JP6517453B1 - 航空機ドッキングシステムのレンジの最適化 - Google Patents

Abstract

本発明は、スタンドに関連するボリューム（１２０）を走査するように構成された光による検証位置決めシステムと、空港監視システムから監視データを受信するように構成された受信部とを備え、光による検証位置決めシステムは、さらに、受信した監視データに基づいて被走査ボリュームの範囲を制御するように構成された航空機ドッキングシステムに関する。

Description

本発明は、一般に、航空機ドッキングシステムに関し、特に、空港監視システムから情報を受信し、受信した情報を用いて、スタンドへの航空機の誘導中に光による検証位置決めシステムを制御する航空機ドッキングシステムに関する。

大規模空港では、乗客の航空機への乗り降りにボーディングブリッジを使用するのが一般的である。ボーディングブリッジは、通常、航空機への乗り降りに際して、乗客が天候の影響を受けたり、航空機の駐機場所であるドッキングエリアやスタンドへ立ち入ったりすることなく航空機への乗り降りが可能なように、高さ調節や伸縮が可能なものである。

航空機へボーディングブリッジを装着させるためには、スタンドの所定の停止位置まで航空機を誘導する必要がある。一般に、操縦士は、地面に塗装が施され所定の停止位置まで続く誘導ラインに従って誘導される。また、航空機の操縦室内からスタンドやドッキングエリアが見える範囲が限られているため、操縦士は通常、地上誘導員に誘導されるか、最近では、駐機位置指示灯（ＶＤＧＳ：ｖｉｓｕａｌ ｄｏｃｋｉｎｇ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ）に従って誘導される。

ＶＤＧＳは、通常、スタンドに関連する場所、例えば、ターミナルビル等に位置する場所からレーザパルス等の光パルスを発して動作する。光パルスは、通常、誘導ラインに沿った方向に発せられ、誘導ラインに従って接近してくる航空機がその光パルスを検出器に向けて反射する。そして、ＶＤＧＳの制御部が、停止位置に接近するときの航空機までの距離を算出してもよい。または、接近する航空機のさまざまな部分で光パルスが反射されるように、スタンドエリアのさまざまな方向に光パルスを向けて、より複雑なスタンドエリアボリューム走査が行われてもよい。この場合、航空機までの距離が求められるだけでなく、反射光の解析により航空機の種類を特定することもできる。

また、ＶＤＧＳは、操縦士側からの視界が良い場所、例えば、ターミナルビル等、に設けられた表示部を備えてもよい。表示部は、航空機が停止位置へ操縦されている間、操縦士に文字や記号で誘導を与えてもよい。

しかし、ＶＤＧＳのレンジはさまざまな理由から限られている。光パルスの最大エネルギーは、目の保護に関するレーザの安全基準に準拠するため制限が課せられる。接近中の航空機の操縦士は、光パルスに直接さらされるため、光エネルギーが強すぎると目に損傷を受ける可能性があることが知られている。また、同様のことが、スタンドエリアの地上作業員にも当てはまる。

また、スタンドエリアの大気条件もＶＤＧＳのレンジに影響を及ぼす。特に、天候条件が霧や豪雨等の場合、大気は光パルスを減衰させ、吸収し、散乱させる。このように、レーザが装備されたＶＤＧＳの有効レンジは、通常、理想的な条件下では１００〜２００ｍのものとなる。

航空機が駐機位置（停止位置）に向かって走行しているとき、接近している航空機をできるだけ早く検出することが重要となる。このような早期検出は安全面から特に重要なことである。すなわち、接近中の航空機は、地上にある物体だけでなく、ボーディングブリッジやターミナルビル自体に航空機が接触する可能性を最小限に抑える方法でスタンドに接近しなければない。また、早期検出により、より良好な誘導を操縦士に提供できるとともに、接近中の航空機の機種やバージョンをＶＤＧＳがより良好に決定できるようになる。機種やバージョンをこのように良好に決定できるようになることは特に重要である。航空機が停止位置に達したときに、ボーディングブリッジを航空機に正確に位置合わせする必要があるためである。

ＶＤＧＳの動作は、以下の２つのステージ、すなわち、捕捉ステージと追跡ステージとに大別できる。捕捉ステージにおいて、ＶＤＧＳは、航空機を検出／発見するためにスタンドに関連するボリュームを走査する。また、追跡ステージにおいて、ＶＤＧＳは、物体／航空機を見つけると、航空機の機種やバージョンの判定を試みるとともに、航空機を停止位置に誘導する。空港のレイアウトによっては、特に、スタンドの配置によっては、捕捉ステージ中、ＶＤＧＳが走査を行うボリュームを大きくすることが必要になる場合がある。すなわち、スタンドによってはカバーエリアが広いもの（通常、想定される最大サイズの航空機に相当するエリア、例えば、８０メートル四方のエリア）があり、この場合、スタンドの遠方側まで届くように、ＶＤＧＳのレンジを大きくする必要がある。さらに、ＶＤＧＳは、側方から接近する物体（航空機）を捕捉するために広角にわたって走査できる必要がある。

従来、航空機を早期に検出するために、停止位置から離れたスタンドエリア内のより奥側の位置、例えば、スタンドエリアの侵入地点に関連した別のポストや、スタンドエリアの侵入地点により近いボーディングブリッジの一部などにＶＤＧＳを配置するさまざまな試みがなされてきた。しかしながら、スタンドエリア内の物体の数は最小限に抑えることが望ましいため、美感面や安全性の面の双方から、このような配置の実現には厳しい制限が課せられる。

したがって、航空機を特定し停止位置へ誘導するシステムおよび方法への需要が依然として存在する。さらに、霧、豪雨、雪等の好ましくない環境条件下でも信頼性のある動作を提供するとともに、駐機対象の航空機の機種を誤って特定する可能性を低減する上記システムおよび方法も依然として必要とされている。

以上の点から、本発明の目的は、発光パルスのエネルギーを有害となりうるレベルまで上げることなく、ＶＤＧＳの有効レンジを最適化するとともに、好ましい環境下で、その有効レンジを高めることである。

第１の態様によれば、本発明は、スタンドに関連するボリュームを走査するように構成された、光、好ましくはレーザ、による検証位置決めシステムと、空港監視システムから監視データを受信するように構成された受信部とを備え、光による検証位置決めシステムは、さらに、受信した監視データに基づいて被走査ボリュームの範囲を制御するように構成された航空機ドッキングシステムによって実現される。

この実施形態による利点は、光による検証位置決めシステムが、受信した監視データに基づいた一定範囲のボリュームを走査しうることである。すなわち、スタンドに関連するボリュームをむやみに走査するのではなく、光による検証位置決めシステムは、着目度が高いと判定されたボリュームの走査に焦点を当てるために受信した監視データを使用しうる。一例として、あるボリュームに航空機が存在していること、またはまもなく存在することになることを監視データが示せば、そのボリュームは着目すべきボリュームであると判定されてもよい。このように、光による検証位置決めシステムは、空港監視システムによって与えられるデータに基づいて、スタンドに関連するボリュームの走査を非常に効率的に行う。本明細書において、「スタンドに関連するボリューム」という表現は、スタンドエリアを実質的に囲むボリュームを意味する。航空機は、スタンドエリア内に駐機されうる。ボリュームは、好ましくは空港の誘導路に向かう方向において、スタンドエリアよりも広いエリアを囲むような範囲を有してもよい。ボリュームの形状は、光による検証位置決めシステムの配置によってさまざまなものであってもよい。スタンドは、駐機した航空機に乗客が乗り降りできるようにターミナルビルの前方に配置されてもよい。その代わりに、または追加的に、スタンドは、ターミナルビルから離れた位置に配置されてもよい。離れた位置にあるスタンドは、稼働していない航空機を駐機させるためや、離れたスタンドエリアから別の場所へさらに移動させるために、乗客を搭乗させたり降ろしたり、貨物を積んだり降ろしたりするために使用されてもよい。

さらなる利点は、受信した監視データと、スタンドに関連するボリュームを走査して得られるデータとを組み合わせることで、空港のどの場所でも航空機の位置を高精度に求められることである。さらに、空港監視システムの協働センサにより、接近する航空機についてのさらなるデータ、例えば、航空機固有の識別データ等、を取得することもできる。通常、空港監視システムは、滑走路や誘導路上の航空機の位置は高精度に求められるが、航空機がスタンドエリア、特に、ターミナルビルの近くへと接近するにつれ、空港監視システムからの位置データの精度が落ちてくる。これは、空港監視システムのセンサの妨げ（すなわち、レーダパルスの妨害、反射および多重伝播／ゴーストによる読み誤り等）となるビルや他の構造体等が存在するためである。

以下に開示する好ましい実施形態において、航空機ドッキングシステムは、光による検証位置決めシステムを利用する。なお、別の例として、航空機ドッキングシステムは、ボリュームを走査するためのレーダや他の手段（例えば、カメラ）を備えてもよい。前者のレーダの場合、走査の分解能が、接近中の航空機の位置の検出および決定が可能な高さのものとなるように、十分に幅が狭いレーダビームを放出するレーダアンテナが利用されてもよい。後者の場合、航空機の位置を検出し決定するためのカメラや関連する画像認識ソフトウェアが利用されてもよい。接近する航空機によって反射されるように放出する光として、レーザの代わりに可視光や赤外線光が使用されてもよい。

光による検証位置決めシステムは、ボリュームのさまざまな方向に光を放出するように構成された少なくとも１つのレーザ送信機と、ボリューム内の物体から反射された光を検出するように構成された検出器とを備えてもよい。

この実施形態による利点は、ボリューム全体の走査に使用するレーザ送信機の数を限定することで、システムをコンパクト化しうることである。接近中の航空機の位置および機種を決定するために用いる送信機が、方位および高度を広角走査するように構成されたものであれば、送信機の数は１つでもよい。少なくとも１つのレーザ送信機は、角錐（例えば、四面体や五面体）状のボリュームが走査されうるようにさまざまな方向に光を放出するように構成されてもよい。その代わりに、または追加的に、２つ以上のレーザ送信機を連携させて使用してもよく、これらの送信機は、他の形状、例えば、矩形等、のボリュームが走査されうるようにさまざまな方向に光を放出するように構成されてもよい。

光による検証位置決めシステムは、受信した監視データに基づいて被走査ボリュームのサイズを小さくするように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、ボリュームのサイズが小さいほど、走査が早く終わるということである。一例として、スタンドに関連する当初のボリュームよりも小さなサブボリュームに航空機が存在していること、またはまもなく存在することになることを監視データが示していれば、それにより、光による検証位置決めシステムは、走査をそのサブボリュームに集束させてもよい。本明細書において、「サイズを小さくする」という表現は、光による検証位置決めシステムが、被走査ボリュームの形状に応じて、任意の寸法の被走査ボリュームのサイズを小さくするように構成されてもよいことを意味する。

光による検証位置決めシステムは、受信した監視データに基づいて被走査ボリュームを横向きにシフトするように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、受信した監視データに基づいて着目対象であると決定されたボリュームを走査しうることである。一例として、現在の被走査ボリュームから横向きに変位したボリュームに航空機が存在していること、またはまもなく存在することになることを監視データが示していれば、光による検証位置決めシステムは、着目するボリュームが走査されるように被走査ボリュームを横向きにシフトしてもよい。本明細書において、「横向き」という用語は、光による検証位置決めシステムが、任意の方向にボリュームを並進移動させうること、またはボリュームが新たな方位角または仰角に向けられるようにボリュームを角変位させうることを意味する。

光による検証位置決めシステムは、レーザ検証位置決めシステムから半径方向外向きの方向に広がるボリュームを走査するように構成されてもよく、半径方向におけるボリュームの範囲を制限して被走査ボリュームのサイズを小さくするように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、光による検証位置決めシステムが、例えば、空港の誘導路に向けて所望の距離に達するように被走査ボリュームのサイズを小さくしうることである。一例として、スタンドの視程は、光による検証位置決めシステムから半径方向外向きの方向に被走査ボリュームを小さくすることに相応するように制限されてもよい。本明細書において、「半径方向」という用語は、当該方向が１つのレーザ送信機から半径方向外向きに伸びることを意味する。その代わりに、または追加的に、半径方向は、一列に配設された複数の送信機からなる群から伸びる法線ベクトルと定義される。その代わりに、または追加的に、半径方向は、複数の送信機からなる群のうちの１つのレーザ送信機から半径方向外向きに伸びる方向として定義される。

光による検証位置決めシステムは、光による検証位置決めシステムから半径方向外向きの方向および当該半径方向を横断する方向に広がるボリュームを走査するように構成されてもよく、横断方向におけるボリュームの範囲を制限して被走査ボリュームのサイズを小さくするように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、ボリュームのサイズが横方向または縦方向に小さくなるほど、走査が早く終わるということである。本明細書において、「横断」という用語は、光による検証位置決めシステムが、当該システムからの方向から見て、被走査ボリュームの幅や高さを小さくしうることを意味する。一例として、光による検証位置決めシステムは、被走査ボリュームの幅が狭くなるように方位角ビームパターンを低減させるように設けられてもよい。その代わりに、または追加的に、光による検証位置決めシステムは、ボリュームの高さが低くなるように仰角ビームパターンを低減させるように設けられてもよい。

その代わりに、または追加的に、複数の送信機からなる群のうちの１つ以上のレーザ送信機が、ボリュームの横方向のサイズが小さくなるように当該レーザ送信機の送信力を低減するように制御されてもよい。

受信した監視データは、航空機の識別データ、機種、バージョンおよび位置の少なくとも１つを含むものであってもよい。

この実施形態による利点は、航空機ドッキングシステムが、スタンドに接近中の航空機に関する事前通知を得ることである。航空機の識別データ、機種およびバージョンは、航空機の検証を行いやすくするために、航空機の特性や外観を決定するために用いられてもよい。その代わりに、または追加的に、航空機の識別データ、機種およびバージョンは、航空機の位置について外部のデータベースに照会するために用いられてもよい。位置データは、被走査ボリュームの範囲が航空機に向けられるように、および／または、被走査ボリュームの範囲が航空機が存在しているサブボリュームまたは航空機がまもなく存在することになるサブボリュームに制限されるように、被走査ボリュームの範囲を制御するために用いられてもよい。その代わりに、または追加的に、位置データは、受信した位置にある航空機の識別データ、機種および／またはバージョンについて外部のデータベースに照会するために用いられてもよい。位置データは、航空機の速度および進路を算出するために用いられてもよい。

受信した監視データは、空港の現在の気象条件に関する情報を含んでもよい。

この実施形態による利点は、光による検証位置決めシステムが、空港の現在の気象条件に応じて、被走査ボリュームのサイズおよび／または形状を制御しうることである。一例として、豪雨や雪、霧など、現在空港が影響下にある気象条件により、光による検証位置決めシステムの視程が制限されてしまうことがある。この状況において、光による検証位置決めシステムは、離れた距離にある物体が低い確率でしか検出できないため、レンジレーザ送信機／検出器を減らすことで、被走査ボリュームのサイズを小さくするように決定してもよい。

空港監視システムは、地上走行用レーダ、ＡＤＳ−Ｂ、Ｍｏｄｅ−ＳおよびＧＰＳの少なくとも１つのシステムであってもよい。

この実施形態による利点は、航空機ドッキングシステムが、空港にすでに配備されているシステムからのデータを受信しうることである。受信機は、被走査ボリュームのサイズおよび／または形状の信頼性の高い制御を行いやすくするために、これらのシステムとのインタフェースとして機能する。

光による検証位置決めシステムは、被走査ボリュームに存在する航空機を検出するように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、光による検証位置決めシステムが、被走査ボリュームに存在する航空機を検出するために被走査ボリュームの範囲の制御が最適化される捕捉状態において動作してもよいことである。被走査ボリュームは、信頼性のある検出が行われるように、ある範囲の方位角、仰角およびレンジを有するものであってもよい。被走査ボリュームの範囲は、スタンドの駐機位置からできるだけ離れた位置にいる航空機を検出するために最大レンジが達成されるように設定されてもよい。被走査ボリュームの範囲は、受信した監視データが航空機の不確実な位置を示せば、できるだけ広いボリュームが走査されるように設定されてもよい。被走査ボリュームの範囲は、受信した監視データが高い確実性で航空機の位置を示すものであれば、狭いボリューム（方位角および／または仰角）が走査されるように設定されてもよい。

光による検証位置決めシステムは、被走査ボリュームにいる航空機を検証するように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、航空機がボリュームにおいて検出されると、航空機が確実に検証されるように、光による検証位置決めシステムがボリュームの範囲を制御してもよいことである。被走査ボリュームの範囲は、ボリューム内で検出された物体の高分解能の読取値［ｓｃａｎ］を与えるために狭いボリューム（方位角および／または仰角）が走査されるように設定されてもよい。受信した監視データに基づいて、光による検証位置決めシステムは、航空機の顕著な特徴を検出するために、検出された航空機の特定の部分が走査されるように、ボリュームの範囲を制御してもよい。受信した監視データは、航空機の機種および／またはバージョンに関する情報を含んだものでもよい。この場合、システムは内部または外部のデータベースに照会してもよく、これにより、航空機の顕著な特徴（エンジン等）の相対位置を求めてボリュームの範囲をさらに制御し、すなわち、顕著な特徴に焦点を合わせることで、航空機の機種および／またはバージョンの検証が容易に行われるようにしてもよい。

処理部は、航空機の識別データ、機種およびバージョンの少なくとも１つを検証するために、光による検証位置決めシステムを制御するように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、航空機ドッキングシステムまたは航空機ドッキングシステムに作動的に接続された任意の他の実体が、検証に基づいた動作を行いうることである。航空機ドッキングシステムは、検証が失敗した場合、航空機を停止させるように航空機の操縦士に指示してもよい。航空機ドッキングシステムは、検証が失敗した場合、範囲が制御されたボリュームの新たな走査を開始してもよい。

処理部は、上記識別データに基づいてデータベースから航空機の機種および／またはバージョンを読み出すように構成される。

この実施形態による利点は、システムのメンテナンスを行いやすいことである。データベースは、システムの内部のものであっても、外部のものであってもよい。内部のデータベースは、航空機データベースシステムに接続されることで定期的にまたは時折更新されてもよい。システムは、必要に応じて外部のデータベースに照会してもよい。外部のデータベースは、空港管制当局の管理下に置かれることで、高信頼性のデータが保存されたデータベースであってもよい。

航空機ドッキングシステムは、航空機データを空港監視システムに提供するように構成されたインタフェースを備えてもよい。インタフェースは、データベースを介して航空機データを空港監視システムに提供するように構成されてもよい。

この実施形態による利点は、航空機ドッキングシステムから空港監視システムに航空機データを提供することによって、空港のどの位置にいても高精度で空港監視システムが航空機の位置を把握しうることである。通常、空港監視システムは、滑走路や誘導路上の航空機の位置は高精度に求められるが、航空機がスタンドエリア、特に、ターミナルビルの近くへと接近するにつれ、空港監視システムからの位置データの精度が落ちてくる。これは、空港監視システムのセンサの妨げ（すなわち、レーダパルスの妨害、反射および多重伝播／ゴーストによる読み誤り等）となるビルや他の構造体等が存在するためである。本実施形態による空港監視システムは、スタンドエリアにおいて航空機ドッキングシステムによって取得された航空機データを受信するため、上記問題は軽減される。

航空機ドッキングシステムは、航空機の検証された識別データ、機種、バージョンおよび位置の少なくとも１つを含む航空機データを提供してもよい。

この実施形態による利点は、空港監視システムが、スタンドエリア内の航空機に関するさらに詳細なデータを受信しうることで、空港、特に、スタンドエリア内の安全性を高めうることである。

本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。

一般に、特許請求の範囲において用いられたすべての用語および表現は、本明細書において明確に定義されていない限り、当技術分野において当業者が認識する通常の意味に従って解釈されるべきものである。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ（と組み合わされた要素、装置、構成要素、手段、ステップ等）」についてのすべての言及は、明確な言及がない限り、前記要素、装置、構成要素、手段、ステップ等の少なくとも１つのものを指す非限定的なものとして解釈されるべきである。本明細書に開示される任意の方法のステップは、明確な言及がない限り、開示された通りの順序で実行される必要はない。

本発明の上記ならびにさらなる目的、特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態の以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明によりさらに深く理解されるであろう。なお、図面において、同様の要素には同様の参照符号を用いている。

本発明の第１の実施形態による航空機ドッキングシステム１００の概略図である。 本発明の第１の実施形態による航空機ドッキングシステム１００の概略図である。 本発明の第２の実施形態によるドッキングシステムを示す図である。 本発明の第３の実施形態によるドッキングシステムを示す図である。 本発明の第４の実施形態によるドッキングシステムを示す図である。

図１ａおよび図１ｂは、本発明の第１の実施形態による航空機ドッキングシステム１００の概略図である。航空機ドッキングシステム１００は、光による検証位置決めシステム１１０を備える。光による検証位置決めシステムは、ボリューム１２０、またはスタンド１３０に関連する、以下に詳細に記載する垂直方向または水平方向のセクタのようなスタンドに関連するボリュームの一部を走査するように構成される。図１において、ボリューム１２０の２Ｄ投影が破線１２１、１２２で示されている。前述したように、好ましい実施形態の以下の記載において、本システムは、光による検証位置決めシステム１１０の光源としてレーザ送信機を用いて開示する。しかしながら、この代わりとして、ドッキングシステムは、レーダ、集束光ビームまたはボリュームを走査するための他の光学手段（例えば、カメラ）が装備されてもよい。

レーザによる検証位置決めシステム１１０は、ボリューム１２０のさまざまな方向にレーザパルスを放出するように構成された少なくとも１つのレーザ送信機１１１を備える。一例として、レーザ送信機１１１に２つのミラー（図示せず）を設けることにより、レーザを向けてレーザパルスをスタンドエリアにわたって外向きに反射させることが可能である。一方のミラーがレーザの水平角度を制御し、他方のミラーが垂直角度を制御する。各ミラーはそれぞれのステップモータによって制御され、ステップモータは、特定のパターンに従って走査を行う（すなわち、レーザパルスを異なる方向に向ける）ために、プロセッサ（図示せず）によって制御される。検出器１１２は、レーザ送信機１１１のレンジ内の物体によって反射されたレーザパルスを検出する。

本発明によれば、光による検証位置決めシステム１１０は、固定間隔（例えば、角度間隔０．１°）で所定の角度の範囲（例えば、±１０°）内の連続水平走査を達成するように水平ミラーを制御する。検出器１１２からの応答毎に１角度間隔進ませる。レーザパルスは、所定の周波数（例えば、４００Ｈｚ）で放出され、２．５ｍｓ毎に検出器１１２から新たな読取値が得られる。

同様に、垂直ミラーは、２．５ｍｓ毎に１ステップの固定間隔（例えば、角度間隔０．１°）で所定の角度の範囲（例えば、＋２０°から−３０°までの範囲）内で垂直走査を達成するように制御されうる。

走査手順についてのより詳細な記載は、例えば、本出願人により出願された米国特許第６，５６３，４３２号明細書から得られる。

すなわち、図１ｂを参照すると、レーザ送信機１１１は、光ビームが破線１２１を進む一方の終点から、光ビームが破線１２２を進む他方の終点まで水平方向にボリューム１２０を走査するように構成される。水平方向の間隔毎に、一方の終点、例えば、レーザ送信機１１１は、地上面に対して＋２０°から他方の終点、例えば、地上面に対して−３０°までの垂直方向にボリューム１２０を走査するように構成される。この方法で、レーザ送信機１１１に頂点を有する角錐状のボリューム１２０が走査される。別の実施形態において、ミラーは、異なる形状、例えば、円錐状、のボリュームを走査するように制御されてもよい。

別の実施形態において、２つ以上のレーザ送信機１１１が連携して用いられてもよく、他の形状、例えば、矩形状、のボリュームが走査されうるようにさまざまな方向に光を放出するように構成されてもよい。すなわち、一例として、スタンドに関連するターミナルビルに４つのレーザ送信機１１１および検出器１１２を数メートル離して矩形状に配置し、各送信機／検出器からの寄与分を組み合わせることで、スタンドエリアのより広い部分（特に、ターミナルビルにより近いスタンドエリアの端）が効率的に走査されてもよい。

航空機ドッキングシステム１００は、空港監視システム１５０から監視データを受信するように構成された受信部１４０をさらに備える。空港監視システム１５０は、航空機ドッキングシステム１００から離れた位置にあってもよく、空港内の複数の実体間で共有されるものであってもよい。通常、空港監視システムは、空中および地上（滑走路および誘導路）の航空機１９０を観測追跡し、空港の航空管制塔１７０に状況認識のための補助を提供する。空港監視システム１５０は、空港内のトラックやプッシュバックトラクタなどの任意の他の物体を追跡してもよい。また、空港監視システム１５０は、空港内の複数のディスプレイでさらに利用するためのデータを中央データベース１６０に提供することで、例えば、空港にいる人への航空機１９０の到着便に関する情報提供等を行ってもよい。特に、航空機ドッキングシステム１００は、識別データに基づいて、空港監視システム１５０または中央データベース１６０から航空機の機種および／またはバージョンを読み出してもよい。

空港監視システム１５０は、地上走行用レーダ、デジタル空港監視レーダ（ＤＡＳＲ）、放送型自動従属監視（ＡＤＳ−Ｂ）、モードＳ（Ｓｅｌｅｃｔ）（Ｍｏｄｅ−Ｓ）および／または全地球測位システム（ＧＰＳ）のシステムに基づいたものであってもよい。空港監視システム１５０は、空港の１つ以上のドッキングシステムに監視データを一斉送信してもよい。その代わりに、または追加的に、特定のドッキングシステムが、必要に応じて、空港監視システム１５０からの監視データを要求してもよい。空港監視システム１５０は、上述した中央データベース１６０を備えてもよく、この場合、監視データは、要求に応じて、または一斉送信によって、中央データベース１６０から１つまたは複数のドッキングシステム１００に送信される。中央データベース１６０から監視データを送信する代わりとして、または追加的に、監視システム１５０は、受取側（例えば、１つまたは複数のドッキングシステム１００等）に監視データを流してもよい。本実施形態は、中央データベース１６０との接続が一時的に利用できなくなった場合や、システムに関しデータを提供するためにデータベース１６０が使用されていない場合に有益である。受信した監視データは、空港監視システム１５０が監視する航空機１９０の識別データ、機種、バージョンおよび／または位置を含む。

一実施形態によれば、空港監視システム１５０は、空港での現在の気象条件に関する情報を含む監視データを提供する。気象情報は、光による検証位置決めシステム１１０の有効レンジを求めるために、航空機ドッキングシステム１００によって使用されてもよい。すなわち、空港の視界が、例えば、霧や豪雨等により極度に落ちていることを提供された気象データが示せば、レーザによる検証位置決めシステム１１０は、より遠くの距離にいる航空機１９０を検出することが困難になるか、または不可能になるほどに、レーザ（または他の集束光ビーム）の有効範囲が狭くなることを把握する。航空機ドッキングシステム１００は、このような状況において、現在のレーザ出力が最大許容出力に達していない場合、レーザ出力を上げるようにしてもよく、および／または、航空機ドッキングシステム１００は、操縦士やスタンドにいる人員に対して、航空機１９０の検出および追跡が高い信頼性で行えないことを警告してもよい。航空機ドッキングシステムは、レーザによる検証位置決めシステム１１０による高信頼性の検出が可能になるまで、監視データに存在する航空機データ（識別データ、機種、バージョン、位置）を用いて航空機１９０を追跡することにしてもよい。

監視データは、接近中の航空機の位置に関する情報を提供するため、航空機ドッキングシステムは、レーザによる検証位置決めシステム１１０によって提供されるデータをより良好に解釈しうる。すなわち、ボリュームの走査時に光による検証位置決めシステム１１０によって提供され、通常であれば、スタンドエリア内の視界が低下したことにより信頼性が低いものとして破棄される走査データが、空港監視データを利用して解釈されうる。その場合、例えば、航空機ドッキングシステムが観測する場所や観測する対象となるものを「把握」しているため、信号から航空機が検出されうる。

レーザによる検証位置決めシステム１１０は、受信した監視データに基づいて被走査ボリューム１２０の範囲を制御するように構成される。第１の例において、上述したような視界が低下した状況を参照すると、レーザによる検証位置決めシステム１１０は、図１ｂの矢印１８０で示すように、レーザによる検証位置決めシステム１１０の位置から半径方向外向きの方向１８０に広がるボリュームを走査するように構成され、半径方向１８０のボリュームの範囲を制限することによって、被走査ボリュームのサイズを小さくするように構成される。これを行うには、例えば、飛行時間が特定の閾値未満の反射光パルスしか受け取らないようにするだけでよい。すなわち、レーザによる検証位置決めシステム１１０が光学測距法として飛行時間を用いていれば、反射パルスは、ｔ＝２×Ｄ／ｃ秒後に検出器１１２に戻る。ここで、ｃは光速、Ｄは送信機１１１から反射物体（すなわち、航空機１９０）までの距離である。例えば、３３３．５ｎｓの時間ウィンドウ内で反射パルスを受けることで、半径方向において最大５０ｍまでの範囲にある物体が検出されることになる。それよりも後に届いた光パルス（半径方向にさらに離れた位置の物体から反射された可能性のある光パルス）は、信頼性がないものとして排除される。

第２の例において、図２を参照すると、レーザによる検証位置決めシステム２１０は、図２の矢印２８０で示すように、レーザによる検証位置決めシステム２１０の位置から半径方向外向きの方向２８０に広がるボリュームを走査するように構成され、受信した監視データから、被走査ボリューム２２０の範囲外の航空機２９０や他の物体に関する情報（例えば、個体情報および位置）が得られる。特に、ドッキングシステム２００側からすると、位置データにより物体の配置場所を把握するという意味では、位置データを監視データから得ようが、レーザによる検証位置決めシステム２１０が位置データを得ようが同じことである。このような構成により、ドッキングシステム２００の有効レンジ、すなわち、ドッキングシステム２００が航空機を検出、追跡できるレンジが拡張される。

航空機２９０は、空港監視システム２５０によって、例えば、ＡＤＳ−Ｂ送信２９１を利用して検出され追跡される。このように、航空機２９０に関する位置識別データは、空港監視システム２５０に既知のものとなる。この情報をドッキングシステム２００に提供し、レーザによる検証位置決めシステム２１０が得た位置決め検出データと統合することにより、レーザによる検証位置決めシステム２１０の有効レンジは、図２の破線２２１で示すように、空港監視システム２５０がカバーするレンジも範囲として含むように合成拡張される。

また、レーザによる検証位置決めシステム２１０と航空機２９０との間の経路に物体が存在しないことを監視データが示せば、レーザによる検証位置決めシステム２１０は、レーザによる検証位置決めシステム２１０の実際のレンジを拡張するために、レーザの送信出力を上げてもよい。

ただし、レーザによる検証位置決めシステム２１０と航空機との間に人が存在する場合、人に対して有害となりうるレベルまでレーザの送信出力を上げることがないような配慮が必要である。あるいは、規制により、接近の初期段階（航空機が遠く離れた位置にあるため、送信出力が上げられる場合）において、レーザによる検証位置決めシステム２１０と航空機２９０との間のエリアへの人の立ち入りを禁止するように定められてもよい。初期段階を過ぎると、航空機のスタンドエリアへの接近に伴い、レーザの送信出力は下げられてもよい。

別の実施形態において、ドッキングシステム２００は、レーザによる検証位置決めシステム２１０から受信した走査データ（例えば、航空機の位置や機種）を空港監視システム２５０に提供する。前述したように、空港監視システムは、通常、滑走路や誘導路上の航空機の位置は高精度に求められるが、航空機がスタンドエリア、特に、ターミナルビルの近くへと接近するにつれ、空港監視システムからの位置データの精度が落ちてくる。これは、空港監視システムのセンサの妨げ（すなわち、レーダパルスの妨害、反射による読み誤り等）となるビルや他の構造体等が存在するためである。ドッキングシステム２１０から空港監視システム２５０へ走査データを提供することで、空港監視システム２５０は、空港監視システム２５０の一部である他のセンサが信頼性のあるデータを提供できない場合であっても、スタンドエリア内でも航空機を高精度に追跡できることになる。

上述したように、被走査ボリュームのサイズは、半径方向に短くしてもよい。図３を参照すると、レーザによる検証位置決めシステム３１０は、レーザによる検証位置決めシステム３１０から半径方向外向きの方向および当該半径方向を横断する方向に広がるボリューム３２０を走査するように構成されてもよく、横断方向におけるボリューム３２０の範囲を制限して被走査ボリューム３２０のサイズを小さくするように構成されてもよい。

航空機３９０は、空港監視システム３５０によって、例えば、ＡＤＳ−Ｂ送信３９１を利用して検出され追跡される。このように、航空機３９０に関する位置識別データが空港監視システム３５０に既知のものとなる。この情報をドッキングシステム３００に提供することで、ドッキングシステム３００は、航空機３９０がレーザによる検証位置決めシステム３１０の有効レンジに侵入する前であっても（すなわち、被走査ボリューム３２０の範囲外に存在しても）、航空機３９０の想定位置を把握する。また、監視データが航空機３９０に関する識別データを含むため、ドッキングシステム３００は、航空機３９０についてどこを探索すればよいかだけではなく、どの機種の航空機３９０を探索すればよいのかも把握する。このようにして、レーザによる検証位置決めシステム３１０は、航空機３９０を探索するさいにむやみにボリュームを走査する必要がない。

航空機の位置に関する情報を利用することで、レーザによる検証位置決めシステム３１０は、図３の矢印３２１ａおよび３２２ａで示すように、水平方向の終点３２１および３２２が内向きに移動するようにレーザ送信機３１１のミラーを制御して被走査ボリューム３２０のサイズを小さくすることで、より小さなボリューム３２３が走査されるようにしてもよい。被走査ボリューム３２３のサイズの範囲を制限する場合、ドッキングシステムは、走査の分解能を高めるように選択してもよい。すなわち、ステップモータのステップサイズを小さくすることでミラーの角度ステップサイズを小さくしてもよい。あるいは、角度ステップサイズは変えなくてもよいが、その場合、１回の走査当たりの水平方向のステップ数が少なくなるので、ボリュームの走査時間が長くなる。さらなる別の例として、前述した両方の実施形態を組み合わせたものが実施されてもよい。すなわち、レーザによる検証位置決めシステム３１０は、分解能と走査速度との兼ね合いが適度にとれるようにステップ数を減らし、角度ステップサイズを小さくしてもよい。

図４を参照すると、レーザによる検証位置決めシステム４１０は、受信した監視データに基づいて被走査ボリューム４２０を横向きにシフトするように構成されてもよい。

航空機４９０は、空港監視システム４５０によって、例えば、ＡＤＳ−Ｂ送信４９１を利用して検出され追跡される。このように、航空機４９０に関する位置識別データが空港監視システム４５０に既知のものとなる。この情報をドッキングシステム４００に提供することで、ドッキングシステム４００は、航空機４９０がレーザによる検証位置決めシステム４１０の有効レンジに侵入する前であっても（すなわち、被走査ボリューム４２０の範囲外に存在しても）、航空機４９０の想定位置を把握する。また、監視データが航空機４９０に関する識別データを含むため、ドッキングシステム４００は、航空機４９０についてどこを探索すればよいかだけではなく、どの機種の航空機４９０を探索すればよいのかも把握する。

航空機の位置に関する情報を利用することで、レーザによる検証位置決めシステム４１０は、図４の矢印４２１ａおよび４２２ａで示すように、水平方向の終点４２１および４２２が横向きに移動するようにレーザ送信機４１１のミラーを制御して被走査ボリューム４２０の全体を横向きにシフトさせることで、被走査ボリューム４２０のサイズを変えずに、被走査ボリューム４２０の角度方向を変えてもよい。すなわち、レーザによる検証位置決めシステム４１０は、被走査ボリューム４２０の横断方向の幅／角度幅を制限しなくても、航空機４９０の存在が想定されるボリューム４２０を走査することによって航空機４９０をより高精度に検出することができる。さらに、上記に詳細に開示したように、より小さなボリューム４２３が走査されるように、被走査ボリューム４２０の横断方向における移動と被走査ボリューム４２０の制限とを組み合わせてもよい。

本発明は、主に、いくつかの実施形態を参照して上述した。しかしながら、当業者には明らかなように、上記に開示したもの以外の他の実施形態も同様に、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内のものである。

Claims (13)

1. スタンドに関連するボリューム（１２０、２２０；２２１、３２０、４２０）において、前記スタンドへの到着が見込まれる航空機（１９０、２９０、３９０、４９０）を監視するように構成された光による検証位置決めシステム（１１０、２１０、３１０、４１０）であって、前記監視は、前記航空機（１９０、２９０、３９０、４９０）の検出および追跡を含み、前記監視されるボリューム（１２０、２２０；２２１、３２０、４２０）は、少なくとも、前記光による検証位置決めシステム（１１０、２１０、３１０、４１０）により走査される被走査ボリューム（１２０、２２０、３２０、４２０）を含む、検証位置決めシステム（１１０、２１０、３１０、４１０）と、
   空港監視システム（１５０、２５０、３５０、４５０）から前記航空機（１９０、２９０、３９０、４９０）に関する監視データを受信するように構成された受信部（１４０）と、を備え、
   前記受信した監視データは、前記航空機（１９０、２９０、３９０、４９０）に関する位置データを含み、
   前記光による検証位置決めシステム（１１０、２１０、３１０、４１０）は、
   前記受信した位置データに基づいて前記被走査ボリューム（１２０、２２０、３２０、４２０）の範囲を制御し、
   前記受信した監視データに基づいて前記被走査ボリューム（４２０）のサイズを小さくし、
   前記受信した監視データに基づいて前記被走査ボリューム（４２０）の少なくとも一部をシフトするように、さらに構成される、
   航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
2. 前記光による検証位置決めシステム（１１０、２１０、３１０、４１０）は、前記被走査ボリューム（１２０、２２０、３２０、４２０）のさまざまな方向に光を放出するように構成された少なくとも１つのレーザ送信機（１１１、２１１、３１１、４１１）と、前記被走査ボリューム（１２０、２２０、３２０、４２０）内の物体から反射された光を検出するように構成された検出器とを備える、請求項１に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
3. 前記光による検証位置決めシステム（３１０）は、前記光による検証位置決めシステム（３１０）から半径方向外向きの方向に広がるボリューム（３２０）を走査するように構成され、前記半径方向における前記ボリューム（３２０）の範囲を制限して前記走査されるボリューム（３２０）のサイズを小さくするように構成される、請求項１から２のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（３００）。
4. 前記光による光による検証位置決めシステム（３１０）は、前記光による検証位置決めシステム（３１０）から半径方向外向きの方向および前記半径方向を横断する方向に広がるボリューム（３２０）を走査するように構成され、前記横断方向における前記ボリューム（３２０）の範囲を制限して前記走査されるボリューム（３２０）のサイズを小さくするように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（３００）。
5. 前記受信した監視データは、航空機の識別データ、機種およびバージョンの少なくとも１つを含む、請求項１から４に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
6. 前記受信した監視データは、空港の現在の気象条件に関する情報を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
7. 前記空港監視システムは、地上走行用レーダＡＤＳ−Ｂ、Ｍｏｄｅ−ＳおよびＧＰＳのシステムのうちの少なくとも１つである、請求項１から６のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
8. 前記光による検証位置決めシステムは、前記監視されるボリュームにおける航空機（１９０、２９０、３９０、４９０）を検証するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
9. 前記光による検証位置決めシステムは、前記航空機（１９０、２９０、３９０、４９０）の識別データ、機種およびバージョンの少なくとも１つを検証するように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
10. 前記光による検証位置決めシステムは、前記識別データに基づいてデータベースからの前記航空機（１９０、２９０、３９０、４９０）の機種および／またはバージョンを読み出すように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
11. 航空機データを前記航空監視システムに提供するように構成されたインタフェースを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
12. 前記インタフェースは、データベースを介して前記空港監視システムに航空機データを提供するように構成される、請求項１１に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。
13. 前記航空機データは、前記航空機の検証済みの識別データ、機種、バージョンおよび位置の少なくとも１つを含む、請求項１１または１２に記載の航空機ドッキングシステム（１００、２００、３００、４００）。

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