(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段と、
前記第１の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、を備え、
前記第１の評価値算出手段は、時間を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする飛行体順序付けシステム。
【請求項２】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段と、
前記第１の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、を備え、
前記第１の評価値算出手段は、飛行体の機数を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする飛行体順序付けシステム。
【請求項３】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段と、
前記第１の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、を備え、
前記割当て終了判定手段は、任意の区域における評価値の標準偏差を算出し、該標準偏差に基づいて到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定をすることを特徴とする飛行体順序付けシステム。
【請求項４】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段と、
前記第１の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、
前記割当て終了判定手段において、閾値を越える区域がある場合には、該区域について、飛行体の順序を並び替えた順序を生成し、該順序について目的関数を用いて評価値を算出し、評価値の良い順序を１または複数生成する最適化ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段と前記最適化ルール順序付け手段とによって導出された前記到達順序について、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第２の評価値算出手段と、
前記第２の評価値算出手段により算出された１または複数の前記評価値から選択された評価値のもととなる順序を到達順序として決定する順序決定手段と、を備え、
前記第１の評価値算出手段または前記第２の評価値算出手段は、時間を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする飛行体順序付けシステム。
【請求項５】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段と、
前記第１の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、
前記割当て終了判定手段において、閾値を越える区域がある場合には、該区域について、飛行体の順序を並び替えた順序を生成し、該順序について目的関数を用いて評価値を算出し、評価値の良い順序を１または複数生成する最適化ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段と前記最適化ルール順序付け手段とによって導出された前記到達順序について、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第２の評価値算出手段と、
前記第２の評価値算出手段により算出された１または複数の前記評価値から選択された評価値のもととなる順序を到達順序として決定する順序決定手段と、を備え、
前記第１の評価値算出手段または前記第２の評価値算出手段は、飛行体の機数を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする飛行体順序付けシステム。
【請求項６】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段と、
前記第１の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、
前記割当て終了判定手段において、閾値を越える区域がある場合には、該区域について、飛行体の順序を並び替えた順序を生成し、該順序について目的関数を用いて評価値を算出し、評価値の良い順序を１または複数生成する最適化ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段と前記最適化ルール順序付け手段とによって導出された前記到達順序について、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第２の評価値算出手段と、
前記第２の評価値算出手段により算出された１または複数の前記評価値から選択された評価値のもととなる順序を到達順序として決定する順序決定手段と、を備え、
前記割当て終了判定手段は、任意の区域における評価値の標準偏差を算出し、該標準偏差に基づいて到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定をすることを特徴とする飛行体順序付けシステム。
【請求項７】
前記第１の評価値算出手段と前記第２の評価値算出手段は同一のハードウェアにより実行される請求項４から６のいずれかに記載の飛行体順序付けシステム。
【請求項８】
前記先着順ルール順序付け手段は、先着順では管制上の制約を満たせない場合には、管制上の制約を満たすように、前記到達時刻を調整する手段と前記到達順序を並び替える手段を備える請求項１から６のいずれかに記載の飛行体順序付けシステム。
【請求項９】
前記第１の評価値算出手段または前記第２の評価値算出手段は、スライディングウィンドウ方式における窓幅とずらし幅を可変として、評価値を算出する請求項１、２、４、または５のいずれかに記載の飛行体順序付けシステム。
【請求項１０】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段により前記到達時刻を算出するステップと、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段により前記到達順序を決定するステップと、
前記到達順序を決定するステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段により前記評価値を算出するステップと、
前記評価値を算出するステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段により前記判定を行うステップと、を含み、
前記評価値を算出するステップは、前記第１の評価値算出手段により時間を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする飛行体順序付け方法。
【請求項１１】
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段により前記到達時刻を算出するステップと、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段により前記到達順序を決定するステップと、
前記到達順序を決定するステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段により前記評価値を算出するステップと、
前記評価値を算出するステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段により前記判定を行うステップと、を含み、
前記評価値を算出するステップは、前記第１の評価値算出手段により飛行体の機数を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする飛行体順序付け方法。
【請求項１２】
飛行体の到達順序の決定および滑走路使用時間の割当てを行う飛行体順序付けシステムを構成する計算機に、
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出ステップと、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール順序付けステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出ステップと、
前記第１の評価値算出ステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定ステップと、を実行させるためのプログラムであって、
前記割当て終了判定ステップは、任意の区域における評価値の標準偏差を算出し、該標準偏差に基づいて到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定をすることを特徴とする飛行体順序付けプログラム。
【請求項１３】
飛行体の到達順序の決定および滑走路使用時間の割当てを行う飛行体順序付けシステムを構成する計算機に、
前記飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出ステップと、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール順序付けステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出ステップと、
前記第１の評価値算出ステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定ステップと、
前記割当て終了判定ステップにおいて、閾値を越える区域がある場合には、該区域について、飛行体の順序を並び替えた順序を生成し、該順序について目的関数を用いて評価値を算出し、評価値の良い順序を１または複数生成する最適化ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール順序付けステップと前記最適化ルール順序付けステップとによって導出された順序について、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第２の評価値算出ステップと、
前記第２の評価値算出ステップにより算出された前記評価値から選択された評価値のもととなる順序を到達順序として決定する順序決定ステップと、を実行させるためのプログラムであって、
前記第１の評価値算出ステップまたは第２の評価値算出ステップは、時間を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする飛行体順序付けプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行場や空港での飛行体の到達順序付けと滑走路使用時間を割当てる飛行体順序付けシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空交通量は年々増加することが見込まれており、より多くの交通量を処理するためには、滑走路や特定の空域の使用時間を各航空機に適切に割り当て、安全かつ効率的に運航を制御する手段が必要となる。しかし、上記の航空交通量の増加によって、航空管制業務を遂行する管制官の負担はますます増大してきており、滑走路や空域の使用時間を最大限に活用しつつ、安全な運航を制御することは困難なものとなっている。そのため、管制官の負担を低減し、安全かつ効率的な運航制御を可能とする航空管制業務支援システムが必要となっている。
【０００３】
航空機に滑走路の使用時間を割当てる場合には、先行する航空機によって引き起こされる乱気流（後方乱気流）の影響を考慮し、先行する航空機と後続機の組合せによって定まる運航間隔を確保する。後方乱気流の影響は、先行機と後続機のカテゴリー（大型、中型、小型またはヘビー、ミディアム、ライトなど）の組合せによって異なるためである。従来の管制業務支援システムでは、このような組合せを考慮し、かつ、到着機の遅延または到着機と出発機の遅延の合計を最小化して航空機の滑走路使用時間を効率的に割当てることが開示されている。（例えば、特許文献１。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３４０４００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、到着機の到着時刻を予測する手段によって得られた予測到着時刻を元に、効率性の評価値を最大にするように滑走路使用時間の割当てを行っている。しかしながら、予測到着時刻を算出する上で必要であるセンサで補足された航空機の位置や速度等の情報には誤差が存在し、これらの誤差に起因して生じる予測到着時間の誤差を考慮しないで割当てを行った場合、実到着時刻と予測時刻が異なると、割当てが期待通りの効果を発揮しないという問題点があった。
【０００６】
また、従来の技術によって決定される到着順序は、指定の滑走路の効率性を向上させ得るが、先着順とは異なる可能性があり、先着順が崩れることによって公平性が失われるという問題点があった。
【０００７】
また、航空機毎でみれば遅延や燃料消費量の点で効率が下がる航空機が生じることや、交通全体でみれば数時間から１日という長期で効率が低下することがあり、これらの全体的な効率を包括的に評価することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、先着順ルールでの順序付け手段と、先着順ルールでの順序付け手段では所定の評価値を得られない場合に目的関数によって最適化する順序付け手段を用いる。さらに、到着時刻の誤差の影響を含めた評価値によって包括的に評価することにより、従来よりも適正な到達順序付けと滑走路使用時間の割当てをする飛行体順序付けシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる飛行体順序付けシステムは、飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第１の評価値算出手段と、前記第１の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、を備え、前記第１の評価値算出手段は、時間を変数とする評価関数を用い、スライディングウィンドウ方式によって評価値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、飛行体を先着順に到着させる公平性を担保しつつ、適正な到達順序付けと滑走路使用時間の割当てが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における飛行体順序付けシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２における飛行体順序付けシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下に、本発明に係る飛行体順序付けシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。
【００１３】
図１に実施の形態１における飛行体順序付けシステム構成図を示す。００１は航空機等の識別情報、位置、速度、加速度および風向風速等の気象条件、交通に関する情報を含めた飛行情報を取得するセンサである。１００が本システムであり、計算機とする。１０１はセンサで取得した情報をシステムに取り込むセンサ情報インタフェースであり、１０２はオペレータが情報をシステムに入力するためのオペレータインタフェースである。１０３は航空機等の速度や加速度等の制御性能を含めた機体特有の特性情報を格納する移動体特性情報データベース、１０４は各航空機の飛行計画を格納する飛行計画データベースである。１０５は移動体特性情報データベース１０３と飛行計画データベース１０４の各データベースの格納情報を更新または追加する外部情報インタフェースである。
【００１４】
２００は、プログラムで実現される本システムの計算処理部である。２１０は、他航空機が存在しないとの前提で、航空機が基準経路を辿って到達点に達する基準到達時刻を算出する基準到達時刻算出部であり、基準経路を辿る場合の到達スケジュールが出力として得られる。２２０は、得られたスケジュールに対して順序付け処理を割当てる、順序付け処理割当て部である。
【００１５】
２３０は、先着順で順序付けを行う先着順ルール順序付け部である。２３１は先着順で到達点に至る際に、航空機間隔等の制約を満足するように到達時刻の調整を行う到達時刻調整部である。２３２は到達時刻を満たすように基準経路を修正して航空機が辿る経路を策定する、経路修正部である。２３３は到達時刻の誤差を計算する到達時刻誤差算出部である。
【００１６】
２４０は目的関数を最適化するように順序付ける最適化ルール順序付け部である。２４１は候補の到着順序を生成する順序生成部である。２４２は生成した順序を遵守するように到達時刻を調整する到達時刻調整部である。２４３は経路修正部２３２と同様の経路修正部である。２４４は目的関数を計算する目的関数計算部である。２４５は順序生成部２４１の順序生成から目的関数計算部２４４の目的関数計算までのループ処理を終了するか否かを判定する、最適化終了判定部である。２４６は到達時刻誤差算出部２３３と同様の到達時刻誤差算出部である。
【００１７】
２５０は先着順ルール順序付け部２３０または最適化ルール順序付け部２４０で決定した順序と到達時刻、到達時刻誤差等で表される航空機の運航についての評価値を算出する評価値算出部である。２６０は順序付け処理割当て部から評価値算出部までのループ処理を終了するか否かを判定する、割当て終了判定部である。２７０は順序付けの割当て時刻を時間方向にずらして、順序の割当て時刻を微調整する割当て微調整部である。２８０は先着順ルール順序付け部２３０または最適化ルール順序付け部２４０で得た順序と経路、および評価値算出部２５０で得た評価値等を保存する、算出結果保存部である。２９０は順序を最終決定する、順序決定部である。
【００１８】
３００は、計算処理部２００の結果を出力するためのデータ処理等を行う表示用処理部である。４００は表示用処理部３００の出力を表示する表示装置である。
【００１９】
次に、本システム１００の動作を説明する。まず、センサ００１で得られた飛行情報を、センサ情報インタフェース１０１を介して取得する。また、オペレータが、航空機等との音声通信またはディジタル信号通信によって入手する飛行情報は、オペレータインタフェース１０２を介して本システム１００に入力することもできる。入力により情報が更新される航空機または本システム１００が扱う領域に存在する航空機が以降の処理の対象機である。また、移動体特性情報データベース１０３に格納された航空機毎の特性情報や、飛行計画データベース１０４に格納された飛行計画の情報は、外部情報インタフェース１０５を介して更新または追加される。
【００２０】
計算処理部２００はこれらの情報を入力として受け取り、航空機の到達点に達する順序と経路、そして到達時刻および時刻誤差を算出するプログラムである。その処理の詳細を以下に示す。
【００２１】
まず、基準到達時刻算出部２１０で、飛行計画の通過予定経路を参照して、これを基準経路とし、取得した飛行情報と航空機の特性情報を基に、指定の到達点に至るまでの到達時刻を基準到達時刻として算出する。この際、取得した位置や速度等の飛行情報には誤差が含まれるので、これらの誤差を用いて到達時刻の誤差も算出しておくこともできる。この処理によって、処理対象の航空機群が指定の到達点に至る到達スケジュールＳ０が得られる。
【００２２】
次に、順序付け処理割当て部２２０に処理が移行するが、順序付け処理割当て部２２０から割当て終了判定部２６０までの処理は複数回の試行からなるループ処理である。１回目の試行で順序付け処理割当て部２２０は、Ｓ０に対して先着順ルールでの順序付けを適用するべく、処理を先着順ルール順序付け部２３０に処理を移行する。すなわち、順序付け処理を行う場合は先着順ルールを優先的に適用することとしている。先に到着する航空機が先に滑走路を使用することができることとし、航空機間の公平性を保つものである。
【００２３】
次に、先着順ルール順序付け部２３０の処理について説明する。先着順ルール順序付け部２３０のうち、到達時刻調整部２３１では、Ｓ０の基準到達時刻の早い順序（先着順）を到達順序とし、到達点における管制間隔、および、その他の管制上の制約を守るように各航空機の到達時刻を調整する。このとき、管制上の制約を守るために、先着順の順序を変える必要が有る場合は後述の実施の形態で説明するとし、本実施の形態では先着順の順序を変えることなく管制上の制約が満たされる場合を考える。
【００２４】
経路修正部２３２では、到達時刻調整部２３１で決定した到達時刻を満足するように、経路を延伸したり短縮したりして経路を修正する。この際、センサ情報インタフェース１０１とオペレータインタフェース１０２で得られた飛行情報と、移動体特性情報データベース１０３を参照して得られる航空機に特有の速度や加速度等の特性情報とを用いて、航空機が現実的に辿ることのできる経路を求める。最後に、到達時刻誤差算出部２３３では、センサ情報インタフェース１０１とオペレータインタフェース１０２から取得した情報と移動体特性情報データベース１０３の特性情報を用いて、修正した経路を辿る際の到達時刻の誤差を求める。ここまでで、先着順ルール順序付けによる到着スケジュールＳ１が得られる。尚、前述の基準到達時刻算出部２１０で到着時刻誤差を求めている場合には、誤差値の補正を行うものとする。
【００２５】
ここで、到着時刻誤差を求める方法について説明する。基準到達時刻算出部２１０で基準到達時刻を算出するには、少なくとも航空機の現在位置、航空機の到着位置、飛行経路、経路移動過程での速度及び加速度、風速ベクトル場、の情報が必要である。しかし、上記の経路設定やセンサにより取得した位置や速度などの各情報には誤差が存在している。本実施の形態では、例えば、以下の方法によって誤差値を求めるものとする。
【００２６】
まず、航空機の現在位置に対して水平方向と垂直方向に、ある幅をもった誤差があるとし、これらの誤差によって形成される立体形状内に航空機が位置すると考える。そして、航空機の現在位置から到達位置までの誤差を考慮していない経路に対して、現在位置から到達位置までの任意の位置において前述の立体的形状を算出し、誤差を考慮した立体的な経路を設定する。
【００２７】
次に、現在位置においてセンサ００１によって得られる航空機の速度や風向風速（風速ベクトル場）等の飛行情報と特性情報から得られる航空機の制御性能から誤差を含めた速さ（速度ベクトルの大きさ）を導出する。すなわち、誤差の影響を考慮して取り得る速さの最大値と最小値がそれぞれ求められる。さらに、オペレータインタフェース１０２から飛行経路の風向風速、その他の気象条件などの情報を得て、現在位置から到達位置までの飛行経路中の誤差の影響を考慮して取り得る速さの最大値と最小値が導出される。この誤差を含めた速さは、航空機の飛行に伴い、逐次更新される。
【００２８】
次に、前述の立体的な経路のうち、最長経路と最短経路を前述の誤差を含めた速さで通過した場合を計算することによって、誤差を考慮していない基準となる到着時刻に対して、到着時刻誤差を求めることが可能となる。
【００２９】
上記の方法によって求めたスケジュールＳ１（対象航空機の到達順序、到達時刻および到着時刻誤差）および経路等の情報から、評価値算出部２５０では、順序付け結果の評価値を求める。いま、評価値をＶとすると、Ｖを求める評価関数は、例えば、次式のように表すことができる。
【００３０】
【数１】
0005463945.tif 000002
上式のうち、遅延は先着順ルール順序付け部２３０で得られた到達時刻と基準到達時刻算出部２１０で得られた基準到達時刻の差分で与えられる。燃料消費量は、先着順ルール順序付け部２３０で得られた経路に関する情報（経路長および経路における旋回、加速の有無等の情報）と、移動体特性情報データベース１０３の特性情報を用いて求められる。到達点におけるスループットは一定時間の間に到達点に至る航空機の機数で与えられる。式の中で用いられる係数（ｋ０、ｋ１、ｋ２）はパラメータである。なお、上式で表される遅延の総和、燃料消費量の総和、到達点におけるスループット以外の項目を評価関数に設けることは可能である。例えば、騒音、航空機の過密度合い、航空機のカテゴリーを勘案した後方乱気流の影響、優先度等が挙げられる。
【００３１】
評価値の算出には、例えば、一定時間Ｔ（パラメータ）の窓幅を一定の時間ｄｔ（パラメータ）だけずらしながら値を求める、スライディングウィンドウ方式を適用することができる。すなわち、時間Ｔの幅をもつウィンドウをｄｔの時間刻みでスライドさせ、スライドされる度に、時間Ｔの間に到達点に到達する航空機について遅延、燃料消費量、スループットを各々計算して評価値Ｖを求める処理を、ウィンドウがスケジュールの最初の時刻から最後の時刻までカバーするまで繰り返す。尚、窓幅Ｔとずらし幅ｄｔは一定でなくても良く、航空機の過密度合いに応じて可変とすることもできる。例えば、到着する航空機が多い時間帯は窓幅Ｔとずらし幅ｄｔを狭くし、逆に到着する航空機が少ない時間帯では窓幅Ｔとずらし幅ｄｔを広くする。窓幅とずらし幅を可変にすることにより、遅延の発生などによって刻々と変わり得る航空機の過密度合いに対応して適正な評価値を算出することができる。
【００３２】
ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間帯を窓幅Ｔ、ずらし幅ｄｔで評価値を求めるとする。時刻ｔ１から時刻ｔ２間の任意の時刻ｔにおいて、時刻ｔ〜時刻ｔ＋Ｔまでの評価値を、時間を変数とする関数Ｖ（ｔ）として表すと、スライディングウィンドウ方式によって、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのスケジュールに対して、評価関数Ｖ（ｔ）がｄｔの時間刻みで得られる。ここまでで求めた順序と経路、および評価関数Ｖ（ｔ）は算出結果保存部２８０に保存する。
【００３３】
上記の評価においては、到着時刻の誤差の情報を利用する。到着時刻誤差を利用することで、実際の到着時刻の変化にもロバストな評価値を与えることができる。例えば、前述の評価関数における遅延の総和には到着時刻誤差の影響を加味する。また、スループットについては、スライディングウィンドウ方式の窓幅内の航空機数（時間Ｔの間に到着する航空機数）は、到着時刻と到着時刻誤差によって与えられる到着時刻範囲が窓幅内に収まる数であるとする。
【００３４】
また、ここでは窓幅を時間Ｔとしているが、到着する予定の航空機の機数を窓幅として評価値を算出することも可能である。時間を変数とすると、スケジュールに遅延が発生する等により、ある時間帯に到着する航空機の数が増えた場合には、到着機の数に応じて計算機の処理負荷が変動するのに対し、機数を変数とすると、評価対象とする機数は変わらないので計算機の処理負荷の変動を回避することができる。
【００３５】
窓幅を機数とする場合の具体的な方法は、例えば、評価値算出の機数をｎとした場合に、到着する予定の航空機に対して、例えば、１機ずつ、ずらして評価値算出の対象として機数をｎとして評価値を算出する。尚、窓幅を時間Ｔとしたときと同様に、窓幅を機数とした場合も、評価対象の機数を状況に応じて可変とすることは可能である。
【００３６】
評価値算出部２５０からの処理の後、割当て終了判定部２６０では、求めた評価関数Ｖに対して閾値判定を行い、閾値を超える区域がないかを確認する。本実施の形態では時間を関数としているので、スケジュールの全時間にわたって評価値が閾値を超えない場合は、その順序付け〜評価値算出までの処理を終了とする。一方、スケジュールの中でＶ（ｔ）が閾値を超える時間帯がある場合は、処理を順序付け処理割当て部２２０に移行する。
【００３７】
また、割当て終了判定部２６０ではある時間帯に算出された評価値の標準偏差を算出してもよい。この場合は、ある時間帯で評価値が閾値以下となっていても、標準偏差が設定された範囲よりも大きい場合には順序付け処理割当て部２２０に処理を移行する。標準偏差が小さくなる、すなわち、評価値のばらつきが小さくなる到達順序付けと滑走路使用時間の割当てをすることで、管制官が評価値を参照して管制業務をする際に、誤判断を防ぐなどの効果が得られる。
【００３８】
割当て終了判定部２６０から順序付け処理割当て部２２０に処理が移行すると、順序付け処理割当て部２２０では最適順序付けにより順序付けの改善を行うべく、順序付け手段の割当てを行う。いま、Ｖ（ｔ）が閾値を超える時間帯をｔ０≦ｔ≦ｔ１とすると、順序付け処理割当て部２２０では、スケジュールＳ０においてＶ（ｔ）が閾値を越えない時間帯ｔ＜ｔ０−Ｔｃ、ｔ＞ｔ１＋Ｔｃ（Ｔｃはパラメータ）に到着時刻をもつ航空機には前述の先着順ルール順序付け手段を適用し、ｔ０−Ｔｃ≦t≦ｔ１＋Ｔｃの時間帯に到着時刻をもつ航空機には最適化ルール順序付け手段を適用するように、時間帯に応じて順序付け手段を割当てる。
【００３９】
ここで、上記の最適化ルール順序付けを適用する最適化ルール順序付け部２４０の処理について説明する。最適化ルール順序付けは、最適化アルゴリズムを用いて目的関数を計算し、目的関数の評価の良い順序を生成する処理である。目的関数としては、例えば、前述の評価関数Ｖ（ｔ）の最大値を用いるのがよい。本実施の形態では、図１の最適化ルール順序付け部２４０は、例えば、最適化アルゴリズムのひとつである遺伝的アルゴリズム（Genetic Algorithm, GA）を用いて順序付けを行う。
【００４０】
まず、順序生成部２４１では、航空機の並び（コールサインなどの航空機の識別子の並び）を遺伝子と捉え、新たな遺伝子を生成する。すなわち、交叉や突然変異といった遺伝子操作により新たな配列の遺伝子を複数生成するかのように、複数の航空機順序を入力として、その順序を並べ替えることによって、新しい航空機の到着順序を複数生成する。到達時刻調整部２４２は、生成した到達順序各々に対して、管制間隔などの管制上の制約を守るように各航空機の到達時刻を調整する。経路修正部２４３では前述の先着順ルール順序付け部２３０内の経路修正部２３２と同様の処理がされる。目的関数計算部２４４は、前述の目的関数を計算する。最適化終了判定部２４５は規定の処理回数だけ順序生成処理を行ったかどうかを判定する。規定の処理回数に達していない場合には、再び処理を順序生成部２４１に移行する。この際、複数生成した航空機の順序のうち、目的関数の評価が良かったものを複数選択する。そして、順序生成部２４１では最適化終了判定部２４５から処理が移行すると、選択された航空機の順序を基にして、さらに並べ替える操作により新たな遺伝子を生成する。最適化終了判定部２４５で規定の処理回数が終了したと判定された場合には、時刻誤差算出部２４６において先着順ルール順序付け部２３０内の時刻誤差算出部２３３と同様の処理により到達時刻の誤差を求める。尚、最適化終了判定部２４５で規定の処理回数が終了したと判定された時に目的関数の評価が良い順序が複数存在していても良い。複数の順序がある場合には、それぞれの順序について以下の処理がなされる。
【００４１】
先着順ルール順序付けと最適化ルール順序付けの全ての処理が終わると、スケジュールＳ２が得られる。そして評価値算出部２５０において評価値の算出を行う。この処理は前述と同様である。
【００４２】
次に、割当て終了判定部２６０では割当て終了の判定を下し、処理を割当て微調整部２７０に移行する。割当て微調整部２７０では、順序付け処理割当て部２２０で最適化ルール順序付けを適用した時間帯をα（パラメータ）だけ前または後ろにずらすような微調整を行い、再度、割当て処理〜評価値算出までの処理を行うように、処理を順序付け処理割当て部２２０に移行させる。調整〜割当て処理〜評価値算出までの処理が終わると、処理は２９０に移行する。
【００４３】
順序決定部２９０では、上記の調整〜割当て処理〜評価値算出により得られる評価値のうち最も良い評価値のもとになった順序を選択し、到達順序として最終決定する。また、その順序による経路は航空機の到達経路となり、各航空機の到達時刻から到達時刻リストが得られる。到達時刻リストと到達時刻誤差は、表示用にデータを処理する表示用処理部３００を介して、ディスプレイ等の表示装置４００に表示することによって、管制官に対して到達スケジュールを提供することができる。
【００４４】
以上の構成によって、到達時刻の誤差を算出し、誤差の情報も用いて評価を行うので、実際の運航によって生じる計画とのずれにロバストな評価を行うことができる。そして、その評価値を用いて先着順ルール順序付け手段と最適化ルール順序付け手段と２通りの順序付け手段を用い、先着順ルール順序付け手段を優先して行う。先着順ルール順序付けを優先することにより、航空機間の公平性を保つことができる。また、先着順ルール付けで評価値が悪い時間帯において最適化ルール付けを利用することにより、評価値を改善することができる。さらに、最適化ルール順序付けした時間帯をずらして割当てのタイミングが適切かどうかの検証を行うので、得られた順序付けに問題が無いことを確認できる。また、この順序を管制官等のユーザーに知らせることにより、従来、ユーザーが行っていた業務の負荷を軽減する支援を行うことができる。
【００４５】
実施の形態２．
図２に実施の形態２における飛行体順序付けシステム構成図を示す。実施の形態１と本実施の形態との違いは、先着順ルール順序付け部２３０および最適化ルール順序付け部２４０の内部における処理である。具体的には、各順序付け部において到達時刻調整部２３１、２４２と経路修正部２３２、２４３の処理が異なる。本実施の形態では、到達時刻調整と経路修正はループ処理となる。
【００４６】
まず、先着順ルール順序付け部２３０における処理を説明する。到達時刻調整部２３１では、先着順ルールに従い、到達時刻の早い順に時刻を調整する。ここでは管制間隔の制約違反の確認を行い、仮に制約違反がある場合には到達時刻を再調整する。本実施の形態においては、再調整によって先着順が崩れることも許容する。
【００４７】
経路修正部２３２では、調整した到達時刻を満たすように経路を修正する。ここでも、管制間隔の制約を満たすように経路を修正するが、制約を違反しない経路を策定できない場合は、到達時刻調整部２３１に処理を戻して到達時刻を再度調整する。上記の到達時刻を再調整する機構によって、当初の先着順は一部崩れるが、それ以外は先着順に従って順序と経路が決まる。
【００４８】
次に、最適化ルール順序付け部２４０における処理を説明する。最適化ルール順序付け部２４０では、まず順序生成部２４１で順序を生成するが、この順序は実施の形態１とは異なり、到達時刻調整部２４２で変えることができる。
【００４９】
到達時刻調整部２４２では、決められた処理順序に従って、到達時刻を調整する。前述の先着順ルール順序付け部２３０内の到達時刻調整部２３１と同様に、管制間隔の制約違反の確認を行い、制約違反がある場合には到達時刻を再調整する。これによって、到着時刻が変わることも許容する。経路修正部２４３は先着順ルール順序付け部２３０内の経路修正部２３２と同様の処理であり、経路の修正によっても制約違反が生じる場合には、再度到達時刻調整部２４２に処理を戻す。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、制約違反が発生する場合に到達時刻の再調整を行うので、到達時刻調整と経路修正の後に到達順序が決定する。そのため、先着順ルール順序付けの場合は、先着順が崩れることもある。しかしながら、本実施の形態によれば、ダイヤが乱れたりして混雑が発生するようなイレギュラー時にも、現実的に無理のない到達時刻と経路を提供することができる。
【符号の説明】
【００５１】
００１  センサ
１００  本システム
１０１  センサ情報インタフェース
１０２  オペレータインタフェース
１０３  移動体特性情報データベース
１０４  飛行計画データベース
１０５  外部情報インタフェース
２００  計算処理部
２１０  基準到達時刻算出部
２２０  順序付け処理割当て部
２３０  先着順ルール順序付け部
２３１  到達時刻調整部
２３２  経路修正部
２３３  時刻誤差算出部
２４０  最適化ルール順序付け部
２４１  順序生成部
２４２  到達時刻調整部
２４３  経路修正部
２４４  目的関数計算部
２４５  最適化終了判定部
２４６  時刻誤差算出部
２５０  評価値算出部
２６０  割当て終了判定部
２７０  割当て微調整部
２８０  算出結果保存部
２９０  順序決定部
３００  表示用処理部
４００  表示装置
【図１】
0005463945.tif 000003
【図２】
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