JP3850674B2

JP3850674B2 - 空港滑走路監視装置

Info

Publication number: JP3850674B2
Application number: JP2001081087A
Authority: JP
Inventors: 宏吉田; 良成野村; 政明千葉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2002277544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空港における航空機の離発着に対応して滑走路上を監視する空港滑走路監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機が離発着する空港では、空港の管制塔内に飛行場管制所が設けられていて、その飛行場管制所の管制官は、航空路監視レーダ（ＡＲＳＲ及びＳＳＲ）等に基づいて管制を行う管制センターと連携しつつ、滑走路を効率良く利用して乗客が快適かつ安全に航空機を利用できるようにターミナル管制を行っている。
【０００３】
飛行場管制所内は、たとえば地上管制席と飛行場管制席とから構成され、互いに連携した管制が行われるが、地上管制席では空港近くに設置された空港面探知装置（ＡＳＤＥ：ＡｉｒｐｏｒｔＳｕｒｆａｃｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）等を使用して、空港地上の飛行機や車両並びに歩行者等を一元的に管理を行い、飛行場管制席は、ＳＳＲ等のレーダ情報に基づく航空機の識別や運航票の更新等を行いつつ、航空機の離着陸の管制承認と、着陸に向け、あるいは離陸後間もなくいまだ飛行場周辺の上空を飛行する航空機に対する管制が行われる。
【０００４】
ＡＳＤＥは、レーダで観測された空港面を高輝度ＣＲＴ指示機等に表示するものであるが、管制官はその指示機等に表示された空港面の状況を把握しつつ、空港内における交通の安全が図られるように管制される。
【０００５】
ＡＳＤＥに搭載されたレーダは、例えば周波数２４ＧＨｚで、２４０フィートから３海里の範囲の探知距離を有し、また０．５海里で１２フィートの距離分解能と、０．５海里で１５フィートの方位分解能を有している。ＡＳＤＥのレーダは、空港内を移動する航空機やＧＰＳ受信機等を搭載した車両を識別し、これらが空港内の滑走路や滑走誘導路等において衝突の可能性が生じた場合には、直ちに、該当の対象物に対して、自動的に警報を発することができるように構成されている。
【０００６】
なお、ＡＳＤＥのレーダの設置場所によっては、建物等の建造物の陰になって、空港面探知レーダの電波が届かない領域が生じる場合がある。レーダ波が届かない領域には、別途監視用カメラ等が設置され、管制官はそのモニター画面を併用して空港面の監視を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、空港内の滑走路や滑走誘導路等は、ＡＳＤＥ等のレーダ波による走査によって、空港内を移動する航空機や車両の衝突の事故発生を未然に回避されるように安全策が施されれるが、上述のように、ＡＳＤＥは、レーダ波固有の分解能を有して、形状の大きい航空機や車両はともかくとして、それ以外の比較的小さな対象物はこれを検知して識別することができない。
【０００８】
例えば航空機の離発着に際し、航空機が万一機体の一部等、小さな構成部品を滑走路上に落下させてしまったような場合は、ＡＳＤＥではこれを識別して検知するだけの分解能を有していないので、通常、そのような対象物は、空港係員による目視による発見にゆだねられていた。
【０００９】
しかしながら、航空機の利用がますます増大化しつつある今日では、空港における航空機の離発着数が増加しており、空港によっては、数分以下の分単位のインターバルで発着が行われる場合がある。このように航空機の離着陸が輻輳した空港では、空港係員が航空機の離発着の都度、長い滑走路上を見渡して、そこに障害物が無いことを確認する作業は容易でない。
【００１０】
また、国際空港等におけるように、たとえば４０００ｍもの長い滑走路を有するところでは、仮に空港係員等が何等かの障害物らしきものを遠くから発見したとしても、次の航空機の離発着までのごく短い時間内に、その対象物が何であるかを確認したり、あるいはその障害物を除去すべく滑走路上から運び出したり、また場合によっては、滑走路上に直ちには除去できない障害物があることを管制官、及び管制官を介して離発着予定航空機のパイロットに的確に通知するようなことは困難な状況になってきた。
【００１１】
そこで本発明は、インターバルの短い航空機の離発着間においても、迅速かつ的確に滑走路上を監視できて、もしも障害物が落下していた場合には、直ちにこれを検出して表示し、障害物の確認作業や除去作業、さらには滑走路への一時的離発着の停止指令等を速やかに実施し得て、航空機の事故を未然に回避し、同時に空港滑走路の利用効率を向上し得る空港滑走路監視装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空港滑走路監視装置において、空港滑走路の長手方向に沿い間隔をなして設置された複数台の撮像機器と、前記空港滑走路への航空機の離発着のタイミングに同期して、空港滑走路面を走査して撮影するように前記複数台の撮像機器を制御する制御手段と、この制御手段によって制御された前記複数台の撮像機器からの映像データを導入し、それぞれ予め設定された基準データと比較し、その差信号をそれぞれ導出する比較手段と、この比較手段による各差信号を合成する合成手段と、この合成手段によって合成された差信号を表示する表示手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明の空港滑走路監視装置は、上記のように、複数台の撮像機器を空港滑走路の長手方向に沿い配置し、航空機の離発着のタイミングに同期して空港滑走路面を走査するように撮影し、予め設定された基準データと比較して表示するので、空港係員は空港滑走路上に存在する障害物の有無や、その検出物の形状や大きさ等を容易かつ的確に確認して、航空機の離発着時における安全性を高め得ると同時に、滑走路の利用効率を著しく向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による空港滑走路監視装置の一実施の形態を図１ないし図６を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明による空港滑走路監視装置の一実施の形態を適用した空港管制システムの全体構成図である。
【００１６】
この実施の形態の空港滑走路監視装置を採用した空港管制システムは、図１に示すように、約４０００ｍの長さの滑走路１に対し、例えばその幅方向のいずれか一方の側方に、滑走路１の長手方向に沿い複数台（図１では７台）の撮像機器２１〜２７が約５００ｍ間隔で配置される。そして、これら複数台の各撮像機器２１〜２７の撮影方向は、いずれも滑走路１に向けられており、図示のように、滑走路１上に障害物３がある場合は、その位置に近い例えば撮像機器２２，２３が、その映像を捕らえるこができるように配置されている。
【００１７】
滑走路１面を撮影した各撮像機器２１〜２７の出力は、光ケーブル４及び中継ターミナル５を介して、飛行場管制所（管制塔）６内に設置された統合制御器６１に供給されるように構成されている。
【００１８】
また、統合制御器６１は、既存のＡＳＤＥ６２や機器管制室６３内の管制機器に接続されている。
【００１９】
機器管制室６３は、二次監視レーダ（ＳＳＲ）６４等を介して着陸待機状態で空港上空にある航空機７や、離陸待ちで誘導滑走路上にある航空機を対象に、いわゆるシーケンシング（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）を行い、離発着の承認信号を対象航空機に供給するとともに、その信号は接続された統合制御器６１にも供給される。
【００２０】
図２には、図１に示した撮像機器２１〜２７及び滑走路１の拡大右側面図を示したもので、図２に示すように、各撮像機器２１〜２７は幅約６０ｍ（メートル）を有する滑走路１からは約１４０ｍ隔てた位置で、高さｈの所に設置されている。
【００２１】
また、各撮像機器２１〜２７は仰角方向へ約５度の視野角αを有し、いずれも下方への鉛直方向から滑走路１の方向に向けて角度γで指向して、少なくとも約６０ｍにわたる幅の滑走路１を視野に捕らえて撮影できるように構成配置されている。
【００２２】
また、撮像機器２１〜２７は必要に応じ、統合制御器６１からの遠隔制御により、仰角方向に角度δだけ指向させ、滑走路１あるいは空港上近くを飛行する航空機７を撮影することもできる。
【００２３】
図３は、図１に示した撮像機器２２，２３及び対応する滑走路１の部分を拡大して示した平面図で、他の各撮像機器２１，２４〜２７にも共通するものであるが、各撮像機器２２，２３は、いずれも、方位θ方向に約３度の視野角βを有し、遠隔操作により、同期して３度づつ間欠的に順次、方位θ方向にシフトして滑走路１面を撮像し、都度、その静止画像を得ることができるように構成されている。そこで、各撮像機器２２，２３が、滑走路１方向へ向けて左右方向に約１５０度の範囲にわたって走査し、かつ方位θ方向へ角度３度づつ間欠的に順次シフトしたとすれば、方位θ方向に一度の走査で、各撮像機器２２，２３は５０枚の静止画像を得ることができる。
【００２４】
また、隣接する撮像機器２２，２３間を考えたとき、図３に示したように、撮像機器２２，２３間の距離に対応し斜線で示した滑走路１の範囲、すなわち約５００ｍの長さの範囲では、少なくとも隣接する２台の撮像機器２２，２３による各１回の走査で、重複した２枚の静止画像を得ることができる。
【００２５】
すなわち、滑走路１上にある一つの障害物３に対し、一方の撮像機器２２からは、滑走路１に平行な基準線Ｋとのなす角度θ１に指向させたときに、図４（ａ）に示す撮像画像を、また撮像機器２３からは、同様に基準線Ｋとのなす角度θ２のときに図４（ｂ）に示す撮像画像を得ることができる。
【００２６】
このことは、他の撮像機器２１，２４〜２７でも同様であり、滑走路１上の障害物３は向きの異なる２方向から撮影されつつ、各撮像機器２１〜２７内でのパターン認識に基づく信号処理により、障害物３の映像データのみを他と区別して抽出され、その抽出された障害物映像データは関連する撮像方位データとともに、中継ターミナル５を介して統合制御器６１に供給される。
【００２７】
もっとも、図１に示した各撮像機器２１〜２７の配置構成において、同一障害物に対して２枚の静止画像を確実に得ることができるのは、各撮像機器２１〜２７間に対応する滑走路１上にある障害物３である。両端の撮像機器２１，２７の外側に対応して位置する滑走路１面では、隣接する２つの撮像機器２１，２２及び２６，２７によっては２方向からの静止画像が得られない領域が２６が部分的に生じる。
【００２８】
なおこの実施の形態では、図２において、各撮像機器２１〜２７は角度γで方位θ方向に走査され、５０枚の静止画像を得るように説明したが、各撮像機器２１〜２７は一か所の固定位置で回転するのに対し、撮影対象の滑走路１は直線状に延びているので、各撮像機器２１〜２７が撮影方向を滑走路１の長さ方向に沿って指向させるためには、各指向方向（方位θ方向）に応じて、角度γの値を補正する必要があり、またその補正値の変化量は各撮像機器２１〜２７の滑走路１に向けて左右対象となる。
【００２９】
さらに、図２や図３に示したように、滑走路１上にある一つの障害物３の映像を２方向から撮像機器２２，２３が得たとき、そのときの各撮像機器２２，２３の視野角度α，βが特定されていて、しかも各撮像機器２２，２３の高さｈ、撮像方位の方位θ方向の角度θ１，θ２、並びに仰角方向の角度γの値も特定されるので、各撮像機器２２，２３で得られた撮像画面内の障害物３の位置から、おおよそ障害物３までの各距離（図３に示すＲ１及びＲ２）、つまり滑走路１上の障害物３の位置をほぼ特定することができる。
【００３０】
加えて、２台の撮像機器２２，２３間の距離（約５００ｍ）を条件に加えることで、いわゆるステレオ測距方式により、さらにより正確に滑走路１上における障害物３の位置を簡単な演算により求め、特定することができる。
【００３１】
従って、本実施の形態によれば、各撮像機器２１〜２７等において抽出された障害物３の映像データ及びその位置情報は、統合制御器６１に供給され表示されるとともに、検知（抽出）された旨を警報器等の報知器を介して、管制係員に迅速かつ確実に伝達される。
【００３２】
なお上記図２では、滑走路１の表面が平坦であるように示しているが、実際の滑走路１の表面は、降雨時等で水溜まりが生じないように、幅方向の中央部から両端部方向に緩やかに下方に傾斜している。
【００３３】
図５は、各撮像機器２１〜２７の具体的構成を示した図で、撮像カメラ２ａは雲台２ｂ上に搭載されていて、撮像カメラ２ａで撮影された滑走路１のビデオ映像信号はアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２ｃを介して、信号処理回路２ｄに供給される。
【００３４】
信号処理回路２ｄには、画像データ記憶器２ｅが接続されていて、画像データ記憶器２ｅには、障害物３等が滑走路１上に存在しない状態で撮影して得られたデジタル画像情報が、各撮像機器２１〜２７の方位θ方向への１走査分、基準データとして予め記憶されている。
【００３５】
そこで、運用状態において、信号処理回路２ｄは、入出力インターフェース２ｆを介して、統合制御器６１から供給される航空機７の離発着の承認信号に同期したタイミング信号を導入してカメラ制御信号を生成し、これをカメラ制御回路２ｇに供給する。
【００３６】
カメラ制御信号を供給されたカメラ制御回路２ｇは、雲台２ｂを駆動制御し、滑走路１における航空機の離発着時間の合間を利用して、撮像カメラ２ａが滑走路１面を走査して５０枚の静止画像信号をＡ／Ｄ変換器２ｃを介して信号処理回路２ｄに供給する。
【００３７】
間欠的に順次５０枚のデジタル静止画像信号の供給を受けた信号処理回路２ｄは、都度、対応する基準データを画像データ記憶器２ｅを読み出して対応比較し、いわゆるパターン認識により、両者の差信号を生成する。
【００３８】
もしも、障害物３の撮影された状態では、その部分が差信号として抽出されるので、信号処理回路２ｄは、そのデジタル差信号を対応する固有の方位θデータとともに該当撮像機器２１〜２７の識別信号を入出力インターフェース２ｆ、光ファイバ４、中継ターミナル５を介して統合制御器６１に供給する。
【００３９】
統合制御器６１は、図６に示すように構成され、中継ターミナル５を介して供給された前記差信号及び対応する固有の方位θデータ並びに該当撮像機器２１〜２７の識別信号は、入出力インターフェース６１ａを介して制御部６１ｂに供給される。
【００４０】
制御部６１ｂにはマイコンが内蔵されていて、供給された前記差信号及び対応する固有の方位θデータ並びに該当撮像機器２１〜２７の識別信号を導入し、差信号を障害物３の映像信号として表示器６１ｃに表示するとともに、撮像画面上における障害物３の位置を検出し、また予め設定された該当撮像機器２１〜２７の高さｈ、固有の方位θデータに対応した仰角方向の角度γの値等に基づき、当該障害物３の滑走路１上における位置を特定し、その位置情報をモニター用の表示器６１ｃに供給表示する。
【００４１】
また、制御部６１ｂは、上記障害物３の情報を表示器６１ｃに供給すると同時に、その障害物３情報をブザー等の報知器６１ｄに供給するので、飛行場管制所６内の係官は、滑走路１上に何らかの障害物３の存在を認識するとともに、表示器６ｃの表示画面上の映像から、該当障害物３の形状や大きさ等と同時に、その障害物３の滑走路１上の位置を知ることができる。
【００４２】
従って、係官は、作業員を現場に急行させ、障害物３の除去作業等の障害物３に対する必要な処理を指示することができる。
【００４３】
また、表示器６１ｃ及び報知器６１ｄの情報は、制御部６１ｂから機器制御室６３へも供給されるので、管制官は、シーケンシングの修正と離発着態勢にある航空機７のパイロットに対して待機指令等を発し、空港における航空機及び利用客の安全を的確に確保することができる。
【００４４】
なお、上記説明で、統合制御器６１の制御部６１ｂには、いずれか１台の撮像機器２１〜２７から得られた障害物３の映像情報（差信号等）の供給を得て信号演算処理を行い、表示器６１ｃ及び報知器６１ｄに供給するように説明したが、上述のように、同一障害物３に対していずれか２台の撮像機器２１〜２７から異なるタイミングで障害物３の映像情報（差信号等）を導入し、一旦、バッファメモリ６１ｅへ記憶させた後、読み出し演算を行い、算出されたより正確な位置データや立体画像データを表示器６１ｃに供給表示させることができる。
【００４５】
また、本発明の実施の形態によれば、係員による統合制御器６１の入力装置６１ｆからの操作データの入力により、図２に示したように、任意の撮像機器２１〜２７に対し方位θ方向、あるいは角度δの仰角方向への駆動制御を行い、別途滑走路１を走行する航空機はもとより、滑走路１上空等を飛行して着陸態勢にある航空機７を撮像して表示器６１ｃに表示し、例えば着陸に際し、車輪が正常位置にあるか否か等の監視を行うようにすることもできる。
【００４６】
以上詳述したように、本発明による空港滑走路監視装置によれば、航空機の離発着のタイミングに同期して空港滑走路面を走査し、複数台の撮像機器から滑走路面の映像信号を得て、パターン認識により障害物の有無を的確に抽出して表示するので、空港管制における離発着の障害物を迅速に処理することができ、乗客の安全と、滑走路の利用効率を高めることができ、利用客のサービス向上を実現することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明による空港滑走路監視装置によれば、滑走路面の異常の有無が的確に検知されて、これが表示器上に表示されるので、管制官は障害物の除去を効率的かつ迅速に行うことができ、特に長い滑走路を有する空港に適用して、実用上優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空港滑走路監視装置の一実施の形態を適用した空港管制システムの構成図である。
【図２】図１に示した空港管制システムにおいて、滑走路及び空港滑走路監視装置の撮像機器の構成の拡大右側面図である。
【図３】図１に示した空港管制システムにおいて、滑走路及び空港滑走路監視装置の撮像機器の構成の要部拡大平面図である。
【図４】図４（ａ）は図３に示した撮像機器２２により得られる撮像画面の図、図４（ｂ）は図３に示した撮像機器２３により得られる撮像画面の図である。
【図５】図１に示した撮像機器の構成図である。
【図６】図１に示した統合制御器の構成図である。
【符号の説明】
１滑走路
２１〜２７撮像機器
３障害物
４光ファイバ
５中継ターミナル
６飛行場管制所（管制塔）
６１統合制御器
６２ＡＳＤＥ
６３機器管制室

Claims

空港滑走路の長手方向に沿い間隔をなして設置された複数台の撮像機器と、
前記空港滑走路への航空機の離発着のタイミングに同期して、空港滑走路面を走査して撮影するように前記複数台の撮像機器を制御する制御手段と、
この制御手段によって制御された前記複数台の撮像機器からの映像データを導入し、それぞれ予め設定された基準データと比較し、その差信号をそれぞれ導出する比較手段と、
この比較手段による各差信号を合成する合成手段と、
この合成手段によって合成された差信号を表示する表示手段と
を具備することを特徴とする空港滑走路監視装置。
前記比較手段は、前記差信号に対応する撮像機器の撮像方位データを、対応した差信号とともに出力するように構成され、
前記合成手段は、前記比較手段から出力された撮像方位データ並びに対応した差信号を、前記撮像方位データによって特定される位置毎に合成するように構成され、
前記表示手段は、前記合成された差信号を前記特定された位置データに対応させて表示するように構成された
ことを特徴とする請求項１記載の空港滑走路監視装置。