(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の航空機のリモートトラジェクトリ管理システム（ＲＴＭＳ）（１００）であって、
メモリデバイスに通信可能に結合されたプロセッサを備え、
前記メモリデバイスは、前記プロセッサを用いて前記ＲＴＭＳを実装するコンピュータ実行可能な命令を格納するように構成され、
前記メモリデバイスは、
トラジェクトリを生成するために使用される飛行固有の入力データを指定する情報を管理するように構成され、特定の航空機に関連する識別子を含む入力指定モジュール（１０２）と、
航空機のみ、並びに航空機の機体及びエンジン、のうちの少なくとも１つの性能を指定するデータを含む航空機モデルモジュール（１０６）と、
トラジェクトリを生成するために用いる未知の飛行パラメータに対するおおよそのデフォルト値を示すデータを含むデフォルト入力モジュールと、
前記入力指定モジュールと前記デフォルト入力モジュールからのデータを整合的なデータセットに結合し、前記整合的なデータセットが現実性に基づく所定の範囲内にあることを決定するために妥当性チェックを行うように構成された、統合入力モジュールと、
前記入力指定モジュール、航空機性能モデル、前記航空機モデルモジュール、および前記デフォルト入力モジュールからの前記指定された入力を受信して、所定の飛行の４Ｄトラジェクトリを生成するように構成され、前記航空機モデルモジュールからのデータが前記識別子と関連する前記航空機の前記性能の変動を表すように、前記航空機モデルモジュールからの前記データを処理する４Ｄトラジェクトリ予測モジュール（１１６）と、
前記予測されたトラジェクトリの所定のサブセットを前記航空機に送信するように構成されたトラジェクトリエクスポートモジュール（１２０）と、
を含み、
前記ＲＴＭＳは、運航者エンティティによって運行される複数の航空ビークルのそれぞれに対する前記予測されたトラジェクトリを最適化するように構成された、地上のシステムであり、
前記最適化によって、前記運航者エンティティから提供された経営パラメータと、前記ＲＴＭＳに通信可能に結合された航空航法サービスプロバイダから提供された空域規制および規則とに基づいて、前記複数の航空ビークルのそれぞれに対する修正されたトラジェクトリを生成し、
前記修正されたトラジェクトリは、専ら地上のＲＴＭＳによって生成される、
システム。
【請求項２】
前記未知の飛行パラメータが、航空機の型モデル、前記航空機の無燃料重量、燃料の量、最大積載量、総重量、巡航高度、コスト指数、及び横方向のルートの表示のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記４Ｄトラジェクトリ予測モジュールが、前記航空機の対気速度、推力、抗力、燃料流量を計算するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記トラジェクトリエクスポートモジュールが、航空航法サービスプロバイダと、航空機運航者の管制センタの中のエンティティとのうちの少なくとも１つに、前記予測されたトラジェクトリの前記所定のサブセットを送信するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＲＴＭＳが、複数の航空機のトラジェクトリを管理するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、概して航空交通管理及び航空機運航者のフリート管理に関し、より具体的には、利害関係者間でトラジェクトリを協力的に計画及びネゴシエートするための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
より効率的な運航を支援する必要性と共に航空交通の水準の上昇に直面し、航空機運航者と航空航法サービスプロバイダ（Ａｉｒ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｐｒｏｖｉｄｅｒ、ＡＮＳＰ）との間で協力を高めることが必要となっている。現在運航者は、飛行の数日及び数時間前に、出発空港及び到着空港並びにスケジュールのような、基本データのみを提供する。これにより空域及び滑走路の非常に大雑把な需要計画を立てることができるが、資源を割り当てるためにＡＮＳＰと運航者の双方に提供することができる詳細の量は限られている。巡航高度、速度、及びその飛行で利用したいと考える途中の航空路のような情報を備えたより詳細な飛行計画は、出発の直前（一般的には１時間未満）まで提供されない。一部の航空機(及び計画される将来の航空交通管理（Ａｉｒ  Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ、ＡＴＭ）システムにおいては大部分の航空機）は、飛行管理システム（Ｆｌｉｇｈｔ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＦＭＳ）から航空交通管制（ＡＴＣ）へ十分に詳細な４Ｄトラジェクトリ（軌道）をダウンリンクすることができる。しかしこれは、すべての必要なパラメータ（重量を含む）がＦＭＳに入力されるまで行うことができず、一般には出発の直前まで行われない。４Ｄトラジェクトリの詳細な内容は計画プロセスの早期には利用できないので、航空機の飛行調整はより便宜的、保守的なものでなければならず、飛行の効率を著しく低下させる。
【０００３】
この問題を解決する従来の試みは、運航者とＡＮＳＰとの間で飛行計画を共有することを含む。しかし、飛行計画は全トラジェクトリを含まず、指定された地点、並びに単一の巡航高度及び速度のみを含む。このシステムでは全トラジェクトリ及びインテント（ｉｎｔｅｎｔ）情報が提供されないため、計画のタイプを制限し、したがって実現することができる効率を制限する。少なくとも一部の知られている方法は、飛行計画ルート自体の計算のみを含み、飛行計画に基づくトラジェクトリを生成すること、並びにこのトラジェクトリ及びインテント情報を航空機の運航者からＡＮＳＰへ伝えることを含まず、このトラジェクトリをＡＮＳＰへ出力する又は配信することを指定する柔軟な方法を提供しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，８７７，１９７号明細書
【発明の概要】
【０００５】
１つの実施形態では、保有航空機のためのリモートトラジェクトリ管理システム（ＲＴＭＳ）が、トラジェクトリを生成するために使用される飛行固有の入力データを指定する情報を管理するように構成された入力指定モジュールと、航空機の性能及び航空機のエンジンを指定するデータを含む航空機性能モデルモジュールと、入力指定モジュールから指定された入力を、航空機モデルモジュールから航空機及びエンジン統合モデルモジュールを受信して所定の飛行の４Ｄトラジェクトリを生成するように構成された予測４Ｄトラジェクトリモジュールと、航空ビークル、航空ビークルの運航者エンティティ、及び空域管制エンティティのうちの少なくとも１つへインタフェースを介して予測されるトラジェクトリパラメータの所定のサブセットを送信するように構成されたトラジェクトリエクスポートモジュールとを含む。
【０００６】
別の実施形態では、航空ビークルのトラジェクトリを管理する方法が、この航空ビークルの操縦に関連する情報を、航空ビークルの運航者エンティティからＲＴＭＳによって受信すること、空域管制エンティティから航空ビークルの所定のルートに沿って空域制約に関連する情報をＲＴＭＳによって受信することと、運航者エンティティと管制エンティティとの間で航空ビークルの４ＤトラジェクトリをＲＴＭＳによってネゴシエートすることと、新しいウェイポイント及び巡航レベルの変更のうちの少なくとも１つを含むこのトラジェクトリの１つ又は複数の変更をＲＴＭＳによって送信することとを含み、航空ビークルが航空ビークルのネゴシエートされたトラジェクトリに従うことを容易にする。
【０００７】
さらに別の実施形態では、全航空機トラジェクトリ管理システム（Ｆｌｅｅｔ  Ｗｉｄｅ  Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＦＷＴＭＳ）が、トラジェクトリを生成するために使用される飛行固有の入力データを指定する情報を管理するように構成された入力指定モジュールをそれぞれ含む複数のＲＴＭＳと、航空機の機体及びエンジンの性能を指定するデータを含む航空機モデルモジュールと、入力指定モジュールから指定された入力を、航空機モデルモジュールから航空機性能モデルを受信して、所定の飛行の４Ｄトラジェクトリを生成するように構成された予測４Ｄトラジェクトリモジュールと、航空ビークル、航空ビークルの運航者エンティティ、及び空域管制エンティティのうちの少なくとも１つにインタフェースを介して予測されたトラジェクトリパラメータの所定のサブセットを送信するように構成されたトラジェクトリエクスポートモジュールとを含み、ＦＷＴＭＳは航空航法サービスプロバイダに通信可能に接続されて、企業体によって運航される複数の航空ビークルのトラジェクトリをネゴシエートし、企業体は、経営目標及び空域状態（空域構造、天候、及び交通状態など）パラメータに基づいて複数の航空ビークルのトラジェクトリを提案し、航空航法サービスプロバイダの空域規制及び規則に基づいて航空航法サービスプロバイダから提案したトラジェクトリの変更を受信するように構成される。
【０００８】
図１から３は、本明細書で説明する方法及びシステムの例示的実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の例示的実施形態に従ったトラジェクトリ−インテント生成システム１００のデータフロー図である。
【図２】本発明の例示的実施形態に従ったトラジェクトリの普及及び評価システムのデータフロー図である。
【図３】本発明の例示的実施形態に従った全航空機トラジェクトリ管理システム（ＦＷＴＭＳ）のデータフロー図である。
【図４】本発明の例示的実施形態に従った航空ビークルのトラジェクトリを管理する方法４００のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次の詳細な説明は、限定ではなく例として本発明の諸実施形態を示している。説明は明らかに、当業者が開示物を作成して使用できるようにし、いくつかの実施形態、適応形態、変形形態、変更形態を説明し、現在開示を実施する最良の形態であると考えられるものを含む、開示を使用する。本開示は、例示的実施形態、すなわち航空ビークルの４Ｄトラジェクトリを管理するシステム及び方法に適用されるように説明する。しかし、この開示は、産業、商業、及び住宅の用途の輸送手段管理システムに一般的に適用することが考えられる。
【００１１】
本明細書で使用する場合、単数形で列挙される要素又はステップは、排除することが明示されない限り、複数の要素又はステップを排除しないものと理解すべきである。さらに、本発明の「１つの実施形態」への言及は、列挙した特徴を同様に組み込むさらなる実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図していない。
【００１２】
本発明の諸実施形態は、４次元（緯度、経度、高度、及び時間）トラジェクトリ、すなわち任意の三次元（３Ｄ）空間における位置及び時間、並びに航空業務センタにおける航空機インテントデータ（速度、推力設定、及び旋回半径など）を計算するための方法及びシステムについて説明し、３Ｄ空間は、デカルト座標又は鉄道網における列車の位置のような非デカルト座標で描写することができる。このトラジェクトリ−インテントデータは、航空機ベースの飛行管理システム（ＦＭＳ）と同じ方法を用いて生成することができる。トラジェクトリ−インテントデータは、例えばこれに限らないが拡張可能マークアップ言語（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ、ＸＭＬ）など、指定された出力フォーマットにフォーマットされ、運行管理者、航空交通管制官、又は交通流管理者のような、認可された利害関係者に配信される。これにより情報の内容を様々な利害関係者が必要とするタイプ及び粒度に調整することができ、さらに飛行運航者が配信を望まない情報（総重量又はコスト指数など）を知られないようにする。航空機のＦＭＳに提供されるものと同じ情報を使用することによって、トラジェクトリ−インテント情報は、他の方法よりも信頼できる、正確なものとなる。これはまた、飛行の出発にかなり先だって、数日又は数カ月前でもモデル化された空域状態を用いて飛行のトラジェクトリを計画するのに役立つ。
【００１３】
図１は、本発明の例示的実施形態に従ったトラジェクトリ−インテント生成システム１００のデータフロー図である。例示的実施形態では、トラジェクトリ−インテント生成システム１００は、トラジェクトリ−インテントデータを生成及びエクスポートするように構成される。トラジェクトリデータは、航空機又は他の航空ビークルの位置を離陸と着陸の間の航空機のあらゆる位置について４次元で描写する。インテントデータは、航空機又は他の航空ビークルがトラジェクトリに沿ってどのように飛行するかを説明する。トラジェクトリ−インテント生成システム１００は、トラジェクトリを生成するために使用される飛行固有の入力データを指定する情報を含む入力指定モジュール１０２を含む。入力指定情報には、例えばこれらに限らないが、航空機の型（例えば、ウィングレット及び２４ｋｌｂｓ推力レーティングを有するエンジンを備えたボーイング７３７−７００）、無燃料重量、燃料、巡航高度、コスト指数、及び横方向のルート（都市ペア又は航空会社が優先する会社ルートなど）及び出発、到着、及び進入手続のような空港手続が含まれる。例示的実施形態では、入力指定情報は、特定の航空機に固有のものであり、特定の航空機のテール番号、登録識別子、又は他の識別子によって指定することができる。航空力学及び航空機部品（エンジンなど）の性能は、時間と共に変化する可能性がある。入力指定情報は、このような変化を捉えて、トラジェクトリ−インテント生成システム１００が４Ｄトラジェクトリを予測する際にこれらの差を考慮することができるようにする。入力指定情報は、例えばファイル、データベース、又はデータ構造（ＭＡＴＬＡＢ若しくはＣ＋＋のようなプログラミング言語を使用する）に格納され、フロントエンドのグラフィカルユーザインタフェースで生成することができる。
【００１４】
トラジェクトリ−インテント生成システム１００はまた、デフォルト入力モジュール１０４を含む。デフォルト入力情報は、入力指定モジュール１０２には含まれない入力のデフォルト値を含む。例えば、飛行の数週間前にはまだ、正確な航空機の型、総重量、及びコスト指数を決定することができない。これらは天候、乗客数によって非常に左右されるパラメータであり、飛行の直前までよくわからない可能性があるためである。航空ビークル運航者は、こうしたパラメータがまだ指定されていない場合、これらのデフォルト値を指定することができる。デフォルト入力モデル１０４によって複数のデフォルト値の組合せを提供することができ、最大離陸、又はフェリーフライトのシナリオなど、様々な運航シナリオを捉える。
【００１５】
航空機モデルモジュール１０６は、航空機及びエンジンの性能を明記するデータを含む。これは、速度、推力、抗力、燃料流量、及び４次元トラジェクトリを予測するために必要とされる航空機の他の特性を計算するために、トラジェクトリ−インテント生成システム１００によって使用される。１つの実施形態では、ユーロコントロール（Ｅｕｒｏｃｏｎｔｒｏｌ）のＢａｓｅ  ｏｆ  Ａｉｒｃｒａｆｔ  Ｄａｔａ（ＢＡＤＡ）のような公的に入手可能な性能モデルを使用することができる。或いは、トラジェクトリ予測装置は、航空機及びエンジンの製造元独自の性能モデル、例えば、ＦＭＳがロード可能なＭｏｄｅｌ−Ｅｎｇｉｎｅ  Ｄａｔａｂａｓｅ又は性能工学データ（表形式で提供される、又は飛行性能ツールに組み込まれる）を使用することができる。さらにトラジェクトリ予測装置は、航空機の空気力学データ及びエンジン性能データはないが、離陸、上昇、巡航、降下、進入の操作性能データを提供する航空機乗務員運航マニュアル（Ｆｌｉｇｈｔ  Ｃｒｅｗ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ｍａｎｕａｌ）の中の飛行性能データを使用することができる。
【００１６】
航法データモジュール１０８は飛行計画を、トラジェクトリの生成のためにトラジェクトリ−インテント生成システム１００によって使用される一連の緯度、経度、高度、及び速度に変換するために必要な情報を指定する。例示的実施形態では、航法データモジュール１０８は、航空機の飛行管理システムにロードされるものと同じ航法データベースを含む。様々な実施形態では、航法データモジュール１０８において他の航法データベースが使用される。
【００１７】
大気モデルモジュール１１０は、標準的な大気モデル、並びに風及び上空の気温及び大気圧を含む特定の天候条件のような、飛行のための大気条件を記述するデータを含む。特定の天候データは、平均的な風のように簡単なものとすることができる。或いは、特定の天候データは、様々な緯度、経度、高度、及び時間で指定された条件付きのグリッドデータファイルとすることができる（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｃｅａｎｉｃ  ａｎｄ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ［ＮＯＡＡ］によって提供されるＲａｐｉｄ  Ｕｐｄａｔｅ  Ｃｙｃｌｅ［ＲＵＣ］データなど）。この情報は飛行の前にはよくわからない場合があるので、これもまた、平均の風のような歴史的統計データ、又はそこからより詳細なモデルを導き出すことができる、暑い夏の日のようなカテゴリデータとすることができる。
【００１８】
出力指定モジュール１１２は、トラジェクトリ−インテントデータを出力するための内容及びフォーマットを指定する。柔軟な出力フォーマット及び内容を提供することにより、意図されたユーザに必要な情報のみが提供されるようになる。これにより重量及びコスト指数のような航空会社にとって専有のものであり、又は競争上機密であると考えられるパラメータを、必要としないユーザに知られないようにすることができる。またこれによりデータの内容を用途に合わせて調整することができる。飛行のかなり前では、飛行に関連する少量のデータのみが役に立つ可能性がある。これによりファイルサイズを必要なサイズだけに削減し、それによって通信コストを削減することができる。
【００１９】
トラジェクトリ−インテント生成システム１００はまた、入力統合モジュール１１４を含み、これを使用して入力指定モジュール１０２からの指定された入力と、デフォルト入力モジュール１０４からのデフォルト入力とを組み合わせて整合的なデータセットにするために使用される。様々な実施形態では、入力統合モジュール１１４は妥当性チェックも行って、指定された入力が現実的範囲内であることを確認する。
【００２０】
４Ｄトラジェクトリ予測モジュール１１６は、入力指定モジュール１０２からの指定された入力、デフォルト入力モジュール１０４からのデフォルト入力、航空機モデルモジュール１０６からの航空機性能モデル、航法データモジュール１０８からの航法データ、及び大気モデルモジュール１１０からの天候情報を処理して、指定された飛行のための４Ｄトラジェクトリを生成する。様々な実施形態では、４Ｄトラジェクトリ予測モジュール１１６は、Ｆｌｉｇｈｔ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（飛行管理システム）のＴｒａｊｅｃｔｏｒｙ  Ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ（トラジェクトリ予測装置）に組み入れることができ、これにより航空機自体で入手できる飛行の入力を完全に指定できるようになる。
【００２１】
出力フォーマットモジュール１１８は、トラジェクトリ及びインテントデータを処理し、出力指定モジュール１１２で指定されるフォーマットに変換する。例えばこれは、Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＸＭＬ）フォーマットのファイル、単純なＡＳＣＩＩテキストファイル、又はＭＡＴＬＡＢ若しくはＣ＋＋のような言語のデータ構造とすることができる。
【００２２】
トラジェクトリ−インテントエクスポートモジュール１２０は、出力フォーマットモジュール１１８の中のフォーマットプロセスからトラジェクトリ−インテント出力を配信する。１つの実施形態では、トラジェクトリ−インテントエクスポートモジュール１２０が出力ファイルを書き込む。様々な実施形態では、トラジェクトリ−インテントエクスポートモジュール１２０が、例えばこれに限らないが、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク接続への出力を書き込む。１つの実施形態では、有線又は無線データリンクを介して航空機を操縦するために使用されている搭載トラジェクトリを変更するための命令として、出力ファイルの一部が、航空機に送信される。
【００２３】
トラジェクトリ−インテント生成システム１００は、航空機運航者から航空航法サービスプロバイダ（ＡＮＳＰ）への（１つ又は複数の）特定の飛行についての広範囲のカスタマイズされたトラジェクトリ及びインテント情報を共有できるようにする。トラジェクトリ及びインテント情報は、一定の資源（空域セクタ又は空港の滑走路など）の需要を計画するために使用し、ＡＮＳＰにより要員及び資源を割り当てることができる。またトラジェクトリ及びインテント情報は、新しい入力の形態でそのトラジェクトリへの変更をネゴシエートするための基準として使用することもできる。例えば、提案されるトラジェクトリが飛行禁止区域（活発化する軍用特別使用空域（Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｕｓｅ  Ａｉｒｓｐａｃｅ）など）を侵犯することになる場合、航空機運航者にこれを伝えることができ、変更トラジェクトリを生成するための新しい入力を運航者が指定することができる。
【００２４】
図２は、本発明の例示的実施形態に従ったトラジェクトリ−インテント生成システム１００（図１に示す）の別の実施形態など、トラジェクトリの普及及び評価システム２００のデータフロー図である。例示的実施形態では、トラジェクトリの普及及び評価システム２００は、航空機運航者自身も使用して、時間及び使用燃料など、運航者の目的に対してトラジェクトリを評価し、新しいトラジェクトリを作成するために入力を変更する。例えば、コスト指数又は巡航高度は、時間及び燃料コストが運航者の経営目標を満たさない場合、変更することができる。トラジェクトリの普及及び評価システム２００の第１の部分２０２は、航空会社のような航空機運航者によって使用され、運航者が評価したいと望む飛行のパラメータを受け取るように構成された飛行入力モジュール２０４を含む。パラメータは、図１に示すような４Ｄトラジェクトリ生成モジュール２０６で４Ｄトラジェクトリを生成するために使用される。生成された４Ｄトラジェクトリは、トラジェクトリの普及及び評価システム２００の第１の部分２０２の４Ｄトラジェクトリ運航者評価モジュール２０７に出力され、またトラジェクトリの普及及び評価システム２００の第２の部分２１２の４ＤトラジェクトリＡＮＳＰ評価モジュール２１０に出力される。４Ｄトラジェクトリ運航者評価モジュール２０７は、航空機運航者の経営目標又は様々な運航シナリオに対するテストに従って、生成された４Ｄトラジェクトリを評価する。第１の部分２０２の入力変更モジュール２０８は、この評価からの出力を取得し、１つの実施形態では、航空機運航者の経営目標が満たされるまで飛行入力を自動的に調整する。他の様々な実施形態では、入力変更モジュール２０８は、航空機運航者による評価及び承認を求めて入力パラメータの変更を提案する。４Ｄトラジェクトリは、さらに処理するためにディスプレイ２１６又は他のシステム（図２には示さず）に出力することができる。
【００２５】
４ＤトラジェクトリＡＮＳＰ評価モジュール２１０は、航空航法サービスプロバイダの要件に従って、生成された４Ｄトラジェクトリを受け取り、評価するように構成される。生成された４Ｄトラジェクトリが航空航法サービスプロバイダの要件を満たさない場合、航空航法サービスプロバイダは、第２の部分２１２の変更提案モジュール２１４を介して４Ｄトラジェクトリの変更を提案することができる。
【００２６】
図３は、本発明の例示的実施形態に従ったリモートトラジェクトリ管理システム（ＲＴＭＳ）３００のグループ又はクラスタについてのデータフロー図である。例示的実施形態では、ＲＴＭＳクラスタ３００は、例えばこれらに限らないが、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェアに組み入れることができるツールである。例示的実施形態では、ＲＴＭＳ３００は、メモリデバイス３０３に通信可能に結合されたプロセッサ３０１を含み、メモリデバイス３０３は、ＲＴＭＳ３００を実装するためにプロセッサが使用する命令を格納するために使用される。ＲＴＭＳ３００は、有人又は無人航空ビークル（ＵＡＶ）３０２のトラジェクトリをリモートで管理して、４次元（４Ｄ）空域で航空ビークルのトラジェクトリを計画、変更、予測、及び管理するための方法を提供する。例示的実施形態では、ＲＴＭＳ３００は、直接に又は有線網若しくは無線網を介して便利にアクセスできる航空ビークル運航者の運航管理センタ（ＯＣＣ）で全航空機トラジェクトリ管理システム３０４に導入される。ＦＷＴＭＳ３０４は、安全で経済的、及びトラジェクトリを管理するのに効果的な場所に配置され、この場所は、建造物、地上車、海上輸送船、他の航空ビークル、又は宇宙船とすることができる。
【００２７】
ＲＴＭＳ３００は、ＯＣＣのＦＷＴＭＳ３０４において精密なトラジェクトリ計画及び予測機能を結合し、米国の連邦航空局（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ、ＦＡＡ）のような航空航法サービスプロバイダ（ＡＮＳＰ）３０６から空域制約、戦略的衝突分析アクション、及び交通流管理（ＴＦＭ）構想に関する情報を組み入れて、最適なトラジェクトリを実現する。ＲＴＭＳ３００とＡＮＳＰ３０６との間のトラジェクトリの同期及びネゴシエーションは、トラジェクトリの同期及びネゴシエーション中に、航空ビークル３０２とＡＮＳＰ３０６との間でコストのかかる（金銭上のコストと時間の両方に関して）無線データリンク通信を頻繁に行うことなく、また有人航空ビークルの場合は航空機搭乗員の応答を頻繁に行うことなく実現される。高度の変更又はいくつかのウェイポイントの追加のような、航空ビークル３０２に送信される最終的な入力は、トラジェクトリ全体よりもはるかにコンパクトサイズであり、したがって航空ビークル３０２と直接通信するためのコストを著しく削減する。ネゴシエートされたトラジェクトリは、航空交通管制（ＡＴＣ）の目的を満たすと同時に、航空ビークル運航者のビジネスプリファレンス（ｂｕｓｉｎｅｓｓ  ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を最大限に満たす。結果として、運航者はかなりの量の燃料及び飛行時間を節約することができ、したがって大気への排出物を削減する。ＡＮＳＰ３０６については、ネゴシエートされたトラジェクトリは、システム全体のトラフィックスループット及び効率を大幅に向上させる。この方法を利用する全航空機トラジェクトリ管理システム（ＦＷＴＭＳ）３０８が構築されて、運航者の全航空機のトラジェクトリを管理する。ＦＷＴＭＳ３０８は、運航者の保有航空機の中の個々の航空機に対して複数のＲＴＭＳ３００で構成されるシステムである。システム３０８は、飛行管理（ｆｌｉｇｈｔ  ｄｉｓｐａｔｃｈ）システム、飛行性能エンジニアリング（ｆｌｉｇｈｔ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）システム、燃料プランニングシステム、航空機搭乗員管理システム、及びスケジューリング管理システムのような他のシステムと統合して運航者の操作を改善し、企業の最終的な収益と顧客満足度を向上させることができる。ＦＷＴＭＳ３０８は、プロセッサ３０１を使用して実行するように構成することもでき、又は別個のプロセッサ（図３には示さず）に組み入れることができる。
【００２８】
ＲＴＭＳ３００は、例示的実施形態ではＡＮＳＰ３０６及びＯＣＣ３０４を使用して航空ビークル３０２に対してリモートでトラジェクトリを管理するための方法及びシステムを具現化する。ＡＮＳＰ３０６は、空域のすべての航空交通を管理する地上のシステム及びサービスである。ＡＮＳＰ３０６の中核は、自動化システム３１０であって、これは複数の航空交通管理（ＡＴＭ）３１２アプリケーション、航空交通管制官３１４、及び航空交通管制官３１４によって使用される航空交通ディスプレイ３１６のホストとして働く。ＡＮＳＰ３０６は、ＯＣＣの飛行計画ファイリングインタフェース（Ｆｌｉｇｈｔ  Ｐｌａｎ  Ｆｉｌｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３２２を介してＯＣＣ３０４によってファイルされた飛行計画３２０を受け取る飛行計画ファイリングインタフェース３１８を含む。ＡＮＳＰ３０６はまた、航空ビークル３０２とのデータリンク及びＯＣＣ３０４とのネットワーク通信をサポートする空−地データリンクマネージャ（Ａｉｒ−Ｇｒｏｕｎｄ  Ｄａｔａ  Ｌｉｎｋ  Ｍａｎａｇｅｒ）３２４を含む。航空交通管制官３１４と有人航空ビークル３０２のパイロット３２８との間の便宜的な通信に、音声通信３２６もまた利用できる。無人航空ビークル３０２については、地上の運航管制員（ｇｒｏｕｎｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ）が無人航空ビークル３０２の音声チャネルへのインタフェースを介して音声通信を取り扱うが、この音声通信は航空交通管制官３１４に透過的であり続ける。
【００２９】
航空ビークル３０２は、これに限らないが商用ジェット機のように有人である、又は無人である場合がある。航空ビークル３０２は、飛行管理システム（ＦＭＳ）３３０を含むことができ、これが航空機の自動飛行制御システム（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＡＲＣＳ）３３２によって使用されるトラジェクトリを構築する。地上から航空機への複数の潜在的なデータリンクインタフェースがあり、ＡＮＳＰ３０６からのデータリンクインタフェース（Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（航空通信ネットワーク）［ＡＴＮ］／ＶＨＦデータリンクモード２［ＶＤＬ−２］など）３３４、及びＡｉｒｃｒａｆｔ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  （ＡＣＡＲＳ）のような、ＯＣＣデータリンクインタフェース３３６からの別のデータリンクインタフェースが含まれる。
【００３０】
ＯＣＣ３０４は、所与の運航者のすべての航空機を制御する設備である。ＯＣＣ３０４は、特定の状況に応じて、地上、海上、空上、又は宇宙上に置くことができる。ＯＣＣ３０４の新規の態様が、ＦＷＴＭＳ３０８である。ＦＷＴＭＳ３０８は、１つ又は複数のＲＴＭＳ３００を含む。例示的実施形態では、単一ＲＴＭＳ３００が、保有航空機中の各航空ビークル３０２に対して一意のトラジェクトリを生成する。様々な実施形態では、各航空ビークル３０２に別個のＲＴＭＳ３００を使用する。さらに他の実施形態では、複数のＲＴＭＳ３００がある場合があり、それぞれのＲＴＭＳ３００が複数の航空ビークル３０２に対するトラジェクトリを生成する。実装は、処理速度のニーズ及びＯＣＣ３０４における異なるシステム間の相互接続、並びに関与する航空機の型によって決まる。ＲＴＭＳ３００は、ＦＭＳ３３０のものと同様であるが、航空機搭載のＦＭＳ３３０のメモリ及び計算能力の限界がない、トラジェクトリ管理機能を含むことができる。
【００３１】
様々な実施形態では、トラジェクトリの同期及びネゴシエーション、並びにＯＣＣの飛行監視及び支援のために、ＦＷＴＭＳ３０８を使用する。
【００３２】
ＡＣＡＲＳ及び／又はＡＴＮ／ＶＤＬ−２を通じて航空ビークル３０２と通信するコストは、単にセキュアＴＣＰ／ＩＰ接続を介することができるＯＣＣ３０４からＡＮＳＰ３０６への通信コストよりも数桁大きいため、航空ビークル３０２のトラジェクトリを同期及びネゴシエートするためにＯＣＣ３０４でＦＷＴＭＳ３０８を使用すると、航空ビークル３０２への帯域幅及びデータ通信コストが削減される。ＦＷＴＭＳ３０８を用いると、特定の航空ビークル３０２のＲＴＭＳ３００が、航空機搭載のＦＭＳ３３０の代わりにトラジェクトリの同期及びネゴシエーションを行うことができる。ＲＴＭＳ３００は、（単に現在の飛行計画システムによって生成される一連のウェイポイント又は航空路ではなく）航空機搭載のＦＭＳと一致する連続的なトラジェクトリを生成し、最新の天気予報情報に容易にアクセスする。気象パラメータ（現在の風及び気温）を含む、航空ビークル３０２の状態（重量など）は、監視データ（レーダー又はＡｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ−Ｂｒｏａｄｃａｓｔ（放送型自動位置情報伝送）［ＡＤＳ−Ｂ］など）によって提供する、又は、既存のＡＣＡＲＳの気象通報式など、航空機搭載のセンサによって測定して、パイロットが介入することなく必要なときに自動的にＲＴＭＳ３００へダウンリンク送信することができる。運航者ＡＮＳＰ網は、空−地データリンクよりもはるかに安価に運用できて混雑しないネットワーク層を使用し、したがってＡＮＳＰ３０６及び航空ビークル３０２の運航者のコストを節約する。航空機搭載のＦＭＳが必要とする変更のみが、航空ビークル３０２へ送信されて、パイロット３２８が検討し、了解するようにする。最終的なアップリンクでは、更新されたＦＭＳの天候は、ＯＣＣ３０４からのアップリンクされたデータの統合部分とすることができる。ＲＴＭＳ３００によって決定されるトラジェクトリは、ＯＣＣ３０４における状況認識を高めるために、飛行期間を通してＦＭＳのトラジェクトリと同期され続ける。この運用概念を用いると、トラジェクトリの観点からＵＡＶはもはや有人航空機と区別できない。
【００３３】
一方で、ＯＣＣベースのトラジェクトリの同期及びネゴシエーションは、衝突解決又は時間が重視される他のいかなるＡＴＣアクションのための短期間の便宜的なトラジェクトリ同期に対しても、ＡＮＳＰ３０６との直接の空−地のやりとりを妨げることはない。
【００３４】
様々な他の実施形態において、ＦＷＴＭＳ３０８は、ＯＣＣの飛行監視及び支援に使用することができる。
【００３５】
ＯＣＣ３０４の主要な機能は、複数の航空ビークル３０２の飛行を追跡し、飛行情報及び実行中の飛行への技術的支援を提供することである。現在の運用では、ＯＣＣ内の飛行監視システムは、ＦＡＡのＡｉｒｃｒａｆｔ  Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｔｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（ＡＳＤＩ）システムのデータなど、ＡＮＳＰ３０６によって提供される追跡情報を主として利用する。一部の運航者は、飛行監視システムでその飛行によってダウンリンクされたＡＣＡＲＳ位置レポートもまた含む。しかし、ＦＭＳのトラジェクトリは、航空ビークル３０２の外ではアクセスできないことが多く、又は地上への（ＯＣＣ３０４又はＡＮＳＰ３０６への）通信に費用がかかる。この結果、到着予定時刻（Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ  Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ、ＥＴＡ）の予測がずさんになり、したがって目的地の空港での地上作業を計画する際に困難を引き起こした。ＦＷＴＭＳ３０８は、全航空機が単一設備でホストされる４Ｄトラジェクトリ予測機能を向上させ、他の場合では利用できない、及び／又は通信コストを削減するデータを提供する。いくつかの個々の航空ビークル３０２が、個々のＯＣＣ管制官（又は運航管理者）に割り当てられる。トラジェクトリの出力は、ＯＣＣ３０４又は様々な空港管理者の位置で様々なシステムと共有することができ、トラジェクトリのフォーマットは、各ユーザに一意にフォーマットされる。ＯＣＣ管制官は、あたかもリモートコックピットがＯＣＣ管制官に提供されて、緊急の場合には運航者のＯＣＣ３０４が航空機搭乗員と通信し、したがって、運航効率及び安全性を大いに高める新しい手段を提供するように、グラフィカルインタフェースを使用してＲＴＭＳ３００の動作を監視し、またこれと対話する。
【００３６】
ＲＴＭＳ３００及びＦＷＴＭＳ３０８は、以前には航空ビークル３０２の機内でのみ入手できた同じレベルのトラジェクトリの計画及び予測機能を航空ビークル運航者に提供する。航空ビークルのトラジェクトリを直接知ること、及びＡＮＳＰ３０６とデータリンクによるトラジェクトリの同期及びネゴシエーションができることと組み合わせて、ＦＷＴＭＳ３０８により運航者はその運航を大いに改善することができる。これにより、燃料を著しく節約し、飛行の遅れを減少させ、装置（例えば航空機）と乗務員の接続の失敗が減少し、結果として経済的、社会的、及び環境的利益をもたらす。ＦＷＴＭＳ３０８は、同様にＵＡＶのトラジェクトリを管理することができ、民間の空域にＵＡＶを統合する手段として機能する。
【００３７】
図４は、航空ビークルのトラジェクトリを管理する方法４００のフロー図である。例示的実施形態では、方法４００は、リモートトラジェクトリ管理システム（ＲＴＭＳ）によって航空ビークルの運航者エンティティから航空ビークルの運航に関連するビジネス情報を受信すること４０２と、運航者エンティティと管制エンティティとの間で航空ビークルの四次元トラジェクトリをＲＴＭＳによってネゴシエートすること４０４と、航空ビークルがネゴシエートされたトラジェクトリに従うことを容易にする１つ又は複数のトラジェクトリパラメータをＲＴＭＳによって航空ビークルに送信すること４０６とを含む。
【００３８】
航空ビークルの運航に関連するビジネス情報は、運航者エンティティと航空航法サービスプロバイダ（ＡＮＳＰ）との間でネゴシエートされた飛行計画情報を含むことができる。ＲＴＭＳは、空域管制エンティティからの航空ビークルの所定のルートに沿った空域制約に関連する情報及び天候情報を受信することもできる。
【００３９】
また方法４００は、運航者エンティティと管制エンティティとの間でトラジェクトリを同期することを含み、トラジェクトリは、航空ビークルの４次元トラジェクトリとすることができる。様々な実施形態では、運航者エンティティ及び管制エンティティは、トラジェクトリの予測及び飛行計画情報を交換することによって、航空ビークルの四次元トラジェクトリを同期する。トラジェクトリの予測及び飛行計画情報の交換は、運航者エンティティと管制エンティティとの間で航空ビークルの４ＤトラジェクトリをＲＴＭＳによってネゴシエートすること４０４の一部とすることもできる。
【００４０】
方法４００はまた、一部の実施形態では１つ又は複数のウェイポイントと、二次元の位置及び時間のうちの少なくとも１つと、二次元のルート変更、高度変更、速度変更、及び要求到着時刻（ｒｅｑｕｉｒｅｄ−ｔｉｍｅ−ｏｆ−ａｒｒｉｖａｌ、ＲＴＡ）のうちの少なくとも１つとを受信することを含む、飛行計画変更データを管制エンティティから受信することを含む。方法４００はまた、エンドツーエンドの二次元ルート、二次元ルートの一部、巡航高度、出発手続、到着手続、及び推奨滑走路のうちの少なくとも１つを含むビジネス推奨トラジェクトリを管制エンティティに送信することを含む。ビジネス推奨トラジェクトリは、ＲＴＭＳ予測トラジェクトリ、及び管制エンティティから取得される情報に基づいたＲＴＭＳ予測トラジェクトリのうちの少なくとも１つに基づくことができる。１つ又は複数のウェイポイントは、三次元の位置及びこの三次元の位置の要求到着時刻（ＲＴＡ）を含むことができる。
【００４１】
一実施形態では、方法４００は、航空ビークルから航空ビークルの状態を受信することを含む。状態は、航空ビークルの重量、航空機搭載センサによって測定されるパラメータ、３Ｄ及び４Ｄ位置データのうちの少なくとも１つ、並びに航空ビークル付近の気象パラメータのうちの少なくとも１つを含むことができる。方法は、航空ビークルに１つ又は複数のウェイポイントを航空ビークルの飛行管理システム（ＦＭＳ）に送信することを含むこともできる。
【００４２】
本明細書で使用される場合、プロセッサという用語は、中央処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、仮想マシン、及び本明細書に記載する機能を実行することができる他のいかなる回路若しくはプロセッサをも指す。
【００４３】
本明細書で使用する場合、「ソフトウェア」及び「ファームウェア」という用語は交換可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリなど、プロセッサ３０１で実行するためにメモリに格納したいかなるコンピュータプログラムも含む。上記のメモリタイプは例示にすぎず、したがってコンピュータプログラムを格納するために使用できるメモリのタイプに関して限定するものではない。
【００４４】
前述の明細書に基づいて理解されるように、本開示の上述の実施形態は、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はその任意の組合せ若しくは一部を含む、コンピュータプログラミング又はエンジニアリング技術を使用して実装することができ、技術的効果は、航空ビークルに４Ｄトラジェクトリの支援を提供しながら、低減した航空ビークル搭載システム上の計算負荷及び通信の負担を維持するためである。別の方法では入手できない航空ビークルからの情報を受信し、航空ビークルが保持する４Ｄトラジェクトリの更新のみを送信することによって、ロバスト性があり、正確で時宜を得た４Ｄトラジェクトリを維持することができる。システムは、規制機関の管轄下で航空ビークル運航者のビジネスプラン並びに複数の他の航空ビークルの効果的で且つ安全なスループットをかなえる４Ｄトラジェクトリを生成するために規制機関とのネゴシエーションを管理する。このような結果として生じるプログラムは、コンピュータ可読コード手段を有し、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体内に組み込む又は設けることができ、それによって、記載した本開示の諸実施形態によるコンピュータプログラム製品、すなわち製造品を作成する。コンピュータ可読媒体は、例えば固定（ハード）ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）などの半導体メモリ、並びに／或いはインターネット又は他の通信ネットワーク若しくはリンクなどの任意の送受信媒体とすることができるが、これらに限らない。コンピュータコードを含む製造品は、１つの媒体から直接コードを実行することによって、ある媒体から別の媒体へコードをコピーすることによって、又はネットワークを通じてコードを送信することによって、作成する及び／又は使用することができる。
【００４５】
航空ビークルの４Ｄトラジェクトリを生成する方法及びシステムの上述の実施形態は、戦略的方法で航空機運航者のトラジェクトリ及びインテント情報を共有するための、費用効率の良い、信頼できる手段を提供し、飛行を計画する能力を高め、これに適切な資源を割り当てる。より具体的には、本明細書に記載する方法及びシステムにより、トラジェクトリ及びインテントデータの正確な生成、カスタマイズ可能なトラジェクトリ出力フォーマット、柔軟な入力方法、並びに関連情報の迅速な処理及び普及が容易になる。本明細書に記載する方法及びシステムのさらなる利点には、航空機運航者とＡＮＳＰとの間の協調及び情報共有が改善されること、運航者のための飛行トラジェクトリを計画してコストを削減できること、例えばこれに限らないがスタンドアロンのパーソナルコンピュータを使用して運用が簡単且つ費用がかからないことが含まれる。結果として、本明細書に記載する方法及びシステムは、費用効率の良い信頼できる方法で航空ビークルの４Ｄトラジェクトリを自動的に管理することを容易にする。
【００４６】
単一又は複数の航空ビークルの４Ｄトラジェクトリを自動的に、又は半自動的に管理するための例示的方法及びシステムについて、詳細に上述している。例示のシステムは、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されず、むしろそれぞれの構成要素は、本明細書に記載する他の構成要素とは独立して別個に利用することができる。各システムの構成要素は、他のシステムの構成要素と組み合わせて使用することもできる。
【００４７】
記載した説明は、最良の方式など、本発明を開示するための例を使用しており、また任意の装置又はシステムを作成して使用すること、組み込まれた方法を行うことなど、いかなる当業者も本発明を実行できるようにするための例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義するが、当業者であれば思い付く他の例も含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と違わない構造的要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文字通りの言葉とはわずかな違いを有する等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内であるとする。
【符号の説明】
【００４８】
１００  トラジェクトリ−インテント生成システム
１０２  入力指定モジュール
１０４  デフォルト入力モジュール
１０６  航空機モデルモジュール
１０８  航法データモジュール
１１０  大気モデルモジュール
１１２  出力指定モジュール
１１４  入力統合モジュール
１１６  ４Ｄトラジェクトリ予測モジュール
１１８  出力フォーマットモジュール
１２０  トラジェクトリ−インテントデータエクスポートモジュール
２００  普及及び評価システム
２０２  第１の部分
２０４  飛行入力モジュール
２０８  入力変更モジュール
２１０  ４Ｄトラジェクトリ評価モジュール
２１２  第２の部分
２１４  変更提案モジュール
２１６  ディスプレイ
３００  ＲＴＭＳ
３０１  プロセッサ
３０２  航空ビークル
３０３  メモリデバイス
３０４  運航管理センタ（ＯＣＣ）
３０６  航空航法サービスプロバイダ（ＡＮＳＰ）
３０８  全航空機トラジェクトリ管理システム（ＦＷＴＭＳ）
３１０  自動化システム
３１２  航空交通管理（ＡＴＭ）
３１４  航空交通管制官
３１８  飛行計画ファイリングインタフェース
３２０  飛行計画
３２２  飛行計画ファイリングインタフェース
３２４  地上データリンクマネージャ
３２６  音声通信
３２８  パイロット
３３０  飛行管理システム
３３２  自動飛行制御システム
３３４  ＶＨＦデータリンクモード２［ＶＤＬ−２］
３３６  ＯＣＣデータリンクインタフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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