(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
滑走路の上空にレーザビームを走査し、その反射波に基づき航空機の離陸又は着陸により発生した後方乱気流を検出する後方乱気流検出手段と、前記後方乱気流が発生したときの空港内の風向、風速情報及び空港面内の温度情報を入手する気象情報入手段と、過去の航空機の離陸又は着陸により発生した後方乱気流の衰退時間情報を蓄積したデータ蓄積手段と、このデータ蓄積手段から前記後方乱気流が発生したときの前記空港内の風向、風速情報及び前記空港面内の温度情報に対応する後方乱気流の衰退時間情報を読み出し、その読み出された後方乱気流の衰退時間情報から前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の衰退予測時間を算出する衰退時間予測手段と、その算出された衰退予測時間を前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の情報が表示された表示画面と同一画面上に表示させる表示手段とを備えた航空管制支援システム。
【請求項２】
前記衰退時間予測手段により算出された衰退予測時間の情報を音声信号又はメッセージ信号に変換して離陸又は着陸待機している航空機に対して送信する送信手段を設けた請求項１に記載の航空管制支援システム。
【請求項３】
空港面内の航空機の機体情報を検出する航空機検出手段と、滑走路の上空にレーザビームを走査し、その反射波に基づき航空機の離陸又は着陸により発生した後方乱気流を検出する後方乱気流検出手段と、前記後方乱気流が発生したときの空港内の風向、風速情報及び空港面内の温度情報を入手する気象情報入手段と、過去の後続機の離陸時間情報を蓄積したデータ蓄積手段と、このデータ蓄積手段から前記後方乱気流が発生したときの前記空港内の風向、風速情報、前記空港面内の温度情報及び前記航空機検出手段に検出され、前記滑走路で離陸待機状態となっている後続機の位置情報に対応する後続機の離陸時間情報を読み出し、その読み出された後続機の離陸時間情報から前記後方乱気流が発生したときに前記滑走路で離陸待機状態となっている後続機の離陸予測時間を算出する離陸時間予測手段と、その算出された後続機の離陸予測時間を前記後続機の位置情報及び前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の情報が表示された表示画面と同一画面上に表示させる表示手段とを備えた航空管制支援システム。
【請求項４】
前記離陸時間予測手段により算出された離陸予測時間の情報を音声信号又はメッセージ信号に変換して離陸又は着陸待機している航空機に対して送信する送信手段を設けた請求項３に記載の航空管制支援システム。
【請求項５】
前記航空機検出手段は、空港面内を探知する空港面探知レーダである請求項３に記載の航空管制支援システム。
【請求項６】
前記表示手段は、前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流をその強度に基づいて色別表示する請求項１乃至５のいずれかに記載の航空管制支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空港を中心とした航空機の運行を地上から支援する航空管制システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、航空機の安全性はレーダや管制システムによる地上からの支援により大幅に向上している。このような地上からの航空管制支援システムとして、例えば、特開平３−２２０４８６号公報には飛行場内を移動する航空機・車両などの目標を検出する空港面探知レーダ及び飛行場に進入する航空機の着陸誘導に使用する精測進入レーダ（ＰＡＲ）装置の利用により航空機・車両の管制を行うようにした飛行場レーダ処理装置が記載され、また特開平９−１１９９８３号公報には空港面探知システム（いわゆるＡＳＤＥシステム）を改良した空港の滑走路侵入警報システムが記載されている。
【０００３】
また、特開平９−６６９００号公報には、航空機の飛行状態を監視する装置に関し、空港周辺の気象状態（温度・風速・風向等）を検出し、航空機の離着陸の環境条件にあった標準航路の作成を行うことが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のような従来の航空管制システムでは、航空機間における離着陸間隔は航空機の機種、離着陸時刻および位置情報などに基づく飛行計画から管制官が各飛行場の管制基準に則って決定しており、いずれの場合も先行機の離着陸により滑走路上に発生した後方乱気流の後続機に対する影響等については特に考慮されておらず、仮に考慮されていたとしても航空機の運行の安全性が確保できるよう離着陸の時間間隔に十分な余裕を持たせており、実際には後方乱気流の強度が後続機に対して影響を及ぼさない程度に衰退していたとしても管制官は飛行場の管制基準に則った離着陸間隔に基づいて後続機に対する離陸時間などの指示を行っており、航空機の運行の安全性が確保される一方、非効率的な航空管制が行われるという問題点があった。
【０００５】
各飛行場では、近年の航空機利用の拡大に伴い飛行便数を増大する傾向にあるが（特にラッシュ時など）、このような管制基準に則った航空機の離着陸間隔の決定では飛行便数の増大は到底困難であり、また、滑走路の追加敷設によって飛行便数の増大を図るにも滑走路スペースの確保、周辺環境への影響などさまざまな問題があり、その実現は容易ではない。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、滑走路上空に発生した後方乱気流の検出を行い、飛行便数の増大にも対応しうる一方、より安全な航空管制を実現することができる新規な航空管制支援システムを提供することを目的とする。
【０００７】
また、管制官などに対してより効率的な管制指示を促すことができる新規な航空管制支援システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る航空管制支援システムは、滑走路の上空にレーザビームを走査し、その反射波から航空機の離陸又は着陸により発生した後方乱気流を検出する後方乱気流検出手段と、前記後方乱気流が発生したときの空港内の風向、風速情報及び空港面内の温度情報を入手する気象情報入手段と、過去の航空機の離陸又は着陸により発生した後方乱気流の衰退時間情報を蓄積したデータ蓄積手段と、このデータ蓄積手段から前記後方乱気流が発生したときの前記空港内の風向、風速情報及び前記空港面内の温度情報に対応する後方乱気流の衰退時間情報を読み出し、その読み出された後方乱気流の衰退時間情報から前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の衰退予測時間を算出する衰退時間予測手段と、その算出された衰退予測時間を前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の情報が表示された表示画面と同一画面上に表示させる表示手段とを備えたものである。
【０００９】
請求項２の発明に係る航空管制支援システムは、前記衰退時間予測手段により算出された衰退予測時間の情報を音声信号又はメッセージ信号に変換して離陸又は着陸待機している航空機に対して送信する送信手段を設けたものである。
【００１０】
請求項３の発明に係る航空管制支援システムは、空港面内の航空機の機体情報を検出する航空機検出手段と、滑走路の上空にレーザビームを走査し、その反射波に基づき航空機の離陸又は着陸により発生した後方乱気流を検出する後方乱気流検出手段と、前記後方乱気流が発生したときの空港内の風向、風速情報及び空港面内の温度情報を入手する気象情報入手段と、過去の後続機の離陸時間情報を蓄積したデータ蓄積手段と、このデータ蓄積手段から前記後方乱気流が発生したときの前記空港内の風向、風速情報、前記空港面内の温度情報及び前記航空機検出手段に検出され、前記滑走路で離陸待機状態となっている後続機の位置情報に対応する後続機の離陸時間情報を読み出し、その読み出された後続機の離陸時間情報から前記後方乱気流が発生したときに前記滑走路で離陸待機状態となっている後続機の離陸予測時間を算出する離陸時間予測手段と、その算出された後続機の離陸予測時間を前記後続機の位置情報及び前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の情報が表示された表示画面と同一画面上に表示させる表示手段とを備えたものである。
【００１１】
請求項４の発明に係る航空管制支援システムは、前記離陸時間予測手段により算出された離陸予測時間の情報を音声信号又はメッセージ信号に変換して離陸又は着陸待機している航空機に対して送信する送信手段を設けたものである。
【００１２】
請求項５の発明に係る航空管制支援システムは、前記航空機検出手段は、空港面内を探知する空港面探知レーダであるものである。
【００１３】
請求項６の発明に係る航空管制支援システムは、前記表示手段は、前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流をその強度に基づいて色別表示するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施の形態について図１乃至図７を用いて説明する。図１はこの発明の一実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図、図２（ａ）及び図２（ｂ）は図１に示すような後方乱気流検出手段による後方乱気流の観測状況を示す観測状況説明である。図１において、１は複数のレーダ装置によって構成され、これら各レーダ装置により空港面ないし空港周辺空域における各航空機の位置情報、機体情報などのいわゆる航空機情報を入手する航空機検出手段、２は空港気象ドップラレーダ装置、温度センサなどの手段を用いて空港面ないし空港周辺空域における各種の気象情報を入手する気象情報入手手段、３は飛行場内の所定位置に設置された後方乱気流用センサの観測データに基づいて滑走路上空に発生した後方乱気流についての情報を入手する後方乱気流観測手段である。
【００１８】
また、４ないし６は航空機検出手段１を構成する各種のレーダ装置であり、４は空港面内を探知してその受信ビデオ信号から滑走路や誘導路上を移動する航空機等についての位置情報や各航空機の機体情報などを検出する空港面探知レーダ装置（一般にＡＳＤＥという）、５は空港面を中心としたターミナル空域を監視してその受信ビデオ信号から滑走路から出発又は滑走路に侵入する航空機の位置情報などを検出する空港監視レーダ装置（一般にＡＳＲという）、６は受信ビデオ信号や航空機からのコールサインに基づいてターミナル空域を中心とした空港周辺空域における航空機の位置情報、機体情報などを検出する航空路監視レーダ装置（一般にＡＲＳＲという）である。これら各航空機情報は各レーダ装置のレーダスキャン毎に得られるもので、また、各レーダ装置４，５及び６は各航空機情報をテレビスキャン信号に走査変換する走査変換装置などを備えている。
【００１９】
また、７は例えば飛行場敷地内に設置され、空港面ないし空港周辺空域における広範囲において風向、風速及び雨量情報などを検出する空港気象ドップラレーダ装置、８は滑走路上空などに配置された温度計などにより空港面内の温度情報を検出する温度検出手段である。気象情報入手手段２を構成する他の手段としては、例えば空港内に設置した風向計、風速計及び雨量計があり、上述したような空港気象ドップラレーダ装置７が設けることができないような場合には、これら風向計、風速計及び雨量計によって風向、風速及び雨量情報をそれぞれ入手することができる。また、後述するような光送受信機９の受信データからも風向、風速及び雨量情報を入手することができる。なお、気象庁が提供しているアメダス情報のような広域の気象情報からも空港周辺空域における風向、風速及び雨量情報を入手することが可能であるが、アメダス情報は観測単位がきわめて広範囲であり空港周辺空域における正確な気象情報を入手するには局所的な風向、風速及び雨量情報について検出することができる例えば空港気象ドップラレーダ装置のようなものが望ましい。
【００２０】
また、９は滑走路上空に発生した後方乱気流に対してレーザビームを走査しその反射波を受信する光送受信機、１０は光送受信機９により受信された受信データから風向及び風速分布を算出し、算出された風向及び風速分布における風向及び風速の変化から後方乱気流を検出する後方乱気流検出部である。航空機の離着陸によって滑走路上空に発生する後方乱気流は航空機の左右主翼から互いに反対方向に生じる渦状の気流であり、風向及び風速分布の風向及び風速の変化から後方乱気流情報の検出を行うことができる。なお、光送受信機９から滑走路上空に発生した後方乱気流に対して送信されるレーザビームは安全性の観点からエネルギー密度を小さく形成した例えば直径１０ｍｍ程度のものを使用する。
【００２１】
また、１１は予めプログラムされた航空管制プログラム又は航空管制官（以下、管制官という）による外部指示（例えば、キーボード等の入力操作により指示しされる）などに基づいて空港面および空港周辺空域における航空機の航空管制処理を制御する中央制御装置、１２は中央制御装置１１において処理された各種の管制情報をモニタ等の表示部に表示させる表示装置、１３は各種プログラム、管制データ等を予め記憶したり、例えば航空機検出手段１などにおいて入手された各航空機情報、気象情報入手手段５において入手された各気象情報および後方乱気流検出手段８において入手された後方乱気流情報などが蓄積されるデータ蓄積手段である。なお、中央制御装置１１では、後述するような後方乱気流についての衰退予測処理の他に、航空管制プログラム等に基づく航空機情報入手手段１、気象情報入手手段２および後方乱気流検出手段３などについての動作制御などが統括して行われている。
【００２２】
次に、本実施の形態による航空管制支援システムの動作について説明する。まず航空機検出手段１では、各レーダ装置４，５及び６により空港面ないし空港周辺空域における各航空機の位置情報、機体情報などが検出される。これら各航空機の位置情報は各レーダ装置の受信ビデオ信号、レーダ角度信号等に基づいてそれぞれ検出され、機体情報は受信ビデオ信号の受信ビデオの広がりや各航空機からのコールサイン等に基づいて検出される。このように、各レーダ装置４，５及び６は受信ビデオ信号などから航空機の位置情報と機体情報を検出する手段をそれぞれ備えているものである。例えば、空港面探知レーダ装置４では受信ビデオ信号の受信ビデオの広がりから航空機の大きさを判別することができ、空港面探知レーダ装置４からの位置情報と機体情報とにより空港面内のどの位置にどのような機種の航空機が存在しているのかを把握することができる。これら各レーダ装置４，５及び６により検出された各航空機情報ならびに走査変換された各テレビスキャン信号は、中央制御装置１１およびデータ蓄積手段１３にそれぞれ出力される。
【００２３】
また、気象情報入手手段２では、空港気象ドップラレーダ装置７により空港内および空港周辺空域における広範囲の風向、風速及び雨量情報が検出され、温度検出手段８により滑走路を含む空港面内の温度情報が検出される。空港気象ドップラレーダ装置７および温度検出手段８により検出されたこれらの風向、風速及び雨量情報、並びに空港面内の温度情報は気象情報入手手段５からの気象情報として中央制御装置１１およびデータ蓄積手段１３にそれぞれ出力される。通常、航空機の離着陸によって発生する滑走路上空の後方乱気流は１分ないし２分程度で衰退又は滑走路上空から移動すると考えられているが、放射冷却（大気の低層部が冷たく高層部が暖かい現象）が強い早朝や空港周辺の風が弱いときに発生した後方乱気流は比較的強い状態で数分間持続することがあり、後方乱気流発生時の気象情報を入手することは、当該後方乱気流の衰退又は移動を予測するに際して大変有益である。
【００２４】
また、後方乱気流検出手段８では、航空機の離着陸により滑走路の上空に後方乱気流が発生すると、滑走路上空に発生した後方乱気流に対して光送受信機９からレーザビームが走査され、その反射波に基づく受信データが後方乱気流検出回路１０に出力される。後方乱気流検出回路１０では入力された受信データから風向及び風速分布を算出し、この風向及び風速分布から滑走路上空に発生した後方乱気流について後方乱気流情報（大きさ、強度など）が検出される。具体的には、光送受信機９により受信された受信データから２次元又は３次元の風向・風速情報が得られるので、その風向・風速情報から後方乱気流として区別される風向及び風速分布、例えば渦状の風向及び風速分布を抽出し、その渦状の風向及び風速分布から後方乱気流の大きさ、強度等の後方乱気流情報が検出される。この後方乱気流検出回路１０により検出された後方乱気流情報は中央制御装置１１およびデータ蓄積手段１３にそれぞれ出力される。
【００２５】
なお、空港内に設置される光送受信機９は１台でもよく、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように離陸側と着陸側用として２台を設置するようにしてもよい。回転走査方式の光送受信機ではレーザビームのビーム走査に時間を要するので、２台以上の光送受信機９を設置してビーム走査に要する時間を短縮するようにしてもよい。なお、図２（ａ）は航空機の離陸によって発生した後方乱気流の観測状況、図２（ｂ）は航空機の着陸によって発生した後方乱気流の観測状況を示す観測状況説明図であり、図２において、１４は滑走路、１５は滑走路１４から離陸又は滑走路１４に着陸した航空機、１６は滑走路１４から離陸又は滑走路１４に着陸した航空機１５の航跡、１７，１８は光送受信機９によってビーム走査されるレーザビームのビーム走査範囲の例を視覚的に示したものである。このビーム走査範囲１７，１８内全域に光送受信機９から送信されたレーザビームをビーム走査することにより各ビーム走査範囲１７，１８内で発生した後方乱気流の検出を行うことが可能である。
【００２６】
次に、中央制御装置１１における後方乱気流の衰退時間の予測処理についてさらに図３及び図４を用いて詳細に説明する。図３は図１に示す中央制御装置１１の具体的構成であって、特に後方乱気流の衰退時間の予測処理を行う部分を具体的に示した部分ブロック構成図、図４は中央制御装置１１における後方乱気流の衰退時間の予測処理について具体的処理手順を示すフローチャート図である。図３において、１９は気象情報入手手段５により入手された各気象情報及び後方乱気流検出手段８により入手された後方乱気流情報に基づいて後方乱気流の衰退時間予測用の検索アドレスを生成する検索アドレス生成部、２０は検索アドレス生成部１９により生成された検索アドレスにより、例えばデータ蓄積手段１３に蓄積された過去の後方乱気流についてのデータベースを検索し、当該検索アドレスに対応する過去の後方乱気流の衰退時間と後方乱気流検出手段８による後方乱気流の検出時間とから後方乱気流検出手段８によって実際に検出された後方乱気流についての衰退予測時間を算出する衰退時間予測部である。
【００２７】
中央制御装置１１に航空機検出手段１からの各航空機情報、気象情報入手手段５からの各気象情報および後方乱気流検出手段８からの後方乱気流情報がそれぞれ入力されると、まず検索アドレス生成部１９においてこれら各情報の組合せから構成される衰退時間用の検索アドレスを生成される（Ｓ０１）。衰退時間予測部２０は検索アドレス生成部１９により検索アドレスが生成されると、この検索アドレスに基づいて過去に発生した後方乱気流についての衰退時間情報などが蓄積されたデータベースを検索し（Ｓ０２）、データベースから読み出した当該検索アドレスに対応する過去の後方乱気流の衰退時間と後方乱気流検出手段８の観測時間とから後方乱気流検出手段８によって検出された後方乱気流についての衰退予測時間を算出する（Ｓ０３）。この衰退時間予測部２０により算出された衰退予測時間が後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流の衰退時間情報として表示装置１２に出力される。
【００２８】
なお、中央制御装置１１には航空機検出手段１において入手された各航空機情報が入力されており、後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流の発生位置により滑走路から離陸した航空機（先行機）およびその後方で離陸待機状態となっている航空機（後続機）などをそれぞれ認識することができる。
【００２９】
ここで、検索アドレスと衰退予測時間との関係について説明する。検索アドレスは航空機検出手段、気象情報入手手段５および後方乱気流検出手段８からの各情報によって構成されるものであるが、上述したように、滑走路上空に発生した後方乱気流はたとえ同じ大きさの航空機によるものであってもそのときの気象条件が異なればその衰退時間は異なるものであり、また後続機の機種により後方乱気流から受ける影響も異なるものである。従って、たとえ後方乱気流検出手段８によって同じ大きさ・強度の後方乱気流が検出されたとしても、気象情報入手手段１により入手された気象情報が異なると、衰退時間予測部２０により算出される衰退予測時間はそのときの気象条件に応じて異なったものとならなければならず、衰退時間予測部２０により出力される衰退予測時間は、このような気象条件あるいは後続機の種類などに応じた最適な時間を決めておく必要がある。
【００３０】
本実施の形態による航空管制支援システムでは、例えばいろいろな条件で後方乱気流の衰退時間を観測し、そのような各条件で得られた実際の衰退時間と後続機が受ける影響などについての情報をそのときの観測条件と共にデータベース化する。そしてこのようなデータベースを例えばデータ蓄積手段１３内に設けておき、このデータベースを用いて上述したような検索アドレスによる検索処理を行うことにより、後方乱気流観測時の気象条件さらには後続機の種類に応じた最適な衰退時間の予測を行うことが可能となる。
【００３１】
次に表示装置１２の表示処理について図５及び図７を用いて説明する。図５は表示装置１２の具体的構成を示す部分ブロック構成図であり、図５において、２１は各レーダ装置４，５及び６からの各航空機情報に基づいて生成した各航空機のシンボル表示信号、データ蓄積部１３に予め記憶された各レーダ装置４，５及び６に対応するマップ情報などが入力され、表示部の表示形式に対応した表示信号を出力する画像合成処理部、２２は画像合成処理部２１からの表示信号により所望の画像表示を行うＣＲＴ、ＰＤＰなどの表示部である。なお、画像合成処理部２１には後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流情報さらには中央制御装置１１の衰退時間予測部２０により算出された後方乱気流の衰退時間情報なども入力されており、具体的にはこれらの各情報が表示部２２の表示形式に対応したバッファメモリにそれぞれ展開され、同一画面上に重畳表示されるような合成処理された後、３元色（ＲＧＢ）の表示信号として出力される。
【００３２】
図６は図５に示す表示部２２における表示例を示す表示画面説明図である。図６に示すように、各レーダ装置４，５及び６により検出された各航空機をシンボル表示することにより、管制官に対してより認識しやすい表示画面とすることができる。各レーダ装置４，５及び６からの各テレビスキャン信号はこれらシンボル表示された航空機と同位置に表示される。図６において、２３は画面フレーム、２４は表示画面に表示された空港面、２５はサブウィンドウによって表示画面に表示された空港を中心とするターミナル空域、２６もサブウィンドウによって表示画面に表示されたターミナル空域を中心とする空港周辺空域、２７はサブウィドウによって表示された空港面２４の拡大表示である。
【００３３】
また、２８ａないし２８ｄは航空機検出手段１からの各航空機情報に基づいてシンボル表示された航空機、２９は後方乱気流検出手段８からの後方乱気流情報に基づいて色別表示された航空機の離着陸に伴う後方乱気流であり、具体的には、２８ａは滑走路上空に離陸した先行機、２８ｂは滑走路端において離陸待機状態となっている航空機２８ａの後続機、２８ｃは既に着陸した航空機、２８ｄは着陸状態となっている航空機、２９は先行機２８ａの離陸に伴って発生した後方乱気流をそれぞれ示している。後方乱気流検出手段８によって検出された後方乱気流の強度については後方乱気流として表示された部分の色を変更することにより識別可能であり、例えば、赤、黄、青の３段階表示とし、後続機２８ｂへの影響が大である場合は赤、後続機２８ｂへの影響がほとんどない場合には青で表示を行う。また、観測周期毎に得られた後方乱気流情報を表示することにより後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流の時系列の変化を表示画面上で確認することができる。
【００３４】
さらに、表示装置１２の表示内容について図７を用いて説明する。図７は図６に示す表示例を部分的に示した表示画面説明図である。上述したように、表示装置１２には中央制御装置１１の衰退時間予測部２０により算出された後方乱気流の衰退時間情報も出力されており、画面合成処理部２１ではこのような後方乱気流の衰退時間情報と他の各情報とを合成表示させる表示信号が出力される。図７において、３０は表示画面上に表示された滑走路、３１は中央制御装置１１の衰退時間予測部２０により算出された後方乱気流の衰退予測時間である。図７に示すように、航空機の離陸又は着陸により発生した後方乱気流の大きさ・強度だけでなく中央制御装置１１の衰退時間予測部２０により算出された当該後方乱気流の衰退時間情報が同一画面上に表示されることにより、管制官に対して効率的な管制指示を促すことができる。
【００３５】
このように、後方乱気流検出手段８によって実際に検出された後方乱気流の衰退予測時間３１が当該後方乱気流２９と共に表示画面に表示されることにより、管制官は、例えば滑走路端で待機状態となっている後続機２８ｂに対して安全で速やかな離陸指示を行うことが可能であり、航空機の効率的な管制指示を行うことができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態による航空管制支援システムによれば、後方乱気流検出手段８により後方乱気流の検出を行い、さらにこの後方乱気流の衰退時間を当該後方乱気流の観測時における気象情報などに基づいて予測するので、滑走路上空に発生した後方乱気流の状態が把握できると共に、当該後方乱気流のより正確な衰退時間を予測することができ、このようなより正確な後方乱気流の衰退予測時間に基づいて航空管制を行うことにより、飛行便数の増大にも対応しうる一方、航空機の安全な運行を実現することができる。
【００３７】
また、後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流情報および当該後方乱気流についての衰退時間情報を同一画面上に表示させることにより、管制官は滑走路上空に発生した後方乱気流の状態だけでなく当該後方乱気流のより正確な衰退予測時間についても把握することができ、例えば滑走路端で離陸待機している後続機のパイロットなどに対して事前に的確な管制指示を行うことが可能となり、管制官などに対してより効率的な管制指示を促すことができる。
【００３８】
実施の形態２．
次に本発明の他の実施形態について図８ないし図１０を用いて説明する。上記実施の形態による航空管制支援システムは、航空機情報、気象情報及び後方乱気流情報から構成される検索アドレスを生成し、この検索アドレスによる検索処理の検索結果から実際に検出された滑走路上空における後方乱気流の衰退時間を予測するというものであり、航空機が離着陸してから２分ないし５分程度で衰退する後方乱気流の衰退時間の予測にはより適したものあるが、後方乱気流検出手段８における光送受信機９による後方乱気流の観測、すなわちレーザビームのビーム走査を短時間で行うことが可能であれば、後方乱気流検出手段８の検出結果から滑走路上空に発生した後方乱気流の衰退時間を予測することも十分可能である。本実施の形態では後方乱気流検出手段８の検出結果から滑走路上空に発生した後方乱気流の衰退時間を予測するものについて説明する。
【００３９】
図８はこの発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図、図９は図８に示す中央制御装置１１ｂの具体的構成であって、特に後方乱気流の衰退時間の予測処理を行う部分を具体的に示した部分ブロック構成図である。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。図９において、３１は後方乱気流検出手段８において検出された各観測周期毎の後方乱気流情報が入力され、これら各周期毎の後方乱気流情報から滑走路上空に発生した後方乱気流の時間変化、すなわち衰退パターンを検出する時間変化検出部、３２は時間変化検出部３１により検出された後方乱気流の衰退パターンに基づいていわゆる外挿処理を行い、この外挿処理の結果から当該後方乱気流の衰退時間を予測す衰退時間予測部である。
【００４０】
次に中央制御装置１１ｂにおける後方乱気流の衰退時間の予測処理について説明する。後方乱気流検出手段８では光送受信機９の観測周期毎に後方乱気流情報が検出され、これら各観測周期毎の後方乱気流情報が後方乱気流検出手段８から中央制御装置１１ｂに出力される。中央制御装置１１ｂに出力された各観測周期毎の後方乱気流情報は、まず、時間変化検出部３１に入力されここで当該後方乱気流についてのいわゆる衰退パターンが検出される。時間変化検出部３１により検出された後方乱気流の衰退パターンのデータは衰退時間予測部３２に入力され、この衰退パターンのデータに基づいていわゆる外挿処理が行われる。この外挿処理の結果、当該後方乱気流について消滅までの時間変化が算出され、この消滅までの時間変化に基づいて当該後方乱気流の衰退予測時間が算出される。
【００４１】
図１０は後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流の時間変化の例を示す衰退パターン説明図であり、図１０に示すように、時間変化検出部３１では光送受信機９の観測周期Ｔｋ毎に後方乱気流検出手段８からの後方乱気流情報が入力されるので、これら各後方乱気流の強度から図１０に示すような衰退パターンを検出することができ、また、衰退時間予測部３２では図１０に示すような衰退パターンのデータから外挿処理により当該後方乱気流の消滅までの時間変化を求めることができ、例えば、当該後方乱気流の強度が後続機との関係で設定されたしきい値（後続機の離陸又は着陸に影響を及ぼさない程度の強度）以下となる時間ｔｓが当該後方乱気流の衰退予測時間として表示装置１２に出力される。そして、表示装置１２に出力された衰退予測時間は上記実施の形態による航空管制支援システムと同様にして表示装置１２の表示部２２に出力される。なお、外挿処理の手法としては、直線近似法など各種の近似演算手法を用いればよく、時間変化検出部３１により検出された後方乱気流の衰退パターンの傾き等に応じて適当な手法を選択して使用する。
【００４２】
例えば、回転式の光送受信機ではビーム走査に時間を要するので所望の衰退パターンが形成されるほど後方乱気流情報を得ることは困難であるが、電子走査式の光送受信機では高速のビーム走査が可能であり短時間で何周期分もの後方乱気流情報を得ることが可能である。また、回転式の光送受信機であっても、ビーム走査範囲の限定などによって後方乱気流の観測周期を短縮化することにより回転式の光送受信機の観測結果からも後方乱気流の衰退時間を予測することが可能である。
【００４３】
以上のように、本実施の形態による航空管制支援システムによれば、後方乱気流検出手段８における後方乱気流の観測周期毎に得られる後方乱気流の時間変化から当該後方乱気流の衰退時間を予測するので、各種の条件で観測された過去の後方乱気流の衰退時間情報などを蓄積したデータベースを設けることなく、後方乱気流の衰退時間をより正確に予測することができ、上記実施の形態による航空管制支援システムとど同様に飛行便数の増大にも対応しうる一方、航空機の安全な運行を実現することができる。
【００４４】
また、後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流情報および当該後方乱気流についての衰退時間情報を同一画面上に表示させることにより、管制官は滑走路上空に発生した後方乱気流の状態だけでなく当該後方乱気流のより正確な衰退予測時間についても把握することができ、例えば滑走路端で離陸待機している後続機のパイロットなどに対して事前に的確な管制指示を行うことが可能となり、管制官などに対してより効率的な管制指示を促すことができる。
【００４５】
実施の形態３．
次に本発明の他の実施形態について図１１ないし図１４を用いて説明する。上記実施の形態による航空管制支援システムは、後方乱気流検出手段８により検出した後方乱気流の衰退時間を事例検索又は時間変化（衰退パターン）により予測してその衰退予測時間を対応する後方乱気流情報と共にモニタ等の表示部に表示させるというものであったが、さらに離陸待機状態となっている後続機の離陸時間をも予測してその離陸予測時間情報を表示部に表示させるようにしてもよい。本実施の形態では、上述したような後方乱気流の衰退時間情報から例えば滑走路端で離陸待機状態となっている後続機の離陸予測時間を予測し、その離陸時間情報を上述したような後方乱気流の衰退時間情報と同様に表示部に表示させるものについて説明する。
【００４６】
図１１はこの発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図、図１２は図１１に示す中央制御装置１１ｃの具体的構成であって、特に後方乱気流の衰退時間および後続機の離陸時間についての予測処理を行う部分を具体的に示した部分ブロック構成図である。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。図１２において、１９ｃは図３に示す検索アドレス生成部１９と同様に後方乱気流の衰退時間予測用の検索アドレスを生成し、さらに衰退時間予測部２０ｃにより予測された後方乱気流の衰退時間情報を用いて後続機の離陸時間予測用の検索アドレスを生成する検索アドレス生成部、３３は検索アドレス生成部１９ｃにより生成された離陸時間用の検索アドレスにより、例えば過去の後続機の離陸時間情報が蓄積されたデータベースを検索し、当該データベースの検索結果に基づいて例えば滑走路端で離陸待機状態となっている後続機の離陸時間を予測する離陸時間予測部である。
【００４７】
次に、離陸時間予測部３３における予測処理を中心とした動作について説明する。図１３は中央制御装置１１ｃにおける具体的処理手順を示すフローチャート図であり、ステップＳ０１からステップＳ０３までの各処理は図４に示すものと同様である。衰退時間予測部２０において後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流についての衰退時間が予測されると、その衰退時間情報は表示装置１２に出力される一方、検索アドレス生成部１９ｃに入力され滑走路端で離陸待機状態となっている後続機についての離陸時間予測用の検索アドレスが生成される（Ｓ０４）。この離陸時間予測用の検索アドレスは、衰退時間予測部２０から出力された後方乱気流の衰退時間情報と航空機検出手段１により検出された先行機及び後続機などの位置情報とから構成されるものである。
【００４８】
衰退時間予測部２０により求められた後方乱気流の衰退時間情報を用いて離陸時間予測用の検索アドレスを生成することにより、検索アドレスを構成する情報を少なくすることができ、離陸時間予測部３３における検索時間を短縮することが可能となる。離陸時間予測部３３は、検索アドレス生成部１９ｃにより離陸時間予測用の検索アドレスが生成されると、この検索アドレスに基づいて過去の後続機の離陸時間情報などが蓄積されたデータベースを検索し（Ｓ０５）、データベースから読み出した当該検索アドレスに対応する過去の後続機の離陸時間と現在の時刻とから、例えば滑走路端で離陸待機状態となっている後続機についての離陸予測時間を算出する（Ｓ０６）。この離陸時間予測部３３により算出された離陸時間情報は表示装置１２に出力され、例えば、上述した後方乱気流の衰退情報と同様に図６に示すような表示画面上に表示される。。
【００４９】
図１４は本実施の形態における表示例を部分的に示した表示画面説明図である。図１４において、３４は中央制御装置１１ｃの離陸時間予測部３３により算出され、表示部２２の画面フレーム２３上にシンボル表示された後続機２８ｂの離陸予測時間であり、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。図１４に示すように、離陸時間予測部３３により算出された後続機２８ｂの離陸予測時間が空港面探知レーダ装置２により検出された航空機情報に基づく後続機２８ｂのシンボル表示と同一画面上に表示されることにより、管制官に対してさらに効率的な管制指示を促すことができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態による航空管制支援システムによれば、例えば滑走路端で離陸待機状態となっている後続機の離陸時間を予測する離陸時間予測部３４を設け、滑走路から離陸状態又は滑走路に着陸状態となっている後続機の離陸時間又は着陸時間を予測するようにしたので、例えば後続機のパイロットに対して後続機の離陸時間情報などを考慮した的確な管制指示を行うことが可能となり、さらに管制官に対して効率的な航空管制を促すことができ、飛行便数の増大にも対応しうる一方、より安全な航空機の運行を実現することができる。
【００５１】
実施の形態４．
次に本発明の他の実施形態について図１５及び図１６を用いて説明する。上記実施の形態による航空管制支援システムでは、中央制御装置１１，１１ｂ及び１１ｃ等において算出された後方乱気流の衰退予測時間情報又は後続機の離陸予測時間情報は、例えば管制塔内に配備される表示装置１２の表示部２２に表示されて管制官への安全かつ効率的な航空管制を促すものであったが、このような後方乱気流の衰退予測時間情報及び後続機の離陸予測時間情報の内容を離陸待機又は着陸待機状態となっている後続機側のパイロットに対して知らせるようにしてもよい。本実施の形態による航空管制支援システムは、上述したような後方乱気流の衰退予測時間および後続機の離陸予測時間を表示装置において表示させるだけでなく、これらの情報を例えば滑走路端で離陸待機状態となっている後続機側に無線送信し、管制官の管制指示とは別に航空機側のパイロットが後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流の衰退時間などを確認できるようにしたものである。
【００５２】
図１５はこの発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図、図１６は図１５に示す中央制御装置１１ｄの具体的構成であって、特に後方乱気流の衰退時間の予測およびこの後方乱気流の衰退時間情報を対応する音声信号に変換処理する行う部分を具体的に示した部分ブロック構成図である。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。図１５及び図１６において、３５は中央制御装置１１ｄから出力された例えば後方乱気流の衰退時間情報に対応する音声信号を滑走路端で離陸待機状態となっている後続機などに対して無線送信する対空無線装置、３６は中央制御装置１１ｄにおける衰退時間予測部２０から出力された後方乱気流の衰退予測時間情報を対応する音声信号に変換して対空無線装置３５に出力する音声信号変換部である。図１６に示すように、本実施の形態による航空管制支援システムは後方乱気流の衰退時間のみを予測するものであるが、後続機の離陸予測時間情報を対応する音声信号に変換して航空機側へ送信することも可能であり、上記実施の形態３．による航空管制支援システムなどに対しても同様にして適用することが可能である。
【００５３】
次に動作について説明する。中央制御装置１１ｄの衰退時間予測部２０において後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流についての衰退時間の予測処理が行われると、この後方乱気流の衰退予測時間情報は表示装置１２だけでなく音声信号変換部３６にも出力される。音声信号変換部３６は衰退時間予測部２０からの後方乱気流の衰退予測時間情報が入力されると、この衰退予測時間情報を対応する音声信号に変換し対空無線装置３５に対して出力する。対空無線装置３５は音声信号変換部３６によって対応する音声信号に変換された後方乱気流の衰退予測時間情報を無線変調し航空機側、例えば滑走路端で離陸待機状態となっている後続機に対して無線送信する。なお、航空機側には対空無線装置３５から送信された無線信号を受信してその内容を航空機側のパイロットに対して伝達する伝達手段を設けることにより、対空無線装置３５から無線送信された後方乱気流の衰退予測時間情報を航空機側のパイロットに対して知らせることが可能である。
【００５４】
図１７は本実施の形態による航空管制支援システムを実施するための具体的構成であって、例えば管制塔などから無線送信された各種管制情報を受信して航空機側のパイロットに知らせる管制情報伝達手段を示すブロック構成図である。図１７において、３７は対空無線装置３５から送信された無線信号を受信することができる対空無線受信機、３８は対空無線受信機３７により受信された音声信号が入力され、上述したような中央制御装置１１ｄの衰退時間予測部２０において予測された後方乱気流の衰退予測時間を音声出力する音声出力手段である。
【００５５】
このように、衰退時間予測部２０により予測された後方乱気流の衰退予測時間情報が表示装置１２の表示部２２に表示されるだけでなく、航空機側に無線送信され航空機側においてパイロットに対して音声出力されるので、管制官に対してより安全で効率的な航空管制を促すことができるだけでなく、管制官の管制指示の的確性をパイロット側において確認して離着陸の動作を行うことができ、より安全で効率的な航空管制を実現することができる。通常、滑走路上空に航空機の離着陸に伴う後方乱気流が発生した場合、管制官は後続機の安全性を考慮し十分な時間間隔をおいた又はこのような後方乱気流による影響を考慮した管制基準に則った管制指示を行うので、後続機の安全性は十分に確保されるが、本実施の形態による航空管制支援システムによれば、管制官と航空機側のパイロットによる二重の確認が可能となるので、従来のような十分な時間間隔をおいた管制基準に則った管制指示に劣らない十分な安全性と航空管制の効率化を実現することができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態による航空管制支援システムによれば、例えば中央制御装置１１ｄの衰退予測部２０において予測された後方乱気流の衰退予測時間情報などを航空機側に無線送信し、航空機側のパイロットが当該衰退予測時間情報の内容を確認することができるようにしたので、上記実施の形態による発明と同様の効果に加えて滑走路上空に発生した後方乱気流の衰退について管制官と航空機側のパイロットによる二重の確認が可能となり、より安全で効率的な航空管制を実現することができる。
【００５７】
実施の形態５．
次に本発明の他の実施形態について図１8及び図２０を用いて説明する。上記実施の形態による航空管制支援システムでは、中央制御装置１１ｄにおいて算出された後方乱気流の衰退予測時間情報又は後続機の離陸予測時間情報を対応する音声信号に変換して航空機側に無線送信するというものであったが、このように後方乱気流の衰退予測時間情報又は後続機の離陸予測時間情報を航空機側で音出力するものではそのときの音声出力レベルが小さい場合、その内容が正確にパイロットに対して伝達されないことが考えられる。本実施の形態による航空管制支援システムは、上述したような後方乱気流の衰退予測時間情報および後続機の離陸予測時間情報を対応するメッセージ信号に変換して航空機側に無線送信することにより、航空機側のパイロットが後方乱気流の衰退予測時間などを目視にて確認できるようにするものである。
【００５８】
図１８はこの発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図、図１９は図１８に示す中央制御装置１１ｅの具体的構成であって、特に後方乱気流の衰退時間の予測およびこの後方乱気流の衰退時間情報を対応するメッセージ信号に変換処理する行う部分を具体的に示した部分ブロック構成図である。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。図１９において、３９は中央制御装置１１ｅにおける衰退時間予測部２０から出力された後方乱気流の衰退予測時間情報を対応するメッセージ信号に変換して対空無線装置３５に出力するメッセージ変換部である。図１９に示すように、本実施の形態による航空管制支援システムは後方乱気流の衰退時間のみを予測するものであるが、後続機の離陸予測時間情報を対応する音声信号に変換して航空機側へ送信することも可能であり、上記実施の形態３．による航空管制支援システムなどに対しても同様にして適用することが可能である。
【００５９】
次に動作について説明する。衰退時間予測部２０による後方乱気流の衰退時間の予測までは上記実施の形態４．による航空管制支援システムと同様である。メッセージ変換部３９は衰退時間予測部２０からの後方乱気流の衰退予測時間情報が入力されると、この衰退予測時間情報を対応するメッセージ信号に変換し対空無線装置３５に対して出力する。対空無線装置３５はメッセージ変換部３９によって対応するメッセージ信号に変換された後方乱気流の衰退予測時間情報を無線変調し航空機側、例えば滑走路端で離陸待機状態となっている後続機に対して無線送信する。また、図２０は本実施の形態による航空管制支援システムを実施するための具体的構成であって、例えば管制塔などから無線送信された各種管制情報を受信して航空機側のパイロットに知らせる管制情報伝達手段を示すブロック構成図である。図２０において、４０は対空無線受信機３７により受信されたメッセージ信号が入力され、このメッセージ信号を航空機内に設けられた機上表示装置４１の表示形式に応じた表示信号に変換する表示変換回路である。
【００６０】
図２０に示すように、対空無線装置３５から無線送信された衰退予測時間情報に対応するメッセージ信号は航空機内に設けられた機上表示装置４１の表示形式に応じた表示信号に変換され、機上表示装置４１に表示される。このように、衰退時間予測部２０により予測された後方乱気流の衰退予測時間情報が表示装置１２の表示部２２に表示されるだけでなく、航空機側に設けられた機上表示装置４１において表示されるので、航空機側のパイロットは目視にて管制官の管制指示の的確性を確認することができ、より安全で効率的な航空管制を実現することができる。
【００６１】
なお、図２１は機上表示装置４１の表示例を示す表示説明図である。図２１において、４２は機上表示装置４１の表示部に表示されたメッセージ文の文例であり、例えば、滑走路１６Ｌの離陸側観測範囲（出発域）２ＮＭ（ＮＡＵＴＩＣＡＬ  ＭＩＬＥ：海里）の位置に風速差が３６ｆｔの後方乱気流が発生し、かつ、当該後方乱気流の衰退予測時間が１０時３１分であること示している（例えば、出発域はＤＥＰ、到着域はＡＲＲで表す）。このように、機上表示装置４１においては例えば図２１に示すような後方乱気流についてのメッセージ文を表示部に表示すればよい。
【００６２】
以上のように、本実施の形態による航空管制支援システムによれば、例えば中央制御装置１１ｅの衰退予測部２０において予測された後方乱気流の衰退予測時間情報などをメッセージ信号に変換して航空機側に無線送信し、航空機側の機上表示装置４１に表示するようにしたので、航空機側のパイロットが当該衰退予測時間情報などの内容を目視にて確認することができ、音声出力に比べてさらに容易に当該衰退予測時間情報などの内容を確認することができ、より安全で効率的な航空管制を実現することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、過去の後方乱気流の衰退時間情報を蓄積したデータ蓄積手段から後方乱気流が発生したときの空港内の風向、風速情報及び空港面内の温度情報に基づいて後方乱気流の衰退時間情報を読み出し、その読み出された衰退時間情報から後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の衰退予測時間を算出する衰退時間予測手段と、その算出された衰退予測時間を前記後方乱気流検出手段により検出された後方乱気流の情報が表示された表示画面と同一画面上に表示させる表示手段とを設けたので、管制官が滑走路上空に発生した後方乱気流について正確な衰退予測時間を得ることができ、飛行便数の増大に対応しうる一方、安全な航空管制を実現することができる。
【００６４】
また、他の発明によれば、さらに衰退時間予測手段により算出された衰退予測時間の情報を音声信号又はメッセージ信号に変換して離陸又は着陸待機している航空機に対して送信する送信手段を設けたので、航空機側において管制官による管制指示の的確性を確認することができ、飛行便数の増大に対応しうる一方、より安全な航空管制を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図である。
【図２】  図１に示すような後方乱気流検出手段による後方乱気流の観測状況を説明する観測状況説明である。
【図３】  図１に示す中央制御装置１１の具体的構成を部分的に示す部分ブロック構成図である。
【図４】  中央制御装置１１における後方乱気流の衰退時間の予測処理について具体的処理手順を示すフローチャート図である。
【図５】  図１に示す表示装置１２の具体的構成を示す部分ブロック構成図である。
【図６】  図１に示す表示装置１２における表示例を示す表示画面説明図である。
【図７】  図６に示す表示例を部分的に示した表示画面説明図である。
【図８】  この発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図である。
【図９】  図８に示す中央制御装置１１ｂの具体的構成を部分的に示す部分ブロック構成図である。
【図１０】  図８に示す後方乱気流検出手段８により検出された後方乱気流の時間変化の例を示す衰退パターン説明図である。
【図１１】  この発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図である。
【図１２】  図１１に示す中央制御装置１１ｃの具体的構成を部分的に示す部分ブロック構成図である。
【図１３】  中央制御装置１１ｃにおける後方乱気流の衰退時間の予測処理について具体的処理手順を示すフローチャート図である。
【図１４】  図１１に示す表示装置１２における表示例を部分的に示した画面説明図である。
【図１５】  この発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図である。
【図１６】  図１５に示す中央制御装置１１ｄの具体的構成を部分的に示す部分ブロック構成図である。
【図１７】  図１５に示す対空無線装置３５からの無線信号を受信して航空機側のパイロットに音声出力する手段を示すブロック構成図である。
【図１８】  この発明の他の実施の形態による航空管制支援システムを示すブロック構成図である。
【図１９】  図１８に示す中央制御装置１１ｅの具体的構成を部分的に示す部分ブロック構成図である。
【図２０】  図１８に示す対空無線装置３５からの無線信号を受信して航空機側のパイロットにメッセージを表示する手段を示すブロック構成図である。
【図２１】  図２０に示す機上表示装置４１における表示例を示す表示画面説明図である。
【符号の説明】
１  航空機検出手段、２  気象情報入手手段、３  後方乱気流検出手段、
４  空港面探知レーダ装置、９光送受信機、１１  中央制御装置、
１２  表示装置、１３  データ蓄積手段、２０，３２  衰退時間予測手段、
２１  画像合成処理、２２  表示部、２５，２６，２７  サブウィンドウ、
３３  離陸時間予測部、３５  対空無線装置
【図１】
0003664066.tif 000002
【図２】
0003664066.tif 000003
【図３】
0003664066.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003664066.tif 000008
【図８】
0003664066.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003664066.tif 000011
【図１１】
0003664066.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003664066.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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