JP4740315B2 - 空港内において航空機の地上走行を補助するための方法と装置 - Google Patents

空港内において航空機の地上走行を補助するための方法と装置 Download PDF

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Description

本発明は、空港内で航空機の地上走行を補助する方法と装置に関するものである。
ある種の空港の複雑性や航空機の往来の増加や、これまで以上に大きくて、多い数の航空機には多くの場合ほとんど適さない設備の存在によって、滑走路や誘導路での移動が困難となり、多かれ少なかれ深刻な事態や、不幸なことに事故まで起こることがある。
この状況の中、今まで以上に数多くの「滑走路進入」があり、それはすなわち、非認可の航空機が、他の航空機によって通常の方法で使用中の滑走路に、着陸または離陸のために、同時に進入してくるという状況のことである。そのような滑走路への進入は2機の航空機の乗客の生命を危険にさらすことになり大変危険である。
したがって、安全のために、各操縦士が自分の航空機周辺の状況をできるだけ有効に監視することができ、ある場合は、いかなる滑走路進入(またはいかなる進入の危険性)についても情報を提供されることが重要であり、また確かに重要でもある。
ヨーロッパ特許第0980828号では、地上での操縦中に航空機の操縦士を手助けするために、航空機に搭載されているシステムを開示している。この目的のために、このシステムは、前方着陸装置とその周辺地域のビデオ画像を撮影する第1のカメラと、主要着陸装置とその周辺地域のビデオ画像を撮影する第2のカメラと、操縦室内に設置され、(胴体に固定されている)前記第1と第2のカメラによって撮影されたビデオ画像を表示する監視手段(viewing means)からなる。
この既知のシステムは、操縦士に、地上走行中に、より安全に操縦するための情報しか与えない。特に、着陸装置とその周辺地域を観察することによって、操縦士は、着陸装置が地上の障害物に衝突したり、航空機が滑走している滑走路や誘導路から離れてしまうことを防ぐことができる。しかし、この既知のシステムは、滑走路または誘導路全体(または、せめて少なくとも拡張領域)についての情報は一切与えない。さて、そのような情報の欠如は、特に視界の悪い中(例えば、霧)では、危険となりうる。とりわけ、別の航空機、特に別の飛行機が同じときに同じ滑走路(または同じ誘導路)にあり、情報が欠如していると、特に、他の航空機が例えば離着陸時のような大変高速で走行していた場合、衝突を避けることができない可能性もある。
さらに、上記欠点を部分的に改善する監視システムが、Beskenis、Green、Hyer、Johnsonによる、1998年7月に、NASA/CR−1998−208446「NASA Langley Technical Report」という出版物の中で発表された「視界不良のときの着陸と地上操縦のための統合表示システム」という題名の論文により既知である。この監視システムは、特に、航空機操縦室内に設置されたスクリーン上に、滑走路、誘導路および様々な建物、また航空機の位置とこの空港内での交通の往来を表示する空港地図を写すことのできる監視手段を備える。
ヨーロッパ特許第0980828号 NASA Langley Technical Report」NASA/CR−1998−208446
しかし、監視スクリーンの助けで行われるモニタリングは、操縦士が前記監視スクリーンを頻繁に定期的に見ることを想定している。さらに、航空機のその後の位置は、そのスピードや滑走方向のような特性に依存し、操縦士が、そのような監視スクリーンを見ることによって判断することは難しいので、この監視スクリーンをモニタリングすることをもってしてさえも、操縦士が、空港地図により、滑走路への不法進入の危険を前もって見つけることは難しいだろう。
本発明の目的は、これらの欠点を解消することである。それは、空港内で航空機の地上走行を補助するための方法に関するものであり、進入禁止区域への航空機の進入といったいかなる危険も、操縦士に知らせることのできるものである。
この目的のために、本発明によると、前記方法は、
a)前記航空機の基準点(11)の現在位置と、基準点(11)の現在速度と、航空機(A)の現在方向と、航空機(A)の現在偏揺れ率などの複数のパラメーターの現在値が決定され、
b)前記現在値によって、現時点から始まる特定の時間間隔の後、前記航空機機首の推定位置に対応する第1の位置が決定され、
c)この第1の位置が、少なくとも1つの所定の空港内進入禁止区域と比較され、
d)前記第1の位置が前記進入禁止区域内にある場合、少なくとも1つの警報信号が発せられる、という一連の連続する工程が自動的かつ反復的に実施されることを特徴とする。
このように、本発明によって、航空機が空港内の(下記の)進入禁止区域へ進入するといういかなる危険、すなわち、このような進入禁止区域へのいかなる過度の接近も警報信号の発信によって表示される。その結果、操縦士は常に、そのような滑走路進入の危険が発生すると警戒態勢をとり、いかなる不意の進入も防ぐために必要なすべての適切な手段をとることができ、それによって空港内走行の間安全のために有益な補助をもたらす。
さらに、永続し、操縦士がいかなる行動をとることも必要でない本発明にしたがう方法の反復的かつ自動的な実施によって、操縦士は、他の任務、特に操縦任務に全注意力を集中させることができる。
好ましい実施例では、前記第1の位置を決定するために:
−航空機の所定の基準点が考慮され、
−工程a)では、
−前記基準点の現在位置;
−前記基準点での現在速度;
−航空機の現在の方向(すなわち、航空機の機首方向または下記のGPS方向);
−航空機の現在の偏揺れ率を測定し、
−引き続いて工程b)では、
−前記基準点の現在位置および航空機の現在方向、そして航空機機首と前記基準点の間の(所定の)方向と距離の偏位量により、航空機機首の現在位置が決定され;
−前記基準点での現在速度および航空機の現在偏ゆれ率、そして航空機機首と前記基準点の間の(所定の)方向と距離の偏位量により、航空機機首の現在速度が決定され;
−このように決定された、航空機機首の現在位置と現在速度、そして特定の時間間隔により、したがって、前記時間間隔の終わりの、航空機機首の推定位置に対応する前記第1の位置が決定される。
好ましい方法では、前記基準点は、衛星をベースとする、特にGPS(Global Positioning System)型の位置決めシステムの受信アンテナが据え付けられた航空機の位置に相当する。
特定の実施例では、工程c)で、前記第1の位置が、進入禁止区域一覧に集合されている複数の所定の進入禁止区域と比較される。本発明の範囲内では、進入禁止区域一覧には、
−例えば着陸滑走路、誘導路またはアクセス連結路のような、空港走行路周辺に形成されている、空港の1つの路面に対応する少なくとも1つの滑走路区域、そして/または、
−前記空港のストップバー周辺に形成されている、空港の1つの路面に対応する少なくとも1つの補助区域が含まれる。
ストップバーという用語は、滑走路への進入路上の誘導路に塗られている横断線を意味するものとして理解される。CAT Iストップバー(滑走路から150m)とCAT IIIストップバー(滑走路から90m)がある。このストップバーの位置で、視界不良により発光灯が作動すると、停止(「ストップバー」)となる。操縦士は組織的にストップバーの位置で短時間停止し、その後の採るべき行動について交通管制塔からの許可を求める。
特定の実施例では、航空機の基準点での現在速度が第1の制限速度より速くかつ第2の制限速度未満である場合のみ、b)、c)、d)の一連の工程が実施される。
さらに、特定の前記時間間隔が、
−航空機の基準点での現在速度Vaが第3の制限速度Vs3より速いか、あるいはこれに等しい場合は、例えば7秒の、所定の時間間隔T1に、
−前記現在速度Vaが前記第3の制限速度Vs3未満の場合は、T2=(Vs3・T1)/Vaの計算式を満たす時間間隔T2に、対応していることが望ましい。
本発明の範囲内では、工程d)で、進入禁止区域への進入が検知されると、特に可聴警報信号、そして/または、可視警報信号などのどれかのタイプの警報信号を発することも可能である。
好ましい実施例では、工程d)で、可視警報信号が標準走行スクリーン上に発せられる。この場合、前記可視警報信号が、
−滑走区域が進入禁止区域である場合は、走行スクリーン上のハイライト表示の部分に、そして/または、
−前記走行スクリーン上に表示される文章メッセージに対応していることが望ましい。
文章メッセージが表示されている場合は、望ましい方法では、その文章メッセージの表示領域は、走行スクリーン上で表示されているときに存在する表示モード(例えば、ローズモード、プランモード、またはアークモード)に依存する。
さらに、上記進入禁止区域が着陸滑走路周辺の滑走区域を示す場合、前記文章メッセージが対応する滑走路の名称を有し、この名称には2つの特性が含まれ、そのうち一方の他方の特性に対する位置によって、航空機の着陸する滑走路の側を示し、この側は、機首の速度ベクトルの方向と前記滑走路の(所定の)方向によって決定されることが望ましい。
本発明はまた、空港内での航空機の地上走行を補助する装置にも関する。
本発明によると、前記装置は、
−航空機の複数のパラメーターの現在値を決定するための一組の情報源と、
−前記現在値を利用して、現在時から特定の時間間隔後の航空機機首の推定位置に対応する第1の位置を決定するための計算手段と、
−空港内の、少なくとも1つの所定の進入禁止区域を有するデータベースと、
−前記第1の位置と、空港内の前記所定の進入禁止区域を比較するための比較手段と、
−前記第1の位置が進入禁止区域内にある場合は、少なくとも1つの警報信号を発する警報手段であって、その警報手段が、特に、例えばNDタイプかOITタイプの操縦室表示スクリーンからなることを特徴とする。
添付図面の図は、本発明の実施される方法を明瞭に説明する。これらの図では、同一符号は同一要素を意味する。
図1で図式的に表された本発明による方法1は、図2において部分的に示された、例えば輸送航空機である航空機Aの操縦士を、航空機Aの空港内地上走行中に補助することを意図している。より正確に言えば、装置1は、航空機Aの下記の進入禁止区域Z1への進入というようないかなる危険をも操縦士に知らせるということを目的にしている。
本発明によると、前記装置1は、
− 航空機Aの複数のパラメーターの現在値を決定するための、下記の一組の情報源2と、
− 前記一組の情報源2によって提供された前記現在値を利用して、航空機A(図2では、この位置は点線で示されている。)の機首4の推定位置P1を決定するための計算手段3であって、航空機A(図2では、この位置は実線で示されている。)の機首4は、現在時の現在位置P0から(下記の)特定の時間間隔後に、この推定位置P1に到達し、
− 航空機Aが走行している空港の少なくとも1つの所定の進入禁止区域Z1を有する下記のデータベース5と、
− 計算手段3から受け取った推定位置P1と、データベース5より受け取った進入禁止区域Z1とを比較するための、前記計算手段3とデータベース5とに連結器7および8によってそれぞれ連結されている比較手段6と、
− 推定位置P1が前記進入禁止区域Z1に進入するとすぐに、少なくとも1つの警報信号を発するための、連結器10によって前記比較手段6と連結されている警報手段9からなる。
よって、本発明の装置1により、航空機Aの空港内の(下記の)進入禁止区域Z1への進入といったいかなる危険、すなわち、進入禁止区域Z1へのこのような過度のいかなる接近をも、警報信号の発信によって操縦士に示される。その結果、航空機Aの操縦士は、そのような滑走路進入の危険が発生すると警戒態勢をとり、いかなる不意の進入も防ぐために必要なすべての適切な手段を実施することができ、それによって空港内走行の間安全のために有益な補助をもたらす。
さらに、前記装置1は自動的であり、上記の工程は反復的な方法で実施される。したがって、装置1を操作するためには、操縦士の側の行動は必要でない。さらに、操縦士は、空港内を走行中、例えば、全注意力を操縦業務などのその他の業務に集中することができる。
前記一組の情報源2は、計算手段3によって使用されるパラメーターを決定するための標準手段、すなわち、
− 航空機Aの所定の基準点11の現在位置Prであって、その基準点11が、衛星ベースの、特にGPS(Global Positioning System)型の位置決めシステムの標準受信アンテナ12が据え付けられた航空機Aの位置に対応することが望ましく、したがって、その位置が、この場合、航空機Aに取り付けられていて受信アンテナ12と連携している標準測定手段によって決定されるものと、
− 標準手段によって測定される航空機Aの機首方向または、衛星ベースの前記位置決めシステムによって決定される航空機Aの方向に対応する航空機Aの現在の方向と、
− 前記基準点11での現在速度、すなわち、図2の例では、アンテナ12(基準および方向)の速度と、
− 標準手段によって測定される航空機Aの現在偏揺れ率とからなる。
一組の情報源2はまた、航空機Aの機首4と前記基準点11の間の方向と距離の偏位量(ベクトル・オフセツト)を確定する。しかし、その情報は、計算手段3内に直接統合されうる。
本発明によると、図1に示されている、前記計算手段3は、
− 連結器L1、L2およびL3によって前記一組の情報源2に連結されている計算要素13であって、前記連結器L1、L2およびL3によって各々受け取られた、基準点11の現在位置Prと、航空機Aの現在方向と、航空機Aの機首4と基準点11の間の方向と距離の偏位量を利用して、航空機Aの機首4の現在位置P0を決定するように形成されているものと、
− 連結器L3、L4およびL5によって前記一組の情報源2に連結されている計算要素14であって、それらの連結器L4、L5およびL3によって各々受け取られた、基準点11の現在速度と、航空機Aの現在偏揺れ率と、航空機Aの機首4と基準点11の間の方向と距離の偏位量を利用して、航空機Aの機首4の現在速度を決定するように形成されているものと、
− 連結器16および17によって各々前記計算要素13および14に連結されている計算要素15であって、前記計算要素13および14から受け取られた、前記現在位置と現在速度、そして特定の前記時間間隔を利用して、航空機Aが現在の走行特性(方向と偏ゆれ率)をもって走行し続ける場合には、前記時間間隔の終わりの、航空機Aの機首4の推定位置に対応する前記位置P1を決定するように形成されているものとからなる。
特定の実施例では、特定の前記時間間隔は、
− 航空機Aの基準点(例えば前記基準点11)での現在速度Vaが、制限速度Vs3より速いか、これに等しい、例えば0.2kt(knots) [約0.1m/s]である場合、所定の時間間隔T1に、
− 前記現在速度Vaが、前記制限速度Vs3未満の場合、計算式T2=(Vs3・T1)/Vaを満たす時間間隔T2に相当する。
前記特定の時間間隔についての前もっての比較と決定は、前記計算手段3によって実行される。
本発明の範囲内においては、制限速度Vs1およびVs2もまた考慮され、それらは、
− 航空機Aの速度が、この制限速度Vs1より遅い(またはこれに等しい)、例えば0.2kt(約0.1m/s)である場合、航空機Aが進入禁止区域Z1に進入したという危険が検知されても、警報手段9によって警報信号は発せられず、
− 航空機Aの速度が、この制限速度Vs2より速い(またはこれに等しい)、例えば80kt (約40m/s)である場合、航空機Aはすでに滑走中とは認識されず、したがって本発明による装置1はもはや適用されない。
一般的に、各空港には複数の進入禁止区域Z1があり、それらの座標はすべてデータベース5の中に統合されている。本発明の範囲内では、進入禁止区域Z1は、
− 図2に示されるような滑走路区域ZPであって、例えば着陸滑走路、誘導路またはアクセスリンクウェイなどの、空港路の1つの面に相当する滑走路18(その中心軸18Aも示されている)の周辺に形成されているもの、または、
− 図示略の補助区域であって、前記空港のストップバー周辺に形成される、空港路の1つの面に相当する。ストップバーは、滑走路への進入路上の誘導路に塗られている横断線を意味するものとして理解される。CAT Iストップバー(滑走路から150m)とCAT IIIストップバー(滑走路から90m)がある。このストップバーの位置で、視界不良により発光灯が作動すると、停止(すなわち、「ストップバー」)となる。操縦士は組織的にストップバーの位置で短時間停止し、この後の行動について交通管制塔からの許可を求める。
本発明の範囲内では、警報手段9は、進入禁止区域Z1へ進入したという危険が検知されるとすぐに、特に可聴警報信号、または、可視警報信号などの(任意の型の)どれかのタイプの警報信号を発することができる。
特定の実施例では、前記警報手段9は図3に示されるように、ND(「ナビゲーション ディスプレイ」)の標準運航スクリーン19上に、可視警報信号を発する。
標準的には、運航スクリーン19は、様々な表示モード、すなわち一般的には、
− 図3に示されるように、航空機Aの位置がシンボル20で表され、そのシンボルが運航スクリーン19の下部で、方向と距離の目盛付きのいくつかの円弧21の中心に位置している、「アーク」という名称のモードで、このシンボル20は、固定され上向きになっており、よって操縦士は、空港地図上で航空機Aの正確な位置を容易に捉えることができ、この地図が航空機Aの移動を関数として回転したりスライドしたりし、よってシンボル20の位置は固定されたままでいるものと、
− 航空機のシンボルが、運航スクリーン19の中央に位置している、「ローズ」という名称のモードで、このシンボルも、固定され上向きになっており、いくつかの同心の円によって、距離や方向を素早く視覚的に測るための参照目盛を提供するものと、
− 空港上空からの景色に対応する、北向きになっている、「プラン」という名称のモードで、航空機Aが(固定された)この地図上を移動するものとを備える。
本発明にしたがって発せられた可視警報信号は、運航スクリーン19上で、アーク、ローズまたはプランのどの表示モードが使われていたとしてもこのスクリーン上で強調表示される。非限定の図示では、本発明の特徴は、図3のアーク型表示モードで強調表示されている。
前記要素に加えて、運航スクリーン19はまた、例えばアクセスリンクウェイ22や着陸滑走路23からなる空港の地図を表示する。
この場合、可視警報信号は、
− 進入の危険が検知された滑走路23の運航スクリーン19上の視覚的強調表示(異なる色、太いプロット、点滅プロット等)で、図3では、この強調表示は、輪郭太点線で描かれているもの、そして/または、
− 前記運航スクリーン19上に描かれた長方形表示25内の文章メッセージ24の表示とに相当する。
この場合、文章メッセージ24のための長方形表示25の運航スクリーン19上での位置は、進入の危険が検知されたときに存在している表示モード(例えばローズ、プランまたはアーク)に依存するのが好ましい。
さらに、特定の実施例では、前記進入禁止区域Z1が、着陸滑走路23周辺に形成される滑走区域を示す場合、前記文章メッセージ24の中に、対応する滑走路の名称が入っている。この名称には、I1とI2という2つの特性が含まれており、2つのうちの一方の他方(I1−I2またはI2−I1)に対する位置は、航空機Aが着陸する滑走路23の側を示す。この側は、航空機Aの機首4の速度ベクトルの方向と、前記着陸滑走路23の所定の方向とを利用して決定される。
もちろん、装置1は航空機Aの滑走路への進入の危険をいくつか検知するということも起こり得る。この場合、検知された進入の危険がすべて示されるが、例えばそれに対応する文章メッセージ24に最初に最も近い進入の危険を記述することによって、より特別に強調表示される。
本発明による装置の概略図である。 本発明による走行路進入の危険の決定モードを図式的に説明する。 可視警報信号を図式的に例示する。
1…航空機の地上走行を補助する装置、2…情報源、3…計算手段、4…航空機(A)の機首、5…データベース、6…比較手段、9…警報手段、11…航空機(A)の基準点、12…受信アンテナ、18…空港の走行路、19…運航スクリーン(操縦室表示スクリーン)、23…滑走路、24…文章メッセージ、25…文章メッセージの表示領域、A…航空機、P0…機首(4)の現在位置、P1…航空機の第1の位置、Z1…進入禁止区域、ZP…滑走区域、T1・T2…時間間隔、Va…現在速度、Vs3…第3の制限速度、I1・I2…特性。

Claims (13)

  1. 空港内での航空機(A)の地上走行を補助するための方法であり、その方法によると、一連の連続的な工程が、自動的かつ反復的に実施され、
    工程a)では
    ・ 前記基準点(11)の現在位置と、
    ・ 前記基準点(11)の現在速度と、
    ・ 航空機(A)の現在方向と、
    ・ 航空機(A)の現在偏揺れ率とを測定することで
    航空機(A)の複数のパラメーターの現在値が決定され、
    工程b)では
    ・ 前記基準点(11)の現在位置と、航空機(A)の現在方向と、航空機(A)の機首(4)と前記基準点(11)の間の離隔距離を利用して、航空機(A)の機首(4)の現在位置(PO)が決定され、
    ・ 前記基準点(11)での現在速度と、航空機(A)の現在偏揺れ率と、航空機(A)の機首(4)と前記基準点(11)の間の方向と距離の偏位量を利用して、航空機(A)の機首(4)での現在速度が決定され、
    ・ このように決定された、航空機(A)の機首(4)の現在位置、現在速度、および前記特定の時間間隔を利用して、航空機(A)の空港内地上走行中に航空機(A)の機首(4)の推定位置に相当する前記航空機(A)の第1の位置(P1)が決定され、
    工程c)では、この第1の位置(P1)が空港において予め設定されている少なくとも1つの進入禁止区域(Z1)と比較され、
    工程d)では、この第1の位置(P1)が前記進入禁止区域(Z1)内にある場合、少なくとも1つの警報信号が発せられる、
    ことを特徴とするもの。
  2. 請求項1に記載の方法であって、前記基準点(11)が、衛星基準の位置決めシステムの受信アンテナ(12)が据え付けられている航空機(A)の位置に対応することを特徴とするもの。
  3. 請求項1または2に記載の方法であって、工程c)で、前記第1の位置(P1)が、進入禁止区域リストにある所定の複数の進入禁止区域(Z1)と比較されることを特徴とするもの。
  4. 請求項3に記載の方法であって、前記進入禁止区域(Z1)の一覧の中に、空港の走行路(18)周辺に形成されている、空港の1つの路面に相当する、少なくとも1つの滑走路区域(ZP)が含まれていることを特徴とするもの。
  5. 請求項3あるいは4に記載の方法であって、前記進入禁止区域(Z1)の一覧の中に、空港のストップバー周辺に形成されていて、空港の1つの路面に相当する、少なくとも1つの補助区域が含まれていることを特徴とするもの。
  6. 前記請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法であって、一連の段階b)、c)およびd)は、航空機(A)の基準点(11)での現在速度が第1の制限速度より速く、第2の制限速度より遅い場合のみ遂行されることを特徴とするもの。
  7. 前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法であって、前記特定の時間間隔は、
    − 航空機(A)の基準点(11)での現在速度Vaが第3の制限速度Vs3より速いか、これと等しければ、所定の時間間隔T1に相当し、
    − 前記現在速度Vaが第3の制限速度Vs3未満であれば、T2=(Vs3・T1)/Vaの計算式を満たす時間間隔T2に相当することを特徴とするもの。
  8. 前記請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法であって、工程d)で、警報信号が運航スクリーン(19)上に発せられる可視警報信号であることを特徴とするもの。
  9. 請求項8に記載の方法であって、前記進入禁止区域が滑走路区域を示す場合には、前記の可視警報信号は、少なくとも対応する滑走路(23)の運航スクリーン(19)の強調表示に相当することを特徴とするもの。
  10. 請求項8または9に記載の方法であって、前記の可視警報信号は、少なくとも前記の運航スクリーン(19)上に表示される文章メッセージ(24)に相当することを特徴とするもの。
  11. 請求項10に記載の方法であって、前記文章メッセージ(24)の表示領域(25)が、前記運航スクリーン(19)のその時の表示モードに依存することを特徴とするもの。
  12. 請求項10あるいは11に記載の方法であって、前記進入禁止区域(Z1)が着陸滑走路周辺に形成されている滑走路区域(ZP)を示す場合、前記文章メッセージ(24)がそれに対応する滑走路の名称を含んでいることと、この名称が2つの特特性(I1とI2)を含み、その一方の他方に対する位置が航空機(A)が着陸する滑走路(23)の側を表示することと、この航空機(A)が着陸する滑走路(23)側は航空機(A)の機首(4)の速度ベクトルの方向と前記滑走路(23)の方向とを利用して決定されることとを特徴とするもの。
  13. 請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法を実施することのできる装置(1)を備えることを特徴とする、航空機。
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