JP2009501109A - 航空機用垂直案内（着陸）進入補助装置 - Google Patents

航空機用垂直案内（着陸）進入補助装置 Download PDF

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Abstract

本発明は(着陸)進入補助装置(１)に関し、この補助装置(１)は進入通路を決定する飛行操縦システム(２)と、航空機の位置データを受け取り、慣性位置データを作成し、上記の航空機のハイブリッド位置を決定する慣性基準システム(３)と、上記の進入通路と上記のハイブリッド位置に関するデータを受け取り、少なくとも上記の進入軸が取得されると、これらから横および垂直角偏差を推測する着陸補助マルチモードレシーバ(４)と、これらの横および垂直角偏差を受け取り、少なくとも上記の進入通路が取得されると、航空機を案内するためこれらを用いる案内システム(７)とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、航空機、特に輸送飛行機に搭載されている、(着陸)進入補助装置に関し、少なくとも垂直案内で進入中、上記の航空機を補助することを意図するものである。
着陸用滑走路に航空機を着陸させる目的の、現在公にされている進入は
− 垂直性能等級規制が課せられていない、いわゆる“非精密”進入と、
− 横および垂直性能等級規制が課せられている、例えば、ＩＬＳ(機器着陸システム)タイプのような、所謂“精密”進入
との２つのカテゴリに分かれる。
精密進入は、非精密進入より、規制に合致すべき決定高さが低い。
進入中に考慮すべき、航空機の性能等級は、特に、飛行中周期的に決定される、航空機の現在の位置の正確さに依存する。この現在の位置は、一般的には、例えば、ＧＰＳ(全地球位置決めシステム)タイプあるいはＧＡＬＩＬＥＯタイプのような、標準の衛星全地球位置決めシステムと協働する、少なくとも１つの搭載レシーバ(受信器)により生じる位置データに基づいて決定される。
加えて、例えばＧＮＳＳタイプ(全地球航行衛星システム)の外部補完手段があり、その目的は、衛星位置決めシステムと協働する、用いられるレシーバの性能等級を改善することであることは知られている。そのような補完手段の使用は、性能等級基準にのみに基づく新進入を出現させた。この新進入は上記の精密進入と非精密進入との間にあり、“垂直案内での進入”あるいはＡＰＶ進入と呼ばれている。このＡＰＶ進入は２つの異なる所定の性能レベル、ＡＰＶ１とＡＰＶ２とを呈する。これら２つの性能レベルと連携する決定高さは、精密進入の決定高さと非精測進入の高さとの間にある。
ＧＮＳＳ補完手段は、用いられる衛星位置決めシステムの性能等級 (正確さ、完全性、その作用の連続性と利用性)を改良するものであって、ＧＢＡＳ(地上ベース補完システム)タイプの地上ステーションにより、あるいはＳＢＡＳ(静止衛星ベース補完システム)タイプの静止衛星により作用するシステム、あるいは、ＡＢＡＳ(航空機搭載ベース補完システム)タイプの航空機に搭載されている手段のみによって為される自主改良をなすシステムからなることは既知である。
ＧＢＡＳおよびＳＢＡＳタイプの補完システムは、よって、外部の要素を用いる必要がある一方、ＡＢＡＳタイプの補完システムは完全に自主的である。よって、ＡＢＡＳタイプのものが好ましく、例えば、ＳＢＡＳタイプのシステムは、これと連携する地上ステーションのネットワークが地球上の１部分にしか到らないので、それだけ好ましい。
本発明は、航空機、特に、飛行機、例えば、輸送機に搭載されている、着陸進入を補助する装置に関し、少なくとも、進入軸を追って、上記のＡＰＶタイプの垂直案内による進入中自主的にそして特に効果的に航空機を補助することを意図するものである。
この目的で、本発明によれば、上記の進入補助装置は、
− 上記の進入軸を決定する飛行操縦システムと、
− 慣性位置データを形成し、航空機のＧＮＳＳ位置データを受け取り、この受け取った位置データと上記の形成された慣性位置データとにより航空機のハイブリッド位置を決定する慣性基準システムであって、本発明の構成内では、この位置は、以下に特記する、異なるタイプのデータ(位置データ、慣性位置データ)に基づいて得られるので“ハイブリッド位置”呼ばれるものと、
− 例えば、ＭＭＲ(マルチ・モード・レシーバ)タイプのマルチモード着陸補助レシーバであって、上記の飛行操縦システムと上記の慣性基準システムとに連結されており、上記の進入軸と上記のハイブリッド位置に関する情報を受け取り、上記の進入軸を取得するやいなや、これらから横および垂直方向の角偏位を推測するものと、
− 上記のマルチモード着陸補助レシーバに連結されており、上記の横および垂直方向の角偏位を受け取り、少なくとも上記の進入軸を取得するやいなや、これらを航空機の案内に使用する案内システムと
からなる。
垂直案内進入をさせるのに用いられる手段が全て航空機に搭載されているので、本発明による、上記の進入補助装置は、よって、(上記のＡＢＡＳタイプの)自主的なものである。
更に、本発明によれば、上記の飛行操縦システム、例えば、ＦＭＳ(飛行操縦システム)タイプのものは、着陸の目的で上記の進入軸に沿って航空機を案内中案内ループの外側に位置する。これにより幾つかの利点を提供し、以下のことを可能にする。
− ＦＭＳタイプの飛行操縦システムの場合にはない、高度開発レベル・システム(慣性基準システム、マルチモード着陸補助レシーバ、案内システム)のみが使用されているので、ＦＭＳタイプの上記の飛行操縦システムにより標準方式で得られたものより、より正確で完全な、航空機の位置を得る。
− 航行・案内ループ内で位置決め情報を転送するための待ち時間を短縮する。
− 垂直および水平の正確さと完全性とを改善する。
特に、本発明による装置によって得られる補助の正確さを増加させるため、上記の慣性基準システムは、航空機の上記ハイブリッド位置を計算するため、特に効果的なアルゴリズムを用いている。更に正確には、多数の利点(正確さ、連続性等)を提供する、“精密−ＡＩＭＥ”と称する標準ハイブリダイゼーション・アルゴリズムを用いる。着陸進入軸データの完全性は、マルチモード着陸補助レシーバで、ＣＲＣ(巡回冗長検査)タイプの巡回冗長監視により確実になる。
特定の実施例では、上記の案内システムは、
− マルチモード着陸補助レシーバにより決定される上記の横および垂直角偏位を考慮することにより、自動的に航空機を案内する、例えば、自動操縦装置のような手段、
および／または
− 上記のマルチモード着陸補助レシーバと上記の角偏位に関する案内指示とから生じる上記の横および垂直方向の偏位を少なくとも１つの監視スクリーンに表示するための少なくとも１つの監視手段と
からなる。
よって、本発明による進入補助装置により、自動案内および手動案内の両方の間中、補助を与えることが出来る。
特定の実施例では、上記の装置は、更に、レシーバを備え、このレシーバは、
− 例えば、ＧＰＳタイプあるいはその他のタイプの衛星位置決めシステムと協働し、
上記のマルチモード着陸補助レシーバ内に統合され、
− その後、少なくとも上記の慣性基準システムに伝達される、航空機の上記の位置データを形成する。
更に、好ましい実施例では、上記のマルチモード着陸補助レシーバが統合された監視手段を備え、この手段が上記の慣性基準システムにより提供されたハイブリッド位置に関する性能パラメータを監視し、この監視の結果を(一般には、それらを統合する案内手段を介して)これらの結果を航空機のパイロットに提示できる監視手段に伝達する。従って、こうして提供された(特に垂直の)実際の性能等級の関数として、パイロットはＡＰＶタイプの垂直案内による進入をできるか(否かの)航空機の可能性について警告される。
この場合、上記の監視手段は、それぞれ、以下の状況に関する結果を出すことが好ましい。
− 垂直案内による上記の進入に関する、第１の所定性能等級(あるいは性能レベル)ＡＰＶ２が航空機により確認される。
− 上記の第１の性能等級ＡＰＶ２は航空機により確認されないが、同じく垂直案内による上記の進入に関する、第１のものよりは精確ではない第２の性能等級(あるいは性能レベル)ＡＰＶ１が航空機により確認される。
− 第２の性能等級ＡＰＶ１は航空機により確認されないが、それでも、進入は続けられる。
− 性能等級が進入を継続するには不十分である。
加えて、特定の実施例では、上記の飛行操縦システムは航空機の位置に対応する補助位置を決定し、上記の進入軸が取得される前に、本発明による上記の進入を補助する装置が航空機を案内するため標準の方法で、この補助位置を用いる。よって、進入軸が取得される前に、航空機の案内が標準方法、即ち、飛行操縦システムにより計算された位置により行なわれる。慣性基準システムにより決定されるハイブリッド位置は、真しく、進入軸の取得の開始から考慮される。この位置に関する(特に、垂直の)性能等級は上記の性能レベルＡＰＶ１あるいはＡＰＶ２に合致できねばならず、これによりＡＰＶタイプの垂直案内進入を実施できる。
添付図面の１つの図により本発明が実施される方法を明確にする。この図は本発明による進入補助装置の線図である。
図に略示されている本発明による装置１は着陸滑走路に着陸するため空港に進入する間、航空機(図示略)、特に飛行機を補助することを意図する。より正確に言えば、上記の装置１は、少なくとも既知のＡＰＶ(垂直案内進入)タイプの垂直案内進入中航空機を補助することを意図している。そのような(進入軸に追従する進入に関する)ＡＰＶ進入は精密進入と非精密進入との中間である。更に、このようなＡＰＶ進入は２つの異なる所定の性能レベルＡＰＶ１とＡＰＶ２とを既知の方法で呈する。これら２つの性能レベルＡＰＶ１とＡＰＶ２とに連携する決定高さは精密進入の決定高さと非精密進入の決定高さとの間にある。図示により、水平航行正確度(９５％)については、その必要条件は、
− 非精密レベルＡＰＶ１に対しては２２０メートル、
− 性能レベルＡＰＶ２に対しては１６メートル、
− 精密進入に対しては１６メートルである。
更に、垂直航行正確度(９５％)については、その必要条件は、
非精密進入に対しては適用されない(垂直航行精密要件は無し)、
性能レベルＡＰＶ１に対しては２０メートル、
性能レベルＡＰＶ２に対しては８メートル、
精測進入に対しては４メートルから６メートルである。
本発明によれば、上記の装置１は、
− それに沿って進入が行なわれる進入軸を標準方法で決定する、好ましくは、ＦＭＳ(飛行操縦システム)の飛行操縦システム２であって、標準の方法では、進入段階中は、航空機は先ずこの進入軸を取得する、即ちこれと結合するよう、案内され、この進入軸を取得するや否や着陸までその軸に続くものと、
− 例えば、ＡＤＩＲＳ(空気データ慣性基準システム)タイプの慣性基準システム３であって、慣性位置データを標準方法で形成し、更に以下に特記する、航空機用の位置データを受け取り、この受け取った位置データと形成された慣性位置データとにより、ハイブリッド位置と称される航空機の位置を決定するもので、本発明の枠内では、航空機の位置は異なるタイプのデータ(位置データ、慣性位置データ)に基づき(標準方法で)決定されるので、“ハイブリッド位置”と言われている。
− 好ましくは、ＭＭＲ(マルチモード・レシーバ)タイプのマルチモード着陸補助レシーバ４であって、リンク5により上記の飛行操縦システム２に、そしてリンク６により上記の慣性基準システム３にそれぞれ連結されており、上記のシステム２と３の進入軸とハイブリッド位置とに関する情報を受け取り、これらから可能な横および垂直角偏位を標準方法で推測するものと、
− 上記のマルチモード着陸補助レシーバ４により決定された横および垂直角偏位を受け取り、これらの偏位を上記の進入軸が取得されるやいなや航空機を案内するため用いる、以下の記載の案内システム７とからなる。
よって、垂直案内進入(ＡＰＶ進入)をさせるのに用いられる手段が全て航空機に搭載されているので、本発明による上記の進入補助装置１は(上記のＡＢＡＳタイプ)の自主的なものである。
更に、本発明によれば、上記の飛行操縦システム2、例えば、ＦＭＳ(飛行操縦システム)タイプのものは、着陸の目的で上記の進入軸に沿って航空機を案内中案内ループの外側に位置する。これにより幾つかの利点を提供し、特に、
− 上記の飛行操縦システム２の場合にはない、高度開発レベルのシステム(慣性基準システム３、マルチモード着陸補助レシーバ４、案内システム７)のみが位置／案内・ループに使用されているので、上記の飛行操縦システム２により標準方式で得られたものより、より正確で完全な、航空機の位置を得、
− 航行／案内ループ内で位置決め情報を転送するための待ち時間を短縮し、
− 垂直および水平の正確さと完全性とを改善する
ことができる。
特定の実施例では、上記の飛行操縦システム２は航空機の位置に対応する補助位置を決定し、上記の進入軸が取得される前に、本発明による上記の進入を補助する装置が航空機を案内するため標準の方法で、この補助位置を用いる。よって、進入軸が取得される前に、航空機の案内が標準方法、即ち、飛行操縦システム２により計算された位置により行なわれる。慣性基準システム３により決定されるハイブリッド位置は、真しく、進入軸の取得の開始から考慮される。この位置に関する(特に、垂直の)性能等級は上記の性能レベルＡＰＶ１あるいはＡＰＶ２に合致できねばならず、これによりＡＰＶタイプの垂直案内進入を実施できる。
上記のマルチモード着陸補助レシーバ４は、標準方法で、
− 精密進入を行なわせ得る、少なくとも１つの、例えば、ＩＬＳ、ＭＬＳあるいはＧＬＳタイプの第１の横断エッジ機能と、
− 非精密進入を行なわせ得る、例えば、ＦＬＳ(ＦＭＳ着陸システム)タイプの横断エッジ機能とを備える。
従って、上記のマルチモード着陸補助レシーバ４は如何なるタイプの進入(精密、非精密、ＡＰＶ)も行なわせることができる。
加えて、特定の実施例では、上記の案内システム７は、
− リンク９により上記のレシーバ４に連結され、このレシーバ４から受け取った上記の横および垂直角偏位を考慮することにより、自動的に航空機を案内するよう形成されている、例えば、自動操縦装置のような手段８と、
− 上記のレシーバ４にリンク１１により連結されており、上記の横および垂直角偏位に関する情報(とこれらの偏位に関する案内指示)とを航空機の操縦室に据え付けられている、少なくとも１つの監視スクリーン１２に表示できる少なくとも１つの監視手段１０とからなる。よって、パイロットはこれらの偏位を確認し、これらを“０”にするよう手動案内できる。この監視手段１０は、特に、ＥＩＳ(電子機器システム)タイプの表示手段あるいはＦＷＳ(飛行警告システム)タイプの飛行警告システムでよい。
よって、本発明による装置１は自動案内(手段８)および手動案内(監視手段１０)の両方の間中補助を与えることができる。
加えて、特定の実施例では、上記の装置１は、更に、レシーバ１３を備え、このレシーバ１３は、
− 例えば、ＧＰＳタイプあるいはその他のタイプの標準衛星位置決めシステムと協働し、
− 例えば、航空機の屋根に据え付けられているアンテナ１５にリンク１４により連結され、
− 上記のマルチモード着陸補助レシーバ４内に直接統合され、
− その後、少なくとも上記の慣性基準システム３にリンク１６を介して伝達される、航空機の上記の位置データを、上記のアンテナ１５より受け取った信号により標準方式で形成する。
好ましい実施例では、例えば、ＡＤＩＲＵ(空気データ／慣性基準ユニット)タイプの慣性基準システム３であって、航空機の現在のハイブリッド位置を決定するため、“精密−ＡＩＭＥ”タイプの標準ハイブリダイゼーション・アルゴリズムを用いる。そのような“精密−ＡＩＭＥ”タイプの標準ハイブリダイゼーション・アルゴリズムは特に正確(一般には水平方向±６メートルで、垂直方向±９メートルであり)で非常に効果的である。そのような使用は本発明による装置１の正確さを増加することができる。
更に、特定の実施例では、上記のマルチモード着陸補助レシーバ４は、統合された監視手段１７を備える。この手段１７は上記の慣性基準システム３により提供されたハイブリッド位置に関する性能パラメータを監視する。この監視の結果を、これらの結果を航空機のパイロットに提示できる監視手段(例えば、監視手段１０)に伝達する。マルチモード着陸補助レシーバ４の監視手段１７はこの監視の結果を直接監視手段ではなく、これらを統合する標準案内手段に伝達し、それから上記の監視手段に発送する。従って、こうして提供された(特に垂直の)実際の性能等級の関数として、パイロットはＡＰＶタイプの垂直案内進入をできるか(否かの)航空機の可能性について警告される。
この場合、上記の監視手段は、それぞれ、以下の状況に関する結果を提供することが好ましい。
− 上記の垂直案内進入ＡＰＶに関する、第１の所定性能等級(あるいは性能レベル)ＡＰＶ２が航空機により確認される。
− 上記性能等級ＡＰＶ２は航空機により最早確認されないが、同じく上記の垂直案内進入ＡＰＶに関する、ＡＰＶ２よりは精確ではない性能等級(あるいは性能レベル)ＡＰＶ１が航空機により確認される。
− 上記の性能等級ＡＰＶ１は最早航空機により確認されないが、それでも、進入は続けられる。
− 性能等級が進入を継続するには不十分である。
本発明に係る進入補助装置の線図である。
符号の説明
１…進入補助装置、２…飛行操縦システム、３…慣性基準システム、４…マルチモード着陸補助レシーバ、７…案内システム、８…航空機を自動的に案内する手段、１０…監視手段、１２…監視スクリーン、１３…レシーバ、１７…統合監視手段。

Claims (8)

  1. 横および垂直の偏位を受け取り、これらを航空機の案内に使用する案内システム(７)を備え、
    − 進入軸を決定する飛行操縦システム(２)と、
    − 慣性位置データを形成し、航空機の位置データを受け取り、この受け取った位置データと上記の形成された慣性位置データとにより航空機のハイブリッド位置を決定する慣性基準システム(３)と、
    − マルチモード着陸補助レシーバ(４)であって、上記の飛行操縦システム(２)と上記の慣性基準システム(３)とに連結されており、上記の進入軸と上記のハイブリッド位置に関する情報を受け取り、少なくとも上記の進入軸を取得するやいなや、上記の情報から横および垂直方向の角偏位を推測し、これらの角偏位を上記の案内システム(７)に伝達するものと、
    からなることを特徴とする航空機に搭載されていて、上記の進入軸を追う、少なくとも垂直案内進入中、航空機を補助するようになされた(着陸)進入補助装置。
  2. 上記の案内システム(７)が、上記の横および垂直の角偏位を考慮することにより、航空機を自動的に案内する手段(８)を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 上記のマルチモード着陸補助レシーバ(４)と上記の偏位に関する案内指示とから生じる上記の横および垂直角偏位を、少なくとも１つの監視スクリーン(１２)に表示するための少なくとも１つの監視手段(１０)を、上記案内システム(７)が備えることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の装置。
  4. 更にレシーバ(１３)を備え、このレシーバ(１３)が衛星位置決めシステムと協働し、上記のマルチモード着陸補助レシーバ(４)に統合され、その後、少なくとも上記の慣性基準システム(３)に伝達される航空機用の上記位置データを形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の装置。
  5. 上記のマルチモード着陸補助レシーバ(４)が統合監視手段(１７)を備え、この手段(１７)が上記の慣性基準システム(３)により与えられるハイブリッド位置に関する性能パラメータを監視し、この監視の結果が監視手段に伝達され、この監視手段がこれらの結果を航空機のパイロットに提示できることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の装置。
  6. 上記の監視手段(１７)が、それぞれ、以下の状況、
    − 垂直案内進入に関する、第１の所定性能等級ＡＰＶ２が航空機により確認される、
    − 上記の第１の所定性能等級ＡＰＶ２は航空機により確認されないが、第１のものよりは精確さが低く、同様に上記の垂直案内進入に関する第２の性能等級ＡＰＶ１が航空機により確認される、
    − 上記の第２性能等級ＡＰＶ１は航空機により確認されないが、それでも進入が続行できる、
    − 性能等級が進入を続行するのには不十分である
    に関する結果を出すことができることを特徴とする請求項５に記載の装置。
  7. 飛行操縦システム(２)が航空機の位置に対応する補助位置を決定し、上記の進入軸が取得される前に、上記の進入補助装置(１)がこの補助位置を用いて航空機を案内することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の進入補助装置(１)を備えた航空機。
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