(57)【要約】      （修正有）【課題】形式言語で表現されて、飛行期間中航空機に意図される運動及び構造の一義的な四次元記述を提供する航空機の意図の記述を生成する方法を提供する。【解決手段】飛行の意図の記述が分解されて飛行セグメントにわたる飛行の意図のインスタンスを提供する。飛行セグメントをすべて合わせると飛行期間にわたる。分解された飛行の意図は、ユーザ嗜好、運航状況、及び航空機性能による目的及び制約を用いて濃縮される。結果として得られる濃縮された飛行の意図は、各飛行セグメントが、関連付けられた航空機の運動自由度及び構造自由度をすべて閉じることを確認することにより、パラメトリックな航空機の意図の記述に変換される。少なくともいくつかの航空機の意図はパラメータ範囲を含んでおり、さらに、各パラメータ範囲のパラメータについて最適値を決定することによりパラメトリックな航空機の意図を最適化する。【選択図】図１
2014238827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形式言語で表現されて、飛行期間中航空機に意図される運動及び構造の一義的な四次元記述を提供する航空機の意図（１１４）の記述を生成する、コンピュータで実施される方法であって、
前記飛行期間にわたる飛行計画に対応する飛行の意図の記述（１０１）を取得することと、
前記飛行の意図の記述（１０１）が分解されて飛行の意図（１０１）のインスタンスが提供されていることを確認することであって、飛行の意図（１０１）の各インスタンスは飛行セグメントにわたっており、前記飛行セグメントをすべて合わせると前記飛行期間にわたる、確認することと、
各飛行セグメントについて、一又は複数の飛行の意図（１０１）のインスタンス、並びに／或いは開いた航空機の意図（１１４）の一又は複数のインスタンスを含む関連付けられた飛行セグメントの意図のデータセットを生成することであって、開いた航空機の意図（１１４）の各インスタンスは、少なくとも自由度１の運動について前記航空機の運動を記述することにより、前記関連付けられた少なくとも自由度１の運動を閉じる、及び／又は前記航空機の構造の記述を提供することにより、少なくとも自由度１の構造を閉じる、生成することと、
ユーザ嗜好に基づく濃縮のステップであって、飛行セグメントの意図のデータセットを、ユーザ嗜好データベースに格納された制約及び／又は目的と比較することと、前記飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的を特定することと、前記特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて前記飛行セグメントの意図のデータセットを濃縮することにより、濃縮された飛行の意図の記述（１０１）を提供することとを含み、ユーザ嗜好濃縮戦略に従って実行される前記ユーザ嗜好に基づく濃縮のステップと、
運航状況に基づく濃縮のステップであって、飛行セグメントの意図のデータセットを、運航状況データベースに格納された制約及び／又は目的と比較することと、前記飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的を特定することと、前記特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて前記飛行セグメントの意図のデータセットを濃縮することにより、さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）を提供することとを含み、運航状況濃縮戦略に従って実行される前記運航状況に基づく濃縮のステップと、
航空機性能に基づく濃縮のステップであって、飛行セグメントの意図のデータセットを、航空機性能データベースに格納された制約及び／又は目的と比較することと、前記飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的を特定することと、特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて前記飛行セグメントの意図のデータセットを濃縮することにより、もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）を提供することとを含む、航空機性能に基づく濃縮のステップと、
開いた航空機の意図（１１４）のインスタンスを完成させるステップであって、前記飛行セグメントの意図のデータセット内部の開いた航空機の意図（１１４）のインスタンスを、パラメトリックな航空機の意図（１１４）のインスタンスに変換することであって、すべての自由度が閉じているわけでない飛行セグメントの意図のデータセットを特定し、前記特定された飛行セグメントの意図のデータセットを、格納されている複数の完成戦略から一の完成戦略を選択し、その完成戦略に対応する航空機の意図のインスタンスを追加又は修正することにより、航空機の意図（１１４）の一又は複数のインスタンスを追加又は修正して、すべての自由度を閉じることにより完成させることによって、変換することと、前記飛行セグメントの意図のデータセットを照合することにより、形式言語で表現される前記飛行期間の完全に閉じたパラメトリックな航空機の意図（１１４）の記述を提供することとを含み、前記航空機の意図（１１４）のインスタンスを追加するステップが、パラメータ範囲を提供することにより前記パラメトリックな航空機の意図（１１４）の記述を形成することを含む、完成させるステップと、
前記パラメトリックな航空機の意図（１１４）の記述を最適化するステップであって、最適化戦略に従って各パラメータ範囲の前記パラメータについて最適な値を決定し、それにより前記完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）を生成することを含む、最適化するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成できない場合、
前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成されるまで、代替的な最適化戦略に従って、前記パラメトリックな航空機の意図の記述（１１４）を最適化する前記ステップを反復的に繰り返することを含む最適化ループを実行すること
をさらに含む、請求項１に記載の前記方法。
【請求項３】
前記最適化ループの実行後、前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成できない場合、
前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図（１１４）が生成されるまで、代替的な完成戦略に従って前記飛行の意図の記述（１０１）を完成させる前記ステップを反復的に繰り返すことを含む完成ループを実行すること、及び前記完成ループの各反復の間に前記最適化ループを実行すること
をさらに含む、請求項２に記載の前記方法。
【請求項４】
前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成できない場合、
前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、航空機の意図（１１４）が生成されるまで、代替的な完成戦略に従って前記飛行の意図の記述（１０１）を完成させる前記ステップを反復的に繰り返すことを含む完成ループを実行すること、及び前記完成ループの各反復の間に前記最適化ステップを実行すること
をさらに含む、請求項１に記載の前記方法。
【請求項５】
前記完成ループの実行後、前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成できない場合、
前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成されるまで、代替的な運航状況濃縮戦略に従う前記運航状況に基づく濃縮のステップと、それに続く前記航空機性能に基づく濃縮のステップとを反復的に繰り返すことを含む運航状況ループを実行すること、及び前記運航状況ループの各反復の間に前記完成ループを実行すること
をさらに含む、請求項３又は４に記載の前記方法。
【請求項６】
前記運航状況ループの実行後、前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成できない場合、
前記航空機性能に基づく濃縮により提供される前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述（１０１）に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が生成されるまで、代替的なユーザ嗜好濃縮戦略に従う前記ユーザ嗜好に基づく濃縮のステップを反復的に繰り返すことを含むユーザ嗜好ループを実行すること、及び前記ユーザ嗜好ループの各反復の間に前記運航状況ループを実行すること
をさらに含む、請求項５に記載の前記方法。
【請求項７】
前記運航状況データベースには、空域内における飛行に対する制限を含む制約が格納されており、
任意選択で、
前記飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約を特定することは、対応する飛行セグメントの間に前記航空機が通過する空域に影響する制約のみを特定することを含む、
請求項１から６のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項８】
前記ユーザ嗜好データベースには、運航上の嗜好を記述する情報を含む目的が格納されており、
任意選択で、
前記飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する目的を特定することは、例えば前記航空機を運航する航空会社の目的を特定することにより、対応する飛行セグメントの間に発生する飛行のフェーズに関する目的を特定することにより、又は対応する飛行セグメントの間に前記航空機が通過する空域に関する目的を特定することにより、航空機に関連付けられた目的を特定することを含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項９】
前記飛行の意図の記述（１０１）を完成させる前記ステップは、
影響する前記自由度により完成戦略を特定すること、及び特定された飛行セグメントにおける自由度を閉じる完成戦略を、その自由度に影響することが特定された前記戦略から選択すること、
並びに、任意選択で
適用される飛行のフェーズにより完成戦略を特定すること、及び自由度を閉じる完成戦略を、その自由度に影響することが特定されており、且つ前記特定された飛行セグメントに関連付けられた前記飛行のフェーズに適用されることが特定された前記戦略から選択すること
を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項１０】
前記パラメトリックな航空機の意図の記述（１１４）を最適化する前記ステップにおいて前記最適な値を決定することは、
前記最適化戦略に従って初期パラメータ値を生成することにより、航空機の意図の記述のモデルを形成することと、
前記航空機の意図の記述のモデルから軌道（１２２）を計算することと、
前記もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれる目的を使用して任意選択で形成されるメリット関数を用いて、前記軌道（１２２）のメリット関数値を計算することと、
前記パラメータ値の修正を反復的に繰り返し、前記結果として得られる軌道（１２２）を計算し、且つ前記結果として得られるメリット関数値を計算することにより、前記完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）が改善されたかどうかを決定し、それによって前記メリット関数値の改善により前記パラメータ値を最適化することと
を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項１１】
前記完全に閉じた航空機の意図の記述（１１４）に基づいて前記飛行期間の軌道（１２２）を計算すること、及び、任意選択で、前記航空機にその軌道（１２２）を飛行させること、又は前記軌道（１２２）を他の航空機の軌道と比較して衝突を特定すること
を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の前記方法を実行するようにプログラムされたコンピュータインフラストラクチャ。
【請求項１３】
請求項１２の前記コンピュータインフラストラクチャを備える航空機。
【請求項１４】
コンピュータ上で実行されると、前記コンピュータに、請求項１から１１のいずれか一項に記載の前記方法を実行させるコンピュータコード命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４の前記コンピュータプログラムが記録されている、コンピュータで読込可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形式言語を使用して表現される航空機の意図（ｉｎｔｅｎｔ）の記述を形成する方法を提供することに関する。このような記述は、航空機の経路を一義的に予測することを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
航空機の軌道を予測することができることは、複数の理由で有用である。軌道とは、航空機の経路の四次元の記述を意味しており、例えば航空機の三次元の位置が、時間的に連続する時点の各々において特定される。このような記述は、時間の経過に伴う航空機の状態の進展ということができ、このような状態には、航空機の質量中心の位置、並びに速度、姿勢、及び重量といった航空機の動きの他の側面が含まれうる。
【０００３】
航空交通流管理（ＡＴＭ）は、航空機の四次元の軌道を予測する能力の向上により利益を得る。航空交通流管理は、航空機の安全間隔の責任を担い、空港周辺といった混雑した空間において特に大変なタスクである。正確な四次元軌道の予測に基づくＡＴＭ意思決定支援ツールは、安全性を維持しながら膨大な数の航空機に対処することを可能にする。
【０００４】
航空機の四次元軌道を予測することができれば、例えば、無人航空ビークル（ＵＡＶ）の飛行計画のプログラミング、並びにそれらの軌道の指揮及びコンフリクト解消において、ＵＡＶのような自律ビークルの管理にも利益となる。
【０００５】
航空機の四次元軌道を一義的に予測するためには、航空機の挙動と大気条件の両方のモデルとなる一組の微分方程式を解かなければならない。複数の異なる組の微分方程式を使用することができ、それらの中には航空機を自由度６の移動システムとして取扱うものと、航空機を自由度３の運動を有する質量点として取り扱うものがある。加えて、航空機の構造に応じて制御コマンドに対する反応は異なるため、運動方程式を解くために航空機の構造に関する情報が必要となる。したがって、さらなる構造の自由度には、航空機の構造を記述する定義が必要である。例えば、自由度３の構造が、ランディングギヤの構造、スピードブレーキの構造、及び揚力装置の構造を定義するために使用される。したがって、航空機の意図は、一義的な軌道を定義するために自由度６を閉じる（ｃｌｏｓｅ）ことを必要とし、この自由度のうち３度は航空機の三つの軸方向への運きに対応し、残りの３度は航空機の構造に対応する。
【０００６】
演算プロセスは、航空機の意図に対応する入力、例えば形式言語を使用して表現される航空機の意図の記述を必要とする。航空機の意図の記述は、航空機が飛行する軌道を一義的に予測するために十分な情報を提供する。航空機の意図の記述は、通常、飛行の意図から得られる。飛行の意図は、航空機がどのように飛行するかに関する基本的な情報であるが、航空機の軌道の一義的な決定を可能にするために十分な情報は提供しない。航空機の意図は、基本コマンド、ガイダンスモード、並びに、パイロット及び／又は飛行管理システムによる制御入力を包含した情報を含み、これらは航空機の意図の記述において形式言語として表現される。
【０００７】
航空機の意図は、飛行の意図とは区別される。飛行の意図は、飛行計画の構想の一般化と考えられるので、意図された又は要求されたルートのような動作上の制約と目的とを反映し、形式言語を使用して表現することができる。航空機の意図の一のインスタンスは、航空機の自由度の少なくとも一つがどのように閉じられるかを示すために十分な情報を提供するが、飛行の意図の一のインスタンスはそれを提供しない。例えば、飛行の意図の一のインスタンスは、３２０００フィートから３８０００フィートへの上昇に対応し、よって上昇がどのように実行されるかを開いた（ｏｐｅｎ）ままにする一方、航空機の意図の一のインスタンスは、毎分２０００フィートの上昇率を用いた３２０００フィートから３８０００フィートへの上昇に対応する。
【０００８】
飛行の意図は、すべての自由度を閉じるために必要な情報の一部しか含まないため、航空機の軌道を一義的に定義しない。換言すれば、残りの開いている自由度は、所与の飛行の意図を満足するであろう航空機の起動が多数計算される可能性があることを意味する。このように、飛行の意図は、飛行の基本的な青写真とみなすことができるが、これには軌道を一義的に算出するために必要な特定の詳細が欠けている。
【０００９】
このように、すべての自由度を閉じて、飛行すべき四次元軌道の一義的な予測を可能にする航空機の意図を導くためには、追加情報を飛行の意図と組み合わせなければならない。すべての自由度を閉じない航空機の意図の記述を、開いた航空機の意図の記述と呼ぶ。
【００１０】
航空機の意図は、運動方程式を解くことを可能にするために提示される一組のパラメータを用いて表現される。これらパラメータは、開いたままでもよく（例えば、許容可能なパラメータの範囲を規定する）、特定の値として規定されてもよい。前者はパラメトリックな航空機の意図と呼ばれ、特定の値ですべてのパラメータが規定される、完全に閉じた航空機の意図と呼ばれる後者とは区別される。このように、開いた航空機の意図の記述は、パラメトリックな航空機の意図のインスタンスを追加してパラメトリックな航空機の意図の記述を形成することにより完成する。パラメトリックな航空機の意図の記述は、次いで、各パラメータ範囲について特定の値を決定し、完全に閉じた航空機の意図の記述を形成することにより最適化される。航空機の意図のこれら定式化を実施するために、形式言語の理論が使用される。航空機の意図の記述言語により、航空機の意図のインスタンスを表現する許容可能な組み合わせを統制する命令及び規則の組が提供され、それにより航空機の軌道の予測が可能となる。同様に、飛行の意図の記述言語により、制約及び目的といった飛行の意図のインスタンスが表現可能となり、且つ開いた航空機の意図の記述を組み込むことが可能となる。
【００１１】
本出願人による欧州特許出願公開第２０４０１３７号には、航空機の意図がさらに詳細に記載されている。また、本出願人による欧州特許出願公開第２４８２２６９号には、飛行の意図がさらに詳細に記載されている。
【発明の概要】
【００１２】
このような背景を鑑み、本発明は、形式言語で表現されて、飛行期間中航空機に意図される運動及び構造の一義的な四次元記述を提供する航空機の意図の記述を生成する、コンピュータで実施される方法を提供するものである。飛行期間は、離陸から着陸までの飛行の全部又は一部とすることができ、地上におけるタキシングも含みうる。四次元記述は軌道に対応することができ、例えば航空機の経路の四次元記述は、連続する時点の各々における航空機の三次元位置と規定することができる。このような記述は、時間の経過に伴う航空機の状態の進展ということができ、このような状態には、航空機の質量中心の位置、並びに速度、姿勢、及び重量といった航空機の動きの他の側面が含まれうる。
【００１３】
方法は、飛行期間にわたる飛行計画に対応する飛行の意図の記述を取得することを含む。この飛行の意図の記述は、パイロットによって生成されるか、又は航空機内の飛行管理ソフトウェアによって自動的に生成される。
【００１４】
次いで、方法は、飛行の意図の記述を分解することにより、飛行期間を飛行セグメントにどのように分割するかを定義する飛行の意図のインスタンスを提供することを含む。飛行の意図の各インスタンスは、単一の飛行セグメント、又は整数個の飛行セグメントにわたっていてよい。飛行セグメントをすべて合わせると飛行期間にわたる。このように、飛行の意図の記述に含まれる飛行の意図のインスタンスを検討及び使用して、飛行の意図のインスタンスがアクティブである時間間隔に対応する飛行セグメントが定義される。このように、飛行期間は連続する飛行セグメントに分割され、飛行セグメント間の境界は、アクティブになる又は終了する飛行の意図のインスタンスに対応している。分解が済んでいることを確認することは、受け取られた飛行の意図の記述がこのように分解されていることをチェックすることに相当するか、又は分解を実行することに相当しうる。
【００１５】
各飛行セグメントについて、方法は、開いた航空機の意図の一又は複数のインスタンスを含む、関連の飛行セグメントの意図のデータセットを生成することを含む。このような記述は、飛行セグメント中に運動及び／又は構造の特定の自由度をどのように閉じるかを導く情報を提供する。飛行の意図の各インスタンスがアクティブである時間間隔を、本明細書では概してその実行間隔と呼ぶ。各飛行セグメントは、一般に開いた航空機の意図の複数のインスタンスを含む飛行セグメントの意図のデータセットによって記述される。例えば、飛行セグメントの意図のデータセットは、上下方向経路に関連性をゆする開いた航空機の意図のインスタンスと、左右方向経路に関連性を有する開いた航空機の意図の別のインスタンスとを含む。
【００１６】
本方法は、基本的な飛行の意図の記述の、追加情報による濃縮（ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）を見る。このような濃縮は、少なくとも三段階にわたって実行される。
【００１７】
第１に、ユーザ嗜好に基づく濃縮の段階が実行され、飛行セグメントの意図のデータセットが、ユーザ嗜好データベースに格納されている制約及び／又は目的と比較される。飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的が特定され、特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて飛行の意図の記述が濃縮されることにより、濃縮された飛行の意図の記述が提供される。この情報は、飛行の意図の新規のインスタンスとして、又は飛行の意図の既存のインスタンスを修正することにより、追加される。ユーザ嗜好に基づく濃縮は、ユーザ嗜好濃縮戦略に従って実行される。
【００１８】
第２に、運航状況に基づく濃縮の段階が実行され、飛行セグメントの意図のデータセットが、運航状況データベースに格納されている制約及び／又は目的と比較される。飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的が特定され、特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて飛行の意図の記述が濃縮されることにより、さらに濃縮された飛行の意図の記述が提供される。この情報は、飛行の意図の新規のインスタンスとして、又は飛行の意図の既存のインスタンスを修正することにより、追加される。運航状況に基づく濃縮は、運航状況濃縮戦略に従って実行される。
【００１９】
第３に、航空機性能に基づく濃縮の段階が実行され、飛行セグメントの意図のデータセットが、航空機性能データベースに格納されている制約及び／又は目的と比較される。飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的が特定され、特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて飛行の意図の記述が濃縮されることにより、もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述が提供される。この情報は、飛行の意図の新規のインスタンスとして、又は飛行の意図の既存のインスタンスを修正することにより、追加される。これは、航空機性能濃縮戦略に従って実行される。
【００２０】
次に、方法は、飛行セグメントの意図のデータセットから抽出された、開いた航空機の意図の記述を完成させるステップを含む。このような完成は、もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述の飛行セグメントの意図のデータセットに含まれる、開いた航空機の意図のインスタンスを、パラメトリックな航空機の意図のインスタンスに変換することを含み、このような変換は、すべての自由度が閉じているわけでない飛行セグメントの意図のデータセットを特定し、特定された飛行セグメントの意図のデータセットを、一又は複数の航空機の意図のインスタンスを追加してすべての自由度を閉じることにより完成させることで行われる。航空機の意図のインスタンスは、パラメトリックな航空機の意図のインスタンスであるか、又は特定のパラメータ値を提供する航空機の意図のインスタンスである。これは、格納された複数の完成戦略から選択された一の完成戦略にしたがい、その完成戦略に対応する航空機の意図のインスタンスを追加することにより実行される。完成戦略は、飛行セグメントに影響する制約及び／又は目的を考慮し、航空機の意図に関して表現された適切な一連の操作を選択してそれらを満足させる。飛行セグメントの意図のデータセットを照合することにより、飛行期間について形式言語で表現されたパラメトリックな航空機の意図の記述が提供される。航空機の意図のインスタンスを追加するステップは、パラメトリックな航空機の意図のインスタンスを提供することにより、パラメトリックな航空機の意図の記述を形成することを含む。
【００２１】
三つの濃縮ステップのいずれかの間に、飛行セグメントの意図のデータセットに含まれる、開いた航空機の意図のインスタンスが、十分な情報を用いて濃縮されて、すべての自由度が閉じる場合がある。このような場合、完成ステップは不要である。
【００２２】
完成後、パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化するステップが実行され、最適化戦略に従って各パラメータ範囲のパラメータについて最適な値が決定され、それにより完全に閉じた航空機の意図の記述が生成される。
【００２３】
このように、本発明により、飛行の意図の記述を濃縮する三段階式の方法が提供される。第１に、飛行の意図の記述はユーザ嗜好を用いて濃縮される。第２に、濃縮された飛行の意図の記述は運航状況を用いてさらに濃縮される。これは、濃縮された飛行の意図の記述に関連性を有する目的及び／又は制約を特定することにより実行される。その結果、このプロセスは、ユーザ嗜好に基づく濃縮の間に飛行の意図の記述に既に追加されている情報により導かれる。次いで、さらに濃縮された飛行の意図の記述は、航空機性能を用いてもう一段階さらに濃縮される。これは、さらに濃縮された飛行の意図の記述に関連性を有する目的及び／又は制約を特定することにより実行されるので、ユーザ嗜好及び運航状況に従って追加された情報により導かれる。
【００２４】
したがって、ユーザ嗜好は運航状況に優先し、運航状況は航空機性能に優先するという階層が存在する。すなわち、飛行の意図の、完全に閉じた航空機の意図への変換を導くために、ユーザ嗜好が第１に用いられる。次いで、変換を導くために運航状況が用いられるが、これは飛行の意図の記述に既に組み込まれているユーザ嗜好により影響される。最後に、飛行の意図の記述に既に組み込まれているユーザ嗜好及び運航状況に適用するように、飛行の意図の記述を濃縮するために航空機性能が用いられる。このような構造的アプローチは有益であることが分かっている。
【００２５】
方法は、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての制約（及び任意選択で目的）を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されるかどうかを、確認のうえ決定することを含むことができる。
【００２６】
航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、方法は、第１に、最適化ループを実行し、代替え的最適化戦略に従ってパラメトリックな航空機の意図の記述を最適化するステップを反復的に繰り返すことを含む。このような反復は、少なくとも、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されるまで繰り返される。すべての制約及び／又は目的を満足させる代替え的な航空機の意図の記述を提供するために、さらなるループを実行してもよい。
【００２７】
最適化ループの実行後も、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、方法は、さらに、完成ループを実行し、代替え的完成戦略に従ってパラメトリックな航空機の意図を用いて開いた航空機の意図の記述を完成させるステップを反復的に繰り返すことを含む。完成ループの各反復の間に、方法は、最適化ループを実行することを含んでもよい。完成ループ及び最適化ループの反復は、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されるまで続けられる。すべての制約及び／又は目的を満足させる、完全に閉じた代替え的な航空機の意図の記述を提供するために、さらなるループを実行してもよい。
【００２８】
完成ループの実行後も、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、方法は、さらに、運航状況ループを実行し、代替え的運航状況濃縮戦略による運航状況に基づく濃縮のステップの後、航空機性能に基づく濃縮のステップを反復的に繰り返すことを含む。運航状況ループの各反復の間に、方法は、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されるまで、上述のような完成ループを実行することを含むことができる。すべての制約及び／又は目的を満足させる代替え的な航空機の意図の記述を提供するために、さらなるループを実行してもよい。
【００２９】
運航状況ループの実行後も、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、方法は、さらに、ユーザ嗜好ループを実行し、代替え的ユーザ嗜好濃縮戦略によるユーザ嗜好に基づく濃縮のステップを反復的に繰り返すことを含む。ユーザ嗜好ループの各反復の間に、方法は、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されるまで、上述のような運航状況ループを実行することを含むことができる。すべての制約及び／又は目的を満足させる、完全に閉じた代替え的な航空機の意図の記述を提供するために、さらなるループを実行してもよい。
【００３０】
上述のループは、すべての制約及び／又は目的を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されることを確認しようとするものである。これは、上述の階層を依然として保存しながら行われる。すなわち、すべての制約及び／又は目的を満足させようとするとき、ユーザ嗜好ループは試行される最後のループであるので、ユーザ嗜好は最後の手段としてのみ変更される。最後から２番目のループは運航状況ループであり、やはり階層のその位置に運航状況を保存している。方法は、好ましくは、最初の手段として異なる最適化戦略を試行し、次いで異なる完成戦略を試行する。これらが失敗したときのみ、方法は好ましさに劣る軌道を生じうる、異なる運航状況戦略とユーザ嗜好戦略との試行に進む。
【００３１】
飛行セグメントの意図のデータセット内部において開いた航空機の意図のインスタンスを完成させるステップは、それらが影響する自由度により完成戦略を特定すること、及び特定された飛行セグメントにおける自由度を閉じる完成戦略を、その自由度に影響することが特定された戦略から選択することを含む。任意選択で、方法は、それが適用される飛行のフェーズにより完成戦略を特定すること、及び自由度を閉じる完成戦略を、その自由度に影響することが特定されており、且つ特定された飛行セグメントに関連付けられた飛行のフェーズに適用すされることが特定された戦略から選択することを含む。
【００３２】
少なくともいくつかの飛行セグメントの意図のデータセットは、パラメータ範囲を有するパラメトリックな航空機の意図のインスタンスを含む。方法は、さらに、各パラメータ範囲のパラメータについて最適な値を決定することにより、パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化することを含む。最適な値を決定することは、初期パラメータ値を生成することにより完全に閉じた航空機の意図の記述のモデルを形成すること、及び完全に閉じた航空機の意図の記述のモデルに基づいて軌道を計算することを含む。次いで、メリット関数を用いて、軌道のメリット関数値が計算される。この後、パラメータ値の修正が繰り返されて、結果として得られる軌道が計算され、結果として得られるメリット関数値が計算されることにより、完全に閉じた航空機の意図の記述が改善されたかどうかが決定され、よってメリット関数値の改善によりパラメータ値が最適化される。任意選択で、いくつかの飛行セグメントの意図のデータセットに、関連付けられた飛行セグメントに関連性を有する一又は複数の目的による影響を与えることができる。これら目的は、メリット関数を形成するために使用することができる。
【００３３】
ユーザ嗜好データベースの中には、運航上の嗜好を記述する情報を含む目的が格納されている。目的は、ユーザの嗜好に対応し、安全と効率とを志向している。ユーザは、航空会社に相当するか、又はパイロットに相当しうる。目的は、このような運航上の嗜好を記述する情報を含むユーザ嗜好モデル内に格納される。例示的なユーザ嗜好として、ペイロード重量の最大化、燃料消費の最小化、超過飛行料の最小化、着陸料の最小化、整備費用の最小化といった運航収益；ＣＯｘ及びＮＯｘ排出の最小化、騒音放射の最小化といった環境影響；並びに乗客の快適性の増大（例えば、急激且つ極端な操作の回避）、及び遅延短縮といったサービス品質が挙げられる。
【００３４】
飛行セグメント記述に関連性を有するユーザ嗜好データベースから目的を特定することは、航空機に関連付けられた目的を特定することを含む。飛行セグメントの記述に関連性を有する目的を特定することは、航空機を運航する航空会社の目的を特定することにより、対応する飛行セグメントの間に発生する飛行のフェーズに関する目的を特定することにより、又は対応する飛行セグメントの間に航空機が通過する空域に関する目的を特定することにより、航空機に関連付けられた目的を特定することを含む。これにより、現在の飛行セグメントに関連性を有さない目的が効率的にフィルタリングされる。例えば、目的は、航空機の種類に関連しない場合、無視される。
【００３５】
運航状況データベースには、空域内における飛行に対する制限を含む制約が格納されている。例えば、運航状況データベースは、制限された空域、地形、及び他の航行上の危険、並びに、空港に出入りする際に従うべき標準ターミナル到着方式（ＳＴＡＲ）、及び標準計器出発（ＳＩＤ）のような航空交通要件の詳細を含むことができる。飛行セグメントの記述に関連性を有する制約を特定することは、対応する飛行セグメントの間に航空機が通過する空域に影響する制約のみを特定することを含む。
【００３６】
一般に、飛行期間の開始時における航空機の一組の初期条件の記述が必要である。初期条件のこのような記述は、取得される飛行の意図の記述の一部でありうる。代替的に、方法は、さらに、飛行期間の開始時における航空機の一組の初期条件の記述を取得すること、及び飛行の意図の記述及び初期条件が分解されて、開いた航空機の意図の記述が提供されていることを確認することを含む。
【００３７】
上記のように、飛行の意図のインスタンス及び航空機の意図は、航空機の構造の情報及び記述を含むことができる。航空機の構造は、航空機の意図において定義を必要とする自由度にグループ化される。例えば、ランディングギヤの構造を定義する１度と、フラップのような高揚力装置の構造を定義する１度と、スピードブレーキの構造を定義する１度とからなる自由度３度の構造が必要になる。ランディングギヤは格納状態又は展開状態として定義され、スピードブレーキも格納状態及び展開状態として定義される。高揚力構造は、例えば格納位置と複数の展開位置とに対応する、もっと多くの状態を有しうる。
【００３８】
その結果として、航空機は、自由度６、すなわち運動自由度３と、ランディングギヤ、高揚力装置、及びスピードブレーキに対応する構造自由度３とを有する航空機の意図によって定義される。
【００３９】
運動自由度３とは、左右方向プロファイルに対応する１度と、上下方向プロファイルに対応する２度である。上下方向プロファイルに関連する２度を閉じるためには、飛行の意図により、上下方向経路、速度、及び推進という航空機の動きの三つの側面のうちの二つの記述が提供される必要がある。
【００４０】
目的が航空機の構造に関連している場合がある。例えば、離陸後の上昇に対応する飛行セグメントは、騒音到達範囲を最小化するという目的を有することができ、これにより航空機の構造に対するアクションが要求されうる。
【００４１】
上記方法のいずれもが、さらに、様々な用途に使用される完全に閉じた航空機の意図の記述に基づいて、飛行期間の軌道を計算することを含みうる。例えば、パイロットが検査を行うために、軌道を利用可能にすることができる。或いは、パイロットが手動で、又は自動操縦装置により自動で、航空機に軌道を飛行させることができる。完全に閉じた航空機の意図の記述、及びその結果得られる軌道を、航空交通管制が使用することができる。例えば、航空交通管制は、このようにして見出される軌道を比較して、航空機間の衝突を特定することができる。
【００４２】
上述から明らかであるように、コンピュータ及びコンピュータプロセッサが本発明を実施するために適している。用語「コンピュータ」及び「プロセッサ」は、最も一般的な形式を意味する。例えば、コンピュータは、パーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータ、個別のコンピュータからなるネットワーク、ラップトップコンピュータ、タブレット、ＰＤＡなどのハンドヘルドコンピュータ、又は他のいずれかのプログラマブルデバイスに対応しうる。さらに、コンピュータ及びコンピュータプロセッサの代替品が可能である。プログラマブルロジックコントローラといった、プログラムされた電子コンポーネントを使用してもよい。このように、本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及びこれら三つの要素のいずれかの組合せで実施することができる。さらに、本発明は、コンピュータ上で実行されるとコンピュータに本発明の一又は複数の方法を実行させるコンピュータコード命令を含むコンピュータプログラムを記録した、コンピュータで読込可能な記憶媒体において実施されても、航空機のコンピュータインフラストラクチャにおいて実施されてもよい。コンピュータ及びプロセッサに対する上記の言及はすべて、本明細書に記載される代替え例に従って、及びそれら代替え例も考慮して、解釈されるべきである。
【００４３】
さらに、本発明は以下の条項による実施形態を含む。
【００４４】
条項１  形式言語で表現されて、飛行期間中航空機に意図される運動及び構造の一義的な四次元記述を提供する航空機の意図の記述を生成する、コンピュータで実施される方法であって、
飛行期間にわたる飛行計画に対応する飛行の意図の記述を取得することと、
飛行の意図の記述が分解されて飛行の意図のインスタンスが提供されていることを確認することであって、飛行の意図の各インスタンスは一の飛行セグメントにわたっており、飛行セグメントをすべて合わせると飛行期間にわたる、確認することと、
各飛行セグメントについて、一又は複数の飛行の意図のインスタンス、並びに／或いは一又は複数の開いた航空機の意図のインスタンスを含む関連付けられた飛行の意図のセグメントのデータセットを生成することであって、開いた航空機の意図の各インスタンスは、少なくとも自由度１の運動について航空機の運動を記述することにより、関連付けられた少なくとも自由度１の運動を閉じる、及び／又は航空機の構造の記述を提供することにより、少なくとも自由度１の構造を閉じる、生成することと、
ユーザ嗜好に基づく濃縮のステップであって、飛行セグメントの意図のデータセットを、ユーザ嗜好データベースに格納された制約及び／又は目的と比較することと、飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的を特定することと、特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて飛行セグメントの意図のデータベースを濃縮することにより、濃縮された飛行の意図の記述を提供することとを含み、ユーザ嗜好濃縮戦略に従って実行されるユーザ嗜好に基づく濃縮のステップと、
運航状況に基づく濃縮のステップであって、飛行セグメントの意図のデータセットを、運航状況データベースに格納された制約及び／又は目的と比較することと、飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的を特定することと、特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて飛行セグメントの意図のデータセットを濃縮することにより、さらに濃縮された飛行の意図の記述を提供することとを含み、運航状況濃縮戦略に従って実行される運航状況に基づく濃縮のステップと、
航空機性能に基づく濃縮のステップであって、飛行セグメントの意図のデータセットを、航空機性能データベースに格納された制約及び／又は目的と比較することと、飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約及び／又は目的を特定することと、特定された制約及び／又は目的を記述する情報を用いて飛行セグメントの意図のデータセットを濃縮することにより、もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述を提供することとを含む、航空機性能に基づく濃縮のステップと、
開いた航空機の意図のインスタンスを完成させるステップであって、飛行セグメントの意図のデータセット内の開いた航空機の意図のインスタンスを、パラメトリックな航空機の意図のインスタンスに変換することであって、すべての自由度が閉じているわけでない飛行セグメントの意図のデータセットを特定し、特定された飛行セグメントの意図のデータセットを、格納されている複数の完成戦略から一の完成戦略を選択してその完成戦略に対応する航空機の意図のインスタンスを追加又は修正することにより、一又は複数の航空機の意図のインスタンスを追加又は修正し、すべての自由度を閉じることにより完成させることによって、変換することと、飛行セグメントの意図のデータセットを照合することにより、形式言語で表現される、飛行期間中の完全に閉じたパラメトリックな航空機の意図の記述を提供することとを含み、航空機の意図のインスタンスを追加するステップが、パラメータ範囲を提供することによりパラメトリックな航空機の意図の記述を形成することを含む、完成させるステップと、
パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化するステップであって、最適化戦略に従って各パラメータ範囲のパラメータについて最適な値を決定し、それにより完全に閉じた航空機の意図の記述を生成することを含む、最適化するステップと
を含む方法。
【００４５】
条項２  航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、
航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されるまで、代替的な最適化戦略に従って、パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化するステップを反復的に繰り返することを含む最適化ループを実行すること
をさらに含む、条項１に記載の方法。
【００４６】
条項３  最適化ループの実行後、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、
航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図が生成されるまで、代替的な完成戦略に従って、飛行の意図の記述を完成させるステップを反復的に繰り返すことを含む完成ループを実行すること、及び完成ループの各反復の間に最適化ループを実行すること
をさらに含む、条項２に記載の方法。
【００４７】
条項４  航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、
航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、航空機の意図が生成されるまで、代替的な完成戦略に従って、飛行の意図の記述を完成させるステップを反復的に繰り返すことを含む完成ループを実行すること、及び完成ループの各反復の間に最適化ステップを実行すること
をさらに含む、条項１に記載の方法。
【００４８】
条項５  完成ループの実行後も、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、
航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成されるまで、代替的な運航状況濃縮戦略に従う運航状況に基づく濃縮のステップと、それに続く航空機性能に基づく濃縮のステップとを反復的に繰り返すことを含む運航状況ループを実行すること、及び運航状況ループの各反復の間に完成ループを実行すること
をさらに含む、条項３又は４に記載の方法。
【００４９】
条項６  運航状況ループの実行後も、航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述が生成できない場合、
航空機性能に基づく濃縮により提供されるもう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれるすべての目的及び制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図が生成されるまで、代替的なユーザ嗜好濃縮戦略に従うユーザ嗜好に基づく濃縮のステップを反復的に繰り返すことを含むユーザ嗜好ループを実行すること、及びユーザ嗜好ループの各反復の間に運航状況を実行すること
をさらに含む、条項５に記載の方法。
【００５０】
条項７  運航状況データベースには、空域内における飛行に対する制限を含む制約が格納されており、
任意選択で、
飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約を特定することは、対応する飛行セグメントの間に航空機が通過する空域に影響する制約のみを特定することを含む、条項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【００５１】
条項８  ユーザ嗜好データベースには、運航上の嗜好を記述する情報を含む目的が格納されており、
任意選択で、
飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する目的を特定することは、例えば航空機を運航する航空会社の目的を特定することにより、対応する飛行セグメントの間に発生する飛行のフェーズに関する目的を特定することにより、又は対応する飛行セグメントの間に航空機が通過する空域に関する目的を特定することにより、航空機に関連付けられた目的を特定することを含む、条項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【００５２】
条項９  飛行の意図の記述を完成させるステップは、
それが影響する自由度により完成戦略を特定すること、及び特定された飛行セグメントにおける自由度を閉じる完成戦略を、その自由度に影響することが特定された戦略から選択すること、
並びに、任意選択で
それが適用される飛行のフェーズにより完成戦略を特定すること、及び自由度を閉じる完成戦略を、その自由度に影響することが特定されており、且つ特定された飛行セグメントに関連付けられた飛行のフェーズに適用されることが特定されている戦略から選択すること
を含む、条項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【００５３】
条項１０  パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化するステップにおいて最適な値を決定することは、
最適化戦略に従って初期パラメータ値を生成することにより、航空機の意図の記述のモデルを形成することと、
航空機の意図の記述のモデルに基づいて軌道を計算することと、
もう一段階さらに濃縮された飛行の意図の記述に含まれる目的を使用して任意選択で形成されるメリット関数を用いて、軌道のメリット関数値を計算することと、
パラメータ値の修正を反復的に繰り返し、結果として得られる軌道を計算し、且つ結果として得られるメリット関数値を計算することにより、完全に閉じた航空機の意図の記述が改善するかどうかを決定し、それによってメリット関数値の改善によりパラメータ値を最適化すること
を含む、条項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【００５４】
条項１１  完全に閉じた航空機の意図の記述に基づいて飛行期間の軌道を計算すること、及び、任意選択で、航空機にその軌道を飛行させること、又は軌道を他の航空機の軌道と比較して衝突を特定することを含む、条項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【００５５】
条項１２  条項１から１１のいずれか一項に記載の方法を実行するようにプログラムされたコンピュータインフラストラクチャ。
【００５６】
条項１３  条項１２のコンピュータインフラストラクチャを備える航空機。
【００５７】
条項１４  コンピュータ上で実行されると、コンピュータに、条項１から１１のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータコード命令を含むコンピュータプログラム。
【００５８】
条項１５  条項１４のコンピュータプログラムが記録されている、コンピュータで読込可能な記憶媒体。
【００５９】
本発明の他の態様は、好ましいフィーチャと共に、特許請求の範囲に規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
本発明の理解を促すために、例示のみを目的として、添付図面を参照する好ましい実施形態を以下に記載する。
【００６１】
【図１】飛行の意図及び航空機の意図の記述を用いて航空機の軌道を算出するためのシステムを示している。
【図２】図１のシステムをさらに詳細に示している。
【図３】飛行の意図の記述の言語の要素を示している。
【図４】異なる種類のトリガ条件を示す線図である。
【図５】航空機の意図の記述を導出する方法を示している。
【図６】飛行セグメントの意図のデータセット内の、開いた航空機の意図のインスタンスを完成させて、パラメトリックな航空機の意図の記述を形成する方法を示している。
【図７】パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化して、完全に閉じた航空機の意図の記述を提供する方法を示している。
【図８】飛行の意図の記述を濃縮する方法を示している。
【図９】航空機の意図の記述を導出する方法を示している。
【図１０】航空機の意図の記述を生成するためのシステムの概略図である。
【図１１】空港に新入するとき、辿るべき左右方向の飛行プロファイルを示している。
【図１２】図１１に示す進入に適用される上下方向の飛行プロファイルの制限を示している。
【図１３】図１２に示す制限を満足させる二つの上下方向飛行プロファイルを示している。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
飛行の意図１０１の記述から順に導出される航空機の意図１１４の記述に基づいて航空機の軌道１００を算出するためのシステムが、図１及び２に示されている。
【００６３】
図１は、航空機の意図を導出するために飛行の意図がどのように使用されるか、及び航空機の軌道１２２の記述を導出するために航空機の意図の記述１１４がどのように使用されるかを示す基本的な構造を示している。本質的に、飛行の意図の記述１０１は、意図生成インフラストラクチャ１０３への入力として提供される。意図生成インフラストラクチャ１０３は、飛行の意図１０１及び他の入力により提供される命令を使用して航空機の意図を決定することにより、一義的な軌道１２２を計算可能にする航空機の意図の記述１１４として一組の命令が提供されることを確認する。このプロセスは、中間に、飛行の意図１０１を濃縮するステップ、及び濃縮された飛行の意図を完成させてパラメトリックな航空機の意図の記述を提供するステップと、その後最後に、パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化して、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４を生成するステップを含む。
【００６４】
意図生成インフラストラクチャ１０３により出力された完全に閉じた航空機の意図の記述１１４は、次いで、軌道算出インフラストラクチャ１１０への入力として使用される。軌道算出インフラストラクチャ１１０は、完全に閉じた航空機の意図１１４と、航空機の運動方程式を解くために必要な他の入力とを使用して、一義的な軌道１２２を計算する。
【００６５】
図２は、図１のシステムをさらに詳細に示している。図示のように、意図生成インフラストラクチャ１０３は、航空機の初期状態１０２の記述と共に、飛行の意図の記述１０１を入力として受け取る（航空機の初期状態１０２は、飛行の意図の記述１０１の一部として定義され、この場合、これら二つの入力は事実上同一である）。意図生成インフラストラクチャ１０３は、意図生成エンジン１０４と、ユーザ嗜好モデル１０５を格納するデータベース及び運航状況モデル１０６を格納するデータベースからなる一対のデータベースを含む。
【００６６】
ユーザ嗜好モデル１０５は、航空機を統制する好ましい運航戦略を具現化するもので、制約及び目的の両方に対応することができ、それは例えば、ルート；速度；フラップ展開回数やランディングギヤの展開回数といった航空機の構造；荷重（ペイロード及び燃料の両方）；気温、風速、高度、ジェット気流、航空機の左右方向及び上下方向経路と速度プロファイルに影響する雷雨及び乱流といった気象条件にどのように反応するか；飛行時間又は飛行コスト、メンテナンスコスト、環境影響の最小化といった原価構造；通信能；及び警備上の配慮に関する航空会社の嗜好である。ユーザ嗜好モデル１０５は、飛行の意図の記述１０１を、完全に閉じた航空機の意図の出力１１４に変換するとき  −  開いた航空機の意図の記述を完成させるうえで飛行の意図を濃縮する際に、或いはパラメトリックな航空機の意図を最適化する際に  −  さらなる詳細を提供することにより、使用することができる。これについては後述でさらに説明する。
【００６７】
運航状況モデル１０６は、空域の使用に対する制約を具現化する。例えば、運航状況モデル１０６は、制限された空域と、空港に出入りする際に従うべき標準ターミナル到着方式（ＳＴＡＲＳ）、及び標準計器出発（ＳＩＤ）のような航空交通要件との詳細を含む。運航状況モデル１０６は、飛行の意図の記述１０１を、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４に変換するとき  −  開いた航空機の意図の記述を完成させるうえで飛行の意図を濃縮する際に、或いはパラメトリックな航空機の意図を最適化する際に  −  さらなる詳細を提供することにより、使用することができる。これについては後述でさらに説明する。
【００６８】
意図生成エンジン１０４は、飛行の意図の記述１０１、初期状態の記述１０２、ユーザ嗜好モデル１０５、及び運航状況モデル１０６を使用して、飛行の意図の記述１０１を、その出力として完全に閉じた航空機の意図１１４に変換する。意図生成エンジン１０４は、さらに、飛行の意図の記述１０１を、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４に変換するとき、航空機性能モデル１１８を使用する（図２の点線で示す）。後述で明らかになるように、航空機性能モデル１１８を使用することにより、意図生成エンジン１０４は、提案された完全に閉じた航空機の意図の記述１１４が、航空機の観点から実現可能であること（すなわち、航空機は、関連付けられた軌道を飛行することができる）を確認するためのチェックを行うことができる。
【００６９】
図２は、軌道算出インフラストラクチャ１１０が軌道エンジン１１２を含むことを示している。軌道エンジン１１２は、入力として、上述の、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４と、初期状態の１１６の記述とを両方必要とする。初期状態の記述１１６は航空機の意図の記述１１４の一部として定義され、この場合これら二つの入力は事実上同一である。軌道エンジン１１２が、航空機について算出された軌道１２２の記述を提供するために、軌道エンジン１１２は二つのモデル、すなわち航空機性能モデル１１８と地球モデル１２０を含むデータベースを使用する。
【００７０】
航空機性能モデル１１８は、軌道エンジン１１２が運動方程式を積分するために必要とする航空機の性能面の値を提供する。これら値は、軌道算出の対象となる航空機の種類、航空機の現在の運動状態（位置、速度、重量など）、並びに現在の現地大気条件に応じて決まる。
【００７１】
加えて、性能の値は、航空機に意図された動作、すなわち航空機の意図に応じて決まる。例えば、軌道エンジン１１２は、特定の航空機の重量、大気条件（気圧高度、及び気温）、及び意図される速度スケジュール（例えば、一定の較正対気速度）に対応する降下の瞬間変化率の値を提供するために、航空機性能モデル１１８を使用することができる。軌道エンジン１１２は、さらに、航空機の性能モデル１１８から適用可能な限界の値を要求することにより、航空機の運動を確実に飛行エンベロープ内に維持する。航空機性能モデル１１８は、さらに、軌道エンジン１１２に対し、航空機に固有の他の性能関連面、例えばフラップ及びランディングギヤの展開時間を提供するという働きを担う。上述のように、意図生成エンジン１０４は、航空機性能モデル１１８を使用して、同エンジンが提案する完全に閉じた航空機の意図の記述１１４が航空機の観点から実現可能であることを確認することもできる。
【００７２】
地球モデル１２０は、大気状態、気象条件、重力、及び磁気変化といった環境条件に関連する情報を提供する。
【００７３】
軌道エンジン１１２は、入力１１４及び１１６、航空機性能モデル１１８、及び地球モデル１２０を使用して、一組の運動方程式を解く。多数の異なる運動方程式の組が利用可能である。これら方程式の組の複雑性は異なっており、これら方程式の組は、航空機の運動自由度を、特定の組の単純化の仮説を用いて限られた自由度に絞ることができる。例えば、運動自由度６の航空機の運動を記述する運動方程式が使用される。単純化された運動方程式の組は、運動自由度３しか用いない。
【００７４】
このように、軌道エンジン１１２は、出力として、算出された軌道１２２の記述を提供する。これは、軌道の地理的記述であり、例えばディスプレイ上に与えられる。代替的に、算出された軌道１２２の記述はテキストによる記述でもよく、これにはンピュータファイルが含まれ、後でこれに基づくグラフィカル表示を生成することができる。
【００７５】
軌道エンジン１１２は、出力として、航空機の意図の記述１２３も提供する。これは、入力として受け取られた航空機の意図１１４と同じでもよい。この記述１２３を使用して、意図生成エンジン１０４が航空機の意図のさらなるバージョンを発展させることがある。これについては後述でさらに詳細に説明する。
【００７６】
軌道算出インフラストラクチャ１１０は、空中ベース又は地上ベースである。例えば、軌道算出インフラストラクチャ１１０は航空機の飛行管理システムに関連付けることができる。この管理システムは、航空会社の運航嗜好及び事業目的を包含する予測軌道に基づいて航空機を制御することができる。地上ベースの軌道算出インフラストラクチャ１２０の主な役割は、航空交通流管理のためのものである。
【００７７】
航空機の軌道を記述する標準的なアプローチを使用することにより、空域のユーザと管理者との間の相互運用性が高まる。また、標準フォーマットから専用フォーマットへ情報を変換するために翻訳プログラムが必要にはなるが、現在も軌道を予測する昔からのソフトウェアパッケージの多くとの間の互換性が高まる。
【００７８】
さらに、標準化されたアプローチは、飛行の意図及び航空機の意図を利するようにも働く。例えば、飛行の意図は、航空機の意図の記述１１４中において航空機の意図を表現するために使用される形式言語実施の命令及び他の構造を使用して表現される。加えて、飛行の意図は、ユーザに対し、航空機の運動の特定の面しか判明していない場合に、飛行の意図を定式化することを可能にする航空機の意図の言語への拡張を提供する。共通の表現フォーマットを使用することにより、飛行の意図のこれらインスタンスを、容易に濃縮して、完成の間に航空機の意図のインスタンスの使用に加えることができ、次いで最適化して完全に閉じた航空機の意図の記述１１４を形成することができる。
【００７９】
飛行の意図は、航空機の意図の、広義且つ一般化された形態と考えることができるので、飛行の意図の生成にも使用される重要な概念が導入されるように、航空機の意図を考慮することから始めることが有用である。
【００８０】
航空機の意図
完全に閉じた航空機の意図の記述１１４は、形式言語、航空機の意図の記述言語により、航空機の軌道１２２を一義的に定義する一組の命令を表現したものである。軌道算出エンジン１１２はこの表現を使用して航空機の運動を統制する運動方程式を解く。方程式を解くために、航空機の構造も規定されなければならない。例えば、ランディングギヤ、スピードブレーキ、及び高揚力装置の設定を決めるために構造情報が必要とされる。したがって、航空機の意図１１４は、航空機の空力学的構造を完全に記述する構造命令と、航空機がどのように飛行するべきかを一義的に記述する運動命令との両方を含み、したがって航空機の運動を結論付ける一組の命令からなる。運動命令及び構造命令は、共に航空機の運動を一義的に定義するために必要であるので、本明細書ではそれらをまとめて自由度を定義する命令と呼ぶ。運動命令は運動自由度に関連し、構造命令は構造自由度に関連する。例えば、左右方向経路（運動）、上下方向経路（運動）、速度（運動）、ランディングギヤ（構造）、高揚力装置（構造）、及びスピードブレーキ（構造）といった６の自由度を使用して、航空機を記述することができる。
【００８１】
従来技術には、航空機の運動を記述するために使用できる多数の異なる組の運動方程式が存在する。方程式の組は、一般に、その複雑性により異なっている。原則として、方程式のこれらの組のいずれも本発明に使用できる。運動方程式に含まれる変数が航空機の意図のインスタンスに対応する命令にも含まれるため、運動方程式の実際の形態は、航空機の意図の記述言語がどのように定式化されるかに影響しうる。しかしながら、飛行の意図のインスタンスは、飛行の意図の概要を表現しうるという意味で、このような制限を有さない。使用される特定の運動方程式に特有の詳細を飛行の意図のインスタンスにおいて規定する必要はなく、パラメトリックな航空機の意図の記述を形成するときに追加すればよい。
【００８２】
航空機の意図の記述言語は、その基本が命令である形式言語である。形式言語の文法は、個々の命令を組み合わせて複合命令に、次いで飛行セグメントを記述するために使用可能な文に、結合することを可能にするフレームワークを提供する。各飛行セグメントには、飛行セグメントの意図のデータセットが関連付けられており、このデータセットには、その飛行セグメント中の航空機及びその運動を記述する一組の命令が含まれる。開いた航空機の意図の記述においては、何らかの運動及び／又は構造の自由度が開いたままである。しかしながら、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４では、各飛行セグメントの意図のデータセットは、すべての運動自由度を閉じる命令の完全な組であって、ゆえに関連付いた飛行セグメントを通して航空機の軌道１２２を一義的に定義する命令の完全な組を含む。
【００８３】
命令は、基本コマンド、ガイダンスモード、及びパイロット及び／又は飛行管理システムによる制御入力を包含する情報の個々の要素と考えることができる。各命令は、三つの主要なフィーチャ、すなわち効果、意味、及び実行期間により特徴づけられる。効果は、航空機の運動に与える影響の数学的記述により定義される。意味は、それに内在する目的により付与され、且つコマンド、ガイダンスモード、又は命令に包含される制御入力の運用目的に関連している。実行期間は、命令が航空機の運動に影響を与えている間隔である。両立可能な命令の実行は重複させることができ、両立不能な命令は重複する実行期間を有することができない（例えば、航空機を上昇及び下降させるというような対立する要件を生じる命令は両立不能である）。
【００８４】
語彙規則は、命令を航空機の意図の記述に結合するすべての可能な方法（すなわち、開いた航空機の意図の記述、パラメトリックな航空機の意図の記述、及び完全に閉じた航空機の意図の記述）を包含しており、重複する両立不能な命令は回避され、航空機の軌道が一義的に定義される。
【００８５】
飛行の意図
特定の航空機の軌道の定義は、満足させるべき目的の所与の組と、従うべき制約の所与の組との比較の結果である。これら制約と目的とは、ある程度まで、飛行の青写真と考えられる飛行の意図の記述１０１の一部として含まれる。濃縮プロセスの間に、さらなる制約及び目的が追加される。重要なのは、飛行の意図は、必ずしも航空機の運動を一義的に決定しないということであり、原則として、所与の完全に閉じた飛行の意図の記述１０１が網羅する目的及び制約の組を満足させる多数の軌道が存在しうる。いずれの飛行の意図の記述も、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４のファミリーを通常生じさせ、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４の各々は、飛行の意図の目的及び制約を満足させ、その結果、それぞれに異なる一義的な軌道を生じさせる。例えば、飛行の意図の一のインスタンスは、飛行セグメントの間に辿るべき左右方向経路を定義するが、同じ実行期間の間に辿るべき上下方向経路を規定しない場合があり、この飛行の意図のインスタンスから、航空機の意図の多数のインスタンスを生成することが可能であり、この場合航空機の意図の各インスタンスは飛行セグメント中の異なる上下方向プロファイルに対応している。
【００８６】
したがって、飛行の意図の記述１０１は、通常、唯一の航空機の意図を決定することができ、したがって唯一の軌道を決定することができるのに十分な情報により濃縮されなければならない。飛行の意図の記述１０１を濃縮し、開いた航空機の意図をパラメトリックな航空機の意図を用いて完成させること、及び最適化プロセスにより完全に閉じた航空機の意図を取得することは、意図生成エンジン１０４の責任であり、一方軌道エンジン１１２は、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４に基づいて、対応する軌道１２２を決定する責任を負っている。
【００８７】
上述のように、飛行の意図の記述１０１は、航空機の運動を必ずしも一義的に決定しない軌道関連情報を含んでいるが、その代わり、普通は航空機が運動中に注意を払うべき特定の側面を定義する一組の高度な条件を包含している（例えば、特定のルートをたどること、特定エリア内では固定速度を維持すること）。飛行の意図は、ユーザ嗜好モデル１０５及び運航状況モデル１０６を参照することにより、軌道が満足させなければならない重要な運航上の目的及び制約（例えば、意図されたルート、オペレータの嗜好、標準の運航手順、航空交通流管理上の制約など）を用いて濃縮される。飛行の意図を濃縮するために、航空機性能モデル１１８も使用される。
【００８８】
飛行の意図を直接生成及び濃縮するために直接使用される情報を考慮して、同様の要素を四つの別個の構造、すなわち飛行セグメント、運航状況、ユーザ嗜好、及び航空機性能にグループ化することができる。
【００８９】
飛行セグメントは、結合されて、飛行中に航空機が辿るべき飛行経路を形成する。すなわち、一連の連続する飛行セグメントから四次元軌道が形成される。運航状況モデル１０６に関して上述したように、運航状況には、一又は複数の次元において航空が辿る軌道を限定する航空交通流管理上の制約の組が含まれる。それらには、高度制約、速度制約、上昇／下降制約、機首方位／推進偏向／ルートの制約、標準手順の制約、ルート構造制約、ＳＩＤ制約、ＳＴＡＲ制約、並びに調整及び移行の制約（例えば、一のセクターから次のセクターへ移動しているとき、いずれの飛行も注意を払うべき速度及び高度の範囲と、入口点及び出口点の場所）が含まれる。これら制約は、運航状況モデル１０６から検索し、飛行の意図１０１を濃縮するために使用することができる。
【００９０】
ユーザ嗜好モデル１０５を参照して上述したように、ユーザ嗜好は、通常、安全と効率を目指しており、一般にユーザ（例えば、航空会社又はパイロット）によって異なる。最も一般的なユーザ嗜好は、嗜好されるルート；展開回数を含む嗜好される航空機の構造；飛行させるペイロード重量の最大化、燃料消費の最小化、超過飛行料の最小化、着陸料の最小化、及び整備費用の最小化といった運航収益の増加；ＣＯｘ及びＮＯｘ排出の最小化、騒音放射の最小化といった環境影響；並びに乗客の快適性の増大（例えば、急激且つ極端な操作の回避、乱流の回避）、及び遅延短縮といったサービス品質に関する。これら嗜好は制約又は目的に対応する。これら制約及び目的は、ユーザ嗜好モデル１０５から取り出して、飛行の意図を濃縮するために使用することができる。
【００９１】
航空機性能モデル１１８を参照して上述したように、航空機性能には、航空機種類、航空機重量、燃料燃焼のような性能値、抗力、時間、応答時間（例えば、コマンドを開始させるための）、航空機の運動が飛行エンベロープ内に確実に留めるための限界（例えば、最大及び最小速度）、並びにフラップ及びランディングギヤ展開回数といった他の性能関連面のような値が含まれる。これら性能面は、制約に対応する。例えば、性能限界を、特定のバンク角を上回らないという制約のような制約として使用することができる。これら制約は、航空機性能モデル１１８から取り出して、飛行の意図を濃縮するために使用することができる。
【００９２】
飛行の意図の記述言語（ＦＩＤＬ）
形式言語を用いて飛行の意図を表すことが提案され、この言語は、空でない、一組の文字列又は語を生成するために使用される、記号又はアルファベットとして知られる文字の有限の組から構成される。文法、すなわち、文字列に含まれるアルファベット、及び文に含まれる文字列の、許容可能な連結を統制する一組の規則も必要とされる。
【００９３】
図３に示すように、アルファベットは三種類の文字、すなわちセグメント記述、制約、及び目的を含む。文は、後述する文法規則に従うこれら要素の適切な組み合わせにより形成される。文は、飛行セグメント記述の、順番に並んだ（すなわち発生順に並んだ）シーケンスであり、複数の異なる制約及び目的がアクティブで、航空機の運動に影響を与える。
【００９４】
アルファベット内において、飛行セグメントの記述は、飛行セグメント中にアクティブな飛行の意図のインスタンスの記述であり、航空機の運動状態を一の状態から別の状態へ変更する意図を表す（例えば、一の３Ｄ点から別の３Ｄ点へ、二つのコース間での方向転換、二つの速度の間での加速、又は高度の変更）。飛行セグメントは、二つの航空機の運動状態によるその飛行セグメントの記述を特徴し、これら二つの航空機の運動状態は、これら状態の間の飛行の軌道に関する特定の要件を確立する条件又はイベントにより特定される。これら条件、又はトリガは、飛行セグメントの実行期間を表す。これらトリガに関連付けられた飛行セグメントの意図のデータセットは、飛行セグメントの間に、運動自由度及び構造自由度の両方を含む一又は複数の自由度を閉じることができる。
【００９５】
上述のように、制約は、軌道に対する制限を表し、適用可能な飛行セグメントの間に利用できる開いた自由度を活用することにより達成される。
【００９６】
上述のように、目的は、特定の機能性を最大化又は最小化する（例えば、コストを最小化するために巡航する）ための、軌道に関する希望を表す。目的は、適用可能な（一又は複数の）飛行セグメントの間に利用できる開いた自由度のうち、同飛行セグメントに影響する制約に注意を払うために使用されるものを除いた自由度を活用することにより達成される。
【００９７】
これら三つの要素を組み合わせることで、有効なＦＩＤＬ文字列として語句を構築することができる。例えば、飛行の意図の情報である「ウェイポイントＲＵＳＩＫからウェイポイントＦＴＶまで飛行する」は、ウェイポイントＲＵＳＩＫの座標により定義される初期状態と、ウェイポイントＦＴＶの座標により定義される最終状態とを含む飛行セグメントの意図のデータセットを含むＦＩＤＬ語句により表現することができる。この飛行セグメントの意図のデータセットは、「飛行レベルを３００より上に維持する（ＦＬ３００）」といった制約により濃縮される。同様にして、このＦＩＤＬ語句に、軌道上での何らかの目的（例えば、速度を最大にする）に関する情報を追加することができる。一の飛行セグメントの意図のデータセットに任意の制約又は目的が適合することを確認するために、自由度として表現される、影響を受ける航空機の運動又は構造の側面は、その前から閉じていてはならない。前出の例では、飛行セグメントの意図のデータセットは上下方向の挙動をなにも定義しないので、飛行レベルの制約は飛行セグメントの記述と両立する。時に、制約と目的とは、連続する複数の飛行セグメントにわたるので、複数の飛行セグメントの意図のデータセットに追加される。
【００９８】
飛行セグメントの意図のデータセットの属性は、効果、実行期間、及び飛行セグメントコードである。効果は、飛行セグメントの間の航空機の挙動に関する情報を提供する。すなわち、それは開いた航空機の意図であり、同飛行セグメントの間に航空機がどのように飛行するかに関して情報が何も無い状態から完全な記述がある状態までにわたりうる。効果は、航空機の意図の記述言語（ＡＩＤＬ）命令からなるグループによって形成される要素の集合であるか、又は他の複合命令の組合せである複合命令により特徴づけられるが、閉じるべきすべての自由度の要件を満たす必要はない。
【００９９】
実行期間は、開始及び終了トリガを用いて固定される、飛行セグメントの記述がアクティブである期間を定義する。図４に示すように、開始及び終了トリガは異なる形態をとってもよい。明示トリガ３１０は、固定トリガ３１２と浮動トリガ３１４に分けられる。固定トリガ３１２は、例えば固定の時間における対気速度を設定するための、実行期間を開始又は終了するための特定の時刻に対応する。浮動トリガ３１４は、航空機の状態変数が特定の値に到達することに依存して、例えば高度が１０，０００フィートを超えるまで対気速度を２５０ノット未満に維持するという実行期間を開始又は終了させる。暗示トリガ３２０は、リンクトリガ３２２、自動トリガ３２４、及びデフォルトトリガ３２６に分けられる。リンクトリガ３２２は、例えば直前の飛行セグメントの終了トリガによりトリガされたときに開始することによるなど、別の飛行セグメントを参照することにより規定される。自動トリガは、例えば意図生成時間に条件が未知であり、軌道算出時にのみ明らかになるとき、条件が満たされたかどうかを決定する責任を軌道算出エンジン１１２に委譲する。デフォルトトリガは、意図生成時に未知であるが、航空機性能モデルの参照に依存するため、軌道算出時に決定される条件を表す。
【０１００】
制約は、超過飛行料の回避など、航空機のオペレータが自ら課すもの（この場合、制約に関連する情報はユーザ嗜好モデル１０５に格納される）であるか、ＳＴＡＲ飛行経路を辿るなど、運航状況又は航空交通流管理が課すものであるか（この場合、制約に関する情報は運航状況モデル１０６に格納される）、或いは航空機の性能限界が課すものである（この場合、制約に関する情報は、航空機性能モデル１１８に格納される）。いずれにしろ、航空機の運動に対する最終的効果は、特定の期間中に航空機に可能な挙動に対する制限である。制約は、飛行セグメントの意図のデータセットに適用できるかどうかを決定するとき（すなわち、その自由度が開いているために利用可能であるかを決定するとき）に有用な、制約の影響を受ける自由度に従って分類される。
【０１０１】
目的は、最適化されると最も適切な軌道を見つけるプロセスを駆動するメリット関数に合成することが可能な汎関数として定義される。汎関数は、最適化に使用される一又は複数の変数（例えば、高度、上昇率、旋回半径）を明確に定義することができ、且つ同汎関数を最小化又は最大化するそれらの値を返すことができる。制御の変数は、この汎関数を達成するために使用される自由度に関連している。したがって、それらは、最適化を達成するために一又は複数の自由度を使用する意図を規定している。制御の変数が何も定義されないとき、意図生成プロセスは、残りの開いている自由度のいずれかを使用して最適化を達成する。目的は、目的効果に影響されうる自由度を考慮して分類される。
【０１０２】
ＦＩＤＬ文法は、語彙規則と構文規則とに分けられる。語彙規則は、飛行セグメントの記述、制約、及び目的を用いて有効な語句の生成を統制する一組の規則を含む。構文規則は、有効なＦＩＤＬ文を生成するための一組の規則を含む。
【０１０３】
語彙規則は、飛行セグメントの記述をＦＩＤＬ語彙素、すなわち、それ自体意味のある最小の個別要素と考える。制約及び目的は、語彙素の意味を補充及び強化するが、一つ一つは何も意味を持たないＦＩＤＬ接頭辞（又は接尾辞）として考えられる。したがって、語彙規則は、有効なＦｉＤＬ文字列を確実に生成するために、語彙素と接頭辞とを結合する方法を記述する。それらは、語彙素と接頭辞とによって形成された文字列がＦＩＤＬにおいて有効であるかどうかも決定する。
【０１０４】
語彙規則は、飛行セグメントを特徴付ける開いた自由度及び閉じた自由度に基づいている。飛行セグメントが開いた自由度を有さない場合、それは、関連付けられた語彙素は完全な意味を有しており、それらの意味は接頭辞（制約又は目的）によって補充されることはないことを意味する。その飛行セグメントが一又は複数の開いた自由度を有している語彙素の場合、開いた自由度と同数の接頭辞が付加される。
【０１０５】
ＦＩＤＬ構文規則は、ＦＩＤＬ語句によって形成される文が有効であるか否かを特定するために使用される。良好に形成されたＦＩＤＬ文は、制約及び目的を用いて濃縮された、連結された一連の飛行セグメントの意図のデータセットであって、飛行期間中の航空機の運動状態の経時的連続を表すデータセットによって定義される。
【０１０６】
航空機の意図の生成
ここで、航空機の意図の生成方法について図５を参照して説明する。
【０１０７】
ステップ５１０において、意図生成インフラストラクチャ１０３は、特定のユーザ及び特定の航空機モデルのために、特定の運航状況で使用される飛行の意図の記述１０１を作成又は取得するために初期化される。
【０１０８】
ステップ５２０において、飛行の意図の記述１０１及び初期状態１０２は、意図生成インフラストラクチャ１０３によって分解されて、飛行セグメント及びそれに対応する、各飛行セグメントにわたる開いた航空機の意図のインスタンスを含む飛行セグメントの意図のデータセットを生じさせる。いくつかの実施形態では、分解された飛行の意図は、制約又は目的によって既に強化された（例えば、ミッション計画などの一部として最初の飛行の意図を定義する際にオペレータによって提供済みの）飛行セグメントの意図のデータセットを含む。
【０１０９】
分解された飛行の意図は、意図生成エンジン１０４に提供され、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４に変換される。意図生成エンジン１０４は、飛行セグメントの意図のデータセットに情報を追加することですべての自由度を閉じることにより、最初の飛行の意図を完全に閉じた航空機の意図の記述１１４に変換することを可能にするための、自由に利用できる一組の戦略と経験則を有している。このプロセスは、図５に要約して示すステップ５３０から５６０で構成され、そのさらなる詳細は図６から１０に示される。
【０１１０】
ステップ５３０では、意図生成エンジン１０４は、ユーザ嗜好モデル１０５、運航状況モデル１０６、及び航空機性能モデル１１８を使用して、飛行の意図の記述を濃縮する。意図生成エンジン１０４は、モデル１０５、１０６、及び１１８から、その飛行セグメントに関連性を有する制約と目的とを特定する（例えば、運航状況に含まれているすべての制約が、特定の飛行経路上の特定のルート又はすべての飛行セグメントに適用することはあまりない。）制約及び目的の関連性がどのようなものであるかについて、以下でさらに詳細に説明する。意図生成エンジン１０４は、結果として得られる飛行の意図のインスタンスが、飛行の意図の記述言語により課される構文規則及び語彙規則に従って関連性のある制約及び目的を規定するように、飛行セグメントのさらなるインスタンスを追加することにより、又は飛行の意図の既存のインスタンスを修正することにより、飛行セグメントの意図のデータセットを拡張し、それにより飛行の意図を濃縮する。ステップ５３０の出力は、濃縮された飛行の意図の記述である。
【０１１１】
ステップ５４０において、意図生成エンジン１０４は、開いた自由度を有する濃縮された飛行の意図の記述からなる飛行セグメントの意図のデータセットを特定する。意図生成エンジン１０４は、これらデータセットを航空機の意図のインスタンス（例えば、複合命令）で満たすことにより、すべての自由度を閉じる。航空機の意図のインスタンスは、パラメトリックな航空機の意図のいくつかのインスタンスを含むことができる。このプロセスは、濃縮された飛行の意図の記述に含まれるいずれかの制約のシーケンス及び種類に基づく複数の完成戦略により駆動される。一般的に、制約は、特定のパラメータを一つだけ規定するものではなく、通常はパラメータの範囲を設定する。例えば、飛行セグメントの意図のデータセットに追加される制約は、飛行すべき最大対気速度を規定し、対気速度パラメータの範囲を開いたままにする。したがって、完成には、通常、パラメトリックな航空機の意図のインスタンスを追加することが含まれる。
【０１１２】
ステップ５５０では、意図生成エンジン１０４は、パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化する。このような最適化プロセスは、パラメトリックな航空機の意図の記述に規定されるすべてのパラメータ範囲を取り、濃縮された飛行の意図の記述内に存在するすべての目的から計算されるメリット関数全体を最適化することにより、各パラメータの最適値を計算する。次いで、パラメトリックな航空機の意図の各インスタンスにおいて規定されたパラメトリックな範囲が最適値で置換される。
【０１１３】
最適化ステップ５５０の最後に方法はステップ５６０に進み、そこで意図生成エンジン１０４は、軌道エンジン１１２を使用して、対応する軌道を生成し、完全に閉じた航空機の意図の記述に予測される軌道が、運航状況モデル１０６、ユーザ嗜好モデル１０５、航空機性能モデル１１８、及び飛行の意図１０１によって定義されるすべての制約を満足させることをチェックする。
【０１１４】
すべての制約が満たされる場合、方法はステップ５７０で終了し、そこで完全に閉じた航空機の意図の記述１２３が提供される、及び／又は対応する軌道１２２の記述が提供される。すべての制約が満たされない場合、方法はステップ５４０に戻り、そこで、ステップ５３０において提供された、濃縮された最初の飛行の意図の記述が取り出され、意図生成エンジン１０４は代替的な戦略を使用して、複合命令を挿入することにより、開いた航空機の意図のインスタンスを完成させる。次いで方法は、続いて前と同じようにステップ５５０及び５６０を行う。
【０１１５】
解を見つけようと、任意の数だけループの反復を実行することができる。例えば、戦略に順位付けすることができるので、意図生成エンジン１０４は、ステップ５６０においてすべての制約を満足させることが判明する完全に閉じた航空機の意図の記述１１４が形成されるまで、順位に従って順番に戦略を選択する。ステップ５４０で利用可能な、すべての自由度を閉じる飛行の意図の記述の完成を見る代替的な戦略がない場合、方法はステップ５３０に戻り、そこで代替的戦略を選択して飛行の意図の記述を濃縮する。次いで方法は、続いて前と同じようにステップ５４０、５５０及び５６０を行う。
【０１１６】
自己チェックが実行され、意図生成エンジン１０４は、例外として、定義された運航状況における最初の飛行の意図の記述１０１に基づく完全に閉じた航空機の意図の記述１１４を生成することが不可能であるという宣言を返す。すべての戦略を試行したら、設定された回数の反復を行った後、又は所定の時間遅延の後、例外の宣言がトリガされうる。
【０１１７】
飛行の意図の濃縮の概要
図５のステップ５３０において、意図生成エンジン１０４は、ユーザ嗜好モデル１０５、運航状況モデル１０６、及び航空機性能モデル１１８のいずれかから取り出された制約及び目的を用いて飛行の意図の記述を濃縮する。これを行うために、意図生成エンジン１０４は、モデル１０５、１０６、及び１１８から、飛行の意図の記述に含まれる各飛行セグメントに関連性を有する制約と目的とを特定する（例えば、運航状況に含まれているすべての制約が、特定の飛行経路上の特定のルート又はすべての飛行セグメントに適用することはあまりない。）
【０１１８】
飛行セグメントに対する制約及び目的の関連性は、ユーザ嗜好モデル１０５、運航状況モデル１０６、及び航空機性能モデル１１８に格納されているデータに関連付けられた記述を用いて決定される。例えば、データは、それが適用される地理的領域によって、及び／又はそれが適用される飛行のフェーズによって、特定されうる。例えば、運航状況モデル１０６は、空域内部の複数の領域の地形の記述を含む。各領域は、山及び人口密集エリアのような、回避すべき危険の記述を有しうる。その領域内部で適用される飛行セグメントの意図のデータセットは、その領域について関連付けられた制約を用いて濃縮される。さらなる実施例として、運航状況モデル１０６は、空港到着時に従うべきＳＴＡＲの記述を含むことができる。飛行の意図は、ターミナルエリアへの好ましい到着ウェイポイントを示すことができ、よってその到着ポイントに関連するＳＴＡＲの記述のみが関連性を有し、対応する飛行セグメントの飛行セグメントの意図のデータセットのインスタンスにその制約が追加される。
【０１１９】
ユーザ嗜好モデル１０５の場合、これは、飛行の異なるフェーズ、又は異なる航空機種類に関連する航空会社の嗜好を含む。例えば、それは、離陸及び上昇の間に、燃料消費を最小化するように航空機が飛行することを定義することができる。代替的に、ユーザ嗜好モデル１０５は、降下中、航空機はできるだけ長い間最大高度を維持することを定義することができる。このとき、飛行の降下フェーズに関連する飛行セグメントは、最大高度を維持するために関連付けられた目的を有することが分かるであろう。
【０１２０】
航空機性能モデル１１８は、異なる飛行部分に関連性を有する嗜好及び限界を含むことができる。例えば、ランディングギヤを展開するための最大速度は、離陸及び着陸のフェーズにのみ関連性を有する。
【０１２１】
意図生成エンジン１０４は、飛行セグメントの意図のデータセットを拡張して、飛行の意図の、関連付けられたインスタンスに、又は飛行の意図の新規のインスタンスとして、飛行の意図の記述言語により課される構文規則及び語彙規則に従って関連性のある制約及び目的を追加することにより、飛行の意図の記述を濃縮する。ステップ５３０の出力は、制約及び目的を用いて濃縮されているか又はされていない開いた航空機の意図のインスタンスを含む飛行セグメントの意図のデータセットを有する濃縮された飛行の意図の記述である。
【０１２２】
飛行の意図の濃縮について以下にさらに詳細に記載する。
【０１２３】
パラメトリックな航空機の意図の生成
ステップ５４０において、意図生成エンジン１０４は、飛行セグメントの意図のデータセット内部の開いた自由度をすべて閉じる。このようにして、開いた自由度を依然として含みうる濃縮された飛行の意図の記述は完成されて、すべての飛行セグメントの意図のデータセットについて、運動及び構造のすべての自由度が確実に閉じられる。この段階で、自由度を閉じるためにパラメトリックな範囲が使用されることにより、パラメトリックな航空機の意図の記述が形成される。これは、すべての自由度に関する情報を含むが、パラメータに関する特定の値を含まないので、パラメトリックな航空機の意図の記述は唯一の軌道を定義するわけでない。
【０１２４】
図６は、パラメトリックな航空機の意図の記述を形成するために、濃縮された飛行の意図の記述をどのように完成するかを示している。プロセスは６１０において開始され、そこでは第１の飛行セグメントが選択される。飛行セグメントはどのような方法で順番に並べてもよいが、分かり易い例は、経時的に飛行セグメントを並べることである。順番付は、単に、連続処理される飛行セグメントのリストを提供するために必要である。
【０１２５】
６１０において第１の飛行セグメントが選択された後、プロセスは図６の６２０で示されたルーチンに進む。各飛行セグメントについてルーチン６２０が順に繰り返される。これについて以下に説明する。
【０１２６】
ステップ６３０において、選択された飛行セグメントの飛行セグメントの意図のデータセットは、それに含まれる開いた航空機の意図のインスタンスに、開いた自由度が残されていないかどうかを見るためにチェックされる。すべての自由度が閉じている場合、方法はステップ６１５に進み、そこで次の飛行セグメントが選択されて、プロセスはルーチン６２０をもう一度入力する。ステップ６３０で一又は複数の開いた自由度が見つかった場合、飛行セグメントは手順６２０に進み、さらに処理される。
【０１２７】
次に、ステップ６４０では、飛行セグメントの意図のデータセット及び現在の飛行セグメントに関するすべての制約が取り出される。このデータはステップ６５０において、開いた自由度を完成させるための適切な戦略を選択するために使用される。これは、閉じなければならない一又は複数の自由度を調べることにより行うことができる。例えば、開いた自由度は、上下方向の飛行プロファイルに関連している、又はランディングギヤの構造に関連している可能性がある。意図生成エンジン１０４は、特定の自由度を閉じるためのテンプレートに対応する、自由に利用可能な戦略を有している。これら戦略は、どの自由度に関連しているかを特定するためにタグ付けされる。また、意図生成エンジン１０４によって選択され、飛行セグメントの意図のデータセットに挿入される用意のある複合命令を格納し、戦略に関連付けることができる。
【０１２８】
戦略及びそれに関連付けられる複合命令の例として、異なる経路形状を定義するための異なる左右方向経路復号命令を提供する幾何学的経路（例えば、右旋回、左旋回、連続旋回）、水平飛行、一定経路角度の上昇／下降、一定速度の上昇／下降、通常の上昇／下降、ＣＡＳ−ＭＡＣＨ上昇、ＭＡＣＨ−ＣＡＳ下降、水平トラスト（ｔｒｕｓｔ）加速／減速、クリーンな構造（例えば、ランディングギヤ、高揚力装置、及びスピードブレーキ）、及びスケジューリングされた構造設定（例えば、着陸のための、展開されたランティングギヤ、及び高揚力装置の拡張）が挙げられる。
【０１２９】
戦略には、それが適用される飛行のフェーズ（例えば、離陸、上昇、巡航、降下、最終進入、着陸、タキシング）を示すためにタグ付することができる。選択されるべき戦略を決定するうえで制約も使用される。上記の例に戻ると、制約は、近傍の制限空域の領域を特定することができ、それにより制限空域を避けるために適切な地点で確実に旋回を行うという選択が選ばれるように導くことができる。
【０１３０】
戦略選択時には経験則を使用してもよい。例えば、飛行セグメントは上下方向プロファイルを閉じないことがある。意図生成エンジン１０４は、前の飛行セグメントの飛行セグメントの意図のデータセットに戻って規定された最後の高度を見つけることができ、次いで先を見通して高度を規定する次の飛行セグメントを見つけることができる。次いで、二つの高度を比較することにより、適切な戦略の選択を導くことができる。例えば、二つの飛行セグメントが同じ高度を規定する場合、水平飛行を維持するという戦略を用いることで、高度を規定しない飛行セグメントを介在させることを修正することができる。
【０１３１】
ステップ６５０において適切な戦略が選択されたら、手順６２０はステップ６６０に進み、ステップ６６０において、選択された戦略に対応する航空機の意図の基本が生成され、飛行セグメントの意図のデータセットに追加される。基本は、二つ以上の基本が結合される複合命令の一部として追加される。すなわち、一の戦略は、戦略の複雑性に応じて、必要とされる命令を記述するために、一の基本、又は複数の基本からなる一の複合命令を必要とする。
【０１３２】
ステップ６５０及び６６０は、飛行セグメントの意図のデータセット内部で、開いた自由度がすべて閉じられたことを確認するために、必要に応じて実行される。この処理が終了したら、ステップ６７０において、処理されている飛行セグメントが最後の飛行セグメントであるかどうかを見るためにチェックが行われる。最後の飛行セグメントでない場合、プロセスはループしてステップ６１５に戻り、次の飛行セグメントが選択されてもう一度手順６２０が行われる。
【０１３３】
すべての飛行セグメントが処理されたことがステップ６７０で決定されたら、プロセスはステップ６８０に進み、そこで、完成した飛行セグメントの意図のデータセットがすべて収集され、パラメトリックな航空機の意図の記述が形成されて、形式言語（航空機の意図の記述言語）を用いて表現される。これにより図５のステップ５４０が完了する。次いで、パラメトリックな航空機の意図はステップ５５０に従って処理され、そこで、最適化プロセスによりパラメトリックな範囲が特定のパラメータ値に決められる。最適化プロセスについて、図７を参照して後述する。
【０１３４】
パラメトリックな航空機の意図の記述の最適化
ステップ５５０の最適化プロセスは、パラメトリックな航空機の意図の記述に規定されるすべてのパラメータ範囲を取り、飛行の意図のインスタンス内に定義される目的を反映するメリット関数全体を最適化することにより、各パラメータの最適値を計算する。
【０１３５】
図７に示すように、プロセスは７１０において開始され、そこでは第１の飛行セグメントが選択される。上述のように、飛行セグメントは、連続して処理される飛行セグメントのリストを提供するいずれかの方法により順番に並べられる。
【０１３６】
ステップ７２０では、飛行セグメントの意図のデータセットを検討し、この飛行セグメントの意図のデータセットが、一の値を決定することが必要なパラメータ範囲を含む、いずれかのパラメトリックな航空機の意図のインスタンスを含むかどうかを決定する。パラメトリックな意図がない場合、方法はステップ７２５に進み、そこで、処理される次の飛行セグメントが選択される。ステップ７１０において、一又は複数のパラメータ範囲を定義すべき飛行セグメントの意図のデータセットが見つかったら、ステップ７３０に示すように、そのパラメータ範囲及びそれに関連付けられた目的を読み出し、それぞれのリストに格納する。次いで、ステップ７４０において、現在処理されている飛行セグメントが最後の飛行セグメントであるかどうかを見るためにチェックが行われる。最後の飛行セグメントでない場合、プロセスはループしてステップ７２５に戻り、次の飛行セグメントが選択されてもう一度ステップ７２０における処理が行われる。このようにして、すべての飛行セグメントの飛行セグメントの意図のデータセットがパラメータ範囲についてチェックされ、関連付けられた目的と共に、一つの値を決定すべきパラメータ範囲を順番に並べたリストが編集される。
【０１３７】
ステップ７５０では、関連付けられたリストに格納された目的を、すべての目的を反映するメリット関数に数学的に結合する。目的は、標的にするべき目的を表現する数学的関数としてユーザ嗜好モデル１０５に格納される。このとき、メリット関数を形成することは、各目的を記述する個々の数学的関数を結合することに相当する。数学的関数は、いずれかの単純明快な不法で結合される。例えば、重み付けした結合を形成することができ、この場合重みはその重要性に従って各目的に割当てられる。データは、目的の相対的な重要性を示すためにユーザ嗜好モデル１０５に格納することができる。
【０１３８】
関連付けられた目的を有さないパラメータ範囲が見つかった場合、所定の数学的関数のライブラリを使用して、メリット関数に含める数学的関数を提供することができる。例えば、数学的関数は、パラメータ値としてパラメータ範囲内のいずれをも選ぶことができるように、選ばれたパラメータの値に関係なく一定値を割り当てるパラメータ範囲に関連付けることができるが、メリット関数の値の全体的改善につながるように最適化される。例えば、パラメータに特定の値を選択することは、先行する飛行セグメントに関連する目的の達成に寄与する。
【０１３９】
その結果として、メリット関数は、目的がどの程度達成されたかに加点を与え、目的がどの程度達成されなかったかに減点を与える。
【０１４０】
ステップ７６０において、関連付けられたリスト内の各パラメータ範囲が読まれ、パラメトリックな航空機の意図の記述内に登場する航空機の意図の関連付けられたインスタンスが修正されて、パラメータ範囲が範囲内の一の値で置換される。例えば、最大値、最小値、中間値を選択することによるり、又は値をランダムに生成することにより、異なるスキームを使用して値を選択することができる。ステップ７６０の最後に、航空機の意図の記述が有するすべてのパラメータは定義され、パラメータ範囲は残らない結果となる。このような航空機の意図の記述のモデルは、次いで、対応する軌道を計算するために軌道エンジン１１２を用いて試験され、それに基づいて、意図生成エンジン１０４は、航空機の意図の記述のモデルについてメリット関数の値を計算することができる。
【０１４１】
次いでプロセスはステップ７８０に進み、そこで、航空機の意図の記述のモデルは最適化される。この最適化プロセスは、パラメータ値を反復的に改善する。すなわち、意図生成エンジン１０４は、一部又は全部のパラメータ値をランダムに変更して反復を行い、次いで軌道エンジン１１２を呼び出して新規の軌道を算出し、新規のメリット関数値を算出し、それが改善されたかどうかを決定する。このようにして、パラメータ値は、メリット関数を最適化するような方式で発展する。これは、いずれかの周知の技術を使用して、例えば遺伝的アルゴリズムのような発展的アルゴリズムを使用して、又は線形最適化により行われる。これらの技術により、完全に閉じた航空機の意図の記述が最適化され、ステップ７９０において出力として提供される。
【０１４２】
飛行の意図の濃縮及び航空機の意図の生成
ここで、図８から１０を参照し、飛行の意図を濃縮する特定の方法を利用した航空機の意図生成方法について記載する。
【０１４３】
図８は、図５の飛行の意図濃縮ステップ５３０を三つの連続する段階に分解して示している。第１に、５３２に示すように、ユーザ嗜好モデル１０５を用いて飛行の意図の記述を濃縮する。次いで、５３４に示すように、運航状況モデル１０６を用いて飛行の意図の記述を濃縮する。最後に、５３６に示すように、航空機性能モデル１１８を用いて飛行の意図の記述を濃縮する。
【０１４４】
図９は、完全に閉じた航空機の意図の記述１２３を生成する方法全体において三段階の濃縮がどのように使用されるかを示す、図５の適合である。図１０は、図９の方法を実行するためにシステム全体をどのように使用できるかを示す、図２の適合である。
【０１４５】
図１０は、意図生成エンジン１０４が四つのコンポーネント１０４Ａ〜Ｄに分かれることを示している。これらコンポーネントは、所望の機能性を提供するソフトウェアモジュールを用いてプログラムされた別個のコンピュータプロセッサに対応している。代替的に、単一のコンピュータプロセッサが、四つのエンジン１０４Ａ〜Ｄのうちの二つ以上、場合によっては全部を提供してもよい。例えば、四つのエンジン１０４Ａ〜Ｄは、単一のコンピュータプロセッサ、又はコンピュータプロセッサのネットワーク上で動作する四つのソフトウェアモジュールに対応しうる。
【０１４６】
ユーザ嗜好エンジン１０４Ａは、飛行の意図を濃縮する第１のエンジンである。ユーザ嗜好エンジン１０４Ａは、ユーザ嗜好モデル１０５を用いて、飛行の意図を濃縮し、出力として、一度濃縮された飛行の意図の記述１５２を作成する。ユーザ嗜好モデル１０５を用いたこのような濃縮は、上述のようにして実行される。
【０１４７】
一度濃縮された飛行の意図の記述１５２は、運航状況エンジン１０４Ｂに渡され、エンジン１０４Ｂは、運航状況モデル１０６を使用して飛行の意図の記述１５２をさらに濃縮し、それにより二度濃縮された飛行の意図の記述１５４を作成する。運航状況モデル１０６を用いた飛行の意図の記述１５２の濃縮は、上述のようにして実行される。
【０１４８】
二度濃縮された飛行の意図の記述１５４は、航空機性能エンジン１０４Ｃに渡され、エンジン１０４Ｃは、航空機性能モデル１１８を使用して飛行の意図の記述１５４をもう一段階さらに濃縮し、それにより三度濃縮された飛行の意図の記述１５６を作成する。航空機性能モデル１１８を用いた飛行の意図の記述１５４の濃縮は、上述のようにして実行される。この実施形態では、航空機性能モデル１１８は、意図生成インフラストラクチャ１０３の一部である（航空機性能モデル１１８が軌道算出インフラストラクチャ１１０の一部である図２とは対照的である）。図１０に示すように、ユーザ嗜好モデル１０５、運航状況モデル１０６、及び航空機性能モデル１１８はすべて、軌道算出インフラストラクチャ１１０の軌道算出エンジン１１２にデータを渡す。
【０１４９】
図５のステップ５４０を参照して上述したように、コア意図生成エンジン１０４Ｄは、三度濃縮された飛行の意図の記述１５６を受け取り、航空機の意図のインスタンスを追加してすべての自由度を閉じることにより、飛行セグメントの意図のデータセット内部において開いている航空機の意図のインスタンスを完成させ、それによってパラメトリックな航空機の意図を生成する。また、図５のステップ５５０を参照して上述したように、コア意図生成エンジン１０４Ｄは、パラメトリックな航空機の意図を最適化して、完全に閉じた航空機の意図の記述１１４を作成する。
【０１５０】
完全に閉じた航空機の意図の記述１１４が軌道算出エンジン１１２に渡ることにより、対応する軌道の計算が可能となる。軌道算出エンジン１１２は、軌道を計算するとき、地球モデル１２０も使用し、ユーザ嗜好モデル１０５、運航状況モデル１０６、及び航空機性能モデル１１８のいずれからもデータを呼び出すことができる。図２を参照して既述のように、軌道算出エンジン１１２は、出力として、算出された軌道１２２の記述と、完全に閉じた航空機の意図の記述１２３の記述を提供する
【０１５１】
図１０は、また、完全に閉じた航空機の意図の記述１２３が、コア意図生成エンジン１０４Ｄ、運航状況エンジン１０４Ｂ、及びユーザ嗜好エンジン１０４Ａに戻されることがあることを示している。これについて以下に図９を参照して記載する。
【０１５２】
図９は、本発明の一実施形態による航空機の意図の記述１２３生成方法を示す。図５について既に記載した複数のステップには対応する参照番号を付し、ここでは詳細に説明しない。
【０１５３】
ステップ５１０では、意図生成インフラストラクチャ１０３が初期化される。ステップ５２０では、飛行の意図の記述１０１及び初期状態の記述１０２が意図生成インフラストラクチャ１０３によって受け取られ、分解されて飛行セグメントの意図のデータセットを作成する。各データセットは、開いた航空機の意図の一又は複数のインスタンスを含み、開いた航空機の意図の各インスタンスは、その飛行セグメントの間に、運動及び／又は構造の一又は複数の自由度に影響する飛行のいくつかの面に関連する情報を提供する。このような分解は、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａによって行われる。しかしながら、この実施形態では、この目的のために、別個のエンジン（図示しない）が意図生成インフラストラクチャ１０３の一部として提供される。
【０１５４】
ステップ５３０において、意図生成エンジン１０４Ａ〜Ｄは、ユーザ嗜好モデル（ＵＰＭ）１０５、運航状況モデル（ＯＣＭ）１０６、及び航空機性能モデル（ＡＰＭ）１１８を用いて、分解された飛行の意図を濃縮する。モデル１０５、１０６、及び１１８から、その飛行セグメントの意図のデータセットに関連性を有する制約と目的とが特定される（例えば、運航状況に含まれているすべての制約が、特定の飛行経路上の特定のルート又はすべての飛行セグメントに適用することはあまりない。）意図生成エンジン１０４Ａ〜Ｄは、データセットを拡張して、飛行の意図の関連のインスタンスに、飛行の意図の記述言語により課される構文規則及び語彙規則に従って関連性のある制約及び目的を追加することにより、飛行の意図を濃縮する。
【０１５５】
第１に、ステップ５３２において、分解された飛行の意図は、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａに提供されて、一度濃縮された飛行の意図の記述１５２に変換される。ユーザ嗜好エンジン１０４Ａは、飛行セグメントの意図のデータセットに、その飛行セグメントに関連性を有する目的及び制約を追加することにより、飛行の意図の記述を一度濃縮された飛行の意図の記述１５２に変換することを可能にするための、自由に利用できる一組の戦略と経験則を有している。
【０１５６】
第２に、ステップ５３４において、一度濃縮された飛行の意図の既述１５２が運航状況エンジン１０４Ｂに提供される。運航状況エンジン１０４Ｂは、一度濃縮された飛行の意図の記述１５２を二度濃縮された飛行の意図の記述１５４に変換することを可能にするための、自由に利用できる一組の戦略と経験則を有している。運航状況エンジン１０４Ｂは、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａによって追加された制約及び目的を既に含んでいる飛行セグメントを含む飛行セグメントに関連性を有する制約及び目的を追加する。このように、運航状況エンジン１０４Ｂは、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａによって既に濃縮されている飛行セグメントをさらに濃縮しようとする。例えば、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａは、好ましいルート（例えば、特定の空港に南から進入するルートを辿る）に関連する目的を追加することができ、運航状況エンジン１０４Ｂは、関連性のある制約（例えば、南から空港に進入する航空機が従うべきＳＴＡＲを定義する）を追加することができる。
【０１５７】
第３に、ステップ５３６において、二度濃縮された飛行の意図の既述１５４が航空機性能エンジン１０４Ｃに提供される。航空機性能エンジン１０４Ｃは、二度濃縮された飛行の意図の記述１５４を三度濃縮された飛行の意図の記述１５６に変換することを可能にするための、自由に利用できる一組の戦略と経験則を有している。航空機性能エンジン１０４Ｃは、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａ、及び／又は運航状況エンジン１０４Ｂによって追加された制約及び目的を既に含んでいる飛行セグメントを含む飛行セグメントに関連性を有する目的及び制約を追加する。上記の例に戻り、航空機性能エンジン１０４Ｃは、フラップ展開速度及びランディングギヤ展開速度に対応するＳＴＡＲの制約を追加する。
【０１５８】
三度濃縮された飛行の意図の記述１５６は、次いでコア意図生成エンジン１０４Ｄに渡され、そこでステップ５４０として、エンジン１０４Ｄは、開いた自由度を有する三度濃縮された飛行の意図の記述の、飛行セグメントの意図のデータセットを特定する。コア意図生成エンジン１０４は、これらデータセットを航空機の意図のインスタンスで満たし、すべての自由度を閉じる。図５及び６を参照して既に説明したように、このプロセスは、複数の完成戦略によって駆動される。次いで、ステップ５５０では、コア意図生成エンジン１０４Ｄが、パラメトリックな航空機の意図の記述を最適化する。図５及び７について既に記載したように、この最適化プロセス５５０は、パラメトリックな航空機の意図の記述に規定されるすべてのパラメータ範囲を取り、メリット関数全体を最適化することにより、各パラメータの最適値を計算する。
【０１５９】
方法はステップ５６０に進み、そこでコア意図生成エンジン１０４Ｄは、軌道エンジン１１２を使用して、対応する軌道を生成し、航空機の意図の記述の各モデルに予測される軌道が、運航状況モデル１０６、ユーザ嗜好モデル１０５、航空機性能モデル１１８、及び元の飛行の意図１０１によって定義されるすべての制約を満足させるかどうかをチェックする。
【０１６０】
すべての制約を満足する場合、方法はステップ５７０で終了し、そこで、完成されて完全に閉じた航空機の意図の記述１２３が提供される、及び／又は対応する軌道１２２の記述が提供される。いずれかの制約が満足されていないと判明したら、方法は、特定のステップを繰り返し、すべての制約を満足させる、完全に閉じた航空機の意図の記述を見つけようとする。
【０１６１】
考慮した実施形態では、第１の方法は、代替的な最適化戦略を用いて最適化ステップ５５０を繰り返そうとした。しかしながら、この実施形態では、第１の方法は、代替え的戦略を用いて完成ステップ５４０を繰り返すことを試行する（これは、代替え的最適化戦略を第１の方法として試行した場合、試行される第２の方法である）。すなわち、方法はステップ５４１に進み、そこでコア意図生成エンジン１０４Ｄは、すべての完成戦略が試行されたかどうかを決定する。未だである場合、方法はステップ５４２に進み、そこで新規の完成戦略を選択し、方法ステップ５４０〜５６０を繰り返す。すなわち、三度濃縮された飛行の意図の記述１５６を取り出して、新規戦略を用いてそれを完成させ、結果として得られるパラメトリックな航空機の意図の記述をステップ５５０で最適化し、次いですべての制約が満足されていることのチェックをステップ５６０で繰り返す。
【０１６２】
方法はステップ５４０に戻り、そこで、ステップ５３０において提供された最初の濃縮された飛行の意図の記述が取り出され、意図生成エンジン１０４は、代替的戦略を使用して、すべての自由度を閉じるための航空機の意図のインスタンスを挿入することにより飛行の意図の記述を完成させる。次いで、方法は、続いて前と同じようにステップ５５０及び５６０を行う。
【０１６３】
ステップ５４１において、すべての完成戦略が試行されたことが判明したら、方法は次いでステップ５４３に進む。ステップ５４３では、運航状況エンジン１０４Ｂが、同エンジン１０４Ｂにとって利用可能な戦略がすべて試行されたかどうかを決定する。試行されていない場合、方法はステップ５４４に進み、そこで運航状況エンジン１０４Ｂは、試行されていない戦略を選択する。次いで、ステップ５３４、５３６、５４０、５５０、及び５６０を繰り返す。また、すべての制約を満足させる航空機の意図１１４を提供するという試行において、異なる完成戦略が使用されるように、ステップ５４１及び５４２のループが繰り返される。このようにして、方法は、運航状況エンジンの戦略の各々について異なる完成戦略を試行しながら、運航状況エンジン１０４Ｂで異なる戦略を用いた繰り返しを行う。これが失敗すると、次いでステップ５４３において否定の回答が生じる。すなわち、ステップ５４３において、運航状況エンジン１０４Ｂは、その戦略がすべて試行されたことを決定する。
【０１６４】
この場合、方法はステップ５４５に進み、そこでユーザ嗜好エンジン１０４Ａが異なる戦略を試行する。第１に、ステップ５４５において、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａが利用可能なすべての戦略が試行されたことを確認するためのチェックが行われる。試行が済んでいれば、方法はステップ５４７において終了し、すべての制約を満足させる航空機の意図が見つからなかったことが報告される。ユーザ嗜好エンジン１０４Ａは、その戦略のすべてが試行されていないことを決定した場合、ステップ５４６に進み、そこで試行されていない戦略を選択する。
【０１６５】
次いで、ステップ５３２、５３４、５３６、５４０、５５０、及び５６０が繰り返される。また、すべての制約を満足させる航空機の意図１１４を提供するという試行において、異なる運航状況エンジン戦略が使用され、且つ異なる完成戦略が使用されるように、ステップ５４１及び５４２のループと、ステップ５４３及び５４４のループとが繰り返される。このようにして、方法は、コア意図生成エンジン１０４Ｄ、運航状況エンジン１０４Ｂ、及びユーザ嗜好エンジン１０４において異なる戦略を用いた繰り返しを行うことにより、すべての制約を満たす航空機の意図１１４を見つける。
【０１６６】
代替的戦略が試行される順番は、ユーザ嗜好モデル１０５に格納されている制約及び目的の優先順位を決める。すなわち、ユーザ嗜好エンジン１０４Ａを用いるときに行われる変更は、運航状況エンジン戦略及び完成戦略からなる他のすべての組合せが試行された後で、最後に行われる。次いで、運航状況モデル１０６内に格納されている制約及び目的の優先順位が次に決定される。すなわち、運航状況エンジン戦略に何らかの変更が行われる前に、利用可能な完成戦略のすべてが試行される。
【０１６７】
空港への進入の実施例
ここで、上記方法の一実施例について、図１１から１４を参照して説明する。この実施例では、航空機８１０は、滑走路８２０上に着陸するために空港に新入している。飛行の意図は、単に、航空機がウェイポイントαに到達後に滑走路８２０上に着陸する予定であることを規定している。  
【０１６８】
完全に閉じた航空機の意図の記述１１４を提供するために、意図生成エンジン１０４は、この基本的な飛行の意図を、空港進入時に従うべきＳＴＡＲ手順を記載する運航状況モデル１０６から取り出された情報を用いて強化する。例えば、意図生成エンジン１０４は、風向を明らかにし、向かい風の中で滑走路８２０に新入するための方向を決定し、ウェイポイントαに到達する航空機がそのような着陸を行うためのＳＴＡＲ手順を取り出す。
【０１６９】
ＳＴＡＲ手順は、一組の制限に相当する。この例では、辿るべき左右方向経路は、ウェイポイントα、β、γ、及びΔを通り、滑走路８２０に向かって直線的に最終進入する準備を整えるように航空機の経路を指定する。これらウェイポイントを図１１に示す。ＳＴＡＲ手順は、経路に沿った速度と、各ウェイポイントにおいて維持されるべき高度とに対する制限も含む。これら高度をを図１２に示す。
【０１７０】
ウェイポイントαでは、９１０に示すように、広い許可高度範囲が定義されている。９２０及び９３０にそれぞれ示すように、ウェイポイントβ及びγには、それよりも小さい高度範囲が定義されている。９４０に示すように、ウェイポイントΔには、最終進入の開始高度に相当する特定の高度が定義されており、そこからのグライドスロープが区切られている。
【０１７１】
意図生成エンジン１０４は、これら制限を使用して飛行の意図を強化する。例えば、辿るべきウェイポイント間のセグメントに相当する追加的飛行セグメントを作成することができる。さらに、各ウェイポイントにおいて高度範囲が定義され、特定の高度が提供されることはない場合、パラメトリックな航空機の意図を作成することができる。以下のように、目的を使用して満足させるべき高度を規定することができる。
【０１７２】
図１３は、二つの代替的な上下方向プロファイル８１０ａ及び８１０ｂを示す。プロファイル８１０ａは、できるだけ長い間にわたって可能な限り高く飛行することを好む航空会社によって運航される航空機８１０に対応する。この目的は、ユーザ嗜好モデル１０５に記録される。したがって、意図生成エンジン１０４は、規定される最大値として各ウェイポイントに高度を設定し、次いで航空機８１０に可能な最大降下率を算出して各降下フェーズを開始しなければならない時点を明らかにし、降下開始点（ＴＯＤ２）を定義するとともに、各降下フェーズ間の水平飛行を定義するセグメントを作成する。このように、目的を使用することにより、意図生成エンジン１０４は、８１０ａに示すような段階的上下方向プロファイルを生じさせる航空機の意図を生成する。このプロファイルにより、航空機８１０は、できるだけ長い間にわたって可能な限り高く飛行した後、各ウェイポイントについて記述された最大高度を達成するためにちょうど間に合うように急降下を行う。
【０１７３】
航空機が水平飛行と降下の間で任意の回数にわたって加速するこのような進入を別の航空会社は好まないかもしれない。この第２の航空会社は、飛行経路の角度の変化を最小限に抑えた一定の連続する降下を行うように飛行することを好むかもしれない。このような進入は、ユーザ嗜好モデル１０５に格納される目的として反映される。意図生成エンジン１０４は、この目的を取り出し、図１３の８１０ｂに示すような上下方向プロファイルを決定する。このような上下方向プロファイルにより、計算された降下開始点ＴＯＤ１から一定の飛行経路角度で、要求されるすべての高度範囲を通過する一定の降下が行われる。
【０１７４】
図１３に示すように、高度制限を確実に満たしながら、飛行経路角度にいくつかのバリエーションを持たせることが可能である。さらなる目的は、上下方向プロファイルの最終的選択を導くことができる。例えば、航空会社は、スロットルを微速に設定し、且つスピードブレーキの展開を最小限に抑えながら、連続的降下進入経路を飛行するというさらなる目的を持っているかもしれない。この場合、この目的を意図生成エンジン１０４が使用して、適切な飛行経路角度を設定することができる。
【０１７５】
降下中に一定の飛行経路角度を飛行するという目的と、微速で連続する降下進入飛行を行うという目的とは、共に上下方向プロファイルに影響するという意味で互いに補い合う。時に、これら目的は、両方は達成できないというコンフリクトを生じる。これを避けるために、目的は、コンフリクトが生じた場合に意図生成エンジン１０４がどの目的を達成させるかを決定できるように、目的の優先順位を決定することができる。
【０１７６】
航空会社は、目的と同様に、ユーザ嗜好モデル１０５に制限を格納できる。例えば、上記に説明したように、左右方向プロファイルは、運航状況モデル１０６におけるＳＴＡＲ記述に規定されるウェイポイントによって部分的に定義される。しかしながら、これら制限は、各ウェイポイントα、β、γ、及びΔの左右方向位置に合わせて航空機８１０がどのように旋回を行うかを開いたままにする。航空会社は、例えば乗客の快適さの利益のために、特定のバンク角を超えないようにするなどの制限を設定することもできる。意図生成エンジン１０４は、飛行の意図濃縮ステップ５３０の間に、ユーザ嗜好モデル１０５からこのような目的を取り出すことができる。ステップ５５０では、このような制限を使用してバンク角のパラメータ範囲を設定することができ、次いでこの範囲はステップ５６０で最適化される。
【０１７７】
考慮される応用分野
本発明は、航空機の軌道を予測することが必要な任意の応用分野において有用性を見出すことができる。例えば、軌道算出インフラストラクチャ１１０を、航空機の飛行管理システムの一部として提供することができる。飛行管理システムは、航空機の飛行方法を決定するとき、軌道予測施設を利用することができる。
【０１７８】
前パラグラフにおいて記載されたように予測される軌道は、詳細な飛行計画の提供と同様に、航空交通流管理に提供される。
【０１７９】
空中ベースの軌道算出インフラストラクチャの場合、飛行管理システムは、航空機の意図を生成するために必要な情報の一部にアクセスすることができる。例えば、航空会社の嗜好をローカルに格納し、取り出して使用してもよい。さらに、航空機性能モデル１１８及び地球モデル１２０をローカルに格納し、必要に応じて更新してもよい。例えば、特定のＳＩＤ、従うべきナビゲーションルート及びＳＴＡＲ、並びにランディングギヤの展開時点、フラップ設定の変更時点、エンジン低格の変更時点などの他の嗜好といったさらなる情報を、パイロットが入力してもよい。いくつかの不足情報（例えばフラップ及びランディングギヤの展開回数）を、推奨される対気速度に基づいて想定してもよい。
【０１８０】
このような必要情報はすべて、飛行全体の軌道が予測されるように、飛行前に獲得することができる。代替的に、情報の一部のみが飛行前に獲得され、残りの情報は途中で獲得されてもよい。このような情報は、パイロットの入力に従って、例えばエンジン定格又は飛行レベルの変更に応答して獲得される（或いは、必要に応じて更新される）。軌道算出インフラストラクチャ１１０は、地球モデル１２０により更新される、卓越大気条件の変化によって、予測される軌道を、ひいては航空機の意図の記述言語で表現される航空機の意図を更新することもできる。更新は、航空機と地上との間の、任意の種類の周知の通信リンク２３０を介して通信することができ、最新の大気条件が航空機に送られ、修正された航空機の意図又は予測される軌道が航空機から送られる。
【０１８１】
航空交通流管理の応用分野は、上記の空中ベースシステムに類似している。航空交通流管理は、航空機の意図を決定するために必要な情報、例えば、飛行手順（ＳＩＤ、ＳＴＡＲなど）、航空機性能に関連する情報（航空機性能モデルとして）、大気条件（地球モデルとして）、及び場合によっては航空会社の嗜好を有している。例えば航空機の構造を変更するときに関連するパイロットの嗜好といった一部の情報は、飛行に先立って、又は飛行中に収集される。情報がない場合、航空交通流管理は、航空機の意図を生成し、軌道を予測するために、仮定を行う。例えば、すべてのパイロットは、滑走路から１０海里の地点で、又は特定の対気速度で、ランディングギヤを展開するという仮定が行われる。
【０１８２】
航空交通流管理は、予測された航空機の軌道を使用して、潜在的なコンフリクトを特定する。潜在的コンフリクトは、航空機の一又は複数に、それらの飛行／航空機の意図に対する必要な変更をアドバイスすることにより解決される。
【０１８３】
当業者であれば、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱せずに、上述の実施形態に変更を行うことができることを理解するであろう。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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