JP2013016167A - 航空機軌道に沿った気象データ選択 - Google Patents

Abstract

【課題】大量の気象データを処理し、ＦＭＳに提供される縮小データを計算する。
【解決手段】航空機の飛行管理システム（ＦＭＳ）および地上局のうちの少なくとも１つにおける使用のための気象データを選択する方法（１００）は、気象データポイントの縮小セットを選択するステップ（１１０）と、縮小セットをＦＭＳおよび地上局のうちの少なくとも１つに送信するステップ（１１２）と、どんなデータポイントを縮小セットに含めるべきかを判定するときに航空機の軌道を考慮に入れるステップ（１０６）とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、航空機軌道に沿った気象データ選択に関する。

航空機の飛行経路に沿ったウェイポイントにおける多くの商用航空機気象データは、航空機の飛行中に到着および燃料燃焼の推定時間を判定するために考慮され得る。例えば、飛行管理システム（ＦＭＳ）は、航空機が飛行中に地上局から通信システムを介してＦＭＳにアップロードされた、または操縦士によって入力された風向、風速、および温度データを考慮することができる。

利用可能な気象データの量は大きく、航空機飛行経路に沿ってまたはその近くに複数のポイントを含んでよいが、この大量のデータをリアルタイムで使用するには実際的限界がある。例えば、ＦＭＳは、気象データを入力することができるデータポイントの数が限られていることがある。通常、飛行経路データはスタートポイント、エンドポイント、および多分１つまたはいくつかのエンルートウェイポイントとしてＦＭＳに提供される。データのそのような制約は、データに基づくＦＭＳ軌道予測の精度を限定する可能性がある。他の実際上の制約は、航空機空地データ通信システム（ＡＣＡＲＳ）などのサブスクリプションベースの独自の通信システムを介しての送信によって現在行われている航空機にデータを送信する費用が比較的高いことである。

一実施形態では、航空機の飛行管理システム（ＦＭＳ）および地上局のうちの少なくとも１つにおける使用のための気象データを選択する方法は、気象データベースにあるデータポイントを備える基準データセットを使用して基準航空機軌道を生成するステップであって、データポイントは関連気象データと共に空間位置を備える、ステップと、基準データセットより少ないデータポイントを備える縮小データセットを使用して近似航空機軌道を生成するステップと、基準航空機軌道を近似航空機軌道と比較するステップと、比較に基づいて基準航空機軌道と近似航空機軌道との間の少なくとも１つの差異を判定するステップと、判定された少なくとも１つの差異に対応する気象データベースにあるデータポイントを選択するステップと、ＦＭＳおよび地上局のうちの少なくとも１つに、選択されたデータポイントの関連気象データを提供するステップとを含む。

他の実施形態では、航空機の飛行管理システム（ＦＭＳ）および地上局のうちの少なくとも１つにおける使用のための気象データを選択する方法は、気象データベースにあるデータポイントを備える基準データセットを使用して基準航空機軌道を生成するステップであって、データポイントは関連気象データと共に空間位置を備える、ステップと、ｂ）基準データセットより少ないデータポイントを備える縮小データセットを使用して近似航空機軌道を生成するステップと、ｃ）基準航空機軌道を近似航空機軌道と比較するステップと、ｄ）比較に基づいて基準航空機軌道と近似航空機軌道との間の少なくとも１つの差異を判定するステップと、ｅ）判定された少なくとも１つの差異に対応する気象データベースにあるデータポイントを選択するステップと、ｆ）縮小データセット内のデータポイントを選択されたデータポイントと取り替えるステップと、ｇ）判定された少なくとも１つの差異が予め定められた誤差閾値を満たすまでステップｂ〜ｆを繰り返すステップと、ｈ）飛行管理システムに縮小データセット内のデータポイントの少なくともいくつかから気象データを提供するステップとを含む。

航空機のための飛行経路を実施するための航空機軌道の概略グラフである。 本発明の第１の実施形態による方法の流れ図である。 図２の流れ図による軌道間の差異を判定する一実施例のグラフである。 本発明の第２の実施形態による方法の流れ図である。

航空機のための飛行経路は、一般に、上昇、航行、降下を含む。本発明は、離陸から着陸までの全飛行経路の文脈で説明されるが、オリジナル飛行経路に対する飛行中の更新を含めて、全飛行経路のすべてまたは任意の部分に適用可能である。この説明の目的のために、全飛行経路の例が使用される。

たいていの現代の航空機は、飛行経路軌道１０を生成し、その飛行経路軌道１０に沿って航空機を飛行させるために飛行管理システム（ＦＭＳ）を含む。ＦＭＳは、すべてエアラインオペレーションセンタ（ＡＯＣ）からまたは操縦士から直接受信することができるコマンド、ウェイポイントデータ、および気象データなどの追加の情報に基づいて航空機のための飛行経路軌道１０を自動的に生成することができる。そのような情報は、通信リンクを使用して航空機に送信され得る。通信リンクは、パケット無線および衛星アップリンクを含むがそれらに限定されない任意の様々な通信機構でよい。非限定的な例として、航空機空地データ通信システム（ＡＣＡＲＳ）は、無線または衛星を介して航空機と地上局との間でメッセージを送信するためのデジタルデータリンクシステムである。情報はまた、操縦士によって入力されてもよい。

図１は、航空機軌道１０の形での航空機のための飛行経路の概略図である。軌道は、出発空港などの軌道スタートポイント１２から始まり、到着空港などの軌道エンドポイント１４で終わる。スタートポイント１２とエンドポイント１４との間のトラバースは、上昇フェーズ１６、航行フェーズ１８、および降下フェーズ２０を含み、これらはすべて軌道１０に含まれる。

上昇フェーズ、航行フェーズ、および降下フェーズは、普通はデータポイントとしてＦＭＳに入力される。この説明の目的のために、用語データポイントは、ウェイポイント、エンルートウェイポイント、および高度を含めて任意のタイプのデータポイントを含んでよく、特定の地理的位置に限定されない。例えば、データポイントは、高度だけでもよく、または経度および緯度などの任意の座標システムによって表される特定の地理的位置でもよい。非限定的な例として、データポイントは、３−Ｄでもまたは４−Ｄでもよく、航空機軌道１０の４次元記述は、航空機が任意の所与の時間に３次元空間のどこにあるかを定義する。データポイントのそれぞれは、温度データおよび風データを含んでよい気象データなどの関連情報を含んでよい。

上昇フェーズ１６では、上昇の最上部２２における高度Ａに対応するデータポイントが入力されてよく、航行フェーズ１８では、エンルートウェイポイントＢが入力されてよく、降下フェーズ２０では、降下の最上部２４からの様々な高度が入力されてよい。離陸後、航空機は、通常、上昇の最上部２２までずっと上昇フェーズ１６にあり、次いで、航行フェーズ１８中、降下の最上部２４までエンルートウェイポイントを辿り、次いで、そこから降下フェーズ２０を始める。上昇フェーズ１６および降下フェーズ２０における高度Ａは、航空機がこれらのフェーズ中そのような高度までその軌道１０を実現しているという意味でウェイポイントである。エンルートウェイポイントＢは、航空機の軌道１０に沿った地上ナビゲーションエイド（Ｎａｖａｉｄ）の位置に基づいて選択されてよい。航行フェーズ１８中、特に、航空機が、燃料を燃焼しながらより高い高度に上昇するためにまたは乱気流を回避するためにジェット気流などの卓越風の影響を利用するまたは最小化するためにその高度を変更することがある大陸横断飛行では、高度のいくつかの変更があってよいことが理解されよう。

擬似ウェイポイントＰが軌道１０に含まれてもよく、これは軌道１０のパラメータに関係のある何らかの目的のために生成された人工基準ポイントであり、地上ナビゲーションエイドに限定されない。擬似ウェイポイントＰは、軌道のための設定されたデータポイントが設定される前または後に定義されてよい。擬似ウェイポイントは、経度および緯度によって、または、トラックに沿ったウェイポイントなどの現在の軌道に沿った指定距離によってなど、様々なやり方で定義されてよい。

データポイントのいずれかに関する気象データが入力されてよい。そのような気象データは、ＦＭＳ飛行予測を改善する。気象データは、リアルタイム気象データまたは予報気象データを含んでよい気象データベースから取得され得る。そのような気象データベースは、いくつかの気象関連現象に関する情報（例えば、とりわけ風速、風向、温度）、ならびに視界（例えば、霧、曇りなど）、降水（雨、ひょう、雪、氷晶雨など）および他の気象情報に関連するデータを含んでよい。気温、風向、および風速は、航空機が所望の軌道に正確に合致することができることを保証するために軌道計算時に明らかにされなければならないので、気象データベースは、地方上空の３−Ｄリアルタイム温度および風モデル、ならびに４−Ｄ予報データを含んでよい。気象データベースは、特定の経度、緯度、および高度に基づくそのようなリアルタイム気象データまたは予報気象データを記憶することができる。

軌道上の所望のデータポイントに対応する気象データベースにあるデータポイントからの気象データを使用することは、通常、最も正確であるが、すべての経度、緯度および高度がデータベースにおいて明らかにされることが可能であるわけではなく、米国および欧州の全陸地にわたるポイントに関する気象データのより高い解像度、例えば２ｋｍごとの気象データ、および全大西洋にわたるポイントに関する低い解像度があってよい。気象データベースの各データポイントは、必ずしも軌道１０上にあるわけではない。気象データベースが軌道上のデータポイントに対応するデータポイントを有しない場合は、軌道上にある気象データを取得するために、利用可能な気象データが補間されてよく、補間された気象データは、ＦＭＳに入力されてよい。代替として、軌道上のデータポイントに関する最も近い気象データポイントからの気象データがＦＭＳに入力されてよい。

航空機の軌道の近くの気象図の密な表示は、より正確なＦＭＳ予測を生成し、それによって、航空機燃料使用および到着時間の改善された推定ができるようになるので、正確な気象データを有することが重要である。気象図を準備するためにより最新の気象データを使用することによって、通常、気象図はより正確になる。

しかし、気象データベースにあるすべての関連気象データを地上局からＦＭＳに提出する能力は、ＦＭＳは、通常、関係気象データが入力されることが可能であり最終的に軌道予測において使用されることが可能である飛行軌道上のデータポイントの数を限定するので、ＦＭＳ自体によって制限される可能性がある。例えば、ＦＭＳでは、気象データをエンルートウェイポイントにおいてしか挿入することができず、さらに上昇および／または降下における限られた数の高度しか挿入することができない。多くのＦＭＳでは、気象データベースは軌道に関する数百の関連データポイントを有することが可能であるが、許可されるデータポイントの総数は１０より少ない。したがって、ＦＭＳは受信することができる限られた数のデータポイントしか有しないので、正確な気象データを提供することが課題であり得る。

さらに、地上から航空機への通信リンクは、航空機の飛行軌道に関する大量の気象データを送信するために利用可能な限られた帯域幅しか有しない可能性があり、いずれにしても、大量のデジタルデータを航空機に伝達するのは高くつく可能性があるので、気象データのタイムリーさは限定される。たいていの現在のシステムは、データ送信のための比較的高い関連料金を有するサブスクリプションベースである。非限定的な例として、現在、ＡＣＡＲＳを介して送信される文字またはバイトごとの料金がある。したがって、最新の気象データをＦＭＳに伝達する費用も実際上の制約である。最新の気象データの欠如は、飛行継続時間が長くなるにつれて、より一層問題になる。

ＦＭＳによる最も正確な軌道予測は、飛行経路軌道に沿って利用可能な気象データのすべてを使用したものであるはずである。しかし、ＦＭＳに入力することができるデータポイント上の制限、データをリアルタイムで航空機に送信する費用、飛行計画に沿った現在の気象データの欠如は、ＦＭＳにおいて使用される正確な気象データおよび気象データのリアルタイムの更新に実際上の制約を課す。本発明は、主要な気象属性を保持し、それによってＦＭＳがそのような情報に基づいてその飛行予測を改善することができるようにする気象データポイントの縮小セットをＦＭＳに提供することにより、これらの実際上の制約に関連する制限に対処する。

本発明の方法の一実施形態は、飛行経路軌道に関連するすべての利用可能な風データおよび温度データが考慮された場合、気象データの縮小セットを使用してＦＭＳによって予測された近似軌道が同じ軌道の予測に近い近似値であるように、気象データポイントの縮小セットを判定しＦＭＳに送信する。より具体的には、この実施形態は、一般に、関連気象データポイントのすべてから基準軌道を予測し、気象データの縮小セットを用いて近似軌道を予測し、基準軌道と近似軌道との間の最大の差異の１つまたは複数の位置を識別し、最大の差異の位置に関する気象データベースにあるデータポイントおよびその関連気象データを縮小セットに含め、これは縮小セット内のウェイポイントに追加するかまたは取り替えることにより行われてよい、として記載されてよい。この文脈における用語「近似軌道」は、気象データの縮小セットから生成される軌道であって、利用可能な気象データのフルセットから生成される基準軌道から区別されるべき軌道を表す。特定の非限定的な例では、近似軌道は、同じ数学モデルを使用して、しかし利用可能な気象データポイントのフルセットから生成された基準軌道と比較して低減された数の気象データポイントを用いて算出された軌道を意味する。

本発明のこの実施形態によれば、図２は、航空機軌道に関する気象データポイントの縮小セットをＦＭＳに提供する方法１００を例示する。図示されている一連のステップは、例示目的のためだけであり、これらのステップは異なる論理的順序で進行してもよく、または本発明から逸脱することなく追加ステップもしくは介在ステップが含まれてもよいことが理解されるように、決して方法１００を限定することを意味するものではない。そのような方法１００は地上のシステムにおいて実行されてよく、関連出力が通信リンクを介して航空機のＦＭＳに送信されてよいことが企図される。

方法１００は、１０２において基準データセットを使用して基準軌道を生成することから開始してよい。基準航空機軌道は、軌道に沿った気象データベースにあるすべての利用可能なデータポイントを含むフル基準データセットを使用して生成されてよい。方法１００は、航空機の軌道全体を含む軌道、または上昇フェーズ１６、航行フェーズ１８、および降下フェーズ２０のいずれか１つを備える軌道のために働くことができることが理解されるであろう。

基準軌道は、１０２において、軌道に沿った利用可能な気象データならびに航空機運航データおよびナビゲーションデータベースのすべてを考慮に入れることができる個別の地上ベースの軌道予測システムによって生成されてよい。少なくとも、この予測システムは、ＦＭＳが使用することができるものより多くの気象データを考慮に入れて基準軌道を生成することができる、すなわち、基準軌道を生成するために使用されるデータポイントは、エンルートウェイポイントおよび／または高度より多くのポイントを含む。システムは、システムの一部分である場合は気象データベースを通してアクセス可能な気象サーバ上に配置されてよい気象データベースから、または軌道に沿った３次元または４次元の最新気象情報の気象情報提供者から、軌道に沿った気象データを取得する。気象データポイントは、気象データポイントが軌道から予め定められた地理的距離以内にある場合は、軌道に沿っているとみなされてよい。非限定的な例として、特定の軌道のために抽出された気象データポイントは、軌道の位置の２〜５キロメートル以内にあってよい。軌道上の気象データポイントはまた、軌道から離れている他の気象データポイントから補間されてもよい。気象データポイントは、関連気象データと共に空間位置を含んでよい。気象データは、風速、風向、気温、湿度および気圧のデータ要素のうちの少なくとも１つを含んでよい。

航空機運航データは、航空機モデルの飛行エンベロープ（最高速度、最低速度など）、エンジン推力、燃料消費量などを含んでよい。基準軌道は、４Ｄ軌道または３Ｄ軌道でよく、予想される気象状況下での航空機の可能な経路を判定するために気象データベースにあるすべての利用可能なデータポイントを使用して航空機が飛行する現在の飛行経路の軌道を表してよい。この方法は、現在の飛行の最も正確な予測を提供するが、ＦＭＳに入力することができる対応する飛行のフェーズに関する多すぎるデータポイントを含むので、ＦＭＳにおいて使用することはできない。基準軌道をモデル化するために任意のタイプのカーブフィッティングを使用することができる。

１０４において、低減された数の気象データポイントに基づく近似軌道が生成される。データポイントの数は、ＦＭＳに入力することができるデータポイントの数に等しくてもそれより少なくてもよく、基準データセット内のデータポイントのうちの少なくともいくつかを含んでよい。そのような近似軌道は、利用可能な気象データの全量を使用する基準軌道ほど正確でない可能性がある。

１０６において、全基準軌道および近似軌道が相互に比較される。そのような比較は、飛行フェーズベースまたは全軌道ベースで行われてよい。１０８において、この比較が分析され、基準軌道と近似軌道との少なくとも１つの差異が判定される。１０８において、複数の差異が判定されてもよい。より具体的には、１０８において、軌道に沿ったどの点が最大の差異を有するかが判定されてよい。非限定的な例として、航行フェーズ１８では、基準軌道および近似軌道は同様のウェイポイントを通るので、測定するべき差異は時間でよい。航空機はどの場合でも同じ経路を辿ろうと努力するので、距離は測定するべき別の差異でよい。追加の非限定的な例として、降下では、両方の軌道は同じ場所および時間に終わるように設計されているので、考慮するべき変数は高度または時間における地上の距離でよい。

この方法の代替方法は、基準軌道との最小の差異を有する近似軌道になる縮小セットを見つけるために、ステップ１０４〜１０６が繰り返されてよいことである。ステップ１０４〜１０６の繰返しは、縮小データセットのためのデータポイントのすべての可能な組合せが考慮されるという点で網羅的であり得る。代替として、ステップ１０４〜１０６の繰返しは、近似軌道のうちの１つが終了基準を満たすまで繰り返されてよい。

１１０において、判定された少なくとも１つの差異に対応するデータポイントは気象データベースから選択されてよく、次いで、この気象データは、基準軌道との最大の差異の位置において縮小セット内に最新の気象データを提供することは縮小データセットに関する最大の可能な誤りの根源を排除することであるという前提で、結果としての予測の正確さを改善するために縮小データセットにおいて使用される。選択されたデータポイントに関する気象データは、様々なやり方で縮小データセットに導入されることが可能である。擬似ウェイポイントを生成するために使用され得る選択されたデータポイントは、１０２において生成された基準軌道と１０４において生成された近似軌道との間の最大の差異がある点において軌道上で生成されることが可能である。最大差異が既存のウェイポイントで現れた場合は、システムは、その位置が既存のウェイポイントでなくなるまで差異が最大である次の位置を選択することができる、または、その位置が最大の差異を有するポイントである場合は、既存のウェイポイントを使用することができる。本発明の方法は、擬似ポイントの周りの気象予報データポイントから得ることができる補間された気象予報データを擬似ウェイポイントに提供するステップを含んでよい。代替として、そのような擬似ポイントのために現在の気象予報データを使用することもできる。

セット内の任意の他のポイントからの最小距離などの制約が考慮されることが可能であり、したがって、提案された擬似ウェイポイントが有効であるかどうかが判定されることが可能である。有効でない場合は、方法１００は、次の最大差異を選択し、プロセスを繰り返すことができる。さらに、重み付けまたは優先順位付けなどのいくつかの位置または位置タイプのヒューリスティックルールを使用することができる。また、本方法は、軌道１０の任意の特定のフェーズまたは全体として軌道１０における気象入力の最大数または位置などのユーザ制約に対応することができることも企図される。

差異を判定することは、差異が差異閾値を超える軌道上のポイントを判定することを含んでよい。そのような場合、差異が差異閾値を超えない場合は、差異は無視されてよく、そのような差異に関するポイントは選択されない。また、少なくとも１つの差異を判定することは、複数の差異を判定することを含んでよく、データポイントを選択することは、複数の差異のそれぞれに関するデータポイントを選択することを備えることも企図される。

１１２において、判定された差異に対応する選択されたデータポイントと共に、近似航空機軌道を生成するために使用される縮小データセットのための気象データをＦＭＳに出力することができる。出力は、ＦＭＳに出力される飛行の各フェーズに関する縮小セットおよび追加の気象データポイントを含んでよい。情報は、地上局から通信リンクを介して航空機上のＦＭＳに無線で送信されてよい。縮小データセットおよび選択されたデータポイント（１つまたは複数）は、航空機が飛行中にまたは地上にある間に、航空機に送信されることが可能である。そのような縮小データセットおよび選択されたデータポイント（１つまたは複数）ならびにそれらの対応する気象データによって、ＦＭＳはより正確な軌道を予測することができるようになる。したがって、ＦＭＳに送信されたデータによって、ＦＭＳは、航空機の飛行中に遭遇する気象に関する縮小気象データに基づいて、より正確な軌道を最もよく生成することができるようになる。また、縮小データセットは、選択されたデータポイント（１つまたは複数）と共に、操縦士、別の地上局、または別のシステムに送信されることが可能であることも企図される。

図３は、降下フェーズ２０に関して示されている、基準航空機軌道２００と近似航空機軌道２０２との間の差異を判定する一実施例をグラフによって例示する。特定の実施例では、基準航空機軌道２００および近似航空機軌道２０２は、気象データならびに航空機運航データ、およびナビゲーションデータベースに基づいてよいことが企図される。図に示されているように、基準航空機軌道２００および近似航空機軌道２０２が比較された場合、両者間にはいくつかの差異があり得る。基準航空機軌道２００と近似航空機軌道２０２との間の差異が最大である高度はｈ１、ｈ２、およびｈ３として示されており、ｈ１では、示されている差異は２０４と表示され、ｈ２では、示されている差異は２０６と表示され、ｈ３では、示されている差異は２０８と表示されている。これらのポイントにおける気象データは、ＦＭＳに送信されるべき情報に含まれるべき選択されたデータポイントとして選択されてよい。最大の差異２０４は、最初に選択されたデータポイントでよく、その高度に対応するその関連気象データは、縮小データセットと共に含まれることが企図される。ＦＭＳが追加のデータポイントを許容する場合は、２０６および２０８におけるデータポイントが選択され、ＦＭＳに送信されてもよい。非限定的な例として、縮小データセットおよび選択されたデータポイントは、燃料使用および時間のユーザ定義制約のバランスを取る一意のセット間の費用関数を比較することによって選択されてよいことが企図される。選択されたポイントを有する縮小データセットおよび縮小セットの性能が比較されてよく、性能が改善された場合は、選択されたポイントがＦＭＳに送信されてよく、改善されていない場合は、新たな選択が行われてよい。

最大の差異（１つまたは複数）に関する気象データを有する縮小データセットを更新した後に、方法１００は、差異に対応する更新された縮小データセットおよび選択されたデータポイントに基づいて、更新された近似航空機軌道を生成することができることが企図される。次いで、この方法は、基準軌道と更新された近似軌道との間の別の少なくとも１つの差異を判定し、別の少なくとも１つの差異に対応する気象データベースにあるデータポイントを選択することができ、このデータポイントは、ＦＭＳに提供されるデータに含まれてよい。本方法は、近似航空機軌道を更新し、基準軌道と更新された近似軌道との間の差異を判定し、基準軌道と更新された近似軌道との間の誤差が何らかの予め定められた閾値以内になるかまたは終了基準が満たされるまで、差異に対応するデータポイントを選択し続けることができる。このようにして、本方法は、誤差があるすべてのポイントが検査されてしまうまで、最大差異が発生する軌道に沿った位置から開始して基準軌道と近似軌道との間に差異があるポイントのセットに沿って進むことができる。

選択されたデータポイントを含むデータポイントの総数は、ＦＭＳに入力され得る総データポイントを超えることができない。セットに追加された選択されたデータポイントは、燃料使用および時間のユーザ定義制約のバランスを取る費用関数の出力に基づいて選ばれてよい。費用関数は、ＦＭＳに入力されるべきポイントの数を選択するために使用される。非限定的な例として、追加のデータポイントを用いて近似航空機軌道２０２の再計算が行われるたびに、ユーザによって定義された費用関数が評価されてよく、費用関数の値が改善されている場合は、データポイントが追加され、擬似ウェイポイントを含む近似航空機軌道２０２と基準航空機軌道２００との間の差異は、基準航空機軌道２００と擬似ウェイポイントの追加なしの近似航空機軌道２０２との間の差異より少ないかまたはそれに等しい。そうでなければ、ポイントは廃棄される。

代替として、データセットおよび選択されたポイントの変更が行われてもよく、最少誤差を有するものがＦＭＳに送信されてよいことが企図される。非限定的な例として、選択されたポイントの数が、ＦＭＳが受け入れることができるポイントの数より多い場合は、ポイントの可能な組合せの性能比較が行われてよい。とりわけ、最適費用関数値を提供する組合せは、航空機または要求システムに送信されるべき気象データポイントのセットを表す。

ＦＭＳに送信されたそのような縮小データセットおよび選択されたポイントは、ＦＭＳに入力され得るデータポイントの制約を与えられた基準軌道により近くなる。したがって、縮小セットおよび選択されたポイントは、たとえデータポイントが公式の軌道上のデータポイントに関連していなくても、航空機に基準軌道の最も近くを飛行させる。

図４は、本発明の第２の実施形態による方法３００の流れ図である。第２の実施形態３００は、第１の実施形態１００と同様である。したがって、同様のステップは、２００だけ増やされた同様の数字で識別され、別途示されない限り、第１の実施形態の同様のステップの説明が第２の実施形態に適用されることが理解される。

第１の実施形態１００と第２の実施形態３００との間の１つの違いは、基準軌道と近似軌道との間の少なくとも１つの差異に対応する選択されたデータポイントが、３１２において、縮小データセット内のデータセットに取って代わることである。次いで、３１４において、少なくとも１つの差異が予め定められた閾値を満たすかどうかが判定される。予め定められた閾値は、到着の予測時間および燃料燃焼のうちの少なくとも１つの誤差を最小化するために選択された予め定められた値でよく、このようにして、予め定められた閾値は、予め定められた誤差閾値とみなされてよい。閾値を「満たす」という用語は、本明細書では、差異が閾値と等しいかまたはそれより小さいなど、予め定められた閾値を満たすということを意味するために使用される。そのような判定は、正／負比較または真／偽比較によって満たされるように容易に変更されてよいことが理解されるであろう。閾値は、実験的に判定されてよく、ユーザは近似プロファイルの予め定められた閾値を微調整して自分のニーズに合わせることができることが企図される。

少なくとも１つの差異が飛行経路軌道の再計算に含まれ、閾値を満たさない場合は、方法３００は、３０８に戻り、別の差異が軌道間で判定され、３１０において別の差異に対応するデータポイントが選択され、選択されたデータポイントが３１２において縮小セット内のデータポイントに取って代わり、別の差異が予め定められた閾値を満たすかどうかが再度判定される。これらのステップは、差異が閾値を満たすまで繰り返される。差異が閾値を満たした後は、３１６において、縮小セット内のデータポイントのうちの少なくともいくつかからの気象データがＦＭＳに送信される。

方法３００は、縮小セットの中で働いているので、差異を判定するステップおよびその差異に関するポイントを選択するステップは、差異が見つけられたデータポイントにおける気象データを使用して取得された飛行経路軌道予測が差異閾値を超える場合にのみ実行されることが可能であることが企図される。前述の方法１００の場合と同様に、方法３００は、最小誤差を有するデータセットを見つけるステップを含んでよく、データポイントの可能な組合せの性能比較を含んでよく、とりわけ最適費用関数値を提供する組合せは、ＦＭＳに送信されるべき気象データポイント値のセットを表す。

さらに、方法３００は、最後に判定された少なくとも１つの差異を前に判定された少なくとも１つの差異と比較して、最後に判定された少なくとも１つの差異と前に判定された少なくとも１つの差異との間に改善があるかどうかを判定するステップを含んでよい。そのような場合には、改善が予め定められた改善値を満たす場合は、少なくとも１つの差異は、予め定められた誤差閾値を満たすことができる。

非限定的な例として、方法３００は、特定の数の高度のみのデータがＦＭＳに入力され得る降下フェーズ２０中にとりわけ有用であり得る。縮小データセット内のポイントの数およびＦＭＳによって受け入れられるポイントの数に応じて追加の擬似ウェイポイントが追加されてもよいことが理解されるであろう。気象データポイントの追加は、ＦＭＳが受け入れることができるデータポイントの数に関するユーザ定義基準によって限定され得る。このようにして、基準軌道と近似軌道との間の誤差の低減は、ＦＭＳに入力することができるデータポイントの総数に達するまでデータポイントの数を順次増やしてゆくことと、１つの軌道または両方の軌道の中のデータポイントにおける気象データを変更することとを含んでよい。そのような組合せは、基準航空機軌道２００モデルと近似航空機軌道２０２モデルとの間の誤差が、定義された閾値より小さくなるまで、または最後の近似航空機軌道２０２出力と前の近似航空機軌道２０２出力との間の改善が予め定められた閾値より小さくなるまで行われてよい。

上記の方法は、様々なユーザ制約を考慮に入れることができ、ユーザ制約の所与のセットのための縮小データセットを最適化する。データポイント閾値は、ＦＭＳに送信することができるデータポイントの最大数を定義するセットでよいことが企図される。そのような閾値は、システム限定閾値でも、またはユーザ定義閾値でもよい。非限定的な例として、ＦＭＳシステムは、５つの気象データポイントの予め定められたデータポイント閾値を有してよく、したがって、データポイント閾値は、縮小データセット内のデータポイントの量を限定するためにシステムによって設定されてよい。ユーザは、ＦＭＳが費用の理由から受け入れることができるデータポイントの量より少ない限度を設定することができる。

前述の方法は、大量の気象データを処理し、ＦＭＳに提供されるべき縮小データを計算する。本発明は、多くのＦＭＳはこのデータを記憶するために利用可能なメモリを限定し、軌道予測における使用のために限定された数の要素しか受信することができないことを考慮に入れる。縮小データポイントは、基準軌道と比較される場合に誤差を最小化するために選ばれる。そのような縮小データは、ＦＭＳがより正確な予測を有し、それによって航空機燃料使用および到着時間の推定が改善されるように、最大の影響をおよぼす気象データを入れる。さらに、本発明は、反復をほとんど含まず、各反復は自己充足的最適化ステップである。

本明細書は、ベストモードを含めて、本発明を開示するために、さらに、当業者なら誰でも任意のデバイスまたはシステムを作成し使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することを含めて本発明を実施することができるようにするために、実施例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思いつかれる他の実施例を含んでよい。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文字言語と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字言語と事実上異ならない同等の構成要素を含む場合は、特許請求の範囲の範囲内にあるもとする。

１０ 航空機軌道
１２ 軌道スタートポイント
１４ 軌道エンドポイント
１６ 上昇フェーズ
１８ 航行フェーズ
２０ 降下フェーズ
２２ 上昇の最上部
２４ 降下の最上部
１００ 方法
１０２ 基準軌道
１０４ 低減された数の気象データポイントに基づく近似軌道
１０６ 全基準軌道および近似軌道が相互に比較される
１０８ 比較が分析され、基準軌道と近似軌道との間の少なくとも１つの差異が判定される
１１０ 判定された少なくとも１つの差異に対応するデータポイントは気象データベースから選択され得る
１１２ 縮小データセットのための気象データ
２００ 基準航空機軌道
２０２ 近似航空機軌道
２０４ ｈ１−示されている差異
２０６ ｈ２−示されている差異
２０８ ｈ３−示されている差異
３００ 方法
３０８ 別の差異が軌道間で判定される
３１０ 別の差異に対応するデータポイントが選択される
３１２ データポイント
３１４ 少なくとも１つの差異が予め定められた閾値を満たすかどうかが判定される
３１６ 差異が閾値を満たした後は、縮小セット内のデータポイントのうちの少なくともいくつかから気象データがＦＭＳに送信される

Claims (10)

1. 航空機の飛行管理システム（ＦＭＳ）および地上局のうちの少なくとも１つにおける使用のための気象データを選択する方法であって、
   気象データベースにあるデータポイントを備える基準データセットを使用して基準航空機軌道を生成するステップであって、前記データポイントは関連気象データと共に空間位置を備える、ステップと、
   前記基準データセットより少ないデータポイントを備える縮小データセットを使用して近似航空機軌道を生成するステップと、
   前記基準航空機軌道を前記近似航空機軌道と比較するステップと、
   前記比較に基づいて前記基準航空機軌道と前記近似航空機軌道との間の少なくとも１つの差異を判定するステップと、
   前記判定された少なくとも１つの差異に対応する前記気象データベースにあるデータポイントを選択するステップと、
   前記ＦＭＳおよび前記地上局のうちの前記少なくとも１つに前記選択されたデータポイントの前記関連気象データを提供するステップと
   を備える方法。
2. 前記縮小データセットは、前記基準データセット内の前記データポイントのうちの少なくともいくつかを備える、請求項１記載の方法。
3. 少なくとも１つの差異を判定するステップは複数の差異を判定するステップを備え、データポイントを前記選択するステップは前記複数の差異のそれぞれのためのデータポイントを選択するステップを備える、請求項１乃至２記載の方法。
4. 前記基準航空機軌道は、上昇フェーズ、航行フェーズ、および降下フェーズのうちの少なくとも１つを備える、請求項１乃至３記載の方法。
5. 航空機の飛行管理システム（ＦＭＳ）および地上局のうちの少なくとも１つにおける使用のための気象データを選択する方法であって、
   ａ）気象データベースにあるデータポイントを備える基準データセットを使用して基準航空機軌道を生成するステップであって、前記データポイントは関連気象データと共に空間位置を備える、ステップと、
   ｂ）前記基準データセットより少ないデータポイントを備える縮小データセットを使用して近似航空機軌道を生成するステップと、
   ｃ）前記基準航空機軌道を前記近似航空機軌道と比較するステップと、
   ｄ）前記比較に基づいて前記基準航空機軌道と前記近似航空機軌道との間の少なくとも１つの差異を判定するステップと、
   ｅ）前記判定された少なくとも１つの差異に対応する前記気象データベースにあるデータポイントを選択するステップと、
   ｆ）前記縮小データセット内のデータポイントを前記選択されたデータポイントと取り替えるステップと、
   ｇ）前記判定された少なくとも１つの差異が予め定められた誤差閾値を満たすまでステップｂ〜ｆを繰り返すステップと、
   ｈ）前記飛行管理システムに前記縮小データセット内の前記データポイントのうちの少なくともいくつかから前記気象データを提供するステップと
   を備える方法。
6. 前記予め定められた閾値を前記満たすステップは、予め定められた量より少ない前記少なくとも１つの差異を備える、請求項５記載の方法。
7. 前記予め定められた閾値を前記満たすステップは、最低の誤差を有する前記データセットを見つけるステップを備える、請求項５記載の方法。
8. 最後に判定された少なくとも１つの差異を前に判定された少なくとも１つの差異と比較するステップをさらに備える、請求項５乃至７記載の方法。
9. 前記比較するステップは、前記最後に判定された少なくとも１つの差異と前記前に判定された少なくとも１つの差異との間の改善を判定するステップを備える、請求項８記載の方法。
10. 前記縮小データセットと前記取り替えられたデータポイントを有する前記縮小データセットとの間の費用関数を比較するステップをさらに備える、請求項５乃至９記載の方法。