JP5518300B2 - 複数の入力に基づいて航空交通条件を積極的に分析するためのシステムおよび複数の入力に基づいて航空乗物を運航するための方法 - Google Patents

Description

発明の分野
この開示の分野は航空機交通管理に関し、より具体的には、リアルタイムの抵触確認済みの運航上好ましい飛行軌道修正勧告を積極的に探し求め、生成するためのシステムおよび方法に関する。

背景
商業航空会社の飛行のための運航計画は典型的には数日から数ヶ月前に始まり、需要、将来の交通の混雑、天候、およびその他の考慮事項を予期する。米国ではたとえば、運航計画機能は一般的には航空会社のエアラインオペレーションズコントロール（Airline Operations Control;ＡＯＣ）センターによって果たされる。並行して、エアトラフィックコントロール（Air Traffic Control; ＡＴＣ）はサービスおよび機能のそれ自身の組を有する。ＡＴＣは国または地域に代わって空域のブロックにおける航空交通を管理し、しばしば政府の組織である。空域の構成および管理は実際の飛行の数日から数ヶ月先立って始まり、予期される需要、天候または交通による考えられる混雑地点、およびその他の制約を考慮に入れる。

たとえば、図１は先行技術に従った航空会社および航空交通管制運航環境５０を示す。この環境５０は航空会社運航部分５１（典型的にはＡＯＣセンターによって実行される）、および航空交通管制部分６０（典型的にはＡＴＣによって実行される）を含む。予見期間７０（たとえば約１ヶ月から１２時間）の間、航空交通管制部分６０の空域管理コンポーネント６２およびシステムフロー管理コンポーネント６４は長期的な飛行前計画動作を行なう。これらの動作は、航空会社のＡＯＣによって典型的に実行される航空会社運航部分５１の戦略的飛行計画コンポーネント５２と並行して行なわれ、それと半統合される。

航空会社および他のシステムユーザと協働する態様で働きながら、ＡＴＣは全体の航空交通管理の責任を負う。このハイレベルな戦略的で全国的な工程は、実際の運航時間により近いより戦術的である地域的な交通管理工程となる。より具体的には、図１に示されるように、予見期間７２（たとえば約１２時間から２０分）の間、航空交通管制部分６０の地方交通管理ユニット６６が中期的な計画および航空交通管理動作を行う。これらの動作は、航空会社運航部分５１のＡＯＣ飛行前／飛行中運航コンポーネント５４と並行して行なわれる。この期間において、航空会社のオペレーションズセンターは主としてリアクティブモードにあり、応答しなければ計画された運航（すなわち航空会社のスケジュール）に対して悪影響を及ぼすであろうシステム力学および摂動に応答する。この機能は、ここでは「反応摂動管理」５６として参照される。

図１に示されるように、予見期間７４（たとえば約２０分から最後まで）の間、航空会社運航部分５１の飛行コンポーネント５８が航空機を運航し、航空交通管制部分６０の分離管理コンポーネント６８が分離管理機能を実行し、飛行の安全を確実にするよう管理を行い抵触（コンフリクト）を防ぐ。

既存の航空交通管理システムを用いて望ましい結果が達成されてきたが、改善の余地があるかもしれない。たとえば、時々、混雑地点または予想される対流的な気候セルを避け
るために最適ではない飛行経路が計画されるかもしれない。さらに、その事態が具体化しないかまたは短期間の間にのみ該当するならば、交通フローおよび個々の飛行は別の態様では可能であったよりも最適化されていない状態で運航されることになるかもしれない。同様に、風のパターンが進展すると、元々の飛行計画にはないある飛行軌道が効率の観点からは好ましくなるかもしれない。

このような望ましくない状況に対応するよういくつかの取組みがなされている。その取組みにはたとえば、航空宇宙局（National Aeronautics and Space Administration）によって開発された「ダイレクト・ツー」ツール（"Direct To" Tool）、およびバージニア州（Virginia）、マクレーン（McLean）のマイター・コーポレイション（Mitre Corporation）によって開発されたユーザ・リクエスト・エバリュエーション・ツール（User Request Evaluation Tool）が含まれる。しかしながら、航空交通管理のためのこのような既存のシステムおよび方法は、観点が多少制限されている航空交通管制部による使用のために構成され、ユーザにとって好ましい（たとえば航空会社によって要求される）リアルタイムの飛行軌道修正を可能とするには特にあまり適していない。

概要
リアルタイムの抵触確認済みの運航上好ましい飛行軌道修正勧告を積極的に探し求め、生成するためのシステムおよび方法が開示される。この開示に従ったシステムおよび方法の実施例は、改善された効率性、より低コスト、低減された排気、低減された混雑およびその他の運航上の利点を含む重大な利点を提供し得る。

一実施例において、一意に統合される複数の入力に基づいて航空交通を分析するためのシステムは、運航している乗物のために少なくとも１つの抵触確認済みの運航上好ましい飛行軌道修正を作り出し、通信コンポーネントがこの少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を通信するよう構成される。システムへのこれら複数の入力は、個々の航空機または航空機のフローに固有の航空会社の運航上の希望、生の航空交通監視データ、飛行計画データ、天候および風データ、高忠実度航空機性能モデル、航空会社固有の目標、ならびにその他の関連するデータを含み得る（しかしながらこれらに限定されない）。これら複数の入力に基づいて、このシステムは運航している航空乗物のために少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を積極的に探し求め、決定するよう構成される。この少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正はオペレータに指定される目標に合う公算を少なくとも部分的に改善する。通信コンポーネントはこの少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を空域のユーザおよび／またはエアナビゲーションサービスプロバイダ（Air Navigation Service Provider）に対して通信する。

他の実施例は、複数の入力に基づいて航空乗物を運航する方法を含み、運航している航空乗物のために、複数の入力およびオペレータに指定される目標に基づいて少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を決定するステップと、この少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を空域のユーザに提供するステップと、この少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正がユーザによって承認されると、この少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を航空交通管制部に提案するステップとを含む。

議論してきた特徴、機能、および利点は、この開示のさまざまな実施例において独立して達成され得るか、または詳細が下記の記載および添付の図面を参照して理解され得るさらに別の実施例において組合されてもよい。

この開示の教示に従ったシステムおよび方法の実施例は、添付の図面を参照して下記に
詳細に記載される。

詳細な説明
この開示は、リアルタイムの抵触確認済みの運航上好ましい飛行軌道修正勧告を積極的に探し求め、生成するためのシステムおよび方法を教示する。この開示のある実施例の多くの具体的な詳細が下記の記載および図２〜図７において記され、このような実施例の完全な理解を提供する。しかしながら、さまざまな代替的な実施例が思いつかれてもよく、下記の記載において記載される詳細のうちのいくつかがなくてもさまざまな実施例が実施されてもよいということが理解されるであろう。

一般的には、この開示に従ったシステムおよび方法の実施例は、航空機（飛行中のものも含む）のエンド・ツー・エンド運航環境に関するさまざまな入力を分析し、１つ以上のユーザによって提供される目標（たとえば、燃費の改善、飛行時間の低減、排気の改善、交通の混雑の低減、到着時間など）に基づいて、可能な改善の機会を特定し、運航エンティティ（たとえばＡＯＣセンターまたはＡＴＣ）にこのような機会を助言する。例示的な機会としては、次のナビゲーション地点を回避するか、または現在の飛行計画において「位置決め」を行い、その飛行計画で下流地点に直に進み、これにより飛行における時間および燃料を節約するということがあり得る。他の例示的な機会としては、より高い高度を要求し、これによってより効率的に運航し燃料を節約するということがあり得る。この情報に基づき、航空会社は抵触確認済みのリアルタイムの飛行軌道修正を決定および要求し、改善の機会を活用し得る。もし管轄の航空交通当局（たとえばＡＮＳＰ）がこの要求を承諾すると、航空機の飛行軌道はこの機会を活用するよう修正され得る。

たとえば、図２はこの開示の実施例に従った、軌道分析のためのシステムおよび方法を実現するための例示的な環境１００を示す。この実施例において、環境１００は航空会社運航部分１０４および航空交通管制部分６０と作動的に通信する軌道分析部分１０２を含む。この例示的な環境１００のコンポーネントのいくつかは、図１について上述した先行技術の環境５０と実質的に同じであり、簡潔さのため、それらのコンポーネントの動作的な局面については繰返さないこととする。

この実施例において、軌道分析部分１０２は入力１１２の組を分析し、１つ以上の改善の機会１１４を特定する軌道分析部１１０を含む。これらの入力１１２は航空機の運航環境に関するさまざまな情報を含んでもよい。これら１つ以上の改善の機会１１４は、第２および第３の予見期間７２、７４のうちの一方または両方の間に航空会社運航部分１０４の動的なＡＯＣコンポーネント１０６に対して特定される。

いくつかの実施例において、改善の機会１１４は抵触確認済みのリアルタイムの飛行軌道修正の機会であってもよい。さらに、効率改善の機会１１４により燃料の低減または混雑の軽減のような運航上の目標が達成されてもよい。さらに、効率の改善により軌道の再経路設定（たとえば速度調整）に加えて戦術が勧告されてもよい。

軌道分析部１１０への入力１１２は、たとえば生（live）の監視およびインテントデータ（intent data）、飛行計画、天候および風情報、制約情報（たとえば特定用途空域（special use airspace;ＳＵＡ））、航空会社に固有の目標、航空会社に固有の独自データ（proprietary data）、高忠実度航空機モデル、ならびにその他の可能な入力を含んでもよい。軌道分析部１１０は、ＡＯＣ、航空機、ＡＴＣ、またはその他の好適な外部ソース（たとえば第三者のデータプロバイダまたは航空情報管理（Aeronautical Information Management；ＡＩＭ）システム）を含むさまざまな外部ソースから入力１１２を受取ってもよい。代替的には、軌道分析部１１０は独立して入力１１２のうちの少なくともいくつかを決定してもよい。

再び図２を参照すると、動的なＡＯＣコンポーネント１０６が特定された改善の機会１１４を承認するならば、この改善の機会１１４は航空交通管制部分６０に対して要求で通信されてもよい。航空交通管制部分６０はこの要求を（たとえば分離管理コンポーネント６８を介して）考慮してもよく、この要求された修正を承諾または否定してもよい。航空交通管制部分６０はその分離管理機能および権限を保持し、命の安全を確実にするように管理を行ない、抵触を防止する。航空交通管制部分６０の決定に基づき、航空機の運航は航空機会社運航部分１０４の飛行コンポーネント１０８によって調整または維持されてもよい。

この開示の教示に従ったシステムおよび方法の実施例は、排他的な政府の環境においては実行可能または可能ではないかもしれない態様で、公衆データとプライベートデータとをともに有利に組合せ得る。たとえば、このような実施例はさまざまなユーザによって指定される目標、ユーザによって指定される独自データ、およびその他の可能なユーザによって指定される入力を考慮に入れてもよい。航空交通管制オペレータは現在、政府によって管理されるＡＴＣの状況において、このようなユーザによって指定される希望を追求する手段を有していない。したがって、この開示に従った実施例はこのようなユーザの希望を摂取し、個々のオペレータの目標を考慮に入れる改善を探し求め得る。

航空会社によって指定される入力は、ある飛行便が多くの重要度の高い乗換客を収容し、それに対応して高い優先権を受取るべきであるという情報、または別の飛行便が自身の目的地で利用可能なゲートを有し得ず、航路上の環境においてスピードを落とすことで実際には恩恵を得られ得るという情報を含んでもよい。同様に、複数の飛行便が忙しいハブ空港へと到着するよう運航され、同じ合流地点を横切るかまたは同じ滑走路に到着するということを仮定すると、余裕のない乗換をする多くの国際的な乗換客または乗組員を有する飛行便にはたとえば、その飛行便を実行可能な限り早く目的地へ到着させるよう複数の直行オプションおよび速度上昇が与えられてもよい。乗換もしくは重要度が高い乗客があまりいないか、または乗組員もしくは航空機の制約がない他の飛行便は、列のさらに後へと並ぶように許可されてもよい。

さらに、この開示に従ったシステムおよび方法の実施例は、混雑、フローまたはその他の運航上の問題に対処することにおいてＡＴＣを補助する可能な飛行軌道修正を特定してもよい。上で議論したように、ＡＴＣは第１にかつ最重要に安全性に対して焦中する。しかしながら、ＡＴＣはそれでも、気候、混雑に対応し、混雑しているかまたは容量が失われた空域を通じて航空交通を動かすためのソリューションをすばやく見つけ出す必要がしばしばある。これはしばしば、航空機が既に空中にある場合には待機経路に入ることとなる。この開示に従った実施例は、オペレータに対して中立であるかまたはオペレータの効率性を改善しさえする、個々の運航のためのＡＴＣ飛行軌道修正を提供し得る。このような要求は混雑を管理し、航空機を事前に整列させ、航空交通システムを介してよりよく流れるよう計画され得、これによりオペレータにとって最悪でも中立的で、最高ならば効率的な態様で混雑を管理するよう第三者の支援も受けつつ、安全性に集中したままにする手段をＡＴＣに対して提供する。

軌道分析部１１０はさまざまな方法で実現されてもよいということは理解されるであろう。たとえば、図３はこの開示の実施例に従った軌道分析部４００のブロック図である。軌道分析部４００は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せにおいて実現され得る動作のシーケンスを示す論理フローグラフにおけるブロックの集まりとして示される。ソフトウェアの文脈において、これらのブロックは１つ以上のプロセッサによって実行される際に、説明された動作を行なうコンピュータの命令を示す。

この実施例において、軌道分析部４００は機会軌道生成部４１０、代替飛行計画分析部４２０、抵触プローブ４３０、および機会軌道通信部４４０を含む。図３に示されるように、機会軌道生成部４１０は入力４１２の第１の組を受取る。いくつかの実施例において、入力４１２の第１の組は飛行計画、天候および風情報、ならびにユーザに固有の独自情報を含む。機会軌道生成部４１０は入力４１２の第１の組を分析し、１つ以上の可能な機会軌道４１４を出力する。

より具体的には、機会軌道生成部４１０は現在申請されている軌道よりも運航上好ましい複数の可能な飛行再計画のシナリオを分析する。このサブ機能はすべてのオペレータまたは航空交通管制の制約を考慮しなくてもよい。さらにいくつかの実施例においては、このサブ機能は、「重大な値」のオプションのみが考慮されるようにパラメータ化（またはランク付け）されてもよい。このようなパラメータのランク付け（または序列化）はユーザの希望もしくはビジネスモデルまたはその他の好適な考慮事項を含む任意の数の考慮事項に基づいて変更し得る。

代替飛行計画分析部４２０は１つ以上の可能な機会軌道４１４と入力４２２の第２の組とを受取る。この実施例において、入力４２２の第２の組は１つ以上の高忠実度航空機性能モデル、制約情報（たとえば特定用途空域（ＳＵＡ））、ユーザに固有の目標、ならびに天候および乱気流データを含む。代替飛行計画分析部４２０は入力４２２の第２の組と、機会軌道生成部４１０からの１つ以上の可能な機会軌道４１４とを分析し、１つ以上の代替飛行計画４２４ａを抵触プローブ４３０へ出力し、１つ以上の代替飛行計画４２４ｂを機会軌道生成部４１０へと返す。

より具体的には、代替飛行計画分析部４２０はさらに、オペレータの業務の目標、ＡＴＣの制約、天候および乱気流の制約、ならびに航空機性能特性を含む１つ以上の選択された基準を満たす機会に向けて集束する。機会軌道生成部４１０のように、このサブ機能も許容範囲がユーザにより指定され得るようにパラメータ化されてもよい。

抵触プローブ４３０は１つ以上の代替飛行計画４２４ａと入力４３２の第３の組とを受取る。この実施例において、入力４３２の第３の組は生の監視およびインテントデータを含む。抵触プローブ４３０はこれらの入力を分析し、他の航空機に対して起こり得る抵触が存在するかどうかを判断し、抵触情報４３４ａを機会軌道通信部４４０へと出力する。抵触プローブ４３０はさらに抵触情報４３４ｂを代替飛行計画分析部４２０へと返す。

より具体的には、抵触プローブ４３０は、現在の状態ベクトル、履歴飛行経路、および申請された飛行計画を含む１つ以上の変数に基づいて航空機の位置を見積もる軌道予想能力を含む。このような見積もりにより、抵触プローブのサブ機能は、その機会軌道が実現されたならば他の交通に対して起こるかもしれない抵触を予想することができる。このサブ機能はさらに、単一の航空機（つまりペアでの抵触検知）だけでなく航空機の群（交通フロー）、対流的な天候セル、乱気流、特定用途空域、任意の他の飛行禁止空域との抵触も模擬および確認することができる。さらにこのサブ機能は、抵触許容範囲がユーザによって指定され得るように（たとえば抵触許容範囲の変動の程度、分離バッファ、抵触の重大度など）パラメータ化されてもよい。このサブ機能４３４ａの出力は空域のユーザに提供されることとなる抵触確認済みの再経路の機会である。

機会軌道生成部４１０、代替飛行計画分析部４２０、および抵触プローブ４３０の上述した動作は、抵触確認済みである最良の利用可能な効率改善の機会１１４が決定されるまで反復的に繰返されてもよい。好適に集束されたソリューションが達成された後、効率改善の機会１１４は機会軌道通信部４４０によって出力される。

このように、この開示の教示に従った軌道分析部のいくつかの実施例はユーザの代わりに効率改善を探し求め、それらが航空交通管轄当局に実現を要求する抵触されない効率改善をユーザに提供する。管制部（たとえばＡＴＣ１０６）は次いでその要求を審査し、承認（または否認）を発行してもよい。この工程は今日の運航と一貫性があり、既存の運航手順に対する変更を必要としない。このような実施例は近い将来の短期的な運航環境において「賢明な要求」（すなわち、抵触確認済みでありユーザが望むもの）をオペレータが要求し得るようにオペレータに対して機会の知識を提供する。

たとえば、図４は図２の軌道分析部１１０によって特定されてもよい例示的な効率改善の機会１１４を示す。横方向の改善の機会３００において、軌道分析部１１０は、事前に計画された飛行経路３０５に沿って第１の中間地点３０２から第２の中間地点３０４へ進むが、第１および第２の中間地点３０２、３０４の間にあり、修正された経路３０８から横方向にずれる中間の中間地点３０６を回避する（または「省く」）ことを含む効率改善を特定してもよい。この横方向の改善の機会３００は「直行」の改善の機会として知られるタイプのものであってよく、たとえば風情報を含む入力１１２のうちの１つ以上のものに基づいて決定されてもよい。いくつかの実施例において、横方向の改善の機会３００によれば、航空機１０４の飛行時間において約１から５分の時間の節約が実現され得る。

同様に、垂直方向の改善の機会３１０において、軌道分析部１１０は事前に計画された飛行経路に沿って現在の飛行高度よりも高い高度で（すなわち垂直方向にずれて）進むことを含む効率改善を特定してもよい。

図４にさらに示されるように、軌道分析部１１０は、１つ以上の補助中間地点３２３を介して第１の中間地点３２２から第２の中間地点３２４へと進むことを含む複合改善の機会３２０を特定してもよい。これらの補助中間地点３２３は横方向および垂直方向のずれの任意の組合せの分だけ事前に計画された飛行経路３２５からずれてもよく、軌道分析部１１０によって決定されてもよい。これにより事前に計画された飛行経路３２５に沿って進展した制約領域３３０を避ける。この制約領域３３０は、たとえば天候セル、ＳＵＡ、交通混雑領域、または任意の他のタイプの制約を含んでもよい。補助中間地点３２３により、航空機１０４が事前に計画された飛行経路３２５に沿った１つ以上の中間の中間地点３２６を回避することとなってもよい。さらに、修正された経路３２８または事前に計画された飛行経路３２５の１つ以上のセグメント３３２の間において、軌道分析部１１０は、航空機１０４が到着位置３３４（目的地の空港）に管制時間で到着するのを確実とするように用いられてもよい、航空機１０４の１つ以上のスピード調整を特定してもよい。図４に示されるように、スピード調整は事前に計画された飛行経路３２５上の中間地点と補助中間地点３２３との間（たとえばセグメント３３２ａ）、２つの補助中間地点３２３の間（たとえばセグメント３３２ｂ）、または事前に計画された飛行経路３２５上の２つの中間地点の間（たとえばセグメント３３２ｃ）ですら特定されてもよい。

いくつかの実施例において、軌道分析部４００は航路環境における運航上の改善に集中するよう構成されてもよい。さらなる実施例において、軌道分析部４００は、たとえばバイアダ（Baiada）およびボーリン（Bowlin）に対して発行された米国特許第６，４６３，３８３号において開示されるように、計測能力を実行するよう構成されてもよい。より具体的には、航空交通システムにおいて、あるリソース（特定的には空域の合流地点、到着位置、または忙しい空港の滑走路）は混雑し、航空交通システム内へ待ち行列を戻すかもしれない。これら混雑する地点への交通量を計測することにより、混雑地点上での改善されたフローおよびより非効率でない分離動作が可能になる。軌道分析部４００は、このような到着空港および／または空域合流地点に対する交通量を計測するよう構成されてもよく、これにより空域および滑走路の容量の制約の計測要件と合致する態様で航路の効率機会を提供する。

軌道分析部４００の計測能力は飛行の到着段階における管理の改善を可能とし得る。継続降下アプローチ（continuous descent approaches;ＣＤＡｓ）であろうとテイラード・アライバル（Tailored Arrivals;ＴＡｓ）であろうと、到着手順の間のコスト、騒音、および排気管理について多くの技術的なオプションがある。軌道分析部４００の計測能力により、計測された運航をより効率的な到着手順が可能な到着環境下に置くことができ、空域を介するこのような到着手順の流れがさらに可能となり得る。

代替的実施例において、軌道分析部４００はフロー管理および到着管理において能力を統合し、飛行の全航路セグメントの間に四次元（４Ｄ）の軌道運航を管理してもよい。ここで用いられるように、４Ｄ軌道運航という用語は、緯度、経度、高度飛行路が、対応する時間制約とともに計画されるということを意味する。たとえば、飛行の近い将来の短期的な部分（たとえば１から４５分）において、ＡＴＣ１０６は典型的にはシステムにおいて航空機の地方交通管理および分離管理に集中する。したがって、航空交通運航は戦術的であり、このときに存在する条件に応答する。ＡＴＣ１０６の航空交通管理の観点から言えば、この時間枠は生命の安全のために極めて重要であり、ＡＴＣ１０６はこの期間の間に飛行ごとに効率機会を探し求めることに時間を投資するのに典型的には乗り気ではない。さらに、ＡＴＣ１０６は、ユーザが彼らの個々の飛行についてどんな希望を有しているかについての情報へのアクセスを有さない。

この開示に従ったシステムおよび方法の実施例によって可能となる運航は、近い将来の短期的な予見対象期間（たとえば１から４５分）においてのみ該当するわけではない。計測および到着管理とともに航路効率改善は、正規任務の４Ｄ軌道運航を行なう能力を提供する。この４Ｄの軌道は「正規任務」であると考えられてもよい。なぜならば近い将来の短期的な正確な軌道が再計画されている間でさえ、下流の考慮事項が考慮されるからである。たとえば航空機は、時間および燃料の節約になるからだけでなく、テイラード・アライバルを始めるよう正しい時間で降下開始点（top of descent）へ航空機を位置決めするため、効率改善の機会を要求する助言を受けてもよい。したがって、この開示に従ったシステムおよび方法の実施例は、短期間における運航に対して決定がなされる際ですら、到着まで完全なエンド・ツー・エンドの航空機の軌道を考慮する。

この開示に従ったシステムおよび方法の実施例はさまざまな異なるシステム構成において実現されてもよいということは理解されるであろう。たとえば、図５はこの開示の実施例に従ったリアルタイムの飛行軌道修正を実行するためのシステム５００の概略図である。この実施例において、システム５００はエアラインオペレーションコントロール（ＡＯＣ）５０２と、航空機５０４と、航空交通管制（ＡＴＣ）５０６とを含む。ＡＯＣ５０２、航空機５０４、およびＡＴＣ５０６は既存の通信システムおよび方法に従って作動的な通信をしてもよい。システム５００はさらに、航空機５０４の運航環境に関するさまざまな入力を受取り、分析するよう構成される軌道分析部５１０を含む。

図５を再び参照すると、運航において、軌道分析部５１０はリアルタイム監視環境を調べ、飛行中のすべての航空機の位置を追跡し、それらの運航計画を処理し、将来の予想される運航状況を決定してもよい。ユーザに固有の目標、ユーザに固有の独自データ、高忠実度航空機モデル、およびその他の可能なユーザに固有の入力、風、天候、空域構造および手順、ならびにシステム５００における制約を含む入力５１２のうちの１つ以上に基づき、軌道分析部５１０は個々の飛行便（たとえば航空機５０４）について何らかの効率改善の機会（たとえば図３に示される機会３１４）があるかどうか調べる。軌道分析部５１０はＡＴＣのための分離要件を考慮してこのようなオプションを特定し（すなわち抵触確認済み）、いくつかの実施例においては、それがＡＴＣによって受入れられる見込みがあるならば効率改善の機会３１４をただ明らかにする。

軌道分析部５１０は機会３１４をユーザ（たとえば航空会社のオペレータ）にさまざまな方法で届け得る。たとえば、図５に示されるように、第１の運航モード５２０において、軌道分析部５１０はインターネットプロトコル（ＩＰ）ベースの通信５２２を介してＡＯＣ５０２に対して（図５に示されるように）その情報を通信し、ＡＯＣ５０２はこの効率改善の機会３１４を航空機５０４に対してエイカーズ（ＡＣＡＲＳ;Aircraft Communication Addressing and Reporting System）メッセージ５２４を介して通信してもよい。代替的には、軌道分析部５１０はこの機会５１４を航空機５０４に直に送信してもよい。立ち代わって、この効率改善の機会３１４がユーザにとって受入れ可能ならば、このユーザは航空機５０４に音声要求５２６をＡＴＣ５０６に対して発行するようにさせるといったようなことにより、効率改善の機会３１４において特定される航空軌道修正を要求してもよい。ＡＴＣ５０６によって承認されるならば、航空機５０４は要求されたように飛行軌道修正を実現し得る。

システム５００は運行の代替的なモードで動作してもよい。たとえば、図６は運航５３０の第２のモードにおけるシステム５００の概略図である。この実施例において、軌道分析部５１０は特定された効率改善の機会３１４（図３）をＡＯＣ５０２に対してＩＰベースの通信５３２を介して通信し、ＡＯＣ５０２は承認５３４を軌道分析部５１０に返すよう通信する。軌道分析部５１０は次いで機会助言メッセージ５３５をＡＴＣ５０６に対して送信し、特定された機会についてＡＴＣ５０６に知らせる。次に、ＡＯＣ５０２は機会３１４を特定するメッセージ５３６（たとえばＡＣＡＲＳメッセージ）を航空機５０４へ送信し、立ち代わって、航空機５０４は要求５３８（たとえば音声要求）をＡＴＣ５０６へ送信し、これにより効率改善の機会３１４を実現するよう要求する。ＡＴＣ５０６は要求５３８に先立って事前に機会助言メッセージ５３５を受取っているので、ＡＴＣ５０６は改善された状況認識を有し得、要求５３８に対してすばやい応答を提供することがよりよくできるようになり得る。さらに、ＡＴＣ５０６によって承認されるならば、航空機５０４は要求されたように飛行軌道修正を実現し得る。

図７は運航の第３のモード５４０におけるシステム５００の概略図である。この実施例において、軌道分析５１０は特定された改善の機会３１４をＡＯＣ５０２に対してＩＰベースの通信５４２を介して通信し、ＡＯＣ５０２は承認５４４を軌道分析部５１０に返すよう通信する。軌道分析部５１０は次いで機会助言メッセージ５４５をＡＴＣ５０６に送信する。ＡＴＣ５０６が機会３１４を承認すれば、ＡＴＣ５０６はこの改善の機会３１４に従って命令５４６（たとえばパイロットデータ通信（Controller-Pilot Datalink Communication;ＣＰＤＬＣ））を航空機５０４へと送信する。航空機５０４は応答してＡＴＣ５０４に受取通知５４８を返し、命令されたように飛行軌道修正を実現する。

軌道分析部５１０を含むシステムおよび方法の実施例は、既存の航空交通管理システムに対して重大な利点を提供し得る。以前に開発されたシステム（たとえば「ダイレクト・ツー」および「ＵＲＥＴ」）とは違い、軌道分析部５１０は、ユーザに固有の目標、ユーザに固有の独自データ、高忠実度航空機モデル、およびその他の可能なユーザに固有の入力を含む可能な入力５１２のより広い観点から、改善の機会３１４を考慮および特定し得る。このように軌道分析部５１０は、個々のユーザにとって重要または一意のものであり得る考慮事項を含むより広い観点から効率改善の機会３１４を特定および提案するよう構成され得る。「直行する」機会を探し求めることを超えて、この開示に従ったシステムおよび方法の実施例は複数の位置決定機会、高度変更オプション、代替的な位置決定、スピード調整、およびその他の可能な機会にわたって探し求め得、飛行軌道に沿って連続的に機会を特定し得る。この開示に従った方法およびシステムの実施例から利益を得るかもしれない可能性があるユーザには、たとえば商業および私用旅客航空会社、航空貨物会社、政府のエンティティ（たとえば郵便サービス、軍事組織など）、またはその他の好適な任
意のユーザおよびＡＴＣプロバイダが含まれる。

軌道分析部５１０を含むシステムおよび方法の実施例は、ＡＴＣにおける生命の安全および分離保証管制ループの外側にあるままで、効率および容量のようなユーザの目標（たとえば航空会社の目標）に有利に集中し得る。ＡＴＣ５０６はそれでも航空機を分離することに責任を負うが、軌道分析部５１０内における抵触プローブ能力により、管制部が管理するべき抵触はより少なくなり得るということが予想されるであろう。さらに、軌道分析部５１０はＡＴＣの生命の安全ループの外側にあるままで、現在の通信システム（たとえば音声、ＡＣＡＲＳ、およびＣＰＤＬＣ通信）を介して実現され得るので、軌道分析部５１０は現在の運航手順に対して相対的に小さい衝撃を与えるのみで実行可能に実現され得る。

この開示の具体的な実施例はここで説明および記載されてきたが、上述したように、この開示の精神および範囲から逸脱することがなければ多くの変更がなされ得る。したがって、この開示の範囲は、上述した具体的な実施例の開示によって限定されるべきではない。そうではなく、この開示は特許請求の範囲への参照によって全体的に決定されるべきである。
また、本発明は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
複数の入力に基づいて航空交通条件を積極的に分析するためのシステムであって、
運航している乗物のために少なくとも１つの抵触確認済みの運航上好ましい飛行軌道修正を作り出すよう構成される分析コンポーネントと、
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を通信するよう構成される通信コンポーネントとを含む、システム。
（態様２）
前記複数の入力は、個々の航空機または航空機のフローに固有の航空会社の運航上の希望、生の航空交通監視データ、生の飛行計画データ、天候および風データ、高忠実度航空機性能モデル、航空会社固有の業務の目標、ならびに空域の制約のうちの少なくとも１つを含む、態様１に記載のシステム。
（態様３）
前記分析コンポーネントおよび前記通信コンポーネントはさらに、前記運航している乗物の運航の間にリアルタイムで前記抵触確認済みの運航上好ましい飛行軌道修正を提供するよう構成される、態様１に記載のシステム。
（態様４）
前記分析コンポーネントは、現在申請されている軌道よりも運航上好ましいかもしれない少なくとも１つの可能な飛行再計画シナリオを分析するよう構成される機会軌道生成部を含み、前記機会軌道生成部は再計画オプションのランク付けされた序列を考慮するようさらに構成される、態様１に記載のシステム。
（態様５）
前記分析コンポーネントはさらに、
少なくとも１つの機会軌道を生成し、
少なくとも１つのオペレータに指定される目標を考慮して前記少なくとも１つの機会軌道を分析し、
前記少なくとも１つの機会軌道と別の運航している航空乗物の別の飛行経路との間に抵触が存在するかどうかを判断するように構成される、態様１に記載のシステム。
（態様６）
前記少なくとも１つの機会軌道を分析することは、ランク付けされた基準の序列に基づいて前記少なくとも１つの機会軌道に向けて集束することを含む、態様５に記載のシステム。
（態様７）
複数の入力に基づいて航空乗物を運航する方法であって、
運航している航空乗物のために、複数の入力およびオペレータに指定される目標に基づいて少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を決定するステップを含み、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は前記オペレータに指定される目標に合う公算を少なくとも部分的に改善し、前記方法はさらに、
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を空域のユーザに提供するステップと、
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正が前記ユーザによって承認されると、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を航空交通当局に提案するステップとを含む、方法。
（態様８）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を空域のユーザに提供するステップは、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正をオペレータのオペレーションズセンターに提供するステップを含み、前記方法はさらに、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を前記オペレータのオペレーションズセンターから前記運航している航空乗物とエアナビゲーションサービスプロバイダとのうちの少なくとも１つに通信するステップを含む、態様７に記載の方法。
（態様９）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を空域のユーザに提供するステップは、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正をオペレータのオペレーションズセンターに提供するステップを含み、前記方法はさらに、
前記オペレータのオペレーションズセンターから通信コンポーネントに承認を返すよう通信するステップと、
前記通信コンポーネントからエアナビゲーションサービスプロバイダに機会助言メッセージを送信するステップと、
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を前記運航している航空乗物のパイロットに対して通信するステップと、
前記パイロットから前記エアナビゲーションサービスプロバイダに対して要求を送信し、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を行なうステップとを含む、態様７に記載の方法。
（態様１０）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を空域のユーザに提供するステップは、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正をオペレータのオペレーションズセンターに提供するステップを含み、前記方法はさらに、
前記通信コンポーネントと、事前に設定された条件の組が満たされるならばエアナビゲーションサービスプロバイダとのうちの少なくとも１つに対して前記オペレータのオペレーションズセンターから承認を通信するステップと、
前記エアナビゲーションサービスプロバイダによって承認されるならば、前記エアナビゲーションサービスプロバイダから前記運航している航空乗物のパイロットに命令を送信し、前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正を行なうステップとを含む、態様７に記載の方法。
（態様１１）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は、事前に計画された飛行経路に沿った中間の中間地点を横方向に回避するステップを含む、態様７に記載の方法。
（態様１２）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は、飛行における現在の高度とは異なる高度である垂直方向の改善の機会を含む、態様７に記載の方法。
（態様１３）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は、改善された効率を可能とし運航上の制約を避ける、少なくとも１つの補助中間地点と現在の飛行経路からの少なくとも１つの垂直方向のずれとの組合せを特定するステップを含む、態様７に記載の方法。
（態様１４）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は、交通量を運航を通じてよりよく計測するとともに運航をよりよく調整するよう制約のあるシステムリソースを用いた、前記運航している航空乗物の現在および計画済みの航路速度のうちの少なくとも１つに対する調整を含み得る、態様７に記載の方法。
（態様１５）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は、継続降下アプローチおよびテイラード・アライバルのうちの少なくとも１つを介しての飛行到着段階の間、前記運航している航空乗物の位置決めを改善された管理のためにするよう具体的に作成され得る、態様７に記載の方法。
（態様１６）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は、約１分から約４５分の予見を含む近い将来の短期的な運航環境において、緯度、経度、高度、および時間とともに計画される運航を含む四次元軌道運航を可能にする、態様７に記載の方法。
（態様１７）
前記少なくとも１つの抵触確認済みの飛行軌道修正は、到着までおよび到着を含む全エンド・ツー・エンドの航空機の軌道を考慮する勧告される近い将来の短期的な軌道再計画を含む、態様７に記載の方法。

先行技術に従った航空機運航環境を示す図である。 この開示の実施例に従った、軌道分析のためのシステムおよび方法を実現するための例示的な環境を示す図である。 この開示の実施例に従った軌道分析部のブロック図である。 図３の軌道分析部によって特定され得る例示的な改善の機会を示す図である。 この開示の別の実施例に従った、運航の第１のモードにおいてリアルタイムの飛行軌道修正を行なうためのシステムの概略図である。 運航の第２のモードにおける図５のシステムの概略図である。 運航の第３のモードにおける図５のシステムの概略図である。

符号の説明

５００ システム、１１２，４１２，４２２，４３２ 入力、１１０，４００，５１０
軌道分析部、１１４，３１４ 改善の機会、５０４ 航空機。

Claims (14)

1. 航空交通条件を積極的に分析するためのシステムであって、
   機会軌道生成部（４１０）、代替飛行計画分析部（４２０）、抵触プローブ（４３０）、および機会軌道通信部（４４０）を含み、
   （ｉ）機会軌道生成部（４１０）は、入力の第１の組（４１２）を受け取り、該入力の第１の組（４１２）を分析し、可能な機会軌道（４１４）を出力し、
   （ｉｉ）代替飛行計画分析部（４２０）は、該可能な機会軌道（４１４）と入力の第２の組（４２２）とを受け取り、分析し、代替飛行計画（４２４ａ）を抵触プローブ（４３０）へ出力し、代替飛行計画（４２４ｂ）を機会軌道生成部（４１０）へフィードバックし、
   （ｉｉｉ）抵触プローブ（４３０）は、代替飛行計画（４２４ａ）と入力の第３の組（４３２）とを受け取り、これらの入力を分析し、他の航空機に対して起こり得る抵触が存在するかどうかを判断し、抵触情報（４３４ａ）を機会軌道通信部（４４０）へと出力し、抵触情報（４３４ｂ）を代替飛行計画分析部（４２０）へフィードバックし、
   （ｉｖ）機会軌道通信部（４４０）は、前記抵触情報（４３４ａ）を受けて、抵触確認済みの飛行軌道修正を出力し、
   さらに、該機会軌道生成部（４１０）は、該フィードバックされた代替飛行計画（４２４ｂ）と第１の入力の組とから出力を更新し、該代替飛行計画分析部（４２０）は、該フィードバックされた抵触情報（４３４ｂ）と第２の入力の組とから出力を更新し、
   入力の第１の組（４１２）は飛行計画、天候および風情報、ならびにユーザに固有の独自情報のうちの少なくとも一つを含み、
   入力の第２の組（４２２）は高忠実度航空機性能モデル、制約情報、ユーザに固有の目標、ならびに天候および乱気流データのうちの少なくとも一つを含み、
   入力の第３の組（４３２）は生の監視およびインテントデータのうちの少なくとも一つを含む、システム。
2. 前記機会軌道生成部（４１０）は現在申請されている軌道よりも運航上好ましい複数の可能な飛行再計画のシナリオを分析するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記機会軌道性生成部（４１０）が、さらにランクづけされた前記再計画オプションを考慮するように構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記運航している乗物の運航の間にリアルタイムで前記抵触確認済みの運航上好ましい飛行軌道修正を提供するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記代替飛行計画分析部（４２０）はさらに、オペレータの業務の目標、ＡＴＣの制約、天候および乱気流の制約、ならびに航空機性能特性を含む１つ以上の選択された基準を満たす機会に向けて集束する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記抵触プローブ（４３０）は、現在の状態ベクトル、履歴飛行経路、および申請された飛行計画を含む１つ以上の変数に基づいて航空機の位置を見積もる軌道予想能力を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記機会軌道通信部（４４０）はさらに、
   前記抵触確認済みの飛行軌道修正をオペレータのオペレーションズセンターに提供し、
   前記オペレータのオペレーションズセンターから承認を受け、
   エアナビゲーションサービスプロバイダに機会助言メッセージを送信し、
   前記抵触確認済みの飛行軌道修正を運航している航空乗物のパイロットに対して通信する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記抵触確認済みの飛行軌道修正は、事前に計画された飛行経路に沿った中間の中間地点を横方向に回避することを含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記抵触確認済みの飛行軌道修正は、飛行における現在の高度とは異なる高度である垂直方向の改善の機会を含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記抵触確認済みの飛行軌道修正は、改善された効率を可能とし運航上の制約を避ける、少なくとも１つの補助中間地点と現在の飛行経路からの少なくとも１つの垂直方向のずれとの組合せを特定することを含む、請求項１に記載のシステム。
11. 前記抵触確認済みの飛行軌道修正は、交通量を運航を通じてよりよく計測するとともに運航をよりよく調整するよう制約のあるシステムリソースを用いた、前記運航している航空乗物の現在および計画済みの航路速度のうちの少なくとも１つに対する調整を含み得る、請求項１に記載のシステム。
12. 前記抵触確認済みの飛行軌道修正は、継続降下アプローチおよびテイラード・アライバルのうちの少なくとも１つを介しての飛行到着段階の間、前記運航している航空乗物の位置決めを改善された管理のためにするよう具体的に作成され得る、請求項１に記載のシステム。
13. 前記抵触確認済みの飛行軌道修正は、約１分から約４５分の予見を含む近い将来の短期的な運航環境において、緯度、経度、高度、および時間とともに計画される運航を含む四次元軌道運航を可能にする、請求項１に記載のシステム。
14. 前記抵触確認済みの飛行軌道修正は、到着までおよび到着を含む全エンド・ツー・エンドの航空機の軌道を考慮する勧告される近い将来の短期的な軌道再計画を含む、請求項１に記載のシステム。