JP3896428B2 - Ｔｃａｓコンピュータおよびディスプレイ - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、航空機のディスプレイに関し、さらに詳細には、交通警報および衝突回避システム（traffic alert and collision avoidance system、ＴＣＡＳとして識別する）が生成した情報を表示するために使用する、既存のコックピットのディスプレイの能力を改善することに関する。このディスプレイはＴＣＡＳコンピュータおよびモードＳトランスポンダ（MODE S TRANSPONDER）を有する。
２．従来の技術の説明
現在の多くの航空機では、自機と他の航空機の相対位置および相対高度を、コックピットのディスプレイのパイロットが使用する領域に表示するためにＴＣＡＳを利用している。ＴＣＡＳコンピュータは、自機に関する情報を、モードＳトランスポンダとして識別されるトランスポンダから受け取り、他の航空機に関する情報をそれらのトランスポンダから受け取る。このようなシステムの１つの説明は、１９９５年７月２０日に出願され、本発明の譲受人に譲渡されたＳｔａｙｔｏｎ他の同時系属の米国出願第０８／５０４９７７号に見ることができる。
航空機の位置を表示するのに加えて、ＴＣＡＳシステムは、システム試験情報など、ＴＣＡＳコンピュータ中で生成され、かつそれに含まれるデータを表示することができる。モードＳトランスポンダに接続された制御パネルは、情報をトランスポンダから、この情報に作用してディスプレイを作成するＴＣＡＳコンピュータに転送することができる切換コマンドを与える。空気データ・コンピュータ（ＡＤＣ）や飛行管理システム（ＦＭＳ）などの追加のサブシステムもまた、モードＳトランスポンダまたはＴＣＡＳコンピュータに接続することができる。モードＳトランスポンダまたは追加のサブシステムは情報を生成し、ＴＣＡＳコンピュータはこの情報を使用して、ディスプレイを生成する際に使用する情報を生成することができる。
モードＳトランスポンダは、故障に関する情報、および保守員が使用できるその他の内部情報を記憶する。以前は、保守員は航空機からトランスポンダを取り外し、これは保守施設に送って任意の問題を検査して補正する必要があった。さらに、モードＳトランスポンダで使用するための新しいプログラムが時折導入され、これらを利用するために、トランスポンダを航空機から取り外して、プログラムをトランスポンダに追加し、再設置する前に遠隔位置で検証することができるようにする。
トランスポンダを取り外して遠隔位置でこれを操作することは、時間がかかりコストも高くなるので、ＴＣＡＳを含めた全ての航空機システムを検査する目的のために航空機上で使用される保守コンピュータが開発されている。例えば、保守コンピュータは、モードＳトランスポンダの故障データを検査する、またはソフトウェア検証を実行することができる。この解決策の問題は、航空機への保守コンピュータの設置の伴うコストが高いこと、およびこのコンピュータが占める空間が望ましくないことである。
発明の概要
本発明は、モードＳトランスポンダまたはその他のＴＣＡＳサブシステムを取り外し、これらを遠隔位置で操作するという問題を、コストが高く場所をとる保守コンピュータを使用せずにＴＣＡＳシステム中に既存の機器を利用することによって解消する。さらに詳細には、ＴＣＡＳコンピュータを再プログラミングによって修正し、制御パネルから独自のコマンドが入ってきた直後に、モードＳトランスポンダまたはその他のＴＣＡＳサブシステムからＴＣＡＳディスプレイにデータを渡すことができるようにする。したがって、故障を示すものなどの内部データ、およびＡＤＣおよびＦＭＳなどの外部から得られるデータを、ＴＣＡＳディスプレイ上に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ＴＣＡＳシステムのブロック・ダイアグラムである。
第２図は、ＴＣＡＳ制御パネルを示す図である。
第３ａ図ないし第３ｄ図は、その上のモードＳトランスポンダからの情報を有するＴＣＡＳディスプレイを示す図である。
第４ａ図および第４ｂ図は、本発明を実施する方法を示すフロートチャートである。
発明の詳細な説明
第１図に、ＴＣＡＳシステム１０を、モードＳ制御パネル１２、モードＳトランスポンダ１４、ＴＣＡＳコンピュータ１６、および好ましくはＶＳＩ／ＴＲＡタイプであるＴＣＡＳディスプレイ１８を含むものとして示す。通常は、２つのモードＳトランスポンダを利用するが、簡単にするために第１図にはただ１つのみを示す。トランスポンダ１４はまた、空気データ・コンピュータ（ＡＤＣ）２０、飛行管理システム（ＦＭＳ）２２、航空データ・リンク・プロセッサ（ＡＤＬＰ）２４、および内部参照システム（ＩＲＳ）２６などのその他の入力も有する。これらは例示的に示したものであり、望まれるだけ多くのその他のサブシステムが存在することができる。これらのサブシステムは全て、モードＳトランスポンダ１４への入力を備えるように示す。いくつかの場合では、ＴＣＡＳコンピュータ１６はモードＳトランスポンダを介さずに、サブシステムから直接データを受け取ることができる。例えば第１図では、ブロック２７で示すレーダ高度計は、ＴＣＡＳコンピュータ１６に直接接続して示してある。サブシステムとＴＣＡＳシステムの間の接続、ならびにＴＣＡＳシステムの構成要素間の接続は、一般にＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（ＡＲＩＮＣ）により確立される特定のデータ・バス、例えばＡＲＩＮＣバス４２９ＸＴ１７を介して行われる。
モードＳトランスポンダ１４の情報は、１つのＡＲＩＮＣバス１５を介してＴＣＡＳコンピュータ１６に転送され、このデータを処理してＴＣＡＳディスプレイ１８へのもう１つのＡＲＩＮＣバス１７に出力を生成し、パイロットまたは保守員の所望の情報を提供する。モードＳトランスポンダ１４は、航空機に搭載した製品ソフトウェアのアップグレードを容易にするために、ＡＲＩＮＣ ６１５携帯用データ・ローダ（ＰＤＬ）の入力を受け入れるように設計される。この目的のために、ＴＣＡＳコンピュータ１６およびモードＳトランスポンダ１４は両方とも、矢印２８で識別されるＡＲＩＮＣ ６１５ポートを有し、航空機に載せたこれらの装置のプログラミングのアップグレードを可能にしている。以前は、モードＳトランスポンダ１４には、必要な検証を実現するために使用しているソフトウェアの識別を示すディスプレイを表示する方法がなかったので、このようなアップグレードをＦＡＡ要件にしたがって検証することができなかった。再プログラミングを検証するために、独立した保守コンピュータを航空機上に設置することができるが、このような機器はコストが非常に高くつき、また場所をとるので望ましくない。
第２図は、モードＳ制御パネル１２の前表面の１例を示す図である。第２図において、ディスプレイ・スイッチ３０は、特定の主ＴＣＡＳディスプレイの機能を使用可能および使用可能にするように動作する。「ＩＤＥＮＴ」とラベルが付いたプッシュ・スイッチ３２により、パイロットは、要求されたときに自機を地上局に対して明らかにすることができる。中央ディスプレイ３４は、ＴＣＡＳディスプレイ上で観察すべき識別コードまたはページを示し、パイロットまたは保守員が４つのノブ４０、４２、４４、４６を使用して設定することができる。左下の隅にある３位置スイッチ５０により、パイロットは、高度情報の２つのソースのうち１つを表示したり、オフにしたりすることができる。右下の隅に近いＴＣＡＳ ＴＥＳＴスイッチ５２により、パイロットまたは保守員は、ディスプレイ上に所定の記号表示を有するシステム試験を開始することができる。ＸＰＤＲスイッチ５４により、パイロットまたは保守員は、２つのモードＳトランスポンダのどちらかを使用してディスプレイを生成するかを選択することができる。ディスプレイ領域３４の右上にあるＦＡＩＬ光５８は、トランスポンダ中の故障をパイロットに警告する。右上の隅にあるスイッチ６０は、４つの位置、すなわち選択モードＳトランスポンダをオン状態ではなく待機状態にするＳＴＢＹ、モードＳトランスポンダが活動状態にあるＸＰＤＲ ＯＮ、ならびに様々な助言モードを識別するＴＣＡＳ領域の２つの位置ＴＡおよびＴＡ／ＲＡを有する。
第３ａ図は、航空機が飛行中であり、その他の侵入航空機が領域内にある場合の、ＴＣＡＳディスプレイのフェースを示す図である。第３ａ図では、航空機記号７０を使用して自機の位置を描写し、その周りの点からなる円の領域７２は、例えば２海里の領域を描写する。インジケータの周囲を囲むしるし７４および指針７６は、航空機の高度変化率を毎分１００フィートの単位で示す。しるし「０」および「６」より上の部分は上昇を示し、それより下の部分は下降を示す。その他の「侵入」航空機８０、８２、８４は、ディスプレイ上に円、四角形、および菱形で示され、色分けされて付加的な情報を提供する。各しるしタグは、＋または−が付いた２桁の数字および上または下を指示する矢印を有し、侵入機と自機の相対高度差、侵入機が自機の高度より上方にいるかまたは下方にいるか、侵入機が所定速度を超えて上昇しているかまたは下降しているかを示す。長方形領域８８、９０、９２、９４、および９６は、ＴＣＡＳの「オン」および「オフ」やＸＰＤＲ ＦＡＩＬなどのさらに別の情報を表示するためのテキスト用である。上記の全ての機能および表示は、モードＳトランスポンダから受け取った情報に基づいて、第１図のＴＣＡＳコンピュータ１６が生成したものである。この表示に関連するさらに別の情報は、上記で参照した同時系属の米国特許出願第０８／５０４９７７号に見ることができる。
既存のＴＣＡＳコンピュータ１６およびモードＳトランスポンダ１４にテキスト転送プロトコルを追加するなど、プログラムを変更すると、本発明によって、ＴＣＡＳコンピュータは、モードＳトランスポンダまたはその他の直接接続されたサブシステムからの所定コードを確認することができ、モードＳトランスポンダ１４は、アップグレードしたプログラムの検証などの所望の情報を受け取った直後にディスプレイに渡すようにそれに接続されたサブシステムからの所定コードを認識することができる。本発明の新しいディスプレイの使用は、現在のところ「地上」状況に限定されており、パイロットまたは保守員が制御パネル１２上の所定スイッチを位置決めすることによって活動化することができる。例えば、航空機上の「地上」スイッチ（図示せず）を活動化する場合には、ユーザはＴＣＡＳスイッチ６０を「ＳＴＢＹ」位置に合わせ、続いてＴＣＡＳ ＴＥＳＴスイッチ５２を所定時間、例えば８秒間押して不注意に活動化することを防止すると、その後に新しいディスプレイ・システムが活動化される。その後、ノブ４０、４２、４４、および４６を位置決めすることにより、ユーザは、制御パネル１２上の表示領域３４に表す所望のディスプレイ・コードまたはページ番号を選択することができる。その後ＩＤＥＮＴスイッチを押すと、所望の適当なディスプレイがＴＣＡＳディスプレイ１８に現れる。４０００を超える様々なコードをこのように選択することができるが、航空機で現在使用できるものはほんの少数のみであり、そのため関連する特定のディスプレイをもたないコードを選択すると、システムに望ましい使用可能なコードをユーザが選択できる「メニュー」が生成されることになる。選択できるコードまたはページ番号の中には、モードＳトランスポンダからのデータだけでなく、図示したその他のサブシステム、すなわちＡＤＣ２０、ＦＭＳ２２、ＡＤＬＰ２４、およびＩＲＳ２６からのデータも含まれる。この動作を可能にするＴＣＡＳコンピュータ１６およびモードＳトランスポンダ１４のプログラム変更は、第４ａ図および第４ｂ図のフロー・ダイアグラムに示すものと同様である。
第４ａ図に、ＴＣＡＳコンピュータ１６が本発明の実行を開始するために必要な動作を示す。ブロック１１０は、モードＳトランスポンダ、またはレーダ高度計２７などの何らかの直接接続されたサブシステムからのデータを受け取ったことを示す。データを受け取ると、ＴＣＡＳコンピュータ１６は、ブロック１１２で示すように、このデータを検査し、選択したサブシステム（制御パネル１２の領域３４に示される）からのデータであるかを決定する。このデータは、ブロック１１４に示すように妥当性検査され、ブロック１１６に示すようにディスプレイに送るデータに組み込まれる。その後ディスプレイ・データは、矢印１１８で示すディスプレイに送られ、フローバック信号が「新データ待機」ブロック１２０に送られる。
第４ｂ図は、本発明の新しい表示機能を提供する、モードＳトランスポンダ１４の修正形態を示す図である。モードＳトランスポンダ１４は、ブロック１３０で示すように新しいデータに対するコマンドを待機する。このようなコマンドを（例えば制御パネル１２の領域３４で表示を設定しているユーザが）受け取ると、モードＳトランスポンダ１４は、ブロック１３２で示すようにこのデータを検索し、ブロック１３４で示すようにテキストデータとしてコード化し、その後矢印１３８で示すように「ｘｍｉｔデータ」ブロック１３６からＴＣＡＳコンピュータ１６に送る。フローバック信号はやはり、「新データ待機」ブロック１３０に送られる。このコマンドがＡＤＣなどのサブシステム入力に対するものである場合には、モードＳトランスポンダ１４は第４ａ図の最初の２つのブロックと同様のプログラムを有することになる。換言すれば、ブロック１１０と同様のサブシステムからのデータを受け取り、ブロック１１２と同様にこのデータが選択したサブシステムからのデータであるかどうかを決定し、ＴＣＡＳコンピュータ１６にこのデータを送ることになる。ＴＣＡＳコンピュータ１６がデータを妥当性検査することになるので、モードＳトランスポンダはそれを行う必要はない。
第３ｂ図、第３ｃ図、および第３ｄ図は、本発明を使用して現在得ることができるディスプレイの例を示す図である。第３ｂ図では、モードＳトランスポンダ＃１を選択し（ＣＯＤＥ０００３）、モードＳトランスポンダ＃１に関連して使用されるテキストを示す。テキストの最初の６行および最後の２行は、このディスプレイで共通であり、ＣＯＤＥ０００３を選択している限り変化することはない。第１行目は使用するコードを認識し、第２行目はトランスポンダ＃１を使用すること、およびその現在の状況が「ｐａｓｓ」である（現在のところ故障がない）ことを示す。行３はモードＳトランスポンダのアドレスが１７Ａ９８ＣＨであることを示す。行４は高度が気圧高度であり、５２８０フィートであることを示し、行６はこの高度報告機能が「オン」であることを示す。
領域１０２で示す行７は、プログラム検証モードに固有のものであり、「ＰＳ７０２１６０１−００１」として識別されるソフトウェア部品番号「Ｓ／Ｗ ＰＮ」がモードＳトランスポンダ＃１にロードされていることを示す。この表示は、ソフトウェアを検証するのに必要とされる全てである。第３ｃ図に関連して説明することになるが、その他のテキスト・データが行７の行領域１０２に存在することもある。
行８および行９は、メイン・メニューに戻る、または終了する際に使用する命令である。コード１０００によりディスプレイはメニューに戻り、終了する場合にはパイロットは「ＸＰＤＲ ＯＮ」を選択しなければならない。
第３ｃ図は、コード０００３を選択した場合に、第３ｂ図に示す最初の表示を見た後で見ることができる別の表示である。第３ｃ図の表示を見るためには、パイロットまたはユーザは、ＣＯＤＥ０００３のままで「ＩＤＥＮＴ」ボタン３２を押すことになる。以前の何らかの飛行行程中にトランスポンダまたはそれに関連するサブシステム中に何らかの故障が発生した場合には、このような故障は行７の領域１０２に現れることになる。この場合では、航空機の飛行の第３行程でトップ・アンテナに故障が生じたものと想定する。このような場合には、行７の領域１０２は、「ＴＯＰ ＡＮＴＥＮＮＡ ＦＡＩＬ ３」と示す。第６飛行行程中に制御パルスＡに故障が生じた場合には、行７の領域１０２は「ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＡＮＥＬ Ａ ＦＡＩＬ ６」と示すことになる。行７の領域１０２に現れる可能性があるその他のテキストとしては、以下のものがある。
ＮＯ ＦＡＩＬＵＲＥＳ
ＴＲＡＮＳＰＯＮＤＥＲ ＦＡＩＬ
ＡＬＴＩＴＵＤＥ １ ＦＡＩＬ
ＡＬＴＩＴＵＤＥ ２ ＦＡＩＬ
ＡＬＴＩＴＵＤＥ ＣＯＭＰ ＦＡＩＬ
ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＮＬ Ａ ＦＡＩＬ
ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＮＬ Ｂ ＦＡＩＬ
ＴＣＡＳ ＢＵＳ ＦＡＩＬ
ＡＤＬＰ ＢＵＳ ＦＡＩＬ
ＭＡＩＮＴ ＢＵＳ ＦＡＩＬ
ＦＬＩＧＨＴ ＩＤ ＢＵＳ ＦＡＩＬ
ＩＮＶＡＬＩＤ ＡＤＤＲＥＳＳ
ＴＯＰ ＡＮＴＥＮＮＡ ＦＡＩＬ
ＢＯＴ ＡＮＴＥＮＮＡ ＦＡＩＬ
ＥＮＤ ＦＡＩＬ ＬＩＳＴ
ユーザが「ＩＤＥＮＴ」ボタン３２を押すたびごとに、新しい故障、およびそれが発生した行程が指示されることになる。もちろん、上記のリストは例外的なものであり、その他のデータもまた表示することができる。故障がない場合には、行７の領域１２０は「ＮＯ ＦＡＩＬＵＲＥ」と示すことになる。「ＥＮＤ ＦＡＩＬ ＬＩＳＴ」が現れた場合には、それ以上の報告すべき故障は存在しない。
本発明では、上記リストのいずれかまたはその全てを行７の領域１０２に挿入することができるので、飛行行程の履歴を見いだし、必要に応じて補正することができる。
第３ｄ図は、ユーザが、例えば内部参照システム（第１図のＩＲＳ２６）を示すコード２１を選択した場合に現れる可能性があるディスプレイを示す図である。第３ｄ図では、コードは行１に現し、ＩＲＳ装置は行２で識別し、ＩＲＳの状況が「ＰＡＳＳ」であることは行３に示し、航空機の姿勢、飛行方向、および迎え角は行４ないし６に示すことができ、例えば「ＧＹＲＯ＃２ＦＡＩＬ ４」といった任意の故障は行７の領域１０２に示すことができる。メニューに至る、および終了するための通常のコードは、やはり以前の表示と同様に行８および９に示される。
したがって、航空機にコンピュータを追加することに頼ることなく説明した航空機の衝突回避システムにおいて情報を表示する、新しく経済的な方法を提供することが分かる。当業者なら、多くの変更形態および修正形態を思いつくであろう。例えば、ディスプレイで使用する特定のテキストは、このディスプレイが現れる方法を説明するために選択したものであり、その代わりにその他の多くのテキスト・ディスプレイまたはグラフィック情報を使用することもできる。

Claims (7)

1. 可動制御エレメントを備えた制御パネル、モードＳトランスポンダ、ＴＣＡＳコンピュータおよびＴＣＡＳディスプレイを含むＴＣＡＳシステムにデータを表示する方法であって、
   制御パネルの制御エレメントのうちの所定のものを操作することによって所望の表示の信号を生成する段階と、
   モードＳトランスポンダで前記信号を受信する段階と、
   受信信号をモードＳトランスポンダの所定情報と結合して結合信号をＴＣＡＳコンピュータに供給する段階と、
   ＴＣＡＳコンピュータにより受信された結合信号を所望の表示のしるしと比較して検証済み信号を生成する手段と、
   表示のために検証済み信号をＴＣＡＳディスプレイに送る段階と、
   を含む前記方法。
2. 請求項１記載の方法であって、さらに、前記所定情報を示す外部信号をモードＳトランスポンダに供給する段階を含み、受信信号を外部信号と結合させる段階を含む前記方法。
3. 請求項２記載の方法であって、前記ＴＣＡＳコンピュータは、新データを受信する準備済みであることを示す信号をＴＣＡＳコンピュータからモードＳトランスポンダに送信する段階を含む前記方法。
4. 複数の能動エレメントを有する制御パネル、モードＳトランスポンダ、ＴＣＡＳコンピュータおよびＴＣＡＳディスプレイを含むＴＣＡＳ装置において、制御パネルの所定エレメントの動作に依存してコードを生成する手段と、
   コードをモードＳトランスポンダに送る手段と、モードＳトランスポンダは、コードをモードＳトランスポンダの所定情報と結合しコマンド信号を供給し、コマンド信号をＴＣＡＳコンピュータに送る手段と、ＴＣＡＳコンピュータは、コードを検出して検証済みコマンド信号を生成し、
   所定情報を表示するために検証済みコマンド信号をＴＣＡＳディスプレイに送る手段と、
   を含む前記装置。
5. 請求項４記載の装置であって、前記所定情報は、ＴＣＡＳシステムの構成要素の故障を示すテキスト情報である前記装置。
6. 請求項４記載の装置であって、さらに、前記モードＳトランスポンダに接続されて所定情報を提供する外部の情報ソースを含む前記装置。
7. 請求項５記載の装置であって、前記所定情報は、外部ソースの構成要素の故障を示すテキスト情報である前記装置。

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