JP6247853B2 - ユーザが入力した飛行経路を表示するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、飛行経路を表示するための方法に関する。

現代の航空機は飛行管理システム（ｆｌｉｇｈｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ（ＦＭＳ））を含むことができる。ＦＭＳは多種多様な飛行中のタスクを自動化し、その主機能のうちの１つは飛行経路のインフライトマネジメント（ｉｎ−ｆｌｉｇｈｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）である。飛行経路軌道（ｆｌｉｇｈｔ ｐａｔｈ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）は複数のウェイポイントを含むことができる。ＦＭＳは、そのようなウェイポイントに関する入力を操縦士から受け取ることが可能となり得るが、そのような入力は、しばしば、データポイントとしてＦＭＳへと入力される必要がある。ルートを修正することができる追加のデータを検討してそれらの情報を操縦士に伝達することをＦＭＳが行うのを依然として可能にする、より迅速でよりユーザフレンドリなインターフェースが所望される。

米国特許出願公開第２００６／００８９７９４号明細書

一実施形態では、本発明は、航空機のための飛行経路を選択して航空機のフライトデッキのディスプレイ上に表示する方法に関し、これには、ディスプレイ上に表示される地図上の選択される飛行経路のトレースを示すトレース入力を受信することと、航空機が飛行することができる最終的な飛行経路を、トレース入力および航空機の性能属性から作ることと、最終的な飛行経路をフライトデッキのディスプレイ上に表示することとが含まれる。

本発明の実施形態による、飛行経路が選択されその上に表示され得るようなフライトディスプレイを備える航空機コックピットの一部分を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、受信されているトレース入力を示す概略図である。 図２のトレース入力に基づいて表示されている最終的な飛行経路を示す概略図である。

図１はコックピット１２を有する航空機１０の一部分を示す。商用航空機が示されるが、本発明の実施形態は、飛行経路を選択および表示するのを可能にするために任意のタイプの航空機で使用され得ることが企図される。第１のユーザ（例えば、操縦士）がコックピット１２の左側にあるシート１４のところにいてよく、別のユーザ（例えば、副操縦士）がコックピット１２の右側のシート１６のところにいてよい。種々の計器２０および複数の多機能フライトディスプレイ（ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｌｉｇｈｔ ｄｉｓｐｌａｙ）２２を有するフライトデッキまたはコックピット計器パネル１８が操縦士および副操縦士の前方に位置してよく、航空機１０の飛行を補助するために搭乗員に情報を提供することができる。

フライトディスプレイ２２は主フライトディスプレイまたは多機能ディスプレイのいずれかを含むことができ、広範囲の航空機と、飛行と、航行と、航空機１０のオペレーションおよび制御で使用される別の情報とを表示することができる。フライトディスプレイ２２は、ユーザに対してカラーグラフィックスおよびテキストを表示することが可能となり得る。フライトディスプレイ２２はこれより少ないまたは多いディスプレイを有すること含めた任意の形でレイアウトされ得、これらは同一面にある必要はなく、また、同じサイズである必要もない。タッチスクリーンディスプレイまたはタッチスクリーン表面２４がフライトディスプレイ２２内に含まれ得、操縦士および副操縦士を含めて一人または複数人の搭乗員メンバーによって使用され得、航空機１０のシステムと相互作用する。マウスなどの１つまたは複数のカーソル制御デバイス２６と、１つまたは複数の多機能キーボード２８とがコックピット１２内に含まれ得、やはり、航空機１０のシステムと相互作用するように一人または複数の搭乗員メンバーによって使用され得ることが企図される。

制御装置３０が、フライトディスプレイ２２と、タッチスクリーン表面２４と、カーソル制御デバイス２６と、キーボード２８とを含めた、航空機１０の構成要素に動作可能に連結され得る。制御装置３０はまた、航空機１０の別の制御装置（図示せず）にも接続され得る。制御装置３０はメモリを含むことができ、このメモリには、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ））、リードオンリーメモリ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ））、フラッシュメモリ、または、ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの１つもしくは複数の異なる種類のポータブル電子メモリ（ｐｏｒｔａｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍｅｍｏｒｙ）、あるいは、これらのタイプのメモリの任意適当な組み合わせが含まれてよい。制御装置３０は、グラフィカルユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＧＵＩ））およびオペレーティングシステムを組み込むために任意適当なプログラムを走らせることができる処理ユニットを含むことができる。これらのプログラムは、通常、オプションを選択すること、コマンドおよび別のデータを入力すること、ファイルを選択して開くこと、ならびに、タッチスクリーン表面２４を介してアイコンを移動させることなどといったように、ユーザがタッチスクリーン表面２４上で機能を実施するのを可能するためのデバイスドライバを含む。制御装置３０はＦＭＳの一部分であってよく、または、ＦＭＳに動作可能に連結されてもよい。

制御装置３０はプロセッサ３２およびメモリ３４を含むことができる。情報のコンピュータ検索可能データベースがメモリ３４内に記憶され得、プロセッサ３２によりアクセス可能である。プロセッサ３２は、データベースを表示するかまたはデータベースにアクセスするために、１組の実行可能命令を走らせることができる。別法として、制御装置３０は、情報のデータベースに動作可能に連結され得る。例えば、そのようなデータベースが代替のコンピュータまたは制御装置に記憶されてよい。データベースが、複数のセットのデータを有する単一のデータベース、一体にリンクされる複数の別個のデータベース、またはさらには、データの単一のテーブルを含めた、任意適切なデータベースであってよいことを理解されよう。

データベースは、地形特有の地勢（ｇｅｏ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔｅｒｒａｉｎ）と、滑走路および空港レイアウトを含む人工物体と、航空交通情報を含む追加の画像と含むことができる画像データを記憶することができる。データベースが多数のデータベースを組み込むことができること、または、データベースが、実際には、地勢データベースと、人工障害物データベースと、地政学的データベースと、水文データベースと、別のデータベースとを含む多数の別個のデータベースであってよいことが企図される。制御装置３０が、複数のデータベースから得られる情報および画像データからイメージを作ることにより、イメージを検索してディスプレイ上に表示することが企図される。データベースはまた、滑走路データと、航空機性能データまたは飛行機性能属性データと、エンジン性能データと、最新気象条件と、過去の性能データとを含むことができる。このデータの少なくとも一部は、航空機の性能属性、地理的制約、および、気象制約として記憶され得ることが企図される。

別法として、データベースは制御装置から分離され得るが、それでも制御装置３０によってアクセスされ得るように制御装置３０に連絡され得ることが企図される。例えば、データベースがポータブルメモリデバイス上に包含され得、そのような場合、フライトデッキ１８がポータブルメモリデバイスを受けるためのポートを含むことができ、また、そのようなポートが、制御装置３０がポータブルメモリデバイスの内容を読み取ることができるようにするために、制御装置３０に電子的に連絡されることが企図される。また、データベースが通信リンクを介して更新され得ること、および、この場合、航空交通画像に関する情報などの実時間情報がデータベースに含まれ得、またそのような航空交通画像に関する情報が制御装置３０によって表示されるイメージ内に含まれ得ることが企図される。

さらに、このようなデータベースが航空機１０から離れた、エアラインコントロール（ａｉｒｌｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）またはフライトオペレーションデパートメントコントロール（ｆｌｉｇｈｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）（図示せず）などの場所または別の場所に配置され得ること、および、制御装置３０が、データベース情報が制御装置３０に提供されるときに使用され得る無線ネットワーク（図示せず）に動作可能に連結され得ることを企図される。例えば、気象データは、実時間気象データまたは予報される気象データを包含することができる気象データベースから得られる。このような気象データベースは、特定の気象に関連する現象（例えばとりわけ、風速、風向、気温）に関する情報、および、視界に関するデータ（例えば、霧、雲など）、降雨（雨、あられ、雪、みぞれなど）、ならびに、別の気象学情報を含有することができる。航空機が所望の軌道に正確に従うことができるようにすることを目的として軌道計算するのに、空気温度、風向および風速を考慮しなければならないことから、気象データベースは、局所的な空域の３Ｄの実時間気温・風モデル、さらには、４Ｄの予報されるデータを含むことができる。気象データベースは、特定の緯度、経度および高度に基づいた、そのような実時間気象データまたは予報される気象データを記憶し得る。

運転中、航空機１０の周囲状況または今後の航空機１０の周囲状況を図的に表すために、ウェイポイント情報に基づいて、制御装置３０は、操縦士からの入力、データベース、および／または、エアラインコントロールまたはフライトオペレーションデパートメントからの情報を利用することができる。例えば、図２に示されるように、地図４０がフライトディスプレイ２２上に表示され得る。地図４０が種々の形で図的に示され得ること、および、ユーザによって選択される経路に関して、操縦士が決定を行うのをより良好に補助するために、滑走路などの種々の物体がフライトディスプレイ２２上に示され得ることが理解されよう。さらに、地図４０は、２Ｄ地図、３Ｄ地図、地形図などを含めた任意の種々の形態をとることができる。

次いで、ユーザは、フライトディスプレイ２２上に表示される地図４０上で、本明細書ではトレース入力４２と称される選択される飛行経路またはトレースされるルートを入力することができ、このトレース入力４２は制御装置３０によって受信され得る。ユーザは、示されるように、フライトディスプレイ２２を形成するタッチスクリーン２４上のルートをトレースすることにより、選択される飛行経路を入力することができる。別法として、ユーザはカーソル制御デバイス２６を使用してルートをトレースすることにより、選択される飛行経路を入力することができる。トレース入力４２が制御装置３０によって受け取られた後、制御装置３０がトレース入力４２を示すためにフライトディスプレイ２２を更新することができることが企図される。最初にウェイポイント４４が選択され得、ユーザが、ウェイポイント４４から始まるトレース入力４２を入力することができる。

本発明の実施形態は、トレース入力４２および航空機１０の性能属性から、航空機１０が飛行することができる最終的な飛行経路４６を作り、図３に示されるように、フライトデッキ１８のフライトディスプレイ２２上に最終的な飛行経路４６を表示する。最終的な飛行経路４６は連続するウェイポイント４８として示されている。最終的な飛行経路は曲線状または直線状の線を含めた種々の形で示され得、これにはウェイポイントが含まれても含まれなくてもよい。より具体的には、本発明の実施形態は、ユーザによって入力されるトレースが入力されるときに航空機パラメータまたは空域パラメータを超えるかどうかを決定することを目的としてユーザによって入力されるトレースを評価するために、航空機の運転特性（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）または属性、さらには、地勢、気象および追加の情報のデータベースを使用することができる。これらの制約を超える場合、トレース入力４２が、実現可能である最終的な飛行経路４６を作るように適合され得る。

最終的な飛行経路４６を作るために、制御装置３０により、解析を行うためにトレース入力４２がモデル化され得、その解析は、最終的な飛行経路４６を作るために制御装置３０によって使用され得る。トレース入力４２をモデル化することには、トレース入力４２から連続するウェイポイントを作ることによりトレース入力４２をモデル化することが含まれてよい。トレース入力４２が、直線経路を含む連続するウェイポイントとなるように分割され得ることが企図される。次いで、これらの直線経路が、選択される航空機の性能属性をベースとして使用して曲線経路へと変換され得る。このようにして、トレース入力４２をモデル化することには、曲線適合を用いてトレース入力４２をモデル化することも含まれ得る。任意適切なカーブフィッティング手法が使用され得る。これには、トレース入力４２の曲線適合からデータ点を抽出してそれらのデータ点を線形セグメントを用いて接続することが含まれてよい。抽出されるデータ点が、最終的な飛行経路４６を形成することになる種々のウェイポイントであってよいことが企図される。この例では、最終的な飛行経路４６を作ることにはデータ点から曲線を作ることが含まれてよく、この曲線は航空機１０の性能属性に従って制約を受ける。最終的な飛行経路４６を作ることには、制御装置３０によりデータベースから得られ得る地理的制約および気象制約のうちの少なくとも１つにより曲線を制約することが含まれてよい。

すなわち、曲線状のセグメントおよびウェイポイントが、その周りエリアおよび航空機１０の属性が意図される経路を阻害または妨害するかどうかを決定することを目的として制御装置３０によって解析され得る。実施中、１つまたは複数の制約が、１組の実行可能命令を含むコンピュータプラグラムに変換され得るアルゴリズムに変換され得、このコンピュータプログラムは制御装置３０によって実行され得、ここでは、制御装置３０は、ＦＭＳに入れられるウェイポイントにアクセスことができる。このようにして、１つまたは複数の特定のウェイポイントおよび／またはセグメントが制約と比較され得、それにより、ウェイポイントおよび／またはセグメントが制約を満たすかどうかの決定が行われ得る。制約を満たす場合、ウェイポイントおよび／またはセグメントが適合であるとみなされ得る。航空機１０がその経路を実現することができない場合、制御装置３０が、実現可能な曲線経路を作るようにこの１組のセグメントおよびウェイポイントを適合させることができ、これをユーザに提案することができる。この提案される代替経路は、性能、地勢、気象などが許容する範囲で可能な限り元のトレースされた経路に接近してよい。

地勢などのデータベース内の情報および航空機性能情報を基準として最終的な飛行経路４６が実現不可能である場合、最終的な飛行経路４６が、実現可能な最終的な飛行経路４６を作るように適合され得る。実現可能な最終的な飛行経路４６を作ることを目的として、気象、地勢、固定障害物、移動障害物、および、航空機の飛行特性、のうちの少なくとも１つを含む任意の種々の情報に基づき、最終的な飛行経路４６が適合され得ることが企図される。

最終的な飛行経路４６をフライトディスプレイ２２上に表示する際に、実現可能な最終的な飛行経路４６が表示され得ることが企図される。このような実現可能な最終的な飛行経路４６はフライトディスプレイ２２上に表示され得、最終的な飛行経路４６と実現可能な最終的な飛行経路４６との間での任意の変更がフライトディスプレイ２２上に示され得る。制御装置３０は、この実現可能な飛行経路４６が最終的な飛行経路４６として表示される前に、その示される変更の承認を受信することができる。

最終的な飛行経路４６が１つのみ示されているが、制御装置３０は、トレース入力４２と、トレース入力４２の位置に関連する種々の制約と、航空機１０の属性とに基づいて、複数の実現可能な最終的な飛行経路を作ることができる。制御装置３０は複数の実現可能な最終的な飛行経路をフライトディスプレイ２２上に表示することができる。次いで、制御装置３０は、表示される複数の実現可能な最終的な飛行経路のうちの１つをユーザが選択するのを判断することができる。制御装置３０がこのようなユーザの選択を受信すると、ユーザによって選択された最終的な飛行経路４６がフライトディスプレイ２２上に表示され得る。

ここでもやはり、最終的な飛行経路４６または実現可能な最終的な飛行経路４６は曲線状であってもよい。この場合、曲線経路は直線経路のセグメントおよび直線経路のウェイポイントとなるように逆に変形される。この最終的な経路はユーザによる選択が行われるように表示され、この経路における任意の変更が、ユーザが承認を与えることできるようにするためにまたはユーザが修正を加えることできるようにするために、強調表示されるおよび記号を用いて表示される。

上述の実施形態は種々の利益を提供し、これには、操縦士が飛行経路を迅速に入力することができることが含まれる。本発明の実施形態の技術的効果は、ユーザによって入力される飛行経路に基づいて最終的な飛行経路のグラフィック表示の提示を操縦士が受けること、および、地勢と、気象と、入力される飛行経路を影響し得る飛行特性などの別の情報とを考慮するために飛行経路を修正することになるようなデータが考慮に入れられることである。また、これにより、地勢、気象、および、別の飛行特性に関連させて飛行経路を含む任意の事柄を搭乗員が認識することが可能となり得る。ユーザが飛行経路を選択する際にこのデータを手作業的に確認する必要がないことから、上記の実施形態はパイロットインターフェースを単純化し、時間を節約するのを可能にする。代わりに、飛行経路はこのデータを考慮して訂正される。現在のユーザによって入れられる情報では、複数のウェイポイントが分断される可能性があり、それらの間を接続することは実行不可能であり、その場合はユーザが解決しなければならない。

ここに記載される説明は、最良の形態を含めた本発明を開示するために、さらには、任意のデバイスまたは任意のシステムを製造および使用することならびに採用される任意の方法を実施することを含めて、当業者が本発明を実施するのを可能にするために、複数の例を使用する。特許を受けることができる本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者には思い付く別の例を含むことができる。このような別の例は、特許請求の範囲の文字通りの意味と違わない構造的要素を有する場合には、または、特許請求の範囲の文字通りの意味とほぼ違わない等価の構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図される。

１０ 航空機
１２ コックピット
１４ シート
１６ シート
１８ コックピット計器パネル
２０ 計器
２２ フライトディスプレイ
２４ タッチスクリーン表面
２６ カーソル制御デバイス
２８ 多機能キーボード
３０ 制御装置
３２ プロセッサ
３４ メモリ
４０ 地図
４２ トレース入力
４４ ウェイポイント
４６ 最終的な飛行経路
４８ ウェイポイント

Claims (18)

1. 航空機のための飛行経路を選択して前記航空機のフライトデッキのタッチスクリーンディスプレイ上に表示するための方法であって、
   前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示される地図上の選択される飛行経路の、前記タッチスクリーンディスプレイ上で物理的にトレースされるルートを示すトレース入力を制御装置が受信するステップと、
   前記航空機が前記トレース入力の経路を実現することができない場合、前記制御装置が、前記航空機が飛行することができる最終的な飛行経路を、前記トレース入力および前記航空機の性能属性から自動的に作るステップと、
   前記最終的な飛行経路を前記フライトデッキの前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示するステップと、
   を含む、方法。
2. 解析を行うために前記トレース入力をモデル化するステップをさらに含み、ここでは、この解析が前記最終的な飛行経路を作るのに使用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記トレース入力をモデル化するステップが、前記入力から連続するウェイポイントを作ることにより前記トレース入力をモデル化するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記トレース入力をモデル化するステップが、曲線適合を用いて前記トレース入力をモデル化するステップを含む、請求項２に記載の方法。
5. 曲線適合を用いて前記トレース入力をモデル化するステップが、前記曲線適合からデータ点を抽出してそれらのデータ点を線形セグメントを用いて接続するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記データ点がウェイポイントである、請求項５に記載の方法。
7. 前記最終的な飛行経路を作るステップが前記データ点から曲線を作るステップを含み、ここでは、前記曲線が、前記航空機の前記性能属性に従って制約を受ける、請求項５に記載の方法。
8. 前記最終的な飛行経路を作るステップが、地理的制約および気象制約のうちの少なくとも１つにより前記曲線を制約するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記航空機の前記性能属性、前記地理的制約および前記気象制約が、データベース内に含有される、請求項８に記載の方法。
10. 実現可能な最終的な飛行経路を作るために前記最終的な飛行経路を適合させるステップをさらに含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 前記最終的な飛行経路が、前記実現可能な最終的な飛行経路を作ることを目的として、気象、地勢、固定障害物、移動障害物、および、前記航空機の飛行特性、のうちの少なくとも１つに基づいて適合される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記最終的な飛行経路を前記フライトデッキの前記ディスプレイ上に表示するステップが、前記実現可能な最終的な飛行経路を表示するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 複数の実現可能な最終的な飛行経路を作るステップと、前記複数の実現可能な最終的な飛行経路を表示するステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記表示される複数の実現可能な最終的な飛行経路のうちの１つをユーザが選択するのを判断するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記最終的な飛行経路を前記フライトデッキの前記ディスプレイ上に表示するステップが、前記決定されたユーザによって選択された実現可能な飛行経路を表示するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記実現可能な最終的な飛行経路が曲線状である、請求項１０に記載の方法。
17. 前記最終的な飛行経路と前記実現可能な最終的な飛行経路との間での変更を示すステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
18. 前記実現可能な飛行経路を表示する前に、前記示される変更の承認を受信するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。