly transmit a text sentence regarding the current wind condition from the message generation unit 35 to the aircraft via the aeronautical radio system 43. If the text can be sent directly to the aircraft, it will be possible to immediately send the text about the wind condition to the aircraft at the request of the aircraft without going through the ground staff of the airline. Become. If an in-flight Wi-Fi system connected to the Internet can be used in an aircraft, it is also possible to see the screen 61 in the cockpit of the aircraft. In the low-rise wind information providing system 10 of the present embodiment, based on the observation data of the lead-DC component of the wind in the sky by the Doppler soda observation device 20, based on the threshold value determined according to the general landing / descent rate of the aircraft. Information indicating whether the lead DC component is an ascending flow or a descending flow (indications with upward and downward arrows, or indications of "UP" and "DN") and when indicating the ascending or descending rate of the aircraft. Since the data is provided so as to include information indicating the strength of the lead DC component expressed in the same unit (that is, ft / min or fpm), the aircraft and operation support are useful in the operation of the aircraft, especially at the time of landing. Information can be provided to the terminal 42.
図２に示す画面６１において［７］の領域では、過去５分間の１分ごと高さごとの水平風に関する数値表示がなされる。ここに示される数値は、風向、風速、正対風成分及び横風成分の２分間平均値である。ガストやウインドシアが観測された場合には、該当する数値を含む表示セルを例えば色を異ならせることによって強調表示する。［８］に示す「Ｈｉｓｔｏｒｙ」のボタンは、過去の所定時間（例えば１２時間）にわたる風の情報を示す履歴画面を運航支援用端末４２に表示するためのものである。履歴画面については後述する。［９］の領域には、低層風情報提供システム１０が設けられた空港の周辺の地図が表示される。この地図において、ドップラーソーダー観測装置２０の設置場所が「Ｏｂｓｅｖａｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ」として示されている。 In the area [7] on the screen 61 shown in FIG. 2, the numerical display regarding the horizontal wind for each height every minute for the past 5 minutes is made. The numerical values shown here are 2-minute average values of the wind direction, the wind speed, the direct wind component, and the crosswind component. When gusto or wind shear is observed, the display cell containing the corresponding numerical value is highlighted by, for example, different colors. The "History" button shown in [8] is for displaying a history screen showing wind information over a predetermined time (for example, 12 hours) in the past on the operation support terminal 42. The history screen will be described later. In the area [9], a map around the airport where the low-rise wind information providing system 10 is provided is displayed. In this map, the installation location of the Doppler soda observation device 20 is indicated as "Observation Point".
次に、履歴画面について説明する。図２の画面６１の「Ｈｉｓｔｏｒｙ」ボタンをクリックしたときに、図４に一例を示す履歴画面６２が表示される。履歴画面６２は、情報提供サーバー３０の画面生成部３４が、記憶部３３から観測データを読み出して生成するものであり、自動更新モードであれば現在時刻を終了時点とする過去の所定時間にわたる風の情報を示すものである。自動更新モードが解除されているときは、その時点で画面６１の領域［Ｃ］において指定されている時刻を終了時点とする過去の所定時間にわたる風の情報が表示される。ここで所定時間は、履歴画面６２上のボタン６３をクリックすることによって、例えば１時間（１ ｈｏｕｒ）、３時間（３ ｈｏｕｒ）、６時間（６ ｈｏｕｒ）及び１２時間（１２ ｈｏｕｒ）の中から選択することができる。「ＢＡＣＫ」と記載されたボタン６３は、元の画面６１に戻るために用いられる。 Next, the history screen will be described. When the "History" button on the screen 61 of FIG. 2 is clicked, the history screen 62 showing an example in FIG. 4 is displayed. The history screen 62 is generated by the screen generation unit 34 of the information providing server 30 by reading the observation data from the storage unit 33, and in the automatic update mode, the wind over a predetermined time in the past with the current time as the end point. It shows the information of. When the automatic update mode is canceled, wind information over a predetermined time in the past with the time specified in the area [C] of the screen 61 at that time as the end point is displayed. Here, the predetermined time can be set from, for example, 1 hour (1 hour), 3 hours (3 hours), 6 hours (6 hours), and 12 hours (12 hours) by clicking the button 63 on the history screen 62. You can choose. The button 63 described as "BACK" is used to return to the original screen 61.
図４に示す履歴画面６２は、ある日の協定世界時で２：３０から３：３０までの１時間の風の状態を観測した結果を示したものである。一番上のグラフ７１は、高さごとの水平成分の風速を示し、２番目のグラフ７２は高さごとの水平成分の風向を示している。図示される観測結果では、西北西から北西の風が吹き、風速も高さ２００ｆｔにおいて２０から２５ｋｔと大きかった。この時間帯ではガストの発生が確認されている。 The history screen 62 shown in FIG. 4 shows the result of observing the wind condition for one hour from 2:30 to 3:30 in Coordinated Universal Time one day. The top graph 71 shows the wind speed of the horizontal component for each height, and the second graph 72 shows the wind direction of the horizontal component for each height. According to the observed results shown, the wind was blown from west-northwest to northwest, and the wind speed was as high as 20 to 25 kt at a height of 200 ft. Gust has been confirmed during this time.
一番下のグラフ７３は、縦軸を高さ、横軸を時刻として、鉛直流の強さの高さ分布を示しており、鉛直流が強いほど、濃色で表示されている。実際の画面では上昇流が青色、下降流が赤色で示されるが、図４はカラー画像をグレースケールで表現したものであるので、この図からは上昇流か下降流かが区別できない。そこで図４に示すグラフ７３の青成分を抜き出したものを図５（ａ）に示し、赤成分を抜き出したものを図５（ｂ）に示す。図５に示したものでは、時刻２：４７（図示矢印ａ）、時刻２：５７（矢印ｂ）及び時刻３：２９（矢印ｃ）において強い上昇流が観測されている。図６は、図４に示すグラフの元となるデータであって、図４に表示されている時間範囲のうちの最初の１０分間を除いた時間範囲における高さごとの鉛直流の強さの時間変化を示している。図６における矢印ａ〜ｃは、それぞれ図４で矢印ａ〜ｃで表す時刻と同じ時刻を示している。なお図６に示すグラフは、２分平均で鉛直流の強さを示したものである。特に、時刻２：５６及び時刻３：３０には、空港に進入する航空機が強い上昇流を感じて操縦の修正操作が行われたことが報告されている。本実施形態の低層風情報提供システム１０で得られる鉛直流の強さは、実際に航空機を操縦しているパイロットの体感に概ね一致していることが分かった。 The graph 73 at the bottom shows the height distribution of the strength of the vertical DC with the vertical axis as the height and the horizontal axis as the time, and the stronger the vertical DC, the darker the color is displayed. On the actual screen, the ascending flow is shown in blue and the descending flow is shown in red, but since FIG. 4 is a grayscale representation of the color image, it is not possible to distinguish between the ascending flow and the descending flow from this figure. Therefore, the blue component of the graph 73 shown in FIG. 4 is extracted in FIG. 5 (a), and the red component is extracted in FIG. 5 (b). In the one shown in FIG. 5, strong updrafts are observed at time 2:47 (arrow a in the figure), time 2:57 (arrow b) and time 3:29 (arrow c). FIG. 6 is the data on which the graph shown in FIG. 4 is based, and shows the strength of the plumb bob for each height in the time range excluding the first 10 minutes of the time range displayed in FIG. It shows a change over time. The arrows a to c in FIG. 6 indicate the same times as the times represented by the arrows a to c in FIG. 4, respectively. The graph shown in FIG. 6 shows the strength of the vertical DC on a 2-minute average. In particular, at time 2:56 and time 3:30, it was reported that the aircraft entering the airport felt a strong updraft and the maneuvering correction operation was performed. It was found that the strength of the vertical DC obtained by the low-rise wind information providing system 10 of the present embodiment substantially matches the experience of the pilot who is actually operating the aircraft.
本実施形態の低層風情報提供システム１０によれば、空港に離着陸する航空機の運航に大きな影響を与える低層での鉛直流の状態についての情報を取得することができ、航空機の運航における鉛直流の影響を的確に評価することができるようになる。鉛直流の強さがあるしきい値（例えば３００ｆｔ／分）以上となったときに注意喚起を行うことによって、この低層風情報提供システム１０は、航空機のより安全な運航に寄与することができる。また、着陸復行などとなった場合に履歴画面６２から復行当時の風の状況を定量的に知ることができるから操縦操作の妥当性の検証などにも役立ち、操縦訓練などに際しても低層風情報提供システム１０は有効である。 According to the low-rise wind information providing system 10 of the present embodiment, it is possible to acquire information on the state of the plumb bob in the low-rise, which has a great influence on the operation of the aircraft taking off and landing at the airport, and the plumb bob in the operation of the aircraft. You will be able to accurately evaluate the impact. The low-rise wind information providing system 10 can contribute to safer operation of the aircraft by calling attention when the strength of the plumb bob exceeds a certain threshold value (for example, 300 ft / min). .. In addition, when a go-around occurs, the history screen 62 can be used to quantitatively know the wind conditions at the time of the go-around, which is useful for verifying the validity of maneuvering operations, and is also useful for maneuvering training. The information providing system 10 is effective.
図７は、海岸近くに位置するある空港において、晴天の日中の風の状態を履歴画面６２として表示させた例を示している。ここでは時刻は地方時で表されており、７：００から１３：００までの６時間の風の状態が示されている。ここでも一番上のグラフは水平成分での風速を表し、２番目のグラフは水平成分での風向を示し、３番目のグラフは鉛直流の強さの高さ分布を示している。この空港は海陸風の影響を受けやすい空港であるが、全体として水平風は１０ｋｔ程度以下であって穏やかである。風向が大きく変化していることからも分かるように、９：３０から１０：００の間に陸風から海風への風向変化が起きている。この風向変化のタイミングで鉛直流では、強い上昇下降流が観測されている。このことから、この空港は、海陸風の風向変化に伴って水平風が弱くても強い鉛直流が吹くという特徴を有することが分かる。空港ごとの特徴は、これまでは複数のパイロットの経験に基づいて定性的には知られていたが、本実施形態の低層風情報提供システム１０によれば、履歴画面６２を用いることにより、特に鉛直流について空港ごとの特徴を定量的に把握することが可能になる。 FIG. 7 shows an example in which the state of the wind during the daytime on a clear day is displayed as a history screen 62 at a certain airport located near the coast. Here, the time is represented by local time, which shows the wind condition for 6 hours from 7:00 to 13:00. Again, the top graph shows the wind speed in the horizontal component, the second graph shows the wind direction in the horizontal component, and the third graph shows the height distribution of the strength of the plumb bob. This airport is easily affected by land and sea breeze, but the horizontal wind is about 10 kt or less as a whole and is calm. As can be seen from the large change in wind direction, the wind direction changes from land breeze to sea breeze between 9:30 and 10:00. At the timing of this change in wind direction, a strong ups and downs are observed in the plumb bob. From this, it can be seen that this airport has the characteristic that strong vertical DC is blown even if the horizontal wind is weak due to the change in the wind direction of the land and sea breeze. The characteristics of each airport have been qualitatively known based on the experience of a plurality of pilots, but according to the low-rise wind information providing system 10 of the present embodiment, the history screen 62 is particularly used. It will be possible to quantitatively understand the characteristics of each airport regarding plumb bob.
次に、本実施形態の低層風情報提供システム１０における鉛直流の強さの時間平均を求めるための平均化時間について説明する。上述したように、航空気象の分野では、水平風については風向及び風速ともに２分間平均値、すなわち平均化時間を２分とする移動平均値が広く用いられている。しかしながら、本発明者らの検討によれば、鉛直流の強さを表すために用いる平均化時間は２分よりも短くすることが好ましいことが分かった。図８は、図４に示した履歴画面６３を生成する際に用いた鉛直流の強さについての実観測データを異なる平均化時間で平均化した結果を示している。この例では、時刻２：５７において強い上昇流が観測され、ほぼ同時刻である２：５６には、着陸進入中の航空機においても上昇流を感じて操縦の修正が行われている。図８は、時刻２：５６を含む時刻２：５０から時刻３：００までの１０分間の鉛直流の高さごとの強さを示すグラフであり、（ａ）は２分間平均で強さを表し、（ｂ）は１分間平均で強さを表し、（ｃ）は３０秒平均で強さを表している。平均化時間が２分では平均化されて強い鉛直流とは言えないが、平均化時間が１分とするとしきい値である３００ｆｔ／分を超える鉛直流として検出され、平均化時間が３０秒であれば４００ｆｔ／分を超える鉛直流として検出される。 Next, the averaging time for obtaining the time average of the strength of the vertical DC in the low-rise wind information providing system 10 of the present embodiment will be described. As described above, in the field of aeronautical meteorology, a 2-minute average value for both the wind direction and the wind speed, that is, a moving average value with an averaging time of 2 minutes is widely used for horizontal winds. However, according to the studies by the present inventors, it was found that the averaging time used to express the strength of the vertical DC is preferably shorter than 2 minutes. FIG. 8 shows the results of averaging the actual observation data on the strength of the vertical DC used when generating the history screen 63 shown in FIG. 4 at different averaging times. In this example, a strong updraft was observed at time 2:57, and at about the same time, 2:56, the updraft was felt even in the aircraft approaching landing, and the maneuvering was corrected. FIG. 8 is a graph showing the strength of each height of the vertical DC for 10 minutes from time 2:50 to time 3:00 including time 2:56, and (a) shows the strength on average for 2 minutes. (B) represents the strength on average for 1 minute, and (c) represents the strength on average for 30 seconds. If the averaging time is 2 minutes, it cannot be said to be a strong plumb bob, but if the averaging time is 1 minute, it is detected as a plumb bob that exceeds the threshold value of 300 ft / min, and the averaging time is 30 seconds. If so, it is detected as a vertical DC exceeding 400 ft / min.
航空機において強い鉛直流を感じたという事象と、低層風情報提供システム１０として強い鉛直流を検出したという事象との関係を調べると、平均化時間が２分であると、航空機側で感じた強い鉛直流を低層風情報提供システム１０では検出できないことがあったが、平均化時間を１分とすることにより、航空機側で検出した強い鉛直流と低層風情報提供システム１０で検出した強い鉛直流が概ね一致するようになった。航空機が小型である場合は、より小スケールの風の擾乱の影響を受けやすくなるので、小型機の操縦感覚に合わせて低層風情報提供システム１０において強い鉛直流を検出するためには、より短い平均化時間、例えば３０秒の平均化時間の方が好ましい可能性がある。したがって、旅客機サイズの航空機を対象として本実施形態の低層風情報提供システム１０を運用する場合には、水平風については平均化時間は２分のままでよいと考えられるが、鉛直流については平均化時間を２分未満とし、例えば１分とすることが好ましい。 Examining the relationship between the event that a strong plumb bob was felt in the aircraft and the event that the low-rise wind information providing system 10 detected a strong plumb bob, the aircraft felt that the averaging time was 2 minutes. In some cases, the plumb bob could not be detected by the low-rise wind information providing system 10, but by setting the averaging time to 1 minute, the strong plumb bob detected on the aircraft side and the strong plumb bob detected by the low-rise wind information providing system 10 Came to be roughly the same. Smaller aircraft are more susceptible to smaller scale wind disturbances, so it is shorter for the low-rise wind information providing system 10 to detect strong plumb power to match the maneuvering sensation of the smaller aircraft. An averaging time, such as 30 seconds, may be preferred. Therefore, when operating the low-rise wind information providing system 10 of the present embodiment for a passenger aircraft size aircraft, it is considered that the averaging time for horizontal wind may remain 2 minutes, but the averaging time for plumb bob is averaged. The conversion time is preferably less than 2 minutes, for example 1 minute.
次に、ドップラーソーダー観測装置２０に設けられた制御部２４及びソーダー駆動部２６によるドップラーソーダー観測装置２０の制御とその動作パラメータの設定とについて説明する。ドップラーソーダー観測装置２０自体は、通常、滑走路５０の端部近くに設けられるので、空港の運用時間中には近づくことが困難である。一方、ドップラーソーダー観測装置２０は、フェーズドアレイ型の送受波器２１及び受波器２２，２３を使用しており、測定高度や測定周波数、音響出力、音響パルス幅などの設定と制御が可能である。上述したように本実施形態では、ソーダー駆動部２６は制御部２４によって制御され、制御部２４にはネットワーク４１を介して制御用ＰＣ４０が接続しており、制御用ＰＣ４０からドップラーソーダー観測装置２０を遠隔制御することができる。制御用ＰＣ４０からの制御によって設定可能なパラメータや実行可能な制御の内容は以下の通りである。 Next, the control of the Doppler sodar observation device 20 by the control unit 24 and the sodar drive unit 26 provided in the Doppler sodar observation device 20 and the setting of the operation parameters thereof will be described. Since the Doppler soda observation device 20 itself is usually provided near the end of the runway 50, it is difficult to approach it during the operating hours of the airport. On the other hand, the Doppler soda observation device 20 uses a phased array type transmitter / receiver 21 and receivers 22 and 23, and can set and control the measurement altitude, measurement frequency, acoustic output, acoustic pulse width, and the like. is there. As described above, in the present embodiment, the soda drive unit 26 is controlled by the control unit 24, the control PC 40 is connected to the control unit 24 via the network 41, and the Doppler soda observation device 20 is connected from the control PC 40. It can be controlled remotely. The parameters that can be set by the control from the control PC 40 and the contents of the control that can be executed are as follows.
（１）測定高度の変化に音響出力及び音響パルス幅の最適化：
ドップラーソーダー観測装置２０は音波を使用するので、周囲環境などによっては必要な高さまでの測定を行えないことがある。測定高度が不足する場合には、送信される音響ビームの出力を増大したり、パルス幅を広げことで探知能力を向上させる。通常時には、周辺への音漏れを低減するために、音響出力を小さくしたモード（パワーセーブモード）でドップラーソーダー観測装置２０を運転する。
(1) Optimization of acoustic output and acoustic pulse width for changes in measurement altitude:
Since the Doppler soda observation device 20 uses sound waves, it may not be possible to measure to a required height depending on the surrounding environment and the like. When the measurement altitude is insufficient, the detection capability is improved by increasing the output of the transmitted acoustic beam or widening the pulse width. Normally, the Doppler soda observation device 20 is operated in a mode (power save mode) in which the acoustic output is reduced in order to reduce sound leakage to the surroundings.
（２）周波数変更による周囲音響雑音帯域と固定反射を回避した測定機能の維持
周辺雑音と同じ周波数を用いて測定を行うと精度の高い測定を行うことができない。また、ドップラーソーダー観測装置２０の周辺の固定物体からの反射波による影響を軽減することが望まれる。音響ビームの周波数を変更することによって、周辺雑音の影響を低減することができ、またビームパターンが変化して固定物体から反射波の影響を低減することができる。
(2) Maintenance of measurement function avoiding ambient acoustic noise band and fixed reflection due to frequency change If measurement is performed using the same frequency as ambient noise, highly accurate measurement cannot be performed. Further, it is desired to reduce the influence of the reflected wave from the fixed object around the Doppler soda observation device 20. By changing the frequency of the acoustic beam, the influence of ambient noise can be reduced, and the influence of the reflected wave from a fixed object can be reduced by changing the beam pattern.
（３）音響素子の感度変化及びエコー強度の変化に対応した受信機感度の適正化：
送受波器２１や受波器２２．２３に用いる音響素子は経時変化によって感度が低下することがある。また、環境条件によっては上空の風からのエコーが弱い状態が続くことがある。このように音響素子の感度が低下したりエコーが弱い状態が続くときには、送受波器２１及び受波器２２，２３における受信感度を上昇させる。
(3) Optimization of receiver sensitivity corresponding to changes in sensitivity of acoustic elements and changes in echo intensity:
The sensitivity of the acoustic element used in the transmitter / receiver 21 and the receiver 22.23 may decrease due to aging. In addition, depending on the environmental conditions, the echo from the wind in the sky may continue to be weak. When the sensitivity of the acoustic element decreases or the echo continues to be weak in this way, the reception sensitivity of the transmitter / receiver 21 and the receivers 22 and 23 is increased.
（４）位相合成時のテーパー係数変更による最適なビームパターンへの変更：
特許文献１に記載されるように、フェーズドアレイ型のドップラーソーダー観測装置２０では、送受波器２１及び受波器２２，２３の各々ごとに信号の位相合成を行っている。位相合成では、テーパー(taper)係数（シェーディング係数ともいう）というパラメータを用いるが、テーパー係数を変化させることによって、より最適なビームパターンへの変更が可能であり、固定物体からの反射波の影響を回避したり、指向性を向上させることによるパワー増大が可能である。テーパー係数の変更によって音響ビームの中心の指向性が鋭くなり、例えば９ｄＢ程度のパワー増大が可能である。しかしながらこのようにしてパワーを増大した場合には、指向性におけるサイドローブが増大して周辺の固定物体からの反射を拾いやすくなることがある。
(4) Change to the optimum beam pattern by changing the taper coefficient during phase synthesis:
As described in Patent Document 1, in the phased array type Doppler soda observation device 20, the phase synthesis of signals is performed for each of the transmitter / receiver 21 and the receivers 22 and 23. In phase synthesis, a parameter called the taper coefficient (also called shading coefficient) is used, but by changing the taper coefficient, it is possible to change to a more optimal beam pattern, and the effect of reflected waves from a fixed object. It is possible to increase the power by avoiding the above and improving the directivity. By changing the taper coefficient, the directivity of the center of the acoustic beam becomes sharp, and it is possible to increase the power by, for example, about 9 dB. However, when the power is increased in this way, the side lobes in directivity may increase, making it easier to pick up reflections from surrounding fixed objects.
（５）空港の運用時間等の変更に対応した装置運転時間の変更設定：
ドップラーソーダー観測装置２０は、音波を発生する装置であることもあり、空港の運用時間外には運転を停止した方が好ましい場合がある。このため、あらかじめ内蔵タイマなどによりドップラーソーダー観測装置２０の起動と停止とを制御することがあるが、空港の運用時間が変更になった場合には、ドップラーソーダー観測装置２０の起動時刻と停止時刻とを変更しなければならない。そこで制御部２４からの設定によって、ソーダー駆動部２６の内蔵タイマによる起動時刻と停止時刻とを変更する。
(5) Change setting of device operating time corresponding to changes in airport operating time, etc .:
The Doppler soda observation device 20 may be a device that generates sound waves, and it may be preferable to stop the operation outside the operating hours of the airport. Therefore, the start and stop of the Doppler soda observation device 20 may be controlled in advance by a built-in timer or the like, but when the operating time of the airport is changed, the start time and stop time of the Doppler soda observation device 20 may be controlled. And must be changed. Therefore, the start time and stop time by the built-in timer of the soda drive unit 26 are changed by the setting from the control unit 24.
以上説明した低層風情報提供システム１０を用いることにより、水平流だけでなく鉛直流の状態も含めて観測場所における低層風の状態を的確に知ることができるようになり、空港に設置した場合には、着陸復行の回数の減少や就航率の向上といった効果が得られるとともに、着陸復行やダイバートを行うことによって余計に消費されることとなる燃料を節約することも可能になる。 By using the low-rise wind information providing system 10 described above, it becomes possible to accurately know the low-rise wind state at the observation site including not only the horizontal flow but also the state of the vertical DC, and when installed at the airport, it becomes possible. In addition to the effects of reducing the number of go-arounds and improving the service rate, it is also possible to save the fuel that would be consumed by the go-arounds and diverts.
１０ 低層風情報提供システム
２０ ドップラーソーダー観測システム
２１ 送受波器
２２，２３ 受波器
２４，３１ 制御部
２５ データ変換部
２６ ソーダー駆動部
３０ 情報提供サーバ
３３ 記憶部
３４ 画面生成部
３５ 電文生成部
４０ 制御用ＰＣ
４１ ネットワーク
４２ 運航支援用端末
４３ 航空無線システム（ＡＣＡＲＳ）
５０ 滑走路
６１ 画面
６２ 履歴画面
10 Low-rise wind information provision system 20 Doppler soda observation system 21 Transmitter / receiver 22,23 Receiver 24,31 Control unit 25 Data conversion unit 26 Soda drive unit 30 Information provision server 33 Storage unit 34 Screen generation unit 35 Message generation unit 40 Control PC
41 Network 42 Operation support terminal 43 Aviation Radio System (ACARS)
50 Runway 61 screen 62 History screen
Claims (10)
前記観測場所における高さごとの３次元風向及び風速を観測する風リモート観測装置と、
前記風リモート観測装置からの観測データを提供用のデータに変換する情報提供サーバーと、
を有し、
前記提供用のデータは、風の水平成分の変化及び鉛直流成分の強さをしきい値と比較して前記しきい値以上であるときに、前記しきい値以上の値が観測された高さとともに、前記しきい値以上の水平成分の変化及び鉛直流成分の強さが観測されたことを示す情報を含んでいる、低層風情報提供システム。 It is a low-rise wind information providing system that provides information about the wind in the area from the surface of the earth to a predetermined height at the observation site.
A wind remote observation device that observes the three-dimensional wind direction and speed for each height at the observation location, and
An information providing server that converts the observation data from the wind remote observation device into data for provision, and
Have,
The data for the provision is the high value observed above the threshold value when the change in the horizontal component of the wind and the strength of the vertical DC component are compared with the threshold value and are equal to or higher than the threshold value. In addition, a low-rise wind information providing system that includes information indicating that a change in the horizontal component above the threshold value and the strength of the vertical DC component have been observed.
前記鉛直流成分の強さは、前記第１の平均化時間よりも短い第２の平均化時間によって平均化されて前記しきい値を比較される、
請求項１に記載の低層風情報提供システム。 The provided data include wind direction and velocity data for each height in the horizontal component of the wind averaged in the first averaging time.
The strength of the plumb component is averaged by a second averaging time shorter than the first averaging time and the thresholds are compared.
The low-rise wind information providing system according to claim 1.
前記端末から要求があったときに、前記画面生成部は、前記要求で指定された期間における、風の水平成分における高さごとの風速の時間変化を示す第１のグラフと、風の水平成分における高さごとの風向の時間変化を示す第２のグラフと、高さごとの前記鉛直流成分の強さの時間変化を示す第３のグラフとを含む履歴画面のデータを生成し、
前記履歴画面のデータを前記端末に送信する、請求項６に記載の低層風情報提供システム。 The information providing server has a storage unit that stores the past observation data.
When requested by the terminal, the screen generator has a first graph showing the time change of the wind speed for each height in the horizontal component of the wind in the period specified by the request, and the horizontal component of the wind. Generates history screen data including a second graph showing the time change of the wind direction for each height and a third graph showing the time change of the strength of the vertical DC component for each height.
The low-rise wind information providing system according to claim 6, which transmits the data of the history screen to the terminal.
前記情報提供サーバは、遠隔からの指令に応じて前記提供用のデータを提供するときのしきい値を変更する第２の制御部を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の低層風情報提供システム。 The wind remote observation device includes a first control unit that sets operating parameters of the wind remote observation device in response to a remote command.
The information providing server according to any one of claims 1 to 8, further comprising a second control unit that changes a threshold value when providing the providing data in response to a remote command. Low-rise wind information provision system.
The low-rise wind information providing system according to any one of claims 1 to 9, wherein the wind remote observation device is a Doppler soda observation device.
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