KR20000075595A - 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치 - Google Patents

항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치 Download PDF

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KR20000075595A
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배 시스템즈 피엘시
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Abstract

본 발명에 의한 장치는 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 움직임을 모니터하고, 항공기와 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 항공 트래픽에 대한 경고 또는 방지 신호를 생성하는 수단(2)을 포함한다. 또한 본 장치는 항공기 비행 경로 부근의 지형과 관련하여 항공기의 위치와 움직임을 모니터하고, 항공기와 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 지형의 특징에 대한 경고 또는 방지 신호를 생성하는 수단(5)을 포함한다. 수단(13, 14, 17)은 트래픽 경고 신호 및 지형 경고 신호를 수신하고, 상기 신호들을 비교하여, 항공 트래픽 및 지형 충돌 모두를 방지하기 위해 항공기에 대한 조치를 표시하는 결합 경고 또는 주의보 신호를 생성한다.

Description

항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치 {APPARATUS FOR INDICATING AIR TRAFFIC AND TERRAIN COLLISION THREAT TO AN AIRCRAFT}
부근의 항공기와 충돌할 수 있는 가능성을 경고하는 항공 트래픽 주의보 시스템(air traffic advisory system)은 널리 알려져 있다. 이러한 공지 시스템은 문제의 항공기와 관련하여 다른 항공기의 속도 및 비행 경로를 모니터하고, 문제의 항공기의 소정의 비행 거리 이내에 어떠한 항공기가 통과할 것으로 예상되는 경우 이러한 사실을 경고한다.
또한 항공기 비행 경로와 연관된 지형 데이터베이스에 질의하여, 항공기 비행 경로에 의해 항공기가 위험한 경우에 처할 것으로 예상되면, 이를 경고하는 지형 주의보 시스템(terrain advisory systems)은 널리 알려져 있다. 이들 공지 시스템은 서로 독립적으로 동작하며, 트래픽 경고와 지형 경고를 통합하지 않는다. 따라서 지형 주의보 시스템이 상승 회복 조종(climb recover manoeuvre)을 요구하는 경고를 생성하는 것이 가능한데, 이는 문제의 항공기 위에 존재하는 알려지지 않은 트래픽 때문에 위험할 수 있다. 또한 공지된 독립형 트래픽 주의보 시스템을 사용하여 항공기가 위험한 지형으로 하강하는 것을 요구하는 경고를 생성할 수도 있다.
본 발명은 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치의 개략적인 도면.
도 2는 도 1의 장치의 일부를 형성하는 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기를 보다 상세하게 예시하는 블록도.
도 3은 도 1의 장치에 의해 스캐닝된 지형 영역을 예시하는 개략적인 도면.
도 4는 도 1 및 도 2의 장치를 사용하여 생성된 최악의 지형 프로파일 및 예상 항공기 비행 경로의 개략적인 단면도.
도 5는 지형 충돌 위험을 방지하기 위해 취해진 회복 조치(recovery action)를 개략적으로 예시하는 도면.
따라서 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에게 통지하며 지형 및 항공 트래픽 조건 모두를 고려하는 일반적으로 개선된 장치가 필요하다.
본 발명의 제1 특징에 따라, 본 장치를 구비한 비행 중인 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 움직임을 모니터하고, 비행 중인 항공기와 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 항공 트래픽에 대한 경고(warning) 및/또는 방지(avoidance) 신호를 생성하는 트래픽 주의보 수단(traffic advisory means); 항공기 비행 경로 부근의 지형과 관련하여 비행 중인 항공기의 위치와 움직임을 모니터하고, 항공기 비행 경로 상에서 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 지형 특징에 대한 경고 및/또는 방지 신호를 생성하는 지형 주의보 수단(terrain advisory means); 및 트래픽 주의보 수단으로부터 트래픽 경고 및/또는 방지 신호를 수신하고, 지형 주의보 수단으로부터 지형 경고 및/또는 방지 신호를 수신하고, 이들 신호들을 비교하여, 항공 트래픽 및 지형 충돌 모두를 방지하기 위한 항공기에 대한 조치를 표시하는 결합 경고 및/또는 주의보 신호(combined warning and/or advisory signal)를 생성하는 인터액티브 수단(interactive means)을 포함하는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에게 통지하기 위한 장치가 제공된다.
트래픽 주의보 수단은 항공기 부근의 항공 트래픽의 절대적 및/또는 상대적 위치와 연관된 신호를 수신하기 위한 트랜스폰더(transponder), 및 트랜스폰더로부터 출력 신호를 수신하고, 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 움직임을 계산하고 모니터하여, 트래픽 경고 및/또는 방지 신호를 생성하는 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기를 포함하는 것이 바람직하다.
트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기는 항공기의 비행 관리 시스템(flight management system)에 연결되어 항공기 비행 관리 시스템으로부터 항공기 운행 정보를 수신하는 것이 용이하다.
지형 주의보 수단은 항공기 비행 경로 부근의 지형 및 장애물 표시를 저장하는 기억 장치, 정의된 소정의 위도 및 경도 포락선(envelope) 내의 항공기 위치 및 속력과 연관된 데이터를 기억 장치로부터 검색하는 조사 로직 장치(search logic device), 및 항공기의 항법 시스템(navigation system)으로부터 항공기의 위도, 경도 및 고도를 표시하는 신호를 수신하고, 항공기 그라운드 비행 경로를 계산하여, 지형 경고 및/또는 방지 신호를 발생시키도록 동작가능한 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기를 포함하는 것이 바람직하다.
지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기는 예상 항공기 그라운드 비행 경로를 최악의 경우를 고려한 지형 프로파일(worse case terrain profile; 이하 최악의 지형 프로파일이라 함)과 비교하여, 예상 그라운드 비행 경로의 임의의 모든 지점에서 예상 항공기 고도가 소정의 최소 허가 높이(minimum clearance height) 아래이거나 소정의 시간 내에 지형과 충돌할 것으로 예상되면 지형 경고 및/또는 방지 신호를 발행하는 비교기(comparator)를 포함한다.
인터액티브 수단(interactive means)은 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기 및 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기와 연결되어 그 일부를 이룬다.
상기 장치는 상기 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기 및 상기 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기로부터 출력 신호를 수신하는 음성 경고 장치(auditory warning device) 및 방지용 영상 디스플레이 장치(visual avoidance display device)를 포함하며, 여기서 경고 장치는 출력 신호를 디스플레이 장치에 추가로 전송한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 또한 본 발명이 실시되는 방법을 나타내기 위하여 일례로서 도시된 다음의 도면을 참조하여 설명한다.
항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 본 발명에 따른 장치는 소정의 지리적 관심 영역에 대한 지형 및 장애물 데이터베이스를 활용하여 항공기와 지형 또는 다른 항공 트래픽과의 위험한 근접 정도(proximity)를 경고하거나 적당한 회복 조치에 대하여 조언한다. 이러한 장치는 상기 장치가 설치된 항공기의 위치, 속력, 고도 및 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 속력을 모니터하고, 항공기와 관련하여 지형 또는 다른 항공 트래픽의 위치를 경고 표시한다.
위에서 전술한 목적을 위해, 본 장치는 이러한 장치를 구비하는 비행 중인 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 움직임을 모니터하고, 비행 중인 항공기와 충돌할 경로 상에 위치할 것으로 예상되는 항공 트래픽에 대하여 경고 및/또는 방지 신호를 생성하는 트래픽 주의보 수단을 포함하는데, 트래픽 주의보 수단은 도 1에 대체적으로 예시되어 있다. 또한 이러한 장치는 항공기 비행 경로 부근의 지형과 관련하여 비행 중인 항공기의 위치와 움직임을 모니터하고, 항공기 비행 경로 상에서 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 지형 특징에 대한 경고 및/또는 방지 신호를 생성하는 지형 주의보 수단을 포함하는데 지형 주의보 수단은 첨부된 도 1에 대체적으로 예시되고 도 2에 보다 상세하게 예시되어 있다. 추가로 본 발명에 의한 장치는 트래픽 주의보 수단 및 지형 주의보 수단으로부터 트래픽 경고 및/또는 방지 신호를 수신하고, 상기 신호들을 비교하고, 항공 트래픽 및 지형 충돌 모두를 방지하기 위한 항공기에 대한 조치를 표시하는 결합된 경고 및/또는 주의보 신호를 생성하는 인터액티브 수단을 포함한다.
트래픽 주의보 수단은 항공기 부근의 항공 트래픽의 절대적 및/또는 상대적 위치와 연관된 신호를 수신하도록 동작가능한 트랜스폰더(1)를 포함한다. 이들 신호는 지상국(ground station), 공중국(space station)으로부터 수신되거나 또는 다른 항공 트래픽으로부터 직접 수신될 수 있다. 또한 트랜스폰더(1)로부터 출력 신호를 수신하고, 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 움직임을 계산하고 모니터하여, 필요한 트래픽 경고 및/또는 방지 신호를 생성하도록 동작가능한 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기(2)가 트래픽 주의보 수단의 일부를 이룬다. 발생기(2)는 감시 영역(surveillance area) 내의 근접한 항공 트래픽의 개별적인 항공기의 항속 거리(range), 항속(range rate), 고도(altitude), 방위(bearing) 및 강하 속도(descent rate)를 계산한다. 따라서 발생기(2)는 항공 트래픽의 비행 경로를 모니터하고, 항공 트래픽이 본 발명에 의한 장치를 구비한 항공기와 충돌할 경로 상에 있는 것으로 예상되면 경고 신호를 발행(issue)한다.
도 1은 여러 가지 아날로그 및 디지털 실시를 활용할 수 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치를 개략적인 블록도의 형태로 예시한다. 트랜스폰더(1)가 동작하는 감시 영역은 장치를 구비하는 항공기 및 항공기 지상 속도를 함수로 하는 감시 영역의 유효 범위와 연관되어 정의된다. 발생기(2)는 장치를 구비하는 항공기의 비행 관리 시스템(3)과 연결되어 항공기의 비행 관리 시스템(3)으로부터 항공기 운행 정보를 수신하는 것이 가능하다.
지형 주의보 수단은 항공기 주변의 지형 및 장애물 표시를 메모리 내에 저장하기 위한 기억 장치(4)를 포함하며, 이러한 기억 장치(4)의 최적의 예가 도 2에 예시되어 있다. 기억 장치(4)는 소정의 지리적 관심 영역 내의 지형 및 장애물에 대한 아날로그 또는 디지털 표현을 저장하며, 여기서 관심 영역은 가능한 우회 경로(diversion routes)를 포함하는 완전한 항공기 비행 경로를 포함해야 한다. 기억 장치(4)로부터 항공기 지상 속도 및 그라운드 트랙 신호뿐만이 아니라 예상 항공기 위도 및 경도 신호를 사용하여, 항공기의 위치 및 속력과 관련하여 정의된 소정의 위도 및 경도 포락선 내의 지형을 표시하는 데이터를 검색하기 위한 지형 조사 로직 장치(terrain search logic device)가 포함된다.
또한 항공기의 항법 시스템(6)으로부터 항공기의 위도, 경도 및 고도를 표현하는 신호를 수신하고, 예상 항공기 그라운드 비행 경로를 계산하고 필요한 지형 경고 및/또는 방지 신호를 생성하는 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기(5)가 지형 주의보 수단의 일부를 형성한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 항법 시스템(6)은 기억 장치(4) 내의 지형 데이터베이스와 관련하여 항공기의 적절한 위치를 제공하는 TRN(Terrain Reference Navigation; 지형 기준 항법) 시스템이 될 수 있다. TRN 시스템은 레이더 고도계(radar altimeter; 7)와 연결되며, 또한 위성 항법(satellite navigation) 또는 관성 기준 시스템(Inertial Reference system; 8)과 같은 다른 항법 시스템으로부터 수신된 신호를 활용하여 지형 데이터베이스와 연관된 항공기 위치를 예상할 수 있도록 동작가능하다. 지형 기준 항법 시스템이 존재하지 않는 경우에는, 현존하는 항법 시스템으로부터 항공기 항법 매개변수(aircraft navigation parameter)를 직접 구할 수 있다.
트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기(2)는 지형 주의보 수단의 발생기(5)에 의해 생성된 최대 하강 속도 신호 및 지형 좌측/지형 우측 신호 이외에도 트랜스폰더(1)에 의해 생성된 신호를 수신하고, 감시 영역 내의 각 항공기의 거리, 방위(bearing), 속도 벡터(velocity vector) 및 상대적 고도를 계산한다. 여러 가지 항공기 하강 속도에 비례하는 회복 조종을 사용하여 최대 하강 속도가 계산되며, 현재의 수송기 비행 경로의 양 측면에 대한 최악의 프로파일을 계산함으로써 항공기의 좌측 또는 우측에 근접한 위험 지형이 예상된다. 트랜스폰더(1)로부터 수신된 신호는 절대 항공 트래픽 위치를 제공하며, 그후 목표 항공 트래픽 항공기 위치를 본 발명의 장치를 구비하는 항공기의 절대 위치와 비교함으로써 거리 및 방위를 구할 수 있다. 발생기(2)는 항공 트래픽 감시 영역 내의 각 항공기의 비행 경로를 모니터하고, 본 발명의 장치를 구비하는 항공기의 소정의 경로 내에 어떠한 다른 항공기가 통과할 가능성이 있는 지의 여부를 예보(predict)한다. 항공기가 최소 공간 내를 통과할 것으로 예상되는 경우, 발생기(2)는 필요한 방지 조치를 계산한다. 이러한 필요한 방지 조치는 수평 또는 수직 운동이 될 수 있으며, 위협하는 항공기의 접근률(closure rate), 항공기의 최대 하강 속도 및 항공기의 좌측 또는 우측 위험 지형의 존재를 고려한다.
지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기(5)는 항공 데이터 컴퓨터(9), 및 관성 기준 시스템(8), 비행 관리 시스템(3), 또는 지형 기준 항법 시스템(6)을 포함하는 것이 바람직한 항법 시스템으로부터 신호를 수신하여 항공기 위치를 결정하고 조종사에게 위험 가능성이 있는 지형이 존재한다는 사실을 보고한다.
신호 발생기(2,5)는 서로 연결되어 있으므로, 최대 하강 속도 신호가 발생기(5)로부터 라인(10)을 통해 발생기(2)로 전송되도록 하며, 지형 좌측/우측 신호는 라인(11)에 의해 발생기(5)로부터 발생기(2)로 전송되며, 트래픽 신호는 발생기(2)로부터 라인(12)을 통해 발생기(5)로 전송된다. 운송기와 다른 항공기와의 근접 정도 정보는 트래픽 경고 발생기(2)로부터 지형 경고 발생기(5)로 전송된다. 이러한 정보는 수송기 위에 어떠한 항공기가 존재하는 지의 여부를 확인하는데 사용되며, 양 항공기에 의해 수행되는 다소 격렬한 회복 조종을 허용하기 전에 모든 지형 급상승(pull up) 경고가 발행된다. 종래의 급상승 경고 신호 발생은 호스트 항공기에 의해 격렬한 수직 상승을 요구하며, 이는 모든 항공기가 위를 향하도록 하며, 따라서 이는 이들 항공기가 유사 수직 상승을 수행하여 최소 수직 분리를 유지하도록 한다.
지형 및/또는 방지 신호 발생기(5)는 예상 항공기 그라운드 비행 경로를 최악의 지형 프로파일과 비교하여, 예상 그라운드 비행 경로의 임의의 지점에서 예상 항공기 고도가 소정의 최소 허가 높이 아래이거나 또는 소정의 시간 내에 지형 프로파일과 충돌할 것으로 예상되는 경우 지형 경고 및/또는 방지 신호가 발행되도록 하는 비교기(13)를 포함하며, 비교기(13)는 도 2에 예시되어 있다. 발생기(2, 5) 모두가 경고 발생기(14)와 연결되어 있기 때문에, 경고 발생기(14)는 발생기(2,5)에 의해 생성된 경고 및 주의보 신호를 수신한다. 발생기(14)는 다수의 경고 또는 주의보 신호가 동시에 생성되는 경우 가장 중요한 경고 또는 주의보 신호를 선택하고, 위험의 성격을 보고하는 음성 신호를 생성하고, 조종실 통신 시스템의 일부가 될 수 있는 변환기(16)에 이 신호를 인가하는 음성 발생기(15)를 구동한다.
또한 본 발명에 의한 장치는 발생기(5)에 의해 생성된 지형 정보 및 발생기(2)에 의해 생성된 감시 영역 내의 트래픽 존재에 대한 정보를 수신하고, 이러한 정보를 사용하여 위험 지형의 존재 또는 항공 트래픽을 디스플레이하도록 영상 디스플레이를 제어하는 디스플레이 신호 발생기(17)를 포함한다. 영상 디스플레이는 지형에 대한 평면도 형태 또는 지형 및 트래픽(19)에 대한 등척도(isometric view) 형태를 가진다. 디스플레이된 지형의 색상 및 트래픽 심볼의 색상 및 형태는 위험 레벨에 따라 다르게 표시된다. 따라서 영상 디스플레이는 본 발명의 장치를 구비하는 항공기와 관련하여 다른 항공기의 위치를 나타낸다. 지형의 색상은 지형과 항공기의 수직 평면 근접 정도에 따라 달라질 수 있으며, 또한 지형의 디스플레이는 항공기 비행 경로 또는 공항의 위치와 같은 비행 관리 시스템(3)으로부터 수신된 디스플레이 신호가 될 수 있다. 또한 디스플레이 발생기(17)는 수직 속도 표시자(vertical speed indicator; 20) 및 헤딩 표시자(heading indicator; 21)를 제어하여, 적당한 운동 조치를 표시한다. 지형 데이터베이스 기억 장치(4)는 지형 충돌 방지 기능을 위해 사용되며, 항공기 비행 계획에 의해 항공기가 착륙과 관련하여 위험한 상황에 처할 가능성이 있는 지의 여부를 결정한다. 추가로 조종사의 상황 인식을 증대시키기 위해 항공기 전방 지형을 조종실 내에 디스플레이할 수 있다.
도 2는 지형 데이터 기억 장치(4)가 지형 조사 로직(22)에 연결되어 있는 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기 시스템을 보다 상세하게 예시하는데, 여기서 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기 시스템은 또한 항법 시스템으로부터 항공기의 위도, 경도 및 그라운드 트랙과 연관된 신호를 수신한다. 따라서 위치 신호는 (23)을 통해 입력되며, 속력 신호는 (24)을 통해 입력되며, 지형 신호는 로직(22)으로부터 (25)를 통해 출력된다. 이들 신호를 사용하여, 지형 조사 로직(22)은 위험 가능성이 있는 지형 영역을 계산하고, 지형 데이터베이스 기억 장치(4)로부터 이러한 데이터를 검색한다. 지형 조사 로직에 포함된 영역은 적어도 항공기 전방의 예상 항공기 비행 경로를 확실하게 포함하도록 구성된다. 조사 로직(22)에 의해 검색된 지형은 디스플레이 발생기(17) 및 최악의 지형 프로파일 발생기(worse case terrain profile generator; 26)로 전송된다. 신호 발생기(5)는 항공기 비행 경로를 항공기 전방의 지형과 비교함으로써 작동된다. 최악의 지형 프로파일 발생기(26)를 사용하여 항공기 전방의 지형을 예상한다.
그라운드 트랙 예보장치(ground track predictor; 27)는 항법 시스템으로부터 항공기 위치, 지상 속도, 그라운드 트랙 및 선회 속도(turn rate) 신호는 물론 가능하다면 참조부호 (28)으로 표시된 항공기 가속도와 연관된 신호를 수신하고, 가장 가능성이 높은 항공기 수평 비행 경로를 예상한다. 예상 수평 비행 경로는 현재 항공기의 선회 속도를 고려한다. 항공기 선회 속도는 그라운드 트랙의 변화 비율에 의해 계산될 수 있거나, 현재의 항공기 그라운드 트랙과 평행 및 수직을 이루는 항공기 가속도(28)를 사용하여 계산될 수 있다. 발생기(27)는 하나 이상의 가능한 그라운드 트랙을 생성하여, 항공기의 좌측 또는 우측에 위험 지형이 존재한다는 사실을 검출할 수 있도록 한다. 대안적으로 가능하다면, 비행 관리 시스템(3)과 같은 항공기 내에 존재하는 시스템으로부터 외부적으로 생성된 수평 비행 경로를 사용할 수 있다. 최악의 지형 프로파일 발생기(26)는 그라운드 트랙 예보장치(27)로부터 예상 수평 비행 경로를 수신하고, 항공기가 그 위를 비행할 가능성이 있는 지형의 프로파일을 생성한다. 최소 지형 허가 높이는 항공기 구조 또는 비행장과 항공기의 근접 정도를 함수로 할 수 있다.
현재의 항공기 매개변수를 사용하여 예상 수평 비행 경로가 계산되기 때문에, 항법 시스템 및 예상 비행 경로에 있어서의 오류가 존재할 수 있다는 사실을 고려해야 한다. 이들 오류를 고려하기 위해, 최악의 지형 프로파일 발생기(26)는 항공기가 그 위로 비행할 것으로 예상되는 지형을 포함하는 항공기 전방 영역을 스캐닝한다. 스캐닝된 영역이 도 3에 예시되어 있다. 스캐닝 영역은 테이퍼를 이루는 빔(tapered beam; 29)으로 구성되며, 여기서 테이퍼를 이루는 빔(29)의 중앙 라인(30)은 각도 θ에 의해 현재의 항공기 그라운드 트랙(31)으로부터 회전한다. 각도 θ는 항공기 선회 속도의 함수이며, 스캐닝 영역이 예상 수평 비행 경로(32)를 포함하는 것을 허용한다. 빔의 측면은 각도 ψ만큼 개방된다. 또한 각도 ψ 항공기 선회 속도의 함수이며, 예상 수평 비행 경로(32)로부터의 이탈을 고려한다. 빔 L1의 베이스 폭(width of the base)은 항공기 그라운드 트랙과 수직인 항공기 위치의 불확실성의 함수이다. 이러한 정보가 항법 시스템으로부터 직접 유용하지 않은 경우, 사용된 항법 시스템에 대한 정보를 사용하는 것 또한 고려할 수 있다. 빔 L1의 길이는 항공기 지상 속도의 함수이다.
최악의 지형 프로파일 발생기(26)는 조사 로직(22)을 사용하여 스캐닝 영역을 지형 데이터베이스 기억 장치(4)로부터 검색된 지형에 적용하여, 스캐닝 영역 내의 모든 지형(33) 및 장애물(34)을 구한다. 스캐닝 영역(33) 내의 지형과 장애물을 사용하여 도 4에 예시된 지형 프로파일을 생성한다. 스캐닝 지형 프로파일(35)은 최악의 지형 프로파일 발생기(26)에 의해 생성된 2차원 지형 프로파일이다. 스캐닝 영역 지형 프로파일(35)의 제1 축은 항공기로부터의 거리를 나타내며, 제2 축은 항공기로부터 주어진 영역에 대한 스캐닝 영역 내의 지형 및 장애물의 최대 고도를 나타낸다. 스캐닝 영역 지형 프로파일을 현재의 항공기 그라운드 트랙과 평행인 항법 위치의 불확실성의 함수인 소정의 양(amount)만큼 거리 축을 따라 확대하고, 항공기 고도의 불확실성의 함수인 소정의 양만큼 최대 지형 및 장애물 고도를 상승시킴으로써, 스캐닝 영역 지형 프로파일(35)로부터 최악의 지형 프로파일(36)이 생성된다.
최악의 지형 프로파일 발생기(26)는 도 3의 주 스캐닝 영역(33)의 양 측면에 지형 프로파일 또는 추가 스캐닝 영역(37)을 생성시켜, 항공기의 좌측 또는 우측에 위험 지형이 존재하는 지의 여부를 결정할 수 있도록 한다. 또한 이러한 장치는 플랩(flap)의 위치, 랜딩 기어(landing gear)의 위치, 엔진 상태 및 다른 항공기와의 근접성과 같은 현재의 항공기 구조와 연관된 신호를 수신하고 비행 경로 발생기(39) 및 비교기(13)에 의해 사용될 매개변수를 계산하는 항공기 성능 로직(aircraft capability logic; 38)을 포함하는데, 항공기 성능 로직은 도 2에 예시되어 있다. 또한 구조 정보는 항공기 수량 및 엔진 상태를 포함하며, 로직(38)에 의해 생성된 정보는 라인(40)에 의해 표시되어 있는 최대 항공기 수직 가속, 라인(41)에 의해 표시되어 있는 최대 항공기 상승 속도, 및 충돌 최소 시간을 포함한다.
수직 비행 경로 발생기(39)는 예를 들어 라인(42)에 의해 현재의 항공기 자세 및 수직 가속과 연관된 신호를 수신하고, 예상 항공기 수직 비행 경로(43)를 계산한다. 예상 항공기 수직 비행 경로는 현재의 항공기 속도 벡터의 단순한 투영(projection)에서부터 수신된 경고 또는 주의보 신호에 대한 조종사와 항공기의 반응을 포함하여 현재의 항공기 수직 속도 및 가속도를 포함하는 것까지 다양할 수 있다. 발생기(39)는 하나 이상의 예상 수직 비행 경로(43)를 생성하여, 서로 다른 레벨의 경고가 생성되도록 한다. 예를 들어 수직 비행 경로 발생기(39)는 서로 다른 항공기 반응을 사용하여, 예상 수직 비행 경로를 계산할 수 있다. 비행 경로 발생기는 도 5에 예시되어 있는 바와 같이 지면(35)으로부터의 거리(45a, 46a, 47a)에 의존하는 최대 하강 속도를 결정하기 위해, 서로 다른 수직 비행 경로(45, 46, 47)를 사용할 수 있다. 경로(47)는 최대 하강 속도보다 큰 속도를 가지는 충돌 비행 경로를 표시하는데, 경로(45, 46)는 허용가능한 하강 속도를 표시한다. 항공기 고도는 지면 충돌 방지 경고를 수신하는 것과 관련하여 예고되는 조종사 반응에 기초할 수 있다.
비교기(13)는 최악의 지형 프로파일(36)을 예상 항공기 수직 비행 경로(43)와 비교하고, 이들 둘 사이의 거리(44)가 최소 지형 허용 거리 이하인 경우 경고 또는 주의보 신호를 생성한다. 항공기가 소정의 시간 이내에 지형과 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 경우 경고 또는 주의보가 추가로 주어진다. 따라서 비교기(13)는 라인(45)을 통해 지면 충돌 방지 경고를 발행하고, 라인(46)을 통해 최대 하강 속도 또는 지형 좌측/우측 경고를 발행한다.
최악의 지형 프로파일(36)의 지형 고도는 항법 결정 고도(navigation solution altitude)의 불확실성 함수에 의해 증대되며, 최소 허용 거리(44)에 의해 추가로 증대된다. 최소 지형 허용 거리(44)는 항공기가 그 이하에 위치하는 경우 위험한 상황에 처하는 것으로 간주될 수 있는 지형 위의 최소 고도이다. 항공기의 최소 안전 고도는 이륙(take-off), 착륙, 우회, 및 항로 상에서 비행이 진행되는 동안 변경되므로, 최소 지형 허용 거리는 항공기 속도, 구조 또는 항공기와 비행장과의 근접성 함수가 될 수 있다.
비교기(13)는 최악의 지형 프로파일(36) 및 항공기 궤도 프로파일을 수신하고 회복 궤도 상의 항공기의 고도를 스캐닝 영역 내의 항공기 전방의 모든 거리에서의 최악의 지형 높이와 비교한다. 임의의 지점에서의 항공기 고도가 최악의 지형 높이(44) 이하인 경우 경고 신호가 발행된다. 지형 경고 발생기(14)는 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기(2) 및 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기(5)로부터 경고 신호를 수신하고, 영상 및 음성 출력을 생성한다. 음성 출력은 경고의 성격 또는 취해질 정정 조치 중의 하나를 기술하는 음성의 형태를 가질 수 있다. 영상 출력은 경고 램프 또는 조명의 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 의한 장치는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에게 통지하며 지형 및 항공 트래픽 조건 모두를 고려한다. 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 본 발명에 따른 장치는 소정의 지리적 관심 영역에 대한 지형 및 장애물 데이터베이스를 활용하여 항공기와 지형 또는 다른 항공 트래픽과의 위험한 근접 정도를 경고하거나 적당한 회복 조치에 대하여 조언할 수 있다. 이러한 장치는 상기 장치가 설치된 항공기의 위치, 속력, 고도 및 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 속력을 모니터하여, 항공기와 관련하여 지형 또는 다른 항공 트래픽의 위치를 경고 표시할 수 있다.

Claims (8)

  1. 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치를 구비하고 비행 중인 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 움직임을 모니터하고, 상기 비행 중인 항공기와 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 항공 트래픽에 대한 경고 및/또는 방지 신호를 생성하는 트래픽 주의보 수단(traffic advisory means);
    항공기 비행 경로 부근의 지형과 관련하여 비행 중인 항공기의 위치와 움직임을 모니터하고, 항공기 비행 경로 상에서 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 지형 특징에 대한 경고 및/또는 방지 신호를 생성하는 지형 주의보 수단(terrain advisory means); 및
    상기 트래픽 주의보 수단으로부터의 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 및, 지형 주의보 수단으로부터의 지형 경고 및/또는 방지 신호를 수신하고, 상기 신호들을 비교하여, 항공 트래픽 및 지형 충돌 모두를 방지하기 위한 항공기에 대한 조치를 표시하는 결합 경고 및/또는 주의보 신호를 생성하는 인터액티브 수단(interactive means)
    을 포함하는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트래픽 주의보 수단이 항공기 부근의 항공 트래픽의 절대적 및/또는 상대적 위치와 연관된 신호를 수신하는 트랜스폰더, 및 상기 트랜스폰더로부터 출력 신호를 수신하고, 항공기 부근의 항공 트래픽의 위치와 움직임을 계산하고 모니터하여, 상기 트래픽 경고 및/또는 방지 신호를 생성하도록 동작가능한 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기를 포함하는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기가 항공기의 비행 관리 시스템과 연결되어, 항공기의 비행 관리 시스템으로부터 항공기 운행 정보를 수신할 수 있는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 지형 주의보 수단이
    항공기의 비행 경로 주위의 지형 및 장애물 표시를 저장하는 기억 장치(store);
    상기 기억 장치로부터 항공기의 위치 및 속도와 관련하여 정의된 소정의 위도 및 경도 포락선 내의 데이터를 검색하는 조사 로직 장치(search logic device); 및
    항공기의 항법 시스템으로부터 항공기의 위도, 경도 및 고도를 표시하는 신호를 수신하고, 예상 항공기 그라운드 비행 경로를 계산하고, 상기 지형 경고 및/또는 방지 신호를 생성하도록 동작가능한 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기(terrain warning and/or avoidance signal generator)
    를 포함하는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기가 예상 항공기 그라운드 비행 경로를 최악의 지형 프로파일과 비교하여, 예상 그라운드 비행 경로의 임의의 지점에서 예상 항공기 고도가 소정의 최소 허용 높이 이하인 경우 또는 항공기가 소정의 시간 이내에 지면과 충돌할 위험이 있는 것으로 예상되는 경우 지형 경고 및/또는 방지 신호를 발행하는 비교기를 포함하는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 인터액티브 수단이 상기 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기 및 상기 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기와 상호링크(interlink)하고 이들의 일부를 형성하는 항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 트래픽 경고 및/또는 방지 신호 발생기 및 상기 지형 경고 및/또는 방지 신호 발생기로부터 출력 신호를 수신하는 음성 경고 장치 및 방지용 영상 디스플레이 장치를 포함하며,
    상기 음성 경고 장치는 상기 영상 디스플레이 장치에 신호를 추가로 공급하고 출력하는
    항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
  8. 실질적으로 본 명세서에 기술되어 있으며,
    도 1 및 도 2에 예시되어 있으며,
    첨부된 도면의 도 3 내지 도 5 중의 임의의 한 도면에 의해 변경되거나 변경되지 않는
    항공 트래픽 및 지형 충돌 위험을 항공기에 통지하기 위한 장치.
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