JPH11259799A - 改良された表示装置を用いた航空機の地面衝突防止方法および地面衝突防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非水平面や空港付近の起伏の多い領域等を航
行中でも利用可能な航空機地上衝突防止システムを用い
た航行援助装置を提供する。 【解決手段】 航空機の航行援助装置は、航空機の位置
および速度ベクトルをあらわす状勢表示を入力で受信
し、航空機が上空を飛行している地域の起伏の三次元表
象を作業メモリに記憶する。当該航行援助装置は、状勢
表示の関数として、航空機を基準とする探査用の扇形区
画を定義し、この扇形区画の中で、当該扇形区画と起伏
との交差の関数として輪郭線を計算するための処理手段
と、当該輪郭線表示手段（５５）とを有する。当該処理
手段は、選択された角走査の法則にもとづき航空機の速
度ベクトルをシフトして補助速度ベクトルを計算し、速
度ベクトルと当該補助速度ベクトルから始まる航跡線の
シートにより扇形区画を定義するよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機と当該航空
機が上空を飛行中の地面との間に、衝突の危険が発生し
た際に、航空機の空中航行を援助する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】公開されたＥＰＣ特許ＥＰ−Ａ−０５６
５３９９号公報およびＥＰＣ特許ＥＰ−Ａ−０８０２４
６９号公報に記載されているように、この種の補佐の形
態は、とくに、航空機に関する状勢情報を検知する手段
を有しており、航空機に関する状勢情報としては、例え
ば、相対的（例：航空機がその上空を飛行している地面
からの高さ）または絶対的（例：海面などの基準高度か
らの高さ）な空間位置や、その速度ベクトルおよび加速
ベクトルなどの航空機に関する状勢情報（以下、これら
の情報をすべて航空機の「動態」という）が検知され
る。

【０００３】航空機の機内では、カルマン・フィルター
を備えた「グローバル・ポジショニング・システム」あ
るいはＧＰＳシステムと呼ばれるシステムに接続した慣
性モジュールが一定の項目の情報（例えば、速度、加
速、緯度、経度等）を提供してくれる。その他の情報
は、いわゆる「バロ−慣性」（絶対高度）測定手段また
は無線高度計（相対高度）を用いて得ることができる。

【０００４】ただし、補佐の形態には、発生する地上
（航空機がその上空を飛行している地面）との衝突の危
険をパイロットに警告するための衝突防止装置も含まれ
る。この種の装置は、着陸前ならびに離陸後のアプロー
チの期間に特に有用である。これは、もちろん、航空機
が必然的に地上近くにいるからである。

【０００５】この種の装置は、「地上接近警告システ
ム」、略してＧＰＷＳ、あるいは「地上衝突防止システ
ム」、略してＧＣＡＳ、と呼ばれている。

【０００６】公開されたＥＰＣ特許ＥＰ−Ａ−０５６５
３９９号公報の明細書およびフランス特許出願第９６０
４６７８号（および対応する属出願であるＥＰ−Ａ−０
８０２４６９号公報の明細書）で、出願人は、空中航行
を援助するためのＣＧＡＳ型の装置において、 − 航空機の位置および少なくとも速度ベクトルをあら
わす状勢表示が受信可能な入力と、 − 航空機が上空を飛行している地域の起伏の三次元表
象を記憶することが可能な作業メモリと、 − 状勢表示の関数として、航空機を基準とする探査扇
形の区画を定義する処理手段であって、この扇形区画の
中で当該扇形区画と起伏との交差の関数として輪郭線を
計算することのできる処理手段と、 − とくに輪郭線を表示することのできる手段とを有す
るものを開示している。

【０００７】この種の援助装置は、また、パイロットが
航空機の設定されたこれからの航跡と、地面の起伏を避
けるための理論的な回避操縦をもとにした標準航跡のパ
ラメーターを表示することもできる。

【０００８】以来、これらのシステムの普及およびその
人間工学的側面に関心が示されている。すなわち、でき
るだけ多くの民間航空機にこの種のシステムを装備し、
またそれが必要なときにはパイロットは他の多くのこと
に注意を払う必要があるため、できるだけ明確かつ容易
に理解できる形でパイロットに情報を提供しようとする
試みがなされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】あるアプローチでは、
地面の起伏を水平曲線の形で表示することが提案されて
いるが、こうしたアプローチでは、航空機が特に、非水
平面または空港付近の起伏の多い領域を移動していると
きには、パイロットが誤認しやすい、と本発明の発明者
は考えている。

【００１０】さらに、ある種の状況では、航空機が上空
を飛行している地面にとくに起伏が多く、または航空機
が技術的に問題を示す場合がある。提案されている回避
航跡では、例えば、航空機が辿っている現在の航跡は起
伏と交差する危険がないのに、回避航跡が地面の起伏と
交差してその結果警報を出すような場合があり、それで
は導入が不可能である。

【００１１】上述した理由および後述する理由から、現
在の装置は、完全に満足できるものではない。

【００１２】本発明の目的は、とくに、上述した欠点の
すべてあるいは一部が解決されたＧＣＡＳ型装置を提供
することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明の第一
の側面では、ＥＰＣ特許ＥＰ−Ａ−０５６５３９９号公
報およびＥＰＣ特許ＥＰ−Ａ−０８０２４６９号公報に
開示された本出願人のＧＣＡＳに関連して上述した種類
の空中航行を援助するための装置において、処理手段
が、選択された角走査の法則にもとづいて航空機の（瞬
間的）速度ベクトルをシフトすることによって補助速度
ベクトルを計算し、次に、速度ベクトルおよび該補助速
度ベクトルから始まる航跡線のシートによって扇形区画
を定義するように構成された装置が提案されている。

【００１４】ここで、補助速度ベクトルとは、一つのベ
クトルであって、航空機の位置をあらわす回転の中心に
対して空間基準フレームの中の該ベクトルの三つの座標
の二つ、すなわち半径ｒおよび垂線に対する角度θが瞬
間速度ベクトルのそれらに対して変化せず、その水平面
に対する投影角ψが速度ベクトルのそれと異なるような
ベクトルを意味する。言い換えれば、角走査を行なうた
めには、角度ψをそれが速度ベクトルに対して有する値
のいずれかの側で変化されることになる。

【００１５】すなわち、パイロットは、航空機の速度ベ
クトルの方向およびある選択された角扇形区画での起伏
をあらわす輪郭線（あるいは地図）を利用することがで
きる。ここで輪郭線という用語は、同時に表示されて各
々が二つの帯域または領域を分けるすべての交差線をあ
らわすものである限り、最も広い意味で理解されるべき
である。したがって、以後で明らかになるように、輪郭
線は、地面の輪郭線（地図の背景または映像の背景とも
呼ぶ）および警戒報輪郭線の両者を含むものである。

【００１６】角走査は、好ましくは１°から３６０°の
間、より好ましくは６０°から１２０°の間の掃引で行
なわれる。

【００１７】好ましい一実施の形態にあっては、航跡線
は、すべて同じ形状を有する。とくに、それらは、直線
または曲線とすることができる。とくに、それらは、現
在の航跡からの推断によって設定された航空機のこれか
らの航跡の模写（レプリカ）とすることができる（その
場合、それらは、「操縦制御が変化しない入力状態にあ
る」というべきものである）。

【００１８】輪郭線の精度を高めるために、処理手段
は、好ましくは最初にほぼ規則的に互いに隔てられた異
なる垂直方向のシフトを示す航跡線の数枚のシートを定
義するように構成することができる。例えば、これらの
シートは、少なくとも部分的に互いにほぼ平行とするこ
とができる。それによって、かなりの高さ（あるいは
層）にわたって起伏を「探測」することが可能となる。

【００１９】ただし、航跡線は、また、操縦に依存する
（最初の）設定された回避航跡線から形成することもで
きる（その場合、それらは、「最初に選択された回避の
法則にもとづいて修正された操縦制御入力状態にある」
というべきものである）。

【００２０】これは、例えば、当業者には「注意（caut
ion ）」の呼ばれる回避航跡とすることができる。この
ような回避航跡は、ある選択された規準の関数として設
定された現在の航跡の表象を延長させ、つづいて垂直方
向の成分を有する操縦を行なうことからなる第一の回避
法則によって得られる。この仮定のもとでは、処理手段
は、最初に設定された回避航跡の少なくとも一つが起伏
と交差する場合には、輪郭線を前記シートの各第一の設
定回避航跡の中の各操縦開始点の関数として計算するこ
とができるように構成することができる。

【００２１】ここで、パイロットは、第一の警戒報輪郭
線（あるいは予備警告輪郭線）と呼べる輪郭線を利用す
ることが可能となる。該当する場合には、この輪郭線
を、設定されたこれからの航跡の助けを借りて得られた
輪郭線と同時に、またはそれとは別に表示することがで
きる。このような第一の警戒報輪郭線は、パイロット
に、その航空機と最初の提案された回避航跡の「方向」
の起伏の間の距離についての情報を提供してくれる。

【００２２】航跡線は、また、速度ベクトルおよび補助
ベクトルから始まる第二の選択された回避法則にもとづ
いて修正された操縦制御入力状態にある第二の設定回避
航跡線とすることもできる。これは、例えば、当業者に
は「警告（warning ）」と呼ばれる回避航跡とすること
ができる。このような回避航跡は、ある選択された規準
の関数として設定された現在の航跡の表象を延長させ、
つづいて垂直方向の成分を有する操縦を行なうことから
なる第二の回避法則によって得られる。この仮定のもと
では、処理手段は、第二の設定回避航跡の少なくとも一
つが起伏と交差する場合には、輪郭線を前記シートの各
第二設定回避航跡の中の各操縦開始点の関数として計算
することができるように構成することができる。

【００２３】ここで、パイロットは、第二の警戒報輪郭
線（あるいは予備警告輪郭線）と呼べる輪郭線を利用す
ることが可能となる。該当する場合には、この輪郭線
を、第一の輪郭線および設定されたこれからの航跡の助
けを借りて得られた輪郭線と同時に、またはそれらのい
ずれかとは別に表示することができる。このような第二
の警戒報輪郭線は、パイロットに、その航空機と第二番
目の提案された回避航跡の「方向」の起伏の間の距離に
ついての情報を提供してくれる。

【００２４】好ましくは、起伏と回避航跡のあるシート
の間の各交差は、ある上流部分のみに限定される。その
場合には、各輪郭線は、この上流部分とある選択された
法則（例えば線形延長）にもとづいて判別された下流の
ある延長部分からなる。

【００２５】ここで、上流部分という表現は、輪郭線の
一部分と航空機の間にある帯域または領域を意味し、下
流部分という表現は、輪郭線のこの部分の先にあるそれ
らを意味する。

【００２６】本発明の他の一特徴にもとづけば、処理手
段は、輪郭線の各部分のいずれかの側にある帯域に異な
る印しを割り振ることのできる微分の手段を有する。こ
れらの印しは、航空機と起伏の間の衝突の危険に関する
あらかじめ定められた規準の関数として選ばれる。

【００２７】例えば、あらかじめ定められた規準は、輪
郭線の各点と輪郭点に垂直に配置された起伏をあらわす
点の間の距離に関する法則とすることができる。この場
合には、異なる印しは、衝突に関連する危険を表すあら
かじめ設定された異なる垂直距離間に対応するものとな
る。

【００２８】好ましくは、各印しは、その各種の色が、
少なくとも欧州規格ＪＡＲ２５−１３２２および米国規
格ＦＡＲ２５−１３２２を含む一群の規格から選ばれる
色彩からなり、最も冷たい色が最も小さい衝突の危険に
対応する。例えば、色として、衝突の危険の小さくなる
順に、赤、橙、黄、緑、および青を選ぶこともできる。

【００２９】もちろん、印しとして、白から黒まで灰色
の濃さを選んだり、あるいは、さまざまな異なる線影
（あるいはラスター）を選ぶこともできる。

【００３０】本発明のさらに他の特徴にもとづけば、処
理手段は、輪郭線と気象図を交互に表示するように制御
するものとして構成される。もちろん、輪郭線と気象図
を同時に表示する構成とすることもできる。また、輪郭
線と同時に、とくに空港の配置の型などの補足情報を表
示する構成することもできる。

【００３１】本発明のさらに他の特徴にもとづけば、処
理手段は、第一の回避航跡線が形成されるシートの間で
交差が生じた場合には、選択された音声または映像の予
備警報を発生するように構成される。また、第二の回避
航跡線が形成されるシートの間で交差が生じた場合には
選択された音声または映像の予備警報を発生するように
構成することもできる。もちろん、警報と予備警報のい
ずれか一方または両方とする構成とすることもできる。
このようにすれば、例えば、自動的に輪郭線の表示を行
なうことも可能となる。

【００３２】本発明のさらに他の一特徴にもとづけば、
少なくとも一つの水平の構成要素を有する「地面回避」
手順を配設することができる。これを行なうために、処
理手段は、交差が、一方では起伏と第一および第二の回
避航跡の少なくとも一方の間でまた他方では起伏と少な
くとも設定されたこれからの航跡の間である選択された
規準を満たす場合に、他の映像および／または音声を発
生するように構成すればよい。

【００３３】この選択された規準は、例えば、少なくと
も地面の起伏と回避航跡の間の交差の表象と、この起伏
と該当する回避航跡の間の交差とほぼ同等の起伏の頂点
の間の垂直の距離に関するものとすることができる。

【００３４】好ましくは、処理手段は、一つのシートを
構成する各航跡線を取り囲む域を状勢表示の関数として
定義し、またその航跡線の各々の域と前記起伏の交差に
もとづいて各シートと起伏の間の交差を判別することが
できる。その場合、このような航跡線は、「探測」線と
呼ばれる。これらの線によって、航空機の位置および動
態の測定における不確かさを考慮に入れることができ
る。

【００３５】この場合には、好ましくはこの航跡線の域
と起伏の間のすべての交差点の中から最も高い高度を有
する交差点を取り出すことによって、輪郭線の形成に役
立つ航跡線の交差点を得ることができる。

【００３６】本発明のさらに他の特徴にもとづけば、装
置の入力は、状勢表示と、とくに航空機が実際の高度お
よびその上空を飛行する地面に対する相対高度とを受け
取ることができ、また、処理手段は、実際の高度と相対
高度とあらかじめ設定された二つの高度閾値との比較の
関数としての複合高度の中から、 − 実際の高度が二つの閾値より小さい場合には実際の
高度と、 − 実際の高度が二つの閾値より大きい場合には相対高
度と、 − 前記実際の高度が二つの閾値の間にあるときには、
好ましくは相対高度と実際の高度の加重結合から形成さ
れる複合高度とを選択し、それにもとづいて設定された
（これからの）航跡と回避航跡を判別するように構成さ
れる。

【００３７】これによって、結果（輪郭線）の信頼性を
高めることができる。

【００３８】本発明の好ましい一実施の形態にあって
は、当該装置は、少なくとも地球の一部をあらわすデー
タベースを記憶するためのマスメモリと、このデータベ
ースから航空機の位置のパラメーターの関数としての起
伏の三次元表象（一時的局地地図とも呼ばれる）を抽出
し、それらを航空機の動きと並べて作業メモリの中に配
置することができる管理手段とを有する。これによっ
て、装置に自律性をもたせることができる。

【００３９】本発明の第二の側面は、航空機の空中航行
を援助するための方法であって、 ａ） 航空機の機内で、その位置およびその速度ベクト
ルをあらわす状勢表示を受信し、 ｂ） 航空機が上空を飛行している地面の起伏の三次元
表象を作業メモリの中に記憶し、 ｃ） 前記状勢表示の関数として、航空機を基準とする
探査扇形の区画を定義し、この扇形区画の中で該扇形区
画と起伏の交差の関数として輪郭線を計算し、 ｄ） 前記輪郭線を表示する工程とを有し、当該方法
は、その工程ｃ）が、 ｃ１） 選択された角走査の法則にもとづいて航空機の
（瞬間的）速度ベクトルをシフトすることによって補助
速度ベクトルを計算し、 ｃ２） 速度ベクトルおよび該補助速度ベクトルから始
まる航跡線のシートによって扇形区画を定義するサブ工
程を有することを特徴とする方法を提案するものであ
る。

【００４０】

【発明の実施の形態】添付の図面は、基本的に画定的性
質をもつものである。したがって、これらの図面は、以
下の詳細な説明についての理解をより明確にすることが
できるばかりでなく、場合に応じて本発明の画定に役立
つものである。

【００４１】さらに、本発明の主題の技術的性質にかん
がみ、ＥＰＣ特許ＥＰ−Ａ−０５６５３９９号公報およ
びＥＰＣ特許ＥＰ−Ａ−０８０２４６９号公報（ＦＲ−
Ａ−９６０６４６７８にもとづくもの）の記載内容を先
行技術として本明細書に記載する。また、下記の文書に
関しても同様である。すなわち、− ＤＡＳＳＡＵＬＴ
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＱＵＥ 論文第８１０−１９６Ａ
Ｎ、「ＣＦＩＴ防止および状況把握の改善の新しいアプ
ローチ：ＧＣＡＳ地上衝突回避システム」と題して１９
９７年１０月に配付されたものである。

【００４２】民間航空で用いられる標準的なメッセージ
には、英語が用いられる。それらの中で、地上との衝突
の危険を定義する以下の用語について言及する。すなわ
ち、 − 「通知（ａｄｖｉｓｏｒｙ）」とは、指示または他
の通知に対応し、 − 「注意（ｃａｕｔｉｏｎ）」とは、ここでは予備警
報を指し、注意を喚起する性質のものであり、 − 「警告（ｗａｒｎｉｎｇ）」とは、ここでは、警報
を指し、緊急事態を示す性質のものである。

【００４３】これらのレベルの異なるメッセージは、個
別にまたは合わせて「警戒報」と呼ばれる。説明を簡単
にするために、「通知」警戒報あるいは通知についての
議論は行なわないことにする。これは、例えば、予備警
報のまだ先を行くものとみなしてよいであろう。

【００４４】また、ＭＫＳＡシステムには属さない単位
を使用する場合があるが、それらは、民間航空で用いら
れる限りにおいて該システムに由来するものである。

【００４５】まず、図１および図２を参照して、本発明
にもとづく空中航行を援助するための装置の第一の実施
の形態を説明する。

【００４６】ＥＰ−Ａ−０５６５３９９号公報に記載さ
れている装置は、基本的に、航空機とくに通常の飛行機
に設置するように意図されたものである。この装置は、
電気信号の形で飛行パラメーター（とくに位置および動
態）を示すことのできる、例えば慣性またはバロ−慣性
モジュール２０またはＩＮＵ、および／または無線航行
用計器、ここではアンテナ付きＧＰＳ受信機２１（ＩＲ
Ｓとすることもできる）、アンテナ付き無線高度計２
２、または他の機内航行センサーなどの機器２を含む。

【００４７】慣性モジュール２０は、航空機の速度
（Ｖ）および加速（ＧＡＭＭＡ）ベクトルの成分ベクト
ルを送出する。これから、関連する特徴的な角度（とく
に、入射、偏揺、傾斜、縱揺れ、方位、横揺れ）のすべ
てまたは一部を推断し、あるいは慣性モジュールによっ
て内部で使用されるこれらの角度の値を直接収集するこ
とが可能となる。これらの角度の値は、コマンド・ポス
トのレベルで表示および／または使用してもよい。高度
の場合には、慣性モジュールは、公知の方法で気圧高度
計（図示せず）と共働する。

【００４８】ここで、以下の記号を定義しておく。すな
わち、 − Ｚｂは、大気圧を測定してあたえられる気圧高度
で、高度および気象条件にしたがって変化し、 − Ｚｉは、慣性モジュール（長期バリエーション）の
加速度計によって測定された垂直加速を二度積分して計
算される慣性高度であり、 − Ｚｂｉは、バロ−慣性高度、すなわちＺｉのフィル
ターがかけられたＺｂ（例えば、三次ループ）であり、 − Ｚｃは、計算された高度（ＨＲＳ＋Ｚｔａ）、ただ
し、ＨＲＳは、航空機の無線高度計（数メートルの精
度）によってあたえられる無線探測の高さ（すなわち相
対高度）であり、Ｚｔａは、地面のファイル（後で定義
される）によってあたえられる航空機の下方の地面の高
度であり、 − Ｚｇｐｓは、例えばＧＰＳによって送出される高度
である。

【００４９】ＧＰＳ受信機２１は、緯度Ｌ１、経度Ｇ
１、および高度Ｚ１（＝Ｚｇｐｓ）の生の測定値を数秒
ないし数分の割合ｐ１でリフレッシュしたものを送出す
る。慣性モジュール２０は、速度および加速度のベクト
ルを積分して、正確であるが時間とともにドリフトする
他の測定値の緯度Ｌ０、経度Ｇ０、および高度Ｚ０（＝
Ｚｂｉ）を送出する。ブロック２５は、これら二種類の
測定値を比較し、Ｌ０，Ｇ０，Ｚ０と矛盾しない場合に
は値Ｌ１，Ｇ１，Ｚ１を有効にする。この有効化の技術
は、公知である。有効化された測定値Ｌ２，Ｇ２，Ｚ２
は、ｐ１の割合で利用可能となる。ただし、これらは、
約１秒の割合ｐ２で慣性モジュールから再定義される。

【００５０】ブロック２８は、計器２１による最新の測
定値と、現在の測定値の間の情報を外挿する（この外挿
は、とくに遅すぎる情報の供給速度に問題がある場合に
有用である）。無線高度計２２は、ＨＲＳであらわす地
上からの高さを送出する。

【００５１】ブロック３は、以下に説明する方法で設け
られた地面ファイルを含む。航空機がその上空を航行す
る地域の起伏の三次元表象であり局地地図と呼ばれて局
地メモリ４０（図４Ａ）の中に記憶されるこの地面ファ
イルの一部分は、測定値ＬおよびＧの関数としてアクセ
スされる。

【００５２】この局地地図、および測定値Ｌ，Ｇ，Ｚ，
ＨＲＳにもとづいて、ブロック４は、好ましくは地面回
避計算をともなう衝突防止の計算を実行する。

【００５３】衝突の危険が存在する場合には、警報（５
１）が出される。コマンド・ディレクター５３は、回避
の操縦を示唆することができる。これは、コントロール
（操縦）ポストのために意図されたものである。局地地
図は、また、それを用いて表示装置５５で人工画像（６
０）を生成することもできる。

【００５４】これらは、すべて、ＥＰ−Ａ−０５６５３
９９号公報およびＥＰ−Ａ−０８０２４６９号公報に記
載されている。これらの特許公報には、また、とくに垂
直モードで利用可能な各種情報を近づけまた相互にチェ
ックする方法が示されている。

【００５５】ＥＰ−Ａ−０５６５３９９号公報の重要な
基礎の一つは、出願人が、ほぼ地球全体を表すことので
きる地面ファイルを、航空機でのニーズに近い輪郭線お
よび解像度の限度内で、航空機の機内に蓄えておくこと
ができると考えたことである。

【００５６】これによって、航空機の瞬間的および予測
された状況の分析を、一組の曲線のテストに要約するこ
とができ、それによって原理的に少なくとも二種類の警
報を発生させることが可能となる。すなわち、 − 予備警報、これは、中期的に危険な地形を示し、 − 警報、これは、飛行の安全性が危険にさらされてお
り、パイロットの即時の行動が必要な地形を示す。

【００５７】そのため、地面に対する航空機の保護のた
めの二つの表面（空間の曲線）があたえられ、同じ原理
にもとづくが異なるパラメーターを用いて定義される。
これら二つの表面は、 − 短期的表面ＣＣＴ、これは、主として凹凸を回避す
るためのもので、地面のある点がＣＣＴ表面の表面また
は上方エンベロープ（upper envelope）に入ると、パイ
ロットは、すぐに回避操縦を行なう介入行動をとらなけ
ればならない「警報」と、 − 中期的表面ＣＭＴ、これは、主としてパイロットに
その飛行の航跡（trajectory）を変更しないと障害物に
遭遇すること、またパイロットが回避操縦を意図しなけ
ればならないことをあらかじめ警告するためのものであ
る「予備警報」、とからなる。

【００５８】これらの表面は、保護システムの重要な要
素をなすものであり、航空機の多くの静的および動的パ
ラメーターから計算することができる。これらのパラメ
ーターとしては、とくに以下のものを挙げることができ
る。すなわち、 − 航空機の操縦移転機能、すなわち、操縦する能力
と、 − 航空機のパイロットの反応時間にもとづく遅延ＴＲ
０と、 − 航空機の水平速度Ｖｈと、 − 航空機の上昇速度Ｖｚと、 − 操縦時の航空機の許容負荷率（n.g ）と、 − 計画安全高度と、 − 航空機の横揺れ、とである。

【００５９】以下の説明では、若干の定義が必要であ
る。すなわち、 − 航空機の航跡の「瞬間軸」とは、あらかじめ定義さ
れた瞬間航跡（瞬間速度ベクトルの方向）に対する正
接、または過去の予測された航跡の軸（航空機が旋回し
ている場合には、「軸」は湾曲している）、あるいは例
えば上の二つの加重線形結合によって定義される（原理
的には中間的な）「軸」を指し、 − 「垂直面」とは、航空機を通る垂線および航空機の
航跡の瞬間軸を含む表面（必ずしも平面の必要はない）
を指す。過去の予測された航跡の軸であるため、「垂直
面」は、航空機が旋回している場合には湾曲面である。
「垂直」と言う用語は、主に垂直面にある操縦を指し、 − 「水平面」とは、航空機の基準点（例えば、重心）
を通る水平面を指し、「水平」または「横方向」という
用語は、主に水平面にある操縦を指す。この場合も、水
平「面」は、航空機の航跡にもとづいて定義されるが、
空間内の湾曲面の場合があり、 − 水平の操縦の中で、航空機の予測された航跡の左へ
行くものと右へ行くものとは区別され、 − 最後に、「垂直」および「水平」または「横方向」
という用語は、とくに操縦中に遭遇するおそれのある障
害物および危険を指すものとしても用いられる。

【００６０】垂直面内の回避限界曲線は、三つのスパン
によって定義することができる。すなわち、 − Ｔ０からＴ１まで、これは、遅延ＲＴ０＝Ｔ１−Ｔ
０（反応時間に対応する）に等しい（操縦なしの）時間
であり航跡が連続し、 − Ｔ１からＴ２まで、これは、横揺れが減少する可能
性がありまた航跡の曲率半径が無限から上方半径ＲＴま
で変化することによる過渡期間であり、 − Ｔ２からＴ３まで、これは、本来の回避航跡であ
り、その曲率半径ＲＴは、航空機の直線速度の平方を実
際に加えられる負荷率で割った以下の直接関数である。

【００６１】

【数１】

【００６２】以上のことは、基本的に、ＥＰ−Ａ−０５
６５３９９号公報の図６に示されている。今日では、こ
の限界曲線に第四のスパンを加えることがのぞましいと
考えられている。すなわち、 − Ｔ３の先、これは、その傾きが航空機の特性（性
能）に関係する直線である。

【００６３】実際には、「回避限界曲線」は、「探測
（probe ）」と呼ばれる空間中の一表面である。デジタ
ル処理のために、この表面は、一群の曲線切片としてサ
ンプリングされる。詳しい説明については、とくにＥＰ
−Ａ−０８０２４６９号公報の明細書および図８Ａおよ
び８Ｂが参照される。

【００６４】つまり、 − まず、垂直面ＳＶＲＭ（標準垂直回復操縦）での標
準回避操縦が定義される、 − 航空機の航跡の瞬間軸をとり、そして（または）予
測された航跡の方向（もしくは両者の線形結合）にした
がって、ＳＶＲＭを地面のエンベロープと出会う点まで
この軸に添って滑らせることができ、 − そこで、ＳＶＲＭの開始点である垂直基準点すなわ
ち時間ＶＲＰ（垂直基準点）を定義することが可能とな
り、 − 予測された航跡上でのこの点ＶＲＰの上流で、二つ
の時間ＶＴ５およびＶＴ２０が、例えば、ＶＴ５＝ＶＲ
Ｐ−５秒、ＶＴ２０＝ＶＲＰ−２０秒と定義され、 − 次に、航空機がそれぞれ点ＶＴ２０を通過したらす
ぐに「垂直」予備警報が定義され、点ＶＴ５を通過した
らすぐに警報が、それぞれ定義される（もちろん、警報
は、予備警報に優先する）。

【００６５】上記で定義した技術的意味は、実際に遭遇
する大部分の状況で満足できるものである。

【００６６】簡単にいって、これらによって、航空機の
パイロットに、予測された航跡がその上空を航行する近
隣の地面に対して一定の危険を示唆する場合には、「急
上昇」警報をあたえ、パイロットが、緊急事態として、
最小の安全性マージンでその地面を回避する操縦を開始
できるようにすることができる。最小の安全性マージン
という概念は、人間の反応時間と避ける地面に対する距
離の両面から理解すべきものである。「その上空を航行
する近隣の地面」という表現は、航空機の航跡の軸に添
って直接遭遇する地面のみでなく、その近隣の部分も考
慮に入れたものである。

【００６７】この警報信号は、この潜在的な危険が近い
ことをクルーにあらかじめ警告するようにそれより数秒
前に出された予備信号（予備警報）に関連している。た
だし、航空機が標準回避操縦を行なうための最終点を通
過するのが正常である場合もある。しかし、この地点を
越えれば、「垂直」回避操縦が不可能となる。

【００６８】本発明は、「航跡線（trajectory line
s）」の生成から始まる。

【００６９】航跡線は、航空機の現在の位置および現在
の動態にもとづいて計算された航空機の設定または予測
航跡にもとづいて定められる。設定航跡は、操縦制御を
変更することなく計算することができるが、変更するこ
とにより、すなわち航空機の動態を修正する操縦を行な
うとして計算することもできる。

【００７０】航跡線は、必ずしも航空機の真の将来的な
航跡である必要はないことを理解することは重要であ
る。以下の説明からわかるように、それは、位置および
方向が空間内でシフトする場合があるからである。

【００７１】最後に、少なくとも航空機の実際のこれか
らの航跡である航跡線に関しては、線の回りに各種の不
確実性のマージン、とくにＥＰ−Ａ−０５６５３９９号
公報および（または）ＥＰ−Ａ−０８０２４６９号公報
に記載されているもの、を考慮に入れた域（図３および
図４）を設けることができる。

【００７２】本発明を実施するために必要な計算、とく
に航跡線の計算は、例えばＣ．ＡＮＳＩなどのＣ言語で
書かれがプログラムを用い、該当する場合にはさらにＤ
ＳＰ型の支援プロセッサを用いて、「ＰＯＷＥＲＰＣ６
０３型」のマイクロコンピュータで行なうことができ
る。

【００７３】最初に、第一の実施形態を示す図５および
６を参照して、本発明の一般的な原理を説明する。

【００７４】図５には、標準回避限界航跡ＴＥ（標準水
平または垂直回復操縦）が示されている。これは、航空
機Ｐの現在位置から始まって、現在の航跡が短期間継続
し、次に上昇して現在の航跡に対してある選択された垂
直角を形成する。これが、「探測」と呼ばれる。

【００７５】データベースから出される「人工地面」
は、切れ目の短い破線で示されている。

【００７６】また、航空機の下方には二つの航跡線ＬＴ
１およびＬＴ２が示されている。これらは、ここでは航
空機の現在の航跡に対して平行である（また、ここでは
航空機が直線で飛行していると仮定されているため、過
去の航跡に対しても平行である）。

【００７７】図５および図６から、添付の図面では実現
できないが色による表示が可能であり、代わりに陰影が
用いられている。

【００７８】図６には、表示扇形ＳＶが示されている。
ここでは、この扇形は、航空機の現在位置Ｐをあらわす
頂点から始まっている。図６は、水平面への投影図であ
る。

【００７９】地面は、等高面として定義される。ただ
し、これらの等高面は、次の二つの条件を満たす平面に
対して垂直に設定される。すなわち、 − 各々の場合、それらは、該当する航跡線ＬＴ１また
はＬＴ２を通り、 − それらは、図５の面に対して垂直である（この垂直
性は、直線での飛行にのみ、該当する）。

【００８０】ここで、図６に示すような地面を表示する
ことができる。青は、線ＬＴ２の下にある最も低い部分
を、緑は、航跡線ＬＴ１とＬＴ２の間にある地面部分
を、橙は、航跡ＬＴ１の上にある地面の部分を示す。好
ましくは、表示扇形ＳＶの外側で用いられる色は黒のみ
とする。

【００８１】これらの平面との交差が「地図背景」また
は「イメージ背景」を形成する輪郭線部分を定義する。

【００８２】さらに、本来の警戒報操作では、図の場合
に発生する回避航跡ＴＥと地面との交差が考慮される。
図６には、この曲線ＴＥの上にある「有意の」地面部分
が赤で示されている。

【００８３】図５と図６との対応は、図１にあたえられ
ている水平破線に関してのみ該当することが理解されよ
う。それ以外は、当業者には公知の方法でそれから推断
される。図６に表示する完全な輪郭線は、ここでは約３
０°の中心角で広がる扇形である探査扇形の一サイクル
の角走査の結果をあらわす。ただし、扇形の中心角は、
必要に応じて約１°から約３６０°の間から選ぶことが
できる。さらに、図６の破線ＰＲＯは、上流輪郭線部分
の「扇形」下流延長をあらわす。この延長に関しては、
一部はとくに図８を参照して後にさらに説明する。

【００８４】本発明は、さまざまな方法で実施すること
ができる。とくにモニター式の航跡に関してはそうであ
る。

【００８５】警報発生アルゴリズムは、次に示す予測さ
れた航跡にもとづく航空機と起伏ＶＴとの衝突の危険を
合わせて考慮して実施される。すなわち、 − 航空機のこれからの航跡（ＴＦで示す）と、 − 予備警報のための回避航跡（ＴＰＡで示される「探
測Ａ」）と、 − 「名目回避」操縦にもとづく警報（「警告」）のた
めの回避航跡（「標準回避航跡」とも呼ばれる）とであ
り、この回避航跡は、上に述べたこれからの航跡のモニ
ターによって警報が検出された場合にとられる（ＴＰＢ
で示される「探測Ｂ」）。現在、「名目回避」操縦は、
基本的に垂直面内にある（航空機が旋回している場合に
は姿勢を立て直した後）。

【００８６】通常、航空機は、直線で飛行する。したが
って、探測Ａによって検出されたすべての起伏は、必然
的に探測Ｂによっても検出されることになる。これは、
二つの対応する予測された航跡が同じ垂直面内にあるた
めである。

【００８７】他方、航空機が旋回している場合にはこれ
とは異なってくる。これら二つの航跡のそれぞれの軸
は、それぞれシフトされて瞬間旋回半径に応じた水平角
をなす二つの垂直面内にくる。

【００８８】この場合、本発明のきわめて重要な側面に
もとづいて、出願人は、次のように行動することを考え
た。すなわち、標準回避航跡と起伏の間の衝突の危険の
検出によって生成される強力な警報（視覚に訴える警告
燈および言語でのメッセージ、ただし表示はなし）は、
航空機のこれからの航跡および（または）当該これから
の航跡の間に始まる場合のある回避航跡ＴＰＡで衝突の
危険が検出されない場合には、そのときから使用不能と
することができる。

【００８９】これによって、パイロットが地面との衝突
を回避するための適当な操縦−これは面倒な操縦である
場合が多い−をすでに開始しているときには、システム
の時宜を得ない警報を避けることによって、システムの
正しい性能を確保することが可能となる。このような操
縦の期間は、パイロットの注意をそらすようなことはの
ぞましくないし、有害だからである。

【００９０】一般に、上に述べた探測は、地面との衝突
の危険に対して航空機の前方の保護量の範囲を定める表
面の部分または扇形である。これらの探測の垂直の形状
は、出願人によるこれまでの特許出願、とくにＥＰ−Ａ
−０５６５３９９号公報およびＥＰ−Ａ−０８０２４６
９号公報に開示されている。

【００９１】水平面上の保護量の投影は、航空機の前方
にある扇形の部分で構成される（図９）。その近端ある
いは「入口」では（航空機の位置では）、この扇形は、
とくに航空機の位置で設定された横方向の誤差の関数と
して選択できる（例えば２００ｍ）あるいはより一般的
に可変の幅をもっている。横方向に、この扇形は、少な
くとも以下の規準の一つの関数として角度が開いてい
る。すなわち、 − 探測Ｂに関して航空機の瞬間航跡のいずれかの側で
（「警報」）、 − 探測Ａに関して関連する時間（例えば、２０秒）に
おける予測された航跡のいずれかの側で（「予備警
報」）、 − 各々の場合、ある指定された角度だけ（選択できる
値、例えば１．５°）、ただし、これは、とくに旋回の
場合には（少なくとも）旋回側でより大きい値に増大さ
せることができ、明確にこれからの航跡を含めるように
することができ、 − 最大の開きに限定されるように、これは、ヘリコプ
ターのようなある種の航空機では、例えば９０°（２×
４５°）、または１２０°、または１８０°、さらには
３６０°とすることができる。

【００９２】（上に述べたものと両立する）変形例とし
て、この保護量の水平面への投影は、常習的に、予測さ
れた今後の航跡を中心とするある域から構成することが
できる（図３および図４）。これは、例えば、その入口
（航空機の現在の位置）では、すでに示したように航空
機の位置の設定された横方向の誤差に対応してある選択
できる（たとえば２００ｍ）あるいは可変の幅をもち、
時間と共に徐々に広がる帯とすることができる。

【００９３】扇形の入口／出口の距離あるいは深さは、
航空機の速度またはこの速度に関係するあるいは関係し
ない他の規準の関数として定義することができる。ま
た、これは、固定させることもできる。

【００９４】後者である水平面への投影は、航空機のこ
れからの航跡にはよく適しているが、前者である垂直面
への投影は、標準回避航跡に好ましく適用できる。

【００９５】警報の発生は、少なくとも一部は、常習的
に航空機の瞬間の軸の方向にもとづくよりは、これから
の航跡の予測にもとづくものであることを強調しておく
ことは重要である。

【００９６】次に、地面との衝突の危険の表示について
説明する。この表示は、いかに複雑でも、明確なメッセ
ージをパイロットに供給しなければならないため、重要
である。

【００９７】一般に、このシステムは、画面上に、航空
機の現在位置の関数として、地面との衝突の危険に関す
る情報を呈示し、パイロットに周囲の状況を見せるもの
である（「状況認識」）。この情報は、以下のものを一
以上の映像として同時にまたは非同時に含んでいる（図
８Ａ〜図８Ｄ）。すなわち、 − 航空機の位置と現在の航跡（および、暗示的にその
操縦能力に関して選択された規準）があたえられた場
合、航空機に危険を生じるおそれのある有意の起伏を交
差輪郭線ＣＩの形で示す映像と、 − 地理帯域上の画像情報ＣＰＡ（予備警報輪郭線）お
よびＣＡ（警報輪郭線）、地面に関する警報（「予備警
報」および「警報」）がその中で潜在的に生成される場
合があり、 − 例えば、町または空港帯域の場所に関する情報ＩＮ
Ｆと、 − 地面との衝突の危険性のある帯域を示す情報、これ
は、航空機にとって危険なものであり（生成された警報
にもとづく「予備警報」および「警報」）、そこから外
れると限界に達し、あるいは外れることが不可能とな
る。

【００９８】図７Ａおよび図７Ｂは、降下している航空
機の場合に関するものであり、Ｖは、航空機の速度ベク
トルである。ＴＦは、機動操縦を行なわない場合の航空
機の予測されるこれからの航跡である。ＴＰＡは、探測
「Ａ」（予備警報）のこれからの航跡である。ＴＰＢ
は、探測「Ｂ」（警報）のこれからの航跡である。これ
は、原則として標準垂直回避航跡である。破線の斜線の
列は、航空機の前方の操作扇形にまたがるシートに属す
る航跡線ＬＴ１〜ＬＴ４である。ここで、シート（した
がって航跡線）は、これからの航跡ＴＦとの距離が等し
く平行である。これらが航空機の実際の航跡ではないこ
とは理解されよう。図７Ｂでは、起伏と交差するため、
フィーラー（feeler）ＴＰＡに関する危険がきわめて大
きい。

【００９９】横断的に以下の手順が実行される。すなわ
ち、 ａ） 処理手段４、より具体的にはその走査モジュール
４００（図２参照）が、まず、ある選択された角走査の
法則（chosen angular scanning law ）にもとづいて航
空機の（瞬間）速度ベクトルをシフトして補助ベクトル
（すなわち補助速度ベクトル）を計算するように構成
し、 ｂ） 次に、それが、該速度ベクトルおよび補助ベクト
ルから始まる航跡線のシートを用いてある（角）扇形を
定義する。

【０１００】上のａ）およびｂ）の作業は、図７Ａおよ
び図７Ｂに示す垂直面に限定された航跡線のレベル（ま
たはシート）の各々について行なわれる。このため、画
像背景を形成する交差輪郭線画定の部分を判別するため
にも、また回避航跡にもとづいて得られる警戒輪郭線Ｃ
ＰＡおよびＣＡの部分を判別するためにも等しく役立
つ。

【０１０１】さらに、航空機が旋回しているとき、およ
び（または）垂直に操縦しているときには、好ましくは
加速も考慮に入れられる。すなわち、各扇形は、シート
の範囲を定める一群の曲線によって生成される局面とな
る。例えば、航空機が垂直に降下している場合には、補
助速度ベクトルの角走査（選択された角走査の法則）が
ほぼ円錐面の扇形を生成する。好ましくは、この法則
は、他の二つの空間座標を一定に保ちながら、水平面で
瞬間速度ベクトルの角ψを変化させるものである。

【０１０２】図７Ａおよび７Ｂの航跡ＴＦを含む扇形
は、「飛行扇形」と呼ばれる。地図背景の表象は、各点
で、航空機のこれからの実際の状況に対応する。つま
り、この飛行扇形内にある一のこれからの航跡上の航空
機の仮説的な将来位置にかかわりなく、起伏の表象は、
航空機に関する高さの点で、この将来位置に直接関係す
る。この作業は、輪郭線の判別に関するかぎりは、比較
モジュール４０１によって行なわれ、輪郭線のここの部
分によって分けられる各種帯域の印し付け（marking ）
に関する限りはモジュール４０２によって行なわれる。

【０１０３】これにより、パイロットは、航空機の速度
ベクトルの方向のまた選択された角扇形にまたがる起伏
を表象する交差輪郭線ＣＩ（または地図）を入手するこ
とができる。表示される起伏の重ね合わされるレベルの
数は、起伏と交差させるために用いられるシートの数に
依存する。

【０１０４】その他に関して、画像背景および他の情報
は、例えばＥＰ−Ａ−０５６５３９９号公報、ＥＰ−Ａ
−０８０２４６９号公報、またはその後に公開された同
様の提案に記載されているような方法で地面のデータベ
ースから生成される。

【０１０５】地面との衝突の危険（地面自身の表象では
ない）は、他の特別の画面上に呈示することもできる。
現在の時点では、航空機内に配設されているナビゲーシ
ョン画面または気象地図表示用の画面５５を用いるのが
好ましいと考えられている。

【０１０６】衝突の危険は、ＧＣＡＳシステムにつなげ
られたバスを経由してこの画面に伝送される。このバス
は、好ましくは、Ａｒｉｎｃ６４６（イザネット）、Ａ
ｒｉｎｃ６２、またはＡｒｉｎｃ４５３などの通常航空
機で用いられているビデオ−またはデジタル−型のバス
である。

【０１０７】衝突の危険はさまざまな方法で呈示するこ
とができる。すなわち、 − 採用されている画面（好ましくは気象地図を表示す
るための画面）上に従来から表される他の表示を除いた
方法。この場合には、表示を選択するための設備が必要
になる、 − あるいは、これら他の表示を組み合わせた方法。例
えば、辿っているコースと同時に地面との衝突の危険
を、またできれば交通量に関する情報ＩＮＦ（例えば周
囲の航空機）または空港帯域の場所を加えて水平的に表
象する。

【０１０８】言い換えれば、表示装置は、例えば表示さ
れている気象地図と衝突の危険地図（輪郭線）を交互に
表示することもできる。さらに、警報が出されるとす
ぐ、衝突地図を常習的にまた優先的に表示する構成とす
ることもできる。また、気象地図と衝突の危険地図、で
きれば他の有用なＩＮＦ情報を同時に表示することも可
能である。

【０１０９】表示される対応するデータは、採用される
バスに固有のコード化によって変換される。

【０１１０】次に、画像背景の視覚表象について検討す
る。この背景は、航空機の方位にもとづいて表示され
る。

【０１１１】画像背景は、航空機の位置および現在の航
跡があたえられた場合に該当する各地点で航空機が示す
設定高度に対する起伏の高さをあらわす（図７Ａおよび
７Ｂ）。この設定は、例えば、その航跡の現在の傾きま
たはそれらの各点に達するために行なわれるべき旋回を
あらわす曲線にもとづいて行なわれる（図９および１
１）。

【０１１２】このような呈示によって、地面の起伏との
衝突の潜在的な危険を示すことができ、また、航空機の
現在の航跡ＴＦに関して示すことができる。すなわち、
あるあたえられた傾斜（それが下降であるか上昇である
かにかかわらず）に関しては、航空機から表示の反対側
側から見た実際の危険のみが表示されてあらわれ、その
危険の実際の予測が可能となる。この表示は、好ましく
は、輪郭線を水平面上に「投影」することによって行な
われる。

【０１１３】この相対的な高さは、相対的な高さのスラ
イスに応じて異なる色および／または異なる濃度の記号
および／または異なる記号（例えば、＋および／または
＾および／または〜および／または三角）であらわされ
る。地面が航空機の上方にありまた航空機の下のマージ
ンの上方にあるような相対的な高さに関しては、好まし
くは黄または琥珀色が選ばれる。ある閾値（上に述べた
マージンより大きい、例えば１５００フィート）より下
方にある地面は、表示しなくてもよいであろう。

【０１１４】画像背景は、好ましくは航空機の方位のい
ずれかの側に横方向の距離または角度の開きによって定
義されるある開きをもって生成される。航空機の前方は
では、それは、画面の表示能力を最大限に利用する距離
（目盛）にわたって延びている。ただし、より制約され
た走査帯域を一時的または恒久的に使用することも可能
である。

【０１１５】警報生成帯域は、航空機の位置および現在
の航跡があたえられて、航空機がその帯域に入るとすぐ
にそこから予備警報（「注意」）および／または警報
（「警報」）が生成される地理的帯域をあらわす。以下
では、探測ＡおよびＢが同様な方法で定義できることを
説明する。

【０１１６】これらの帯域の限界は、航空機の前のいず
れかの側で選択自在の開き（例えば±４５°、ただしこ
れより小さいまたは大きい広がりも可能である）で、例
えば航空機の現在位置から始め、また（速度ベクトルか
ら得られた）その航跡の現在の傾斜にもとづいて径方向
または旋回をあらわす直線または曲線を走査し、標準回
避航跡（またはＧＣＡＳに関する先行特許文献に記載さ
れているように回避航跡）をこの線に添ってこの標準回
避航跡が、できればマージンをともなって固定され若し
くは他の処理がされた地面または起伏と出会う地点まで
前に進めることによって生成される。計算を加速させる
ためには、このマージンは、アプリオリに地面の高度、
航跡、または航空機に適用される。図１０に示された点
ＲＰは、回避操縦の開始点をあらわす。

【０１１７】上記に計算した点ＲＰの前方でこの線上に
ある二つの点ＰＡおよびＰＢは、それぞれ予備警報（点
ＰＡ）および警報（ＰＢ）帯域の上流側の限界を判別す
るものである（図１０）。これらの点は、好ましくは、
２つの予測時間（例えば、５秒および２０秒）にもとづ
いて定義される。これらは、また、距離によってあるい
は場合によっては他の等価の方法で定義することもでき
る。これらは、理論的に航空機が操縦開始をあらわす点
ＲＰから該当する点（ＰＡまたはＰＢ）間での距離を移
動するために利用できる時間をあらわす。点ＰＡとＰＢ
の間の時間差は、ここでは約１５秒に設定されている
が、それより小さくすることもあるいは大きくすること
もできる。

【０１１８】あるシートの航跡線に角走査を行なうこと
によって、警戒輪郭線の上流部分、すなわち、航空機に
近い部分が得られる。後は、下流部分により表示（表示
された扇形）の限界まで終端させ続けることになる。

【０１１９】これは、地図の背景の起伏の表象に関して
行なうことができるが、現在の時点では、他の方法をと
るのが好ましいと考えられている。二つの隣接する線を
用いることが考えられる。点ＲＰがこれら二本の線の一
方の上にはあるが他方の上にはないと判別された場合に
は、輪郭線ＰＲＯの残りをあらかじめ定義された方法で
これら二本の隣接する線のいずれか一方から（または両
方から）みて表示の限界まで延長することができる。

【０１２０】これらの輪郭線および（または）それらに
よって範囲が定められる帯域に、ある特別の表象をあた
えることがのぞましい。この特別の性質は、印し付けモ
ジュール４０２を用い、破線（図８Ａ〜８Ｄに示すよう
な）または異なる色若しくは異なる陰影（例えば灰色の
陰影）および（または）可変の濃度の記号で印しを付
け、または予備警報帯域および警報帯域には異なる記号
を用いるなどによって得ることができる。予備警報帯域
を差別するためには、黄色または琥珀色が好ましいと考
えられ、警報帯域を差別するためには、赤色が好ましい
と考えられる。

【０１２１】航空機が警報発生帯域に進入すると、地面
との衝突の帯域が呈示（または表示）される。この場合
には、進入した帯域（警戒輪郭線ＣＰＡまたはＣＡによ
って範囲が定められた予備警報または警報）に関連する
標準回避航跡からはみ出した一組の起伏点が、できれば
固定または非固定のマージンをともなって、図７Ｂに示
されるように好ましくはカラーで表象される。予備警報
に関連する標準回避航跡に入る起伏には好ましくは黄色
または琥珀色が選ばれ、警報に関連する標準回避航跡に
入る起伏には好ましくは赤色が選ばれる。

【０１２２】さらに、これらの起伏点の背後にある扇形
も、同様な方法でまたは合った色で着色することができ
る。

【０１２３】このシステムは、航空機の設定されたこれ
からの航跡の点またはそのようなこれからの航跡のシフ
トされた模写（レプリカ）を考えるものである。システ
ムは、高度（いわゆる「航空機の高度」）をこの点に関
する垂直線およびデータベースから得られるこの点での
地面の仮定の高さと比較する。航空機が地上に近いとき
に正しく機能するようにするためには、この差ができる
だけ現実に近いことが重要である。

【０１２４】好ましくは、用いられる航空機の高度は
（少なくとも警報生成アルゴリズムのために、しかし好
ましくは地面を表象するためにも）、無線高度計等の手
段で得られる実際の高さで確認され、以下の手順が用い
られる。

【０１２５】無線高度計の測定の高い閾値Ｈ１（調節自
在）（例えば１５００フィート）より上では、警報生成
アルゴリズムによって用いられまたデータベースから出
た地面の高さと比較される高度は、基本的には飛行の機
内の航行手段、例えば、ＧＰＳラジオナビゲーション受
信機および／または慣性またはバロ−慣性ＩＲＳシステ
ムから得られる。

【０１２６】無線高度計の測定の低い閾値Ｈ２（調節自
在）（例えば５００フィートまたは１０００フィート）
より下では、警報生成アルゴリズムによって用いられま
たデータベースから出た地面の高さと比較される高度
は、無線高度計から送出される値プラス地面のデータベ
ースから抽出される（起伏をあらわす）高さから得られ
る。

【０１２７】これらの２つの閾値Ｈ１およびＨ２の間で
は、警報生成アルゴリズムによって用いられまたデータ
ベースから出た地面の高さと比較される高度は、航空機
の機内の航行手段から得られる高度と無線高度計の組み
合わせ、例えば下の式であたえられるこれら２つの値の
間の線形補間（linear interpolation）によって得られ
る。

【０１２８】

【数２】

【０１２９】この高度の統合によって、地面のデータベ
ースによって送出される航空機の位置および／または高
さの垂直の誤差、ならびに航空機の位置の水平の誤差が
補償され、アルゴリズムが、これらの誤差にかかわら
ず、実際に地面による脅威を考慮することが可能とな
る。

【０１３０】さらに、航空機が、「名目回避」操縦では
逃れることのできない起伏に遭遇する場合もあり得る。
そのような障害物の回避には、垂直回避操縦ばかりでな
く、航空機の片側への回避操縦（旋回）も必要になる。

【０１３１】出願人は、そのような状況では、特別の警
報を生成すべきであると主張する。この特別の警報は、
パイロットに音声および／または視覚的な形（発声され
たメッセージとしておよび／または画面上のテキストと
しての「地面回避」および／または表示燈を例えば赤か
ら黄色に切り替えることによって）で供給される特定の
指示からなるものである。

【０１３２】一般に、この特別の警報は、（有意の部分
で）地面が上方に向かって探測に急に迫ってきたとき、
探測の遠端および／またはその両側で、または警報を発
声させるためにアルゴリズムをある期間使用不能とした
後に出される。

【０１３３】特定の例では、下記のような場合に、いわ
ゆる特別の警報指示が発生する。すなわち、 − 地面がその端部で探測より高く、まっすぐの垂直操
縦ではこの地面を避けることができない場合、 − 地面が旋回の間に旋回側に入る探索より高く、航空
機が水平に移る時間ではこの地面を避けることができな
い場合、 − 地面が選択できる垂直の閾値（例えば５００ｆｔ）
より大きい高さで急に探測に迫ってきた場合、 − 地面が選択できる値（例えば２０００ｍ）より大き
い水平の横方向の距離にわたって前の垂直の閾値を越え
ないが急に探測に迫ってきた場合である。

【０１３４】「地面回避」に属する警報に関する他の要
素は、ＥＰ−Ａ−０８０２４６９号公報に記載されてい
る。

【０１３５】すなわち、このように定義されたこのシス
テムは、以下の性質の全てまたは一部を有している。す
なわち、 − 急上昇操縦では避けることのできない状況が発生し
た場合の指示を、音声および／または視覚的に生成する
ための手段を有し、 − 航空機のこれからの航跡に関するのみならず名目回
避航跡に関する危険を検出するための手段を有し、 − 航空機のこれからの航跡ばかりでなく名目回避航跡
も考慮した地面の警報を生成するための手段を有し、 − 航空機のこれからの航跡をモニターするように旋回
および／または縱揺れの関数として両側に開いた一以上
の探測を行い、 − 航空機の予測されるコースおよび／または予測され
る航跡および／または予測される飛行方位にもとづいて
配向された一以上の探測を行い、 − 予測された航跡を取り巻く表面または域からなる一
以上の探測を行い、 − 航空機の予測された高さに対する地面の相対的な高
さからなる地面背景を呈示するための表示手段を有し、 − 地面に関する警報を生成するための予測された帯域
を呈示する表示手段を有し、 − これからのおよび／または標準の回避予測航跡上で
地面との衝突の危険が検出された帯域を呈示する表示手
段を有し、 − 衝突の危険を検出するための論理によって用いられ
る高度をとくに無線高度計の値と組み合わせで統合する
ための手段を有する。

【０１３６】もちろん、本発明にもとづく処理モジュー
ル４は、同期モジュール４０３を有し、このモジュール
が、操作モジュール４００および表示モジュール５５を
制御して、更新された測定値にもとづいて確実にまた周
期的に表示を更新する効果を有する。

【０１３７】さらに、上記で示した閾値および値は、す
べて、例であって、それらをそれぞれ選ぶか否かは、航
空機の能力のパイロットに関係する選好性にもとづいて
決定される。その結果、それらの閾値および値として
は、特許請求の範囲に含まれる限りまたこの明細書に記
載されている範囲に含まれる限り、示したものとは異な
るものを用いることができる。

【０１３８】すなわち、 − シートのほぼ平行な部分は、好ましくは垂直に約５
０フィートから約３０００フィート、とくに１００フィ
ートから７００フィートの間の距離で垂直方向に隔てら
れている。同様に、シートのほぼ平行な部分は、約５秒
から約６０秒、とくに約１５秒の時間間隔で互いに隔て
られおり、 − 角走査は、約１°から約３６０°の間、とくに６０
°から１２０°の間で広がり、 − 処理手段は、少なくとも約３０秒、とくに１２０秒
に等しい航空機の移動時間に対応する範囲にわたって起
伏との各交差を行なうように構成されており、 − 表示手段は、約５海里から約４００海里の間の範囲
にわたって、少なくとも航空機の速度ベクトルの方向に
輪郭線を表示できるように構成され、 − 起伏と回避航跡の間の交差および起伏と該当する回
避航跡の間の交差とほぼ対等に配置された起伏の頂点の
表象を分ける水平の距離に関して映像および／または音
声警報を発するために選ばれる規準は、垂直距離とゼロ
（０）フィートから約８００フィート（好ましくは約５
００フィートに等しい）の間の垂直閾値の比較であり、
この垂直距離が該垂直閾値より大きいときに警報が発生
し、 − 変形例として、起伏と回避航跡の間の交差および起
伏と該当する回避航跡の間の交差とほぼ対等に配置され
た起伏の頂点の表象を分ける水平の距離に関して映像お
よび／または音声警報を発するために選ばれる規準は、
垂直距離と約１００フィートから約８００フィート（好
ましくは約５００フィートに等しい）の間の垂直閾値の
第一の比較と、選択された水平閾値と該当する回避航跡
線で形成されるシートが起伏と交差する水平距離との間
の第二の比較を結合したものであり、水平距離が選択さ
れた水平閾値より大きいときおよび同時に垂直距離が垂
直閾値より小さいままであるときに警報が発生し、 − 他方、一方では起伏と第一および第二の回避航跡の
少なくとも一方の間でまた他方では起伏と少なくとも設
定されたこれからの航跡の間で交差が生じた場合に、映
像および／または音声警報を発するために選ばれる規準
は、約ゼロ（０）フィートから約８００フィート（好ま
しくは約５００フィートに等しい）の間の垂直閾値と選
択された水平距離であるある点とほぼ対等な起伏の頂点
と起伏と回避航跡の間の交差とを隔てる垂直距離の間の
第一の比較と、ある閾値の期間と航空機が水平に移るた
めに必要な期間の間の第二の比較を結合したものであ
り、垂直距離が選択された垂直閾値より大きいときおよ
び同時に水平に移る期間が閾値の期間より大きいときに
警報が発生し、この閾値の期間は、好ましくは約１０秒
から約１５０秒の間、とくに６０秒から１２０秒の間で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＰ−Ａ−０５６５３９９号公報およびＦＲ−
９６０４６７８号公報に記載されているような、空中航
行を援助するための選考技術のＧＣＡＳ装置のきわめて
一般的で基本的な図である。

【図２】本発明にもとづく装置の一実施の形態の詳細な
図である。

【図３】航空機の位置に関する不確実性の域を示す図で
ある。

【図４】水平面に投影された航空機の設定された航跡に
関する不確実性を示す図である。

【図５】ある状況での本発明の第一の実施の形態の基本
的部分を示す垂直断面図であり、ある瞬間の起伏に対す
る航空機の位置ならびに回避航跡および平行な設定航跡
をあらわす三本の導波線を示す図である。

【図６】図５のような多数の部分から形成された走査サ
イクルに対応する衝突の危険地図を示す図である。

【図７Ａ】二つの状況での本発明の第二の実施の形態の
基本的部分を示す図である。

【図７Ｂ】二つの状況での本発明の第二の実施の形態の
基本的部分を示す図である。

【図８Ａ】本発明の第二の実施の形態によって得られる
各種の表示を示す図である。

【図８Ｂ】本発明の第二の実施の形態によって得られる
各種の表示を示す図である。

【図８Ｃ】本発明の第二の実施の形態によって得られる
各種の表示を示す図である。

【図８Ｄ】本発明の第二の実施の形態によって得られる
各種の表示を示す図である。

【図９】ある平面に投影された湾曲した航跡の線図であ
る。

【図１０】図８の表示を生成する方法を示す図である。

【図１１】航空機の前方のさまざまな量、とくに処理が
使用不能にされた場合に生じる誤った警報の場合を示す
図である。

【符号の説明】

２０ 慣性モジュール ２１ ＧＰＳ受信機 ２２ 無線高度計 ５５ 表示装置

Claims (44)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機の空中航行を援助する装置であっ
   て、 航空機の位置および速度ベクトルをあらわす状勢表示を
   受信するための入力と、 航空機が上空を飛行している地域の起伏の三次元表象を
   記憶するための作業メモリと、 状勢表示の関数として、航空機を基準とする探査用の扇
   形区画を定義し、この扇形区画の中で、当該扇形区画と
   起伏との交差の関数として、輪郭線を計算するための処
   理手段と、 この輪郭線を表示するための手段とを有し、 前記処理手段が、選択された角走査の法則にもとづい
   て、航空機の速度ベクトルをシフトすることにより、補
   助速度ベクトルを計算し、速度ベクトルおよび前記補助
   速度ベクトルから始まる航跡線のシートにより扇形区画
   を定義するように構成されていることを特徴とする装
   置。
2. 【請求項２】 航跡線は、すべて同じ形状を有すること
   を特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 航跡線は、操縦制御入力が変化しない状
   態にある航空機の設定された航跡の模写であり、交差の
   輪郭線は、航空機の現在の飛行条件を考慮したものとな
   ることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 処理手段は、好ましくは最初にほぼ規則
   的に互いに隔てられた異なる垂直方向のシフトを示す数
   枚の航跡線のシートを定義するように構成されているこ
   とを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記シートは、少なくとも部分的に互い
   にほぼ平行であることを特徴とする請求項４に記載の装
   置。
6. 【請求項６】 前記シートのほぼ平行な部分は、水平方
   向に約５０フィートから約３０００フィートの間、とく
   に１００フィートから７００フィートの間の距離が隔て
   られていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 航跡線は、速度ベクトルおよび補助速度
   ベクトルから始まる第一の選択回避法則にもとづいて修
   正された操縦制御入力にある最初の設定された回避航跡
   線であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項
   に記載の装置。
8. 【請求項８】 第一の選択回避法則は、ある選択された
   規準の関数として設定された現在の航跡の表象を延長さ
   せ、つづいて垂直方向の成分を有する操縦を行なうこと
   からなることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 処理手段は、最初に設定された回避航跡
   の少なくとも一つが起伏と交差する場合には、輪郭線を
   前記シートの各第一の設定回避航跡において各操縦開始
   点の関数として計算することができるように構成される
   ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 航跡線は、速度ベクトルおよび補助ベ
    クトルから始まる第二の選択回避法則にもとづいて修正
    された操縦制御入力状態にある第二の設定回避航跡線で
    あることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記
    載の装置。
11. 【請求項１１】 第二の選択回避法則は、ある選択され
    た規準の関数として設定された現在の航跡の表象を延長
    させ、つづいて垂直方向の成分を有する操縦を行なうこ
    とからなることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 処理手段は、第二番目に設定された回
    避航跡の少なくとも一つが起伏と交差する場合には、輪
    郭線を前記シートの各第二の設定回避航跡において各操
    縦開始点の関数として計算することができるように構成
    されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 各交差は、上流部分のみに限定され、
    各輪郭線は、当該上流部分と選択された法則にもとづい
    て判別された下流の延長部分からなることを特徴とする
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 【請求項１４】 第一および第二の回避航跡線で形成さ
    れるシートは、少なくとも部分的に互いにほぼ平行であ
    ることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項
    との組合せに係る請求項５〜９のいずれか１項に記載の
    装置。
15. 【請求項１５】 前記シートのほぼ平行な部分は、約５
    秒から約６０秒の間、 とくに１５秒の時間間隔で互いに隔てられていることを
    特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 【請求項１６】 角走査は、好ましくは１°から３６０
    °の間、とくに６０°から１２０°の間の広がりで行な
    われることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項
    に記載の装置。
17. 【請求項１７】 処理手段は、各輪郭線の部分のいずれ
    かの側にある帯域に異なる印しを割り振ることのできる
    微分の手段を有し、これらの印しは、航空機と起伏の間
    の衝突の危険に関するあらかじめ定められた規準の関数
    として選ばれることを特徴とする請求項１〜１６のいず
    れか１項に記載の装置。
18. 【請求項１８】 あらかじめ定められた規準は、輪郭線
    の各点と輪郭点に垂直に配置された起伏をあらわす点と
    の間の距離に関する法則とすることができ、この場合に
    は、異なる印しは、衝突に関連する危険を表すあらかじ
    め定められた異なる垂直距離間に対応することを特徴と
    する請求項１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 各印しは、着色からなることを特徴と
    する請求項１８に記載の装置。
20. 【請求項２０】 各種の色が、少なくとも欧州規格ＪＡ
    Ｒ２５−１３２２および米国規格ＦＡＲ２５−１３２２
    を含む一群の規格から選ばれる色彩からなり、最も冷た
    い色が最も小さい衝突の危険に対応することを特徴とす
    る請求項１９に記載の装置。
21. 【請求項２１】 各種の印しは、灰色の陰影または異な
    るフレームであることを特徴とする請求項１８に記載の
    装置。
22. 【請求項２２】 処理手段は、起伏との各交差を、少な
    くとも約３０秒に等しい、とくに１２０秒の航空機の移
    動時間に対応する範囲にわたって行なうことを特徴とす
    る請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 【請求項２３】 表示手段は、約５海里から約４００海
    里の間の範囲にわたって、少なくとも航空機の速度ベク
    トルの方向に輪郭線を表示できるように構成されること
    を特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の装
    置。
24. 【請求項２４】 処理手段は、輪郭線と気象図を交互に
    表示するように制御するものとして構成されることを特
    徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 【請求項２５】 処理手段は、輪郭線と気象図を同時に
    表示するように制御するものとして構成されることを特
    徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
26. 【請求項２６】 処理手段は、とくに空港の配置の型な
    どの補足情報を表示するものとして構成されることを特
    徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の装置。
27. 【請求項２７】 処理手段は、第一の回避航跡線が形成
    されるシートの間で交差が生じた場合には、選択された
    音声または映像の予備警報を発生するように構成されこ
    とを特徴とする請求項７〜２６のいずれか１項に記載の
    装置。
28. 【請求項２８】 処理手段は、第二の回避航跡線が形成
    されるシートの間で交差が生じた場合には選択された音
    声または映像の予備警報を発生するように構成されるこ
    とを特徴とする請求項１０〜２７のいずれか１項に記載
    の装置。
29. 【請求項２９】 処理手段は、予備警報を発する場合に
    は、輪郭線の表示を強制するように構成されることを特
    徴とする、請求項２４および２５のいずれかとの組合せ
    に係る請求項２７に記載の装置。
30. 【請求項３０】 処理手段は、起伏と少なくとも第二の
    回避航跡線の間で交差が生じた場合には、設定された航
    跡が前記起伏とも交差するかどうかを判別し、またこの
    交差が判別されたときには警報のみを発する許可をあた
    えるように構成されることを特徴とする、請求項２４お
    よび２５のいずれかとの組合せに係る請求項７に記載の
    装置。
31. 【請求項３１】 処理手段は、予備警報を発する場合に
    は、輪郭線の表示を強制するように構成されることを特
    徴とする、請求項２４および２５のいずれかとの組合せ
    に係る請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 【請求項３２】 処理手段は、交差が生じた場合には、
    一方では起伏と第一および第二の回避航跡の少なくとも
    一方の間で、また他方では起伏と少なくとも設定された
    これからの航跡の間で、ある選択された規準を満たす場
    合に、少なくとも他の映像または音声を発生するように
    構成されることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか
    １項に記載の装置。
33. 【請求項３３】 前記選択された規準は、少なくとも地
    面の起伏と回避航跡の間の交差の表象とこの起伏と該当
    する回避航跡の間の交差とほぼ同等の起伏の頂点の間の
    垂直の距離に関するものであることを特徴とする請求項
    ３２に記載の装置。
34. 【請求項３４】 前記選択された規準は、垂直距離とゼ
    ロ（０）フィートから約８００フィートの間の垂直閾値
    の比較であり、この垂直距離が該垂直閾値より大きいと
    きに前記警報が発生することを特徴とする請求項３３に
    記載の装置。
35. 【請求項３５】 前記選択された規準は、垂直距離と約
    １００フィートから約８００フィートの間の垂直閾値の
    第一の比較と、選択された水平閾値と該当する回避航跡
    線で形成されるシートが起伏と交差する水平距離との間
    の第二の比較を結合したものであり、水平距離が選択さ
    れた水平閾値より大きいとき、および同時に垂直距離が
    垂直閾値より小さいままであるときに、前記警報が発生
    することを特徴とする請求項３３に記載の装置。
36. 【請求項３６】 前記垂直閾値は、約５００フィートに
    等しいことを特徴とする請求項３４および３５のいずれ
    か１項に記載の装置。
37. 【請求項３７】 前記選択された規準は、約ゼロ（０）
    フィートから約８００フィート（好ましくは約５００フ
    ィートに等しい）の間の垂直閾値と選択された水平距離
    であるある点とほぼ対等な起伏の頂点と起伏と回避航跡
    の間の交差とを隔てる垂直距離の間の第一の比較と、あ
    る閾値の期間と航空機が水平に移るために必要な期間の
    間の第二の比較を結合したものであり、垂直距離が選択
    された垂直閾値より大きいときおよび同時に水平に移る
    期間が閾値の期間より大きいときに前記警報が発生する
    ことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
38. 【請求項３８】 前記閾値の期間は、好ましくは約１０
    秒から約１５０秒の間、とくに６０秒から１２０秒の間
    であるであることを特徴とする請求項３７に記載の装
    置。
39. 【請求項３９】 処理手段は、一つのシートを構成する
    各航跡線を取り囲む域を状勢表示の関数として定義し、
    またその航跡線の各々の域と前記起伏の交差にもとづい
    て各シートと起伏の間の交差を判別することができるよ
    うに構成されることを特徴とする請求項１〜３８のいず
    れか１項に記載の装置。
40. 【請求項４０】 航跡線の域と起伏の間のすべての交差
    点の中から最も高い高度を有する交差点を取り出すこと
    によって、輪郭線の形成に役立つ航跡線の交差点が得ら
    れることを特徴とする請求項３９に記載の装置。
41. 【請求項４１】 該装置は、少なくとも地球の一部をあ
    らわすデータベースを記憶するためのマスメモリ、なら
    びにこのデータベースから航空機の位置のパラメーター
    の関数としての起伏の三次元表象（一時的局地地図とも
    呼ばれる）を抽出し、それらを航空機の動きと並べて作
    業メモリの中に配置することができる管理手段を有する
    ことを特徴とする請求項１〜４０のいずれか１項に記載
    の装置。
42. 【請求項４２】 前記入力は、状勢表示およびとくに航
    空機が実際の高度およびその上空を飛行する地面に対す
    る相対高度を受け取ることができ、また、処理手段は、
    実際の高度と相対高度および二つのあらかじめ定められ
    た高度閾値との比較の関数としての複合高度の中から、 実際の高度が二つの閾値より小さい場合には実際の高度
    と、 実際の高度が二つの閾値より大きい場合には相対高度
    と、 前記実際の高度が二つの閾値の間にあるときには複合高
    度とを選択し、 それにもとづいて設定された航跡と回避航跡を判別する
    ように構成されることを特徴とする請求項１〜４１のい
    ずれか１項に記載の装置。
43. 【請求項４３】 複合高度は、相対高度と実際の高度の
    加重結合から形成されることを特徴とする請求項４２に
    記載の装置。
44. 【請求項４４】 航空機の空中航行を補佐するための方
    法において、 ａ） 航空機の機内で、その位置およびその速度ベクト
    ルをあらわす状勢表示を受信し、 ｂ） 航空機が上空を飛行している地面の起伏の三次元
    表象を作業メモリの中に記憶し、 ｃ） 前記状勢表示の関数として、航空機を基準とする
    探査扇形の区画を定義しまたこの扇形区画の中で該扇形
    区画と起伏の交差の関数として輪郭線を計算し、 ｄ） 前記輪郭線を表示する工程とを有し、 当該方法は、その工程ｃ）が、 ｃ１） 選択された角走査の法則にもとづいて航空機の
    （瞬間的）速度ベクトルをシフトすることによって補助
    速度ベクトルを計算し、 ｃ２） 速度ベクトルおよび該補助速度ベクトルから始
    まる航跡線のシートによって扇形区画を定義するサブ工
    程を有することを特徴とする方法。