JP2023501740A - 航空機航法のエンドツーエンド無人制御システムおよび監視システム - Google Patents

航空機航法のエンドツーエンド無人制御システムおよび監視システム Download PDF

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Abstract

航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つと通信する制御システムが記載される。制御システムは、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信された無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを、測定データを報告する無人航空機（ＵＡＶ）から取得する。制御システムはまた、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに近接する空域内のＵＡＶの位置に基づいて、ＲＦ信号が値の範囲内にあることを測定データが示すかどうかを判定する。制御システムは、測定データおよびＵＡＶの位置に基づいて、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されるＲＦ信号をさらに制御する。制御システムによって実行される方法も記載される。【選択図】図５１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年１１月１５日に出願された「ＰＯＲＴＡＢＬＥ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＬＡＮＤＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国仮特許出願第６２／９３６，０６５号の利益および優先権を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の主題は、一般に、計器着陸システム（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｌａｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ：ＩＬＳ）を含む航法支援システムおよび航空機監視システムに関し、より詳細には、可搬型計器着陸システム（ｐｏｒｔａｂｌｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｌａｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ：ＰＩＬＳ）に関する。本開示の主題はまた、一般に、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムによって送信されるＲＦ信号の制御に関する。
配備可能なＩＬＳ（ｄｅｐｌｏｙａｂｌｅ ＩＬＳ：Ｄ－ＩＬＳ）システムには、５～７日以内に移動、配備、および飛行確認することができる従来のＩＬＳが含まれる。このソリューションは、災害復旧および一時的な軍事基地のために航空機滑走路を設定するのに理想的である。現在生産されているところでは、これらのシステムは、伝統的なＩＬＳシステムを利用する軍用航空機のための実行可能な航空機精密アプローチのソリューションを軍事に提供している。
一方で、ミッションは進化しており、現在、タクティカルシステムの要件は、輸送のためのはるかに小さいフットプリント、および非常に機敏な配備能力を要求している。いくつかのソリューションは、新しいアビオニクスを含み、これは、いくつかの既存の航空機がこれらのシステムと通信することができないため望ましくない。他のソリューションとしては、トランスポンダ着陸システム（Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ Ｌａｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＴＬＳ）が挙げられる。ＴＬＳソリューションは、理論的には、従来のＤ－ＩＬＳと比較してフットプリントが小さいことを約束するが、高精度アプローチレーダ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｒａｄａｒ：ＰＡＲ）と同様の深刻な動作上の制限およびリスクを有する。ＴＬＳは、航空交通管制を用いた航空機からの能動的な通信を必要とする。厳しい環境では、これは航空機が無線周波数をブロードキャストしなければならないことを意味する。モード５トランスポンダを使用する場合であっても、これは潜在的に、ステルス航空機を受動的検出による位置特定の危険にさらす。ＴＬＳはまた、任意の一度に接近する航空機の数を制限する。最後に、パイロットは、ＰＡＲと同様に、経時的に著しいコストの影響をもたらすこの非伝統的な手法について訓練され、認定される必要がある。
航行支援施設が設置または変更される場合、空中装備を使用して較正されなければならない。従来、これは、航空機内のパイロット／乗務員、ならびに地上の技術者を必要とする。パイロット／航空機乗務員は、通信無線機を使用して、空間内の信号に対する必要な変更を地上技術者に伝達し、地上技術者はその後、システムパラメータを手動で変更して変更を行う。飛行チェックは、スケジュールすることが困難であり、時間がかかり、高価であり、軍事用途などの厳しい環境で実行するには危険である。地上でシステムを変更する人間の技術者は、変更を検証するためにいくつかのパターンを数回飛行させ、飛行時間を延長する必要があり得る。人間の調整は正しくない可能性があり、飛行チェック時間をさらに長くする可能性がある。したがって、既存の手動調整プロセスは、面倒であり、潜在的にエラーを起こしやすく、厳しい環境で実行するのは危険である。
本開示の本発明の概念の実施形態によれば、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）が記載される。ＰＩＬＳは、複数のアンテナ無線ユニットを含み、各アンテナ無線ユニットは、アンテナ素子の送信パラメータを設定するように構成される。ＰＩＬＳはまた、アンテナ素子のグライドスロープ非撮像アンテナアレイを備えるグライドスロープを含み、グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。グライドスロープは、グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに、グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを通信するように構成される。ＰＩＬＳはまた、アンテナ素子のローカライザアンテナアレイを備えるローカライザを含み、ローカライザアンテナアレイの各アンテナ素子は、複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。ローカライザは、ローカライザアンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに、グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを通信するように構成される。ＰＩＬＳはまた、複数のアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを生成するために、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信するように構成された制御システムを含む。
実施形態によれば、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のアンテナ無線ユニットも記載される。アンテナ無線ユニットは、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用して送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを含む通信を受信するように構成された送信回路を備える。送信回路はまた、送信パラメータを使用してＲＦ信号を生成するように構成される。送信回路は、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用してＲＦ信号を送信するようにさらに構成される。
実施形態によれば、可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）のグライドスロープも記載される。グライドスロープは、非撮像アンテナアレイを備え、非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。グライドスロープはまた、非撮像アンテナアレイのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに結合された処理回路を含む。処理回路は、複数のアンテナ無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータをＰＩＬＳの制御システムから受信するように構成される。処理回路はまた、受信データに基づいて、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するように構成される。処理回路は、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをアンテナ無線ユニットに通信するようにさらに構成される。
実施形態によれば、可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）のローカライザも記載される。ローカライザはアンテナアレイを備え、アンテナアレイの各アンテナ素子は、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。ローカライザはまた、アンテナアレイのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに結合された処理回路を備える。処理回路は、ＰＩＬＳのそれぞれの無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータをＰＩＬＳの制御システムから受信するように構成される。処理回路はまた、受信データに基づいて、アンテナアレイのアンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するように構成される。処理回路は、アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信するようにさらに構成される。
実施形態によれば、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のアンテナ無線ユニットによって実行される方法が記載される。本方法は、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用して送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを含む通信を受信することを含む。本方法はまた、送信パラメータを使用して無線周波数（ＲＦ）信号を生成することを含む。本方法は、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用してＲＦ信号を送信することをさらに含む。
実施形態によれば、可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）のグライドスロープによって実行される方法が記載される。グライドスロープは、非撮像アンテナアレイを備え、非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。本方法は、ＰＩＬＳのそれぞれの無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータをＰＩＬＳの制御システムから受信することを含む。本方法はまた、受信データに基づいて、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成することを含む。本方法は、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信することをさらに含む。
実施形態によれば、可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）のローカライザによって実行される方法が記載される。ローカライザはアンテナアレイを備え、アンテナアレイの各アンテナ素子は、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。本方法は、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータをＰＩＬＳの制御システムから受信することを含む。本方法はまた、受信データに基づいて、アンテナアレイのアンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成することを含む。本方法はまた、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信することを含む。
いくつかの他の実施形態によれば、可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）の制御システムも記載される。制御システムは、無人航空機システム（ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｉｒｃｒａｆｔ ｓｙｓｔｅｍ：ＵＡＳ）と通信するように構成されたトランシーバを備える。制御システムはまた、プロセッサおよびメモリを備え、メモリは、プロセッサによって実行されると、ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを、トランシーバを使用してＵＡＳから受信するように、プロセッサを動作させる実行可能命令を含む。メモリはまた、プロセッサによって実行されると、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第２のＲＦ信号を生成するために、ローカライザおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたＰＩＬＳのアンテナ無線ユニットによって使用される送信パラメータを生成するために、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを生成するように、プロセッサを動作させる実行可能命令を含む。メモリは、プロセッサによって実行されると、送信パラメータを生成するためにローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータをローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信するように、プロセッサを動作させる実行可能命令をさらに含む。
いくつかの他の実施形態によれば、可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）の制御システムによって実行される方法が記載される。本方法は、ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを、制御システムのトランシーバを使用して無人航空機システム（ＵＡＳ）から受信することを含む。本方法はまた、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを生成して、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第２のＲＦ信号を生成するために、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたＰＩＬＳのアンテナ無線ユニットによって使用される送信パラメータを生成することを含む。本方法は、送信パラメータを生成するためにローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信することをさらに含む。
本明細書に記載されるように、可搬型ＩＬＳ（ＰＩＬＳ）ソリューションは、ソフトウェア定義無線（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｒａｄｉｏ：ＳＤＲ）トランシーバを使用する軽量で低電力のローカライザを含む。ＳＤＲは、小型パッケージにおいて動的な柔軟性を提供し、個々のアンテナ素子の調整制御を可能にする分散アーキテクチャを介して従来のアンテナアレイの性能を実現することを可能にする。
ＰＩＬＳはまた、従来のＩＬＳグライドスロープを提供するために、地上配置アンテナの適応ビームフォーミングネットワークを利用する。グライドスロープ電子機器は、ローカライザに利用される同一の現場実証済みトランシーバ構成要素を組み込む。従来のグライドスロープマスト、および設定、調整、および較正に関連する複雑さ、ならびに空域地形の制限を排除することによって、配備がはるかに速く、輸送がはるかに小さく、最も困難な空域地形条件での使用に適したシステムを導入することができる。
ソリューション全体を２人の人員で２時間未満で配備することができる。設計実験の一部として、Ｔｈａｌｅｓは、これらの現場で実証された技術の機械的パッケージングを設計し、ソリューションが単一の４６３Ｌパレット位置に保管できることを実証する。２時間のセットアップ時間をサポートするために、Ｔｈａｌｅｓは飛行チェックの前にＩＬＳ信号を空間内で較正するためにドローンを使用して既に進行中の研究開発を活用する。ＰＩＬＳまたは小型フットプリント精度手法着陸能力（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｌａｎｄｉｎｇ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ：ＳＦ－ＰＡＬＣ）用途の場合、ＧＰＳが認められない環境用のドローン位置特定ソリューションを開発し、試験する必要がある。最後に、較正ドローンの使用は、ＩＬＳシグナルインスペースのリアルタイム調整および較正に拡張される。完全にデジタルで適応的な設計が与えられると、いくつかのダウンレンジの場所および高度でのドローンからのリアルタイムのフィードバックは、サイト固有の反射および配備を排除するために、空間内のローカライザおよびグライドスロープ信号の迅速な調整を可能にする。
いくつかの実施形態によれば、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つと通信する制御システムによって実行される方法が記載される。本方法は、測定データを報告する無人航空機（ＵＡＶ）から、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信された無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを取得することを含む。本方法はまた、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに近接する空域内のＵＡＶの位置に基づいて、ＲＦ信号が値の範囲内にあることを測定データが示すかどうかを判定することを含む。本方法は、測定データおよびＵＡＶの位置に基づいて、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されるＲＦ信号を制御することをさらに含む。
いくつかの実施形態によれば、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つと通信する制御システムが記載される。制御システムは、プロセッサと、プロセッサによって実行されると、測定データを報告する無人航空機（ＵＡＶ）から航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信された無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを取得することを含む動作をプロセッサに実行させる実行可能命令を含むメモリとを備える。メモリはまた、プロセッサによって実行されると、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに近接する空域内のＵＡＶの位置に基づいて、ＲＦ信号が値の範囲内にあることを測定データが示すかどうかを判定することを含む動作をプロセッサに実行させる実行可能命令を含む。メモリは、プロセッサによって実行されると、測定データおよびＵＡＶの位置に基づいて、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されるＲＦ信号を制御することを含む動作をプロセッサに実行させる実行可能命令をさらに含む。
いくつかの実施形態によれば、非一時的コンピュータ可読媒体に含まれるコンピュータプログラム製品が記載される。コンピュータプログラム製品は、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つと通信する制御システムのプロセッサによって実行されると、制御システムに本明細書に記載の様々な方法の動作を実行させる実行可能命令を含む。
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、本発明の範囲および精神の範囲内の様々な変更および修正がこの詳細な説明から当業者に明らかになるので、単なる例示として与えられることを理解されたい。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の１つまたは複数の例示的な態様を示し、詳細な説明と共に、それらの原理および実装形態を説明するのに役立つ。
本開示の実施形態による例示的な可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）を示すブロック図である。
本開示の実施形態による例示的なアンテナ無線ユニットを示すブロック図である。
本開示の実施形態による可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のアンテナ無線ユニットによって実行される方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳの例示的なローカライザを示すブロック図である。
本開示の実施形態による可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のローカライザによって実行される方法を示すフローチャートである。
当技術分野で知られているアンテナ素子の列からなる固定ベースの８素子設置ローカライザアレイの一例を示す図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳのローカライザのアンテナアレイの例示的なアンテナ素子としての例示的なデュアルダイポールアンテナを示す図である。
本開示の実施形態による８素子アレイによって放射されるコースプラス側帯波（ｃｏｕｒｓｅ ｐｌｕｓ ｓｉｄｅｂａｎｄ：ＣＳＢ）信号および側帯波のみ（ｓｉｄｅｂａｎｄ ｏｎｌｙ：ＳＢＯ）信号の例示的な相対電力対方位角を示すプロット図である。
本開示の実施形態による同じ方位角の範囲にわたる例示的な変調深度差（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＤＤＭ）を示すプロット図である。
本開示の実施形態による可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）の例示的なグライドスロープのブロック図である。
本開示の実施形態による、既知の撮像アンテナアレイとＰＩＬＳの非撮像アンテナアレイの一例との間の差を示す図である。
本開示の実施形態によるグライドスロープ非撮像アレイの例示的なＬＰＤアンテナ素子を示す図である。
チャンバ内で測定された非撮像アンテナアレイのグライドスロープのアンテナ素子の垂直放射パターンの実験結果を示す信号プロットである。
本開示の実施形態によるグライドスロープシステムのための例示的なキャリアプラス側波帯（ｃａｒｒｉｅｒ－ｐｌｕｓ－ｓｉｄｅｂａｎｄ：ＣＳＢ）および側波帯のみ（ＳＢＯ）パターンを示すプロットチャートである。
本開示の実施形態によるグライドスロープシステムのための例示的なキャリアプラス側波帯（ｃａｒｒｉｅｒ－ｐｌｕｓ－ｓｉｄｅｂａｎｄ：ＣＳＢ）および側波帯のみ（ＳＢＯ）パターンを示すプロットチャートである。
本開示の実施形態によるグライドスロープアンテナ素子垂直パターンの例示的なＣＳＢおよびＳＢＯ放射パターンを示すプロットチャートである。
本開示の実施形態によるグライドスロープの２要素ヌル基準アレイの例示的なＣＳＢおよびＳＢＯ放射パターンを示すプロットチャートである。
本開示の実施形態によるグライドスロープの４要素水平ヌル基準アレイの例示的なＤＤＭパターンを示すプロットチャートである。
本開示の実施形態による可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のグライドスロープによって実行される方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による信号取得、デジタル信号処理、信号調整およびアラーム検出を実行する例示的なアーキテクチャを示すブロック図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳシステムのローカライザの例示的なパッケージングソリューションの第１の図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳシステムのローカライザの例示的なパッケージングソリューションの第２の図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳシステムのパッケージされたローカライザの拡大の図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳシステムのグライドスロープの例示的なパッケージングソリューションの第１の図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳシステムのグライドスロープの例示的なパッケージングソリューションの第２の図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳシステムの例示的なコマンドおよび制御システム（ｃｏｍｍａｎｄ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ：ＣＣＳ）を示すブロック図である。
本開示の実施形態によるＰＩＬＳシステムのコマンドおよび制御システムによって実行される方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による、取得された測定データに基づいて第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定する方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による、保守送信パラメータを生成するためにローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用される保守データをローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信する方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による、航空機滑走路に近接した空域内のＵＡＳの位置を決定する方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による、空域内の異なる位置に移動する命令をＵＡＳに通信する方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による第１の例示的なエンドツーエンド無人較正システム（ｅｎｄ－ｔｏ－ｅｎｄ ｕｎｍａｎｎｅｄ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ：Ｅ２ＥＵＣ）を示すブロック図である。
本開示の実施形態による第２の例示的なエンドツーエンド無人較正システム（Ｅ２ＥＵＣ）を示すブロック図である。
本開示の実施形態による第３の例示的なエンドツーエンド無人較正システム（Ｅ２ＥＵＣ）を示すブロック図である。 本開示の実施形態による第３の例示的なエンドツーエンド無人較正システム（Ｅ２ＥＵＣ）を示すブロック図である。 本開示の実施形態による第３の例示的なエンドツーエンド無人較正システム（Ｅ２ＥＵＣ）を示すブロック図である。
本開示の実施形態によるナビゲーションの閉ループドローンに基づく調整のための例示的な制御ループ構造を示すブロック図である。
特定の基準点を有する例示的な進入路の上面図である。
ローカライザの変調深度差（ＤＤＭ）変位感度のプロット図である。
本開示の実施形態によるローカライザの例示的な進路許容差を示す図である。
本開示の実施形態による、ローカライザ進路許容差と滑走路長との間の例示的な関係を示すプロットチャートである。
本開示の実施形態によるローカライザの進路セクタ幅を示す図である。
本開示の実施形態による、ローカライザセクタ幅と滑走路長との間の例示的な関係を示すプロットチャートである。
例示的なグライドパスコミッショニング角および許容差を示す図である。
本開示の実施形態による、グライドパス許容差とグライドパス角との間の例示的な関係を示すプロットチャートである。
グライドパスセクタ幅の一例を示す図である。
本開示の実施形態による、グライドパスセクタ幅許容差とグライドパス角との間の例示的な関係を示すプロットチャートである。
本開示の実施形態による、高さ許容差とグライドパス角との間の例示的な関係を示すプロットチャートである。
本開示の実施形態による、ドローンの仰角と固定距離および様々な高さとの間の例示的な関係を示すプロットチャートである。
本開示の実施形態による、様々なドローン高さにおけるドローンまでの仰角とドローンまでの距離との間の例示的な関係を示すプロットチャートである。
本開示の実施形態によるローカライザおよびグライドパス測定のための例示的なドローン横断パターンを示すチャートである。
本開示の実施形態による例示的な中央制御システムを示すブロック図である。
本開示の実施形態による航空機航行システムおよび航空機監視システムと通信する制御システムを示すブロック図である。
本開示の実施形態による制御システムによって実行される方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による、ＵＡＶの実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にあるかどうかを判定する方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による、測定データを報告する命令をＵＡＶに通信する方法を示すフローチャートである。
本開示の実施形態による、ＵＡＶの実際の位置を所定の閾値内になるように調整するための第２の命令をＵＡＶに通信する方法のフローチャートである。
本開示の実施形態による、ＲＦ信号に関連する送信パラメータを修正する命令を航空機航行システムおよび航空機監視システムのうちの１つに通信する方法のフローチャートである。
本開示の実施形態による、修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定する方法のフローチャートである。
本開示の実施形態による、更新された測定データを報告する命令をＵＡＶに通信する方法のフローチャートである。
本開示の実施形態による、アンテナアレイのアンテナ素子からのみ送信された修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定する方法のフローチャートである。
本開示の実施形態による、空域内のＵＡＶの第２の測定データおよび第２の位置に基づいて航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されるＲＦ信号を制御する方法のフローチャートである。
次に、本開示の主題は添付の図面を参照して以下でより完全に説明され、本開示の主題のすべてではないが一部の実施形態が示される。同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。本開示の主題は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。実際、本明細書に記載された本開示の主題の多くの修正および他の実施形態は、前述の説明および関連する図面に提示された教示の利益を有する本開示の主題が関係する当業者には思い浮かぶであろう。したがって、本開示の主題は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、修正および他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。
本開示の本発明の概念の実施形態によれば、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）が記載される。ＰＩＬＳは、複数のアンテナ無線ユニットを含み、各アンテナ無線ユニットは、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子による送信のための無線周波数（ＲＦ）信号を生成するように構成される。ＰＩＬＳはまた、アンテナ素子のグライドスロープ非撮像アンテナアレイを備えるグライドスロープを含み、グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。例えば、図１は、複数のアンテナ無線ユニット（図示せず）を含む例示的なＰＩＬＳ１００を示し、各アンテナ無線ユニットは、アンテナ素子の送信パラメータを設定するように構成される。アンテナ無線ユニット（ａｎｔｅｎｎａ ｒａｄｉｏ ｕｎｉｔ：ＡＲＵ）の例示的な実装形態を本明細書で以下に説明する。図１はまた、アンテナ素子Ａ１～Ａ４のグライドスロープ非撮像アンテナアレイを含む例示的なＰＩＬＳグライドスロープ（ｇｌｉｄｅｓｌｏｐｅ：ＧＳ）１０２を示す。図１の各アンテナ素子Ａ１～Ａ４は、ＰＩＬＳ１００の複数のアンテナ無線ユニットのうちのそれぞれのアンテナ無線ユニット（図示せず）に直接結合されている。
ＰＩＬＳのグライドスロープは、実施形態によるグライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを、グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信するように構成される。例えば、ＧＳ１０２は、アンテナ素子Ａ１～Ａ４に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを、アンテナ素子Ａ１～Ａ４に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信するように構成され得る。
実施形態によれば、ＰＩＬＳは、アンテナ素子のローカライザアンテナアレイを備えるローカライザも含み、ローカライザアンテナアレイの各アンテナ素子は、複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。図１は、アンテナ素子のローカライザアンテナアレイ（図示せず）を備える例示的なＰＩＬＳローカライザ１０４を示しており、ローカライザアンテナアレイの各アンテナ素子は、ＰＩＬＳ１００の複数のアンテナ無線ユニットのうちのそれぞれのアンテナ無線ユニット（図示せず）に直接結合されている。ローカライザアンテナアレイの例示的な実装形態を本明細書で以下に説明する。
ＰＩＬＳはまた、複数のアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを生成するために、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信するように構成された制御システムを含む。引き続き例を続けると、図１は、ＰＩＬＳ１００の複数のアンテナ無線ユニット（図示せず）によって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを生成するために、ローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つによって使用されるデータを、ローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つに通信するように構成されたＰＩＬＳコマンドおよび制御システム（ＣＣＳ）１０６をＰＩＬＳ１００は含むことを示す。
いくつかの実施形態では、送信パラメータは、アンテナ素子による送信のためのＲＦ信号の電力、変調指数、および位相のうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態によれば、グライドスロープ非撮像アンテナアレイは、航空機滑走路に平行に配置されるように構成される。例えば、図１は、航空機滑走路に平行に配置されたアンテナ素子Ａ１～Ａ４を示す。いくつかの実施形態では、ローカライザアンテナアレイは、折り畳みおよび拡張の一方を行うように構成される。ローカライザアンテナアレイの例は、図２３を参照して以下でさらに詳細に説明される。いくつかの実施形態では、複数のアンテナ無線ユニット、グライドスロープ、グライドスロープ非撮像アンテナアレイ、ローカライザ、ローカライザアンテナアレイ、および制御システムは、配備前に貨物パレット上で輸送されるように構成される。配備前の貨物パレット上の複数のアンテナ無線ユニット、グライドスロープ、グライドスロープ非撮像アンテナアレイ、ローカライザ、ローカライザアンテナアレイ、および制御システムの例示的な構成は、図２１～図２２および図２４～図２５を参照して以下でさらに詳細に説明される。
可搬型計器着陸システムのソリューションは、電子技術の進歩と、いくつかの分野および背景からのＴｈａｌｅｓエンジニアの断面からの革新的な思考によって可能になる。このソリューションは、現在装備されているすべての航空機を受信するための空間内の従来のＩＬＳ信号を提供するが、従来のまたは配備可能なＩＬＳソリューションよりも大幅に縮小されたパッケージ内にある。
図１に示すように、ＰＩＬＳ１００ソリューションは、飛行チェック無線機（Ｆｌｉｇｈｔ Ｃｈｅｃｋ Ｒａｄｉｏ：ＦＣＲ）１０８ソリューションで拡張され、コマンドおよび制御サブシステム（ＣＣＳ）１０６によって管理される自動化された調整ドローン（ＴＤ）１１０が供給される、ローカライザ１０４およびグライドスロープ（ＧＳ）１０２（グライドパスとしても知られる）サブシステムから構成される。このソリューションは、ＦＣＲ１０８およびＣＣＳ１０６の機能をＧＰ１０２の位置に併置することによってセットアップを迅速化するために、２つの位置（Ｌｏｃ１０４およびＧＳ１０２）での完全な配備を提供する。代替の実装形態では、ＣＣＳ機能は、ＩＬＳ動作の全体的な状態を含み、他の飛行場設備および人員と併置されることによって基地動作がより良好にサポートされる場合には、ＧＰ１０２から分離されるようにも設計される。例えば、図１は、ＧＰ１０２から遠隔に配置されるように構成されたＣＣＳ１１２を示す。
今日そのようなソリューションを実現可能にする技術の１つの重要な進歩は、ソフトウェア定義無線（ＳＤＲ）送信機／受信機、またはトランシーバの導入である。ＳＤＲは、小型パッケージにおいて動的な柔軟性を提供し、本明細書に記載のいくつかの従来のアンテナアレイおよび本発明のアンテナアレイの性能を、個々のアンテナ素子の調整制御およびアンテナ無線ユニット（ＡＲＵ）による性能のモニタリングを可能にする分散アーキテクチャによって実現することを可能にする。
実施形態によれば、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のアンテナ無線ユニットも記載される。例えば、図２は、図１に関して上述したような例示的なアンテナ無線ユニット（ＡＲＵ）２００を示す。アンテナ無線ユニットは、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用して送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを含む通信を受信するように構成された送信回路を備える。例えば、図２のＡＲＵ２００は、ＴＸデータポート２０８を介して、図１に例示されたアンテナ素子Ａ１～Ａ４のうちの１つのようなアンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用して送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを含む通信を、図１のＧＳ１０２またはＬＯＣ１０４のうちの１つから受信するように構成される。
アンテナ無線ユニット２００は、２つのＲＦケーブルを介してアンテナ素子に直接結合されてもよく、ＲＦケーブルの一方はアンテナ素子を介してＲＦ信号を送信するためのものであり、他方はモニタリングのために送信された信号を受信するためのものである。アンテナ無線ユニット２００とアンテナ素子との間には、他の信号処理部品は介在しない。ＡＲＵ２００は、アンテナ素子を支持する構造体またはアンテナ素子構造体に取り付けられるように構成されたハウジングまたはパッケージ内に含まれてもよい。
一実施形態では、アンテナ無線ユニットは、アンテナ無線ユニットに直接結合されたグライドスロープ非撮像アンテナアレイのアンテナ素子から送信されるＲＦ信号の送信パラメータを含む通信を受信することができる。例えば、ＡＲＵ２００は、ＡＲＵ２００に直接結合された図１に例示されたアンテナ素子Ａ１～Ａ４のうちの１つを使用して送信されるＲＦ信号の送信パラメータを受信し得る。別の実施形態では、アンテナ無線ユニットは、アンテナ無線ユニットに直接結合されたローカライザアンテナアレイのアンテナ素子から送信されるＲＦ信号の送信パラメータを含む通信を受信することができる。例えば、ＡＲＵ２００は、ＡＲＵ２００に直接結合された図１に示すローカライザ１０４のローカライザアンテナアレイのアンテナ素子のうちの１つを使用して送信されるＲＦ信号の送信パラメータを受信することができる。
いくつかの実施形態によれば、送信回路はまた、送信パラメータを使用してＲＦ信号を生成するように構成される。例えば、ＴＸ回路２０２は、ＧＳ１０２およびＬＯＣ１０４のうちの１つによって通信される送信パラメータを使用してＲＦ信号を生成するように構成され得る。送信回路は、いくつかの実施形態によれば、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用してＲＦ信号を送信するようにさらに構成される。引き続き例を続けると、ＴＸ回路２０２は、アンテナ素子Ａ１～Ａ４のうちの１つなどの、ＡＲＵ２００に直接結合されたアンテナ素子のうちの１つのＲＦ供給ポート２０４に向けてＲＦ信号を送信するようにさらに構成され得る。
実施形態によれば、アンテナ無線ユニットは、アンテナ素子によって送信されたＲＦ信号を受信するように構成された受信回路をさらに備える。例えば、図２は、ＡＲＵ２００が、アンテナ素子Ａ１～Ａ４のうちの１つなどの、ＡＲＵ２００に直接結合されたアンテナ素子のモニタポート２０６からＲＦ信号を受信するように構成されたＲＸ回路２２０を備えることを示す。受信回路はまた、実施形態によれば、受信ＲＦ信号に基づいて測定データを生成するように構成される。引き続き例を続けると、ＲＸ回路２２０はまた、受信ＲＦ信号に基づいて測定データを生成するように構成される。受信回路は、測定データをＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信するようにさらに構成される。例えば、図２は、ＡＲＵ２００のＲＸデータポート２１０を介してＧＳ１０２およびＬＯＣ１０４のうちの１つへ測定データを通信するように構成されたＲＸ回路２２０を例示する。
図３は、実施形態による可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のアンテナ無線ユニットによって実行される方法を示す。図３は、本方法が、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用して送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを含む通信を受信すること３００を含むことを示す。図３はまた、本方法が、送信パラメータを用いて無線周波数（ＲＦ）信号を生成すること３０２を含むことを示す。本方法は、図３に示すように、アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用してＲＦ信号を送信すること３０３をさらに含む。本方法はまた、ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つから送信パラメータを受信することを含むことができる。本方法はまた、アンテナ素子によって送信されたＲＦ信号を受信することと、受信されたＲＦ信号に基づいて測定データを生成することと、測定データをＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信することとを含むことができる。
ＡＲＵ２００のローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２サブシステムへの組込みおよび適用については、以下で説明する。モニタリングおよび制御、ソリューション電力スキーム、遠隔保守、および飛行チェック無線の要件を満たすためのアプローチも本明細書で以下に説明する。
アンテナ無線ユニット２００は、その関連するアンテナによって照射される無線周波数信号を生成および測定する役割を担う。ＰＩＬＳシステム１００におけるすべてのＡＲＵは、ＨＷ／ＦＷにおいて同一であるが、各ＡＲＵ２００は、デジタル処理ユニット（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＤＰＵ）４０４（ローカライザ）または１００４（グライドスロープ）（主に電力、位相、変調の指標）によって設定された構成に従って、異なるＲＦ信号を生成する。ＡＲＵ２００は、２つの単方向ＲＦポート２０４、２０６（アンテナ「ｆｅｅｄ」２０４へ、およびアンテナ「ｍｏｎ」２０６から）と、２つの双方向データポート２０８、２１０（一方はＲＸセクション（２１０）のためのものであり、他方はＴＸセクション（２０８）のためのものである）とを有する小さなボックスである。各ＡＲＵのデータケーブルは、それぞれグライドスロープのローカライザのすべてのＡＲＵを管理するＤＰＵ４０４（ローカライザ）／１００４（ＧＰ）の専用ポートに収束する。図２は、１つのＡＲＵ２００の例示的な機能ブロック図を示す。図２はまた、ＴＸ回路２０２を備える上側ＴＸセクションの例を例示し、ＴＸ回路２０２は以下のものを備える。
・アセンブラ／ディスアセンブラブロック２１２。これは、
－ＴＸデータポートから同期パルスおよび構成データを分離し、
－同期リターンおよびメッセージをＴＸデータポートに収集する。
・同期ブロック２１４。これは、ＤＰＵ４０４またはＤＰＵ１００４によって生成された同期パルスを管理する。
・ＴＸ生成ブロック２１６。これは、ＤＰＵ４０４またはＤＰＵ１００４によって設定された構成データ（電力、位相、変調指数．．．）に基づいてベースバンドＲＦ信号を生成するＦＰＧＡを備えてもよい。
・ＴＸ ＲＦチェーンブロック２１８。これは、ＲＦ Ｄ／Ａ変換器と、それに続く電力増幅器および制御ループとを備えることができる。
ＲＸ回路２２０を備える下側ＲＸセクションにおいて、ＲＸ回路２２０は以下のものを備える。
・ＲＦチェーンブロック２２２は、ＲＦ Ａ／Ｄ変換器を備えることができる。
・ＲＸ測定ブロック２２４は、ベースバンドＲＦ信号を分析し、推定値（ＴＸ構成データと同じであると予想される）をＤＰＵ４０４またはＤＰＵ１００４に返すＦＰＧＡを備え得る。
・ＲＦ同期ブロック２２６は、中央ユニット１０６によって生成された同期パルスを管理する。
・アセンブラ／ディスアセンブラブロック２２８。これは、
－ＲＸデータポート２１０から同期パルスおよびメッセージを分離し、
－同期リターンおよび測定データをＲＸデータポート２１０に収集する。
ＡＲＵ全体のＤＣ電力は、ＡＲＵのＲＸデータポート２１０を介してＤＰＵ４０４または１００４から提供され得る。電力ソリューションはまた、一次電力の損失時に一次電力から二次電力（例えば、発電機）に自動的に切り替えるための優先順位付けおよびシーケンシングロジックを含む。このソリューションはまた、回復すると一次電力に自動的に切り替わる機能を含んでいた。一次および二次ＡＣ電力入力に加えて、ＰＩＬＳ電力ソリューションは、電力遷移中または外部電力の完全な損失中にすべての航行および通信構成要素が動作可能なままであるようにバッテリバックアップを提供する。バッテリバックアップは、固定航行支援ソリューションと一致する満充電から十分な動作を提供するようなサイズとされる。例えば、図２に例示される処理および電力管理回路２３０は、一次電力の喪失時に一次電力から二次電力（例えば、発電機）へ自動的に切り換わり、一旦復元されると一次電力へ切り換わるように構成され得る。
いくつかの技術的側面に関して、以下の考慮事項（リスクおよび機会）が適用され得る。
各アンテナに配信されるＲＦ信号は、その関連するＡＲＵ２００によって個別にプログラムすることができるため、ＰＩＬＳシステム１００は、アレイパターンが固定されている既存のＩＬＳシステムよりも柔軟性の高い空間内信号を生成する機会を有する。（また、アラインメント手順は、ＲＦアンテナケーブルを切断する代わりに、ソフトウェアに完全にまたは部分的に基づくことができる）。
各ＡＲＵ２００は、その関連するアンテナによって照射されたＲＦ信号を個別に測定することができるので、ＰＩＬＳシステム１００は、推定が固定角度で実行される既存のＩＬＳシステムよりも柔軟性の高い空間内信号を推定する機会を有する。
ＡＲＵ２００におけるＲＦ生成および測定は、ソフトウェア定義無線技術を利用して実行され得る。単一周波数仮定を用いて、ＰＩＬＳのために各ＡＲＵ２００によって生成される信号（ＬＯＣまたはＧＰ信号）は、以下の通りである。
ｓ（ｔ）＝Ｖｏ＊［１＋Σｉｍｉ＊ｃｏｓ（２πｆｉｔ＋φｉ）］＊ｃｏｓ［２πｆｏ＊ｔ＋φｏ］
本質的に、周波数ｆ０（ＬＯＣの場合は約１１０ＭＨｚ、ＧＰの場合は３３０ＭＨｚ）のキャリアが、異なる変調指数、位相、および電力で、低周波信号ｆｉ（９０Ｈｚ、１５０Ｈｚおよび１０２０Ｈｚ）の和によって変調される。この信号は、ドップラーＶＯＲ（Ｄｏｐｐｌｅｒ－ＶＯＲ：ＤＶＯＲ）信号に非常に類似しているため、基本的な４素子ローカライザを使用して実験中に実装し、以前はＤＶＯＲ用に設計されていたＲＦボードを再プログラミングすることは非常に容易であった（ただし、同じ基準クロックで４つのアンテナを駆動するように単純化されている）。この実験は、ＩＬＳ信号がＳＤＲ技術を用いて容易に生成され得ることを実証した。ＰＩＬＳ１００システムにおけるモニタリング機能は、ＰＩＬＳ１００および中央ユニット１０６のすべてのＡＲＵに分散される。
実施形態によれば、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のローカライザも記載される。図４は、ＰＩＬＳ１００の例示的なローカライザ４００を示す。ローカライザはアンテナアレイを備え、アンテナアレイの各アンテナ素子は、実施形態によれば、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのうちのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。引き続き例を続けると、図４は、ローカライザ４００がアンテナアレイ４０２を備えることを示し、アンテナアレイ４０２の各アンテナ素子４０２Ｌ～４０２Ｒは、ＰＩＬＳ１００のそれぞれのＡＲＵ４Ｌ～４Ｒに直接結合される。ローカライザはまた、アンテナアレイのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに結合された処理回路を備える。例えば、図４は、ローカライザ４００が、アンテナアレイ４０２のそれぞれのアンテナ素子４０２Ｌ～４０２Ｒに直接結合されたＡＲＵ４０２Ｌ～４０２Ｒに結合されたデジタル処理ユニット４０４を備えることを示す。
処理回路は、実施形態によれば、ＰＩＬＳのそれぞれの無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを、ＰＩＬＳの制御システムから受信するように構成される。前述の例を続けると、図４は、デジタル処理ユニット４０４が、ＡＲＵ４Ｌ～４Ｒによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを、ＰＩＬＳ１００のＣＣＳ１０６から受信するように構成され得ることを示す。処理回路はまた、実施形態によれば、受信データに基づいて、アンテナアレイのアンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するように構成される。例えば、図４に示すＤＰＵ４０４は、受信データに基づいて、アンテナアレイ４０２のアンテナ素子４０２Ｌ～４０２Ｒによって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するように構成され得る。実施形態によれば、処理回路は、送信パラメータをそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信して、アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するようにさらに構成される。図４は、アンテナアレイのアンテナ素子４０２Ｌおよび／または４０２Ｒからの送信のためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをＡＲＵ４Ｌおよび／またはＡＲＵ４Ｒユニットに通信するように構成され得る例示的なＤＰＵ４０４をさらに示す。
ＰＩＬＳローカライザサブシステム１００の設計は、現場で実証された８素子ローカライザアンテナアレイ分布を迅速に配備可能でコンパクトなパッケージをもたらす。これは、各アンテナが専用のアンテナ無線ユニット２００によって駆動される従来の固定ベースＩＬＳローカライザソリューションを超えるコンパクトなアンテナ設計を含む。図４に示すように、ローカライザサブシステム４００は、以下のことのために必要とされる能力を提供する回路および／またはソフトウェアモジュールを含む。
・電力変換／バッテリバックアップ（例えば、入力電力セレクタ４２２、電力変換回路／モジュール４０６、バッテリバックアップ回路／モジュール４０８）、
・信号生成および放射（例えば、データマルチプレクサ４１０、ＴＸ同期パルス発生器４１２、組込み保守ＣＰＵ４２４）、
・信号性能および関連する制御動作のモニタリング（例えば、ＰＩＬＳモニタおよび制御回路／モジュール４１４、ＲＸ同期パルス発生器４１６、組込み保守ＣＰＵ４２４）、ならびに
・アンテナ調整および航空交通管制要員または遠隔システム保守者への状況報告のための遠隔インタフェース（例えば、無線データ無線機４１８およびアンテナ４２０）。
デジタル処理ユニット（ＤＰＵ）４０４に含まれる機能間のデータインタフェースは、以下のものを含む。
・アンテナごとに送信機パラメータを構成および調整するための各ＡＲＵ４Ｌ～４Ｒへの専用データ通信、
・個々の素子のＲＦキャリアの位相コヒーレンスを維持するための同期信号、
・システム性能を測定するための空間内信号を構築するためのモニタデータセットを提供するための各ＡＲＵ４Ｌ～４Ｒからの専用データ通信、
・個々のモニタ測定値のアラインメントのための独立した同期信号、および
・アラーム状態が検出された場合に制御回路によって除去されるＤＣ電源。代替的に、または組み合わせて、この機能は電力変換回路４０６によって実行することができる。
図５は、実施形態による可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のローカライザによって実行される方法を示す。本方法は、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを受信すること５００を含む。本方法はまた、受信データに基づいて、アンテナアレイのアンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成すること５０２を含む。本方法はまた、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信すること５０４を含む。
提案されるローカライザアンテナ構成要素は、その関連する送信機と共に、ＩＬＳローカライザシステムのすべてのＩＣＡＯ付属書要件に準拠する信号を空間に放射するフェーズドアレイである。ローカライザアンテナアレイは、通常、ＩＬＳの物理的に最大の構成要素である。従来のローカライザアンテナアレイとは対照的に、ＰＩＬＳローカライザアレイは、性能とパッケージサイズとの間のトレードオフを最適化するように設計されている。図６は、滑走路の停止端から数百フィート先に配置されたアンテナ素子の列からなる固定ベース８素子設置ローカライザアレイを示す。図６に示すローカライザアンテナ素子は、良好な指向性および前後比を提供する対数周期ダイポール（ｌｏｇ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｄｉｐｏｌｅ：ＬＰＤ）である。
ローカライザ性能に影響を及ぼす重要なパラメータは、アレイ開口、すなわちアレイの全幅である。透過ビームの角度幅は開口サイズに反比例する。ビームが広いほど、滑走路付近の構造物または大型航空機からの反射が空間内の直接信号と干渉してそれを歪ませ、進入コースに屈曲を導入する可能性が高くなる。ローカライザアンテナアレイは、８個、１４個、２０個、または３２個の素子を含むことができ、開口は、８素子アレイでの５１ｆｔから３２素子アレイでの２４６ｆｔまでの範囲である。しかしながら、上記の異なる数の要素および間隔が利用されてもよいことを理解されたい。例えば、特定のニーズに応じてアンテナ無線ダイヤグラムを形成するために、異なるアンテナ素子および間隔が適用されてもよい。
ＰＩＬＳ１００のローカライザアンテナアレイは、上述したＬＰＤの代わりに新しい素子設計を有する８素子単一周波数ローカライザアンテナアレイを利用するように構成されてもよい。上記のＬＰＤは、典型的には大きくて重い。いくつかの実施形態によれば、ローカライザアンテナアレイのアンテナ素子は、デュアルダイポールアンテナを含む。例えば、図７は、上述したローカライザ４００のアンテナアレイのアンテナ素子として、例示的なデュアルダイポールアンテナを示す。
２つのダイポールは直交して給電される。このアンテナの本質的な特性は、４．９ｄＢｉの利得、１５．３ｄＢの前後比、および７６°の半パワービーム幅を含み得る。デュアルダイポールアンテナは、上述のＬＰＤよりもわずかに指向性が低いが、ローカライザアレイパターンに対する影響は無視できる。デュアルダイポールアンテナの利点は、その小さいサイズおよび重量、ならびにコンパクトにパッケージされる能力である。図８は、８素子アレイによって放射されるコースプラス側帯波（ＣＳＢ）信号および側帯波のみ（ＳＢＯ）信号についての相対電力対方位角を示す。図８は、コース幅（変位感度の尺度）を４．５°に設定したコンピュータモデルによって生成された理論パターンを示す。図９は、同一方位角範囲にわたる変調深度差（ＤＤＭ）を示している。ＤＤＭは、延長された滑走路中心線からの航空機角度オフセットを決定するために航空機ＩＬＳアビオニクスによって測定される。
実施形態によれば、可搬型着陸システム（ＰＩＬＳ）のグライドスロープも記載される。例えば、図１０は、ＰＩＬＳ１００の例示的なグライドスロープ１０００を示す。グライドスロープは、非撮像アンテナアレイを備え、非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される。例えば、図１０は、グライドスロープ１０００が非撮像アンテナアレイ１００２を備え、アンテナアレイ１００２の各アンテナ素子１００２Ｌ～１００２ＲがＰＩＬＳ１００のそれぞれのＡＲＵ ＧＰ１～ＧＰ４に直接結合されることを示す。グライドスロープはまた、非撮像アンテナアレイのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットに結合された処理回路を含む。引き続き例を続けると、図１０はまた、非撮像アンテナアレイ１００２のそれぞれのアンテナ素子１００２Ｌ～１００２Ｒに直接結合されたそれぞれのＡＲＵ ＧＰ１～ＧＰ４に結合されたデジタル処理ユニット（ＤＰＵ）１００４を備えるグライドスロープ１０００を示す。図示されているアンテナ素子の数は一例として提供されており、特定の必要に応じてアンテナ放射ダイヤグラムの形状を適用するために、数の異なるアンテナ素子および間隔が利用されてもよいことに留意されたい。
処理回路は、実施形態によれば、複数のアンテナ無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータをＰＩＬＳの制御システムから受信するように構成される。前述の例を続けると、図１０は、ＤＰＵ１００４が、ＡＲＵ ＧＰ１～ＧＰ４によって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータをＰＩＬＳ１００のＣＣＳ１０６から受信するように構成され得ることを示す。処理回路は、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをアンテナ無線ユニットに通信するようにさらに構成される。例えば、図１０は、非撮像アンテナアレイ１００２のアンテナ素子１００２Ｌ～１００２Ｒから送信するためのＲＦ信号を生成するために、ＡＲＵ ＧＰ１～ＧＰ４などのアンテナ無線ユニットに送信パラメータを通信するように構成され得る例示的なＤＰＵ１００４をさらに示す。
図１０に示すＰＩＬＳグライドスロープサブシステム１０００は、図４に示すローカライザサブシステム４００と同様の構成要素を使用する。設計は、ＡＲＵがその専用アンテナにＲＦ信号を提供する点までのデジタル回路を備えるため、設計の残りの部分には無線周波数特有の構成要素はない。同じ電力管理手法、ＤＰＵおよび無線データ無線機は、ローカライザ４００に関して上述したのと同様の機能を実行する。ＧＰ機器１０００は滑走路からオフセットされているので（図１参照）、飛行チェック無線機１０２４およびＦＣＲアンテナ１０２６を利用するＦＣＲ機能は、電力およびデータインタフェースのためにＧＰ１０００と併置される。
ＰＩＬＳのパッケージングおよび設置時間要件を満たすＰＩＬＳグライドスロープアンテナアレイを設計することは、ローカライザアレイよりも困難である。典型的なグライドスロープアンテナアレイは、垂直タワーに取り付けられた２つまたは３つのアンテナからなる。タワーは、スロープ仰角に応じて、最大４０フィートの高さとすることができる。最も知られているグライドスロープアレイは撮像システムであり、直接放射と地面から反射された放射とを組み合わせることによって空間内で適切なグライドスロープ信号を達成する。２要素グライドスロープ撮像システムは、タワー上の２つの上部要素、および地下の２つの鏡像要素として見ることができる。そのようなシステムは、適切に機能するために、平坦で障害物のないタワー前方の数百フィートの地面の広がりを必要とする。
ＰＩＬＳ用途では、タワーは非常に大きく、多くのＳＦ－ＰＡＬＣサイトは、撮像システムに適した地形を有していない可能性が高い。既知のグライドスロープ撮像システムとは対照的に、ＰＩＬＳ１００は、地面から数フィート上に水平に配置された非撮像アンテナアレイを備える。図１１は、既知の撮像アンテナアレイ１１００とＰＩＬＳ非撮像アンテナアレイ１１０２との差を示す。標準アレイ１１００から本発明のＰＩＬＳ非撮像アンテナアレイ１１０２までの本発明の設計プロセスの分析を以下に説明する。
図１１のフレームＡに示すような、標準ヌル基準グライドスロープアンテナアレイ１１００を考える。アンテナａおよびｂから放射された直接信号は、イメージアンテナｃおよびｄによって放射されたように見える反射信号と結合して、空間内グライドスロープ信号を生成する。通常のグライドスロープ仰角は３°であり、これは放射信号の振幅および位相ならびにアンテナ間の間隔によって決定される。グライドスロープ下方の航空機はフライアップ信号を見、スロープ上方の航空機はフライダウン信号を見る。
ここで、タワーをその背面に９０°回転させ、イメージアンテナを実際のアンテナと交換することを考える（図１１のフレームＢ）。グライドスロープ角は、滑走路末端から離れる方向に、水平線の３°上方から、天頂から３°離れた方向に回転している。
図１１のフレームＣでは、個々のアンテナ素子の位相は、図１１に見られるように、ビームを反時計回りにさらに８４°操舵するように調整され、その結果、反対方向ではあるが、水平線から再び３°上方にある。この時点で、フレームＣは素子間隔の比例関係を維持し、その結果、グライドスロープ上の航空機は、垂直タワー上でグライドスロープから標準ヌル基準アレイまで見るのと同じアンテナ間の間隔を見る。３°のグライドスロープ角を仮定すると、これは開口を５７フィートから５４２フィートに増加させる。
図１１のフレームＤにおいて、アレイは、グライドスロープを適切な方向に向けるために水平に１８０°回転される。適切なフライアップ／フライダウン方向を復元するために、９０Ｈｚおよび１５０Ｈｚの変調信号を入れ替えることも必要である。この実装は、フレームＡに示されている標準的なグライドスロープアンテナ設計からのかなり根本的な逸脱である。それを実現可能にするのは、同調プロセス中に容易かつ正確に調整することができる高精度の振幅および位相を有する信号でアンテナ素子を駆動することができるソフトウェア定義送信機の利用可能性である。
グライドスロープ非撮像アレイアンテナ素子の現在の選択は、３３０ＭＨｚでの対数周期ダイポール（ＬＰＤ）である。３３０ＭＨｚの四分の一波長ダイポールもまた、本出願の実行可能な選択肢と見なされる。両方の選択肢において、小型ＬＰＤ（ＵＨＦグライドスロープ周波数帯で動作するため）は、撮像システムで使用される典型的なグライドスロープアンテナよりもかなりコンパクトである。図１２は、グライドスロープ非撮像アレイの例示的なＬＰＤアンテナ素子を示す。代替的な実施形態では、非撮像アレイアンテナ素子は、Ｖｉｖａｌｄｉ型のアンテナ素子を備えてもよい。
図１３は、方位角０、±５°および±１５°でチャンバ内で測定されたＡＡＮ１０４の垂直放射パターンを示す。標準的なヌル基準から導出された水平アレイの予備的なコンピュータモデリングが実行され、有望な結果が得られた。図１４は、３°グライドスロープシステムの理論上のキャリアプラス側帯波（ＣＳＢ）および側波帯のみ（ＳＢＯ）パターンを示す。プロットは、ＩＣＡＯ付属書１０に規定されている０．４５θから１．７５θ、または１．３５°から５．２５°の方位角範囲をカバーする。このシミュレーションは、ＡＡＮ１０４垂直放射パターンを想定しており、地面からの反射の影響を含まない。図１５はＤＤＭパターンを示す。プロットは、ゼロＤＤＭ点に関して線形かつ対称的であり、付属書１０の変位感度要件に準拠している。
上記のプロットは、空間内の信号に対する反射の影響が考慮されていないという意味で理想化されている。地面から反射された信号は、直接信号と干渉する可能性がある。グライドスロープ信号は水平に偏光されており、これは、反射時に１８０°の位相シフトを受けることを意味する。反射波は、仰角およびアンテナ高の関数として直接波と建設的または破壊的に干渉する。
図１６は、地面からの反射を含むコンピュータモデルによって生成されたＣＳＢおよびＳＢＯ放射パターンを示す。シミュレーションは、実際のシステムで予想されるものと比較して反射効果を幾分拡大する滑らかで水平な地面を想定している。
反射は、３°未満の仰角で信号電力の低下を引き起こすことに留意されたい。これは、非常に低い仰角では、直接波と反射波との間のアンテナから航空機までのスロープ長の差が小さいために生じる。反射波の１８０°の位相シフトと組み合わせると、これは無視できない破壊的干渉をもたらす。
図１７は、タワー上の標準的なヌル基準グライドスロープアレイについての同じＣＳＢ放射パターンおよびＳＢＯ放射パターンを示す。標準および修正されたアレイの両方について、ＣＳＢおよびＳＢＯ放射電力は低い仰角で低減され、その効果は修正されたアレイでやや顕著であることに留意されたい。これは、修正されたアレイアンテナが標準アレイのものよりも地面の近くに取り付けられているために予想される。
図１８は、反射効果を含む修正されたアレイのＤＤＭを示す。なお、ＤＤＭパターンは、反射効果がないものと同じである。ヌル基準アレイの場合、ＣＳＢおよびＳＢＯは各々、単一ペアのアンテナ素子に供給される。したがって、滑らかで水平な地面の仮定の下では、干渉によって引き起こされる位相シフトは、ＤＤＭに正味の影響を及ぼさないペアの各アンテナについて同じになる。実際のシステムでは、ペアの各アンテナにわずかに異なる位相シフトが発生する可能性があり、その結果、調整プロセス中の位相調整によって補正されるグライドスロープ角にわずかなシフトが生じる。
図１９は、実施形態による可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のグライドスロープによって実行される方法を示す。本方法は、ＰＩＬＳのそれぞれの無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを、ＰＩＬＳの制御システムから受信すること１９００を含む。本方法はまた、受信データに基づいて、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成すること１９０２を含む。本方法は、非撮像アンテナアレイのアンテナ素子から送信するためのＲＦ信号を生成するために、送信パラメータをそれぞれのアンテナ無線ユニットに通信すること１９０４をさらに含む。
図２０は、信号取得、デジタル信号処理、信号調整およびアラーム検出を実行する、本明細書に記載のＰＩＬＳのＰＩＬＳモニタおよび制御システム４１４（ローカライザ）／１０１４（ＧＰ）のモニタアーキテクチャを示す。図２０に示されるＰＩＬＳモニタアーキテクチャは、アンテナ信号調整および保護回路２１１８、アンテナ信号多重化回路２１２０、プロセッサ２１０２および２１０４、ならびに通信インタフェース２１１０～２１１６を利用して、最大１０個の低レートＡＲＵ ＲＸチャネルのためのアンテナ信号多重化、信号調整、およびアラーム検出を実行する。ローカル電源および電圧保護回路２１２２が、必要に応じて、ＤＰＵの各部分、および最終的にはアンテナ無線ユニットにもＤＣ電力およびＤＣ電圧信号を提供する。電圧保護回路２１２２はまた、電力サージなどからの電圧保護を提供する。クロック発振器および生成回路２１２４は、ＤＰＵおよびＡＲＵを適切な同期状態に保つために使用されるクロック信号を生成する。図２０に示されるＰＩＬＳモニタアーキテクチャは、低レートＡＲＵ ＲＸ信号情報をシグナリングし得る既知のＤＶＯＲモニタアーキテクチャと比較して、必要とするマイクロプロセッサリソースが著しく少ない。既知のＤＶＯＲデータ取得、デジタル信号処理および信号調整機能は、２４０ｋｓｐｓで８チャネルのＲＦ情報を取得し、信号情報を回復する前に複数レベルのデジタル信号処理を実行する。対照的に、図２０に示されたＰＩＬＳモニタアーキテクチャは、低レートＡＲＵ信号情報の１０チャネルのみを取得する。以下、図２０のＰＩＬＳモニタアーキテクチャのモニタ機能について説明する。
信号２１００は、アンテナのＡＲＵユニットから到着し、回路ブロック２１１８によって調整され、アンテナ信号多重化回路２１２０によって処理のために多重化され、信号データを分析して空間内信号が仕様内にあるかどうかを判定する２つのプロセッサ２１０２および２１０４に分配される。プロセッサはまた、通信インタフェース２１１２および２１１６を介して組込み保守ＣＰＵ２１０６と通信する。ＥＭ ＣＰＵ２１０６（図４および図１０のＥＭ ＣＰＵ４２４またはＥＭ ＣＰＵ１０２６とそれぞれ同じ）は、飛行チェック無線通信および自動較正、ならびに性能および保守関連情報をタワー制御および保守要員に提供するように構成される。プロセッサ２１０２および２１０４はまた、信号が仕様外として検出されたときに空間内の信号を除去するために、通信インタフェース２１１０および２１１４を介して電力制御システム２１０８にシャットダウンコマンドをそれぞれ提供する（図４および図１０の電力変換回路４０４または１００６をそれぞれ備えてもよい）。モニタ機能は、内蔵テスト機能、温度モニタリング、および電力保護回路を含む。電源遮断は、フェイルセーフシャットダウンの決定およびＡＲＵ電力システムとのインタフェースを提供する。
実施形態によれば、複数のアンテナ無線ユニット、グライドスロープ、グライドスロープ非撮像アンテナアレイ、ローカライザ、ローカライザアンテナアレイ、および制御システムは、配備前に貨物パレット上で輸送されるように構成される。例えば、本明細書に記載の可搬型ＩＬＳソリューションは、システムのセットアップ、調整、および操作に必要なすべての機器を含みながら、単一の４６３Ｌパレット目標に準拠するように設計されている。図２１および図２２は、例示的なパッケージングソリューションの異なる図を示す。図２１～図２２は、陸上ドロップオフポイントの空中からフィールドロケーションへの輸送のための２つの個々のフォーク昇降式スキッドの異なる図を示す。
ローカライザスキッドは、以下のものを含む。
・予め設置されケーブル接続されたアンテナ（ＡＲＵ付き）と各端部に単一の障害物ライトを有する折り畳み式ローカライザアレイ。
・電力選択制御用に予め配線されたＭＥＰ－０１５Ａ １．５ＫＶＡ発電機。
・バッテリバックアップ
・「ＰＩＬＳ制御ボックス」。これは以下のものを含む。
○入力電力選択ロジック
○ＰＩＬＳ電子機器（モニタリングおよび制御、保守コンピュータ．．．）
○無線データ無線機
・ＷＤＲアンテナおよび関連するマスト
・アンカー収納部
・設置ツール
・アンカーを駆動するためのスプールＡＣケーブル
グライドスロープスキッドは、以下のものを含む。
・ＡＲＵを備えた保護ケース内の４つのＧＰ素子
・４個のＧＰ素子設置用三脚
・ケーブルスプール
・電力選択制御用に予め配線されたＭＥＰ－０１５Ａ １．５ＫＶＡ発電機。
・バッテリバックアップ
・「ＰＩＬＳ制御ボックス」。これは以下のものを含む。
・入力電力選択ロジック
・ＰＩＬＳ電子機器（モニタリングおよび制御、保守コンピュータ．．．）
・無線データ無線機
・飛行チェック無線機
・ＷＤＲアンテナおよび関連するマスト
・ＦＣＲアンテナおよび関連するマスト
・アンカー収納部
・設置ツール
・アンカーを駆動するためのスプールＡＣケーブル
・コマンドおよび制御サブシステム：
・高耐久性ラップトップ
・ペイロードを有するドローン
・ドローン制御無線機。
・数量２、双方向無線機セット
この概念設計活動の目的は、システムの定義された構成要素が定義された空間にパッケージ化され得ることを確実にすることであった。完全なＰＩＬＳパッケージングソリューションは、ドロップオフポイントで分離され、それぞれのローカライザおよびグライドスロープ位置に移動される機器の２つのスキッドとして設計される。ソリューションはフォークリフトを利用するように示されているが、代替的な実施形態では、ソリューションは車輪および引き出し可能な牽引棒を備えることもできる。
いくつかの実施形態によれば、ローカライザアンテナアレイは、折り畳みおよび拡張の一方を行うように構成される。図２３に示すように、ローカライザ配備は、以下を含む最小限のタスクセットを伴うことを考慮すると、簡単であり、訓練された２人の人員によって容易に達成される。
・完全に伸長するまでアレイの各半分を展開する
・各フレームセクションの背部支持体を拡張する
・高さ調整可能なフレーム支持体の下降（不整地に対応するために設けられる）
・粗粒度および細粒度の土壌条件に理想的に適したオーガー型アンカーを使用した支持脚の支持体の固定
・リーチローカライザアンテナの上昇およびロック
・指向性ＷＤＲアンテナの上昇および固定、ならびに、グライドスロープサブシステム位置の方向に整列
・利用可能な陸上電力の接続（ただし、必須ではない）
・発電機用の充電されたバッテリの使用によるローカライザサブシステムの電力供給。
アンカーの設置を迅速化するために提供されたインパクトドライバの最小限のタスクセットおよび使用により、上記のパッケージを備えたローカライザサブシステムが設置され、適切に訓練された要員によって３０～４５分で調整する準備が整う。
図２４～図２５は、配備のために段階化された、グライドスロープならびにコマンドおよび制御サブシステムの充填構成の２つの異なる図を示す。図示されている実際の機器（例えば、三脚）は、地面固定（ローカライザと同様にオーガー型アンカーを使用）およびペイロードのプログラムの必要性に適合するように特に設計されているが、機器を割り当てられた空間に収容できるようにするために予想されるサイズが使用されている。
ＧＰアンテナの配備は、航空機滑走路に平行な正しい位置を確立するために、直線を確立して４つのアンテナを測定マークと位置合わせすることを可能にする設置補助具を利用する。次いで、三脚を固定し、ケーブル接続して２．５メートルの所望の高さまで上昇させる前に、クイックコネクトマウンティングシューを使用してアンテナを設置する。
４つすべてのアンテナが設置され、ケーブル接続されてＧＰデジタル処理ユニット（例えば、図１０のＤＰＵ１００４）に戻ると、利用可能であれば、バッテリ電力、オンボード発電機、または陸上電力を使用して電力が印加される。ローカライザと同様に、ＧＰアンテナおよびケーブルの設置は、適切に訓練された人員によって３０～４５分間で達成され、調整する準備ができる。
ＰＩＬＳソリューションは、上述のように設置時間を最小限にしようとする。したがって、分解および再梱包は、以下によって最小限に抑えられる。
・供給されたインパクトレンチを使用して迅速に除去されるオーガー型アンカーの使用
・ケーブルを割り当てられたドラム上に迅速に再スプールするためのクランキング機構を備えたケーブルスプール
・収納されなければならない各機器のための定義されカスタマイズされた収納場所。
・配備中にスキッドから取り外さなければならない部品の数を最小限に抑えること。
いくつかの他の実施形態によれば、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）の制御システムも記載される。制御システムは、無人航空機システム（ＵＡＳ）と通信するように構成されたトランシーバを備える。例えば、図２６は、ＵＡＳ２６０２と通信するように構成されたコマンドおよび制御システム（ＣＣＳ）２６００を示す。制御システムはまた、プロセッサおよびメモリを備え、メモリは、プロセッサによって実行されると、ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データをトランシーバを使用してＵＡＳから受信するように、プロセッサを動作させる実行可能命令を含む。例えば、ＣＣＳ２６００は、プロセッサ２７０４およびメモリ２７０６を備えるコンピューティング装置２６２６を備え、メモリ２７０６は、プロセッサ２６０４によって実行されると、図１のＰＩＬＳ１００のローカライザ（１０２）およびグライドスロープ（１０４）のうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号（ローカライザ２６１４およびまたはグライドスロープ２６１６）に関連する測定データを、無線データ無線機（ＷＤＲ）トランシーバ２６０８を使用してＵＡＳ２６０２から受信するように、プロセッサ２６０４を動作させる実行可能命令を含み得る。図２６はまた、ＣＣＳ２６００が、ＧＰＳ信号２６４０を受信するように構成されたＧＰＳ受信機２６３８を備え得ることを示す。ＧＰＳ ＲＸ２６３８およびＷＤＲ２６０８からのデータは、コンピューティング装置２６２６にデータを通信するインタフェース２６２４によって収集される。
実施形態によれば、メモリはまた、プロセッサによって実行されると、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第２のＲＦ信号を生成するために、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたＰＩＬＳのアンテナ無線ユニットによって使用される送信パラメータを生成するために、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを生成するように、プロセッサを動作させる実行可能命令を含む。上記の例を続けると、メモリ２６０６はまた、プロセッサ２６０４によって実行されると、アンテナアレイ４０２および非撮像アンテナアレイ１００２のうちの１つのアンテナ素子によって送信される第２のＲＦ信号を生成するために、ローカライザアンテナアレイ（例えば、図４のアンテナアレイ４０２）およびグライドスロープ非撮像アンテナアレイ（例えば、図１０の非撮像アンテナアレイ１００２）のうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたＰＩＬＳ１００のアンテナ無線ユニットによって使用される送信パラメータを生成するために、ローカライザ１０４およびグライドスロープ１０６のうちの１つによって使用されるデータを生成するように、プロセッサ２６０４を動作させる実行可能命令を含むことができる。
メモリはまた、プロセッサによって実行されると、送信パラメータを生成するためにローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータをローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信するように、プロセッサを動作させる実行可能命令を含む。上記の例を続けると、メモリ２６０６はまた、プロセッサ２６０４によって実行されると、送信パラメータを生成するためにローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つによって使用されるデータをローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つに通信するようにプロセッサ２６０４を動作させる実行可能命令を含むことができる。
いくつかの実施形態によれば、メモリはまた、プロセッサによって実行されると、ＰＩＬＳと併置される航空機滑走路に対する特定の位置に飛行し、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第２のＲＦ信号に関連する測定データを取得する命令を、トランシーバを使用してＵＡＳに通信するように、プロセッサを動作させる実行可能命令を含むことができる。例えば、メモリ２６０６はまた、プロセッサ２６０４によって実行されると、ＰＩＬＳと併置された図１に示す航空機滑走路に対する特定の位置に飛行し、ローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つによって送信された第２のＲＦ信号に関連する測定データを取得する命令を、ＷＤＲ２６０８を使用してＵＡＳ２６０２（図１の調整ドローン１１０も参照されたい）に通信するように、プロセッサ２６０４を動作させる実行可能命令を含むことができる。メモリはまた、プロセッサによって実行されると、命令を通信したことに応答して、トランシーバを使用してＵＡＳから取得された測定データを受信するようにプロセッサを動作させる実行可能命令を含むことができる。この例では、プロセッサ２７０４は、命令を通信したことに応答して、取得した測定データを、ＷＤＲ２６０８を使用してＵＡＳ２６０２／調整ドローン１１０から受信する。メモリはまた、プロセッサによって実行されると、取得された測定データに基づいて、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定するようにプロセッサを動作させる実行可能命令を含むことができる。引き続き例を続けると、プロセッサ２６０４は、取得された測定データに基づいて、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定することができる。
メモリはまた、プロセッサによって実行されると、取得された測定データに基づいて、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にないと判定するようにプロセッサを動作させる実行可能命令を含むことができる。前述の例を続けると、プロセッサ２６０４は、取得された測定データに基づいて、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にないと判定することができる。メモリはまた、プロセッサによって実行されると、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第３のＲＦ信号を生成するために、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたアンテナ無線ユニットによって使用される保守送信パラメータを生成するために、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用される保守データを生成するように、プロセッサを動作させる実行可能命令を含むことができる。
例えば、プロセッサ２６０４は、ＰＩＬＳ１００のローカライザアンテナアレイ４０２およびグライドスロープ非撮像アンテナアレイ１００２のうちの１つのアンテナ素子（例えば、４０２Ｌ～４０２Ｒ、１００２ＧＰ１～ＧＰ４）によって送信される第３のＲＦ信号を生成するために、ローカライザアンテナアレイ（例えば、アンテナアレイ４０２）およびグライドスロープ非撮像アンテナアレイ（例えば、非撮像アレイ１００２）のうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたＰＩＬＳ１００のアンテナ無線ユニットによって使用される保守送信パラメータを生成することができる。
図２７は、本開示の実施形態による可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）の制御システムによって実行される方法を示す。図２７は、ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを、制御システムのトランシーバを使用して無人航空機システム（ＵＡＳ）から受信すること２７００を含む方法を示す。本方法はまた、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第２のＲＦ信号を生成するために、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたＰＩＬＳのアンテナ無線ユニットによって使用される送信パラメータを生成するためにローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを生成すること２７０４を含む。本方法は、送信パラメータを生成するためにローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信すること２７０８をさらに含む。
図２８は、いくつかの実施形態による、ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に対する特定の位置に飛行し、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第２のＲＦ信号に関連する測定データを取得する命令を、トランシーバを使用してＵＡＳに通信すること２８００を本方法が含み得ることを示す。例えば、ＣＣＳ２６００は、ＰＩＬＳ１００と併置された航空機滑走路に対する特定の位置に飛行し、ローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つによって送信された第２のＲＦ信号に関連する測定データを取得する命令を、ＷＤＲ２６０８を使用してＵＡＳ２６０２に通信することができる。本方法はまた、命令を通信したことに応答して、取得された測定データを、トランシーバを使用してＵＡＳから受信すること２８０４を含むことができる。引き続き例を続けると、ＣＣＳ２６００は、命令を通信したことに応答して、取得された測定データを、ＷＤＲ２６０８を使用してＵＡＳ２６０２から受信することができる。本方法はまた、取得された測定データに基づいて、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定すること２８０８を含むことができる。例えば、ＣＣＳ２６００は、取得された測定データに基づいて、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定することができる。
図２９は、いくつかの実施形態による、取得された測定データに基づいて第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定することが、取得された測定データに基づいて第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にないと判定すること２９００を含むことを、本方法が含むことができることを示す。前述の例を続けると、ＣＣＳ２６００は、取得された測定データに基づいて、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にないと判定することができる。本方法はまた、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にないと判定したことに応答して、ローカライザアンテナアレイおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第３のＲＦ信号を生成するために、ローカライザおよびグライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたアンテナ無線ユニットによって使用される保守送信パラメータを生成するために、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用される保守データを生成すること２９０４を含むことができる。
例えば、ＣＣＳ２６００は、第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にないと判定したことに応答して、ローカライザアンテナアレイ４０２およびグライドスロープ非撮像アンテナアレイ１００２のうちの１つのアンテナ素子によって送信される第３のＲＦ信号を生成するために、ローカライザアンテナアレイ４０２およびグライドスロープ非撮像アンテナアレイ１００２のうちの１つのそれぞれのアンテナ素子（例えば、４０２Ｌ～４０２Ｒ、１００２ＧＰ１～ＧＰ４）に直接結合されたＰＩＬＳ１００のアンテナ無線ユニットによって使用される保守送信パラメータを生成するために、ローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つによって使用される保守データを生成することができる。本方法は、保守送信パラメータを生成するためにローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって使用される保守データを、ローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに通信すること２９０８をさらに含むことができる。例えば、ＣＣＳ２６００は、保守送信パラメータを生成するためにローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つによって使用されるメンテナンスデータを、ローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つに通信することができる。
図３０は、ＵＡＳと測定装置との間の距離を識別する情報を、制御システムと通信する測定装置から受信すること３０００を本方法が含むことができることを示す。例えば、ＣＣＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２と測定装置との間の距離を識別する情報を、ＣＣＳ２６００と通信する測定装置から受信し得る。測定装置の例示的な実施形態は以下でさらに詳細に説明する。本方法はまた、ＵＡＳと測定装置との間の距離を識別する情報に基づいて、ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に近接する空域内のＵＡＳの位置を決定すること３００２を含むことができる。引き続き例を続けると、ＣＣＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２と測定装置との間の距離を識別する情報に基づいて、ＰＩＬＳ１００と併置された航空機滑走路に近接する空域内のＵＡＳ２６０２の位置を決定することができる。いくつかの実施形態では、ＣＣＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２から高度測定値を受信することができ、ＣＣＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２からの高度測定値に基づいて空域内のＵＡＳ２６０２の位置をさらに決定することができる。
図３１は、ＵＡＳと測定装置との間の距離を識別する情報を、制御システムと通信する測定装置から受信すること３１００を本方法が含むことができることを示す。例えば、ＣＣＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２と測定装置との間の距離を識別する情報を、制御システムと通信する測定装置から受信することができる。本方法はまた、ＵＡＳと測定装置との間の距離を識別する情報に基づいて、ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に近接する空域内のＵＡＳの位置を決定すること３１０２を含むことができる。引き続き例を続けると、ＣＣＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２と測定装置との間の距離を識別する情報に基づいて、ＰＩＬＳ１００と併置された航空機滑走路に近接する空域内のＵＡＳ２６０２の位置を決定することができる。
本方法はまた、ＵＡＳの決定された位置に基づいて、ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを取得するために、ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に近接する空域内の異なる位置にＵＡＳが移動する必要があると判定すること３１０４を含むことができる。前述の例を続けると、ＣＣＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２の決定された位置に基づいて、ＰＩＬＳ１００のローカライザ１０４およびグライドスロープ１０２のうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを取得するために、ＰＩＬＳ１００と併置された航空機滑走路に近接する空域内の異なる位置にＵＡＳ２６０２が移動する必要があると判定することができる。本方法は、ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に近接する空域内の異なる場所に移動し、異なる場所で測定データを取得する命令をＵＡＳに通信すること３１０４をさらに含むことができる。例えば、ＣＣＳ２６００は、ＰＩＬＳ１００と併置された航空機滑走路に近接する空域内の異なる場所に移動し、異なる場所で測定データを取得する命令をＵＡＳ２６０２に通信することができる。
いくつかの実施形態では、空域内のＵＡＳの位置を判定することが、ＵＡＳと測定装置との間の距離を識別する情報に基づいて、ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に近接するＧＰＳ拒否空域内のＵＡＳの位置を判定することを含むことを、本方法は含み得る。例えば、ＵＡＳ２６０２は、上述したように、ＧＰＳ拒否空域、または干渉のためにＧＰＳ信号を取得することができない空域に位置し得る。いくつかの実施形態では、ＣＣＳＳ２６００は、ＵＡＳ２６０２がＧＰＳ拒否環境で動作している空域を示す指示を、ＵＡＳ２６０２から受信し得る。いくつかの実施形態では、指示は、ＵＡＳ２６０２のＧＰＳ受信機２６２２で受信された干渉の測定値を含み得る。
図１のＰＩＬＳ調整ドローン１１０は、図２６に例示されたＵＡＳ２６０２と等価であり得ることが理解されるべきである。ＣＣＳ２６００は、図１に例示されたＣＣＳ１０６と等価であり得ることも理解されるべきである。
ＰＩＬＳ１００のセットアッププロセスにおける最も重要な活動の１つは、ＬＯＣおよびＧＳ信号の正確な調整である。ＬＯＣ信号およびＧＳ信号を調整する従来の方法は、可搬型航行支援受信機（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖａｉｄ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ：ＰＮＲ）、セオドライトまたはレーザ追跡システム（Ｌａｓｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＬＴＳ）、およびＩＬＳ受信機を備えた航空機を利用することを含む。本プロセスを以下の段落で簡単に説明する。
ＰＮＲは、動作状態にある地上ベースの航行支援施設から受信した信号を技術者が分析することを可能にする。それは、ユーザが航行パラメータを分析することを可能にし、ユーザがＩＬＳまたはＶＯＲの地上チェックを実行すること、ならびにスペクトル分析を実行すること、低周波オーディオ測定を行うこと、およびデータロギングを実行することを可能にする。ＰＮＲは、高度なソフトウェア定義無線技術を利用して、設置、飛行チェック、および長期保守のために地上ベースの航行支援信号を測定および分析する。ＰＮＲは、変調深度差（ＤＤＭ）および変調率、無線周波数（ＲＦ）、可聴周波数（ａｕｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＡＦ）、全高調波歪み（ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ：ＴＨＤ）、および他のパラメータを測定する。それは、内蔵スペクトルおよび波形表示を含む。
ＰＩＬＳシステムが設置されると、ＰＮＲは、ＬＯＣから約５００フィートの滑走路の中心線上に配置される。次いで、ＬＯＣからＰＮＲまでの距離が正確に測定される。ＬＯＣ信号レベルは、ＰＮＲによって受信され、ＰＮＲオペレータによってＬＯＣ技術者に通信される。ＬＯＣ技術者は、中心線上の側波帯のみ（ＳＢＯ）アンテナパターンにヌルを挿入するのに必要な補正を決定し、実施する。歴史的に、ＬＯＣにおける補正は、煩雑なプロセスであるアンテナ素子の位相関係を修正するためにケーブルを切断することによって行われてきた。次のステップは、滑走路長の関数である必要なコース幅を計算することである。これは、滑走路の両側の計算され測定された位置に、初期ＰＮＲ配置位置で中心線に垂直にＰＮＲを配置することによって達成される。オフセット距離は、所望の幅およびＰＮＲまでの正確な距離に基づいて計算される。信号レベルが再び測定されてＬＯＣ技術者に伝達され、補正が決定され、ＤＤＭが０．１５５になるまでアンテナパターンが補正される。ケーブル切断および他の調整の両方を必要とする一体型モニタの調整も必要である。
ＬＯＣを適切に位置合わせした状態で、航空機を使用してグライドスロープ角および幅を調整する。航空機は、約４ｎｍｉ外から中心線に沿って滑走路に向かって飛ばされる。航空機はＬＯＣ信号を使用して中心線と整列したままにし、一定の高度（約５００～８００フィート）で飛行する。航空機は、飛行機の仰角を連続的に測定するために、セオドライトまたはレーザトラッカによって追跡される。飛行機は、グライドスロープＤＤＭを測定する受信機を有する。飛行機が滑走路に向かって飛行し続けると、航空機は最終的にＤＤＭ＝＋０．１７５に達する。その時点で、パイロットは航空機の仰角を記録するために地上でオペレータに無線通信する。飛行機がそのパスを継続すると、ＤＤＭはゼロを通過し、最終的に仰角が再び記録されるＤＤＭ＝－０．１７５に達する。次いで、ＧＳは、２つの仰角を平均することによって決定される。航空機の複数回の操縦が時々行われ、グライドスロープ角はこれらの操縦にわたって平均化される。次いで、ＧＳ角度を調整する。
上記のプロセスは、複数の人々、有人（操縦）航空機の使用、およびアンテナパターンを修正するために位相を修正するためのケーブルの手動トリミングを含む。対照的に、本開示は、有人航空機の代わりに回転翼クラス１ＵＡＳを使用するほぼ完全に自動化された調整プロセスを説明する。適切に装備されたＵＡＳは、必要なデータおよびより大きな飛行パスの柔軟性を提供することができ、それによって航空機で飛行を調整する必要性を排除することが想定される。同じ機器はまた、地上および空中測定の両方に関して、ＩＬＳシステムのＩＣＡＯおよびＦＡＡ勧告をサポートするために必要な周期的測定もサポートすることができ、したがって周期的チェックも完全に自動化するのに役立つ。
図２６に示すように、ＵＡＳ２６０２は、ＰＮＲ２６１０およびＰＮＲ２６１２を備える。ＰＮＲ２６１０およびＰＮＲ２６１２は、空間内のローカライザ信号２６１４およびグライドスロープ信号２６１６の両方を同時に測定し、様々なデータを地上に送信するように構成されてもよい。ＧＰＳが利用可能である場合、ＧＰＳ信号２６１８は、ＵＡＳ位置の二次検証として機能することができる。ＵＡＳ２６０２はまた、バッテリペイロード２６３０、データストレージ２６３２を備える。ＵＡＳ２６０２はまた、命令を受信し、ＵＡＳ管理および電力インタフェース２６３４を介してＵＡＳコマンドおよび制御装置２６３６と通信することができる。
いくつかの実施形態では、ＣＣＳ２６００のＧＰＳ受信機２６３８およびＵＡＳ２６０２のＧＰＳ受信機２６２２は、ＰＩＬＳシステムに近接する空域内のＧＰＳ信号の受信との干渉を検出するように構成される。干渉検出の場合、ＧＰＳ受信機２６３８および２６２２をオフにすることができる。いくつかの実施形態では、干渉検出は、空域内の推論を示すコード対ノイズ比またはコードマイナスキャリア値のうちの１つを検出することを含んでもよい。擬似距離および距離レートは、独立してモニタリングすることができる。干渉検出のためのモニタリングはまた、複数の衛星信号周波数で行われ得る。場合によっては、ＡＤビン分布および自動利得制御データなどの特定の受信機フロントエンドデータは機密であり、空域内のＧＰＳ信号の受信の干渉を示すことがある。
したがって、ＵＡＳ２６０２はまた、無線データ無線機（ＷＤＲ）２６２０、気圧高度計、ならびにＰＮＲ２６１０および２６１２を備えてもよい。ＷＤＲ２６２０は、インタフェース２６２８を介してＰＮＲ２６１０および２６１２とインタフェースする。前述の方法と同様に、最初のステップは、ＵＡＳ２６０２をＬＯＣから約５００フィートの滑走路の中心線上に配置することである。ＵＡＳ２６０２は、ＬＯＣ信号を受信し、ＵＡＳ２６０２のその高度とともに周期的なレートでＰＮＲデータをブロードキャストする。送信された信号は、ＷＤＲを介して地上制御局またはＣＣＳ２６００で受信される。データは処理され、位相および振幅に対する必要な補正は、閉ループ方式でＬＯＣに供給される。ＰＩＬＳ１００はアクティブアンテナ素子を利用するので、アンテナヌルを滑走路中心線上で操舵するために、素子の位相および振幅をソフトウェアおよび処理回路を介して自動的に変更することができる。これは、滑走路中心線上のＬＯＣパターンヌルの迅速かつ正確な収束プロセスをもたらす。次に、ＵＡＳ２６０２は、滑走路の側部または滑走路外に移動され、ＬＯＣ幅についても同様のプロセスに従う。
ＬＯＣが調整されると、この信号は、地上局のドローン操縦者に供給され、ＵＡＳ２６０２を滑走路の延長された中心線上で飛行させるために使用され得る。次いで、ＵＡＳの気圧高度計を基準として使用して、ＵＡＳ２６０２を滑走路表面から約８００ｆｔの高度まで上昇させる。そこから、ＵＡＳ２６０２は、従来の飛行チェックのために上述したようにグライドスロープＤＤＭを測定および送信しながら、ＬＯＣ信号を使用して延長された滑走路中心線に沿って外側に飛行する。
典型的なグライドスロープ角シータ（θ）は、カテゴリＩのアプローチでは３度である。ＩＣＡＯ付属書１０は、ＩＬＳグライドスロープが０．０７５θまたは±０．２２５度以内であることを要求している。ＵＡＳ２６０２が比較的高い高度（例えば８００ｆｔ）で飛ばされる場合、比較的低い精度の距離および高度測定値で高精度の仰角測定値を間接的に取得することができる。この状況では、気圧高度計が適している。滑走路高度に対する高度のみが必要であるため、絶対高度を取得するために使用される気圧設定は必要ではない。仰角を計算し、ＧＳを位置合わせするために使用することができるように、ＵＡＳ２６０２までの距離を決定するいくつかの方法がある。３つの異なる距離測定技術には、レーダ、レーザ追跡システムおよびトランスポンダが含まれる。
Ｔｈａｌｅｓ Ｓｑｕｉｒｅ（商標）レーダは、マンポータブルＸバンド監視レーダである。レーダは当初地上監視レーダとして設計されていたが、修正されており、空中の標的を取得し、その方位位置にロックインし、次いで仰角でスキャンして標的の高さを決定する能力を実証している。高さ精度が不十分であると考えられる場合、距離精度およびＵＡＳ２６０２気圧高度を使用して仰角を決定することができる。レーダがＰＩＬＳを調整するために使用されていない場合、それを使用して、空域の周囲のセキュリティを提供することができる。
ＵＡＳ地上局とインタフェースするように設計された商用ＬＴＳシステムが今日存在する。これにより、ＬＴＳは、ＵＡＳ２６０２のプログラムされたおよび／または制御された位置を取得することができる。地上制御局を介してＵＡＳ２６０２の大まかな位置を知ることにより、ＬＴＳは、大まかな位置に向けて操縦し、探索機能を開始し、ＵＡＳの位置を特定し、ＵＡＳの高度における位置を正確に追跡し始めることができる。
第３の可能な選択肢は、トランスポンダベースのシステムを使用してＵＡＳ２６０２までの距離を決定することである。マルチラテレーションおよびＡＤＳ－Ｂ地上監視システム（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ＡＤＳ－Ｂ Ｇｒｏｕｎｄ Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ：ＭＡＧＳ）は、利用可能であれば、モードＳ拡張スキッタ（１０９０ＥＳ）およびＡＤＳ－Ｂを利用する。ＭＡＧＳにおける技術は、ＵＡＳ２６０２におけるＭＡＧＳ受信者に問い合わせるために使用され得る。これは二次監視レーダに似ているが、質問器が無指向性であり、ＵＡＳ２６０２までの距離を測定しているだけであるため、はるかに単純である。
エンドツーエンドの無人較正
上述したように、航行支援施設が設置または変更される場合、空中装備を使用して較正されなければならない。従来、これは、航空機内のパイロットおよび／または乗務員、ならびに地上の技術者を必要とする。パイロット／乗務員は、通信無線機を使用して、空間内の信号に対する必要な変更を地上技術者に伝達し、地上技術者はその後、システムパラメータを手動で変更して変更を行う。
新たに設置された航行支援施設のセットアップ中に、システムは、放射された信号を適用可能な規格に準拠するように較正するために、それぞれの場所および設置に調整される必要がある。上述したように、ＩＬＳは、滑走路中心線に対して横方向の誘導を提供するローカライザと、所望の進入パスに沿って垂直方向の誘導を提供するグライドスロープとからなる。誘導情報は、アンテナアレイによって放射されたキャリアに対する振幅変調された９０Ｈｚおよび１５０Ｈｚトーンの異なる変調度（変調度差：ＤＤＭ）から生じる。ローカライザ信号の場合、振幅変調されたモールス符号がブロードキャストされ、識別信号である。アレイの異なるアンテナ素子は、アンテナごとのトーンによって異なるように変調されたキャリアを送信する：ローカライザアレイの右側（滑走路に面するアプローチ方向）では、１５０Ｈｚが優勢であり、左側では、９０Ｈｚのトーンが優勢である。グライドパスの場合、垂直パスの下を飛行するときには１５０Ｈｚが優勢であり（すなわち、パイロットは「上昇」すべきである）、垂直パスの上を飛行するときには９０Ｈｚが優勢である（すなわち、パイロットは「下降」すべきである）。正確には滑走路中心線（または所望の垂直パスにおいて、すなわち３°で）、両方のトーンは同じ振幅で受信され、変調差は０である。受信電場の空間変調が変化するため、変調差は公称パス以外では０とは異なる。
ローカライザのキャリア周波数は約１０８ＭＨｚ～１１２ＭＨｚの周波数範囲であり、グライドスロープでは約３２９ＭＨｚ～３３５ＭＨｚの周波数範囲である。ローカライザおよびグライドスロープアレイの個々のアンテナ素子は、分配ユニットを介して、ローカライザおよびグライドスロープごとに単一の送信機に接続される。ＩＬＳの較正には以下が含まれる。
・キャリア周波数の設定
・キャリア信号振幅の設定
・減衰器によるアンテナ素子ごとの変調信号振幅の設定
・ケーブル長の調整による変調信号の位相の設定
・垂直グライドスロープの場合：高さおよびアンテナ素子間の距離を介しての基準／無線基準高さ（Ｒａｄｉｏ Ｄａｔｕｍ Ｈｅｉｇｈｔ：ＲＤＨ）
この手順は、アンテナ位置およびケーブル長の調整のための機械的作業を含む。本明細書に記載のＰＩＬＳ概念は、ＧＰおよびＬＯＣアレイの個々の放射素子における信号生成のおかげで、完全なエンドツーエンド自動較正をサポートする容易な実現器を提供する。可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）は、ＩＣＡＯ準拠のＩＬＳ空間内信号（Ｓｉｇｎａｌ ｉｎ Ｓｐａｃｅ：ＳｉＳ）を提供し、小さなフットプリント、軽量、迅速かつ容易な展開が可能なＩＣＡＯ準拠のＣＡＴ Ｉ計器着陸システム（ＩＬＳ）の軍事使用のニーズを、カテゴリＩ（ＣＡＴ Ｉ）までの精度の高いアプローチを実行するのに十分な性能で満たしている。これは従来のＩＬＳ ＳｉＳを提供し、基本的に従来のＩＬＳと同じコアＲＦ放射素子からなる。すなわち、
・従来のＩＬＳとしてＤＤＭを生成するために９０Ｈｚおよび１５０Ｈｚによって変調された１０８～１１８ＭＨｚの範囲の信号を提供するローカライザＬＯＣ。音声およびＩＤＥＮＴ変調の実現可能性も考慮される。
・従来のＩＬＳとしてＤＤＭを生成するために、９０Ｈｚおよび１５０Ｈｚによって変調された約３２８．６～３３５．４ＭＨｚの範囲で空間内信号を提供するグライドスロープＧＳ。
それはさらに、動作状態および状態をモニタリングするためのコマンドおよび制御システムＣＣＳを提供し、さらに、ＰＩＬＳの自動調整を可能にするサブシステムを調整する。自動調整は、調整ドローンＴＤおよびドローン基準位置決めシステムと組み合わせてＳｉＳを較正するための閉ループとして提供される。いくつかの状況では、必要に応じて、飛行チェック無線機（ＦＣＲ）を調整ドローンと組み合わせて使用することもできる。ドローン位置および受信されたＤＤＭは、意図されたアプローチ手順に準拠する飛行パスに沿ったＤＤＭが結果として生じるように、ＬＯＣ放射要素およびＧＳ放射要素を整列させるために使用される。
本明細書に記載のＰＩＬＳソリューションは、以下の重要な要素を利用することができる。
・ソフトウェア定義無線（ＳＤＲ）トランシーバを使用する軽量でコンパクトなローカライザサブシステム。ＳＤＲは、個々のアンテナ素子の調整制御を可能にすることによって、分散アーキテクチャを介して従来のアンテナアレイの性能を実現することを可能にする、小型パッケージにおける動的な柔軟性を提供する。
・ローカライザと同じＳＤＲを使用して従来のＩＬＳグライドパスを提供するために、地上配置アンテナの適応ビーム形成ネットワークを利用する非撮像グライドパス
・最小限のセットアップおよび分解時間を可能にする高度な機械的パッケージング
・高速システム較正を可能にするための閉ループ手法による自動ＳｉＳ較正
図３２～図３４は、本開示のいくつかの実施形態による、調整ドローンサブシステム３２０２、ローカライザサブシステム３２０４、およびグライドパスサブシステム３２０６と通信する制御およびコマンドサブシステム（ＣＣＳ）３２００の様々な例示的な構成を示す。例えば、図３２は、ＰＩＬＳ中央処理システム、モニタリング、およびローカル制御３２０８を備えるＣＣＳ３２００を示す。ＰＩＬＳ中央処理システムモニタリングおよびローカル制御３２０８は、システムステータスをモニタリングし、ローカルシステム制御を可能にするＣＣＳの１つまたは複数のプロセッサを備える。図３２はまた、ＣＣＳ３２００が、様々なＰＩＬＳサブシステムをＣＣＳ内の複数のインタフェースに接続する中央インタフェースモジュール３２１０を備えることを示す。ＣＣＳ３２００はまた、ＣＣＳの１つまたは複数のプロセッサを備える中央処理モジュール３２１２を備え、アプリケーションがＰＩＬＳのさまざまな態様を制御および表示するために実行することを可能にする。図３２はまた、ＣＣＳ３２００が、ＰＩＬＳシステムパフォーマンスをモニタする中央モニタリングモジュール３２１４を備えることを示す。
例えば、中央モニタリングモジュール３２１４は、システムステータスの変化をユーザに警告するために利用することができ、動作が安全でなくなった場合にシステムコンポーネントをシャットダウンするために使用することができる。図３２はまた、ＣＣＳ３２００が、ユーザが接続してＰＩＬＳシステムの完全制御を取得することができるローカル保守インタフェースを備えるローカル制御モジュール３２１６を備えることを示す。図３２はまた、ＣＣＳ３２００が、インタフェースを提供する遠隔制御モジュール３２１８を備えることを示し、このインタフェースによって、空域から離れた場所に位置する整備要員がＰＩＬＳに接続することになる。このモジュールの異なるサブコンポーネントが、図３３～図３４に関して以下に説明される。ＣＣＳ３２００はまた、図３２に示すように、システムステータスおよびＰＩＬＳシステムの制限された制御を受信するために、航空交通管制（Ａｉｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＴＣ）要員がＰＩＬＳに接続するＡＴＣインタフェース３２２０を備える。
図３２はまた、例示的なローカライザサブシステム３２０４が、本明細書に記載されるように、ＬＯＣアンテナアレイを構成する個々のＡＲＵにそれぞれ結合された個々のアンテナ素子を備えるＬＯＣアンテナおよびＡＲＵ１～８を備えることを示す。ローカライザサブシステム３２０４は、例示的な８素子アンテナアレイで示されているが、ローカライザアレイは、設計上の必要に応じてより多くのまたはより少ないアンテナ素子を備えてもよいことを理解されたい。ローカライザサブシステム３２０４はまた、ＬＯＣサブシステム３２０４の１つまたは複数のプロセッサを含むＬＯＣ中央処理モジュール（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍｏｄｕｌｅ：ＣＰＭ）３２２２を含む。ＣＰＭ３２２２は、ＬＯＣからＣＣＳへの通信リンクを提供し、それによってＬＯＣは、保守ユーザによって手動で、またはＥ２ＥＵＣの一部として自動的に制御される。ＣＰＭ３２２２は、ＬＯＣアンテナアレイの個々のアンテナ／ＡＲＵにコマンドを分配する。ＣＰＭ３２２２はまた、ＬＯＣサブシステムステータスをＣＣＳに提供する。いくつかの実施形態では、ＣＰＭ３２２２はＬＯＣモニタ機能も含む。図３２はまた、ローカライザサブシステム３２０４が、ニアフィールドモニタアンテナとして動作するＮＦ－ＭＯＮアンテナおよびＡＲＵを備えることを示す。ニアフィールドモニタアンテナは、ＳｉＳを受信し、それを（ＣＰＭ３２２２内またはＣＭＭ３２１４内の）ＬＯＣのモニタリング機能に供給して、ＳｉＳが依然として正確で安全に使用できることを継続的にモニタリングするために使用される。
図３２はまた、グライドパスサブシステム３２０６が、本明細書で説明されるように、ＧＰアンテナアレイを構成する個々のＡＲＵにそれぞれ結合された個々のアンテナ素子を含むＧＰアンテナおよびＡＲＵ１～Ｎを含むことを示す。グライドパスサブシステム３２０６はまた、グライドパスサブシステム３２０６の１つまたは複数のプロセッサを含むＧＰ中央処理モジュール（ＣＰＭ）３２２４を含む。ＣＰＭ３２２４は、ＧＰからＣＣＳへの通信リンクを提供し、それによってＧＰは、保守ユーザによって手動で、またはＥ２ＥＵＣの一部として自動的に制御される。ＣＰＭ３２２４は、ＧＰアンテナアレイの個々のアンテナ／ＡＲＵにコマンドを分配する。ＣＰＭ３２２４はまた、ＧＰサブシステムステータスをＣＣＳに提供する。いくつかの実施形態では、ＣＰＭ３２２４はＧＰモニタ機能も含む。図３２はまた、グライドパスサブシステム３２０６が、ニアフィールドモニタアンテナとして動作するＮＦ－ＭＯＮアンテナおよびＡＲＵを備えることを示す。ニアフィールドモニタアンテナは、ＳｉＳを受信し、それを（ＣＰＭ３２２４内またはＣＰＭ３２１４内の）ＧＰのモニタリング機能に供給して、ＳｉＳが依然として正確で安全に使用できることを継続的にモニタリングするために使用される。
図３２はまた、調整ドローンシステム３２０２が、調整ＵＡＶ測定施設３２２８を備える調整ＵＡＶ３２２６を備えることを示す。調整ＵＡＶ測定施設３２２８は、本明細書に記載の航行支援施設／監視機器からのＲＦ信号を測定する機器を備える。図３２はまた、調整ＵＡＶ３２２６が、測定情報（ＲＦおよび場合によっては位置推定データ）が空中と地上との間で送信されるデータリンクを備える、調整ＵＡＶ調整データリンク３２３０を備えることを示す。図３２はまた、調整ＵＡＶ３２２６が、ドローンの空間内の位置が制御されるデータリンクを含む調整ＵＡＶ制御データリンク３２３２を含むことを示す。調整ＵＡＶ３２２６はまた、図３２に示すように、空間内のＵＡＶの位置を決定するために使用される空中機器（例えば、限定されないが、気圧高度計）を含む調整ＵＡＶ空中位置特定施設３２３４を含む。
図３２はまた、調整ドローンシステム３２０２が、ドローンの空間内での位置が制御される地上基地局を備える調整ＵＡＶ地上管制３２３６を備えることを示す。一実施形態では、これはパイロットによって駆動される遠隔制御を介してもよい。別の実施形態では、空間内のドローンの位置は、本明細書で説明するようにＣＣＳによって制御される。図３２はまた、調整ドローンシステム３２０２が、本明細書で説明されるように、空間内のＵＡＶの位置を決定するために使用される地上設備（例えば、限定されないが、セオドライト）を含む調整ＵＡＶ地上位置特定施設３２３８を含むことを示す。図３２はまた、調整ドローンシステム３２０２が、測定データおよび位置推定データがＵＡＶ３２２６との間で通信され、次いでＣＣＳ３２００との間で通信されるデータリンクを備える調整ＵＡＶデータリンク３２４０も備えることを示す。
図３３は、ＣＣＳ３２００が、いくつかの実施形態では、上述したローカル制御モジュール３２１６と同様に、空域に位置する保守要員がＰＩＬＳに接続するインタフェースを備えるローカル保守インタフェース３３００を備えることを示す。図３３はまた、ＣＣＳ３２００が、いくつかの実施形態では、上述の遠隔制御モジュール３２１８と同様に、空域から離れた場所に位置する保守要員がＰＩＬＳに接続する遠隔保守インタフェース３３０２を備えることを示す。図３３はまた、ＣＣＳ３２００が、いくつかの実施形態では、ＦＣＲの遠隔制御およびＦＣＲを介した通信を可能にするために、飛行チェック無線機（ＦＣＲ）をＰＩＬＳに接続することができる飛行チェック無線機（ＦＣＲ）インタフェース３３０４を備えることを示す。図３３は、ローカライザサブシステム３２０４およびグライドパスサブシステム３２０６が、ロギングされたデータがＣＣＳを介してユーザによって検索されることを可能にするデータインタフェース３３０６および３３０８をそれぞれ備えることをさらに示す。データインタフェース３３０６および３３０８の動作に関するさらなる詳細は、図３４Ａ～図３４Ｃに関して以下に記載される。
図３４Ａは、ローカライザサブシステム３２０４が、いくつかの実施形態において、内部構成および測定データをロギングするＬＯＣのローカルデータロギング機能３４００を備えることを示す。これは、ＣＰＭ３２２２のサブ機能であり得る。データインタフェース３３０６は、ローカルデータロギング機能３４００によってロギングされたデータを、ＣＣＳ３２００を介してユーザが取得することができるインタフェースを備える。ＣＣＳ３２００はまた、ローカルデータロギング機能３４００によってどのデータがロギングされるかを構成するために使用されてもよく、データインタフェース３３０６は、これらの構成コマンドをローカルデータロギング機能３４００に送信するために使用される。
図３４Ｂは、グライドパスサブシステム３２０６が、いくつかの実施形態において、内部構成および測定データをロギングするＧＰのローカルデータロギング機能３４０２を備えることを示す。これは、ＣＰＭ３２２４のサブ機能であり得る。データインタフェース３３０８は、ローカルデータロギング機能３４０２によってロギングされたデータを、ＣＣＳ３２００を介してユーザが取得することができるインタフェースを備える。ＣＣＳ３２００はまた、ローカルデータロギング機能３４０２によってどのデータがロギングされるかを構成するために使用されてもよく、データインタフェース３３０８は、これらの構成コマンドをローカルデータロギング機能３４０２に送信するために使用される。
図３４Ｃは、ローカル保守インタフェース３３００が、いくつかの実施形態では、ユーザが接続してＰＩＬＳシステムの完全制御を取得することができるインタフェースを備えるローカル保守制御機能３４０４を備えることを示す。図３４Ｃはまた、様々なサブシステムによってロギングされたデータを取得することができ、ロギングパラメータを構成することができるローカルインタフェースを備えるローカルデータロギング３４０６を、ローカル保守インタフェース３３００が備えることを示す。ローカル保守インタフェース３３００はまた、図３４Ｃに示すように、ＰＩＬＳシステムおよびサブシステム状況を表示のために供給することができるローカルインタフェースを備えるローカル状況インジケータ３４０８を備える。図３４Ｃはまた、ローカル保守インタフェース３３００が、予防的な保守目的のために、システムデータを継続的にロギングおよび評価するために、外部予防保守ソリューションが接続され得るローカルインタフェースを備える予防保守インタフェース３４１０をさらに備えることを示す。
図３４Ｃはまた、遠隔保守インタフェース３３０２が、ユーザが接続してＰＩＬＳシステムの完全制御を取得することができる遠隔保守制御インタフェース３４１２を備えることを示す。遠隔保守インタフェース３３０２はまた、図３４Ｃに示すように、ＰＩＬＳシステムおよびサブシステム状況を表示のために供給することができるインタフェースを備える遠隔状況インジケータ３４１４を備える。図３４Ｃはまた、ＣＣＳ３２００が、いくつかの実施形態では、様々なＰＩＬＳサブシステムを上述のＣＣＳ３２００内の複数のインタフェースに接続する中間分配ブロックを備えるＣＣＳデータ分配ブロック３４１６を含むことを示す。
航行支援施設が設置されると、飛行チェックが空中から実行される前に可能な限り厳密にシステムを調整するために地上チェックが実行される。しかしながら、地上チェックは、システムを完全に調整するのに十分ではない。そのため、空間内の信号を微調整し、システムを作動させるために飛行が常に必要とされる。前述のように、飛行チェックは以下の通りである。
・スケジュールが難しい：フライトチェックを実行する権限を与えられている組織や航空機は非常に少ない
・時間がかかる：地上要員はパイロットが到着するのを待たなければならない。パイロットが必要な休憩を取るとき、パイロットは着陸し、再び離陸しなければならない。
・非常に高価：乗務員を雇用し、数時間または数日間飛行機をレンタルすることは費用がかかる。
・敵対的な環境で実行することは危険であり、軍事用途では、航行支援施設は、有人航空機が飛行チェックを実行することが危険であり得る敵対的な環境に配備され得る。
地上でシステムを変更する人間の技術者は、変更を検証するためにいくつかのパターンを数回飛行させ、飛行時間を延長する必要があり得る。人間の調整は正しくない可能性があり、飛行チェック時間をさらに長くする可能性がある。可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）の分散増幅器アーキテクチャでさえ、面倒な手動調整プロセスを行う可能性がある。
いくつかの航行支援施設配備シナリオは、有人飛行チェックを必要とせずに航行支援施設を稼働させることを可能にすることができる。これにより、上記の飛行チェックの不都合をすべて軽減することができる。コミッショニングのために飛行チェックが依然として必要とされる場合、エンドツーエンド無人較正（Ｅ２ＥＵＣ）は、飛行チェックのみで行われ得るよりも正確にシステムを調整する、空中からの測定値を含む。これにより、飛行チェック時間が短縮される。Ｅ２ＥＵＣによって実行される自動システム調整は、ヒューマンエラーのリスクを低減または排除する。
Ｅ２ＥＵＣは、従来のローカライザのように単一の送信機があるか、またはＰＩＬＳのように分散送信機アーキテクチャがあるかにかかわらず、航行支援施設におけるすべての送信要素に必要なパラメータ変更を計算する。Ｅ２ＥＵＣアルゴリズムは、人間のオペレータよりも迅速かつ少ない誤差で、空間内の信号に対する必要な変化を計算することが可能である可能性が高い。Ｅ２ＥＵＣは、空中チェックを自動的に実行して、空間内の信号に加えられた変更を検証する。さらに、本明細書に記載のＥ２ＥＵＣシステムは、空中の人間に生命の危険を与えることなく、過酷な環境で航行支援施設を調整することを可能にする。
図３５は、いくつかの実施形態による、調整対象航行支援システム３５００の閉ループドローンベースの調整のための例示的な制御ループ構造を示す。調整ＵＡＶ３５０２は、特定の位置で放射信号（３５０６で生成された空間内信号（ＳｉＳ））を受信する（ステップ３５０４）。調整ＵＡＶ３５０２は、測定値を調整対象航行支援システム３５００に送信し、そこで測定値は所望の測定パラメータに変換される（ステップ３５０８）。次いで、測定されたパラメータが所望の信号（ＳｉＳ基準値３５１０）と比較され、受信された信号が所望のものから逸脱する場合、この差をゼロに減少させるように特定のシステムパラメータが調整される（ステップ３５１２）。調整ＵＡＶ位置制御３５１８は、所望の位置３５１６と現在位置３５１４とを比較し、誤差がゼロに減少するまで、コマンドを調整ＵＡＶ３５０２の位置に変更する。
位置制御ループは信号制御ループと結合されている。所望の信号は、関数関係によって位置に関連付けられる。ＩＬＳの場合、この関数関係は、角度（横方向および縦方向）にわたる変調度の差（ＤＤＭ）によって定義される。結果として得られるＤＤＭは、信号パラメータ（キャリアおよび振幅変調トーンの振幅および位相）に対する関数関係を示す。ドローンの位置を制御するために、実際のドローン位置が決定され、位置制御ループにフィードバックされる必要がある。
本明細書に記載のＥ２ＥＵＣシステムは、航行支援施設の迅速で費用効率の高い調整および較正を提供する。Ｅ２ＥＵＣシステムは、従来の設計（例えば、ＰＩＬＳ）よりも高度な調整能力を提供するＩＬＳの特定の実装に適用することができる。Ｅ２ＥＵＣシステムは、従来の航行支援施設および監視システムにも適用することができる。Ｅ２ＥＵＣの利点は、システムが手動調整の労力を大幅に削減することである。
本明細書に記載のＥ２ＥＵＣシステムは、航行支援／監視システムの意図されたカバレッジボリューム内に柔軟かつ正確に配置することができるドローンによって航行支援／監視システムの品質の測定を実行するための閉じた制御ループを提供する。ドローンは、信号品質測定値を取得し、測定ドローンから受信したデータに基づいて信号パラメータを能動的に調整することができる地上システムにそれらを通信するように構成される。このプロセスは、意図された較正限界内の信号品質が達成されるまで、Ｅ２ＥＵＣシステムによって実行される。
いくつかの実施形態によれば、調整プロセスは、空間測定点（例えば、図３５に示す位置基準値３５１６）およびコマンドに関する所望の信号と、ドローンの所望の位置を決定することを含む。ドローンの実際の位置は、調整無人航空機（ＵＡＶ）位置測定によって決定される。位置測定は、通常、ドローンに設置された手段によって空中で実行することができる。しかし、それは地上からも行うことができる。調整プロセスは、いくつかの実施形態によれば、実際のドローン位置と所望のドローン位置との間の差を計算することと、調整ＵＡＶ位置制御３５１８によって位置偏差を低減するための制御コマンドを決定することとを含むことができる。
いくつかの実施形態では、位置偏差が特定の限界（例えば、０に近い）内にあるとき、信号測定がトリガされ、測定は、調整ＵＡＶ測定施設３５０４によって実行される。測定された信号は、所望の信号ＳｉＳ基準値３５１０と比較される。偏差が存在する場合、測定値は、図３５に示す信号コントローラ３５１２によって較正パラメータに転送される。信号コントローラ３５１２は、信号生成３５０６における各パラメータを適合させる。信号測定およびパラメータ適合のプロセスは、測定信号と所望の信号との間の偏差が特定の限界（例えば、０に近い）内になるまで実行される。
信号が特定の位置で設定されると、いくつかの実施形態では次の位置が指令される。このプロセスは、すべての位置における受信信号が所望の信号に準拠するまで繰り返される。位置制御ループはＳｉＳ制御ループから独立していることに留意されたい。両方の制御ループは、ＳｉＳおよび位置の基準値によってのみ結合される。代替手順は、ゼロＳｉＳ（すなわち、ＤＤＭ）の位置を探索し、そこでシステムを所望の値に調整することであり得る。
上記で概説した調整プロセスは、放射信号の調整および地上ベースの信号モニタの調整に適用可能である。機能の実装に応じて、以下の機能を地上または空中のいずれかで実行することができる。
・ＵＡＶ位置測定の調整
・ＳｉＳ基準値
・位置基準値
本開示を通して、可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）へのＥ２ＥＵＣの組込みについて説明する。ＰＩＬＳの主な目的は、小型の計器着陸システム（ＩＬＳ）を提供することであり、これは可搬型であり、小規模なチームによって非常に迅速にセットアップまたは解体することができる。しかしながら、Ｅ２ＥＵＣは、他の可搬型／配備可能な航行支援施設および監視支援施設で動作するように拡張することができ、従来の固定ベースの航行支援施設にも適合させることができる。これには、ＩＬＳ、超高周波オムニレンジ（Ｖｅｒｙ－Ｈｉｇｈ－Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｍｎｉ－Ｒａｎｇｅ：ＶＯＲ）、戦術航法装置（Ｔａｃｔｉｃａｌ Ａｉｒ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ：ＴＡＣＡＮ）、測距装置（Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ＤＭＥ）、マルチラテレーション（Ｍｕｌｔｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ：ＭＬＡＴ）、およびレーダが含まれる。閉ループ（Ｄ）ＶＯＲ調整の原理は、方位角、変調指数および変調周波数を測定することを含む。ＴＡＣＡＮ調整の原理は、方位角オフセットのみを調整することを含む。
いくつかの実施形態によれば、Ｅ２ＥＵＣは、ＵＡＶを使用して航行支援施設の空間内信号（ＳｉＳ）検証（および場合によっては飛行チェック）を実行する概念と、ＵＡＶを使用して航行支援システムを調整する概念とを組み合わせる。その結果、エンドツーエンド自動調整プロセスが行われ、ＵＡＶが指定された位置に飛行し、ＳｉＳを測定し、測定値をＰＩＬＳのコマンドおよび制御システム（ＣＣＳ）に中継して戻す。次に、ＣＣＳは、測定値を評価し、ＵＡＶが許容可能なＳｉＳを測定するまで、ＳｉＳを修正するようにＩＬＳに命令する。
従来のＩＬＳでは、調整プロセスは、ドローンおよびそれぞれのフィードバックによって、電子的手段によって設定可能な、すなわち、典型的には以下の送信機パラメータごとの設定信号パラメータの範囲でサポートすることができる（さらなる詳細は以下に示す）：信号振幅、変調信号振幅（ＳＢＯ、ＣＳＢ）、および変調信号の全体位相。同じことがモニタリングにも当てはまり、典型的には、受信機ごとのモニタリング限界（一体的、ニアフィールド、ファーフィールド）を構成することができる。
従来のＩＬＳは、ローカライザおよびグライドスロープごとに複数の放射要素を使用する。これらは、それぞれローカライザおよびグライドスロープ全体のそれぞれの送信機に共通に接続される。調整は従来のＩＬＳの送信機ごとの調整に限定されるため、一度に影響を受ける可能性があるのは全フィールドのみである。また、ドローンを用いてモニタ設定を調整することができる。したがって、ドローンに基づく調整は、主に再較正をサポートする。最新技術の原理を超える利点は、任意の場所に到達できることである。
ＰＩＬＳ調整では、送信機ごとに信号パラメータを設定する基本原理は、ＰＩＬＳにも適用可能である。各放射素子は自身の送信機に接続されているので、自由度はより大きい。モニタ較正は、従来のシステムのものと同様である。一体的なモニタリングは、アンテナ素子ごとに実行することができ、したがって自由度も向上する。
高度なＰＩＬＳ概念の較正の自由度が増すと、以下でより詳細に説明するように、調整および較正プロセスが複雑になる。いくつかの実施形態によれば、ＰＩＬＳシステムを調整するための手順は、以下を含み得る。
○負荷の事前構成：現場条件（スロープなど）が満たされている場合、アレイを設計するのにも役立つツールから予想される調整パラメータがもたらされ得る。
・→開始構成は、サイトの態様を既に考慮することによって「理想的な」デフォルトから逸脱している
○地上のＬＯＣを調整／較正する：
・適切な同期を確保する：ＬＯＣ／ＧＰ内で内部的に行う
・各アンテナを別々に測定して、予想される予め設定された値への適合性をチェックする
・中心線でＳＢＯゼロを測定する：測定で概説したように個々のアンテナをパラメータの説明に合わせて調整する
・側方変位場所で測定することによってローカライザ幅を調整する
・クリアランス信号を調整する（存在する場合）
・外部カバレージ信号減衰をチェックする
○ＧＰを調整／較正する
・適切な同期を確保する：ＬＯＣ／ＧＰ内で内部的に行う
・各アンテナを別々に測定して、予想される予め設定された値への適合性をチェックする
・所望のＧＰＡでのＳＢＯゼロ：測定で概説されているようにパラメータ記述に調整する
・側方変位時のＳＢＯゼロ
・縦幅をチェック
・クリアランス信号を調整する（存在する場合）
位置決め制御ループ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌｏｏｐ：ＰＣＬ）は、いくつかの実施形態では、調整サブシステムによって制御され、ＰＩＬＳサブシステム、すなわちＣＣＳおよびＴＤを含む。ＣＣＳは、実際の測定ニーズに従ってドローンの所望の基準位置を指令する。実際の測定の必要性は、較正手順に従う。
ＰＩＬＳ調整プロセスを実行することのより困難な態様の１つは、ドローンの空間内の位置を正確に知ることである。一実施形態では、ＧＰＳ／ＧＮＳＳ信号が利用可能であり、差動ＧＰＳまたは広域補強システム（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ＷＡＡＳ）で補完される場合、必要な精度を容易に達成することができる。これは、ドローンにＧＰＳ／ＧＮＳＳおよびＩＬＳ受信機を装備し、適切な空間内信号（ＳｉＳ）を測定し、それらをＰＩＬＳコマンドおよび制御サブシステム（ＣＣＳ）に安全にブロードキャストすることによって達成することができる。次いで、ＣＣＳは、データを分析し、ＳｉＳを補正するのに必要な位相および振幅アンテナ補正係数を計算する。次いで、係数は、ローカライザ（ＬＯＣ）およびグライドスロープ（ＧＳ）アンテナ素子に送られ、補正される。
しかしながら、ＧＰＳ／ＧＮＳＳ拒否環境では、ドローンの空間内の位置を決定することは、はるかに困難である。位置精度の要件は、調整ＰＩＬＳに必要な飛行、ならびにＬＯＣおよびＧＳアンテナ位相中心に対する距離および角度位置によって左右される。ＤｏＤグループ２オクトコプタを使用することを計画しているので、測定は従来の飛行チェックよりもはるかに短い範囲で行われる。しかしながら、これらの測定は初期調整に適しており、ＬＯＣおよびＧＳ ＲＦアンテナパターンの両方が完全に形成されている領域で行われる。
精度要件を評価するために、カテゴリＩのアプローチについてＩＣＡＯ付属書１０からいくつかの基準点を定義することが有用である。図３６は、これらの基準点を有する例示的なアプローチの上面図を示す。以下の領域は、特定の関心領域の例である。
・点Ａ．滑走路の延長中心線に沿って測定した場合に、滑走路末端から４ｎｍ（７．４ｋｍ）に位置するコース上のＬＯＣ／ＧＳ上の仮想点。
・点Ｂ．滑走路の延長中心線に沿って測定した場合に、滑走路末端から３５００ｆｔ（１０６５ｍ）に位置するコース上のＬＯＣ／ＧＳ上の仮想点。
・点Ｃ．ＧＳコミッショニング角の下方に延長された直線部分が、滑走路末端を含む延長された水平面から１００ｆｔ（３０．５ｍ）の高さで通過する点。グライドパスコミッショニング角が３°であり、タッチダウン点が閾値から３００ｍであると仮定すると、点Ｃは閾値から２８２ｍ、タッチダウン点から５８２ｍに位置する。
・末端：滑走路末端は、非緊急条件下での着陸および離陸のための指定されたスペースの開始および終了を示す滑走路を横切るマーキングである。
・タッチダウン点：タッチダウン点（図示せず）は、グライドスロープ角と滑走路表面との交点であり、滑走路との最初の接触点である。
図３７は、ＬＯＣに対する変調深度差（ＤＤＭ）変位感度を示す。ＬＯＣコース、すなわち滑走路中心線および延長中心線ではＤＤＭはほぼゼロであり、０．１５５ＤＤＭ（１５０μＡ）の値まで中心線の左右に直線的に上昇する。これらの点に作成された境界は、ＬＯＣコースセクタ幅ハイライトを図中の「Ａ」として定義し、典型的には６度以下である。ＬＯＣコースセクタのエッジから±３５°まで、ＤＤＭは０．１８０まで直線的に増加する。ＤＤＭが０．１８０に達すると、０．１８０以上でなければならない。
本開示では、以下に説明する実施形態による方法およびシステムの動作を実証するために、滑走路の停止端から３００ｍのＬＯＣセットバックを有する４０００ｍの滑走路、および末端から３００ｍのセットバックを有する３度のグライドパス角が全体を通して使用されることに留意されたい。したがって、精度および許容差は、滑走路、セットバックおよびグライドパス角によって異なることを理解されたい。
プロセスの最初のステップは、図３８に示すようにＬＯＣコース精度要件を決定することである。滑走路末端でのＣＡＴ ＩアプローチのＬＯＣコース精度は、±３５ｆｔ（１０．５ｍ）または０．０１５ＤＤＭの線形等価物のいずれか小さい方である。この場合、角度許容差は以下によって与えられる。
Φ（ＩＣＡＯ付属書１０）±Ｔａｎ－１（１０．５ｍ／４３００ｍ）＝±０．１４０°
滑走路が短くなると、角度許容差が大きくなる。調整プロセス中、ＬＯＣコース許容差は、下記の参考文献１に記載されているように、±０．３ｍ以内でなければならない。度単位でのＬＯＣコース許容差は、次式で与えられる。
ＬＯＣコース許容差（度）＝±Ｔａｎ－１（０．３ｍ／４３００ｍ）＝±０．００４°
さらに、０．００１４５ＤＤＭ／ｍが存在し、０．１５５ＤＤＭが１５０μＡに相当すると仮定すると、μＡ単位でのコース許容差は次式で与えられる。
ＬＯＣコース許容差（μＡ）＝０．３ｍ×０．００１４５ＤＤＭ／ｍ×１５０μＡ／０．１５５ＤＤＭ＝０．４２μＡ。
図３９は、滑走路長とＬＯＣコース幅許容差との関係を示す。次のステップは、公称ＬＯＣコースセクタ幅（Ｃｏｕｒｓｅ Ｓｅｃｔｏｒ Ｗｉｄｔｈ：ＣＳＷ）および関連する位置合わせ許容差を決定することである。図４０は、ＬＯＣ ＣＳＷが滑走路長の関数であることを示す。滑走路末端でのＸ－Ｙ平面における３５０フィート（１０７ｍ）の公称半ＣＳＷに基づいて、ＬＯＣ半ＣＳＷは以下によって与えられる。
β（ＩＣＡＯ付属書１０）＝Ｔａｎ－１（１０７ｍ／４３００ｍ）＝１．４２°
したがって、ＬＯＣ ＣＳＷは以下によって与えられる。
ＬＯＣ ＣＳＷ（ＩＣＡＯ付属書１０）＝２×β＝２×１．４２°＝２．８４°
調整プロセス中、ＬＯＣ ＣＳＷ許容差は、参考文献１に記載されているようなＣＳＷの±３％以内でなければならず、これは度単位では以下によって与えられる。
ＬＯＣ ＣＳＷ許容差（度）＝±２．８４°×０．０３＝±０．０８５２°
これは、次と等価である。
ＬＯＣ ＣＳＷ許容差（ｍ）＝±４３００ｍ×Ｔａｎ（０．０８５２°）＝±６．４ｍ
したがって、μＡ単位でのＬＯＣ ＣＳＷ許容差は、以下によって与えられる。
ＬＯＣ ＣＳＷ許容差（μＡ）＝６．４ｍ×０．００１４５ＤＤＭ／ｍ×１５０μＡ／０．１５５ＤＤＭ＝９．０μＡ
図４１は、滑走路長とＬＯＣコースセクタ幅許容差との関係を示す。３００ｍのセットバックを有する４０００ｍ滑走路のＬＯＣコースおよびセクタ幅許容差の概要を表１に示す。
Figure 2023501740000002
ＰＩＬＳをＬＯＣコースに合わせて調整することは、ドローンを滑走路の末端で滑走路中心線から１０～２０ｍ上空に単にホバリングすることによって達成することができる。ドローンの位置は、±０．３ｍの精度要件内で制御および測定されなければならない。次いで、ドローンのＩＬＳ受信機からのデータを収集し、ＬＯＣアンテナ素子の位相および調整のためにＣＣＳに送信することができる。表１によれば、意図は、ＤＤＭを０．４２μＡ未満の値に駆動することである。
ＤＤＭがゼロになるように自動アンテナ調整が行われると、ＬＯＣコース高度プロファイルの最終チェックとして、ドローンは中心線の真上に垂直プロファイルを飛行させることができる。タッチダウン点に対して測定され、最大約７°をカバーするＧＳカバレッジと一致するために、ドローンは、末端で中心線を越えて最大４０ｍまで滑走路表面から垂直プロファイルを飛行することができる。
さらに、ＬＯＣ空間内信号（ＳｉＳ）は、±３５°の範囲にわたって検証されるべきである。この方位スパンにわたって、ＤＤＭは、ＬＯＣ ＣＳＷにおいて０から０．１５５まで、次いでそこから１８０μＡまで直線的に変化すべきである。ＤＤＭが１８０μＡに達すると、それは±３５°方位角位置までそのレベル以上のままでなければならない。ドローンの飛行制限内でこれを検証するために、ドローンは、ＬＯＣの近くであるが、ビームパターンが完全に形成される領域内を飛行しなければならない。これは、ＬＯＣから３００ｍの滑走路の停止端で中心線上をホバリングし、次いで中心線±２１０ｍに対して垂直に飛行することによって達成することができる。
ＩＣＡＯ付属書１０は、コミッショニング角としてグライドパス角（Ｇｌｉｄｅｐａｔｈ Ａｎｇｌｅ：ＧＰＡ）θを定義する。ＧＰＡは、図４２に示すカテゴリＩアプローチに対して±０．０７５θに調整されなければならない。θ＝３．０°と仮定すると、この場合の角度許容差は次式で与えられる。
ＧＰＡ許容差（ＩＣＡＯ）＝±０．０７５×３°＝±０．２２５°
調整プロセス中、ＧＰＡは、以下によって与えられる参考文献１に記載されているようなＧＰＡの±０．７５％以内で調整されなければならない：
ＧＰＡ許容差（度）＝±３°×０．００７５＝±０．０２２５°
図４３は、ＧＰＡ許容差とＧＰＡとの関係を示す。グライドパスの場合、公称角変位感度は、図４４に示すように、０．１２θだけグライドパスの上下の角変位で０．０８７５のＤＤＭに対応するはずである。ＧＰＡθ＝３°と仮定すると、セクタ幅は以下によって与えられる。
グライドパスセクタ幅（Ｇｌｉｄｅｐａｔｈ Ｓｅｃｔｏｒ Ｗｉｄｔｈ：ＧＰＳＷ）＝２×０．１２×３°＝０．７２°
ＤＤＭはＧＰＡでのゼロから半セクタ幅３．３６°での０．０８７５まで直線的に上昇するので、ＤＤＭと度との間の関係は以下によって与えられる。
ＤＤＭ／度＝０．０８７５ＤＤＭ／（０．３６度）＝０．２４３ＤＤＭ／度
ＤＤＭ０．１７５はＧＰに対して１５０μＡに相当するので、μＡ換算の許容差は次のようになる。
ＧＰＡ許容差（μＡ）＝０．０２２５°×０．２４３ＤＤＭ／度×１５０μＡ／０．１７５ＤＤＭ＝４．７μＡ
調整プロセス中、ＧＰＳＷは、以下によって与えられる参考文献１に記載されているようなＧＰＳＷの２．５％以内でなければならない。
ＧＰＳＷ許容差（度）＝±０．７２°×０．０２５＝±０．０１８°
ＧＰＳＷ許容差（μＡ）＝０．０１８°×０．２４３ＤＤＭ／度×１５０μＡ／０．１７５ＤＤＭ＝３．７５μＡ
図４５は、末端から３００ｍのセットバックがあると仮定した場合のＧＰＡセクタ幅許容差とＧＰＡとの関係を示す。表２および表３は、ＧＰＡ（３°）および４０００ｍ滑走路の最大許容差をまとめたものである。ＧＰＡは、末端から約３００ｍのタッチダウン点で測定されることに留意されたい。
Figure 2023501740000003
Figure 2023501740000004
図４６は、タッチダウン点からの様々な距離（ｍ）に対する最大高さ許容差（ｍ）とＧＰＡ（度）との関係を示す。所望の仰角範囲を飛行してＧＰＡ、ＧＰＳＷ、およびＧＰ方位角領域を測定するためには、一連の飛行が必要である。最初のステップは、延長滑走路Ｘ－Ｙ平面上方２０９ｍの高さで、延長滑走路中心線上のタッチダウン点から４０００ｍのところにドローンを本質的に駐機することによって、ＧＰＡ（３°）を調整することである。表２から、この位置での角度測定許容差は±０．０２２５°であり、その結果、高さまたはＺ寸法で±１．６ｍの最大測定誤差が生じる。ドローンは、ＬＯＣおよびＧＰ信号を測定することができるＩＬＳ受信機を装備しているので、両方のＳｉＳからのデータを同時に送信することができる。このデータを使用し、許容差内のドローンの位置を知ることにより、ＬＯＣとＧＰの両方の精度を同時に測定することができる。この範囲でのＬＯＣコース許容差は、以下によって与えられる。
ＬＯＣコース許容差（ｍ）＝±８０００ｍ×Ｔａｎ（０．００４）＝±０．５６ｍ
ドローンがこの範囲にある間、ドローンは、図４７に示すように、ＧＰセクタ角の範囲を掃引するために垂直プロファイルを飛行することができる。例えば、ドローンが滑走路の延長されたＸ－Ｙ平面に対して５０ｍの高さまで降下し、次いで４５０ｍの高さまで上昇する場合、それは０．７２°から６．４２°のＧＰ角を横断し、これは対象角度にわたってＧＰ信号を特徴付けるのに十分である。表２より、最大測定誤差許容差は、高さまたはＺ寸法で±１．６ｍである。
所望の角度空間を通過する掃引を達成する別の方法は、滑走路末端中心線上方の所与の高さでドローンをホバリングし、その後、滑走路の延長Ｘ－Ｙ平面に対してその高さを維持しながら延長中心線上の範囲外にその高さでドローンを飛行させることである。図４８は、様々な高さプロファイルについてのドローンの位置に対する結果として生じる例示的な仰角を示す。例えば、ドローンが末端上方１００ｍでホバリングされ、次いで１０００ｍの距離まで飛行する場合、ＧＳ角は５．７４°となる。ドローンが延長された滑走路中心線に沿って外向きに移動するにつれて、角度は減少し続ける。タッチダウン点から４０００ｍでは、ドローンに対する角度は約１．４３°である。ドローンを１つの高さで外向きに飛行させ、その後帰還飛行のために高さを異なるレベルまで上げることによって、高さのいくつかの「切れ目」を作ることができる。
４０００ｍ地点でのＧＰおよびＬＯＣの方位角寸法および仰角寸法を確認するために、調整飛行の最終セットを行うことができる。この場合、ＬＯＣ信号とＧＰ信号の両方を同時に試験することが望ましい。これは、図４９に示すように交差パターンを飛行させることによって達成することができる。このパターンを飛行させることにより、ドローンは、異なる方位角および高度からＬＯＣおよびＧＰの両方からデータを捕捉および報告することができる。３°のグライドパス角の場合、仰角寸法は０．７６θ＝２．２８°～１．２４θ＝３．７２°で与えられる。方位角寸法は、ＬＯＣ半セクタ幅±βによって規定され、これは、セットバックが３００ｍの４０００ｍ滑走路の場合、１．４２°である。
記載されている以下のドローン飛行は、ローカライザ性能を調整およびチェックするために利用される。ドローンを滑走路の末端で滑走路中心線上方１０～２０ｍにホバリングし、ＬＯＣアンテナパターンを調整して、ＤＤＭを可能な限り０に近いが０．４２μＡ未満に駆動する。末端で滑走路中心線上をホバリングしている間、ＬＯＣの上昇パターンをチェックするために０から４０ｍまで垂直プロファイルを飛行させる。１０～２０ｍで末端で滑走路中心線の上をホバリングした後、中心線に垂直に１０７ｍまで外へ滑走路の片側に飛行する。この点でホバリングし、ＤＤＭを可能な限り０．１５５（１５０μＡ）近くに調整する。反対側で繰り返す。ＳｉＳを検証するためにパス長全体を再度飛行させると、中心線からＬＯＣセクタエッジまで直線的に変化する。
さらに、ＬＯＣ空間内信号（ＳｉＳ）は、±３５°の範囲にわたって検証されるべきである。この方位スパンにわたって、ＤＤＭは、ＬＯＣ ＣＳＷにおいて０から０．１５５まで、次いでそこから１８０μＡまで直線的に変化すべきである。ＤＤＭが１８０μＡに達すると、それは±３５°方位角位置までそのレベル以上のままでなければならない。ドローンの飛行制限内でこれを検証するために、ドローンは、ＬＯＣの近くであるが、ビームパターンが完全に形成される領域内を飛行しなければならない。これは、ＬＯＣから３００ｍの滑走路の停止端で中心線上をホバリングし、次いで中心線±２１０ｍに対して垂直に飛行することによって達成することができる。
以下のドローン飛行は、グライドパス性能を調整およびチェックするために利用される。延長滑走路Ｘ－Ｙ平面上方２０９ｍの高さで延長滑走路中心線に沿って４０００ｍの点までドローンをまで飛行させる。ＤＤＭを測定し、ＧＰＡ（３°）について可能な限り０に近いが４．７μＡ未満に調整する。ＧＰＡおよびＬＯＣ信号を測定してＳｉＳを検証する。４０００ｍで、垂直プロファイルを５０ｍから４５０ｍまで飛行させて、０．７２°から６．４２°の角度を掃引し、ＧＰ仰角パターンを測定する。末端で滑走路中心線の１００ｍ上方にホバリングし、対象ＧＰ角を掃引するために、範囲外の延長滑走路Ｘ－Ｙ平面上方のその高さでドローンを飛行させる。ドローンを１つの高さで外向きに飛行させ、その後帰還飛行のために高さを異なるレベルまで上げることによって、高さのいくつかの「切れ目」を作ることができる。
ドローンのＩＬＳ受信機は、いくつかの重要なパラメータを正確に測定することができなければならない。以下は、ＰＩＬＳ ＬＯＣおよびＧＳアンテナパターンに対して必要な調整を行うために必要なパラメータおよびそれらの関連する精度のリストである。
・ＲＦ信号レベル±０．１ｄＢ
・変調深度差（ＤＤＭ）±０．０５％（０．５μＡ）
・変調深度和（Ｓｕｍ ｏｆ ｄｅｐｔｈｓ ｏｆ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＳＤＭ）±０．１％
・ＩＤ変調±０．１％
・ＩＤコード
・測定点ＧＰ（公称カバレッジがＩＬＳに適用可能、縮小カバレッジがＰＩＬＳに適用可能）：
－Ａｚ＝０，ＧＰＡ＝３
－Ａｚ＝０，ＧＰＡ＝３．ｘ
－Ａｚ＝０，ＧＰＡ＝２．ｙ
－Ａｚ＝－８（－６），ＧＰＡ＝３
－Ａｚ＝－８，ＧＰＡ＝３．ｘ
－Ａｚ＝－８，ＧＰＡ＝２．ｙ
－Ａｚ＝＋８（＋６），ＧＰＡ＝３
－Ａｚ＝＋８，ＧＰＡ＝３．ｘ
－Ａｚ＝＋８，ＧＰＡ＝２．ｙ
－これらの測定のための距離は、例えば４ｋｍである。
・測定点ＬＯＣ：ＧＰの場合と同様であるが、３５°の方位角カバレッジを有する。
ＧＰＳ環境では、ＬＯＣおよびＧＰの同時調整は、２チャネル受信機で実行することができる。ＧＰＳ拒否環境では、サブシステムはその後調整される。これらの状況下では、ＬＯＣは、２チャネル受信機を地上の所定の位置に最初に配置するように調整される。その後、ＧＰを調整する。２チャネル受信機を搭載するドローンを案内するために、既に調整されたＬＯＣを使用してドローンを横方向に案内することができる。任意選択的に、垂直案内および軌道に沿った案内は、他のソースによって提供される。これらは、ドローンへのデータリンクを使用した距離測定、および差分気圧原理を使用した高度計測定を含むことができる。
特に、単一のアンテナ素子を独立して調整する新しいアクティブ分散システムの機会を考慮した、空間におけるＩＬＳ送信信号の調整のためのガイドライン。空間内信号が遠隔でプログラム可能な送信機＋固定分配ユニット＋トリミングされたＲＦケーブルのセットによって生成される従来のＩＬＳとは対照的に、新しいシステムは、中央ユニット＋独立したアンテナユニットのセットから構成され、中央ユニットと各アンテナユニットの両方が現場で遠隔でプログラム可能であり得る。
現場設置中、現在のシステムを既に経験しているオペレータ５００２は、図５０に示す中央ユニット送信機５０００に、すべてのアンテナに影響を与える設定（ＣＳＢ電力、ＳＢＯ振幅、ＳＤＭ、ＩＤトーンなど）を与えることによって、空間内信号を調整する可能性を有し、この種のコマンドを「グローバル設定」と呼ぶ。別の実施形態では、中央ユニット送信機５０００は、上記の図３２～図３４に例示されたＣＣＳ３２００を備えることができ、オペレータ入力の有無にかかわらずグローバルパラメータを設定することができる。さらに、新しいシステムでは、オペレータは、１つのアンテナのみに固有の中央ユニット設定を与えることによって、（そのＳＢＯ位相または振幅のような）単一のアンテナによって生成された信号を個別に設定することができ、このような設定を「個別設定」と呼ぶ。中央ユニット５０００は、上述したオペレータまたはＣＣＳ３２２０から設定を受信すると、専用処理に従って、この設定をアンテナ無線ユニット１～Ｎへの１つまたは複数の「アンテナ設定」に変換し、これはまた、アンテナへの信号の適切な分配を考慮しなければならない。
アレイ係数テーブル５００４は、中央ユニット５０００に収容されたメモリに書き込まれ、アレイの係数分布（コースおよびクリアランスの両方についてのＣＳＢおよびＳＢＯの振幅および位相）を含み、これは実際には分配ユニットの置き換えであり、分配ユニットは、各アンテナユニット１～Ｎを適切な信号でプログラムするために中央ユニット５０００によって使用される。各「アンテナ設定」は、「アレイ係数」によって重み付けされた「グローバル設定」の結果であり、最終的にはアンテナ設定処理ユニット５００６を利用する「個別設定」によって（現場で）調整される。個々の設定は、アンテナ係数の補正として意図されており、したがって、アンテナ分布がアレイテーブル５００４に既に含まれており、環境は、現場調整の開始時に理想的であると仮定されているので、それらのデフォルト値はすべて等しい。
この概念を明確にするための一例を挙げる。ＣＳＢ振幅分布が０．７／１．０／１．０／０．７である４アンテナのアレイを考える（このパターンは「アレイ係数テーブル」に含まれる）。オペレータから特定の設定が来ない場合、ＣＵは、「アンテナ設定」０．７／１．０／１．０／０．７でＡＲＵを設定する。オペレータが全体として振幅を２倍にしたい場合、ＣＵに「グローバルコマンド」を与え、これはＡＲＵへの「アンテナ設定」１．４／２．０／２．０／１．４に変換される。次に、オペレータが第２のアンテナの振幅レベルのみを５％増加させたい場合、ＣＵに「個別設定」を与え、これはＡＲＵへの「アンテナ設定」１．４／２．１／２．０／１．４に変換される（または、時間を節約するために、第２のＡＲＵのみが新たな値２．１でプログラムされる）。
調整手順の概要は以下の通りである。
○ローカライザ
・デフォルト設定
・振幅等化
・ＳＢＯ位相等化
・ＣＳＢ位相調整
・セクタ幅調整
○グライドパス
・デフォルト設定
・振幅調整
・前方ＳＢＯ位相対後方ＳＢＯ位相の調整
・ＳＢＯ位相対ＣＳＢ位相の調整
・ＣＳＢ位相調整
・セクタ幅調整
Figure 2023501740000005
Figure 2023501740000006
可変ＳＤＭ、ＩＤコード、ＲＦ周波数のような空間内信号の他の特徴は、受信機位置とは全く無関係であるため、この文書では考慮されない。さらに、本明細書では、簡潔にするために、しばらくの間、クリアランス信号は無視される。
Figure 2023501740000007
Figure 2023501740000008
Figure 2023501740000009
Ｎがアレイ寸法（例えば、ＰＩＬＳについて現在提案されているローカライザアレイについては８）である場合、理論的には最大４＊Ｎのパラメータを調整して現場で信号を調整することが可能であるが、固定分配ユニットを有する既存のシステムでは、３つのパラメータのみを設定することができ（全ＣＳＢ振幅、全ＳＢＯ振幅、グローバルＳＢＯ／ＣＳＢ位相）、各アンテナケーブルを切断することによって個々の位相を調整することができ、個々の振幅をまったく調整することができない。
フィールド内で信号を調整するために以下の手順が提案され、各アンテナの４つのパラメータすべてを調整して、空間内の特定の位置で信号を調整することができる。いくつかのステップ（粗調整）は必須であり、いくつかの他のステップ（微調整）は任意選択的であり、必要な精度、オペレータ経験、環境、利用可能な時間およびツール（例えば、ドローン）に基づいて適用または改善することができる。
ＰＩＬＳのために提案されたアレイは、例示的なデフォルト設定が以下の表４に列挙されている信号が供給される８つのアンテナから構成される。しかしながら、設計要件に応じて、より多くのまたはより少ないアンテナ素子が利用されてもよいことを理解されたい
Figure 2023501740000010
Figure 2023501740000011
Figure 2023501740000012
Figure 2023501740000013
Figure 2023501740000014
以下の表５は、上記の５つの手順をまとめたものである。
Figure 2023501740000015
Figure 2023501740000016
手順の最後に、すべての係数はデフォルト値に対して異なる可能性があるが、係数振幅分布は変化しないままである（安全なマイナー左右補正）。予想されるものに対して測定される空間内信号、最終的には完全な軌道（ここで、例えば、ＤＤＭは線形であるべきである）を調整する目的で、この分布を修正する可能性を調査するためにさらなる分析を行うことができる。類似の手順がクリアランス信号に適用され、最後に、適切な軌道上の２つのＲＦレベルを比較することによって、最も適切なコース／クリアランス捕捉比が見出される。
Figure 2023501740000017
Figure 2023501740000018
Figure 2023501740000019
Figure 2023501740000020
Figure 2023501740000021
Figure 2023501740000022
水平アレイに特有の別の複雑さは、対称的な理由で垂直ＧＰにはほとんど存在しない、受信機方位に対する信号の依存性であり、この依存性は設計によって補正されるが、横方向軌道の専用測定を用いた適切な視野内調整を必要とする可能性がある。簡単にするために、この調整はこの文書では考慮されていないが、実際には受動分布（ペデスタル位置を物理的に変更して手動で位相調整を行い、振幅調整を全く行うことができない）に対する能動分散システムの付加価値であり得る。
この文書で想定されるさらなる単純化は、実際には現場調整、ならびにコース／クリアランス電力比を必要とし得るクリアランス信号が存在しないことである。
水平グライドパスの現場調整手順についても説明する。現場で信号を調整するために以下の手順が提案され、ここでは簡単にするために、しばらくの間、アレイ（後方または前方）に属するすべてのアンテナが一緒に調整される。実際には、この手順は、２つのプログラマブルアンテナのみが存在したと考えられる。２つのアレイの各要素を個別に調整する、特に横方向パターンを調整するための適切な手順を特定するために、さらなる分析が実行される。
単なる一例として、別の論文に記載され、まだ最適化されていない固定幾何学的形状を有する、３３２ＭＨｚでの３°の降下角のデフォルト設定を以下の表６に列挙する。設計要件に応じて、ＧＰアレイ用のより多くのまたはより少ないアンテナ素子を利用することができ、以下の表６に提供されるアンテナ素子の数に限定されないことに留意されたい。
Figure 2023501740000023
Figure 2023501740000024
Figure 2023501740000025

Figure 2023501740000026
以下の表７は、上記の６つの手順を要約している。最後のステップの後に、降下角（ステップ３）のさらなる微調整が再び必要とされ得る。
Figure 2023501740000027
調整制御ループ（Ｔｕｎｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌｏｏｐ：ＴＣＬ）は、ＣＣＳによって制御され、４つのＰＩＬＳサブシステム、すなわちＣＣＳ、ＴＤ、ＬＯＣ、およびＧＰのすべてを含む。いくつかの実施形態によるＴＣＬを以下に説明する。
「基準点」（すなわち、座標）のセットが、サイト設定中に識別され、ＣＣＳにプログラムされる必要がある。これらは、ａ）滑走路末端中心点、ｂ）滑走路終了中心点、およびｃ）タッチダウン点（仰角の基準：これは、グライドパスが角度と交差する場所である）を含み得る。調整アクティビティが開始すると、ＣＣＳはＬＯＣおよびＧＰに、調整が行われていることを通知する。ＬＯＣおよびＧＰは、この時間中に航空交通がＩＬＳ信号を使用しようとしないことを保証するための措置（例えば、テストモードに入る）を講じるべきである。テストモードでは、Ｉｄｅｎｔが無効または継続である。
ＣＣＳは、予めプログラムされた飛行パスを有し、「基準点」を使用して、測定が実行される空間内の位置を計算する。ＣＣＳはまた、飛行パスまたは位置の手動入力のためのヒューマンマシンインタフェース（Ｈｕｍａｎ－Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＨＭＩ）点としても機能し得る。ＣＣＳはまた、ＴＤの完全に手動の制御を可能にする。いくつかの実施形態では、ＣＣＳは、ＴＤサブシステムに特定の位置に飛行するよう命令する。無人航空機（ＵＡＶ：ＴＤサブシステムの一部）は、指定された位置に向かって飛行する。飛行中、いくつかの実施形態では、ＴＤサブシステムは、位置情報をＣＣＳに常にフィードバックする。この位置データは、いくつかの実施形態によれば、ＵＡＶと任意の地上ベースの位置追跡デバイスの両方から得られる。
ＣＣＳは、いくつかの実施形態によれば、ＵＡＶの正確な空間内位置を決定するために位置データを編集および処理する。ＣＣＳは、計算された現在位置に基づいて飛行命令を絶えず更新する。ＵＡＶおよび地上装置は、位置情報をＴＤ地上局に通信し、ＴＤ地上局は、いくつかの実施形態によれば、情報をＣＣＳに中継する。
所定の位置に達すると、いくつかの実施形態によれば、ＣＣＳはＴＤに、ＬＯＣ、ＧＰ、またはその両方のパラメータの測定を開始するよう命令する。いくつかの実施形態によれば、測定データは、ＴＤ地上システムを介してＣＣＳにフィードバックされる。所定の位置に達すると、ＣＣＳはＴＤに、ＬＯＣ、ＧＰ、またはその両方のパラメータの測定を開始するよう命令する。測定データは、ＴＤ地上システムを介してＣＣＳにフィードバックされる。ＴＤはまた、いくつかの実施形態ではＬＯＣデータとＧＰデータの両方を常に測定し、それを常にＣＣＳに報告することができる。
いくつかの実施形態によれば、空間内の測定点で測定が行われると、ＣＣＳはデータを処理し、現在の測定対所望の測定の測定誤差を決定する。同時の移動および測定を必要とする飛行命令の場合、測定データが経路に沿った各特定の点で知られるように、位置データおよび測定データが同期されることが重要である。遅延補償または後処理が必要な場合、ＵＡＶは、ＣＣＳがデータを処理している間に「ホバリング」および／または着陸することができる。
ＣＣＳは、いくつかの実施形態に従って、測定誤差を使用して、ＬＯＣまたはＧＰアンテナアレイ内の１つまたは複数のアンテナ素子に必要な空間内信号（ＳｉＳ）変化を計算する。いくつかの実施形態によれば、ＣＣＳは、ＬＯＣおよび／またはＧＰ中央処理モジュール（ＣＰＭ）に、特定の要素によって送信されるＳｉＳに必要な変更を行うよう命令する。ＳｉＳの変更はＬＯＣおよびＧＰサブシステム内で行われ、ＬＯＣおよびＧＰは、変更が完了したときにＣＣＳに報告する。必要に応じて、ＣＣＳは、いくつかの実施形態では、各素子が独立した送信機オン／オフコントロールを有する特定のアンテナ素子を介してのみ送信するようにＬＯＣおよび／またはＧＰに命令することができる。
いくつかの実施形態では、ＴＤはＳｉＳを測定し続け、ＣＣＳは測定データを処理し続け、ＬＯＣおよびＧＰの変更を要求する。ＴＤは、現在の測定のための飛行パスを繰り返し、ＣＣＳは、ＳｉＳが「良好」であることを確認する。測定されたＳｉＳが許容可能になると、いくつかの実施形態では、ＣＣＳはＴＤに次の測定位置に移動するよう命令する。ＣＣＳは、様々な場所で行われた変更を追跡し、他の場所で行われたＳｉＳ変更の結果として、任意の場所を再訪問する必要があるかどうかを判定する。
一部のＬＯＣおよびＧＰパラメータは同時に調整可能であり得るが、大部分において、一方が最初に調整され、次いで他方が調整されることが想定される。すべての調整が完了すると、ＣＣＳはＴＤに検証飛行パスを飛行するように命令することができ、その間、ＣＣＳはすべての重要な位置ですべての測定値が制限内にあることを保証する。飛行チェックが完了すると、ＣＣＳはＵＡＶに着陸を命令する。ＣＣＳは、ＬＯＣおよびＧＰに、調整イベントが終了したことを示し、ＬＯＣおよびＧＰは通常モードを再開することができる。
制御ループは、意図された位置が維持されるように位置偏差を補正するように意図されている。ＧＰＳ実施態様の場合、制御ループはドローン内に内蔵される。ＧＰＳ／ＧＮＳＳ拒否実施態様の場合、搭載センサおよび／または地上センサを使用した分散測位が実行される。この情報は、調整位置制御において統合される。位置決定は、位置決め制御則（すなわち、速度に応じて４００ｍｓ未満）に準拠するために、十分に低い遅延で達成される必要がある。これは、分散ソースからの異なる位置データの送信における低遅延を含む。ＧＰＳ信号受信が経験されるＧＰＳ実施態様では、ＧＰＳ拒否状況中の位置偏差を補正するための手順も使用することができる。
以下の測定値は、航行支援および監視システムを調整するためにドローンによって取得することができる。
○ＤＤＭ：
・調整に必要な測定
・最終品質尺度：最終結果
・規格に準拠するために必要なカバレッジボリュームにわたる全ＤＤＭ
○信号成分ＣＳＢおよびＳＢＯ
・調整に必要な測定
・ＤＤＭは、信号成分調整によって影響を受ける
・理想的には、調整に使用される変調トーンの振幅のみ
・設定される位相も潜在的に
○キャリアのＲＦレベル
・調整に必要な測定
○ＩＤＥＮＴ
・調整には必須ではないが、コンプライアンスをチェックする
○周波数
・調整不要
・周波数は、地上で事前構成および検証することができる
○スペクトル
・調整には必須ではないが、コンプライアンスをチェックする
・地上で測定可能
○トーン周波数
・調整には必須ではないが、コンプライアンスをチェックする
・地上で測定可能
○トーンＴＨＤ
・調整には必須ではないが、コンプライアンスをチェックする
・地上で測定可能
図５２は、本開示のいくつかの実施形態による、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つと通信する制御システムによって実行される方法を示す。例えば、図５１は、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４と通信する例示的な制御システム５１００を示す。実施形態によれば、航空機航行支援システムは、ローカライザシステム、グライドパスシステム、ＶＯＲシステム、ＴＡＣＡＮシステム、およびＤＭＥシステムのうちの少なくとも１つを備えることができる。いくつかの実施形態では、航空機航行支援システムは、図４および図３２～図３４に関して上述したローカライザシステムを備えることができる。いくつかの実施形態では、航空機航行支援システムは、上記の図１、図１０および図３２～図３４に関して上述したようなグライドスロープ／グライドパスシステムを備えることができる。いくつかの実施形態では、航空機監視システムは、レーダ監視システムを備える。
図５２に戻ると、本方法は、測定データを報告する無人航空機（ＵＡＶ）から、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信された無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを取得すること５２００を含む。例えば、図５１に示す制御システム５１００は、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信されたＲＦ信号５１１０、５１１２に関連する測定データを、測定データを報告するＵＡＶ５１１４から取得する。本方法はまた、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに近接する空域内のＵＡＶの位置に基づいて、ＲＦ信号が値の範囲内にあることを測定データが示すかどうかを判定すること５２０２を含む。測定データが値の範囲内のＲＦ信号を示すかどうかを判定することに関する追加の例および実施形態は、例えば、図１および図２６～図４８に関して上述もされている。
例えば、図５１は、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０２に近接する空域内のＵＡＶ５１１４の位置に基づいて、ＲＦ信号５１１０、５１１２が値の範囲内にあることを測定データが示すかどうかを制御システム５１００が判定することを示す。図５１に戻ると、本方法は、測定データおよびＵＡＶの位置に基づいて、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されたＲＦ信号を制御すること５２０４をさらに含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、測定データおよびＵＡＶ５１１４の位置に基づいて、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信されるＲＦ信号５１１０、５１１２を制御する。航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されるＲＦ信号を制御することに関する追加の例および実施形態は、図２６～図４８および図５０に関して上述もされている。
図５３は、本方法が、いくつかの実施形態において、空域内の所望の位置に飛行する命令をＵＡＶに通信すること５３００を含むことを示す。例えば、制御システム５１００は、空域内の所望の位置に飛行する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。図５３はまた、本方法が、ＵＡＶの実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にあるかどうかを判定すること５３０２を含むことを示す。前述の例を続けると、図５１に示す制御システム５１００は、ＵＡＶ５１１４の実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にあるかどうかを判定する。ＵＡＶの実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にあるかどうかを制御システムが判定することに関する追加の例および実施形態は、例えば、図１、図２６、図３０～図３５および図４９に関して上述もされている。
図５４は、本方法はまた、いくつかの実施形態によれば、ＵＡＶの実際の位置が所定の閾値内にあると判定したことに応答して、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されたＲＦ信号のＵＡＶ測定からの測定データを報告する命令をＵＡＶに通信すること５４００を含むことを示す。前述の例を続けると、制御システム５１００は、ＵＡＶの実際の位置が所定の閾値内にあると判定したことに応答して、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信されたＲＦ信号５１１０、５１１２のＵＡＶ測定からの測定データを報告する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。この実施形態では、本方法はまた、図５３に示すように、測定データを報告する命令を通信したことに応答して、ＲＦ信号の測定からＵＡＶによって報告された測定データをＵＡＶから受信すること５４０２を含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、測定データを報告する命令を通信したことに応答して、ＲＦ信号５１１０、５１１２の測定からＵＡＶによって報告された測定データをＵＡＶ５１１４から受信する。測定データを報告する命令を通信したことに応答して、ＲＦ信号の測定からＵＡＶによって報告された測定データを制御システムがＵＡＶから受信することに関する追加の例および実施形態は、例えば、図１および図２６～図３５に関して上述もされている。
いくつかの実施形態によれば、本方法はまた、図５５に示すように、ＵＡＶの実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にないと判定したことに応答して、ＵＡＶの実際の位置を所定の閾値内になるように調整する第２の命令をＵＡＶに通信すること５５００を含む。別の例では、図５１に示す制御システム５１００は、ＵＡＶ５１１４の実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にないと判定したことに応答して、ＵＡＶ５１１４の実際の位置を所定の閾値内になるように調整する第２の命令をＵＡＶ５１１４に通信する。この実施形態では、図５５はまた、本方法が、第２の命令を通信したことに応答して、ＵＡＶの調整された実際の位置が所定の閾値内に位置すると判定すること５５０２を含むことを示す。前述の例を続けると、制御システム５１００は、第２の命令を通信したことに応答して、ＵＡＶ５１１４の調整された実際の位置が所定の閾値内に位置すると判定する。
図５５はまた、本方法が、いくつかの実施形態によれば、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されたＲＦ信号のＵＡＶ測定からの測定データを報告する命令をＵＡＶに通信すること５５０４を含むことを示す。前述の例を続けると、制御システム５１００は、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信されたＲＦ信号５１１０、５１１２のＵＡＶ測定からの測定データを報告する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。この実施形態では、図５５は、本方法がまた、測定データを報告する命令を通信したことに応答して、ＲＦ信号の測定からＵＡＶによって報告された測定データをＵＡＶから受信すること５５０６を含むことを示す。前述の例では、制御システム５１００はまた、測定データを報告する命令を通信したことに応答して、ＲＦ信号５１１０、５１１２の測定からＵＡＶ５１１４によって報告された測定データをＵＡＶ５１１４から受信する。図５５に関して説明した方法に関する追加の例および実施形態は、例えば、図１および図３０～図３５に関して上述もされている。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、制御システムの測定装置およびＵＡＶのうちの少なくとも１つから空域内のＵＡＶの実際の位置を識別する位置情報を取得することを含む。例えば、図５１に示す制御システム５１００は、制御システム５１００の測定装置５１１６およびＵＡＶ５１１４のうちの少なくとも１つから、空域内のＵＡＶの実際の位置を識別する位置情報を取得する。いくつかの実施形態では、測定装置は、一次監視レーダ、レーザトラッカ、ＲＦビーコン、トータルステーションセオドライト（Ｔｏｔａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ：ＴＳＴ）、気圧高度計、慣性航法システム、レーダ／レーザ高度計のうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、位置情報は、ＵＡＶのＧＰＳ座標を含む。いくつかの実施形態では、位置情報は、ＵＡＶの距離、方位角、および仰角を含む。いくつかの実施形態では、位置情報は、ＵＡＶが受ける大気圧を含む。いくつかの実施形態では、位置情報は、ＵＡＶの位置、向き、および速度の推測値を含む。いくつかの実施形態では、位置情報は、電波ビームまたは光ビームがＵＡＶ下方の地面に伝わり、反射し、ＵＡＶに戻るのにかかる時間量を示す情報を含む。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、位置情報に基づいて、ＵＡＶの実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にあるかどうかを判定することを含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、位置情報に基づいて、ＵＡＶ５１１４の実際の位置が空域内の所望の位置の所定の閾値内にあるかどうかを判定する。いくつかの実施形態では、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに近接する空域は、ＧＮＳＳ拒否空域である。この実施形態では、本方法はまた、制御システムの測定装置からＧＮＳＳ拒否空域内のＵＡＶの実際の位置を識別する位置情報を取得することを含む。例えば、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つに近接する空域は、ＧＮＳＳ拒否空域を含んでもよい。この例では、制御システム５１００は、制御システム５１１６の測定装置５１１６からＧＮＳＳ拒否空域内のＵＡＶ５１１４の実際の位置を識別する位置情報を取得する。
いくつかの実施形態では、空域内の所望の位置に飛行する命令は、ＵＡＶが空域内の所望の位置でホバリングする命令をさらに含む。いくつかの他の実施形態では、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されたＲＦ信号のＵＡＶ測定からの測定データを報告する命令は、空域内の所望の位置でホバリングしている間にＲＦ信号の測定を報告する命令を含む。これらの実施形態では、ＵＡＶは、飛行中に空域内の位置でホバリングするように構成される。例えば、図５１に示すＵＡＶ５１１４は、空域内の所望の位置でホバリングするように構成されたクアッドコプタ、ヘクタコプタ、オクトコプタ、およびヘリコプタのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＵＡＶは、垂直離着陸を実行するように構成される。
図５６は、本方法はまた、いくつかの実施形態によれば、ＲＦ信号が値の範囲内にないことを測定データが示すと判定すること５６００を含むことを示す。本方法はまた、測定データに基づいて、ＲＦ信号に関連する送信パラメータの修正が必要であると判定すること５６０２を含む。例えば、図５１に示す制御システム５１００は、ＲＦ信号が値の範囲内にないことを測定データが示すと判定する。制御システム５１００はまた、この例では測定データに基づいて、ＲＦ信号に関連する送信パラメータの修正が必要であると判定する。図５６に戻ると、本方法はまた、送信パラメータの修正が必要であると判定したことに応答して、ＲＦ信号に関連する送信パラメータを修正する命令を、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに通信すること５６０４を含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、送信パラメータの修正が必要であると判定したことに応答して、ＲＦ信号に関連する送信パラメータを修正する命令を、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つに通信する。図５６に関して説明した方法に関する追加の例および実施形態は、例えば図１～図５、図１０、図２６～図２９、図３２～図３４、および図５０に関して上述もされている。
図５７は、本方法はまた、いくつかの実施形態によれば、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信された修正ＲＦ信号の更新された測定値を報告する命令をＵＡＶに通信すること５７００を含むことを示す。例えば、図５１に示す制御システム５１００は、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信された修正ＲＦ信号５１１０、５１１２の更新された測定値を報告する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。図５７はまた、本方法はまた、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信された修正ＲＦ信号に関連する更新された測定データをＵＡＶから受信すること５７０２を含むことを示す。前述の例を続けると、制御システム５１００は、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信された修正ＲＦ信号５１１０、５１１２に関連する更新された測定データをＵＡＶ５１１４から受信する。本方法はまた、修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定すること５７０４を含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定する。
いくつかの実施形態では、本方法はまた、修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すと判定したことに応答して、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されたＲＦ信号を測定するために、空域内の第２の所望の位置にＵＡＶを飛行させる命令をＵＡＶに通信することを含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、修正ＲＦ信号５１１０、５１１２が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すと判定したことに応答して、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信された修正ＲＦ信号５１１０、５１１２を測定するために、空域内の第２の所望の位置に飛行する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。
別の実施形態では、本方法はまた、修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すと判定したことに応答して、ＵＡＶを着陸させる命令をＵＡＶに通信することを含む。この例では、制御システム５１００は、修正ＲＦ信号５１１０、５１１２が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すと判定したことに応答して、ＵＡＶ５１１４を着陸させる命令をＵＡＶ５１１４に通信する。
本方法はまた、いくつかの実施形態によれば、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つのアンテナアレイのアンテナ素子の送信パラメータの修正が必要とされると判定するステップを含む。例えば、制御システム５１００は、いくつかの実施形態によれば、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つのアンテナアレイ（図５１には示されていない）のアンテナ素子の送信パラメータの修正が必要とされると判定する。一実施形態では、アンテナ素子は、本明細書に記載のローカライザアンテナアレイのアンテナ素子を含む。別の実施形態では、アンテナ素子は、本明細書に記載のグライドスロープ／グライドパスアンテナアレイのアンテナ素子を含む。
この実施形態では、本方法はまた、アンテナ素子の送信パラメータを修正する命令およびアンテナアレイのアンテナ素子の識別情報を、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに通信するステップを含む。前の例を続けると、図５１に示す制御システム５１００は、アンテナ素子の送信パラメータを修正する命令およびアンテナアレイのアンテナ素子の識別情報を、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つに通信する。この実施形態に記載された方法に関する追加の例および実施形態は、例えば、図１～図５、図１０、図２６～図２９、図３２～図３４、および図５０に関して上述もされている。
図５８は、本方法はまた、いくつかの実施形態によれば、修正された送信パラメータに基づく修正ＲＦ信号を送信する命令を、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに通信すること５８００を含むことを示す。前述の例を続けると、制御システム５１００は、修正された送信パラメータに基づく修正ＲＦ信号５１１０、５１１２を送信する命令を、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つに通信する。本方法はまた、図５８に示すように、修正ＲＦ信号の測定から更新された測定データを報告する命令をＵＡＶに通信すること５８０２を含む。この例では、制御システム５１００は、修正ＲＦ信号５１１０、５１１２の測定から更新された測定データを報告する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。
図５８は、本方法はまた、送信された修正ＲＦ信号に関連する更新された測定データをＵＡＶから受信すること５８０４を含むことを示す。前述の例を続けると、制御システム５１００は、送信された修正ＲＦ信号５１１０、５１１２に関連する更新データをＵＡＶ５１１４から受信する。図５８は、本方法はまた、送信された修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定すること５８０６を含むことをさらに示す。この例では、制御システム５１００は、送信された修正ＲＦ信号５１１０、５１１２が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定する。
図５９は、本方法はまた、修正された送信パラメータに基づく修正ＲＦ信号をアンテナアレイのアンテナ素子のみを介して送信する命令を、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに通信すること５９００を含むことを示す。例えば、図５１に示す制御システム５１００は、修正された送信パラメータに基づく修正ＲＦ信号をアンテナアレイのアンテナ素子のみを介して送信する命令を、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つに通信する。例えば、上述したアンテナアレイ４０２、１００２のアンテナ素子、および図３２～図３４に関して説明したアンテナアレイなどである。
図５９はまた、本方法はまた、修正ＲＦ信号の測定から更新された測定データを報告する命令をＵＡＶに通信すること５９０２を含むことを示す。本方法はまた、アンテナアレイのアンテナ素子からのみ送信された修正ＲＦ信号に関連する更新された測定データをＵＡＶから受信すること５９０４と、アンテナアレイのアンテナ素子からのみ送信された修正ＲＦ信号が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定すること５９０６とを含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、修正ＲＦ信号５１１０、５１１２の測定から更新された測定データを報告する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。この例では、制御システム５１００は、アンテナアレイのアンテナ素子からのみ送信された修正ＲＦ信号に関連する更新された測定データをＵＡＶ５１１４から受信する。次に、制御システム５１００は、アンテナアレイのアンテナ素子からのみ送信された修正ＲＦ信号５１１０、５１１２が値の範囲内にあることを更新された測定データが示すかどうかを判定する。いくつかの他の実施形態では、修正ＲＦ信号を送信する命令は、アンテナアレイの他のすべてのアンテナ素子からの送信を停止する命令をさらに含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、追加の測定データが値の範囲内にあると判定することと、追加の測定データが値の範囲内にあると判定したことに応答して、アンテナアレイのすべてのアンテナ要素を再起動する命令を航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つに通信することとを含む。例えば、制御システム５１００は、追加の測定データが値の範囲内にあると判定し、追加の測定データが値の範囲内にあると判定したことに応答して、アンテナアレイのすべてのアンテナ要素を再起動する命令を航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つに通信する。別の例では、制御システム５１００は、航空機航行支援システム５１０２のローカライザシステムに、ローカライザアンテナアレイ４０２および図３２～図３４に関して上述したローカライザアンテナアレイなどのローカライザアンテナアレイのすべてのアンテナ素子を再起動するように命令することができる。別の例では、制御システム５１００は、航空機航行支援システム５１０２のグライドスロープ／グライドパスシステムに、グライドスロープ／グライドパスアンテナアレイ１００２および図３２～図３４に関して上述したグライドスロープ／グライドパスアンテナアレイなどのグライドスロープ／グライドパスアンテナアレイのすべてのアンテナ素子を再起動するように命令することができる。
図６０は、本方法はまた、いくつかの実施形態によれば、空域内の第２の位置で航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されたＲＦ信号の第２の測定データ測定値を報告する命令をＵＡＶに通信すること６０００を含むことを示す。例えば、図５１に示す制御システム５１００は、空域内の第２の位置で航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信されたＲＦ信号５１１０、５１１２の第２の測定データ測定値を報告する命令をＵＡＶ５１１４に通信する。例えば、図６１～図６４は、以下でさらに詳細に説明するように、航空機航行支援システムの構成要素によって送信されたＲＦ信号を測定するために空域内の異なる位置に移動する例示的なＵＡＶを示している。
図６０は、本方法はまた、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されたＲＦ信号に関連する第２の測定データをＵＡＶから取得すること６００２を含むことを示す。本方法はまた、図６０に示すように、空域内のＵＡＶの第２の位置に基づいて、ＲＦ信号が第２の値の範囲内にあることを第２の測定データが示すかどうかを判定すること６００４を含む。前述の例を続けると、図５１に示す制御システム５１００は、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信されたＲＦ信号５１１０、５１１２に関連する第２の測定データをＵＡＶ５１１４から取得する。この例では、制御システムは、空域内のＵＡＶ５１１４の第２の位置に基づいて、ＲＦ信号５１１０、５１１２が第２の値の範囲内にあることを第２の測定データが示すかどうかを判定する。
図６０に戻ると、本方法は、第２の測定データおよび空域内のＵＡＶの第２の位置に基づいて、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つによって送信されるＲＦ信号を制御すること６００６をさらに含む。前述の例を続けると、制御システム５１００は、第２の測定データおよび空域内のＵＡＶ５１１４の第２の位置に基づいて、航空機航行支援システム５１０２および航空機監視システム５１０４のうちの１つによって送信されるＲＦ信号５１１０、５１１２を制御する。この実施形態で説明される方法に関する追加の例および実施形態は、例えば、上記の図１、図３０～図３６、図４０、図４２、図４４、および図４７～図４９および後述の図６１～図６４に関して上述もされている。
図５１は、制御システム５１００がプロセッサ５１０６およびメモリ５１０８を備えることをさらに示す。メモリ５１０８は、プロセッサ５１０６によって実行されると、本明細書に記載の様々な方法に従って動作をプロセッサ５１０６に実行させる実行可能命令を含む。いくつかの実施形態によれば、メモリ５１０８などの非一時的コンピュータ可読媒体に含まれるコンピュータプログラム製品は、航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つと通信する制御システム５１００のプロセッサ５１０６などのプロセッサによって実行されると、制御システムに本明細書に記載の様々な方法の動作を実行させる実行可能命令を含む。いくつかの実施形態では、制御システム５１００は、本明細書に記載の様々な方法を実行するように適合される。
以下の段落では、適切に位置決めされ装備されたドローンを使用してＬＯＣ中心線、ＬＯＣセクタ幅、ＧＰ角およびＧＰセクタ幅を調整するために使用することができるプロセスについて説明する。
ＰＩＬＳをＬＯＣコースに合わせて調整することは、ドローンを単にホバリングすること、またはドローンのＩＬＳアンテナを滑走路の末端で滑走路中心線上方に上昇させることによって達成することができる。ドローンの位置は、±０．３ｍの精度要件内で制御および測定されなければならない。次いで、ドローンのＩＬＳ受信機からのデータを収集し、ＬＯＣアンテナ素子の位相および振幅ならびに計算および調整のためにＣＣＳに送信することができる。上記の表１によれば、意図は、ＤＤＭを中心線で０．４２μＡ未満の値に駆動することである。
次に、ドローンは、１０～２０ｍで末端で滑走路中心線上をホバリングし、次いで、１０７ｍまで滑走路の片側の第２の位置まで中心線に垂直に飛行することができる。この位置でホバリングすると、ＤＤＭは可能な限り０．１５５（１５０μＡ）に近くなるように調整される。次に、ドローンは、再び、１０７ｍまで滑走路の反対側の第３の位置まで中心線に垂直に飛行する。この第３の位置において、ＬＯＣ線形性がチェックされる。さらに、ドローンは、ＬＯＣコース高度プロファイルのチェックとして、滑走路の末端で中心線の真上の垂直プロファイルを飛行することができる。タッチダウン点に対して測定され、最大約７°をカバーするＧＳカバレッジと一致するために、ドローンは、末端で中心線を越えて最大４０ｍまで滑走路表面から垂直プロファイルを飛行することができる。
さらに、中心線から±３５°の範囲およびＬＯＣに近い距離にわたってＬＯＣクリアランスを検証すべきである。この方位スパンにわたって、ＤＤＭは、ＬＯＣ ＣＳＷにおいて０から０．１５５まで直線的に変化し、次いでそこから１８０μＡまで増大すべきである。ＤＤＭが１８０μＡに達すると、それは±３５°方位角位置までそのレベル以上のままでなければならない。ドローンの飛行制限内でこれを検証するために、ドローンは、ＬＯＣの近くであるが、ビームパターンが完全に形成される領域内を飛行しなければならない。これは、ＬＯＣから３００ｍの滑走路の停止端で中心線上をホバリングし、次いで中心線±２１０ｍに対して垂直に飛行することによって達成することができる。
所望の仰角範囲を飛行してＧＰＡ、ＧＰＳＷ、およびＧＰ方位角領域を測定するためには、一連の飛行が必要である。最初のステップは、基本的に、滑走路の延長中心線上のタッチダウン点から４０００ｍの地点までドローンを飛行させることによって、ＧＰＡ（３°）を調整することである。次いで、ドローンを、Ｘ－Ｙ平面内の延長滑走路上のタッチダウン点に対して２０９ｍの高さに位置決めする。上記の表２から、この位置での角度測定許容差は±０．０２２５°であり、その結果、高さまたはＺ寸法で±１．６ｍの最大測定誤差が生じる。
ＧＰＳＷを測定するために、ドローンは第２の高さに移動する。この点でＧＰセクタ幅に対する調整が行われ、次いでドローンは第３の高さに移行する。移行中、ＧＰＳＷ線形性がチェックされる。第３の高さになると、ＧＰＳＷを検証することができる。この例では、ＬＯＣとＧＰ信号を同時に確認できるＩＬＳ受信機を搭載しているので、両方のＳｉＳからのデータを同時に送ることができる。このデータを使用し、許容差内のドローンの位置を知ることにより、ＬＯＣとＧＰの両方の精度を同時に測定することができる。
ドローンがこの範囲にある間、ドローンは、ある範囲のＧＰセクタ角度（図４７参照）を掃引するために垂直プロファイルを飛行することができる。例えば、ドローンが滑走路の延長されたＸ－Ｙ平面に対して５０ｍの高さまで降下し、次いで４５０ｍの高さまで上昇する場合、それは０．７２°から６．４２°のＧＰ角を横断し、これは対象角度にわたってＧＰ信号を特徴付けるのに十分である。上記の表２から、最大測定誤差許容差は、高さまたはＺ寸法で±１．６ｍである。
所望の角度空間を通過する掃引を達成する別の方法は、中心線で滑走路タッチダウン点上方の所与の高さでドローンをホバリングし、その後、滑走路の延長Ｘ－Ｙ平面に対してその高さを維持しながら延長中心線上の範囲外にその高さでドローンを飛行させることである。上述した図４８は、様々な高さプロファイルについてのドローンの位置に対する結果として生じる仰角を示す。例えば、ドローンが末端上方１００ｍでホバリングされ、次いで１０００ｍの距離まで飛行する場合、ＧＳ角は５．７４°となる。ドローンが延長された滑走路中心線に沿って外向きに移動するにつれて、角度は減少し続ける。タッチダウン点から４０００ｍでは、ドローンに対する角度は約１．４３°である。ドローンを１つの高さで外向きに飛行させ、その後帰還飛行のために高さを異なるレベルまで上げることによって、高さのいくつかの「切れ目」を作ることができる。
４０００ｍ地点でのＧＰおよびＬＯＣの方位角寸法および仰角寸法を確認するために、飛行の最終セットを行うことができる。この場合、ＬＯＣ信号とＧＰ信号の両方を同時に試験することが望ましい。これは、図４９に示し上述したように交差パターンを飛行させることによって達成することができる。このパターンを飛行させることにより、ドローンは、異なる方位角および高度からＬＯＣおよびＧＰの両方からデータを捕捉および報告することができる。３°のグライドパス角の場合、仰角寸法は０．７６θ＝２．２８°～１．２４θ＝３．７２°で与えられる。方位角寸法は、ＬＯＣ半セクタ幅±βによって規定され、これは、セットバックが３００ｍの４０００ｍ滑走路の場合、１．４２°である。
以下は、ローカライザ性能を調整および検証するために利用されるドローン飛行の簡単な概要である。
・調整飛行
○ドローンを滑走路の末端で滑走路中心線上方１０～２０ｍにホバリングし、ＬＯＣアンテナパターンを調整して、ＤＤＭを可能な限り０に近いが０．４２μＡ未満に駆動する。
○１０～２０ｍで末端で滑走路中心線の上をホバリングした後、中心線に垂直に１０７ｍまで外へ滑走路の片側に飛行する。この点でホバリングし、ＤＤＭを可能な限り０．１５５（１５０μＡ）近くに調整する。反対側で繰り返す。ＳｉＳを検証するためにパス長全体を再度飛行させると、中心線からＬＯＣセクタエッジまで直線的に変化する。
・検証飛行
○末端で滑走路中心線上をホバリングしている間、ＬＯＣの上昇パターンをチェックするために０から４０ｍまで垂直プロファイルを飛行させる。
○ＬＯＣ空間内信号（ＳｉＳ）は、±３５°の範囲にわたって検証されるべきである。この方位スパンにわたって、ＤＤＭは、ＬＯＣ ＣＳＷにおいて０から０．１５５まで、次いでそこから１８０μＡまで直線的に変化すべきである。ＤＤＭが１８０μＡに達すると、それは±３５°方位角位置までそのレベル以上のままでなければならない。ドローンの飛行制限内でこれを検証するために、ドローンは、ＬＯＣの近くであるが、ビームパターンが完全に形成される領域内を飛行しなければならない。これは、ＬＯＣから３００ｍの滑走路の停止端で中心線上をホバリングし、次いで中心線±２１０ｍに対して垂直に飛行することによって達成することができる。
以下は、グライドパス性能を調整およびチェックするために必要なドローン飛行の簡単な概要である。
○調整飛行
○延長滑走路Ｘ－Ｙ平面上方２０９ｍの高さで延長滑走路中心線に沿って４０００ｍの点までドローンをまで飛行させる。ＤＤＭを測定し、ＧＰＡ（３°）について可能な限り０に近いが４．７μＡ未満に調整する。ＧＰＡおよびＬＯＣ信号を測定してＳｉＳを検証する。
○タッチダウン点から４０００ｍになると、ＧＰＳＷを測定するために、ドローンは図６４に示す位置１から位置３に移動する。この点でＧＰセクタ幅に対する調整が行われ、次いでドローンは点２に移行する。点２になると、ＧＰＳＷを検証することができる。
・検証飛行
○４０００ｍで、垂直プロファイルを５０ｍから４５０ｍまで飛行させて、０．７２°から６．４２°の角度を掃引し、ＧＰ仰角パターンを測定する。
○図４９のパターンを飛行させることにより、ドローンは、異なる方位角および高度からＬＯＣおよびＧＰの両方からデータを捕捉および報告することができる。３°のグライドパス角の場合、仰角寸法は０．７６θ＝２．２８°～１．２４θ＝３．７２°で与えられる。方位角寸法は、ＬＯＣ半セクタ幅±βによって規定され、これは、セットバックが３００ｍの４０００ｍ滑走路の場合、±１．４２°である。
○ドローンを末端で滑走路中心線の１００ｍ上方にホバリングさせ、次いで、対象ＧＰ角を掃引するために、範囲外の延長滑走路Ｘ－Ｙ平面上方のその高さでドローンを飛行させる。ドローンを１つの高さで外向きに飛行させ、その後帰還飛行のために高さを異なるレベルまで上げることによって、高さのいくつかの「切れ目」を作ることができる。
参考文献：
１．ＩＣＡＯ Ｄｏｃ ８０７１，Ｍａｎｕａｌ ｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｒａｄｉｏ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ａｉｄｓ Ｖｏｌｕｍｅ Ｉ－Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄ－ｂａｓｅｄ Ｒａｄｉｏ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｆｉｆｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ ２０１８
上記の本発明の概念の例示的な実施形態も以下に提供される。
実施形態１。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）であって、
複数のアンテナ無線ユニットであって、各アンテナ無線ユニットは、前記アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子による送信のための無線周波数（ＲＦ）信号を生成するように構成される、複数のアンテナ無線ユニットと、
アンテナ素子のグライドスロープ非撮像アンテナアレイを備えるグライドスロープであって、前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、前記複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合され、前記グライドスロープは、前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合された前記それぞれのアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを、前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合された前記それぞれのアンテナ無線ユニットに通信するように構成される、グライドスロープと、
アンテナ素子のローカライザアンテナアレイを備えるローカライザであって、前記ローカライザアンテナアレイの各アンテナ素子は、前記複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合され、前記ローカライザは、前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合された前記それぞれのアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の送信パラメータを、前記ローカライザアンテナアレイの各アンテナ素子に直接結合された前記それぞれのアンテナ無線ユニットに通信するように構成される、ローカライザと、
前記複数のアンテナ無線ユニットによって生成されるＲＦ信号の前記送信パラメータを生成するために前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって使用されるデータを、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つに通信するように構成される制御システムと
を備える可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）。
実施形態２。
前記送信パラメータは、アンテナ素子による送信のためのＲＦ信号の電力、変調指数、および位相のうちの１つまたは複数を含む、実施形態１のＰＩＬＳ。
実施形態３。
前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイは、航空機滑走路に平行に配置されるように構成され、
前記ローカライザアンテナアレイは、折り畳みおよび拡張の一方を行うように構成され、
前記複数のアンテナ無線ユニット、グライドスロープ、グライドスロープ非撮像アンテナアレイ、ローカライザ、ローカライザアンテナアレイ、および制御システムは、配備前に貨物パレット上で輸送されるように構成される、実施形態１のＰＩＬＳ。
実施形態４。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のアンテナ無線ユニットであって、前記アンテナ無線ユニットは送信回路を備え、前記送信回路は、
前記アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用して送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを含む通信を受信し、
前記送信パラメータを使用して前記ＲＦ信号を生成し、
前記アンテナ無線ユニットに直接結合された前記アンテナ素子を使用して前記ＲＦ信号を送信する
ように構成される、アンテナ無線ユニット。
実施形態５。
前記送信回路は、前記ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つから前記送信パラメータを含む前記通信を受信するようにさらに構成される、実施形態４のアンテナ無線ユニット。
実施形態６。
前記アンテナ無線ユニットは受信回路をさらに備え、前記受信回路は、
前記アンテナ素子によって送信された前記ＲＦ信号を受信し、
前記受信されたＲＦ信号に基づいて測定データを生成し、
前記ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに前記測定データを通信する
ように構成される、実施形態４のアンテナ無線ユニット。
実施形態７。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のアンテナ無線ユニットによって実行される方法であって、
前記アンテナ無線ユニットに直接結合されたアンテナ素子を使用して送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを含む通信を受信することと、
前記送信パラメータを使用して前記無線周波数ＲＦ信号を生成することと、
前記アンテナ無線ユニットに直接結合された前記アンテナ素子を使用して前記ＲＦ信号を送信することと
を含む、方法。
実施形態８。
前記送信パラメータを含む前記通信を受信することは、前記ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つから前記送信パラメータを受信することを含む、実施形態７の方法。
実施形態９。
前記アンテナ素子によって送信された前記ＲＦ信号を受信することと、
前記受信されたＲＦ信号に基づいて測定データを生成することと、
前記ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つに前記測定データを通信することと
をさらに含む、実施形態７の方法。
実施形態１０。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のグライドスロープであって、前記グライドスロープは、
非撮像アンテナアレイであって、前記非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、前記ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される、非撮像アンテナアレイと、
前記非撮像アンテナアレイのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットと通信する処理回路と
を備え、前記処理回路は、
前記複数のアンテナ無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを、前記ＰＩＬＳの制御システムから受信し、
前記受信データに基づいて前記非撮像アンテナアレイの前記アンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成し、
前記非撮像アンテナアレイの前記アンテナ素子から送信するための前記ＲＦ信号を生成するために、前記アンテナ無線ユニットに前記送信パラメータを通信する
ように構成される、グライドスロープ。
実施形態１１。
前記非撮像アンテナアレイは、航空機滑走路に平行に配置されるように構成される、実施形態１０のグライドスロープ。
実施形態１２。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のグライドスロープによって実行される方法であって、前記グライドスロープは非撮像アンテナアレイを備え、前記非撮像アンテナアレイの各アンテナ素子は、前記ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合され、前記方法は、
前記ＰＩＬＳのそれぞれの無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを、前記ＰＩＬＳの制御システムから受信することと、
前記受信データに基づいて前記非撮像アンテナアレイの前記アンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成することと、
前記非撮像アンテナアレイの前記アンテナ素子から送信するための前記ＲＦ信号を生成するために、前記それぞれのアンテナ無線ユニットに前記送信パラメータを通信することと
を含む、方法。
実施形態１３。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のローカライザであって、前記ローカライザは、
アンテナアレイであって、前記アンテナアレイの各アンテナ素子は、前記ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのうちのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合される、アンテナアレイと、
前記アンテナアレイのそれぞれのアンテナ素子に直接結合されたそれぞれのアンテナ無線ユニットと通信する処理回路と
を備え、前記処理回路は、
前記ＰＩＬＳのそれぞれの無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを、前記ＰＩＬＳの制御システムから受信し、
前記受信データに基づいて前記アンテナアレイの前記アンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成し、
前記アンテナアレイの前記アンテナ素子から送信するための前記ＲＦ信号を生成するために、前記それぞれのアンテナ無線ユニットに前記送信パラメータを通信する
ように構成される、ローカライザ。
実施形態１４。
前記アンテナアレイは、折り畳みおよび拡張の一方を行うように構成される、実施形態１３のローカライザ。
実施形態１５。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）のローカライザによって実行される方法であって、前記ローカライザはアンテナアレイを備え、前記アンテナアレイの各アンテナ素子は、前記ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットのうちのそれぞれのアンテナ無線ユニットに直接結合され、前記方法は、
前記ＰＩＬＳの複数のアンテナ無線ユニットによって生成される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成するために使用されるデータを、前記ＰＩＬＳの制御システムから受信することと、
前記受信データに基づいて前記アンテナアレイの前記アンテナ素子によって送信される無線周波数（ＲＦ）信号の送信パラメータを生成することと、
前記非撮像アンテナアレイの前記アンテナ素子から送信するための前記ＲＦ信号を生成するために、前記それぞれのアンテナ無線ユニットに前記送信パラメータを通信することと
を含む、方法。
実施形態１６。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）の制御システムであって、
無人航空機システム（ＵＡＳ）と通信するように構成されたトランシーバと、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサを、
前記ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを、前記トランシーバを使用して前記ＵＡＳから受信し、
前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第２のＲＦ信号を生成するために、前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの前記１つの前記それぞれのアンテナ素子に直接結合された前記ＰＩＬＳのアンテナ無線ユニットによって使用される送信パラメータを生成するために、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの前記１つによって使用されるデータを生成し、
前記送信パラメータを生成するために前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって使用される前記データを前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つに通信する
ように動作させる実行可能命令を含むメモリと
を備える、制御システム。
実施形態１７。
前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサを、
前記ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に対する特定の位置に飛行し、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって送信された前記第２のＲＦ信号に関連する測定データを取得する命令を、前記トランシーバを使用して前記ＵＡＳに通信し、
前記命令を通信したことに応答して、前記取得された測定データを、前記トランシーバを使用して前記ＵＡＳから受信し、
前記取得された測定データに基づいて、前記第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定する
ようにさらに動作させる実行可能命令を含む、実施形態１６の制御システム。
実施形態１８。
前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサを、
前記取得された測定データに基づいて、前記第２のＲＦ信号の前記パラメータが値の範囲内にないと判定し、
前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの前記１つの前記アンテナ素子によって送信される第３のＲＦ信号を生成するために、前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの前記１つの前記それぞれのアンテナ素子に直接結合された前記アンテナ無線ユニットによって使用される保守送信パラメータを生成するために、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの前記１つによって使用される保守データを生成し、
前記保守送信パラメータを生成するために前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって使用される前記保守データを、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つに通信する
ようにさらに動作させる実行可能命令を含む、実施形態１７の制御システム。
実施形態１９。
可搬型計器着陸システム（ＰＩＬＳ）の制御システムによって実行される方法であって、
前記ＰＩＬＳのローカライザおよびグライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する測定データを、前記制御システムのトランシーバを使用して無人航空機システム（ＵＡＳ）から受信することと、
前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの１つのアンテナ素子によって送信される第２のＲＦ信号を生成するために、前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの前記１つの前記それぞれのアンテナ素子に直接結合された前記ＰＩＬＳのアンテナ無線ユニットによって使用される送信パラメータを生成するために、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの前記１つによって使用されるデータを生成することと、
前記送信パラメータを生成するために前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって使用される前記データを前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つに通信することと
を含む、方法。
実施形態２０。
前記ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に対する特定の位置に飛行し、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって送信された前記第２のＲＦ信号に関連する測定データを取得する命令を、前記トランシーバを使用して前記ＵＡＳに通信することと、
前記命令を通信したことに応答して、前記取得された測定データを、前記トランシーバを使用して前記ＵＡＳから受信することと、
前記取得された測定データに基づいて、前記第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定することと
をさらに含む、実施形態１９の方法。
実施形態２１。
前記取得された測定データに基づいて、前記第２のＲＦ信号のパラメータが値の範囲内にあるかどうかを判定することは、
前記取得された測定データに基づいて、前記第２のＲＦ信号の前記パラメータが値の範囲内にないと判定することと、
前記第２のＲＦ信号の前記パラメータが前記値の範囲内にないと判定したことに応答して、前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの前記１つの前記アンテナ素子によって送信される第３のＲＦ信号を生成するために、前記ローカライザアンテナアレイおよび前記グライドスロープ非撮像アンテナアレイのうちの前記１つの前記それぞれのアンテナ素子に直接結合された前記アンテナ無線ユニットによって使用される保守送信パラメータを生成するために、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの前記１つによって使用される保守データを生成することと、
前記保守送信パラメータを生成するために前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって使用される前記保守データを、前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つに通信することと
を含む、実施形態２０の方法。
実施形態２２。
前記制御システムと通信する測定装置から、前記ＵＡＳと前記測定装置との間の距離を識別する情報を受信することと、
前記ＵＡＳと前記測定装置との間の前記距離を識別する前記情報に基づいて、前記ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に近接する空域内の前記ＵＡＳの位置を決定することと
をさらに含む、実施形態１９の方法。
実施形態２３。
前記測定装置は、前記測定装置と通信するレーダ測定システム、レーザ追跡測定システム、およびトランスポンダ測定システムのうちの１つを含む、実施形態２２の方法。
実施形態２４。
前記制御システムと通信する測定装置から、前記ＵＡＳと前記測定装置との間の距離を識別する情報を受信することと、
前記ＵＡＳと前記測定装置との間の前記距離を識別する前記情報に基づいて、前記ＰＩＬＳと併置された航空機滑走路に近接する空域内の前記ＵＡＳの位置を決定することと、
前記ＵＡＳの前記決定された位置に基づいて、前記ＰＩＬＳの前記ローカライザおよび前記グライドスロープのうちの１つによって送信された第１の無線周波数（ＲＦ）信号に関連する前記測定データを取得するために、前記ＵＡＳが、前記ＰＩＬＳと併置された前記航空機滑走路に近接する前記空域内の異なる位置に移動する必要があると判定することと、
前記ＰＩＬＳと併置された前記航空機滑走路に近接する前記空域内の前記異なる位置を移動し、前記異なる位置における前記測定データを取得する命令を前記ＵＡＳに通信することと
をさらに含む、実施形態１９の方法。
実施形態２５。
前記空域内の前記ＵＡＳの前記位置を決定することは、前記ＵＡＳと前記測定装置との間の前記距離を識別する前記情報に基づいて、前記ＰＩＬＳと併置された前記航空機滑走路に近接するＧＰＳ拒否空域内の前記ＵＡＳの前記位置を決定することを含む、実施形態２４の方法。
長年の特許法の慣例に従って、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」という用語は、特許請求の範囲を含む本出願で使用される場合、「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を意味する。したがって、例えば、「対象（ａ ｓｕｂｊｅｃｔ）」への言及は、文脈が明らかに反対でない限り（例えば、複数の対象）、複数の対象を含む、などとなる。
本明細書および特許請求の範囲を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、文脈上他の意味を必要とする場合を除いて、非排他的な意味で使用される。同様に、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語およびその文法上の変形は、非限定的であることを意図しており、そのため、リスト内の項目の列挙は、列挙された項目に置換または追加され得る他の同様の項目を排除するものではない。
本明細書および添付の特許請求の範囲の目的のために、別段の指示がない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される量、サイズ、寸法、割合、形状、配合、パラメータ、百分率、量、特性、および他の数値を表すすべての数字は、「約」という用語が値、量、または範囲と共に明示的に現れない場合であっても、すべての場合において「約」という用語によって修飾されると理解されるべきである。したがって、反対のことが示されない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは正確ではなく、正確である必要はないが、許容差、変換係数、四捨五入、測定誤差など、および本開示の主題によって得られることが求められる所望の特性に応じて当業者に知られている他の係数を反映して、所望に応じて近似および／またはより大きくまたはより小さくてもよい。例えば、値に言及する場合の「約」という用語は、特定の量から、いくつかの実施形態では±１００％、いくつかの実施形態では±５０％、いくつかの実施形態では±２０％、いくつかの実施形態では±１０％、いくつかの実施形態では±５％、いくつかの実施形態では±１％、いくつかの実施形態では±０．５％、およびいくつかの実施形態では±０．１％の変動を包含することを意味することができ、そのような変動は、開示された方法を実行するため、または開示された組成物を使用するために適切である。
さらに、「約」という用語は、１つ以上の数または数値範囲に関連して使用される場合、範囲内のすべての数を含むそのようなすべての数を指すと理解されるべきであり、記載された数値の上下の境界を拡張することによってその範囲を修飾する。端点による数値範囲の列挙は、その範囲内（例えば、１から５の列挙は、１、２、３、４、および５、ならびにその一部、例えば１．５、２．２５、３．７５、４．１などを含む）およびその範囲内の任意の範囲内に包含されるすべての数、例えば整数全体、その分数を含む。
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、本明細書に開示される主題が関係する当業者のレベルを示す。すべての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献は、あたかも各個々の刊行物、特許出願、特許および他の参考文献が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されているのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの特許出願、特許、および他の参考文献が本明細書で参照されるが、そのような参考文献は、これらの文献のいずれかが当技術分野の共通の一般知識の一部を形成することを認めるものではないことが理解されよう。
前述の主題は、理解を明確にするために例示および例としてある程度詳細に説明されているが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で特定の変更および修正を実施することができることを理解するであろう。

Claims (40)

  1. 航空機航行支援システムおよび航空機監視システムのうちの１つと通信する制御システムによって実行される方法であって、
    測定データを報告する無人航空機（ＵＡＶ）から、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信された無線周波数（ＲＦ）信号に関連する前記測定データを取得すること（５２００）と、
    前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つに近接する空域内の前記ＵＡＶの位置に基づいて、前記ＲＦ信号が値の範囲内にあることを前記測定データが示すかどうかを判定すること（５２０２）と、
    前記測定データおよび前記ＵＡＶの前記位置に基づいて、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信される前記ＲＦ信号を制御すること（５２０４）と
    を含む、方法。
  2. 前記航空機航行支援システムは、ローカライザシステム、グライドパスシステム、ＶＯＲシステム、ＴＡＣＡＮシステム、およびＤＭＥシステムのうちの少なくとも１つを備え、
    前記航空機監視システムは、レーダ監視システムを備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記空域内の所望の位置に飛行する命令を前記ＵＡＶに通信すること（５３００）と、
    前記ＵＡＶの実際の位置が前記空域内の前記所望の位置の所定閾値内にあるかどうかを判定すること（５３０２）と
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記方法は、
    前記ＵＡＶの前記実際の位置が前記所定閾値内にあると判定したことに応答して、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号のＵＡＶ測定からの前記測定データを報告する命令を前記ＵＡＶに通信すること（５４００）をさらに含み、
    前記測定データを取得することは、前記測定データを報告する前記命令を通信したことに応答して、前記ＲＦ信号の測定からの前記ＵＡＶによって報告された前記測定データを前記ＵＡＶから受信すること（５４０２）を含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記方法は、
    前記ＵＡＶの前記実際の位置が前記空域内の前記所望の位置の前記所定閾値内にないと判定したことに応答して、前記ＵＡＶの実際の位置が前記所定閾値内にあるように調整する第２の命令を前記ＵＡＶに通信すること（５５００）と、
    前記第２の命令を通信したことに応答して、前記ＵＡＶの前記調整された実際の位置が前記所定閾値内に位置すると判定すること（５５０２）と、
    前記ＵＡＶの前記調整された実際の位置が前記所定閾値内に位置すると判定したことに応答して、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号のＵＡＶ測定からの測定データを報告する命令を前記ＵＡＶに通信すること（５５０４）と
    をさらに含み、
    前記測定データを取得することは、前記測定データを報告する前記命令を通信したことに応答して、前記ＲＦ信号の測定からの前記ＵＡＶによって報告された前記測定データを前記ＵＡＶから受信すること（５５０６）を含む、請求項３に記載の方法。
  6. 前記ＵＡＶの前記実際の位置が前記空域内の前記所望の位置の所定閾値内にあるかどうかを判定することは、
    前記制御システムの測定装置および前記ＵＡＶのうちの少なくとも１つから前記空域内の前記ＵＡＶの前記実際の位置を識別する位置情報を取得することと、
    前記位置情報に基づいて、前記ＵＡＶの前記実際の位置が前記空域内の前記所望の位置の前記所定閾値内にあるかどうかを判定することと
    を含む、請求項３に記載の方法。
  7. 前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つに近接する前記空域はＧＮＳＳ拒否空域であり、
    前記位置情報を前記取得することは、前記制御システムの前記測定装置から前記ＧＮＳＳ拒否空域内の前記ＵＡＶの前記実際の位置を識別する前記位置情報を取得することを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記空域内の前記所望の位置に飛行する前記命令は、前記ＵＡＶが前記空域内の前記所望の位置にホバリングする命令をさらに含む、請求項３に記載の方法。
  9. 前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号のＵＡＶ測定からの測定データを報告する前記命令は、前記空域内の前記所望の位置にホバリングする間に前記ＲＦ信号の測定を報告する命令を含む、請求項４に記載の方法。
  10. 前記空域内の前記ＵＡＶの前記位置に基づいて、前記ＲＦ信号が前記値の範囲内にあることを前記測定データが示すかどうかを判定することは、前記ＲＦ信号が前記値の範囲内にないことを前記測定データが示すと判定すること（５６００）を含み、
    前記測定データおよび前記ＵＡＶの前記位置に基づいて、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信される前記ＲＦ信号を制御することは、
    前記測定データに基づいて、前記ＲＦ信号に関連する送信パラメータの修正が必要とされると判定すること（５６０２）と、
    前記送信パラメータの前記修正が必要とされると判定したことに応答して、前記ＲＦ信号に関連する前記送信パラメータを修正する命令を、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つに通信すること（５６０４）と
    を含む、請求項１に記載の方法。
  11. 前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信された修正されたＲＦ信号の更新された測定を報告する命令を前記ＵＡＶに通信すること（５７００）と、
    前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信された修正されたＲＦ信号に関連する更新された測定データを前記ＵＡＶから受信すること（５７０２）と、
    前記修正されたＲＦ信号が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すかどうかを判定すること（５７０４）と
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記修正されたＲＦ信号が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すと判定したことに応答して、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号を測定するために前記空域内の第２の所望の位置に前記ＵＡＶを飛行させる命令を前記ＵＡＶに通信することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記修正されたＲＦ信号が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すと判定したことに応答して、前記ＵＡＶを着陸させる命令を前記ＵＡＶに通信することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記ＲＦ信号に関連する前記送信パラメータの修正を判定することは、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つのアンテナアレイのアンテナ素子の送信パラメータの修正が必要とされると判定することを含み、
    前記送信パラメータを修正する前記命令を通信することが、前記アンテナ素子の前記送信パラメータを修正する命令および前記アンテナアレイの前記アンテナ素子の識別情報を、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つに通信することを含む、請求項１０に記載の方法。
  15. 前記修正された送信パラメータに基づいて、修正されたＲＦ信号を送信する命令を、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つに通信すること（５８００）と、
    前記修正されたＲＦ信号の測定からの更新された測定データを報告する命令を前記ＵＡＶに通信すること（５８０２）と、
    送信された前記修正されたＲＦ信号に関連する前記更新された測定データを前記ＵＡＶから受信すること（５８０４）と、
    送信された前記修正されたＲＦ信号が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すかどうかを判定すること（５８０６）と
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記アンテナアレイの前記アンテナ素子のみを通じて前記修正された送信パラメータに基づく修正されたＲＦ信号を送信する命令を、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つに通信すること（５９００）と、
    前記修正されたＲＦ信号の測定からの更新された測定データを報告する命令を前記ＵＡＶに通信すること（５９０２）と、
    前記アンテナアレイの前記アンテナ素子からのみ送信された前記修正されたＲＦ信号に関連する前記更新された測定データを前記ＵＡＶから受信すること（５９０４）と、
    前記アンテナアレイの前記アンテナ素子からのみ送信された前記修正されたＲＦ信号が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すかどうかを判定すること（５９０６）と
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
  17. 前記アンテナアレイの前記アンテナ素子からのみ送信された前記修正されたＲＦ信号が第２の値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すかどうかを判定することは、追加的な測定データが前記値の範囲内にあると判定することを含み、前記方法は、
    前記追加的な測定データが前記値の範囲内にあると判定したことに応答して、前記アンテナアレイのすべてのアンテナ素子を再活性化する命令を、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つに通信することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記修正されたＲＦ信号を送信する前記命令は、前記アンテナアレイのすべての他のアンテナ素子からの送信を停止する命令をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記空域内の第２の位置における前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信されたＲＦ信号の第２の測定データ測定を報告する命令を前記ＵＡＶに通信すること（６０００）と、
    前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信されたＲＦ信号に関連する前記第２の測定データを前記ＵＡＶから取得すること（６００２）と、
    前記空域内の前記ＵＡＶの前記第２の位置に基づいて、前記ＲＦ信号が第２の値の範囲内にあることを前記第２の測定データが示すかどうかを判定すること（６００４）と、
    前記第２の測定データおよび前記空域内の前記ＵＡＶの前記第２の位置に基づいて、前記航空機航行支援システムおよび前記航空機監視システムのうちの前記１つによって送信される前記ＲＦ信号を制御すること（６００６）と
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  20. 航空機航行支援システム（５１０２）および航空機監視システム（５１０４）のうちの１つと通信する制御システム（５１００）であって、前記制御システム（５１００）は、
    プロセッサ（５１０６）と、
    前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる実行可能命令を含むメモリ（５１０８）と
    を備え、前記動作は、
    測定データを報告する無人航空機（ＵＡＶ）（５１１４）から、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信された無線周波数（ＲＦ）信号（５１１０、５１１２）に関連する前記測定データを取得することと、
    前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つに近接する空域内の前記ＵＡＶ（５１１４）の位置に基づいて、前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）が値の範囲内にあることを前記測定データが示すかどうかを判定することと、
    前記測定データおよび前記ＵＡＶ（５１１４）の前記位置に基づいて、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信される前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）を制御することと
    を含む、制御システム（５１００）。
  21. 前記航空機航行支援システム（５１０２）は、ローカライザシステム、グライドパスシステム、ＶＯＲシステム、ＴＡＣＡＮシステム、およびＤＭＥシステムのうちの少なくとも１つを備え、
    前記航空機監視システム（５１０４）は、レーダ監視システムを備える、請求項２０に記載の制御システム（５１００）。
  22. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記空域内の所望の位置に飛行する命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと、
    前記ＵＡＶ（５１１４）の実際の位置が前記空域内の前記所望の位置の所定閾値内にあるかどうかを判定することと
    を含む、請求項２０に記載の制御システム（５１００）。
  23. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記ＵＡＶ（５１１４）の前記実際の位置が前記所定閾値内にあると判定したことに応答して、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）のＵＡＶ測定からの前記測定データを報告する命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと、
    前記測定データを報告する前記命令を通信したことに応答して、前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）の測定からの前記ＵＡＶ（５１１４）によって報告された前記測定データを前記ＵＡＶ（５１１４）から受信することと
    を含む、請求項２２に記載の制御システム（５１００）。
  24. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記ＵＡＶ（５１１４）の前記実際の位置が前記空域内の前記所望の位置の前記所定閾値内にないと判定したことに応答して、前記ＵＡＶ（５１１４）の実際の位置が前記所定閾値内にあるように調整する第２の命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと、
    前記第２の命令を通信したことに応答して、前記ＵＡＶ（５１１４）の前記調整された実際の位置が前記所定閾値内に位置すると判定することと、
    前記ＵＡＶ（５１１４）の前記調整された実際の位置が前記所定閾値内に位置すると判定したことに応答して、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）のＵＡＶ測定からの測定データを報告する命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと
    を含み、
    前記測定データを取得することは、前記測定データを報告する前記命令を通信したことに応答して、前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）の測定からの前記ＵＡＶによって報告された前記測定データを前記ＵＡＶ（５１１４）から受信することを含む、請求項２２に記載の制御システム（５１００）。
  25. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作が、
    前記制御システム（５１００）の測定装置（５１１６）および前記ＵＡＶ（５１１４）のうちの少なくとも１つから前記空域内の前記ＵＡＶ（５１１４）の前記実際の位置を識別する位置情報を取得することと、
    前記位置情報に基づいて、前記ＵＡＶ（５１１４）の前記実際の位置が前記空域内の前記所望の位置の前記所定閾値内にあるかどうかを判定することと
    を含む、請求項２２に記載の制御システム（５１００）。
  26. 前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つに近接する前記空域はＧＮＳＳ拒否空域であり、
    前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサに実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作が、前記制御システム（５１００）の前記測定装置（５１１６）から前記ＧＮＳＳ拒否空域内の前記ＵＡＶ（５１１４）の前記実際の位置を識別する前記位置情報を取得することを含む、請求項２５に記載の制御システム（５１００）。
  27. 前記空域内の前記所望の位置に飛行する前記命令は、前記ＵＡＶ（５１１４）が前記空域内の前記所望の位置にホバリングする命令をさらに含む、請求項２２に記載の制御システム（５１００）。
  28. 前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）のＵＡＶ測定からの測定データを報告する前記命令は、前記空域内の前記所望の位置にホバリングする間に前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）の測定を報告する命令を含む、請求項２３に記載の制御システム（５１００）。
  29. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）が前記値の範囲内にないことを前記測定データが示すと判定することと、
    前記測定データに基づいて、前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）に関連する送信パラメータの修正が必要とされると判定することと、
    前記送信パラメータの前記修正が必要とされると判定したことに応答して、前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）に関連する前記送信パラメータを修正する命令を、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つに通信することと
    を含む、請求項２０に記載の制御システム（５１００）。
  30. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信された修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）の更新された測定を報告する命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと、
    前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信された修正されたＲＦ信号に関連する更新された測定データを前記ＵＡＶ（５１１４）から受信することと、
    前記修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すかどうかを判定することと
    を含む、請求項２９に記載の制御システム（５１００）。
  31. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すと判定したことに応答して、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信された前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）を測定するために前記空域内の第２の所望の位置に前記ＵＡＶ（５１１４）を飛行させる命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信すること
    を含む、請求項３０に記載の制御システム（５１００）。
  32. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すと判定したことに応答して、前記ＵＡＶを着陸させる命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することを含む、請求項３１に記載の制御システム（５１００）。
  33. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つのアンテナアレイのアンテナ素子の送信パラメータの修正が必要とされると判定することと、
    前記アンテナ素子の前記送信パラメータを修正する命令および前記アンテナアレイの前記アンテナ素子の識別情報を、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つに通信することと
    を含む、請求項３０に記載の制御システム（５１００）。
  34. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記修正された送信パラメータに基づいて、修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）を送信する命令を、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つに通信することと、
    前記修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）の測定からの更新された測定データを報告する命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと、
    送信された前記修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）に関連する前記更新された測定データを前記ＵＡＶ（５１１４）から受信することと、
    送信された前記修正されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すかどうかを判定することと
    を含む、請求項３３に記載の制御システム（５１００）。
  35. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作が、
    前記アンテナアレイの前記アンテナ素子のみを通じて前記修正された送信パラメータに基づく修正されたＲＦ信号を送信する命令を、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つに通信することと、
    前記修正されたＲＦ信号の測定からの更新された測定データを報告する命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと、
    前記アンテナアレイの前記アンテナ素子からのみ送信された前記修正されたＲＦ信号に関連する前記更新された測定データを前記ＵＡＶ（５１１４）から受信することと、
    前記アンテナアレイの前記アンテナ素子からのみ送信された前記修正されたＲＦ信号が前記値の範囲内にあることを前記更新された測定データが示すかどうかを判定することと
    を含む、請求項３４に記載の制御システム（５１００）。
  36. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    追加的な測定データが前記値の範囲内にあると判定することと、
    前記追加的な測定データが前記値の範囲内にあると判定したことに応答して、前記アンテナアレイのすべてのアンテナ素子を再活性化する命令を、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つに通信することと
    を含む、請求項３５に記載の制御システム（５１００）。
  37. 前記修正されたＲＦ信号を送信する前記命令は、前記アンテナアレイのすべての他のアンテナ素子からの送信を停止する命令をさらに含む、請求項３４に記載の制御システム（５１００）。
  38. 前記メモリ（５１０８）は、前記プロセッサ（５１０６）によって実行されると、さらなる動作を前記プロセッサ（５１０６）に実行させる命令をさらに含み、前記さらなる動作は、
    前記空域内の第２の位置における前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）の第２の測定データ測定を報告する命令を前記ＵＡＶ（５１１４）に通信することと、
    前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信されたＲＦ信号（５１１０、５１１２）に関連する前記第２の測定データを前記ＵＡＶ（５１１４）から取得することと、
    前記空域内の前記ＵＡＶ（５１１４）の前記第２の位置に基づいて、前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）が第２の値の範囲内にあることを前記第２の測定データが示すかどうかを判定することと、
    前記第２の測定データおよび前記空域内の前記ＵＡＶ（５１１４）の前記第２の位置に基づいて、前記航空機航行支援システム（５１０２）および前記航空機監視システム（５１０４）のうちの前記１つによって送信される前記ＲＦ信号（５１１０、５１１２）を制御することと
    を含む、請求項２０に記載の制御システム（５１００）。
  39. 非一時的コンピュータ可読媒体（５１０８）に含まれるコンピュータプログラム製品であって、航空機航行支援システム（５１０２）および航空機監視システム（５１０４）のうちの１つと通信する制御システム（５１００）のプロセッサ（５１０６）によって実行されると、前記制御システム（５１００）に請求項１～１９のいずれか１項に記載の方法の動作を実行させる実行可能命令を含む、コンピュータプログラム製品。
  40. 航空機航行支援システム（５１０２）および航空機監視システム（５１０４）のうちの１つと通信する制御システム（５１００）であって、請求項１～１９のいずれか１項に記載の方法を実行するように適応した制御システム（５１００）。

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