(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行場の滑走路、誘導路および車両の走行路の位置、長さ、駐機するスポット位置等、管制に必要な経路形状情報を格納する経路形状情報格納手段と、飛行場の滑走路および誘導路を走行する航空機および車両の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により得られた航空機や車両の位置情報から速度を算出する移動体速度算出手段と、滑走路離脱位置から目的スポットまでの航空機が走行する経路を策定する経路策定手段と、前記位置検出手段による位置情報と前記移動体速度算出手段による速度情報に基づき前記経路策定手段によって策定された経路における航空機および車両の時刻ごとの位置を予測する将来位置予測手段と、飛行場全体の運用効率を評価する運用効率評価手段と、前記経路策定手段によって策定された経路と管制の対象に関する情報を表示すると共に経路確定入力を行う経路確定入出力処理手段とを備え、前記経路策定手段は、複数の経路候補を策定し、各経路候補について前記将来位置予測手段により予測された航空機および車両の時刻ごとの位置から、複数の航空機または車両の経路が重複または交差することによる航空機または車両の待ち時間を求め、前記待ち時間を用いて前記運用効率評価手段で求められた飛行場全体の運用効率の評価結果により最適な経路を策定することを特徴とする飛行場管制支援システム。
【請求項２】
請求項１記載の飛行場管制支援システムにおいて、前記経路策定手段は、飛行場の誘導路のネットワークを複数の区域に区分して、各区域ごとの標準経路あるいは各区域ごとに求めた経路を組合わせて、一つの経路を構成することを特徴とする飛行場管制支援システム。
【請求項３】
請求項１記載の飛行場管制支援システムにおいて、誘導路の中心線や誘導表示板等の灯火を制御することによって、指示経路を与える地上側経路指示手段を備えることを特徴とする飛行場管制支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛行場の効率的運用と安全性の向上が可能な飛行場管制支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現状の飛行場における地上走行の管制は、管制官が航空機や走行する車両を目視し、それらと無線を介して音声通信を行うことにより、進行許可、経路指定、待機などの指示を発し、管制を行っている。通常は、無線の周波数は一つであり、一時に一機に対して指示を行っている。
また、夜間や霧など、見通しが悪い場合、誘導路の中心線灯等の灯火類を点灯して誘導路の存在を示し、表示板などにより誘導路の識別を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、飛行場における地上走行の管制が行われているため、管制官は目視確認を行い、さらに航空機や走行車両との交信を行い、安全かつ円滑な交通を考慮して経路を策定し、各種の誘導機器類の操作を行うなど、負担が大きく、飛行場の運用効率の向上を見込んだ管制を行うには限界がある。
【０００４】
特に、混雑時には管制の対象となる航空機数が多く、目視確認や交信の回数が増える上に、速やかに指示する必要性が増し、効率的な運用に関しては考慮する時間が限られ、一層この問題点が顕著になる。
また、夜間や霧など視程が悪いときには、目視にも時間がかかり、飛行場の運用効率は低くならざるを得ない。
【０００５】
本発明（請求項１対応）は、上記状況に対処するためになされたもので、その目的は、混雑時や低視程時においても飛行場の運用効率を高める航空機の地上走行経路を策定し、それを管制官に提示して地上走行管制業務を支援する飛行場管制支援システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の飛行場管制支援システムの発明は、飛行場の滑走路、誘導路および車両の走行路の位置、長さ、駐機するスポット位置等、管制に必要な経路形状情報を格納する経路形状情報格納手段と、飛行場の滑走路および誘導路を走行する航空機および車両の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により得られた航空機や車両の位置情報から速度を算出する移動体速度算出手段と、滑走路離脱位置から目的スポットまでの航空機が走行する経路を策定する経路策定手段と、前記位置検出手段による位置情報と前記移動体速度算出手段による速度情報に基づき前記経路策定手段によって策定された経路における航空機および車両の時刻ごとの位置を予測する将来位置予測手段と、飛行場全体の運用効率を評価する運用効率評価手段と、前記経路策定手段によって策定された経路と管制の対象に関する情報を表示すると共に経路確定入力を行う経路確定入出力処理手段とを備え、前記経路策定手段は、複数の経路候補を策定し、各経路候補について前記将来位置予測手段により予測された航空機および車両の時刻ごとの位置から、複数の航空機または車両の経路が重複または交差することによる航空機または車両の待ち時間を求め、前記待ち時間を用いて前記運用効率評価手段で求められた飛行場全体の運用効率の評価結果により最適な経路を策定することを特徴とする。
請求項１記載の発明によると、航空機や車両の位置が簡単に把握できるので、管制官は注意を安全確保業務に振り向けることができ、安全性も向上する。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の飛行場管制支援システムにおいて、経路策定手段は、飛行場の誘導路のネットワークを複数の区域に区分して、各区域ごとの標準経路あるいは各区域ごとに求めた経路を組合わせて、一つの経路を構成することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明によると、経路策定部に経路ネットワークを分割して各区域の経路の組合わせとして構成することにより、システムが経路策定や評価に要する時間が短縮され、状況の変化に素早く対応でき、緊急事態への対応も短時間で可能となる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の飛行場管制支援システムにおいて、誘導路の中心線や誘導表示板等の灯火を制御することによって、指示経路を与える地上側経路指示手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明によると、管制官の決定経路の入力に応じて、地上側経路指示制御部による制御で必要な部分の灯火類が点消灯され、管制官が決定した経路が明らかに示される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態（請求項１及び請求項２対応）の飛行場管制支援システムのブロック構成図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の飛行場管制支援システムは、飛行場の滑走路および誘導路を走行するすべての航空機および車両の特性を格納する移動体特性データ格納部１と、飛行場の滑走路、誘導路および車両の走行路の位置、長さ、駐機するスポット位置等、管制に必要な経路形状情報を格納する経路形状情報格納部２と、飛行場の滑走路および誘導路を走行するすべての航空機および車両の位置を検出する位置検出部３と、位置検出部３によって検出された対象を特定する検出対象特定部４と、位置検出部３により得られた航空機や車両の位置情報と検出対象特定部４の識別情報から、検出対象それぞれの速度を算出する移動体速度算出部５と、位置検出部３による航空機や車両の位置情報と、検出対象特定部４による識別情報と、速度算出部５によるそれらの速度情報と、移動体特性データ格納部１に格納された移動体の走行特性に基づいて、経路策定部７によって策定された経路における航空機および車両の時刻ごとの位置を予測する将来位置予測部６と、滑走路離脱位置から目的スポットまで、あるいは滞在スポットから滑走路進入待機位置まで、または滞在スポットから他のスポットまでの間における航空機の現在位置と、目標位置を結ぶ経路を策定する経路策定部７と、航空機の発着便数、発着時刻、航空機の走行距離、走行時間等の情報に基づき、飛行場全体の運用効率を評価する運用効率評価部８と、経路策定部７によって策定された経路案と、対象を特定するコールサインなどの識別情報をはじめとする管制の対象に関する情報を表示するとともに、管制官による経路確定入力を行う経路確定入出力処理部９とから構成されている。
【００１３】
次に、本実施形態の各部の作用について説明する。
移動体特性データ格納部１には、飛行場の滑走路および誘導路を走行するすべての航空機および車両の加減速性能、最高速度、旋回半径などの走行特性や、機体寸法、ジェットブラストの長さ等の特性が格納され、必要に応じて対象とする航空機および車両ごとに、検出対象特定部４、移動体速度算出部５、将来位置予測部６、経路策定部７、経路確定入出力処理部９にその特性情報が呼び出される。
【００１４】
経路形状情報格納部２には、飛行場の滑走路、誘導路および車両の走行路の位置、長さ、駐機するスポット位置等、管制に必要な経路の位置・形状に関する情報が格納され、経路策定時や、将来位置予測時、経路情報表示時などに必要に応じて、検出対象特定部４、移動体速度算出部５、将来位置予測部６、経路策定部７、経路確定入出力処理部９に情報が呼び出される。
【００１５】
位置検出部３では、飛行場の滑走路および誘導路を走行するすべての航空機および車両の位置を検出する。この検出には通過センサのような一点のみで検出するセンサを多数設置するほか、レーダによる電波の反射、音波や磁気を利用したセンサなどが用いられ得る。
【００１６】
位置検出部３の処理の一例を図２のフロー図を参照して説明する。
位置検出対象を設定し（Ｓ１）、個別のセンサからの入力信号があると（Ｓ２）、検出したセンサの設置位置情報とセンサからの距離情報から検出位置を求め、経路上の位置に変換し（Ｓ３）、レーダ処理装置から信号入力の場合にはレーダからの距離・方位を経路上の位置に変換し（Ｓ４）、ＧＰＳ情報のような全地球座標系として得た場合はそれを経路上の位置に変換し（Ｓ５）、検出対象特定部４、移動体速度算出部５、将来位置予測部６、経路策定部７、経路確定入出力処理部９の必要とされるところへ出力する（Ｓ６）。
【００１７】
また、位置検出部３のみでは存在を検出することが可能でも、どの航空機あるいは車両であるかを特定することができない。したがって、トランスポンダのような無線による自動応答装置あるいは航空機や車両を写して画像を処理して対象を特定する検出対象特定部４を備え、対象を特定し、識別する。
【００１８】
検出対象特定部４の処理の一例を図３のフロー図を参照して説明する。
移動体すべての最新の時刻、位置、速度、方向、特性、識別情報を把握し（Ｓ１）、検出対象を設定する（Ｓ２）。各々の航空機または車両について、トランスポンダやレーダシステムによる識別情報があれば（Ｓ３）、その情報を移動体速度算出部５、将来位置予測部６、経路策定部７、経路確定入出力処理部９に出力する（Ｓ７）。識別情報がなければ（Ｓ３）、直前の情報を求め（Ｓ４）、直前の情報から求めた現時点の予測位置と実際の位置を比較し（Ｓ５）、最も近くかつ方向や速度が逆になっているなどの物理的に矛盾を生じないものを同一対象と特定し（Ｓ６）、移動体速度算出部５、将来位置予測部６、経路策定部７、経路確定入出力処理部９に出力する（Ｓ７）。
【００１９】
移動体速度算出部５は、位置検出部３により得られた航空機や車両の位置情報と検出対象特定部４による対象の識別情報から、検出された対象全てについて検出位置と検出時刻の直前の値と最新の値の差分を取って速度を算出し、経路策定部７に出力する。
【００２０】
将来位置予測部６の処理内容の一例を図４のフロー図に示す。
将来位置予測対象を設定（Ｓ１）、位置検出部３による航空機や車両の位置情報と、検出対象特定部４からの識別情報、速度算出部５によるそれらの速度情報および移動体特性データ格納部１に格納された移動体走行特性データに基づいて（Ｓ２）、経路策定部７によって策定された経路における航空機および車両の時刻ごとの位置を計算し（Ｓ３）、区間・交差点ごとの占有時間帯を算出する（Ｓ４）。
【００２１】
経路策定部７は、滑走路離脱位置から目的スポットまで、あるいは滞在スポットから滑走路進入待機位置まで、または滞在スポットから他のスポットまでの間における航空機の現在位置と目標位置を結ぶ経路を立案構成するとともに、将来位置予測部６による航空機や車両の時刻ごとの予測位置を照合して、経路を選択・構成し、運用効率評価部８による評価結果に応じて経路の選択・構成を修正する。
【００２２】
この経路の策定には飛行場の誘導路の形状に応じて様々な方法が取られ得る。例えば、図５に示すような滑走路１０１とエプロン１０２の間に比較的単純な形状の経路ネットワーク１０３がある場合には、すべての経路を網羅して標準とする経路から優先順に記憶しておくことも可能であるが、複雑な経路の場合には経路のネットワークを複数の区域に分割し、各区域内の標準とする経路あるいはその他の経路の組合わせとして経路を構成する。
【００２３】
例えば、図６に示すような飛行場を例として説明すると、滑走路１０１とエプロン１０２の間にエプロン誘導路を含めて、破線で示す経路ネットワーク１０３がある。単純にＡ地点からＣ地点へ向かう経路を、同じ交差点を２度通らないとして長短合せて全て数えれば１，３６９本あるので、他のネットワーク入口と出口についての全てを記憶しておくことは困難である。また、全てを評価するのは時間がかかり、リアルタイムに移動に追従することすら困難である。
【００２４】
そこで、図６に示すように誘導路の経路ネットワーク１０３を複数の区域１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃに分割して各区域について順次、経路評価を行い、それらを統合して経路を策定する。
【００２５】
図７は経路策定部７の処理の一例を示したフロー図であり、図８は出発機が滑走路に向かう場合の経路策定部７の経路策定処理を説明するための空港の経路形状を示す図、図９は到着機が到着地点に向かう場合の経路策定部７の経路策定処理を説明するための空港の経路形状を示す図である。
【００２６】
今、図８および図９に示すように、出発機１０４が経路ネットワーク１０３Ｂ内の確定経路１０５Ｂと経路ネットワーク１０３Ｃ内の確定経路１０５Ｃを持ち、滑走路に向かう場合に、到着機１０６がＡ地点からＣ地点に向かう場合の経路策定部７の経路策定処理について説明する。
【００２７】
なお、Ａ１，Ａ２，Ａ３は区域１０３Ａの各経路の出口、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は区域１０３Ｂの各経路の出口、ａ１，ａ２，ａ３は区域１０３Ａ内の経路候補、ｂ１，ｂ２，ｂ３は区域１０３Ｂ内の経路候補、ｃ１，ｃ２，ｃ３は区域１０３Ｃ内の経路候補である。
【００２８】
今、経路策定対象を設定し（Ｓ１）、対象機の現在位置と目的位置、到着予定時間等の情報を取得し（Ｓ２）、到着機の走行の妨害となる出発機の存在する区域１０３Ｂ内の経路１０５Ｂでの出発機の走行予定時間帯を求め、同様に区域１０３Ｃ内の経路１０５Ｃに関する走行予定時間帯を求める（Ｓ３）。次に、到達機が区域１０３Ａ内での最短通過経路（Ｓ４）を通過する時刻、図９の例では出口Ａ１，Ａ２，Ａ３での時刻を求め、区域１０３Ｂの経路について出発機と経路が重なるもの、図９の例では経路候補ｂ２について出発機と必要間隔が取れるようになるまでの待ち時間を求める（Ｓ５）。さらに、他の区域内の経路、図９の例では区域１０３Ｃ内の経路候補ｃ１について、出発機をやり過ごすための待ち時間、出発機を待たせる場合の待ち時間、あるいは出発機に影響しない走行時間帯を求める（Ｓ６）。
【００２９】
区域１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ内の経路を組合わせ（Ｓ７）、上記のとおりにして得られた情報を運用効率評価部８に出力し、運用効率評価部８で待ち時間、方向転換回数、その他の運用効率評価を行い（Ｓ８）、その結果により最も適切なものを全体経路とする（Ｓ９）。
【００３０】
運用効率評価部８では、航空機の発着便数、発着時刻、航空機の走行距離、走行時間等の情報に基づき、飛行場全体の運用効率を評価する。この評価方法は、飛行場ごとにどういった要素を優先するかが異なり、その飛行場ごとに決められるべきものであるが、例えば１日に飛行場を離発着する全飛行機の遅れ時間を合計し評価するなどの方法がある。その処理内容の例を図１０に示す。
【００３１】
図１０は運用効率評価部８の処理フロー図である。
対象となる全ての航空機について（Ｓ１）、特性、現在位置情報、策定経路、の情報を得て（Ｓ２，Ｓ３）、離発着予想時刻の遅れをとって総和を求め（Ｓ４，Ｓ５）、全対象が終了すると（Ｓ６）、経路策定部７に出力する（Ｓ７）。
【００３２】
経路確定入出力処理部９では、経路策定部７が策定した経路と、対象の識別符号や速度などの情報を管制官に提示して、管制官の指示決定の補助とするとともに、管制官の決定した経路に次の経路策定の条件として入力する。例えば、タッチパネルに飛行場経路地図と航空機や車両の位置、識別符号、速度その他の情報と策定経路を表示し、管制官によって選択された経路をキーボードあるいはタッチスイッチによって入力する。
【００３３】
本実施形態によれば、目視確認や交信のための時間が取られて飛行場の効率向上に関して考慮する時間が限られる場合でも、飛行場の効率を勘案した誘導経路案を管制官に提供でき、飛行場の効率的運用を行うことができる。
さらに、航空機や車両の位置が簡単に把握できるので、管制官は注意を安全確保業務に振り向けることができ、安全性も向上する。
【００３４】
また、経路策定部に経路ネットワークを分割して各区域の経路の組合わせとして構成することにより、システムが経路策定や評価に要する時間が短縮され、状況の変化に素早く対応でき、緊急事態への対応も短時間で可能となる。
【００３５】
図１１は本発明の第２実施形態（請求項３対応）の飛行場管制支援システムのブロック構成図であり、図１の第１実施形態と相違する構成は、地上側経路指示制御部１０及び地上設置経路表示機器類１１と対機上経路通信部１２及び機上側経路表示部１３を追加した点であり、その他共通する構成には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００３６】
本実施例は、管制官による経路決定入力に基づき、誘導路上の中心線灯や表示板、並びに停止線灯などを制御し、指示経路を灯火で指示する地上側経路指示制御部１０と、地上設置経路表示機器類１１を備えており、機上に対して無線によって経路を与える対機上経路指示部１２と、機上において指定された経路を表示する機上側指示経路表示部１３を備えている。
さらに、経路策定部７は運用効率評価部８の結果に基づき策定経路を自律的に高効率な経路に修正する。
【００３７】
本実施例は上記のように構成されているので、管制官の決定経路の入力に応じて、地上側経路指示制御部１０による制御で必要な部分の灯火類が点消灯され、管制官が決定した経路が明らかに示される。さらに、対機上経路指示部１２によって機上に対して管制官の決定した経路が指示される。また、策定される経路が運用効率が高いものとなる。
【００３８】
通常、無線を用いた音声によって経路指示などを行っているが、交信に要する時間が短縮され、管制官のみならずパイロットに対しても目視確認など安全のために要する時間と注意力が確保され、安全性が向上する。
なお、本発明は、その本旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施されるもので、上記実施例の他に、これと同様な装置でも利用できることは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、目視確認や交信のための時間が取られて飛行場の効率向上に関して考慮する時間が限られた場合でも、飛行場の効率を勘案して誘導経路案を管制官に提供でき、飛行場の効率的運用を行うことができる。
さらに、航空機や車両の位置が簡単に把握できるので、管制官は注意を安全確保業務に振り向けることができ、安全性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である飛行場管制支援システムのブロック構成図。
【図２】図１の位置検出部の処理を示すフローチャート。
【図３】図１の検出対象特定部の処理を示すフローチャート。
【図４】図１の将来位置予測部の処理を示すフローチャート。
【図５】単純な空港の経路形状の例を示す図。
【図６】複雑な空港の経路形状の例を示す図。
【図７】図１の経路策定部の処理を示すフローチャート。
【図８】図１の経路策定部（出発機が滑走路に向かう場合）の動作を説明するための空港の経路形状を示す図。
【図９】図１の経路策定部（到着機が到着地点に向かう場合）の動作を説明するための空港の経路形状を示す図。
【図１０】図１の運用効率評価部の処理を示すフローチャート。
【図１１】本発明の第２実施形態である飛行場管制支援システムのブロック構成図。
【符号の説明】
１…移動体特性データ格納部、２…経路形状情報格納部、３…位置検出部、４…検出対象特定部、５…移動体速度算出部、６…将来位置予測部、７…経路策定部、８…運用効率評価部、９…経路確定入出力処理部、１０…地上側経路指示制御部、１１…地上設置経路表示機器類、１２…対機上経路通信部、１３…機上側指示経路表示部、１０１…滑走路、１０２…エプロン、１０３…経路ネットワーク、１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ…区分された経路ネットワーク、１０４…出発機、１０５Ｂ，１０５Ｃ…出発機の確定経路、１０６…到着機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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