(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機のコックピット内のフライトディスプレイ上に航空機状況情報を図示する方法を提供する。【解決手段】航空機の位置を判定するステップと、判定された航空機の位置から見た滑走路の前向きグラフィック描写１２０をフライトディスプレイ２２上に表示するステップと、グラフィック描写上に状況認識情報１２４、１２６を表示するステップと、航空機が移動する際に、位置判定、グラフィック描写、及び状況認識情報を更新するステップと、を含む。【選択図】図３
2014151910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機のコックピット内のフライトディスプレイ上に航空機状況情報を図示する方法であって、
滑走路上の航空機の位置を判定するステップと、
前記判定された航空機の位置から見た前記滑走路の前向きグラフィック描写を前記フライトディスプレイ上に表示するステップと、
前記グラフィック描写上に状況認識情報を表示するステップであって、前記状況認識情報は少なくともＶ１速度計及びＶｒ速度計を備えるステップと、
前記航空機が前記滑走路に沿って移動する際に、前記位置判定、前記グラフィック描写、及び前記状況認識情報を更新するステップと、を備える方法。
【請求項２】
前記グラフィック描写は、明瞭な視認性を伴って見えるような前記滑走路の描写を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記グラフィック描写を表示するステップは、前記判定された航空機の位置に従って、前記航空機に格納された少なくとも１つのデータベースから画像を生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記航空機の位置を判定するステップは、前記滑走路の長さに関するデータを含む滑走路データを受信するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記航空機の位置を判定するステップは、全地球測位システムから座標を受信するステップを更に備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記航空機の機首方位及び位置を判定するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記航空機の機首方位及び位置を判定するステップは、慣性基準装置からの入力を受信するステップを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記状況認識情報は、航空機性能、エンジン性能、滑走路データ、滑走路面状態、動作不能機器、必要とされる上昇勾配、障害物、及び現在の外部気象条件のうちの少なくとも１つに基づいて予測される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記滑走路上の前記航空機の位置、及び前記航空機の許容不能な速度のうちの少なくとも１つをパイロットに警告するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記警告は、前記航空機の推力及び航空機速度に基づいて、前記航空機が安全な位置にないことを示す、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
航空機のコックピット内のフライトディスプレイ上に航空機状況情報を図示する方法であって、
着陸しようとしている滑走路に対する前記航空機の位置を判定するステップと、
前記判定された航空機の位置から見た前記滑走路の前向きグラフィック描写を前記フライトディスプレイ上に表示するステップと、
前記グラフィック描写上に状況認識情報を表示するステップであって、前記状況認識情報は少なくともＶｒｅｆ速度計及び接地帯標識を備えるステップと、
前記航空機が移動する際に、前記位置判定、前記グラフィック描写、及び前記状況認識情報を更新するステップと、を備える方法。
【請求項１２】
前記航空機の位置を判定するステップは、前記滑走路の長さに関するデータを含む滑走路データを受信するステップを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記航空機の位置を判定するステップは、全地球測位システムから座標を受信するステップを更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記航空機の機首方位及び位置を判定するステップと、前記判定された機首方位及び位置に基づいて前記位置判定、前記グラフィック描写、及び前記状況認識情報を更新するステップと、を更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記状況認識情報は、航空機性能、エンジン性能、滑走路データ、滑走路面状態、動作不能機器、必要とされる上昇勾配、障害物、及び現在の外部気象条件のうちの少なくとも１つに基づいて予測される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記滑走路に対する前記航空機の位置に関してユーザに警告するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記警告は、前記Ｖｒｅｆ速度及び前記航空機の位置に基づいて、前記航空機が着陸復行を行うべきであることを示す、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記警告は、前記航空機が前記接地帯をアンダーシュートするであろうことを示す、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記警告は、前記航空機が前記接地帯を超えて移動したことを示す、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記警告は、前記航空機がＶｒｅｆ速度を超過して移動していることを示す、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機状況情報を図示する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の航空機において、パイロットは、パイロットの知識及び経験、航空機の機種、気象条件等に基づいて、離陸及び着陸の間のリスク評価を判定する。離陸又は着陸が成功しないという直感をパイロットが感じた場合には、パイロットはそのような操作を中断しようと試みるだろう。パイロットは、着陸又は離陸が中断されるべき条件の、個人的な感覚を覚える。このような本能的直感は、必ずしも正確であるとは限らない。例えば、推力の上昇が遅すぎて、航空機は既に、離陸を安全に中断する地点を越えた滑走路の部分まで走行してしまっているかもしれない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８１９３９４８号明細書
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態において、本発明は、航空機のコックピット内のフライトディスプレイ上に航空機状況情報を図示する方法に関し、本方法は、滑走路に対する航空機の位置を判定するステップと、判定された航空機の位置から見た滑走路の前向きグラフィック描写をフライトディスプレイ上に表示するステップと、グラフィック描写上に状況認識情報を表示するステップと、航空機が移動する際に、位置判定、グラフィック描写、及び状況認識情報を更新するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の実施形態による、グラフィック描写及び状況認識情報を図示可能なフライトディスプレイを備える航空機コックピットの一部の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による、航空機状況情報を図示する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態による、グラフィック描写及び状況認識情報の図示の一例を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、グラフィック描写及び状況認識情報の図示の一例を示す図である。
【図５】本発明の更に別の実施形態による、グラフィック描写及び状況認識情報の図示の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、コックピット１２を有する航空機１０の一部を示す。民間航空機が図示されているものの、本発明の実施形態は、いずれの機種の航空機にも使用可能と考えられる。第１のユーザ（例えば、パイロット）がコックピット１２の左側の座席１４に座って、別のユーザ（例えば、副操縦士）が座席１６でコックピット１２の右側に座ってもよい。様々な計器２０及び多数の多機能フライトディスプレイ２２を有するコックピット計器パネル１８が、パイロット及び副操縦士の前に位置し、航空機１０の飛行を支援するための情報を搭乗員に提供してもよい。
【０００７】
フライトディスプレイ２２は、一次フライトディスプレイ又は多機能ディスプレイのいずれかを含んでもよく、航空機１０の操縦及び制御に使用される、航空機、飛行、航法、及びその他の幅広い範囲の情報を表示可能である。フライトディスプレイ２２は、カラーグラフィックス及び文字列をユーザに表示することもできる。フライトディスプレイ２２は、より多くの（又はより少ない）ディスプレイを有することを含むいずれかの方法で配列されてもよく、同一平面上又は同じサイズである必要はない。タッチスクリーンディスプレイ又はタッチスクリーン面２４は、フライトディスプレイ２２に含まれてもよく、航空機１０のシステムと交信するために、パイロット及び副操縦士を含む１人以上の搭乗員によって使用されてもよいと、考えられる。
【０００８】
コントローラ３０は、フライトディスプレイ２２、タッチスクリーン面２４、カーソル制御装置２６、及びキーボード２８を含む航空機１０の構成部品と、動作可能に結合されてもよい。コントローラ３０は、航空機１０のその他のコントローラ（図示せず）にも接続されてよい。コントローラ３０はメモリ及び処理装置を含んでもよく、これらはグラフィック表示又はグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を実行するためのいずれか適切なプログラム、及びオペレーティングシステムを、実行していてもよい。
【０００９】
コントローラ３０は、コンピュータ検索可能な情報データベース（図示せず）を含んでもよく、或いは情報データベースに動作可能に結合されてもよい。例えば、このようなデータベースは、代替コンピュータ又はコントローラに保存されてもよい。データベースは、複数のセットのデータを有する単一のデータベース、互いに連結された複数の個別データベース、又は単純なデータ表を含む、いずれの適切なデータベースであってもよいことは、理解されるだろう。
【００１０】
このようなデータベースは、航空会社又は飛行運航管理部門等の場所（図示せず）、或いはその他の場所に、航空機１０から離れて配置されてもよいこと、並びにコントローラ３０は、それによってデータベース情報がコントローラ３０に提供されてもよい無線ネットワーク（図示せず）に動作可能に結合されてもよいことが、考えられる。このデータベースは、電子的手段、即ちフラッシュメモリ、インターネット、ＷｉＦｉ、ＬＡＮ、衛星通信、又はその他の電子的送達手段を通じて入力された、パイロットの好みのデータを含んでもよい。
【００１１】
データベースは、ＦＡＡ等の規制上の要件、航空会社又は航空機使用者、操縦マニュアル又は仕様要件、更に始動、地上走行、離陸、出発手順、上昇、巡航、下降、到着手順、アプローチ手順選択、着陸、逆推力利用、及び地上走行技術に関するパイロットの好み、最善の実践、及びパイロット選択による最善の実践も、含んでもよい。データベースは、滑走路データ、航法情報、航空機性能データ、エンジン性能データ、滑走路面状態、現在の外部気象条件、等も含んでよい。
【００１２】
出発及び到着のための性能基準は、航空機構成に応じてデータベースからコントローラ３０によって引き出されてもよい。即ち、フラップ、エンジン抽気、欠損又は動作不能機器、車輪、タイヤ、ブレーキ、逆推力、滑走路パラメータ及び滑走路環境の状態、重量、等である。或いは、このような性能基準は、航空運行管理（Ａｉｒｌｉｎｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＯＣ）によってアップリンクされるか、又は乗員によって手作業で計算されて飛行管理システム（Ｆｌｉｇｈｔ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＦＭＳ）に入力されてもよい。更に、アプローチ及び着陸滑走路長要件は、データベース内で指定されてもよく、最短滑走路長及び性能の最小マージンを定義してもよい。
【００１３】
更に、航空機１０は、慣性基準装置（ＩＲＳ）及び／又は全地球測位システム（ＧＰＳ）を含む様々な航法ツールを備えてもよく、これらも又コントローラ３０に動作可能に結合されてよい。ＩＲＳは、航空機１０の移動を感知して、航空機の位置、速度等を継続的に計算する、機内搭載システムであってもよい。ＧＰＳは、航空機１０に実装されていてもよく、速度、方角、及び高度等の情報の報告を含む位置報告を、衛星及び／又はセルラーネットワークを通じて提供する。
【００１４】
動作中、コントローラ３０は、グラフィック描写又は状況認識情報をパイロット又はその他のユーザに提示するために、パイロットからの入力、データベース、及び／又はＡＯＣ又は航空運行部門からの情報を利用してもよい。このような情報から、パイロットは、離陸又は着陸、並びに必要であればそのような操作の中断に関して、より多くの情報に基づいた決断を行うことが出来る。離陸は、エンジンの故障、離陸警報器の作動、航空管制からの指示、タイヤの破裂、システム警告等を含む、様々な理由によって拒絶される可能性がある。離陸は、接地帯のオーバーシュート又はアンダーシュート、航空機１０の速度が速すぎる、航空機１０が十分に減速しない等を含む、様々な理由によって拒絶される可能性がある。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、図２は、コックピット１２内のフライトディスプレイ２２上に航空機状況情報を図示するために使用されてもよい、方法１００を示す。方法１００は、航空機の位置を判定することにより、１０２から始まる。離陸の間、判定は、離陸滑走路上の航空機の位置に対して行われてもよい。着陸の間、判定は、着陸滑走路に対する航空機の位置に対して行われてもよい。航空機１０が離陸するか着陸するかにかかわらず、航空機１０の位置の判定は、滑走路の長さ及び滑走路の位置に関するデータを含む、滑走路データを受信するステップを含んでもよい。航空機１０の位置を判定するステップは、ＧＰＳから座標を受信するステップを含んでもよい。更に、航空機１０の機首方位及び／又は位置が判定されてもよい。例えば、機首方位及び位置は、ＩＲＳからの入力を受信することによって判定されてもよい。
【００１６】
１０４において、コントローラ３０は、フライトディスプレイ２２上に滑走路の前向きグラフィック描写を表示してもよい。例えば、前向きグラフィック描写は、滑走路上のその地理的な位置から撮影された写真又は動画と類似の、ある程度現実的な描写を含んでもよい。このように、滑走路の前向きグラフィック描写が滑走路に対する航空機の判定された位置に基づいていることが、理解されるだろう。例えば、グラフィック描写を表示するステップは、航空機の判定された位置に従って航空機１０に格納された少なくとも１つのデータベースから画像を生成するステップを含んでもよい。航空機の機首方位及び位置が判定されている場合には、この情報も考慮に入れた画像が生成されてもよい。グラフィック描写は様々な方法で写実的に示されてもよいこと、並びにパイロットによる離陸及び着陸に関する意思判定をより良く支援するために滑走路の様々な局面がフライトディスプレイ２２上に示されてもよいことは、理解されるだろう。例えば、グラフィック描写は三次元で作成されてもよく、中心線、傾斜、滑走路標識を含む、滑走路の様々な特徴を示してもよい。
【００１７】
コントローラ３０は、１０６で示されるように、状況認識情報も表示してもよい。状況認識情報は、グラフィック描写上に表示されてもよい。例えば、航空機がその速度に到達すべきであることを示すために、グラフィック描写上に速度が表示されてもよい。これらの速度指定によって提示される実際の速度は、特定のモデルの航空機に固有の真の対気速度であり、補正因子を適用する必要なくパイロットがこれらを直接使用してもよいように、航空機が示した対気速度に関して表示される。これらの速度は航空機によって計算されるか、又はＡＯＣからアップロードされてもよいと考えられる。航空機１０の構成及び状態と設定は、このような速度に影響を及ぼす可能性があり、状況認識情報を計算する際に考慮されてもよい。状況認識情報は、航空機性能、エンジン性能、滑走路データ、滑走路面状態、動作不能機器、必要とされる上昇勾配、障害物、及び現在の外部気象条件のうちの少なくとも１つに基づいて、予測されてもよい。滑走路データは、その形状、位置、長さ、基準外の上昇勾配、及び傾斜を含む、滑走路の構造に関する情報を含んでもよい。このような情報は、滑走路データベースから得られてもよい。航空機性能は航空機１０の空気力学を含んでもよく、エンジン性能は航空機１０のエンジンの正確な性能特性を含んでもよい。滑走路面状態は、滑走路を形成する材料のタイプ、並びに滑走路が現在凍結して滑りやすいか否かに関する情報を含んでもよい。現在の外部気象条件は、とりわけ、気温、風向、及び風速を含んでもよい。実践において、このような要因は、状況認識情報を判定するためのアルゴリズムに変換されてもよい。このようなアルゴリズムは、コントローラ３０によって実行されてもよく、グラフィック描写上に状況認識情報を表示するために使用されてもよい、実行可能な命令のセットを含むコンピュータプログラムに変換されてもよい。
【００１８】
１０８において、位置判定、グラフィック描写、及び状況認識情報は、航空機が滑走路に沿って又は空中を移動する際に、フライトディスプレイ２２上で更新されてもよい。例えば、生成された画像及びそこに表示された状況認識情報は、更新された位置判定に基づいて更新されてもよい。更に、航空機１０の機首方位及び位置が判定されている場合には、これもまた、グラフィック描写及び状況認識情報を更新するために使用されてもよい。更に、状況認識情報は、状況認識情報判定のいずれかに影響を及ぼす条件又はその他の要因のいかなる変化に対しても、更新されてよい。
【００１９】
離陸及び着陸の具体例が有用であることがわかるであろう。図３は、航空機１０が離陸しようとしている滑走路１２２を含む、前向きグラフィック描写１２０を示す。離陸の間、航空機１０の離陸滑走の重要な要素は、推力加速度が達成される位置、及び出発滑走路上の航空機位置である。推力加速度はエンジン出力が増加する点であり、推力レバーの前進により、推力は抗力よりも大きくなって対気速度が増加する。推力の前進が遅すぎると、航空機１０は、損傷を伴わずにＶ１未満で離陸を安全に中断するための地点を越えた滑走路の部分まで、移動してしまうことになる。このため、滑走路を移動する際の現在の航空機位置が、様々な状況認識情報とともに前向きグラフィック描写１２０を通じて示されてもよい。グラフィック描写は、明瞭な視認性を伴って見えるような、前向きグラフィック描写１２０が滑走路１２２の描写を含んでもよいことを含む、いずれの適切な形態を取ってもよい。
【００２０】
図示の例において、状況認識情報は、１２４におけるＶ１速度、及び１２６におけるＶｒ速度を含む。Ｖ１速度１２４及びＶｒ速度１２６は、画面上、航空機１０がこれらの速度に到達しなければならない位置に、滑走路に対して表示されている。Ｖ１速度計１２４は、パイロットによって停止が開始されることが可能な最後の地点を示しており、これはゴー／ノーゴー地点と称されてもよい。通常、この速度未満でのエンジン故障の結果、離陸を中断すべきである。この速度を超えた場合は、離陸滑走が継続されるべきである。Ｖｒ速度計１２６は、前輪が地面を離れる地点で航空機１０の速度があるべき点を示している。この速度は、Ｖ１未満又は空中での最低制御速度の１．０５倍未満であってはならない。
【００２１】
状況情報がＶ２速度計も含んでよいことも考えられる。Ｖ２速度は、離陸安全速度である。離陸安全速度では、航空機がエンジンを喪失した場合に、３５フィートの障害物を回避するために航空機が維持して上昇する速度である。
【００２２】
状況認識情報は、パイロットが航空機１０の運動に情報をより良く関連付けられるように、グラフィック描写上に表示される。全ての状況情報は、いかなる航空会社又は操作限界も考慮に入れて、滑走路のグラフィック描写上に表示されてよい。例えば、状況認識情報が、出発用滑走路のおよそ６０％に対して表示され、これは通常、航空機がＶ１まで加速するために許容されており、滑走路の４０％は停止するために残される。
【００２３】
更に、追加情報の一部がグラフィック描写１２０上に表示されてもよい等、情報はフライトディスプレイ２２上にも含まれてよい。例えば、いずれも縮尺通りに図示されている、飛行速度計１３０及び高度計１３２が含まれてもよい。従来の航空機記号１３４、ピッチ目盛を呈する梯子形１３６、人工地平線１３８、及び回転目盛１４０も表示されてもよい。
【００２４】
本発明の実施形態は、また、滑走路上の航空機の位置、及び航空機の許容不能な速度のうちの少なくとも１つを、パイロットに警告してもよい。例えば、警告は、航空機１０の推力及び航空機速度に基づいて、航空機１０が安全な位置にないことを示してもよい。例えば、航空機が、離陸をうまく拒絶するように操作するには、滑走路上を行き過ぎた場合に、コックピット１２における視覚的又は聴覚的警告でパイロットに警告してもよい。これは、航空機の過剰な損傷を回避するのに役立つだろう。
【００２５】
図４は、航空機１０が着陸しようとしている滑走路１５２を含む前向きグラフィック描写１５０を図示する、例示的なフライトディスプレイ２２の別の実施形態を示す。表示される状況認識情報は、Ｖｒｅｆ速度計１５４及び接地帯標識１５６を含む。Ｖｒｅｆ速度計１５４は、Ｖｒｅｆ速度、又は閾値１５８を超えるときに航空機１０が減速すべき速度を示す。これは、着陸基準速度又は閾値交差速度とも称されてよい。例えば、これは着陸構成において失速速度の１．３倍であってもよい。航空機１０は、接地帯１５６に接地するまでこの速度を維持すべきである。接地帯標識１５６は、安全な着陸のために利用すべき領域である接地帯をパイロットに警告するための、いずれの適切な標識又は指標であってもよい。航空機が接地帯１５６を超えた場合には、進入復行操作が開始されるべきである。離陸シナリオに関しては、航空機が移動する際に、位置判定、グラフィック描写、及び状況認識情報が、フライトディスプレイ上で更新されてもよい。
【００２６】
コックピット１２内のユーザは、着陸しようとしている滑走路に対する航空機の位置に関して警告されてよいとも考えられる。例えば、警告は、図５の１７０に示されるように、航空機が着陸復行手順を実行すべきであると示してもよい。これは、Ｖｒｅｆ速度及び航空機の位置に基づいて、コントローラ３０によって判定されてもよい。図示される例において、航空機の速度はＶｒｅｆ速度よりもはるかに速く、航空機１０は滑走路１５２上を進み過ぎているので、航空機１０は着陸復行すべきである。着陸復行により、航空機は安全に接地して、滑走路１５２の端より手前で減速することができるようになる。或いは、航空機がＶｒｅｆ速度を超えて移動していることを示す警告が表示されてもよい。更に、航空機１０が接地帯をアンダーシュートしそうであることを示す、又は航空機１０が接地帯１５６を超えて移動したことを示す警告が、表示されてもよい。
【００２７】
上述の実施形態は、パイロットが離陸又は着陸状況のより正確な評価を行えることを含む、様々な恩恵を与える。離陸又は着陸しようとしている滑走路のグラフィック描写及び状況認識情報がパイロットに提示されるという本発明の実施形態の技術的効果は、パイロットに危険な徴候をより容易かつ早急に認識させ、これらの危険な徴候を軽減させることとして、示されている。これはその後の結果として、より多くの情報を通じてパイロットの意思決定を改善することによって、拒絶された離陸に関連する事故の数を減少させるだろう。更に、この結果として、飛行の着陸段階におけるオーバーラン事例の数が減少するだろう。
【００２８】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために、及びいずれかの装置又はシステムを製造及び使用すること並びにいずれかの組み込まれた方法を実行することを含む本発明を当業者が実践できるようにするために、実施例を使用している。本発明の特許範囲は、請求項によって定義されており、当業者によって想起されるその他の例も含んでよい。このようなその他の例は、請求項の文言との相違のない構成要素を有する場合、又は請求項の文言と僅かな差異しかない同等の構成要素を有する場合に、特許請求の範囲に含まれるとみなされる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  航空機
１２  コックピット
１４  座席
１６  座席
１８  コックピット計器パネル
２０  計器
２２  多機能フライトディスプレイ
２４  タッチスクリーン面
２６  カーソル制御装置
２８  多機能キーボード
３０  コントローラ
１００  方法
１０２  位置を判定
１０４  グラフィック描写を表示
１０６  状況認識情報を表示
１０８  更新
１２０  グラフィック描写
１２２  滑走路
１２４  Ｖ１速度計
１２６  Ｖｒ速度計
１３０  飛行速度計
１３２  高度計
１３４  航空機記号
１３６  梯子形
１３８  人工地平線
１４０  回転目盛
１５０  グラフィック描写
１５２  滑走路
１５４  Ｖｒｅｆ速度計
１５６  接地帯標識
１５８  閾値
１７０  警告
【図１】
2014151910.tif 000003
【図２】
2014151910.tif 000004
【図３】
2014151910.tif 000005
【図４】
2014151910.tif 000006
【図５】
2014151910.tif 000007
【外国語明細書】
2014151910000001.pdf