JP5183621B2 - 航空機案内システム - Google Patents

Description

本発明は航空機の案内システムに関する。

特に、少なくとも、
− 航空機がその上を飛行する、少なくとも地形に関するデータからなるデータベースと、
− 航空機のパイロットが特定の案内モードを選択できる操作可能な選択手段と、
− 案内モード、例えば、(着陸)進入モードが選択された際、
・ 少なくとも１つの特定のパラメータ(傾斜角度、地理上の点の高度等)からなり、
・ 上記のデータベースから得られ、
・ 上記の選択された案内モードに使用しなければならない
少なくとも１つのデータ項目(軸、経路等)に依存する案内指示を決定するコンピュータと、
− 少なくとも１つの表示スクリーンからなる表示手段と、
からなるタイプの案内システムに関する。

本発明は特に、軍用地域における滑走路への自律進入に適用され、又、ＩＬＳ、ＧＬＳ、ＭＬＳ等のＬＳ(着陸システム)タイプの地上着陸補助手段なく、高い正確性と完成度で、即ち精密進入の場合と殆ど同じ制限のある航空機の性能レベルでの、進入、着陸復行あるいは離陸手順に関する民間プログラムにも適用される。

本発明の枠内では、自律進入では、航空機は、地上に位置する航行手段を使用せず、ＩＬＳ (計器着陸システム)の精密進入における決定高度に対応する、決定高度、例えば、２００フィート(約６０メートル)まで計器気象状態(ＩＭＣ)で飛行する必要があると考えられている。そのような自律進入では、航空機により用いられる位置決め手段はそれゆえ搭載手段に限り、特に、例えば、ＧalileoあるいはＧＰＳ(全地球測位システム)のようなＧＮＳＳ(全世界的航法衛星システム)タイプの衛星位置決めシステム、慣性ユニット、および気圧センサである。同じことが、上記のタイプの進入、着陸復行あるいは離陸手順に当てはまる。

進入の際は、上記の決定高度で、航空機の乗務員は目視で滑走路を捕らえなければならない。そうすれば、マニュアル案内を用いて着陸を完了する。他方、この決定高度で乗務員に滑走路が見えなければ、着陸復行して航空機を所定の安定高度に戻さなければならない。

そのような自律進入を行なうのに使用される進入経路は飛行前に形成され、飛行中乗務員が利用できるペーパ・マップ(紙の地図)に記載される。このため、滑走路の周囲の地形が分析され、障害物に対するマージンが決定される。この進入経路は又案内システムの上記のデータベースに記憶される。

こうして、飛行中、乗務員が自主進入あるいは高い正確性と完成度での進入、着陸復行あるいは離陸手順を用いて飛行することを決定すると、一般に、航空機の飛行操縦システムのインターフェイス手段に対応する上記の選択手段を介して飛行計画に適切な手順を挿入する。すると上記の飛行操縦システムは、データベースから得た情報から(自律進入の場合の仮想進入軸に対応する)基準経路を形成する。この基準経路と、航空機の三次元での現在位置とから、上記の案内システムのコンピュータは、通常、航空機の自動操縦機が自動で、あるいは飛行指令機を用いて乗務員が手動で追従する案内指示を計算する。

然し、自律進入あるいは高い正確性と完成度での進入、着陸復行あるいは離陸手順を実施する前に、乗務員は案内指示を計算するため上記のコンピュータにより使用される基準経路を確保しなければならない。事実、基準経路に関するエラーにより航空機は間違った軌道を辿り、この軌道では、航空機が障害物に対して安全である飛行領域から逸脱する危険があり、この場合航空機は地形の起伏あるいは外側の障害物と衝突するので、この基準経路は重要と考えられている。

一般に、このように基準経路を確保するために、乗務員は、利用できるペーパ・マップに示されている基準経路に関する情報と、表示手段の表示スクリーンに上記のコンピュータにより表示されている基準経路に関する情報とを比較する

然し、自律進入の概念では、そのような照合は、特に航空機が軍用機の場合乗務員には非常に重い作業負荷をもたらす。軍用機では、作業負荷が、その戦闘状況(特に、なんらかの脅威の存在を監視する義務のある敵の領域に居る可能性)により増加する。そのような照合に伴う作業負荷は、進入軸に関するデータが、特に、地理上の点の経度と緯度との値、即ち各々照合すべき大多数の数字を含む値を含むので重い。更に、照合時点での乗務員の側でのエラーの可能性はそのような状況では、その際存在するストレスのため増加する。

更に、自律進入あるいは高い正確性と完成度での進入、着陸復行あるいは離陸手順の概念では、手順の特性とペーパ・マップとのパイロットによる比較では所望の完全レベル(各手順に対し１０⁻⁹未満のエラーの可能性)に到達できない。

本発明の目的はこれらの欠点を解消することであり、特に、民間輸送機あるいは軍用輸送機の航空機案内システムに関する。このシステムにより航空機の乗務員は航空機の特定の案内モード(特に自律進入)で使用される所定のデータを素早く、安全に且つ効果的に監視し、航空機の案内指示を決定できる。

このため、本発明によれば、上記の案内システムは、少なくとも
− 航法データベースと、
− 航空機のパイロットが特定の案内モードを選択できる操作可能な選択手段と、
− 案内モードが選択されると、次の構成からなるデータ項目の少なくとも１つのデータ項目に依存する案内指示を決定するコンピュータと、
・少なくとも１つの特定のパラメータからなり、
・上記のデータベースから得られ、
・上記の選択された案内モードに使用しなけらばならない
− 少なくとも１つの表示スクリーンからなる表示手段とからなるタイプの案内システムで、
− 上記の案内システムは、好ましくは循環冗長コードを用いて決定され、上記の選択された案内モードに使用されなけらばならないデータ項目を識別できる、英数タイプの識別符号を生じる(以下に記載の)補助手段を含み、
− 上記の表示手段が、上記の案内モードが選択されると、上記の表示スクリーンに上記の英数タイプの識別符号を自動的に提示するようになされていることを特徴とする。

よって、本発明によれば、航空機用の案内指示を計算するためコンピュータにより使用される(データベースに前もって記憶されている)データ項目が識別符号の形態で表示され、この識別符号はショート・コードを用いて表わされるので、以下に記載のように監視するのが簡単で容易である。

従って、こうして表示スクリーン上に識別符号の形態で表示されるデータ項目が、この形態で、乗務員が利用できるペーパ・マップでも表されると、乗務員が、各々少数の英数要素(数字および／または文字)を有する２つの識別符号を比較することからなる上記の照合を行なうのが簡単で容易である。

特定の実施例では、
− 上記の案内システムは、又、
・上記のコンピュ−タにより決定された案内指示を用いて航空機を案内補助するのを意図する少なくとも１つ案内手段、例えば、自動操縦機あるいは飛行指令器と、
・航空機のパイロットが選択した案内モードを接続し、この案内指示を、航空機を案内するのに要する時間、上記のコンピュータから上記の案内手段に上記の案内指示を自動的に送信することのできる操作可能な接続手段と、
− 上記のコンピュータが、上記の案内モードが接続されると、用いられたデータ項目を直ぐに、そして案内モードが接続されている限り固定するようになされている。

第１の実施例では、上記の補助手段が、上記の案内モードが選択されると、特定のエンコード手段を用いて、上記の選択された案内モードのため使用しなければならないデータ項目を識別できる英数タイプの識別符号を自動的に決定するようになされている上記のコンピュータを含む。

更に、この第１の実施例では、
− 上記の案内システムは、仮想進入軸に沿い、(上記のように)少なくとも自律滑走路進入段階に航空機を案内するようになされており、
− 上記データベースは、データとして、複数のパラメータにより形成されている少なくとも仮想進入軸を含み、
− 上記のコンピュータが、上記の仮想進入軸を形成するパラメータを識別できる識別符号を形成する。

この場合、上記の進入軸は、磁気方位、傾斜度、そして(例えば地上５０フィートに位置する)停止位置の経度、緯度と高度の５つのパラメータ、により決定され、上記のコンピュータは、上記の５つのパラメータをそれぞれ識別する５つの英数識別要素(数字および／または文字)からなる識別符号を形成する。

更に、上記のコンピュータは、標準タイプの巡回冗長コードを用いるエンコード手段を備えるのが望ましい。

更に、第２実施例では、上記の補助手段は、上記の選択された案内モード用に用いられなけらならないデータ項目を識別できる英数タイプの識別符号を含む航法データベースを含む。この識別符号は、又、上記のタイプの循環冗長コードを用いて形成されるのが好ましい。

第２の実施例では、上記のシステムは、(上記した)自主タイプで、高い完成度と正確性とを呈する進入段階、着陸復行段階、離陸段階の１つにおいて、基準経路に沿って航空機を案内するように為されている。そして上記のデータベースはデータとして、少なくとも上記の基準経路と、この基準経路を識別できる識別符号とを含む。

この場合、上記のコンピュータは上記のデータベースから受け取った上記の基準経路と、又上記のデータベースから受け取った、対応する識別符号とを自動的に比較し、この比較の結果、これらの要素が同一であれば、上記の表示手段は自動的に上記の基準経路と対応する識別符号とを表示スクリーンに提示するようになされているのが望ましい。

添付図面の１つの図は本発明がどのように実施されるかを明確に示す。この１つの図は本発明による案内システムのブロック図である。

図に略示されている本発明によるシステム１は、航空機(図示略)、特に軍用輸送機あるいは民間輸送機を案内するのを意図する。

搭載されているこの案内システム１は、
− 少なくとも、航空機がその上を飛行する地形に関するデータを含む航法データベース２と、
− 航空機のパイロットが特定の案内モードを選択でき、例えば、リンク５を介して上記のデータベース２に連結できるＦＭＳ（飛行操縦システム）の標準システム４の一部である、操作可能な選択手段３と、
− コンピュータ６、例えば、リンク７を介して上記の飛行操縦システム４に、リンク８を介して情報源組９に連結されているＦＧ(飛行案内)タイプのコンピュータであって、上記の情報源組9はより詳細には記載されていないが、例えば、飛行中の航空機の三次元での現在の位置を決定する手段を含み、
− リンク11を介して上記のコンピュータ６に連結され、表示スクリーン12に情報を表示できる表示手段10と、
− リンク15を介して上記のコンピュータ６に連結され、このコンピュータ６により決定される案内指示を用いて航空機の案内を補助するのを意図する標準案内手段、例えば、自動操縦機13と飛行指令器14とからなるタイプのものである。

上記のコンピュータ６は、特定の案内モードが、上記の選択手段３を用いて選択されると、この特定の案内モードに関し、
− (データ項目を形成あるいは特徴化する)少なくとも１つの特定のパラメータからなり、
− 上記のデータベース２から得られ、
− 上記の選択手段３を用いて選択された案内モードに使用しなけらばならない
少なくとも１つのデータ項目(経路、プロフィール、位置等)に依存する案内指示を決定する。

航空機の乗務員が特定の案内モードでの案内指示を決定するため上記のコンピュータ６により使用される所定のデータを素早く、安全に監視できるために、本発明によれば、上記の表示手段10は、上記の選択された案内モードに使用されなけらばならない少なくとも１つのデータ項目を識別できる英数タイプの識別符号を上記の表示スクリーン12に自動的に提示するようになされている。

よって、本発明によるシステム１は、データベース２に前もって記憶され、航空機用の案内指示を計算するためコンピュータ６により使用される、(以下に記載の)少なくとも１つのデータ項目を識別符号の形態で上記の表示手段10に表示する。更に、この識別符号は(英数タイプの)ショート・コードを用いて表わされ、簡単で容易に監視することができる。

更に、こうして表示スクリーン12上に識別符号の形態で表示されるデータ項目が、同じ形態で、その他の媒体、例えば、乗務員が利用できるペーパ・マップでも表されると、航空機の乗務員が、表示されていて、コンピュータ６により使用されるデータが、本当に、このその他の媒体に提示されている所望のデータと一致しているかどうか照合するのが簡単で容易な作業となる。上記の２つの識別符号が少数の英数要素、即ち、以下に記載の少数の数字および／または文字を呈するので、そのような比較が簡単で素早く行なわれる。

勿論、乗務員が、案内指示を計算するためコンピュータ６により同時に使用される複数のデータ項目を照合する必要があれば、システム１はこれらのデータ項目各々に対し識別符号を与え、表示手段10はこれら全ての識別符号を同時に表示する。

各データ項目は唯１つあるいは複数のパラメータからなってもよい。複数のパラメータの場合、エンコードが、特に、例えば、上記のコンピュータ６に統合されているエンコード手段16を用いて色々のパラメータの各々に対し行なわれ、その結果生じる識別符号がそれぞれ上記の色々のパラメータに対応する複数の要素からなる。好ましい実施例では、上記のエンコード手段16は標準タイプの循環冗長コードを用いる。特定の実施例では、このエンコード手段16により用いられるエンコード方法は所定の(コード)エラーの可能性、例えば１０⁻⁹を保証しなけらばならない。

更に、第１の実施例では、上記の案内システム１は少なくとも自律滑走路進入段階で航空機を案内できるようになされている。前記のように、そのような進入段階は、航空機がその上を飛行する地形の障害物および起伏に対し航空機の経路の保護囲い(envelope)を保証するため、飛行前に決定される仮想進入軸に沿い行なわれる。そのような仮想進入軸は
− 緯度、経度および高度が分っていなければならない停止位置、
− 磁気方位、および
− 傾斜度
とにより表されることは既知である。

この場合、上記のコンピュータ６は、上記の案内モードが選択されると、この選択モードに使用されなけらばならない上記のデータ項目を識別できる、英数タイプの識別符号を自動的に決定するようになされている。

この第１の実施例では、よって、エンコードされるデータ項目は上記の仮想進入軸を表し、５つのパラメータ、即ち、磁気方位、傾斜度、停止位置の緯度、経度および高度からなる。こうして、コンピュータ６は、５つの英数識別符号、例えば、５つの数字あるいは５つの文字であって、それぞれ前記の５つのパラメータを識別するものからなるのが好ましい。

更に、第１の実施例では、上記のエンコードは、２つのレベル：
− 上記の仮想進入軸が地上で形成される飛行前、その際決定される識別符号は(その後の飛行中航空機の乗務員に利用できる)進入マップに再度書き込まれ、
− 飛行中、上記のデータベース２から受け取った特定の情報をコンピュータを用いて処理される。このコンピュータ６により決定された識別符号は前記のように表示スクリーン12に表示される。

従って、この第１の実施例では、航空機の飛行中、乗務員が飛行操縦システム４の選択手段３を用いて自律進入を選択すると、この自律進入が航空機の飛行計画に挿入され、上記の飛行操縦システム４がデータベース２から、この自律進入と連携する仮想進入軸を決定するパラメータを引き出す。これらのパラメータは飛行操縦システム４によりコンピュータ６に再送信され、コンピュータ６は次いで対応する識別符号を計算し、それを表示スクリーン10に表示する。この時点で、乗務員はこの識別符号を、利用できる進入マップに示されているものと比較することにより第１の照合を行なわなければならない。自律進入が、例えば、地上に位置する航空管制等により最終的に許可されると、乗務員は、リンク18を介して上記のコンピュータ６に連結されている接続手段17を用いて自律進入を選択する、即ち、自動操縦機13および／または飛行指令器14を、コンピュータ６により決定された自律進入に結合する。この案内指示は、上記の仮想進入軸を決定するパラメータおよび、上記の情報源組9から受け取った航空機の三次元での現在の位置とに基づき計算される。この時点で、各手順に対し、乗務員は再度少なくとも上記の表示スクリーン12に表示されている識別符号と進入マップのものと照合しなければならない。平行して、コンピュータ６は進入軸に関し用いられているパラメータを固定し、進入が選択されている限りこれらのパラメータは最早修正できない。乗務員が新たな進入を行ないたいと思えば、新たな進入を選択する前に、選択手段３を用いて現在の進入を離脱しなけらばならない。

更に、第２の実施例では、上記の案内システム１は、進入段階、着陸復行段階と離陸段階の１つの基準経路に沿って航空機を案内するようになされている。これらの段階は民間領域では自主的で、高い完成度と正確性とを呈する。この場合、上記のデータベース２は、データとして、少なくとも上記の基準経路と、この基準経路を識別できる識別符号とを含む。この識別符号は手順設計者により決定され、基準経路を決定するのに必要な全ての要素(中間点、連続中間点間の経路、勾配等)を含む関係手順と共に航法データベースに組み込まれる。この識別符号は、基準経路が送信される毎に非常に高い完成レベルを呈するコンピュータ６(飛行案内コンピュータ)により自動的に照合される。この基準経路と対応する識別符号とも又表示されてパイロットにより照合される。

識別符号の目的は、進入、着陸復行あるいは離陸手順でコンピュータ６が使用する基準経路を決定する全てのパラメータを良好なレベルの可能性で保証し、乗務員に、これらの新しいパラメータにより基準経路が確保されていることを確信させることである。識別符号は、確保されるべき基準経路のパラメータの各々に適用される識別符号エンコード法を用いて決定される。このエンコード法は基準経路のパラメータに対し１０^-9のエラー可能性を確実にしなければならない。

基準経路は、地形の障害物および起伏に対する所定のマージンを得るため手順設計者により形成される。よって、基準経路は、(経度、緯度および高度で識別される)連続する中間点と、直線あるいは曲線線分により表され、データベース２に記憶され、その識別符号で選択される。

高い正確性と完成度の進入、着陸復行あるいは離陸手順の概念では、基準経路のパラメータは飛行操縦システム４により(データベース２から)コンピュータ６(飛行案内)に送信される。同じことが対応する識別符号にも当てはまる。コンピュータ６は次いでこの識別符号と基準経路のパラメータとの間の一貫性を照合する。照合が決定的であれば、経路は有効であり、パイロットは案内手段によりその経路を使うことができる。そうでなければ、基準経路は無効であり、案内手段でこの基準経路に沿って航空機が飛行するのを阻止する。

本発明による案内システムのブロック図である。

１…案内システム、２・６…補助手段(２…航法データベース、６…コンピュータ)、３…案内モード選手段、12…表示スクリーン、10…表示手段、13・14…案内手段、17…接続手段(17)、16…エンコード手段。

Claims (6)

1. 航空機の案内システムであって、この案内システム(１)は、少なくとも
   − 航法データベース(２)と、
   − 航空機のパイロットが特定の案内モードを選択できる操作可能な選択手段(３)と、
   − 案内モードが選択されると、次の構成からなるデータ項目の少なくとも１つのデータ項目に依存する案内指示を決定するコンピュータ(６)と、
   ・少なくとも１つの特定のパラメータからなる
   ・前記データベースから得られる、
   ・上記の選択された案内モードに使用しなければならない、
   − 少なくとも１つの表示スクリーン(12)からなる表示手段(10)と、
   からなり、
   − 上記の案内システム(１)は、上記の選択された案内モードに使用されなければならないデータ項目を識別できる、英数タイプの識別符号を生じる補助手段(２・６)を具備し、
   − この補助手段は、前記案内モードが選択されると、特定のエンコード手段(16)を用いて、この選択された案内モードに用いなければならないデータ項目を識別できる英数タイプの識別符号を自動的に決定するコンピュータ(６)で構成され、
   − 上記の案内システム(１)は少なくとも自律滑走路進入段階で、仮想進入軸に沿って航空機を案内するようになされ、上記のデータベース(２)は、複数のパラメータにより決定される少なくとも上記の仮想進入軸をデータとして含み、上記のコンピュータ(６)が上記の仮想進入軸を形成するパラメータを識別できる識別符号を形成し、
   ― 上記の仮想進入軸が磁気方位、傾斜度、そして停止位置の緯度、停止位置の経度および停止位置の高度の５つのパラメータにより形成され、
   上記のコンピュータ(６)が、上記の５つのパラメータをそれぞれ識別する５つの英数識別要素からなる識別符号を形成し、
   − 上記の表示手段(10)は、上記の案内モードが選択されると、上記の表示スクリーン(12)に上記の英数タイプの識別符号を自動的に提示する
   ことを特徴とするシステム。
2. コンピュータ(６)が、循環冗長コードを用いるエンコード手段(16)を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 補助手段が、上記の選択された案内モードに用いるべきデータ項目を識別できる英数タイプの識別符号を含む航法データベース(２)を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
4. 自律タイプである進入段階、着陸復行段階および離陸段階の１つにおいて基準経路に沿って航空機を案内するようになされており、上記のデータベース(２)がデータとして少なくとも上記の基準経路とこの基準経路を識別できる識別符号とを含むことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. コンピュータ(６)が上記のデータベース(２)から受け取った基準経路を、同じく上記のデータベース(２)から受け取った対応する識別符号とを比較し、上記のコンピュータ(６)により為された比較の結果、これらの要素が同じであることを示せば、上記の表示手段(10)が自動的に上記の基準経路とこれに対応する識別符号とを上記の表示スクリーン(12)上に提示することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載されたような案内システム(１)を備えることを特徴とする航空機。

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