JPWO2011151893A1 - 経路探索装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、飛行体の経路を探索する経路探索装置（１）であって、外乱情報としての風情報を取得する風情報取得部（１２）と、飛行体の飛行能力情報を取得する飛行能力情報取得部（１４）と、風情報取得部（１２）の取得した風情報に基づいて、飛行体に加わる最大抵抗力を算出する最大抵抗力予測部（１５）と、飛行能力情報取得部（１４）の取得した飛行能力情報と最大抵抗力予測部（１５）の予測した最大抵抗力とに基づいて、飛行体の余剰飛行能力を算出する余剰飛行能力算出部（１６）と、余剰飛行能力算出部（１６）の算出した余剰飛行能力に基づいて、飛行体の経路を探索する経路探索部（１７）と、を備える。

Description

本発明は、飛行体の経路を探索する経路探索装置に関する。

従来、このような分野に係る技術文献として、特開２００６−１３９４６０号公報が知られている。この公報には、航空機の現在位置における風情報に基づいて、航空機の旋回経路を生成する旋回経路生成装置が開示されている。

特開２００６−１３９４６０号公報

しかしながら、前述した従来の装置においては、航空機の将来の位置における風について適切に対応できていないという課題があった。このため、現在位置における風情報からでは予測できない突発的な風にも対応可能な安全性の高い経路を生成することは難しかった。

そこで、本発明は、飛行空域内で飛行体に加わる最大抵抗力を予測し、この最大抵抗力から算出された余剰飛行能力に基づいて飛行体の経路を探索することで、安全性の高い経路を探索することができる経路探索装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、飛行体の経路を探索する経路探索装置であって、外乱情報を取得する外乱情報取得ユニットと、飛行体の飛行能力情報を取得する飛行能力情報取得ユニットと、外乱情報取得ユニットの取得した外乱情報に基づいて、飛行体に加わる最大抵抗力を算出する最大抵抗力予測ユニットと、飛行能力情報取得ユニットの取得した飛行能力情報と最大抵抗力予測ユニットの予測した最大抵抗力とに基づいて、飛行体の余剰飛行能力を算出する余剰飛行能力算出ユニットと、余剰飛行能力算出ユニットの算出した余剰飛行能力に基づいて、飛行体の経路を探索する経路探索ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る経路探索装置によれば、外乱情報に基づいて所定の飛行空域内で風などにより飛行体に加えられる最大抵抗力を予測し、この最大抵抗力と飛行体の飛行能力情報とに基づいて飛行体の余剰飛行能力を算出することができる。余剰飛行能力とは、飛行体の飛行能力から飛行体が最大抵抗力に対抗するために確保すべき能力を制限した余剰の飛行能力である。従って、この経路探索装置によれば、算出した余剰飛行能力に基づいて経路を探索することで、飛行空域内で生じるほぼ全ての風に対応可能な安全性の高い経路を探索することができる。

本発明に係る経路探索装置においては、外乱情報取得ユニットは、外乱情報として風情報を用いることが好ましい。本発明に係る経路探索装置によれば、飛行体の飛行に最も影響を与える外乱である風の情報を外乱情報として用いることで、信頼性の高い最大抵抗力の予測を実現できる。

本発明に係る経路探索装置においては、最大抵抗力予測ユニットは、外乱情報に基づいて飛行体の前後方向に加わる最大前後抵抗力を予測し、余剰飛行能力算出ユニットは、最大前後抵抗力及び飛行能力情報に基づいて飛行体の余剰推進力範囲を算出することが好ましい。

本発明に係る経路探索装置によれば、飛行体の前後方向に加わる最大前後抵抗力及び飛行能力情報に基づいて、飛行体の推進力の運用範囲から最大前後抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰推進力範囲を余剰飛行能力として算出することが可能になる。従って、この経路探索装置によれば、余剰推進力範囲に基づいて経路を探索することで、前後方向で飛行体が受けるほぼ全ての外乱に対応可能な経路を探索が可能になる。

本発明に係る経路探索装置においては、最大抵抗力予測ユニットは、外乱情報に基づいて飛行体の左右方向に加わる最大左右抵抗力を予測し、余剰飛行能力算出ユニットは、左右抵抗力及び飛行能力情報に基づいて飛行体の余剰バンク角範囲を算出することが好ましい。

本発明に係る経路探索装置によれば、飛行体の左右方向に加わる最大左右抵抗力及び飛行能力情報に基づいて、飛行体のバンク角の運用範囲から最大左右抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰バンク角範囲を余剰飛行能力として算出することが可能になる。従って、この経路探索装置によれば、余剰バンク角範囲に基づいて経路を探索することで、左右方向で飛行体が受けるほぼ全ての外乱に対応可能な安全性の高い経路を探索することができる。

本発明に係る経路探索装置においては、最大抵抗力予測ユニットは、外乱情報に基づいて、飛行体の上下方向に加わる上下抵抗力を予測し、余剰飛行能力算出ユニットは、最大上下抵抗力及び飛行能力情報に基づいて、飛行体の余剰迎角範囲を算出することが好ましい。

本発明に係る経路探索装置によれば、飛行体の上下方向に加わる最大上下抵抗力及び飛行能力情報に基づいて、飛行体の迎角の運用範囲から最大上下抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰迎角範囲を余剰飛行能力として算出することが可能になる。従って、この経路探索装置によれば、余剰迎角範囲に基づいて経路を探索することで、上下方向で飛行体が受けるほぼ全ての外乱に対応可能な安全性の高い経路を探索することができる。

本発明によれば、安全性の高い経路を探索することができる。

本発明に係る経路探索装置の一実施形態を示すブロック図である。 飛行機の余剰推進力範囲を説明するための図である。 飛行機の余剰バンク角範囲を説明するための図である。 飛行機の余剰迎角範囲を説明するための図である。 飛行機の余剰横力範囲を説明するための図である。 飛行機の余剰横滑り角範囲を説明するための図である。 経路探索装置の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る経路探索装置１は、飛行機Ａに備えられ、飛行機Ａの経路を探索するものである。経路探索装置１は、飛行機Ａの統括的な制御を行う演算装置２を備えている。演算装置２は、ＧＰＳ［Global Positioning System］受信部３、慣性航法装置４、地形情報データベース５、風情報データベース６、機体情報データベース７、及び操縦支援装置８と電気的に接続されている。

ＧＰＳ受信部３は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信することで、飛行機Ａの現在の位置を検出する。ＧＰＳ受信部３は、検出した飛行機Ａの現在の位置情報を演算装置２に送信する。

慣性航法装置４は、飛行機Ａの速度、加速度、及び進行方向などを検出する。慣性航法装置４は、ジャイロスコープや加速度計などから構成されている。慣性航法装置４は、検出した進行方向などの進行方向情報を演算装置２に送信する。

地形情報データベース５は、地形に関する地形情報を記憶するデータベースである。地形情報には、建物などの障害物に関する情報も含まれる。地形情報データベース５は、演算装置２からの要求に応じて地形情報を演算装置２に送信する。

風情報データベース６は、風に関する情報を記憶するデータベースである。風情報データベース６は、予め区分された飛行空域ごとに風情報を記憶している。風情報は、飛行機Ａの飛行に影響を与える外乱に関する外乱情報として用いられる。風情報には、飛行空域で過去に発生した風の風向き情報及び最大風速情報が含まれる。風情報は、例えば飛行機に備えられた風観測用センサーや地上に設置された風観測装置から得られる観測情報を統計的にまとめて生成される。風情報データベース６は、演算装置２からの要求に応じて風情報を演算装置２に送信する。

機体情報データベース７は、飛行機Ａの機体情報を記憶するデータベースである。機体情報には、飛行機Ａの空力特性情報が含まれる。空力特性情報とは、飛行機Ａに対する風向きや風速から飛行機Ａに発生する抵抗力を特定するための情報である。空力特性情報には、飛行機Ａに関する抵抗係数、揚力係数、及び横力係数などの情報が含まれる。また、機体情報には、飛行機Ａの飛行能力情報が含まれる。飛行能力情報とは、飛行機Ａの飛行能力に関する情報である。飛行能力情報には、機体性能に基づいて予め設定された飛行機Ａの推進力の運用範囲に関する情報が含まれる。また、飛行能力情報には、飛行機Ａのバンク角、揚力、迎角、横力、及び横滑り角の運用範囲に関する情報が含まれる。

操縦支援装置８は、飛行機Ａの操縦者の操縦を支援する装置である。操縦支援装置８は、例えば映像や音声で操縦者に各種情報を伝達するＨＭＩ［Human Machine Interface］やエレベータやラダーなどの操舵面を制御するための操舵面アクチュエータを有している。操縦支援装置８は、演算装置２からの要求に応じて、操縦者に対する情報伝達や飛行制御などの操縦支援を実行する。

演算装置２は、地形情報取得部１１、風情報取得部１２、空力特性情報取得部１３、及び最大抵抗力予測部１４を有している。また、演算装置２は、飛行能力情報取得部１５、余剰飛行能力算出部１６、及び経路探索部１７を有している。

地形情報取得部１１は、ＧＰＳ受信部３及び慣性航法装置４からの送信に基づいて飛行機Ａの現在の位置情報及び進行方向情報を取得する。地形情報取得部１１は、取得した飛行機Ａの現在の位置情報及び進行方向情報に基づいて、飛行機Ａの現在位置の周辺の地形情報を地形情報データベース５に要求する。地形情報取得部１１は、地形情報データベース５からの送信により飛行機Ａの周辺の地形情報を取得する。

風情報取得部１２は、地形情報取得部１１が地形情報を取得した場合、当該地形情報に対応する飛行空域の風情報を風情報データベース６に要求する。風情報取得部１２は、風情報データベース６からの送信により、飛行空域の外乱情報としての風情報を取得する。風情報取得部１２は、請求の範囲に記載した外乱情報取得ユニットとして機能する。

空力特性情報取得部１３は、風情報取得部１２が風情報を取得した場合、飛行機Ａの空力特性情報を機体情報データベース７に要求する。空力特性情報取得部１３は、機体情報データベース７からの送信により、飛行機Ａの空力特性情報を取得する。

最大抵抗力予測部１４は、風情報取得部１２の取得した飛行空域の風情報と空力特性情報取得部１３の取得した空力特性情報とに基づいて、当該飛行空域で風により飛行機Ａに加えられる最大の抵抗力である最大抵抗力を予測する。最大抵抗力は、飛行機Ａの前後方向に加わる最大前後抵抗力、飛行機Ａの左右方向に加わる最大左右抵抗力、及び飛行機Ａの上下方向に加わる最大上下抵抗力に分類される。また、最大前後抵抗力は、最大前方向抵抗力及び最大後方向抵抗力に分類される。同様に、最大左右抵抗力は、最大左方向抵抗力及び最大右方向抵抗力に分類される。最大上下抵抗力は、最大上方向抵抗力及び最大下方向抵抗力に分類される。

最大抵抗力予測部１４は、例えば風情報に含まれる最大風速情報と飛行機Ａの空力特性とに基づいて、最大抵抗力を予測する。具体的には、最大抵抗力予測部１４は、最大風速情報と飛行機Ａの空力特性とに基づいて、飛行機Ａの前方向から最大風速の風が吹き付けたときに飛行機Ａに加わる抵抗力を最大前方向抵抗力として予測する。同様にして、最大抵抗力予測部１４は、最大後方向抵抗力、最大左方向抵抗力、最大右方向抵抗力、最大上方向抵抗力、及び最大下方向抵抗力を予測する。この場合、最大抵抗力予測部１４は、最大抵抗力の予測の際に飛行空域で生じる風向きの情報を必要としない。最大抵抗力予測部１４は、請求の範囲に記載した最大抵抗力予測ユニットとして機能する。

飛行能力情報取得部１５は、最大抵抗力予測部１４が最大抵抗力を予測した場合、飛行機Ａの飛行能力情報を機体情報データベース７に要求する。飛行能力情報取得部１５は、機体情報データベース７からの送信により飛行機Ａの飛行能力情報を取得する。飛行能力情報取得部１５は、請求の範囲に記載した飛行能力情報取得ユニットとして機能する。

余剰飛行能力算出部１６は、最大抵抗力予測部１４の予測した最大抵抗力と飛行能力情報取得部１５の取得した飛行能力情報とに基づいて、飛行機Ａの余剰飛行能力を算出する。余剰飛行能力とは、飛行機Ａの飛行能力から飛行機Ａが最大抵抗力に対抗するために確保すべき能力を制限した余剰の飛行能力である。この余剰飛行能力内で飛行する飛行機Ａは、風向きに関わらず当該飛行空域における最大抵抗力に対抗することが可能になる。余剰飛行能力には、余剰推進力範囲、余剰バンク角範囲、余剰揚力範囲、余剰迎角範囲、余剰横力範囲、及び余剰横滑り角範囲が含まれる。以下、これらの範囲について図面を参照して説明する。

図２は、余剰推進力範囲を説明するための図である。余剰推進力範囲とは、飛行機Ａの推進力の運用範囲から飛行機Ａが最大前後抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰の範囲である。

図２において、矢印Ｐ１は、飛行機Ａの推進力の運用範囲を示している。矢印Ｐ２は、飛行機Ａの余剰推進力範囲を示している。また、矢印ＲＦは、風により飛行機Ａに加えられる可能性のある最大前方向抵抗力を示している。矢印ＲＢは、風により飛行機Ａに加えられる可能性のある最大後方向抵抗力を示している。

図２に示されるように、余剰推進力範囲Ｐ２は、飛行機Ａの推進力の運用範囲Ｐ１から最大前方向抵抗力ＲＦ及び最大後方向抵抗力ＲＢを差し引いた範囲として表される。この余剰推進力範囲Ｐ２で飛行する飛行機Ａは、前後方向について飛行空域で生じるほぼ全ての風に対して経路を維持することが可能になる。

図３は、余剰バンク角範囲を説明するための図である。余剰バンク角範囲とは、飛行機Ａのバンク角の運用範囲から飛行機Ａが最大左右抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰の範囲である。

図３において、矢印Ｗ１は、飛行機Ａのバンク角の運用範囲を示している。このバンク角の運用範囲Ｗ１は、最大揚力時における運用範囲である。なお、この場合の最大揚力は、操縦者により設定された迎角の運用範囲などに応じて定められる。また、矢印Ｗ２は、飛行機Ａの余剰バンク角範囲を示している。矢印ＲＲは、風により飛行機Ａに加えられる可能性のある最大右方向抵抗力を示している。矢印ＲＬは、風により飛行機Ａに加えられる可能性のある最大左方向抵抗力を示している。

図３に示されるように、余剰バンク角範囲Ｗ２は、飛行機Ａのバンク角の運用範囲Ｗ１から最大右方向抵抗力ＲＲに対応する範囲及び最大左方向抵抗力ＲＬに対応する範囲を差し引いた範囲として表される。最大右方向抵抗力ＲＲに対応する範囲とは、飛行機Ａが最大右方向抵抗力ＲＲに対抗するために確保すべきバンク角の範囲である。最大右方向抵抗力ＲＲに対応する範囲は、バンク角の運用範囲Ｗ１、最大右方向抵抗力ＲＲの大きさ、及び運用範囲Ｗ１における最大のバンク角Ｗ１ｍａｘに基づいて、図３に示す幾何学的関係から求めることができる。最大左方向抵抗力ＲＬに対応する範囲も同様である。この余剰バンク角範囲Ｗ２で飛行する飛行機Ａは、左右方向について飛行空域で生じるほぼ全ての風に対して経路を維持することが可能になる。

また、図３において、矢印Ｌ１は、飛行機Ａの飛行能力のうち揚力の運用範囲を示している。矢印Ｌ２は、飛行機Ａの余剰揚力範囲を示している。余剰揚力範囲とは、飛行機Ａの揚力の運用範囲から飛行機Ａが最大上下抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰の範囲である。矢印ＲＴは、風により飛行機Ａに加えられる可能性のある最大上方向抵抗力を示している。矢印ＲＵは、風により飛行機Ａに加えられる可能性のある最大下方向抵抗力を示している。

図３に示されるように、余剰揚力範囲Ｌ２は、飛行機Ａの揚力の運用範囲Ｌ１から最大上方向抵抗力ＲＴ及び最大下方向抵抗力ＲＵを差し引いた範囲として表される。この余剰揚力範囲Ｌ２で飛行する飛行機Ａは、上下方向について飛行空域で生じるほぼ全ての風に対して経路を維持することが可能になる。この余剰揚力範囲Ｌ２における飛行機Ａの飛行は、飛行機Ａの迎角を制御することで実現される。

図４は、余剰迎角範囲を説明するための図である。余剰迎角範囲とは、飛行機Ａの迎角の運用範囲から飛行機Ａが最大上下抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰の範囲である。図４に、揚力と迎角の関係を表すグラフＮを示す。グラフＮを表す縦軸は揚力であり、横軸は迎角である。また、図４において、矢印Ｇ１は、飛行機Ａの飛行能力のうち迎角の運用範囲を示している。矢印Ｇ２は、飛行機Ａの余剰迎角範囲を示している。

図４に示されるように、余剰迎角範囲Ｇ２は、飛行機Ａの迎角の運用範囲Ｇ１から最大上方向抵抗力ＲＴに対応する範囲及び最大下方向抵抗力ＲＵに対応する範囲を差し引いた範囲として表される。最大上方向抵抗力ＲＴに対応する範囲は、図４に示すグラフＮと最大上方向抵抗力ＲＴとの対応関係から求められる。最大下方向抵抗力ＲＵに対応する範囲も同様である。この余剰迎角範囲Ｇ２で飛行する飛行機Ａは、余剰揚力範囲Ｌ２における飛行を実現できる。すなわち、余剰迎角範囲Ｇ２で飛行する飛行機Ａは、上下方向について飛行空域で生じるほぼ全ての風に対して経路を維持することが可能になる。

図５は、飛行機Ａの余剰横力範囲を説明するための図である。余剰横力範囲とは、飛行機Ａの横力の運用範囲から飛行機Ａが最大左右抵抗力及び最大前後抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰の範囲である。

図５において、矢印Ｖは、飛行機Ａの速度ベクトルを示している。矢印Ｊは、飛行機Ａの横滑り角を示している。矢印Ｋ１は、飛行機Ａの飛行能力のうち横滑り角Ｊにおける横力の運用範囲を示している。矢印Ｋ２は、横滑り角Ｊにおける飛行機Ａの余剰横力範囲を示している。矢印ＲＪは、横滑り角Ｊで横滑りする飛行機Ａに対して最大前方向抵抗力及び最大左方向抵抗力が同時に加わった場合の抵抗力を示している。

図５に示されるように、余剰横力範囲Ｋ２は、飛行機Ａの迎角の運用範囲Ｋ１から抵抗力ＲＪを差し引いた範囲として表される。余剰横力範囲Ｋ２で飛行する飛行機Ａは、横滑り角Ｊで横滑りする場合、前方向及び左方向について飛行空域で生じるほぼ全ての風に対して経路を維持することが可能になる。同様にして、各方向に対応する余剰横力範囲も求められる。

図６は、余剰横滑り角範囲を説明するための図である。余剰横滑り角範囲とは、飛行機Ａの横滑り角の運用範囲から飛行機Ａが最大左右抵抗力及び最大上下抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰の範囲である。

図６に、横力と横滑り角の関係を表すグラフＭを示す。グラフＭを表す縦軸は横力であり、横軸は横滑り角である。また、図６において、矢印Ｊ１は、飛行機Ａの飛行能力のうち横滑り角の運用範囲を示している。矢印Ｊ２は、飛行機Ａの余剰横滑り角範囲を示している。

図６に示されるように、余剰横滑り角範囲Ｊ２は、飛行機Ａの横滑り角の運用範囲Ｊ１から最大左方向抵抗力ＲＬに対応する範囲及び最大下方向抵抗力ＲＵに対応する範囲を差し引いた範囲として表される。最大左方向抵抗力ＲＬに対応する範囲は、最大左方向抵抗力ＲＬを横力成分としてグラフＭに対応させることで求められる。最大下方向抵抗力ＲＵに対応する範囲も同様である。この余剰横滑り角範囲Ｊ２で飛行する飛行機Ａは、左方向や下方向について飛行空域で生じるほぼ全ての風に対して経路を維持することが可能になる。同様にして、各方向に対応する余剰横力範囲も求められる。

余剰飛行能力算出部１６は、余剰飛行能力として余剰推進力範囲、余剰バンク角範囲、余剰揚力範囲、余剰迎角範囲、余剰横力範囲、及び余剰横滑り角範囲を算出する。また、余剰飛行能力算出部１６は、余裕を見込んで余剰飛行能力を算出する。これは、風の急激な変化により一時的に経路から外れた飛行機Ａを戻すためである。余裕は、飛行機Ａの飛行能力や最大抵抗力の大きさなどの種々の条件に基づいて適切に設定される。余剰飛行能力算出部１６は、請求の範囲に記載した余剰飛行能力算出ユニットとして機能する。

経路探索部１７は、余剰飛行能力算出部１６が飛行機Ａの余剰飛行能力を算出した場合、余剰飛行能力と地形情報取得部１１の取得した地形情報とに基づいて飛行機Ａの経路探索を実行する。経路探索部１７は、飛行機Ａが余剰飛行能力内で飛行可能な経路の探索を行う。経路探索部１７では、余剰飛行能力が大きいほど、自由度の高い経路探索が行われる。経路探索部１７は、探索した経路に関する経路情報を操縦支援装置８に送信する。経路探索部１７は、請求の範囲に記載した経路探索ユニットとして機能する。

次に、上述した経路探索装置１の処理の流れについて説明する。

図７に示されるように、経路探索装置１の地形情報取得部１１は、ＧＰＳ受信部３及び慣性航法装置４から送信された飛行機Ａの位置情報及び進行方向情報に基づいて、地形情報データベース５から飛行機Ａの周辺の地形情報を取得する地形情報取得処理を行う（Ｓ１）。

次に、風情報取得部１２は、地形情報取得部１１が取得した地形情報に対応する飛行空域の風情報を風情報データベース６から取得する風情報取得処理を行う（Ｓ２）。風情報取得部１２が風情報を取得した場合、空力特性情報取得部１３は、機体情報データベース７からの送信により飛行機Ａの空力特性情報を取得する空力特性情報取得処理を行う（Ｓ３）。

続いて、最大抵抗力予測部１４は、風情報取得部１２の取得した飛行空域の風情報と空力特性情報取得部１３の取得した空力特性情報とに基づいて、当該飛行空域の最大抵抗力を予測する最大抵抗力予測処理を行う（Ｓ４）。最大抵抗力予測部１４が最大抵抗力を予測した場合、飛行能力情報取得部１５は、機体情報データベース７からの送信により飛行機Ａの飛行能力情報を取得する飛行能力情報取得処理を行う（Ｓ５）。

次に、余剰飛行能力算出部１６は、最大抵抗力予測部１４の予測した最大抵抗力と飛行能力情報取得部１５の取得した飛行能力情報とに基づいて、飛行機Ａの余剰飛行能力を算出する余剰飛行能力処理を行う（Ｓ６）。その後、経路探索部１７は、余剰飛行能力算出部１６の算出した余剰飛行能力と地形情報取得部１１の取得した地形情報とに基づいて、飛行機Ａの経路を探索する経路探索処理を行う（Ｓ７）。経路探索部１７は、探索した経路に関する経路情報を操縦支援装置８に送信する。操縦支援装置８は、操縦者に対する経路情報の伝達など経路情報に応じた操縦支援処理を行う（Ｓ８）。

続いて、上述した経路探索装置１の作用効果について説明する。

本実施形態に係る経路探索装置１によれば、風情報に基づいて所定の飛行空域内で風により飛行機Ａに加えられる最大抵抗力を予測し、この最大抵抗力と飛行機Ａの飛行能力情報とに基づいて飛行機Ａの余剰飛行能力を算出することができる。従って、この経路探索装置１によれば、算出した余剰飛行能力に基づいて経路を探索することで、飛行空域内で生じるほぼ全ての風に対応可能な安全性の高い経路を探索することができる。

より具体的には、この経路探索装置１によれば、飛行機Ａの前後方向に加わる最大前後抵抗力及び飛行能力情報に基づいて、飛行機Ａの推進力の運用範囲から最大前後抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰推進力範囲を算出することが可能になる。従って、この経路探索装置１によれば、余剰推進力範囲に基づいて、前後方向で飛行機Ａが受けるほぼ全ての風に対応可能な経路を探索が可能になる。

また、この経路探索装置１によれば、飛行機Ａの左右方向に加わる最大左右抵抗力及び飛行能力情報に基づいて、飛行機Ａのバンク角の運用範囲から最大左右抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰バンク角範囲を算出することが可能になる。従って、この経路探索装置１によれば、余剰バンク角範囲に基づいて、左右方向で飛行機Ａが受けるほぼ全ての風に対応可能な安全性の高い経路を探索することができる。

更に、この経路探索装置１によれば、飛行機Ａの上下方向に加わる最大上下抵抗力及び飛行能力情報に基づいて、飛行機Ａの迎角の運用範囲から最大上下抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰迎角範囲を算出することが可能になる。従って、この経路探索装置１によれば、余剰迎角範囲に基づいて、上下方向で飛行機Ａが受けるほぼ全ての風に対応可能な安全性の高い経路を探索することができる。

また、この経路探索装置１によれば、最大左右抵抗力、最大上下抵抗力、及び飛行能力情報に基づいて、飛行機Ａの横滑り角の運用範囲から最大左右抵抗力及び最大上下抵抗力に対抗するために確保すべき範囲を制限した余剰横滑り角範囲を算出することが可能になる。従って、この経路探索装置１によれば、余剰横滑り角範囲に基づいて、左右方向及び上下方向で飛行機Ａが受けるほぼ全ての風に対応可能な安全性の高い経路を探索することができる。

しかも、この経路探索装置１によれば、飛行空域の最大風速情報及び飛行機Ａの空力特性情報から最大抵抗力を予測できるので、飛行空域における風向きの情報を用いる必要がない。このため、風向きが不確定な飛行空域においても、適切に最大抵抗力を予測して余剰飛行能力を算出することが可能となり、安全性の高い経路を探索することができる。

また、この経路探索装置１によれば、飛行機Ａの飛行に最も影響を与える外乱である風の情報を外乱情報として用いることで、信頼性の高い最大抵抗力の予測を実現できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、本発明は、飛行機以外の飛行体に対しても適用することができる。また、本発明に係る経路探索装置１は、飛行空域の統計的な風情報の他に、現在の気象情報や現時点の風情報などを利用することで、より正確に飛行空域で受ける最大抵抗力を予測する態様であっても良い。経路探索装置１は、より正確に最大抵抗力を予測するために、飛行空域の風向き情報や飛行機の搭載センサーが検出する現在位置の風情報など様々な情報を利用することができる。経路探索装置１は、予測される最大風速が小さくなることで、算出される余剰飛行能力が大きくなり、幅の広い経路探索を行うことができる。

また、経路探索装置１は、必ずしもバンク角や横滑り角などの全ての項目を制御する必要はなく、上下方向、前後方向、及び左右方向の風への対応が可能な構成であればよい。例えば、経路探索装置１は、左右方向の風への対応としてバンク角の運用範囲の制限を行わず、迎角の運用範囲の制限により左右方向及び上下方向の風への対応を実現する態様であっても良い。また、経路探索装置１は、必ずしも横力及び横滑り角の運用範囲の制限を行う必要はない。

また、本発明に係る経路探索装置１は、必ずしも飛行体に備える必要はない。例えば地上の情報センターに設けられていても良い。この場合、情報センターは、飛行体から無線送信された位置情報や飛行体の飛行空域、及び飛行体の飛行性能に基づいて、経路の探索を行う。情報センターは、探索した経路に関する情報を飛行体に送信する。また、外乱情報は、風情報に限られず、雨や砂などの情報を含める態様であっても良い。

本発明は飛行体の経路を探索する経路探索装置に利用可能である。

１…経路探索装置 ２…演算装置 ３…ＧＰＳ受信部 ４…慣性航法装置 ５…地形情データベース ６…風情報データベース ７…機体情報データベース ８…操縦支援装置 １１…地形情報取得部（地形情報取得ユニット） １２…風情報取得部 １３…空力特性情報取得部 １４…最大抵抗力予測部（最大抵抗力予測ユニット） １５…飛行能力情報取得部（飛行能力情報取得ユニット） １６…余剰飛行能力算出部（余剰飛行能力算出ユニット） １７…経路探索部（経路探索ユニット）

Claims (5)

1. 飛行体の経路を探索する経路探索装置において、
   外乱情報を取得する外乱情報取得ユニットと、
   前記飛行体の飛行能力情報を取得する飛行能力情報取得ユニットと、
   前記外乱情報取得ユニットの取得した前記外乱情報に基づいて、前記飛行体に加わる最大抵抗力を予測する最大抵抗力予測ユニットと、
   前記飛行能力情報取得ユニットの取得した前記飛行能力情報と前記最大抵抗力予測ユニットの予測した前記最大抵抗力とに基づいて、前記飛行体の余剰飛行能力を算出する余剰飛行能力算出ユニットと、
   前記余剰飛行能力算出ユニットの算出した前記余剰飛行能力に基づいて、前記飛行体の経路を探索する経路探索ユニットと、
   を備えることを特徴とする経路探索装置。
2. 前記外乱情報取得ユニットは、前記外乱情報として風情報を用いることを特徴とする請求項１記載の経路探索装置。
3. 前記最大抵抗力予測ユニットは、前記外乱情報に基づいて、前記飛行体の前後方向に加わる最大前後抵抗力を予測し、
   前記余剰飛行能力算出ユニットは、前記最大前後抵抗力及び前記飛行能力情報に基づいて、前記飛行体の余剰推進力範囲を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の経路探索装置。
4. 前記最大抵抗力予測ユニットは、前記外乱情報に基づいて、前記飛行体の左右方向に加わる最大左右抵抗力を予測し、
   前記余剰飛行能力算出ユニットは、前記最大左右抵抗力及び前記飛行能力情報に基づいて、前記飛行体の余剰バンク角範囲を算出することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の経路探索装置。
5. 前記最大抵抗力予測ユニットは、前記外乱情報に基づいて、前記飛行体の上下方向に加わる最大上下抵抗力を予測し、
   前記余剰飛行能力算出ユニットは、前記最大上下抵抗力及び前記飛行能力情報に基づいて、前記飛行体の余剰迎角範囲を算出することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の経路探索装置。

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