JPH0340200A - 状況認識デイスプレイ用３次元的透視画の平面的フオーマツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は航空交通ディスプレイに関するものであシ、
特に航空警報および衝突回避システム（ＴＣＡＳ）のた
めのディスプレイ・フォーマットに関するものである。

より詳細には、この発明は３次元的透視画的カラー・グ
ラフィクスを有するＴＣＡＳディスプレイ・フォーマッ
トに関するものである。

発明の背景 ＴＣＡＳディスプレイの機能は、航空交通情報を呈示す
ること、危険状態を宣言すること、釦よび、着地近接点
に進入する前に潜在的な航空衝突可能性の有無について
報知することである。これに関連するＴＣＡＳディスプ
レイにおいては、自己航空機に固有の保護空域における
航路交通情報を伝えるために２次元的なグラフィクスが
用いられている。しかしながら、２次元的なグラフィク
スは、ＴＣＡＳに対する空間的な航路の関係を完全に表
すことが要求される３次元（Ｘ−、Ｙ−、釦よびＺ軸）
のものについて、２次元（Ｘ−およびＹ軸）での情報し
か描けないために、２−軸上での相対的な高度を描くた
めの数値が用いられる。ＴＣＡＳ航路交通情報（第３次
元の高度に対する数値データ・タグで補充された）につ
いての、この２次元的な平面ディスプレイによれば、自
然の３次元空域にかいて航路間に存在する動的な空間的
関係を、直接的なビジュアル・ディスプレイとして表示
することがない。このようなディスプレイから状況を判
断するには、相当な時間および知的な努力を必要とする
。即ち、パイロットにとっては、グラフィクスとしてデ
ィスプレイされた方位およびレンジ情報を、数値的に呈
示された高度情報と組み合わせて、航路の状況について
の３次元的なイメージを暗算的に構築することが必要と
される。

従って、ＴＣＡＳ関連技術のディスプレイの機能は、現
在の航路の状況についての正確、真正で容易に解釈する
ことができる完全な“画像（ｐｉｃｔｕｒｅ）′として
ではなく、目標の航空機を直接可視的に捕捉するための
助けをすることに限定される。

パイロットは、これら呈示された情報を、コックピット
外部の航空機の直接的なビジュアル化により、潜在的な
危険性の場所を示すためのビジュアル的なサーチをする
ときのヒント（合図）として用いるだけである。更に、
航路交通情報は動的かつ連続的に更新されるものである
ことから、直接的なビジュアル化のためにパイロットに
要求されることは、ヘッド・ダウンによるＴＣＡＳデイ
スフレイ上の数値の読み取りから、コックピット外部の
航空機についてヘッド・アップによるサーチ捷での、そ
の注意光を連続的に変更していくことである。かくして
、ＴＣＡＳ関連技術のディスプレイを用いることにより
、適度のまたは高度のコックピットにおける仕事量の状
況の下で、航空状況における動的な変化を可視的に捕捉
・処理することは、多くの時間を必要とし、混乱を生じ
ることが、パイロットによって見出されることが多い。

従来のディスプレイの間接的なビジュアル化についての
問題点を解決するための関連のある技術の試行にかいて
は、２次元的なＴＣＡＳデイスフレイ・フォーマットの
ための基礎的な記号学的改善に焦点が当てられていた。

記号の修正によって混乱や誤解釈が減少するような努力
がなされてきている。

例えば、全ての数値的なコードが、＋″または′“符号
とともに航空機の記号の上に初期的にディスプレイされ
て、その相対的な高度を指示するようにされた。最新の
基線のＴＣＡＳディスプレイにより、記号の上部または
下部のいずれかに数値が呈示されて、概念上の両立性が
図られる。他の革新的なアプローチについて調べること
、または、現在の設計上のコンセプトについて経験的な
確認をすることについて、努力がなされたことばない。

しかしながら、他への適用のためのディスプレイ・フォ
ーマットについての調査により１革新的な３次元的な透
視画的フォーマットについての潜在的な利点が明らかに
されている。地上を基本とする透視画的な航路ディスプ
レイ・フォーマットについては、関連のある技術におい
て検討されて、複雑な空間的状況を描くための透視画的
なグラフィクスを用いることの利点が実証されている。

これに加えて、海軍での戦場管理システムのための透視
画的なディスプレイの検討が先になされて、３次元的な
グラフィクス呈示の実施可能性および利点についての調
査がなされた。このような検討において、２次元的なフ
ォーマットを超える、３次元的なフォーマットの十分な
利点が示されている。

発明の概要 この発明は、飛行中の環境下でのデータのディスプレイ
のためのフォーマットに関するものであって、パイロッ
トがいる空域内の状態について、該パイロットがよりよ
く知覚する助けを行い、これによってパイロットの状況
に対する知覚を増強するためのものに関するものである
。このフォーマットは航路警報および衝突回避システム
（ＴＣＡＳ）のために特に設計されたものであって、こ
こに、航空機を包囲する空域の保護されている３次元的
な範囲内での航路交通情報が、当該航空機に関して呈示
される。この発明においては、カラーによる３次元的な
透視画的グラフィクスが実施されて、ＴＣＡＳシステム
のために、容易かつ直接に解釈可能な動的な空間的関係
がディスプレイされる。このフォーマットは軍事的な状
況の知覚フォーマットにも等しく適用可能なものであり
、ここでは、パイロットは周辺の空域にある航路および
目標体を迅速かつ正確に認識することを必要とする。

この発明で用いられているものは、数値的なブタ・タグ
が補充された２次元的なフォーマットではなく、３次元
的な透視画的グラフィクスである。この発明による利点
は次の通シである：即ち、３次元の透視画的な航路交通
情報の写実的で直観的な描写により、３次元の空域の正
確な認識が得られること；カラー、形状および寸法のコ
ード化の適切な使用により、パイロットの期待と矛盾し
ていないこと：および、ディスプレイされる状況の情報
の統合により、パイロットによる迅速な解釈が容易にな
されることである。この新規なディスプレイ・フォーマ
ットの主たる目的は次のとおりのことである：即ち、自
己を中心とする航路状況について、パイロットの理解の
速度および正確さを増強すること；複雑な認識処理およ
びパイロットの知的な単位労働量を最小限にするとと：
釦よび、航空路での潜在的な衝突の回避をするために、
より早期で効果的な回避操縦について、パイロットが予
備的動作および計画をたてることを許容することである
。このために、ＴＣＡＳによるディスプレイの機能が大
幅に拡張されるとともに、航空機外の航路についての視
覚的な捕捉をする上でのヒントを与えるための制限がな
くなる。

好適な実施例の説明 この発明によれば、自然で自己を中心とする３次元的な
空域の空間的な形態を模倣するような、第２図における
３次元的な透視画的ディスプレイ・フォーマット２０を
用いることにより、ＴＣＡＳの情報描写の問題点が解決
する（寸たは著しく軽減される）。フォーマット２０で
呈示されるパイロットの視点からの外部の写実的な概念
図は、その奥行きについての適切なヒントをもつ所望の
３次元的な透視画である。透視画的なフォーマット２０
には、全ての必要な知覚上のヒントが単一の絵画的なフ
ォーマットに取り込まれるように、３次元的な空路交通
情報をディスプレイに対して直接マツピングを施すとい
う利点がある。このフォーマット２０によれば、複雑な
認識処理を通ることなく、自己航空機の周囲の全ての航
路状況を、パイロットが迅速に解釈することができる。

３次元的な空路の状態を２次元的な平面図にマツピング
を施すためには、多くの方法を用いることができる。そ
の一つの方法としては、第３の次元のための抽象的なコ
ード（例えば、高度をコド化するための数値的なデータ
・タグ）が補充された２次元的なグラフィクスを用いる
ことがある。

情報を描写するこの方法は、現存するＴＣＡＳデイスフ
レイのための基本的な作用をするものである。

第１図に例示されているディスプレイ・フォーマット１
０は、関連の技術において展開されたもＱであって、現
存するＴＣＡＳシステムのための基礎的な情報ディスプ
レイとしての作用をしている。

第１図から認められるように、そのグラフィクスとして
の特徴は、（進入の最近点以前の時点に基づく）方位、
レンジ、高度変化の方向、および、警報状態のような、
その他の航空機に関する情報を伝えるために用いられる
。１２個のアスタリスク１２のリングが２海里のレンジ
において設けられてかり、自己航空機１４の位置に関す
る方位およびレンジの情報を提供するようにされている
。

上向きおよび下向きの矢印１６は、ディスプレイされた
空路に訟ける高度変化の方向を記述するために用いられ
ている。冗長性のあるカラーおよび形状のコード化は、
進入の着地近接点以前の時点という面からの、その他の
航空機の状態を指示するために実施されている。

関連のある技術でのディスプレイ・フォーマット１０に
おける最も顕著な欠点は、相対的な高度を伝えるために
数値的コード１８が用いられることである。ディスプレ
イされている空路の相対的な３次元的位置を決定するた
めに、パイロットは簡単な絵画的ヒントを用いることが
できず、各航路の記号に関連した数値的な高度のデータ
・タグ１８を読み取って、グラフィクスとして呈示され
ている方位およびレンジ情報とこれらのデータとを暗算
的に統合せねばならず、そのための時間を要することに
なる。この読み取シ時間のために、航空機がある危険性
に当面している状態について、パイロットの決心が遅れ
る可能性がある。このような遅れは、乱気流中で飛行し
ているような、パイロットに高度の労力がかかる状況下
では臨界的なことになる可能性がある。数値１８を用い
ることは、保護されている空域内での航空機の機数が増
大するにつれて、自己を中心とする空路の状況を解釈す
ることが著しく厄介なことになる。

第２図に示されているこの発明の実施例２０は、３次元
の透視画的ＴＣＡＳフォーマットであって、観察してい
る基準水平線からみて、２１度で観察する透視画的な仰
角をもっている。第２図から認められるように、１２個
の基準スポーク２４を有するレンジ・リング２２は、そ
れぞれに３０度の方位角を指示して釦り、地球の表面に
対して平行な平面２６内にあって、基準の自己航空機２
８が位置する高度と同じにされている。

ディスプレイされている空路における基準の航空機２８
に関する高度は、基準の刻みマーク３２を有する垂直ベ
クトル３０で伝えられている。この垂直ベクトル３０は
、空路の上面または下面２６を指示する平面２６の高度
の上下に伸長している。

ベクトル上で隣接している刻みマーク間の距離は２００
ｆｔである。一定高度の下面２６上の各ベクトル３０の
起点は記号３４で強調されている。この記号３４ば、平
面２６において透視画的に２１度をなす円形のものであ
って、空路の方位位置を強調するようにされている。！
、た、円形３４の位置により、基準の自己航空機２８か
らの、一定高度の平面２６におけるレンジも指示されて
いる。

レンジ・リング３８ｉｌ−１：平面２６内にあり、円形
３４によって指定される実在航路の距離を決定する助け
をしている。各リング３８で表されているものは、２ｍ
Ｎｅずつ増加する距離、′！ｆ、たは、パイロットの判
断で設定される別の距離である。各ベクトル３０の他方
の端部における記号３５．３６ｔたは３７によジ、高度
の変化の方向が指定されている。上向きの三角形３６は
実在航路の高度が上がっていることを意味しており、ま
た、下向きの三角形３５は実在航路の高度が下がってい
ることを指示してしる。塗潰しの円形３γは実在航路が
一定の高度を維持していることを指示している。

？マーク３３付きの円形３４は、実在航路の高度が未知
であることを指示している。記号３５．３６または３７
のカラーは、進入の最近点（ＣＰＡ）より前の時間を指
示するものである。航路記号３５．３６丑たは３γが赤
色でちるときには、ＣＰＡ以前の短時間（即ち、３０秒
）であることを指示しているが、これは決断警報である
。航路記号３５．３６または３７がコハク色であるとき
には、ＣＰＡ以前のより長い時間（即ち、４０秒）であ
ることを指示しているが、これは航路警報である。航路
記号３５．３６または３７によジ最近傍の航路が指示さ
れているときには、緊急の危険性を姿勢をとることはな
く、このときのカラー・コードはシアン色である。

記号３５．３６または３７に組み込はれているカラー・
コードにより、航空機についての別のタイプの状態も指
示することができるようにされる。

レンジ、（軍事）上のレーダ・ロック、閉止レートまた
はインパクトに対する時間については、適切なカラーの
選択をもって伝えられて、その危険性の程度を指示する
ようにされる。いうまでもなく、航空機のタイプ、（そ
の高度に加えて）航空機の動き、詮よび、危険性に対す
る優先度のようなパラメータを指示するために、種々の
別の形状の記号を使用することができる。

このタイプの絵画的な透視画的ディスプレイ２０を設け
ることにより、その迅速な一瞥から、パイロットは３次
元の動的な航路の状況を直接的に解釈することができて
、コックピット外の航空機の直接的なビジュアル化の必
要性の排除または減少をすることができる。また、この
フォーマットを用いることにより、複雑で困難な認識処
理を施すことなく、回避的な操縦について進歩したプラ
ンをたてることができる。この結果として、悪天候によ
る直接的なビジュアル・コンタクトが制限され、計器飛
行が必要とされているときには、パイロットは、航路デ
ィスプレイのような進歩した透視画的なＴＣＡＳフォー
マット２０に依存することができる。

進歩した透視画的なＴＣＡＳディスプレイ・フォーマッ
ト２０は、スタンド・アロン型のＴＣＡＳディスプレイ
として実施することが可能であり、または、垂直速度計
、電子的高度指示計（ＥＡＤＩ）、電子的水平状態指示
計（ＥＨ３Ｉ）ｔたは天候レーダ・ディスプレイのよう
な、他の電子的なアビオニクス・デイスフレイに組み込
んで実施することが可能である。カラーおよび形状のコ
ード化のような記号の変更についても、容易に実施する
ことができる。更に、３次元的な空域における回避経路
の示唆を指示するための、３次元的な透視画的飛行経路
の誘導は、透視画的ＴＣＡＳディスプレイ・フォーマッ
ト２０内に容易に組み込むことができる。航空産業にお
いては、垂直操縦および水平操縦の双方を包含するよう
に、ＴＣＡＳの決断勧告機能を伸長させており、予言的
な誘導機能を備えた３次元的な透視画的フォーマット２
０のために、パイロットによる動的な航路状況の迅速な
理解、および、示唆された操縦の容易な検証が許容され
ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に関係する従来の２次元的ＴＣＡＳデ
ィスプレイ・フォーマットを示す図、第２図は、この発
明の実施例であって、ＴＣＡＳに対する３次元的な透視
画的平面図におけるフォーマットを示す図である。 ２０・・・・３次元の、易視画的ディスプレイ・フォー
マツｌ−１２２，３８・・・・レンジ・リング、２４・
・・・方位基準スポーク、２６・・・・（地球の表面に
平行な）平面、２８・・・・自己航空機、３０・・・・
垂直ベクトル、３２・・・・刻みマーク、３４・・・・
円形記号、３５３６・・・・三角形記号、３７・・・・
（塗潰し）円形記号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自己航空機内に配置され、該機の空中航路に関する
   ３次元情報を呈示するための透視画的イメージ・フォー
   マットを有する航路情報システム・ディスプレイ（２０
   ）であつて、 前記航空機の水平飛行方向または航路を指示する形状を
   有し、また同機の高度が一定であるか、増大しているか
   、また減少しているかを決定するための可変形状または
   その他のコード化特徴をもち得る、前記航空機を表示す
   る第１基準記号（２８）；前記第１基準信号と同心で、
   かつそれを含み、地球表面に対しほぼ平行であつて前記
   航空機の高度を表示し、同機の飛行方向及び地表面に対
   しほぼ平行な水平基準方向でかつその方向に対し０〜９
   ０゜の観測角度位置にある平面（２６）内にあり、その
   各々が前記航空機からの距離の特定増大度を示す複数個
   のレンジ・リング（３８）； 前記航空機から存在航路への距離を表示する前記平面（
   ２６）内にある第２基準記号（３４）と、前記平面（２
   ６）に直交して前記存在航路と前記航空機間の高度差を
   表示する方向に延び、かつ特定された高度差増大を指示
   するチェック・マーク（刻みマーク）を有する垂直線（
   ３０）及び形状、色彩及び充填パターンの可変特性を有
   し、前記垂直線（３０）の一端部に配置されて、前記諸
   特性に従つて前記存在航路の一定、増大または減少を指
   示し、かつ同諸特性に従つて前記航空機に対する前記存
   在航路の警報状態を指示する情報信号（３５、３６、３
   ７）及び前記平面内にあつて前記第１基準信号（２８）
   の外側に放散し、その各々が前記航空機に対する方位を
   表示する複数本の方位線（２４）を含む、前記存在航路
   を表示するために前記平面（２６）に付される少なくと
   も１個の航路記号、とを含むことを特徴とする装置。 ２、自己中心的な基準航空機を表示する第１の記号（２
   ８）； 前記第１記号（２８）と共に前記基準航空機の高度を表
   示する地表面に平行な不可視平面を形成する少なくとも
   １個のレンジ・リング（３８）；前記第１記号と共通に
   接続されて前記平面（２６）に位置する複数本のスポー
   ク（２４）；及び前記表面（２６）に付された１個の存
   在航路を表示し、前記存在航路の高度表化を指示する一
   つの可変特性（即ち、形状、色彩または充填パターンの
   可変性）を有し、かつ前記表面に対する存在航路の高度
   差を指示する線（３０）とを有する少なくとも１個の第
   ２記号（３５、３６、３７）、とを含む状況告知ディス
   プレイのための３次元透視画的平面フォーマット。 ３、自己中心的な基準航空機を表示するための第１記号
   化手段（２８）； 前記第１記号化手段（２８）と共に１つの平面を形成す
   るように配置され、前記平面が前記基準航空機の高度を
   表示し、地表面にほぼ平行であり、かつ前記航空機の周
   辺航路と前記航路と前記航空機間の高度差及びその変化
   方向を表示するために、観察者に向かつてディスプレイ
   内で傾斜するようになつている、第２記号化手段（２６
   ）；前記平面内に位置して前記航空機からの前記航路の
   距離を表示する第３記号化手段（３８）；及び 前記平面内に位置して、前記航空機に対する前記航路の
   方位角を表示する第４記号化手段、とを含む、航路情報
   システムの２次元的ディスプレイのための３次元透視画
   的平面イメージ・フォーマット。 ４、自己航空機を表示する基準記号（２８）；前記基準
   記号（２８）と同心で、かつそれを含む平面（２６）内
   に位置する複数個のレンジ・リング（３８）； 前記平面（２６）に付され、一つの航路の存在を表示し
   、前記平面（２６）に直角の垂直線（３０）を有し、前
   記存在航路と前記航空機間の高度差を表示する方向に向
   かつて前記平面（２６）より延び、かつ前記垂直線（３
   ０）の一端に位置してその特性に従つて前記存在航路の
   一定、上昇、または下降高度を指示する情報記号（３５
   、３６、３７）を有する少なくとも１個の高度記号（３
   ４）；及び、 前記平面（２６）内に位置し、前記基準記号（２８）か
   ら外側に放散し、その各々が前記航空機に対する方位を
   表示する複数本の方位線（２４）、とを含む前記航空機
   内に配置され、同機の空中航路に関する次元情報を呈示
   するための透視画的イメージ・フォーマットを有する航
   路情報システムの２次元ディスプレイ。