JPH06234397A - 協同移動体の衡突回避方法および衡突回避用光学系 - Google Patents

協同移動体の衡突回避方法および衡突回避用光学系

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JPH06234397A
JPH06234397A JP4260650A JP26065092A JPH06234397A JP H06234397 A JPH06234397 A JP H06234397A JP 4260650 A JP4260650 A JP 4260650A JP 26065092 A JP26065092 A JP 26065092A JP H06234397 A JPH06234397 A JP H06234397A
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moving body
wide
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マルタン、ドフール
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単で且つ即座の反応を得ることができる協
同移動体の衝突回避方法を提供する。 【構成】 送信時には、各移動体が、少なくとも２個の
広域光学送信装置Ｅ1 ，Ｅ2 から発せられる単色のパル
ス光波で移動体のまわりの空間を覆い、且つ、この光送
信のエネルギーを天候に応じて与えて送信範囲を決定す
ることによって覆われる近接区域を決定し、受信時に
は、各移動体について、他の協同移動体に備えられた、
移動体のまわりの全空間を覆うための少なくとも２台の
広域光学送信装置Ｒ1 ，Ｒ2 よって、空間内に単色パル
ス光波が放射され、それぞれの移動体が他の移動体の近
接区域へ侵入すると光の放射が発見されてそれぞれの移
動体の警報器が駆動することにより、協同移動体の衝突
を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空輸送分野に関する
ものであり、特に、協同移動体の衝突回避方法、およ
び、衝突回避のために協同移動体に搭載されるよう設計
された装置に係わる。
【０００２】航空機においては、視界が不十分な状態で
の移動や過密運行区域での移動を可能にする上で、衝突
の回避を可能にすることができるシステムが必要とな
る。
【０００３】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】無線
やレーダー波の送信を用いた非衝突システムが発達して
来た。
【０００４】ＴＣＡＳ（Traffic Alert and Collision
Avoidance Systems;交通警戒および危険回避システム）
として知られているシステムは、地上の呼掛機と航空機
で運ばれる応答機とを使用し、例えば呼掛機の高度など
に関する情報要素を応答コードに加える必要がある場合
は、一体となって反応させることができる。二次監視レ
ーダーを使用するタイプのシステムは、複雑であり、非
常に高価である。
【０００５】他のタイプのシステムとして、無線波によ
る交信を使用する方法があるが、危険の位置特定を無線
会話で伝える必要がある。かかるシステムは、その複雑
さは別にしても、衝突の危険があるときには欠くことが
できない迅速な（ほぼ即座の）反応を得る上では役に立
たない。また、このようなシステムの内の一部は、例え
ばフェージングやエコー等の或る特定の状態で送信の危
険にさらされる。
【０００６】本発明は、単純で且つ即座の応答を得るこ
とができる協同移動体の衝突回避方法を提供することを
目的とする。
【０００７】また、本発明は、この衝突回避方法を実行
するために設計され、移動体に搭載するように設計され
た光学系を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、す
べての移動体で生成された単色光波の送信を用いてそれ
ぞれの移動体に情報要素を与えるものである。これらの
光波は、この光波を送った協同移動体のまわりの危険区
域に入った移動体によって感知される。
【０００９】具体的には、 (1) 第１の発明は、送信時には、各移動体が、少なくと
も２個の広域光学送信装置から発せられる単色のパルス
光波で移動体のまわりの全空間を覆い、且つ、この光送
信のエネルギーを天候に応じて与えて送信範囲を決定す
ることによってカバーされる近接区域を決定し、受信時
には、各移動体について、他の協同移動体に備えられ
た、移動体のまわりの全空間を覆い、それによって近接
区域を画定するための少なくとも２台の広域光学送信装
置よって、空間内に単色パルス光波が放射され、それぞ
れの移動体が他の移動体の近接区域へ侵入すると光の放
射が発見されてそれぞれの移動体の警報器が駆動され
る、ことを特徴とする協同移動体の衝突回避方法にあ
る。 (2) 第２の発明は、上記第１の発明に係わる衝突回避方
法の手段として移動体に搭載されるよう設計された光学
系であって、２台以上の広域光学送信装置を放射が実質
的に空間内の全方向に送信されるように移動体に配置
し、且つ、各広域光学送信装置がカバーする領域が広い
ほど少なくなるように当該広域光学送信装置の台数を定
めた、移動体の回りを覆うための光学送信手段と、２台
以上の広域光学受信装置をいずれの方向から来た放射で
も発見できるように移動体に配置し、且つ、各広域光学
受信装置がカバーする領域が広いほど少なくなるように
当該広域光学受信装置の台数を定めた光学受信手段と、
を備えたことを特徴とする衝突回避用光学系にある。
【００１０】
【実施例】上述のように、協同移動体の衝突回避方法で
は、各移動体に搭載されたパルス状の単色光波を送信す
る手段を使用している。光の送信は、移動体のまわりの
有用な近接区域の全部を覆うことができ、すなわち、航
空機の回りのせいぜい半径１キロメートルないし数キロ
メートルを各方向について覆うような、広域送信であ
る。同時に、この方法では、同様の単色光波についての
広域の受信を行う手段が使用される。かかる受信手段は
各移動体に載置され、せいぜい、いずれかの方向の１キ
ロメートルから数キロメートルの距離から近接してくる
光源から到来する光波を受信するようにされる。
【００１１】最適の安全性を確保するために、各移動体
は航行している期間中または少なくとも監視活動が行わ
れている区域を通り抜ける直後までは、パルス状光波を
放ち続ける。
【００１２】危険がない場合には、受信手段は他の移動
物体から送信された放射を発見しない。これに対し、２
機の移動体の近接区域が互いに浸食されると、それぞれ
の移動体は他の移動体から送信された放射を発見し、こ
れにより、パイロットに対する警報表示、警報音或いは
他の警報が駆動する。
【００１３】このため、例えば、各航空機は、それぞれ
が２πステラジアンをカバーし、移動体の両側に対称的
に配置された、少なくとも２台の光学送信−受信システ
ムを装備している。
【００１４】実際には、移動体自身の大きさによってで
きる影のために、送信時、受信時ともに、移動体の近接
区域の全てを覆うためには第３或いは第４の光学送信−
受信システムが必要となる。
【００１５】図１（ａ）および（ｂ）は、移動体Ｐの近
接区域のほぼ全体を覆う実際の方法を示している。同図
（ａ）は移動体の翼の平面における断面図であり、２台
の光学送信−受信システム１，２が移動体Ｐの両側の対
称位置に対称的に配置されている。各システムの光軸は
完全な平行ではないので、これらがカバーする右側の半
空間ＤＥD および左側の半空間ＤＥG は前方で重なり合
うが、ダイヘドロン（相交わる二平面のなす図形）形の
影が残る。このダイヘドロンの頂点は移動体の機首から
僅かの距離にあり、また、このダイヘドロンは背後で広
がっている。さらに、上述の半空間内には翼によって小
さい影領域が作られるが、隠れる部分が小さいことと移
動体が移動していることにより、重大な不都合は生じな
い。
【００１６】同図（ｂ）は移動体の垂直断面図であり、
２台の光学送信−受信システム３，４が航空機の上端付
近と下端付近とに配置されている。これにより、それぞ
れ上側の半空間ＤＥS と下側の半空間ＤＥI とが覆われ
る。同図（ａ）と同様、光軸の角度がずれているのでダ
イヘドロン形の影は限定されており、頂点は移動体の背
後から僅かの距離にあり、前方では広がっている。
【００１７】光軸が平行であれば、ダイヘドロンの形を
した空間領域は、２個のシステムの組み合わせではカバ
ーすることはできない。
【００１８】航空機の形式および光学送信−受信システ
ムを取り付けることができる領域によっては、そして、
他の有用な基準を考慮する上で必要がある場合には、航
空機用の全設備としては、以下の物を含ませることがで
きる。
【００１９】図１（ａ）および（ｂ）のいずれかに示し
たような、光軸の他の方向あるいは航空機の尾部のよう
な他の位置を伴う２つのシステム。
【００２０】例えば、図１（ａ）に示したような２台の
システムと同図に示したダイヘドロン形の影を覆うため
に航空機の尾部に配置した補足システムとからなる、ま
たは、図１（ｂ）に示したような２台のシステムと同図
に示したダイヘドロン形の影を覆うために航空機の機首
に配置した補足システムとを含んだ３台のシステム。こ
のような配置関係は、近接区域を完全にカバーすること
を可能にする。
【００２１】近接区域の完全なカバー、必要であれば冗
長性を持ったカバーを確保するために、３台を越える数
のシステム、特に４台のシステムを含ませることができ
る。３台を越える数のシステムを配置することにより、
各システムでカバーされる区域が２πステラジアンより
も小さくても、すべての近接領域をカバーすることがで
きる。
【００２２】以下に説明するように、送信−受信システ
ムの価格は実際に低下させることができる。
【００２３】このようにして、いわゆる近接区域内の移
動体を囲む全領域が覆われる。
【００２４】各光学送信−受信システムは、２個の装置
によって構成されている。１個は光学送信のための装置
であり、１個は受信のための装置である。
【００２５】航空機に搭載された光学送信装置の一具体
例を、図２の断面図に示す。この装置は、比較的高出力
（例えば１〜１０ＭＷ）のレーザー源１０を備え、この
レーザー源１０は、例えば１０ヘルツ程度の比較的低い
周波数で、与えられた波長のパルス状放射を送るように
設計されている。このレーザー源は、広域で焦点が無限
遠の光学装置２０と結合されている。同図には、光学の
列のみを示しており、筐体は示していない。この装置２
０は、レーザー源から送信された平行な放射或いは僅か
に散乱した放射から、半空間の一方に広がるような広域
のレーザー光束（すなわち図２に示したような断面が１
８０度の光束）を生成して送信させる。レーザー源とし
ては、ＹＡＧレーザーを使用することができる。その理
由は、半空間内の放射の散乱によって、目の安全性を保
証するために必要な距離が短い（一般的には１メートル
以下）からである。ビームの指向性は制限されないの
で、レーザーダイオードを使用することも可能である。
さらに、ビームの品質も制限されない。同様に、図２に
示された１０枚のレンズを備えた広域で焦点距離が無限
の対物レンズを、もし覆うべき領域に光エネルギーを多
少とも適当に配分できるのであれば、ただ一枚の拡散レ
ンズのような他の簡単な光学系で置き換えることができ
る。
【００２６】搭載されるべき他の光学装置は、この一具
体例を図３に示したような受信装置である。この受信装
置は、魚眼型の対物レンズ３０を備えており、このレン
ズは図に示したように領域内の光軸が−９０度〜＋９０
度となる方向から来る放射を結像面に収束させることが
できる。この収束は基本面で行われ、その半径は、光学
系をなすレンズの半径とほぼ同一である。光ダイオー
ド、電荷移送素子（charge transfer device）やマトリ
クス配列された光ダイオードでできた平面状の光感知器
４０は、結像面に配置されている。光感知器４０の感光
域は、送信装置に使用される光源の送信波長と一致して
いる。感知された信号は読出・処理回路５０で読み出さ
れて処理される。この回路は、使用されている波長の一
定レベル以上の放射を感知すると駆動する警報器６０に
接続されている。受信装置に課される制限は、広い領域
（可能であれば半空間）の受信ができること及び光感知
器４０が当該領域に対する像を完全に与えることであ
る。図３に示したような光学要素の列はこれに限られる
ものではなく、構成要素の数が少ない非常に簡単なシス
テムにで置き換えることもできる。
【００２７】図４は、航空機にそれぞれ搭載された２台
の送信−受信装置からなるシステムの動作を示してい
る。第１の航空機において、図示した外殻ＰＡ1 は図２
と同様の送信装置Ｅ1 と図３と同様の受信装置Ｒ1 とを
備えている。同様に、第２の航空機において、図示した
外殻ＰＡ2 は図２と同様の送信装置Ｅ2 と図３と同様の
受信装置Ｒ2 を備えている。残りの区域をカバーするた
めに航空機に搭載された他の送信−受信の組み合わせ
は、図４には示されていない。
【００２８】このシステムは、以下のように動作する。
監視状態にある各航空機においては、送信装置のレーザ
ー源から、予め定められた比率の光パルスが、覆うべき
空間に送信される。このようにして、近接区域の境界が
定められる。近接区域の半径は、光学系の総身範囲の制
限で決まる。このようにして定められた第１移動体の近
接区域に他の移動体が入り込むと、直ちに、当該他の移
動体の受信装置が第１移動体から送信された放射のごく
一部を拾い上げる。同様に、第１移動体の近接区域内に
侵入した第２移動体もまた各レーザー源からこの周囲に
定められた近接区域にパルスを送っている。第２移動体
から送信された放射の一部は、第１移動体に搭載された
受信装置Ｒ1 によって拾い上げられる。装置Ｒ1 および
装置Ｒ2によってそれぞれ行われた受信により、第１移
動体および第２移動体に搭載された警報器が駆動され
る。受信装置が備えたセンサ４０はマトリクス状である
ので、各移動体は、近接区域に入り込んだ移動体の方向
を特定することができる。監視状態はこれで終了し、移
動体は航路を変更して危険を回避するための動作状態に
入ることができる。
【００２９】このため、送信装置は、送信−受信時間か
ら危険な距離を推定するために変調用装置およびクロノ
メータを補充してもよい。
【００３０】詳細な具体例を示せば、送信装置は以下の
ものから構成されている。
【００３１】出力が１．３ＭＷで周波数が１０ヘルツの
レーザー源 倍率が５倍の広域で焦点距離が無限遠の対物レンズ レーザー源から出力されるビームの散乱が１８度であれ
ば、このような送信装置で１つの半空間（２πステラジ
アン）をカバーすることができる。
【００３２】また、詳細な具体例を示せば、受信装置は
以下のような特性を備えている。
【００３３】受光部の直径は約３ミリメートルである。
【００３４】光感知器は、マトリクス状に配されたＰＩ
Ｎ光ダイオードであり、干渉フィルタを備え、その感度
は１０-7ワットであると評価されている。
【００３５】このような例では、このシステムの光学送
信が１キロメートルあたり約０．８であり、大気中での
伝達が晴天時には１キロメートルあたり０．８であり、
悪天時には１キロメートルあたり０．１であるとすると
（大変天気の悪い状態に相当する）、このように構成さ
れたシステムは、晴天時で２．５キロメートル、悪天時
で１キロメートルの送信範囲を得る。さらに、それ以
来、０．１秒毎に全空間を調べる。そして、これは本発
明の非常に期待される特徴であるが、光ビームを走査す
る必要はなく、また、メッセージの交換を必要とするよ
うな質問−応答の手順も不要である。
【００３６】以上に示した本発明は、上述の説明および
図面に明示された具体例に限定されるものではない。特
に、光学装置については、送信装置が広域送信装置であ
り且つ受信装置が広域の検出をできさえすれば、簡単化
してもよい。
【００３７】さらに、上述のように、送信でカバーする
領域と受信が行われる領域とは同一であると考えられ、
これが受信装置が送信装置と一対になっている理由であ
るとも考えられる。しかし、本発明は明らかにこの配置
に限定されるものではなく、送信装置と受信装置とを自
由に独立させることができることは明らかであって、両
者を一対にする必然性はない。送信を受信させるための
唯一の条件は、移動体の回りの全空間がカバーされてい
ることである。
【００３８】最後に、一定のエネルギーによる送信は、
天候条件の関数である到達距離の変動を招く。天候によ
って大気中の光学送信が減少したときのために、出力を
調節して送信の出力を増加させることができるレーザー
を備えることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、簡単で且つ即座の反応を得ることができる協同移
動体の衝突回避方法および衝突回避用光学系を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）ともに、第１の発明の一実施例
における移動体の近接区域の範囲を現した図である。
【図２】移動体としての航空機に搭載された送信装置の
具体例を現している。
【図３】移動体としての航空機に搭載された受信装置の
具体例を現している。
【図４】本発明に係わるシステムの動作を説明するため
の図である。
【符号の説明】
１０ レーザー源 ２０ 光学装置 ３０ 魚眼型対物レンズ ４０ 光感知器 ５０ 読出・処理回路 ６０ 警報器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】送信時には、各移動体が、少なくとも２個
    の広域光学送信装置から発せられる単色のパルス光波で
    移動体のまわりの全空間を同時に覆い、且つ、この光送
    信のエネルギーを天候に応じて与えて送信範囲を決定す
    ることによってカバーされる近接区域を決定し、 受信時には、各移動体について、他の協同移動体に備え
    られた、移動体のまわりの全空間を覆うための少なくと
    も２台の広域光学送信装置によって、空間内に単色パル
    ス光波が放射され、それぞれの移動体が他の移動体の近
    接区域へ侵入すると光の放射が発見されてそれぞれの移
    動体の警報器が駆動されることを特徴とする協同移動体
    の衝突回避方法。
  2. 【請求項２】前記送信が、エネルギーを１メガワットか
    ら数メガワットまで変化させることができるレーザー送
    信である請求項１記載の協同移動体の衝突回避方法。
  3. 【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載の衝突
    回避方法を実行するための、移動体に搭載されるよう設
    計された光学系であって、 ２以上のｎ個の広域光学送信装置を放射が実質的に空間
    内の全方向に送信されるように移動体に配置し、且つ、
    ｎは各広域光学送信装置がカバーする領域が広いほど少
    なくなるように当該広域光学送信装置の台数を定めた、
    移動体の回りを覆うための光学送信手段と、 ２以上のｐ個の広域光学受信装置をいずれの方向から来
    た放射でも発見できるように移動体に配置し、且つ、ｐ
    は各広域光学受信装置がカバーする領域が広いほど少な
    くなるように当該広域光学受信装置の台数を定めた光学
    受信手段と、 を備えたことを特徴とする衝突回避用光学系。
  4. 【請求項４】各広域光学送信装置がレーザー源と広域で
    焦点距離が無限遠の光学装置とを備えた請求項３記載の
    衝突回避用光学系。
  5. 【請求項５】レーザー源が、エネルギーを１メガワット
    から約１０メガワットまで変化させることができるＹＡ
    Ｇレーザーである請求項４記載の衝突回避用光学系。
  6. 【請求項６】各受信装置が、魚眼型の対物レンズ機構
    と、この対物レンズでカバーされた領域中を送信する広
    域光学送信装置からの像の結像面と、この対物レンズの
    結像面に配置されて感知された信号の読み出しおよび処
    理を行う回路と結合された光感知器と、前記回路と接続
    された警報器とを備えた請求項３記載の衝突回避用光学
    系。
  7. 【請求項７】前記光感知器が平面型の感知器であり、こ
    の平面上で感知された結像の位置によって受信した送信
    の方向が与えられ、これにより、感知された危険の移動
    体に対する方向を得る請求項６記載の衝突回避用光学
    系。
JP4260650A 1991-09-03 1992-09-03 協同移動体の衡突回避方法および衡突回避用光学系 Pending JPH06234397A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9110864A FR2680751A1 (fr) 1991-09-03 1991-09-03 Procede d'evitement des collisions pour des porteurs cooperatifs et ensemble optique embarque destine a sa mise en óoeuvre.
FR9110864 1991-09-03

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Publication Number Publication Date
JPH06234397A true JPH06234397A (ja) 1994-08-23

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US (1) US5291196A (ja)
EP (1) EP0531198A1 (ja)
JP (1) JPH06234397A (ja)
FR (1) FR2680751A1 (ja)

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