JP7086183B2 - 空港地上車両位置データを放送型自動従属監視(ads‐b)ネットワークインフラストラクチャへ追跡、処理および統合するための方法およびシステム - Google Patents

空港地上車両位置データを放送型自動従属監視(ads‐b)ネットワークインフラストラクチャへ追跡、処理および統合するための方法およびシステム Download PDF

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Description

本発明は、地上車両追跡報告システムに関し、特に、放送型自動従属監視(ADS‐B)ネットワークとの互換性を有し、これと統合される空港面管理に関する。
背景
空港は、航空機、ならびに空港および航空機の支援および整備に必要な地上車両(例えばサービス、食料、乗客、荷物等)で構成される車両交通を伴う、複雑な運用環境である。空港では毎年、航空機および車両が関与する事件および事故が発生しており、これらは深刻な結果をもたらす可能性がある。例えば、滑走路誤進入とは、移動エリアとして指定された空港の一部(滑走路、誘導路等)に、許可されていない航空機、車両または人員が進入してしまう事件である。これらが存在すると、離着陸を行う飛行機が物体に衝突する安全上のリスクが生じる。これらの事象の多くは、視程が低下して(例えば霧によって)、その結果、運航乗務員、航空管制官および飛行場で作業する支援要員の状況把握が妨げられうる期間に発生する。
加えて、空港内で運営される様々なサービス部門(例えば手荷物取扱者、警備、保守、地上作業員)が、車両の移動を追跡し、その位置を特定できることが重要である。フリート管理は、一連の機能、例えば車両の保守、車両テレマティクス(例えば診断、追跡)、運転者管理、燃料管理および健康安全管理を含みうる。適切なフリート管理により、車両への投資に関連するリスクを最小限に抑え、生産性と効率とを向上させ、車両およびその近傍の他の資産の安全性を確保することができる。
少なくとも上記の理由から、空港における車両、飛行機および他の資産の位置を追跡できることが重要である。従来、これらの位置を追跡するために空港面探知レーダ(SMR)が使用されてきた。SMRは、空港面の航空機および地上車両を探知するものである。SMRは、しばしば管制塔に取り付けられた回転アンテナを使用して、アンテナの範囲内の空港エリアを走査する。SMRが物体を探知すると、当該SMRは空港面上の物体の位置を表すリターンパルスまたは「ブリップ」を返すが、このリターンパルスは物体の種類、名称、機能または意図を識別するには不充分である。例えば、SMRは、空港面上の「何らかの」物体の存在を判別することはできるが、その物体が航空機であるか地上車両であるかを識別するには提供される詳細が不充分であり、その予測についてはなおさらである。したがって、SMRは、通常、目視または他のデータソースによって強化され、SMRの「ブリップ」に背景および意味を与えるため、空港のマップビューに重ね合わせることができる。
付加的なデータソースの一種として、放送型自動従属監視(ADS‐B)システムが挙げられる。ADS‐Bシステムは、航空機または地上車両がナビゲーション技術を用いて自らの位置を求め、周期的に放送する監視システムである。ADS‐Bシステムは、パイロットまたは外部出力に依存せずにその位置を放送または判別するため、「自動」システムである。ADS‐Bシステムは、航空機のナビゲーション技術に「従属」している。当該ナビゲーション技術は、無線ナビゲーション技術またはGPSナビゲーション技術を含むことができる。当該情報は、他の航空機および地上局に対し、位置、速度(水平方向および垂直方向)および意図を通知するために使用される。
ADS‐Bシステムは、一般に、3つの主要な構成要素、すなわち、地上インフラストラクチャ、送信構造および運用手順から構成されている。地上インフラストラクチャは、地上のADS‐Bアンテナ、受信したメッセージを関連する航空管制官(ATC)に送信するネットワークインフラストラクチャ、およびADS‐Bからの監視データを既存のRADARインフラストラクチャからの監視データと融合させるシステムを含むことができる。地上インフラストラクチャは、必要に応じて監視データを送受信するためのさらなる構造ユニットおよび/またはプログラミング部を含むことができる。送信ストラクチャは、送信源(例えば車両または航空機であり、メッセージ生成機能部および送信機能部を含む)として機能する。送信ストラクチャは、専用の978MHzのユニバーサルアクセストランシーバ(UAT)、GPSナビゲーションの送信源と対になった1090MHzのモードS「拡張スキッタ」トランスポンダ、または必要に応じて機能する任意のストラクチャを含むことができる。ADS‐Bデータリンクは、多数の機上アプリケーションおよび地上アプリケーションをサポートする。各アプリケーションには、独自の運用コンセプト、アルゴリズム、手順、規格およびユーザトレーニングがある。
例えば、「ADS‐B Out」送信機を備えた航空機は、航空機に関する情報、例えばID、その空間内位置、対気速度、高度および空中操縦情報を、データリンクを介して周期的に放送する。「ADS‐B In」受信機は、コンピュータ画面上でADS‐Bデータを受信し、解釈する。「ADS‐B In」受信機は、航空交通管制システムに統合され、または他の航空機に組み込まれて、空中および地上の双方におけるリアルタイムでの航空交通を正確に表すことができる。
ADS‐Bは、航空輸送にとって最も重要な技術の1つになりつつあるが、元々は航空機向けに設計された技術であり、現在、多くの地上車両で使用可能であるものの、単独では、空港地上車両およびモバイル機器に関連する位置追跡の課題を効率的に解決することはできない。
空港面移動管理の効率および有効性を改善するためには、空港地上車両およびモバイル機器のADS‐B追跡データを有することが望ましい。しかし、ADS‐Bが設計されていない数十の地上車両および資産、より大きな空港では数百の地上車両および資産にADS‐Bトランスポンダを個別に組み込むには、法外な費用がかかる。加えて、連邦航空局(FAA)が指摘しているように、ATCディスプレイでの使用のために地上車両からのADS‐Bスキッタ信号を受信するには、空港面探知機‐モデルX(ASDE‐X)および空港面監視機能(ASSC)が必要である。これらの機能を装備した空港の数は限られている。
本発明は、報告の目的でADS‐B地上インフラストラクチャと統合可能な、空港地上車両および機器を追跡するための方法およびシステムを提供する。本発明は、地上車両もしくは資産自体に個々のADS‐Bトランスポンダを組み込む必要がないので有益となりうる。
概要
本発明の一態様によれば、空港環境内の複数の車両からのデータを追跡、処理および統合する方法が提供される。方法は、複数の車両から、複数の車両のそれぞれの位置データを含むデータを収集するステップと、複数の車両のそれぞれからのデータを結合して、ADS‐Bデータフォーマットを有する結合データストリームとするステップと、結合データストリームをADS‐Bネットワークに送信するステップとを含む。
本発明によるシステムの一部の実施形態を示す。 本発明による方法の一部の実施形態を示す。
詳細な説明
本明細書に開示する方法およびシステムは、個々の空港地上車両および資産のIDを判別し、位置追跡および位置送信を行う。方法およびシステム10は、ローカル空港面ネットワーク100とグローバルADS‐Bネットワーク200との間のリンクを含む。ローカル空港面ネットワーク100は、以下でさらに説明する基地局受信機150を介して追跡される資産または車両110を含むことができる。グローバルADS‐Bネットワーク200は、以下でさらに説明するADS‐B衛星ネットワークおよびADS‐B地上ベース通信ネットワークを含むことができる。図1を参照されたい。
システム10は、市販入手可能な任意の数の市販の追跡ソリューションを使用可能であり、または任意の種類の特別に設計された追跡装置に依拠可能である。一実施形態では、追跡ユニットが連続的に自身の位置を追跡し、「私はここにいる」とのピンを作成してこれを基地局受信機150に送信する、いわゆる「私はここにいる(Here I Am)」型の追跡方法またはシステムが使用される。当該追跡システムは、基地局受信機150に送信されるピンを作成するのが追跡ユニット自体であるため、「私はここにいる」型と称される。一バージョンでは、車両110に搭載されたGPSベースの追跡ユニットが使用される。別のバージョンでは、携帯電話機上または他のセル方式のデバイス上の追跡プログラムまたは追跡サービスが使用される。さらなるバージョンでは、特別に設計されたGPS対応デバイスが使用される。追跡ユニットが連続的に資産または車両110の位置を追跡して基地局受信機150に送信するかぎり、任意の種類の追跡ユニットを本方法で実現することができる。位置は、セルラネットワーク、Wi‐Fiネットワークまたは他の適切なネットワーク方法を介して、基地局受信機150に送信することができる。
別の実施形態では、車両外の技術または追跡方法、例えば、資産または車両110が外部ソースによって「タグ付け」され、走査デバイスが「タグ付け」された資産の有無を探知して位置を特定するために使用される、いわゆる「あなたはそこにいる(There You Are)」型の追跡方法またはシステムが使用される。当該追跡システムは、別個のセンサが、「タグ付け」された資産または車両110の位置を求め、「あなたはそこにいる」という位置ピンを作成し、その位置ピンを基地局受信機150に送信するため、「あなたはそこにいる」型と称される。一バージョンでは、無線周波数識別(RFID)タグが、資産または車両110への「タグ付け」に使用される。RFIDタグの付された資産または車両110は自身の位置を送信することはできないが、GPS対応デバイスがRFIDタグの付された資産または車両110の範囲内に入ると、当該GPS対応デバイスがRFIDタグの付されたデバイスの位置を概算し、これを基地局受信機150に送信する。位置は、セルラネットワーク、Wi‐Fiネットワーク、または他の適切なネットワーク方法を介して、基地局受信機150に送信することができる。RFIDには、能動の無線周波数(RF)送信機を備えた識別システムも含まれる。特に、RFIDは、近距離での受動のアプリケーションに限定されるものではなく、数マイルから数十マイルまたは数キロメートルから数十キロメートルの範囲の長距離にわたる識別のために(能動の電力供給RF通信機と共に)使用することができる。資産または車両110、例えば空港内の地上車両は、1つ以上の三角測量技術を使用して、自身の概算の位置または正確な位置を求める。例えば資産または車両110の位置は、種々の精度の範囲において、例えば10メートル内、3メートル内、1メートル内または10センチメートル内で、求めることができる。
コンセプトを説明するために、上記の2つの例を示す。任意の「私はここにいる」型の追跡方法、「あなたはそこにいる」型の追跡方法または他の適切な位置追跡方法が本システム10に統合可能であると考えられる。
資産または車両110の位置が「私はここにいる」型の方法、「あなたはそこにいる」型の方法または他の適切な追跡方法のいずれかを使用して求められる場合であっても、本明細書に開示される方法およびシステムには、車載通信システム、例えば無線、セル、Wi‐Fiまたは他の通信を使用して、情報を基地局受信機150に個別に送信する空港面の各資産または車両110が含まれる。一実施形態では、基地局受信機150は、ローカル空港面受信機(LSR)として知られている。ここでの情報は、例えば、車両の位置、車両のIDタグ、車両110の現在の運転者、車両110の現在の診断、および/または他の所望の情報を含むことができる。基地局受信機150は、当該情報を収集し、ローカルに格納するように構成されている。一実施形態では、空港に対して単一の基地局受信機が使用される。別の実施形態では、空港全体に複数の基地局受信機150が配置される。単一の基地局受信機150は、空港が比較的小さく比較的集中化されている状況において使用可能であり、一方、複数の基地局受信機150は、比較的大きな空港で使用可能である。別の実施形態では、空港全体にわたって追跡される資産または車両110のそれぞれの種別に対して個別の基地局受信機150が使用される。任意の数の基地局受信機150および任意の位置の基地局受信機150が考えられる。基地局受信機150は、空港またはその近傍の固定または可動の位置に組み込むことができるが、いずれの場合も資産または車両110の通信システムの範囲内にある。
データプロセッサ180は、基地局受信機150に接続されている。一実施形態では、データプロセッサ180は、本明細書においてローカル空港面プロセッサ(LASP)と表されるコンピュータである。データプロセッサ180は、ケーブルネットワーク、セルラネットワーク、Wi‐Fiネットワークおよび/または任意の他の適切な接続手段を介して、基地局受信機150に接続することができる。一実施形態では、単一のデータプロセッサ180が単一の基地局受信機150に接続される。別の実施形態では、単一のデータプロセッサ180が複数の基地局受信機150に接続される。さらに別の実施形態では、複数のデータプロセッサ180が単一の基地局受信機150に接続される。基地局受信機150およびデータプロセッサ180の構成として、所望の用途に合致する任意の構成が考えられる。
データプロセッサ180は、基地局受信機150から個々の車両情報の少なくとも一部を収集するように構成されている。一実施形態では、データプロセッサ180は、個々の資産または車両110ごとに基地局受信機150内の位置情報のみを収集する。別の実施形態では、データプロセッサ180は、個々の資産または車両110ごとに基地局受信機150内の全ての情報を収集する。情報の量として、所望の用途に合致する任意の量が考えられる。
図2を参照すると、一実施形態では、データプロセッサ180は、複数の資産または車両110からの個々の車両情報を結合して単一の結合データストリームとすることができる。個々のデータ点を結合する任意の適切な方法または手段が考えられる。次いで、データプロセッサ180は、結合されたデータストリームを単一のADS‐B互換性データプロトコルに変換する。別の実施形態では、個々の車両情報の個別部分のそれぞれが、ADS‐B互換性データプロトコルを有する個別のデータパケットに変換される。全ての個別部分またはデータパケットがADS‐Bデータフォーマットに変換されると、個別部分またはデータパケットを結合して単一の結合ADS‐Bデータストリームとすることができる。個々の車両情報を結合および変換する任意の手段および方法が考えられる。
確立されたプロトコルの境界内では、ADS‐Bメッセージは112ビット長を有し、5つの部分から構成可能である。5つの部分は、ダウンリンクフォーマット、ケイパビリティ、国際民間航空機関(ICAO)車両アドレス、データコードもしくはタイプコードおよびパリティもしくは質問機IDを含む。タイプコードは、ADS‐Bメッセージに含まれる情報の識別に役立つ。タイプコードの記号は次の通りである。1~4は航空機ID、5~8は空港面の位置、9~18は機上位置(気圧高度を含む)、19は機上速度、20~22は機上位置(全地球測位衛星システムによる高度を含む)、23~31は他の用途を示す。
ここでのデータ変換の間、ローカル空港面ネットワーク内の各資産または車両110には、グローバルADS‐Bネットワーク200内での一義的な識別のために、24ビットのICAOIDコードおよび車両IDコードが割り当てられている。一実施形態では、グローバルADS‐Bネットワーク200は、少なくともエアレオン(Aireon)衛星ネットワークを有するエアレオンネットワークと、エアレオン地上ベースのエアレオンテレポートネットワークとを含むが、任意の適切なグローバルADS‐Bネットワーク200も考えられる。FAAは、Advisory Circular No.15/5220-26において、空港当たり200台の地上車両ADS‐Bデバイスの制限が定められているため、資産または車両110に200個のICAOIDコードのブロックを割り当てている。ただし、システム10内の単一のADS‐B装置の単一のADS‐Bデータストリームに組み込み可能な資産または車両110の最大数は、空港ごとに許容されうるICAOIDコードの数に関するFAAの規定によってのみ制限される。任意の数の車両または資産110をADS‐Bデータストリームに組み込むことができる。
データプロセッサ180はさらに、ADS‐B放送装置250に接続されている。データプロセッサ180は、結合ADS‐BデータストリームをADS‐B放送装置250に送信する。一実施形態では、データプロセッサ180は、ADS‐B衛星ネットワークとADS‐B地上ベース通信ネットワークとの双方に接続された単一のADS‐B放送装置250に接続される。別の実施形態では、データプロセッサ180は、ADS‐B衛星ネットワークに接続された第1のADS‐B放送装置250に接続され、さらに、ADS‐B地上ベース通信ネットワークに接続された第2のADS‐B放送装置250に接続される。データプロセッサ180は、所望の用途に合致する任意の数のADS‐B放送装置250に接続される。データプロセッサ180は、ケーブルネットワーク、セルラネットワーク、Wi‐Fiネットワークおよび/または任意の他の適切な接続手段を介して、ADS‐B放送装置250に接続される。
ADS‐B衛星ネットワークは、少なくとも1つの放送装置250に接続された、地球周回軌道にある、リンクされた複数の衛星290を含むことができる。衛星ネットワークは、ネットワーク内の衛星290のうち少なくとも1つに「アップリンク」および「ダウンリンク」することによって、遠隔局もしくは放送装置250間の通信を可能にする。ADS‐B地上ベース通信ネットワークは、ATCに接続された少なくとも1つのADS‐B放送受信機を含むことができる。ADS‐B放送受信機は、ケーブルネットワーク、セルラネットワーク、Wi‐Fiネットワークおよび/または任意の他の適切な接続手段を介して、ADS‐B放送装置250に接続されたアンテナを含むことができる。
ADS‐B放送装置250は、ローカル空港面プロセッサ(LASP)から受信したADS‐Bデータストリームを送信または「放送」する。ADS‐Bデータストリームは、ADS‐B衛星ネットワークとADS‐B地上ベース通信ネットワークとの双方に同時に送信可能である。別の実施形態では、ADS‐Bデータストリームは、ADS‐B衛星ネットワークまたはADS‐B地上ベース通信の一方に送信され、次いでその他方に送信される。ADS‐Bデータストリームを送信する任意の順序が考えられる。
ADS‐Bデータストリームを送信する目的は、空港車両の位置データを、空港、航空機、ローカルの空港にいる他のユーザおよび世界中の他のユーザに配信することである。米国特許第7961136号明細書には、ADS‐Bデータを受信および処理する例示的な実施形態が提示されており、当該特許文献は参照により本明細書に組み込まれる。これにより、ADS‐Bデータストリームを受信および処理する方法として、所望の用途と合致する任意の方法が考えられる。例えば、遠隔地にいるユーザは、ADS‐B受信機の「ダウンリンク」によってADS‐B衛星ネットワークに接続することができる。これにより、ユーザは、選択された空港での資産または車両110についての変換された情報を監視することができる。例えば、ハーツフィールド‐ジャクソンアトランタ国際空港の特定の資産または車両110に所有権を有するニューヨークのユーザが、自身の資産または車両110の位置および使用状況を監視することができる。別の実施形態では、飛行機が「ADS‐B In」受信機を装備可能であり、これにより、当該飛行機は、選択された空港に着陸を試みる前に、ADS‐B衛星ネットワークにアクセスして、当該空港における資産または車両110の位置を求めることができる。飛行機内の「ADS‐B In」受信機により、パイロットはコクピット内の移動マップで資産の位置を確認することができる。さらに、データがADS‐B衛星ネットワークおよびADS‐B地上ベース通信ネットワークを介して送信されるかどうかにかかわらず、データプロセッサ180またはそこからデータを受信する他のコンピュータは、追跡される資産または車両110の一部または全部の位置を、リアルタイムで、固定の時間間隔で、または時間遅延方式で、集約されたデータを用い、マップ上に表示するように構成可能とすることが考えられる。一例では、マップは、車両または資産110の位置を示す詳細な空港のマップであってよい。別の例では、マップは、広域にわたる車両または資産110を示す都市、国または世界の地理的マップであってもよい。
システムおよび方法はさらに、基地局受信機150から受信した情報と他の車両位置データソースとを比較して、不一致の判別を可能とするように構成されている。基地局受信機150が所与の資産に関する位置情報の少なくとも2つの別個のソースを受信する実施形態では、データプロセッサ180はさらに、これらの位置情報を比較するように構成可能である。データプロセッサ180は、位置データソース間の不一致を識別し、ユーザに警告するように構成可能である。例えば、「私はここにいる」信号が資産または車両110を位置Xに位置づけており、同時に「あなたはそこにいる」信号が資産または車両110を位置Yに位置づけている場合、データプロセッサ180は不一致を判別し、さらなる問い合わせ、分析または報告のために資産または車両110にフラグを立てる。別個のソースからの位置情報の比較は、所望の用途に合致する任意の方法または手段によって行うことができる。
さらに、ADS‐Bデータストリーム内の情報をSMRデータと比較して、データ間の差を検査することも考えられる。識別された異常は、追跡装置に関する技術的問題、安全上のリスク、データの転送の問題および/または別の想定される問題を示すものでありうる。一実施形態では、データプロセッサ180はSMRデータも収集し、基地局受信機150からの情報をADS‐Bデータフォーマットに変換した後、ADS‐BデータとSMRデータとに不一致があるかを比較する。別の実施形態では、データプロセッサ180がSMRデータを収集し、これと基地局受信機150からの情報とを直接に比較する。さらに別の実施形態では、ユーザおよび/またはATCのプログラムが、SMRデータを収集し、ADS‐B地上ベース通信ネットワークに接続されてADS‐Bデータストリームを収集し、SMRデータとADS‐Bデータストリームとを比較する。収集したデータを比較する方法として、説明した目的に合致する任意の方法が考えられる。
文献“FAA-E-3032, Airport Ground Vehicle ADS-B Specification”ならびに“FAA Advisory Circular, 150/5220-26, Airport Ground Vehicle Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) Out Squitter Equipment”は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

  1. 少なくとも、基地局受信機と、当該基地局受信機と接続されたデータプロセッサと、当該データプロセッサと接続されたADS‐B放送装置とを備えているシステムを用いて、空港環境で複数の車両からのデータを追跡、処理および統合するための方法であって、前記方法が、
    前記基地局受信機が、前記複数の車両から、前記複数の車両のそれぞれの位置データを含むデータを収集するステップと、
    前記データプロセッサが、前記複数の車両のそれぞれからの前記データをADS‐Bデータフォーマットを有する、単一の結合データストリームに集約するステップと、
    前記ADS‐B放送装置が、前記単一の結合データストリームをADS‐Bネットワークに送信するステップと
    を含む、方法。
  2. 前記複数の車両の前記位置データが、単一のADS‐Bトランスポンダを使用して前記ADS‐Bネットワークに送信される、請求項1記載の方法。
  3. 前記複数の車両から収集された前記データが、GPS対応デバイス、「私はここにいる」型システムまたは「あなたはそこにいる」型システムのうち少なくとも1つを使用して収集される、請求項2記載の方法。
  4. 前記「あなたはそこにいる」型システムが、前記複数の車両の前記位置データを収集し、前記データを前記データプロセッサに送信する、請求項3記載の方法。
  5. 前記収集されたデータが、前記ADS‐Bネットワークを使用してローカルにまたはグローバルに配信される、請求項3記載の方法。
  6. 前記複数の車両のそれぞれが、地上車両である、請求項1記載の方法。
  7. 前記データプロセッサが、前記データを集約するステップが、
    前記データプロセッサが、前記複数の車両のそれぞれからの前記データを、ADS‐B互換性データプロトコルをそれぞれ有する複数の別個のデータパケットに変換するステップと、
    前記データプロセッサが、前記複数の別個のデータパケットを、単一の結合ADS‐Bデータストリームに集約するステップと
    を含む、請求項1記載の方法。
JP2020520040A 2017-10-03 2018-10-03 空港地上車両位置データを放送型自動従属監視(ads‐b)ネットワークインフラストラクチャへ追跡、処理および統合するための方法およびシステム Active JP7086183B2 (ja)

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