JP4124575B2 - 航空機で使用するための衝突回避システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して航空機のための衝突回避システムに係り、より詳しくは、特に小型自家用機で役立つ、手頃な価格の、新規で低コスト、包括的な衝突防止及びニアミス減少システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
混雑する航空機の交通領域及び／又は視界の悪い条件では、一つの航空機のパイロットは、壊滅的な衝突を避けるため航空機を巧みに操縦することができるように、その近傍にある航空機の存在が警告されることが必要となる。ＴＣＡＳとして知られているシステム（交通警告及び衝突回避システム）は、市販のジェット航空機に取り付けられている質問機及びそれが遭遇しそうである各航空機に搭載されている応答機を利用する。このようにして、ＴＣＡＳを搭載した航空機と、その近傍にある、脅威となっているより小さい航空機との間でレーダーにより質問が送受信される。これは、民間パイロットが衝突を回避することを可能にするように増幅されたレーダー信号がジェット航空機に送り返されるようにしてなされる。応答機は、送り返されたレーダー信号を、それが設置されている脅威となっている航空機に独自の情報で符号化する。ＧＰＳ受信機は、ジェット航空機の位置に対する脅威の航空機の位置に関する情報を符号化するため、再指令される。ＴＣＡＳを用いた場合、警告信号が受信されるとき衝突を回避するため民間ジェットパイロットに負担がかかる。
【０００３】
しかし、これらのシステムは、非常に複雑で、非常にコストがかかり、主要には民間サイズの航空機で使用される。これらのシステムは、高いコストのため、悪い天候及び交通状態、即ちしばしば不可避の衝突へと導く条件の下で、しばしばパイロットが盲目的に飛行する、より小さい私的所有の航空機には、まれにしか搭載されない。一般的な航空機産業のパイロットも、応答機を設置するコストを招くことを気乗りせず、衝突を回避して自立的な制御を得ることをしない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かくして、航空機交通産業内の飛行安全条件を強化するため、特に小さい自家用航空機に有用である、低いコスト、高信頼性の警告及び衝突回避システムに対する必要性が存在する。以下に述べるＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムは、その必要性を満たすものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の主要な目的は、低コストで高信頼性の、包括的な全方位検出システムを提供することである。この検出システムは、航空機のパイロットに、該航空機を取り囲む空気圏内の近傍にある別の航空機の存在を早期警報し、かくして、該パイロットが、近傍にある他の航空機との衝突を回避するために必要となる如何なる操縦処置をも取ることを可能にするため該航空機に取り付け可能である。
【０００６】
本発明の別の目的は、単一の航空機から自主的に作動し、且つ、近傍にある他の航空機からの応答を必要とせず、即ち、該他の航空機に合致されたシステムが搭載されている必要性の無い、上記に特定されるシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の更に別の目的は、複数のオレンジウェッジセクター、例えば、８つの異なる送信機／受信機の方向パターン（上／下、左舷／右舷、前方／後方）を覆う８つのセクターに切り出された誘電球体により形成される全方位のＬ−バンドのマイクロ波アンテナを備える、上述した検出システムを提供することにある。Ｌ−バンドのマイクロ波信号は、航空機の回りの検出球をカバーする全方位送信を提供するため８つの誘電区分全てから同時に送信される。更に加えて、同じ８つの誘電セクターは、近傍にある他の航空機から後方反射されたマイクロ波信号を受信するための適切な受信機回路と共に用いられる。これらのセクターは、８つのビデオチャンネルを提供し、これによって、航空機のパイロットは、大惨事を回避するため適切な回避操作を実行することができるように、近傍の航空機の方向、近接さ及び接近率（rate of closure）に関する情報を受信する。
【０００８】
本発明の更なる目的は、それ自身の内部に自立性を持ち、近傍の航空機と協働する応答機構を必要としないが、ＴＣＡＳ型式の応答機と適合性があり、それと共に使用することができる上述したシステムにある。
【０００９】
本発明の他の目的及び利点は、添付図面を参照して本発明の以下の詳細な説明を読むことにより明らかとなろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
より小さい自家用機１２で主要に使用される、本発明の新規なＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステム１０は、例えばポリスチレン又はルサイトなどの誘電材料から構成された中空出し球形アンテナ１４（図１Ａ）を備える。アンテナ１４は、直径にして約０．３ｍ（１２インチ）であり、航空機のコックピットの上方にある航空機の上***部の位置１８に固定された、保護的流線形状のユニコーン形透明レーダードーム１６内に取り付けられる。ドーム１６は、アンテナ１４の作動に干渉しない材料から構成される。
【００１１】
図１Ｂの破断図に示されたように、アンテナ１４は、複数の等しいオレンジウェッジ（orange-wedge）のセクター、例えば８つの等しいオクタント１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇ及び１４ｈへと、中空出し球形アンテナを削り出すことによって形成される。各々のオクタントは、これらのオクタントが、図１Ａに示されるように一緒に固定されるとき、中央のキャビティが、信号送受信構成要素アセンブリ２２をその内部に包含して形成されるように、えぐり出された内側エッジ２０を有する。図３に関して詳細に説明されるように、アセンブリ２２は、８つの送受信（Ｔ／Ｒ）ダイオードスイッチ２４を備え、これらのスイッチにＬ−バンドのマイクロ波信号が供給され、該Ｔ／Ｒスイッチは、送信モードにおいて、８つのセクター即ちオクタントホーン全てを位相的に同時に駆動し、アンテナ１４の回りの全方位に亘って８つのマイクロ波信号を送信するように作動する。
【００１２】
アセンブリ２２は、８つの低パワー、低ノイズのＬ−バンドのマイクロ波から可視光までの検出ダイオード２６も備えており、各オクタントに連係された一つのダイオードは、Ｔ／Ｒスイッチ２４が受信モードにあるとき近傍の航空機から反射して戻ってきた戻り信号を受信するために設けられる。
【００１３】
各オクタントでは、平坦表面３０、３２及び３４は、金属スパッタリング又は蒸着プロセスにより塗布される例えば銀又は銅などの導電金属コーティング３６で被覆されている。各オクタントの外側湾曲表面３８は、被覆されない状態のままにされ、誘電電磁放射及び受信面として機能する。各オクタントの被覆表面３０、３２及び３４は、その連係する検出ダイオード２６に直ちに隣接して配置されたエッジ即ちコーナー４０の内側に、外側表面３８により受信された反射波を案内し即ち送り込む。
【００１４】
球形アンテナ１４は、各オクタントの被覆表面３０、３２及び３４にセメント又は接着剤を塗布することによって組み立てられ、中央中空キャビティ内の構成アセンブリ２２と共にオクタントを押す。セメントは、コーティング３６即ちアセンブリ２２の構成要素に損傷を与えない溶媒により解かすことができる型式であるべきである。かくして、アンテナに修復をなすことができ、不調アンテナを廃棄する必要がなくなる。
【００１５】
アンテナ１４は、セクター１４ｄが左舷上方／前方方向に、セクター１４ａが右舷の上方／前方、セクター１４ｃが左舷／上方／後方に、セクター１４ｂが左舷／下方／前方に、セクター１４ｅが右舷／下方／前方に、セクター１４ｇが左舷／下方／後方に、セグメント１４ｆが右舷／下方／後方に、各々面するように、航空機１２に取り付けることができる。このようにして、アンテナ１４は、航空機回りの包括的な全方位をカバーする。
【００１６】
同軸パワーケーブル４３が、アンテナ１４から外側に延在しており、アセンブリ２２を、図３の回路を介して、パイロットの目線レベルの前方且つ僅か上方に、コックピット内に直接取り付けられた視角インジケータディスプレイユニット４２に接続する。かくして、パイロットは、彼の通常の前方視野を妨害されることなく、ユニット４２を容易に見ることができる。
【００１７】
ディスプレイユニット４２は、アンテナ１４のセクター１４ａ〜１４ｈに各々対応する８つのオレンジ−ウェッジセクター４２ａ〜４２ｈに切削された透明中空球形部分である。８つの異なる色の表示ライト４４ａ〜４４ｈのクラスターは、球内部に取り付けられ、この状態で、各ライト４４ａ〜４４ｈが、その夫々対応するセクター４２ａ〜４２ｈに隣接して配置されている。セクター４２ａ〜４２ｈは、例えば該セクターの平坦表面上に取り付けられた透明ベルクロコネクター４６によって、一緒に取り外し可能に固定され、それにより、必要時に、ライトを迅速且つ容易に変更することができる。ディスプレイユニット４２は、パイロットが照明されたセクター４２ａ〜４２ｈを観察したとき、迅速に近傍の航空機の位置を知ることができるように、セクター４２ａ〜４２ｈの各々が配置され、且つ、その対応するセクター１４ａ〜１４ｈと整列される態様で、コックピット内に取り付けられている。例えば、セクター４２ａは、右舷／上方／前方位置を示し、或いは、セクター４２ｅは、左舷／下方／後方を示す。パイロットは、迅速に必要となる回避処置を取ることができる。
【００１８】
航空機１２に取り付けられた本発明のＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステム１０は、シングアラウンド（sing-around）フィードバッグ５２内の中心エレメントである、デジタルクロック、カウンター／シンセサイザー５０によって制御される。その静止モードでは、クロック５０は、航空機１２の回りの安全な大気の所望半径と一致する最小パルス繰り返し範囲（ＰＲＦ）でパルスモジュレータ５４に、タイミングパルスを供給する。次に、モジュレータ５４からのパルスは、ＦＣＣにより許されるある一定のＬ−バンドマイクロ波周波数の一つに調整されるパワー増幅器／発信器５６に供給される。パワー増幅器／発信器５６は、ガンダイオード（Gunn-diode）型式又はインパットダイオード（Impatt diode type）型式であってもよい。ガンダイオード型式が使用されるとき、航空機回りの安全な球半径は、約３．７ｋｍ（２海里）である。より高価でより高度な究極のインパットダイオードのパワー増幅発信器を使用した場合、安全球半径は、約９．３ｋｍ（約５海里）にまで拡大され、明らかに、当該安全球内にある、例えば航空機ＴＡなどの他の脅威となる航空機との衝突に対して、パイロット即ち航空機１２への早期警告時間を改善する。
【００１９】
パワー増幅器／発信器は、８つの送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２４のクラスターを供給し、これらのスイッチの各々は、誘電球形アンテナ１４の８つのセクター１４ａ〜１４ｈの一つに結合される。送信モードにあるとき、スイッチ２４は、８つのセクター１４ａ〜１４ｈの全てを位相的に同時に駆動するように作動し、これによって、８つのマイクロ波レーダービームを、アンテナ１４及び航空機１２の回りの全方位に送信する。
【００２０】
スイッチ２４が受信モードにあるとき、脅威となる航空機ＴＡ、前方地形６０、或いは、地面Ｇから反射され、及び、セクター１４ａ〜１４ｈの対応する一つの誘電表面３０に戻ってそこを通過する波は、当該セクターと連係された８つのＬ−バンドマイクロ波ダイオード検出器２６のクラスターの一つにより検出される。上述したように、平坦表面３０、３２及び３４上の導電コーティング３６は、検出器２６へ反射戻り波を案内し、即ち送り込み、これによって、システムの検出容量を強化するアパーチャゲインを提供する。
【００２１】
戻ってきたＬ−バンドのレーダーエコーは、当該セグメントの受信機ビームパターンの最大応答軸（ＭＲＡ）に近接した受信機セクター１４ａ〜１４ｈの一つに到達する戻りエネルギーを提供する。Ｌ−バンド付近の周波数、例えば約１ギガヘルツでは、マイクロ波放射は、約３×１０⁸ｍ／ｓ／１０⁹Ｈｚ＝０．３ｍ＝３０ｃｍ＝１フィートのおおよその波長を持っている。誘電波ガイドアンテナ１４の大量の電磁波（ｅｍ）は、自由空間のものに選択された誘電率の平方根の逆数の比率によって、３×１０⁸ｍ／ｓ（自由空間の光速度）以下に減少された位相波速度で移動する。かくして、誘電球１４は、０．３ｍ（１フィート）より僅かに小さい直径を持ち得る。
【００２２】
検出ダイオード２６の各々は、航空機衝突ピークセレクター及びチャンネルインジケータ６４に、一定方向のパルス化整流信号６２を提供する。これらのダイオード２６は、信号６２を生成するため、受動ビデオ合致フィルター（passive video matched filter）、即ち、ビデオ合致されたフィルター処理の活性形態を達成するように抵抗／コンデンサフィードバッグ回路を備えたトランジスタービデオ増幅器を備える。
【００２３】
各セクター１４ａ〜１４ｈからの８つのビデオ増幅／ビデオフィルター処理信号６２、並びに、その連係する検出器２６は、セレクター６４によって、８つのダイオードチャンネルピーク選択プロセスを受ける。このセレクターは、８つの信号６２のうち最大のものを選択し、当該信号のみが出力信号６６としてチャンネルインジケータゲート６８へと通過する。その受信ビームパターンＭＲＡがエコー到着方向により近いセクターが、セレクター６４内のチャンネル表示ロジックを通して選択される一つとなる。出力信号６６は、セクター１４ａ〜１４ｈのうちどの一つがピーク信号を受信するかを表示し、かくして、脅威となる航空機ＴＡ又は他の障害物の位置に対応する、当該ピーク信号が受信される方向を指し示す。高い目標選択として、セレクター６４は、方位角及び仰角の精度を向上させるため、左舷−右舷及び上−下の受信機−ビームチャンネルの間の対態様の相違化によって、受信ビームの改変を容易にするため、例えばバッグバイアス（back-biased）されたツェナーソリッドステートダイオードを使用した対数増幅器を各々備えてもよい。
【００２４】
チャンネルインジケータゲート６０は、信号７０を、可聴警報及びライトフリッカー／ライト生成器７２に通過させる。可聴警報及びライトフリッカー／ライト生成器７２は、可聴警報信号７４を拡声器ホーン７６に、及び、ライト生成信号７８を透明ディスプレイ球４２に送る。拡声器ホーン及び透明ディスプレイ球は、両方ともコックピット内に取り付けられている。信号７８は、脅威となっている航空機ＴＡの位置即ち方向、脅威の航空機の範囲及び航空機の接近率に関する情報を持っている。その結果、ライト４４ａ〜４４ｈの一つ及びそれと連係する透明セクター４２ａ〜４４ｈの一つは、一つの受信機区分１４ａ〜１４ｈ及びそのピーク戻り信号を検出したその検出器２６に対応し、ライトアップ、明滅して、パイロットに当該情報を提供する。同様に、エイシングアラウンド（Asing-around）作用の故に、発信音及びホーン７６の発信率は、脅威となる航空機ＴＡの距離又は範囲並びに接近率に関する情報を提供する。十分に早い警報時間を提供するこの情報を用いた場合、航空機１２のパイロットは、彼の飛行機を巧みに操作して航空機ＴＡとの衝突を回避することができる。
【００２５】
ピーク信号８０が、セレクター／インジケータ６４から航空機衝突スレッショールド装置８２に送られ、ＳＮＲで決定された検出確率に応じた安全範囲球への接触スパンに従って、許容可能なフォールス警報（false alarm）／接触率（contact rate）を確立する。
【００２６】
フォールス接触率（例えば、クラッター又は他のエコー）は、その夫々のスレッショールドを超えたビデオ信号が、早い及び遅いゲート範囲の間にまたがっているときを示すスプリットレンジゲート（split range gate）８４の使用によって更に減少される。これは、その面積が短期間の積分を通して得られ、且つ、早期対遅い範囲のゲートに落ちる、ビデオパルスＸの部分の面積を差別化することによって表示される。相違の表示がゼロを通過するとき、ビデオパルスの中心が配置される。ロジック８６は、第１の接触が通常通り選択されることを確保するため設けられる。
【００２７】
セレクター及びチャンネルインジケータ６４は、地面接近警報を容易にするためプラグインモジュール９０を、前方地形衝突及び角度方向回避インジケータを容易にするためプラグインモジュール９２を提供することによって更新することができる。モジュール９０は、ピークとして選択された信号を導出するため、セクター１４ｅ（右舷／下方／前方）及び１４ｈ（左舷／下方／前方）から情報を受け取る。ユニット６４からのピーク出力信号８０に関して、モジュール９０からのピーク出力信号９４は、スレッショールド回路９６及びスプリットレンジゲート回路９８に委ねられ、次に、ロジック回路８６に送られる。同様にして、モジュール１００からのピーク出力信号１００は、スレッショールド回路１０２及びスプリットレンジゲート回路１０４に委ねられ、次に、ロジック回路８６に送られる。
【００２８】
セクター１４ａ〜１４ｈの一つが脅威の航空機ＴＡを検出し、セレクター６４がスレッショールド装置８２及びレンジゲート８４を通して処理される信号８０を最終的に提供し、次にロジック回路８６に送られるとき、その第１の脅威の接触は、該回路によって選択され、対応する優先出力信号１０６がシングアラウンドフィードバッグループ５２により捕捉される。信号１０６は、通常の着陸滑空スロープ下降率の情況の間に、地面接近警報が鳴らず、表示されないことを確実にするシングアラウンド率（sing-around rate）カウンタースレッショールド回路１０８に送られる。信号１１０は、次のシングアラウンドフィードバッグループサイクルを作動させるため回路１０８からクロック５０に送られる。
【００２９】
モジュール９０及び９２からの信号９４及び１００の各々は、出力信号１０６が最高の優先的脅威を代表するように、ロジック８６内のオーバーライド決定回路を経由して第１の脅威となる接触信号８０を無効にしてもよい。例えば、地面エコーがセクター１４ｅ〜１４ｈの４チャンネルのうち一つのチャンネルに到達した場合、ロジック８６により選択されたピーク信号は、出力信号１００から導き出される。
【００３０】
ロジック８６からの別の出力信号１１２は、チャンネルインジケータゲート６８及び遅延されたシュミットトリガー１１３の両方に供給される。ゲート６８に供給されるような信号１１２は、選択されたチャンネルに関する情報を乗せているだけではなく、選択された接触オプショングループ内のチャンネルに関する情報、例えば、モジュール９２により検出されるような前方地形衝突警報又はモジュール９０により検出されるような地面接近警報に関係する情報を乗せている。この情報は、様々に異なって同定する、ホーン７６における可聴警報及び表示球４２上のライト明滅／色ライト信号を選択的に生成するように生成器７２を作動させるためチャンネルインジケータゲート６８を条件付ける。これらの警報信号から、航空機１２のパイロットは、衝突を回避するため迅速に巧みな処置を取ることができる。
【００３１】
遅延されたシュミットトリガー１１４は、スレッショールドビデオ信号１１２をカウンター１０８に供給されたデジタルトリガー出力１１６に転換する。トリガー１１４により生じられた遅延は、回路の詳細設計の設定時間を、戻ってきた脅威信号が受信された後で、次のシングアラウンドフィードバッグループサイクルが作動される前に設定することを可能にする。
【００３２】
シングアラウンド率の制御／スレッショールド１０８は、既に説明された。放射範囲の情報がシングアラウンドフィードバッグループサイクルの間の時間内に内在されるのとは別に、これらのサイクルのＰＲＦの変化は、相対的な放射範囲の接近率上に情報を乗せることに着目されたい。この後者の量は、衝突の切迫を評価する際の重要な測度である。しかし、幾つかの低い接近率状況の下では（例えば、通常の滑空スロープ着陸の間の地面に接近するときの下降率）、可聴警報又は視角警告表示は、逸らされ得る。勿論、手動のオーバーライドを適用することができるが、パイロットに部分的な予測を必要とする。カウンター１０８の目的は、シングアラウンドフィードバッグループ５２を、好都合な情況の間に時期尚早にトリガーされることから下検分するため、半径範囲の接近率情報へのスレッショールド機能を適用することである。次に、トリガー機能は、ロジック８６が脅威となる可能性のある事象とみなすことが合理的であると指令したときのみ有効とされる。そうでなければ、コントローラは、シングアラウンドフィードバッグループを、その静止状態に戻す。
【００３３】
チャンネルインジケータゲート５８は、既に説明された。モジュール９０及び９２無しの基本となるＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムの場合には、その唯一の機能は、回路８２及び８４を通して有効とされるように、信号８０のチャンネル表示を取ることである。このとき、半径範囲、半径範囲の接近率及びオクタントセクター接触情報を迅速であるがパイロットに識別可能且つ一義的に伝達することを如何に実行すべきかを可聴警報及びライト明滅色ライトで指令するための手段としてロジック８６により第１の接触選択（contact selection）が実行される。
【００３４】
可聴警報及びライト明滅／色ライト生成器は、簡潔な情報と共に迅速、一義的で明瞭な表示をパイロットに提供して衝突情況を防止するため、可聴警報として拡声器ホーン７６、及び、オクタントのヘッヅアップ（heads-up）ディスプレイ４２を駆動する信号を生成するため使用される。この簡潔な情報は、迅速で自主的な衝突回避操作を可能にし、即ち、十分早期な警報を可能にし、衝突を回避するだけではなく、ニアミスを減少することをも容易にする。
【００３５】
拡声器７６は、様々な可聴警報トーンのシーケンスを再生成するため使用される。その音の内容は、即ち、急速に反応する必要に関して緊急の意味合いを伝達する、ビー―――ビー―――ビー――ビー−ビー−ビーという、これら発信音シーケンスのＰＲＦを変化させることにより、半径範囲及び半径範囲接近率を伝達する一方で衝突又はニアミスが差し迫ってくるタイプを同定する。
【００３６】
透明ディスプレイ球４２では、異なる色に符号化されたライトが、８つの危機的コライダー（corridor）、即ち、左舷／上方／前方、左舷／上方／後方、左舷／下方／前方、左舷／下方／後方、右舷／下方／前方、右舷／下方／後方、右舷／下方／前方、及び、右舷／下方／後方を同定する。更には、異なる色の符号化は、地面接近警報、前方地形衝突警報及び回避表示を示すため使用される。（可聴警報に類似した）色識別ライトの光明滅は、差し迫る衝突又はニアミスに応答する際の緊急度を伝達するために使用される。
【００３７】
頭上空間が制限される非常に小さいコックピットでは、球形ディスプレイユニット４２を、インストルメントパネルに取り付けられた一対の前方及び後方平坦スクリーンディスプレイに代替することが望ましい。
【００３８】
前述したように、ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムを、より小さい航空機に対するＴＣＡＳの要求と両立させることが希求されている。このより小さい航空機は、航空機の型式、ＧＰＳ位置（利用可能である場合）及び衝突の可能性を迅速に判断する際に役立つ他の情報で符号化された応答信号を用いてＴＣＡＳを設置した航空機から放射された質問に応答する上で強力なレーダー断面（ＲＣＳ）が欠けている。この応答モードのため必要とされる複合化及び符号化機能は、エレメント６４、５０及び５４内に収容された、適切なＧＰＳ受信機の能力の設置と共に更新されたオプションとして容易に適合することができる。ＴＣＡＳに対してＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステム（特にガンダイオードのオプションの下で）と連係されたより低いマイクロ波パワーレベルでは遥かに劣勢となる、相互の干渉に関する懸念事項と取り組む際には、ホイスパー（whisper）及びシャウト(shout)モードを、更なる更新オプションとして用いることができる。これは、一旦、警告サイクルが開始された場合、フルパワーで用いられるよりも静止モードの間により低いパワーを放射するようにＰＡ／ＯＳＣモジュール５６をパルス出力する工程を含む。
【００３９】
ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムがＴＣＡＳにより取り組まれた問題に直面しないことに言及することは価値がある。ＴＣＡＳの設計では、大きい民間のエアーライナーがより小さい航空機と衝突し即ちその上に下降するという設計上の問題を持っている。これらのより小さい航空機は、遥かに小さいＲＣＳを持ち、概して、エアーライナーの大気中速度の性能を持っていないが、それにも拘わらず、極度の回避処理をより良く取ることができる。より小さいＲＣＳは、パルス応答機により提供されるようなレーダーエコー戻り強化機能を必要とする。これは、勿論、例えばＧＰＳ受信機などの他の有用な情報及び他のデータを、より小さい航空機による符号化応答機の戻り信号に追加することを可能にする。これとは反対に、ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムは、より小さい航空機への応用を描いており、脅威となる可能性のある航空機の一つとしてより大きいＲＣＳを持つエアーライナーを、想定している。他のより低いＲＣＳの小さい航空機（それらの低い大気中速度のため）は、急速には接近せず、これによって、減少された早期警報時間と比較して、対応する迅速さの減少した接近に起因して、より小さいＲＣＳと連係されるより短いレンジをより許容可能にする。
【００４０】
乗員及びキャビンの乗務員の安全性に留意した場合、民間のエアーライナーは、それが大惨事が切迫していることが明らかとなるまで、より小さい航空機との衝突を避けるために激しい回避操作を取ろうとはしない傾向にある。これとは反対に、ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムが設けられた、より小さい航空機、一般航空機又は会社の航空機は、破局を回避するのに十分な時間で自主的な制御を取ることができる。
【００４１】
上述したように、８つのセクター１４ａ〜１４ｈは、航空機１２の頂部に取り付けられた球形アンテナ１４を形成するため一緒に接着されている。例えばパイパーキューブ（Piper cub）などの高く飛行する航空機の中には、航空機の構造によるＥＭの遮蔽が考慮され得る。そのような場合には、アンテナ４０は、各々がそれ自身の保護ドーム１６内に閉じ込められた分離した上側及び下側の半球として形成されてもよい。上側半球は、コックピットの上方且つ僅かに背後のその通常の位置に取り付けられ、その一方で、下側半球は、上側半球とは径方向反対側の例えば図１の１５の破線で示されるように飛行機の下方に取り付けられる。両方の半球は、ディスプレイユニット４２に同軸ケーブルを介して適切に接続される。更には、完全な球形アンテナが航空力学的な引きずりを形成するような非常に小さい航空機では、アンテナは２以上に、８程度の立体角（solid-angle）セクターへと分割されてもよく、これらのセクターが航空機の断面の回りに均一に分布する態様で航空機被覆に埋め込まれることを可能にする。これは、航空力学的な引きずりを最小にする。
【００４２】
ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムは、大きな海洋船との衝突を回避する娯楽のボート乗員により使用するための安かな海洋衝突警報装置としての役割をも満足させる。この用途では、誘電アンテナの上側半球のみが必要とされる。更には、全方位の送信は、構造上、直接のＥＭ波と干渉する海洋表面からの反射ＥＭ波による補強の故に、Ｌ−バンドのマイクロ波送信機の半球カバーを補強するように偏光される。米国コーストガード（U.S.Coast Guard）は、自動同定システム（ＡＩＳ）技術の大規模なテストを実施している。ＡＩＳは、ＴＣＡＳと非常に類似している。その一方で、応答機による返答の部分としてＧＰＳ情報を必要としている。重要なことには、ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムは、その作動の自主的モードを有することに加えて、ＡＩＳに適合するのみならず、４つの象限角度能力（上側半球において）のため、カルマンフィルターの回帰／予測処理が、衝突進路が差し迫っているか否かをより正確に決定することを可能にする能力を有意に改善する。再び、ホイスパー及びシャウト作動は、他の多数の娯楽船及び大型船との相互のＬ−バンドＥＭ干渉を最小にするため用いることができる。
【００４３】
飛行中衝突回避ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムに関して、様々な更新オプションを、娯楽ボート乗員が彼らの船に投資した金額に従って、提供することができる。ＧＰＳ受信機に投資した娯楽船オペレータのため、米国コーストガードは、彼らが、満足のいくかも知れないＡＩＳ応答機に投資することを希望している。しかし、一般的なＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムは、比較的安価な娯楽ボートの所有者にとってより良い投資となることが理解できよう。その上、ＡＩＳとのその適合性は、そのような所有者が、後日にＧＰＳ受信機及び適切なＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムＡＩＳ更新モジュールを追加することによって更新することを促進させる。
【００４４】
ＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムの別の輸送省（Department of Transportation; DOT）の用途は、直接前方に質問し、及び、鉄道トラックの湾曲部分上を移動するとき正面に向いたままにするため２又は３の隣接ビームを受信するように適合された前方地形衝突警報能力と同一種類の何らかの機能を含むことができる。これは、先頭列車両へと押し分けて進む従動列車両の後端部衝突を防止するように機能する。これとは反対に、列車の後部に取り付けられた類似のＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムの適合性は、列車のエンジニアにそれとは反対の情況を避けるように、速度アップすることを指令することができる。再び、ＡＩＳの能力は、そのようなＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムの適合性へと統合することができる。
【００４５】
本発明は、その精神即ち本質的特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができる。そのため、本実施形態は、あらゆる点で図示としてみなされるべきであり、これに限定されるものではない。本発明の範囲は、前述した説明によってではなく請求の範囲により示され、該請求の範囲と均等の意味及び範囲内にある全ての変更が、その中に包含されるべきである。例えば、請求の範囲では、球形という用語の使用は、球形アンテナ１４、及び、半球又は上述した他の立体角のセクターへの適合を覆うことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、航空機の頂上部に取り付けられた新規な誘電アンテナ、及び、。パイロットの容易な視角内で航空機のコックピットに即ち該コックピット内に取り付けられた、これに対応する透明ディスプレイユニットを示す本発明のＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムの概略的な斜視図である。
図１Ａは、球形アンテナを拡大図で示したものである。
図１Ｂは、球形アンテナを破断図で示したものである。
図１Ｃは、透明ディスプレイユニットを拡大図で示したものである。
図１Ｄは、透明ディスプレイユニットを破断図で示したものである。
【図２】 図２は、アンテナのセクターの各々における被覆表面を示す、図１Ｂのライン２−２に沿って取られた図である。
【図３】 図３は、本発明のＵＮＩＣＯＲＮ^TMシステムに組み込まれた検出及び制御の概略的電子回路を示す。

Claims (14)

1. 車両で使用するための衝突回避システムであって、
   複数のセクターにより形成された球の少なくとも一部分として形成された誘電アンテナと、
   Ｌ−バンドのマイクロ波送信機と、
   複数の送受信スイッチであって、該スイッチの各々１つが前記セクターの各々１つと連係されている、前記送受信スイッチと、
   前記スイッチが送信モードにあるとき、複数のＬ−バンドのマイクロ波信号が、前記アンテナの回りの全方位に前記セクターから同時に送信されるように、前記送信機を前記スイッチに接続する手段と、
   複数のＬ−バンドのマイクロ波検出器であって、該検出器の各々１つは、前記スイッチが受信モードにあるとき、前記車両を取り囲む領域内の障害物から反射された戻りマイクロ波信号を検出するため、前記セクターの各々１つと連係される、前記マイクロ波検出器と、
   前記障害物に関する情報を含む出力信号を提供するように戻りマイクロ波信号を処理するための回路手段と、
   前記車両のオペレータが前記障害物との衝突を回避する上で適切な処置を取ることを可能とするように該車両のオペレータに当該情報を表示するため前記回路手段に接続された表示手段と、
   を備える、衝突回避システム。
2. 前記車両は、航空機であり、前記アンテナは該航空機の頂部に取り付けられた誘電球体である、請求項１に記載の衝突回避システム。
3. 前記車両は、航空機であり、前記アンテナは上側及び下側半球に形成され、該半球の各々は複数のセクターを備え、該上側半球は該航空機の頂部に取り付けられ、該下側半球は該航空機の底部に取り付けられる、請求項１に記載の衝突回避システム。
4. 前記車両は、航空機であり、前記セクターは、航空力学的引きずりを最小にするため該航空機の断面の回りに分布されている、請求項１に記載の衝突回避システム。
5. 前記車両は、海洋船であり、前記アンテナは、該船の頂部に取り付けられた誘電半球体である、請求項１に記載の衝突回避システム。
6. 前記Ｌ−バンドのマイクロ波信号は、前記車両の回りの約３．７ｋｍ乃至約９．３ｋｍ（約２乃至約５海里）の半径を有する安全球を提供するための強度で送信される、請求項１に記載の衝突回避システム。
7. 前記表示手段は、前記アンテナ内のセクターと同じ数の複数の表示セクターにより形成された透明球体であり、該表示セクターの各々は、該表示セクターを観察する前記車両のオペレータが前記障害物の方位位置を自動的に知らされるように、対応する夫々のアンテナセクターとほぼ同一に配置、方位付けられている、請求項１に記載の衝突回避システム。
8. 航空機で使用するための衝突回避システムであって、
   複数の等しいサイズのウェッジセクターにより形成された球の少なくとも一部分として形成された中空の誘電アンテナであって、各セクターは外側球表面及び該球の中心に向かって径方向内側に延在する３つの平坦表面を有する、前記誘電アンテナと、
   Ｌ−バンドのマイクロ波送信機と、
   前記アンテナ内部に取り付けられた複数の送受信スイッチであって、該スイッチの各々１つが前記セクターの各々１つと連係されている、前記送受信スイッチと、
   前記スイッチが送信モードにあるとき、複数のＬ−バンドのマイクロ波信号が、前記アンテナの回りの全方位に前記セクターから同時に送信されるように、前記送信機を前記スイッチに接続する手段と、
   前記アンテナ内に取り付けられた複数のＬ−バンドのマイクロ波検出器であって、該検出器の各々１つは、前記スイッチが受信モードにあるとき、前記航空機を取り囲む領域内の障害物から反射され、且つ、その夫々のセクターにより受信される戻りマイクロ波信号を検出するため、前記セクターの各々１つと連係されており、前記セクターの平坦側部は、戻り信号をその連係する検出器にセクターを通して案内するため導電材料で被覆されている、前記マイクロ波検出器と、
   前記障害物に関する情報を含む出力信号を提供するように戻りマイクロ波信号を処理するための回路手段と、
   前記航空機のオペレータが前記障害物との衝突を回避する上で適切な処置を取ることを可能とするように該航空機のオペレータに当該情報を表示するため前記回路手段に接続された表示手段と、
   を備える、衝突回避システム。
9. 前記アンテナは、前記航空機に取り付けられた誘電球体である、請求項８に記載の衝突回避システム。
10. 前記アンテナは上側及び下側半球に形成され、該半球の各々は複数のセクターを備え、該上側半球は前記航空機の頂部に取り付けられ、該下側半球は該航空機の底部に取り付けられる、請求項８に記載の衝突回避システム。
11. 前記セクターは、航空力学的引きずりを最小にするため前記航空機の断面の回りに分布されている、請求項８に記載の衝突回避システム。
12. 前記Ｌ−バンドのマイクロ波信号は、前記航空機の回りの約３．７ｋｍ乃至約９．３ｋｍ（約２乃至約５海里）の半径を有する安全球を提供するための強度で送信される、請求項８に記載の衝突回避システム。
13. 前記表示手段は、前記アンテナ内のセクターと同じ数の複数の表示セクターにより形成された透明球体であり、該表示セクターの各々は、該表示セクターを観察する前記航空機のパイロットが前記障害物の方位位置を自動的に知らされるように、対応する夫々のアンテナセクターとほぼ同一に配置、方位付けられている、請求項８に記載の衝突回避システム。
14. 前記障害物は、脅威となっている航空機、前方地形又は地面である、請求項８に記載の衝突回避システム。

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