(57)【要約】  有人航空機を無人飛行に切替えるための装置であって、航空機は航空機の運転に影響を与えるために操作することができる少なくとも１つの操縦装置を含み、装置は、直線運動または回転運動を含む第１の様式における動作または動作の阻止を選択的に与えるように各々構成される第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータと、関連付けられたアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように各々構成された第１のクラッチおよび第２のクラッチと、操縦装置アクチュエータおよびクラッチを操作して航空機の無人運転を行うために選択的にイネーブルにし、航空機の有人運転を行うためにディスエーブルにすることができる輸送手段コントローラとを備える。第１のアクチュエータは第１の量の許容された動作を示す第１の範囲を有し、第２のアクチュエータは第１の範囲よりも大きい第２の範囲を有する。
2009530185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有人航空機を無人飛行に切替えるための装置であって、前記航空機は航空機の運転に影響を与えるために操作することができる少なくとも１つの操縦装置を含み、前記装置は、
直線運動および回転運動のうち少なくとも一方を含む第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与えるように構成され、かつ第１の量の許容された動作を示す第１の範囲を有する第１のアクチュエータと、
第１のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成された第１のクラッチと、
第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与え、かつ第１の範囲よりも大きい第２の範囲を有する第２のアクチュエータと、
操縦装置に動作可能に連結され、かつ第２のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成された第２のクラッチと、
第１のアクチュエータ、第１のクラッチ、第２のアクチュエータ、および第２のクラッチを操作して操縦装置を選択的に操作するように構成された輸送手段コントローラとを備え、輸送手段コントローラは、操縦装置アクチュエータおよびクラッチを操作して航空機の無人運転を行うために選択的にイネーブルにし、航空機の有人運転を行うためにディスエーブルにすることができる、装置。
【請求項２】
航空機はヘリコプター、飛行機、および宇宙船のうちの１つであり、
輸送手段コントローラは、航空機のヨー、ピッチ、ロール、およびスロットル制御を行なうように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
輸送手段コントローラは、航空機内のコンピュータおよび航空機から離れた遠隔オペレータのうち少なくとも一方からコマンド情報を受信するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
航空機は飛行制御コンピュータを含み、装置は、飛行中に航空機のある特性についての測定信号を与えるための少なくとも１つのセンサをさらに備え、信号は飛行制御コンピュータによって利用されず、輸送手段コントローラによって利用され、少なくとも１つのアクチュエータの操作に影響を与える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
第１のアクチュエータからの動作を第１のクラッチに伝えるように構成された第１のインターフェイス要素と、
第２のアクチュエータからの動作を第２のクラッチに伝えるように構成された第２のインターフェイス要素とをさらに備え、各インターフェイス要素は、プッシュロッド、レバー、ギヤ、プーリー、およびベルトのうち少なくとも１つを含み、
第１のアクチュエータは高帯域幅電気機械アクチュエータ（ＨＢ−ＥＭＡ）を含み、第２のアクチュエータは低帯域幅電気機械アクチュエータ（ＬＢ−ＥＭＡ）を含み、ＨＢ−ＥＭＡは、輸送手段コントローラによる操作に対するより早い応答時間および特定の運動範囲のより迅速な動作のうち少なくとも一方を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
ＬＢ−ＥＭＡおよびＨＢ−ＥＭＡは、動作可能に直列に連結される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ＨＢ−ＥＭＡが操縦装置に係合されているとき、ＨＢ−ＥＭＡの小さい方の範囲は、第１の移動中心を有する操縦装置動作について部分的な権限を規定し、ＨＢ−ＥＭＡが操縦装置から解除されているとき、ＨＢ−ＥＭＡを第１の移動中心とは異なる第２の移動中心に再調整することができる、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
輸送手段コントローラはさらに、操縦装置アクチュエータを操作するための任務プログラムを実行するように構成された飛行制御コンピュータと、任務プログラムに従って航空機を操縦するためのクラッチとをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
アクチュエータは操縦装置と平行に配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
各アクチュエータは迅速変換能力を有し、航空機のコマンドの、操縦士への迅速な移行をもたらす、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの航空機特性を測定し、かつ測定信号を輸送手段コントローラに与えるように構成された少なくとも１つのセンサをさらに備え、輸送手段コントローラによる航空機の運転は測定信号によって影響される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータのうち一方は、切替えられていない航空機に含まれる、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
ヘリコプターであって、
有人運転のために操縦士によってヘリコプターを運転するように構成された複数の操縦装置を備え、操縦装置はヘリコプターの運転に影響を与えるように操作することができ、さらに、
複数のデュアル操縦装置アクチュエータを備え、各デュアル操縦装置アクチュエータは操縦装置の運転のために構成され、かつ第１のアクチュエータ、第１のクラッチ、第２のアクチュエータ、および第２のクラッチを含み、第１のアクチュエータは、直線運動および回転運動のうち少なくとも一方を含む第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与えるように構成され、かつ第１の量の許容された動作を示す第１の範囲を有し、第１のクラッチは、第１のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成され、第２のアクチュエータは、第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与え、かつ第１の範囲よりも大きい第２の範囲を有し、第２のクラッチは、関連付けられた操縦装置に動作可能に連結され、かつ第２のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成され、さらに、
各デュアル操縦装置アクチュエータを操作するように構成された輸送手段コントローラを備え、輸送手段コントローラは、ヘリコプターの無人運転を行うために選択的にイネーブルにされ、ヘリコプターの有人運転を行うためにディスエーブルにされ、輸送手段コントローラは、ヘリコプター内のコンピュータおよびヘリコプターから離れた遠隔オペレータのうち少なくとも一方からコマンド情報を受信するように構成され、さらに、
輸送手段コントローラをイネーブルまたはディスエーブルにするように構成された操縦士セレクタを備える、ヘリコプター。
【請求項１４】
輸送手段コントローラは、操縦士がヘリコプターを指揮できない場合、危険な状況に繋がるヘリコプターシステムの故障、権限のない人物によるヘリコプターの操縦、および特別な操縦技能を要する状況の発生のうち少なくとも１つによって自動的にイネーブルになるように構成される、請求項１３に記載のヘリコプター。
【請求項１５】
デュアル操縦装置アクチュエータは、ヘリコプターサイクリックを操作するように構成された横アクチュエータ、ヘリコプターサイクリックを操作するように構成された縦アクチュエータ、ヘリコプター集合体を操作するように構成された集合体アクチュエータ、ヘリコプタースロットルを操作するように構成されたスロットルアクチュエータ、および少なくとも１つのヨーペダルを操作するように構成された指向性直列アクチュエータのうち少なくとも１つを含む、請求項１３に記載のヘリコプター。
【請求項１６】
ヘリコプターの無人運転を行うために輸送手段コントローラがイネーブルになるときと、ヘリコプターの有人運転を行うために輸送手段コントローラがディスエーブルになるときとの間の操縦士選択移行時間は約１秒未満である、請求項１３に記載のヘリコプター。
【請求項１７】
各デュアル操縦装置アクチュエータは、低帯域幅電気機械アクチュエータ（ＬＢ−ＥＭＡ）を高帯域幅電気機械アクチュエータ（ＨＢ−ＥＭＡ）と直列に含む、請求項１３に記載のヘリコプター。
【請求項１８】
プロセッサとプロセッサメモリとを含む飛行制御コンピュータをさらに備え、プロセッサは、コンピュータ指示をフェッチし、復号化し、実行するように構成され、プロセッサメモリは、任務プログラムを記憶し検索するように構成され、飛行制御コンピュータは、任務プログラムに従って操縦装置アクチュエータを操作するように構成される、請求項１３に記載のヘリコプター。
【請求項１９】
ヘリコプター内部でメッセージを送信し、かつ受信するように構成された輸送手段内通信ユニットと、
ヘリコプターの外部でメッセージを送信し、かつ受信するように構成された外部通信ユニットとをさらに備え、輸送手段内通信ユニットおよび外部通信ユニットのうち少なくとも一方は、コマンドメッセージを輸送手段コントローラに送信し、輸送手段コントローラから状態メッセージを受信するように構成され、さらに、
輸送手段内通信ユニットおよび外部通信ユニットのうち少なくとも一方を介するメッセージを暗号化および復号化するように構成された安全通信ユニットを備える、請求項１８に記載のヘリコプター。
【請求項２０】
第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの一方は、変更されていないヘリコプターに含まれる、請求項１３に記載のヘリコプター。
【請求項２１】
航空機を操縦する方法であって、前記方法は、
有人運転のために操縦士によって運転されるように構成された少なくとも１つの操縦装置を有する航空機を、操縦装置と、デュアルアクチュエータ構成の少なくとも第１の操縦装置アクチュエータおよび第２の操縦装置アクチュエータとを含むように変更するステップを備え、少なくとも２つの操縦装置アクチュエータは、少なくとも１つの操縦装置と動作可能に連結されて、帯域幅能力を向上させ、さらに、
輸送手段コントローラがイネーブルであるかどうかを検出するステップと、
少なくとも１つの航空機特性を検知するステップと、
検知された特性に基づいて輸送手段コントローラのレスポンスを計算するステップと、
輸送手段コントローラがイネーブルであるとき、輸送手段コントローラのレスポンスに従って少なくとも２つの操縦装置アクチュエータを操作することによって、輸送手段コントローラを用いて、変更された航空機を操縦するステップとを備える、方法。
【請求項２２】
輸送手段コントローラがイネーブルでないとき、操縦士を用いて、変更された輸送手段を操縦するステップをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
変更された輸送手段の無人運転を行うために輸送手段コントローラがイネーブルになるときと、変更された輸送手段の有人運転を行うために輸送手段コントローラがディスエーブルになるときとの間の操縦士選択移行時間は約１秒未満である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
検知された特性に基づいて輸送手段コントローラのレスポンスを計算するステップはさらに、
現在の輸送手段状態を所望の輸送手段状態と比較して、輸送手段状態の差を判断するステップと、
輸送手段状態の差に基づいて１つ以上の操縦装置位置における変化を算出するステップと、
１つ以上の操縦装置位置において算出された変化に対応する１つ以上のアクチュエータ位置における変化を算出するステップと、
１つ以上のアクチュエータ位置において算出された変化を命令するステップとを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
アクチュエータ位置において命令された変化がアクチュエータの移動区域を越えるとき、少なくとも２つの操縦装置アクチュエータを操作することによって、輸送手段コントローラを用いて、変更された航空機を操縦するステップはさらに、
アクチュエータを操縦装置から解除するステップと、
アクチュエータを移動中心に位置決めするステップと、
アクチュエータを操縦装置に再係合するステップとを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
第１の操縦装置アクチュエータおよび第２の操縦装置アクチュエータのうち一方は、変更されていない航空機に含まれる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
ヘリコプターであって、
有人運転のための操縦士によるヘリコプターの運転を制御するための手段を備え、各制御するための手段はヘリコプターの運転に影響を与えるように操作することができ、さらに、
選択的に係合させるための手段を用いて各制御手段を起動するための手段を備え、各起動するための手段は、部分的な権限を有する第１のアクチュエータおよび完全な権限を有する第２のアクチュエータを含み、第１のアクチュエータの帯域幅は第２のアクチュエータの帯域幅よりも高く、帯域幅能力を向上させ、さらに、
各起動手段を操作するための手段を備え、操作手段は、ヘリコプターの無人運転を行うために選択的にイネーブルにされ、ヘリコプターの有人運転を行うためにディスエーブルにされる、ヘリコプター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は概して輸送手段に関し、特に、たとえばマルチモード無人有人輸送手段システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術
無人輸送手段は、操縦士の手が空いていない、または特定の任務の特性のパラメータにより操縦士を利用することが望ましくないさまざまな用途に使用し得る。現在、航空機産業における最近の傾向は無人航空機（ＵＡＶ）の使用に向かっている。操縦士がいない、すなわち無人航空機の使用は、敵軍の偵察および／または交戦を含むさまざまな任務について成功している。多くの無人輸送手段の開発プロジェクトはゼロから始まり、輸送手段の無人特質だけでなく、輸送手段自身の開発に移行している。低価格ＵＡＶのための市場が拡大しているものの、この手法によって開発費用が増大する。したがって、これらおよび他の問題に鑑みると、無人輸送手段の開発および配備に対して一層経済的な手法が当該分野において必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
概要
ここに開示されるシステムおよび方法は、本発明の一以上の実施形態によれば、有人運転能力を保持しつつ無人運転することが可能な輸送手段の提供に関する。このように、無人運転は有人輸送手段にとって新たな任務能力となり、したがって無人輸送手段の開発に一層低コストの手法を提供する。この手法は、シングルロータＭＤＨＩ  ＭＤ５３０Ｆヘリコプター（米国アリゾナ州、メサのＭＤヘリコプターズ社）において実証されており、さまざまな有人輸送手段の種類に適用し得る。既存の有人輸送手段プラットホームに基づいて新たな無人輸送手段を開発することによって、新たな無人輸送手段は、既存の有人輸送手段の選択肢のすべてを使用することが可能となり、無人輸送手段の開発をごく低コストにて効果的に加速させ、輸送手段の後方支援および保守が実質的に同一であり、かつ輸送手段プラットホームに対する改良が両モードに利益を与えることを確実とし、従来からの有人輸送手段の製造業者が無人輸送手段市場に迅速に参入することができる。このように輸送手段の有人運転および無人運転の両方をセットにすることによって、魅力的な国内および海外市場への進出をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
より詳細には、本発明の一実施形態によれば、有人航空機を無人飛行に切替えるための装置であって、航空機は航空機の運転に影響を与えるために操作することができる少なくとも１つの操縦装置を含み、装置は、直線運動および回転運動のうち少なくとも一方を含む第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与えるように構成され、かつ第１の量の許容された動作を示す第１の範囲を有する第１のアクチュエータと、第１のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成された第１のクラッチと、第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与え、かつ第１の範囲よりも大きい第２の範囲を有する第２のアクチュエータと、操縦装置に動作可能に連結され、かつ第２のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成された第２のクラッチと、輸送手段コントローラとを含む。輸送手段コントローラは、操縦装置アクチュエータおよびクラッチを操作して航空機の無人運転を行うために操縦装置を選択的に操作することを選択的にイネーブルにし、航空機の有人運転
を行うためにディスエーブルにすることができる。
【０００５】
本発明の別の実施形態によれば、ヘリコプターは、有人運転のために操縦士によってヘリコプターを運転するように構成された複数の操縦装置と、複数のデュアル操縦装置アクチュエータと、操縦装置アクチュエータを操作するように構成された輸送手段コントローラと、ヘリコプターの有人または無人運転中に輸送手段コントローラをイネーブルまたはディスエーブルにするように構成された操縦士セレクタとを含む。操縦装置はヘリコプターの運転に影響を与えるように操作することができ、各デュアル操縦装置アクチュエータは操縦装置の運転のために構成され、かつ第１のアクチュエータ、第１のクラッチ、第２のアクチュエータ、および第２のクラッチを含む。第１のアクチュエータは、直線運動および回転運動のうち少なくとも一方を含む第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与えるように構成され、かつ第１の量の許容された動作を示す第１の範囲を有する。第１のクラッチは、第１のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成され、第２のアクチュエータは、第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与え、かつ第１の範囲よりも大きい第２の範囲を有する。第２のクラッチは、操縦装置に動作可能に連結され、かつ第２のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成される。輸送手段コントローラは、各デュアル操縦装置アクチュエータを操作するように構成され、輸送手段コントローラは、ヘリコプターの無人運転を行うために選択的にイネーブルにされ、ヘリコプターの有人運転を行うためにディスエーブルにされる。輸送手段コントローラは、ヘリコプター内のコンピュータまたはヘリコプターから離れた遠隔オペレータからコマンド情報を受信するように構成される。
【０００６】
本発明の別の実施形態によれば、航空機を操縦する方法は、有人運転のために操縦士によって運転されるように構成され、かつ少なくとも１つの操縦装置を有する航空機を、操縦装置と、デュアルアクチュエータ構成の少なくとも第１の操縦装置アクチュエータおよび第２の操縦装置アクチュエータとを含むように変更するステップと、輸送手段コントローラがイネーブルであるかどうかを検出するステップと、少なくとも１つの航空機特性を検知するステップと、少なくとも１つの検知された特性に基づいて輸送手段コントローラのレスポンスを計算するステップと、輸送手段コントローラがイネーブルであるとき、輸送手段コントローラのレスポンスに従って少なくとも２つの操縦装置アクチュエータを操作することによって、輸送手段コントローラを用いて、変更された飛行機を操縦するステップとを含む。少なくとも２つの操縦装置アクチュエータは、少なくとも１つの操縦装置と動作可能に連結され、帯域幅能力を向上させる。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、ヘリコプターは、有人運転のための操縦士によるヘリコプターの運転を制御するための手段と、選択的に係合させるための手段を用いて各制御するための手段を起動するための手段と、各起動手段を操作するための手段とを含む。各制御するための手段は、ヘリコプターの運転に影響を与えるように操作することができ、各起動するための手段は、少なくとも１つの制御手段を操作するように構成される。各起動するための手段は、部分的な権限を有する第１のアクチュエータおよび完全な権限を有する第２のアクチュエータを含み、第１のアクチュエータの帯域幅は第２のアクチュエータの帯域幅よりも高く、帯域幅能力を向上させ、各操作するための手段は、少なくとも１つの起動手段を操作するように構成される。操作手段は、ヘリコプターの無人運転を行うために選択的にイネーブルにされ、ヘリコプターの有人運転を行うためにディスエーブルにされる。
【０００８】
本発明の範囲は、引用によってこのセクションに援用される請求項によって規定される。以下の詳細な説明を考慮することによって、当業者は、本発明の実施形態をより完全に理解し、その付加的な利点を認識することができるであろう。後で簡単に説明する添付の
図面を参照する。
【０００９】
本発明の実施形態およびそれらの利点は、以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解される。同じ参照符号は、１つ以上の図において図示される同じ要素を特定するのに用いられると理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
詳細な説明
本発明の１つ以上の実施形態は、操縦士と輸送手段コントローラとによって交互に制御される輸送手段に関する１つ以上のシステムおよび／または方法について述べる。本発明の１つ以上の実施形態によれば、有人輸送手段、たとえば操縦士によって運転されるように構成されたヘリコプターは、有人操縦モードでヘリコプターを飛行させる能力を維持しつつ、無人ヘリコプターとして操作されるように切替え得る。このように、輸送手段コントローラは、輸送手段が操縦士によって操縦され得るように解除し得る。代替的に、輸送手段が輸送手段コントローラによって操縦され得るように、輸送手段コントローラを解除し得る。同様に、１つ以上の関連する輸送手段システム（たとえば武器および／または監視システム）を操縦士と輸送手段コントローラとによって交互に制御し得る。したがって、少なくとも４つの運転モードが可能である。１）輸送手段および関連付けられた輸送手段システムの両方を完全に有人運転するための、輸送手段の有人操縦および関連付けられた輸送手段システムの有人運転、２）輸送手段および関連付けられた輸送手段システムを部分的に有人運転するための、輸送手段の有人操縦および関連付けられた輸送手段システムの無人運転、３）輸送手段および関連付けられた輸送手段システムを部分的に有人運転するための、輸送手段の無人操縦および１つ以上の関連付けられた輸送手段システムの有人運転、および４）輸送手段を完全に無人運転するための、輸送手段の無人操縦および関連付けられた輸送手段システムの無人運転。これらの運転モード間の移行は、限定はしないが、輸送手段の運転中、または運転していない状態から生じ得る。これらの異なる操作モードにおいて、操縦士または搭乗者は、１人以上の人間のオペレータおよび／または操縦士を補い、および／または置換するために、特定の任務または任務区分の間中、さまざまな程度で関与し得る。さらに、輸送手段を操縦するために、および／または１つ以上の関連付けられた輸送手段システムを運転するために、地上のオペレータおよび／または操縦士を使用し得る。ヘリコプターおよび飛行機を含む航空機を参照するが、本発明の実施形態の他の用途は、宇宙機、宇宙船、自動車、トラック、ボート、および／またはホバークラフトを含むいずれの有人輸送手段も含み得る。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る輸送手段システム１００を示す。システム１００は、操縦士１０４によって有人運転することができる輸送手段１０２を含み得る。輸送手段１０２は、有人運転能力を保持しつつ無人運転に切替えられる。輸送手段１０２は、操縦士インターフェイスユニット１０６と輸送手段運転ユニット１０８とを含み得る。操縦士インターフェイスユニット１０６は、輸送手段１０２の運転に用いられる１つ以上の操縦ディスプレイ１０７および／または１つ以上の操縦装置１１０を含み得る。運転ユニット１０８は、輸送手段推進部１０９、ならびに輸送手段誘導部１１１システムおよび／または機構を含むことができ、輸送手段１０２の有向動作をもたらす。操縦士１０４は、ディスプレイ１０７上のデータを読取り、または観察して、輸送手段１０２の状態、位置、および／または性能を含む情報を受信する。ディスプレイ１０７は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、および／またはモニター、たとえば、輸送手段１０２の操縦士１０４および／または他の搭乗者に視覚および／または聴覚情報を提供する陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および／または他のディスプレイ装置を含み得る。操縦士がアクセス可能な、操縦装置１１０の１つ以上のインターフェイス要素または部分１１２を操作することによって、操縦士１０４は、輸送手段１０２の運転を制御するために、輸送手段運転ユニット１０８にコマンドを送信し、輸送手段運転ユニット１０８からフィード
バックを受信することができる。たとえば、要素１１２は、操縦士または輸送手段のオペレータと接続するためのレバー、コントロールアーム、グリップ、フットペダル、トグル、ボタン、または他の機構を含むことができ、したがって要素１１２の操作は、操縦士が要素１１２を引くこと、押すこと、回転させること、動かすこと、または動作を阻止することを含み得る。このように、操縦士インターフェイスユニット１０６は、１つ以上のプッシュロッド、レバー、ソレノイド、ギヤ、プーリー、ベルト、クラッチ、および／またはコマンドおよび制御システムを、単独または組合せて含むさまざまな機械的および／または電気的制御要素１１４を介して、輸送手段運転ユニット１０８に操縦コマンドを伝え、輸送手段運転ユニット１０８からフィードバックを受信することができる。
【００１２】
一実施形態によれば、輸送手段１０２の運転を行うために、１つ以上のインターフェイス要素もしくはリンク１２４を含む機械的および／または電気的接続を介して操縦装置１１０の機械的動作を選択的にもたらすようイネーブルにされた複数の操縦装置制御アクチュエータ１２２と接続し得る、および／または含み得る輸送手段コントローラ１２０を含む。代替的に、操縦装置アクチュエータ１２２は、輸送手段１０２の運転を行うために、操縦装置１１０に動作の阻止を与え得る。このように、関連付けられた操縦装置についての現在の操縦コマンドに変化がないことに対応して、動作の阻止は、特定の操縦装置を現在の位置に保持し得る。輸送手段コントローラ１２０は、輸送手段１０２を運転するために、システムおよび輸送手段の状態の論理を処理し、かつアクチュエータ１２２を介して操縦コマンドを実行するように構成された、適切にプログラミングされたコンピュータプロセッサを含み得る。このように、輸送手段１０２は、操縦士１０４によってアクセスされるのと同じ輸送手段制御手段を介して、輸送手段コントローラ１２０によって運転され得る。インターフェイス要素（ＩＥ）１２４およびインターフェイス要素１１２は、操縦士または輸送手段のオペレータと接続するために、１つ以上の同じインターフェイス要素を含み得る。輸送手段１０２が操縦士１０４によって有人モードで、または輸送手段コントローラ１２０によって無人モードで運転され得るように、輸送手段コントローラ１２０を選択的にイネーブルおよびディスエーブルにすることができる。操縦士１０４は、操縦士選択情報１３２を輸送手段コントローラ１２０に伝える操縦士セレクタ１３０を操作することによって、輸送手段コントローラ１２０をイネーブルまたはディスエーブルにし得る。操縦士選択情報１３２は、電子信号および／または機械的動作を含み、輸送手段コントローラ１２０を選択的にイネーブルまたはディスエーブルにし得る。操縦士１０４は、操縦士セレクタ１３０に直接、または輸送手段１０２の操縦士運転位置もしくはその付近に配置される操縦士選択インターフェイス要素もしくはリンク１３４を介してアクセスし得る。インターフェイス要素（１１２、１２４、１３４）は、プッシュロッド、レバー、ソレノイド、ギヤ、プーリー、ベルト、クラッチ、および／またはコマンドのうち１つ以上と制御システムとを単独でまたは組合せて含むことができ、操縦士またはアクチュエータのいずれかからの動作を１つ以上の操縦装置１１０および／または操縦士セレクタ１３０に伝えるように構成される。２つ以上の操縦装置アクチュエータ１２２を組にしてデュアルアクチュエータ構成にすることができ、２つ以上のアクチュエータ、好ましくは２つのアクチュエータを用いて、回転軸、直線運動などの特定の自由度（ＤＯＦ）に沿って、および／または、旋回点を中心とする掃引動作によって表わされるような運動面内において操縦装置を操作し得る。したがって、操縦装置アクチュエータ１２２は、要求される起動運動をもたらすために回転アクチュエータ、直線アクチュエータ、および／または回転アクチュエータと直線アクチュエータとの組合せを含み得る。デュアルアクチュエータは、帯域幅能力を向上させるのに使用し得る。
【００１３】
輸送手段１０２は、輸送手段の性能および／または輸送手段の環境の何らかの特性もしくは局面を測定し、かつ複数のセンサ信号を情報１４４として操縦士インターフェイスユニット１０６、輸送手段運転ユニット１０８、および／または輸送手段コントローラ１２０に与えるために、輸送手段運転ユニット１０８および／または他の輸送手段システムか
ら情報１４２を受信するように構成された１つ以上のセンサを有する輸送手段センサユニット１４０を含み得る。情報１４４は、輸送手段のピッチ、ロール、ヨー、加速度、燃料容量、輸送手段および／または環境の温度、エンジンスピードおよび／または温度、および／または輸送手段の状態を含む、さまざまな輸送手段のパラメータの測定を行う１つ以上のセンサからの測定信号であり得る。無人能力を与えるために、さまざまな付加的な種類のセンサ信号を有人輸送手段に付加し得る。輸送手段コントローラ１２０は、輸送手段センサユニット１４０によって与えられていないいずれかのこのような特性またはパラメータの測定を行うために、１つ以上のセンサを含み得る。このように、輸送手段コントローラ１２０は、関連する航空機特性を検知し、かつ操縦装置アクチュエータ１２２から操縦装置１１０を介して輸送手段１０２に伝えられる、輸送手段コントローラのレスポンスを計算し得る。最後に、システム１００は、輸送手段コマンド情報１５２を輸送手段コントローラ１２０に与える遠隔輸送手段司令部１５０を含み得る。遠隔輸送手段司令部１５０は、操縦装置１１０と直接接する以外のいずれかの場所として規定される遠隔地に位置する操縦士を含み得る。代替的に、遠隔輸送手段司令部１５０は、予めプログラミングされた輸送手段コマンドによって輸送手段１０２のクローズドループコントロールを行うように構成されたコンピュータ運転システムを含み得る。コンピュータ運転システムは、輸送手段１０２上、またはある遠隔地、たとえば地上ステーションおよび／または輸送手段１０２から離れた他の場所のいずれかに配置される。さらに、輸送手段コントローラ１２０は、操縦士または搭乗者用コンパートメント内の使用されていないスペースに配置してもよく、操縦士、副操縦士、他の運航乗務員、および／または搭乗者が着席し続けることが可能となる。輸送手段コントローラ１２０の少なくとも一部分は、ロック可能なドアまたはアクセスパネルを介して輸送手段１０２の外側からアクセス可能であり、安全性を高め、および／または機密情報の損失を最小化するために、輸送手段コントローラ１２０に関連付けられた構成部材または媒体の取出しに備える。
【００１４】
遠隔輸送手段司令部１５０は、輸送手段コントローラ１２０に優先コマンドを送信し、操縦士１０４によって輸送手段１０２内でローカルに行われた選択に関わらず、輸送手段コントローラ１２０を選択的にイネーブルまたはディスエーブルにし得る。この能力は、操縦士選択１３０機構において起こり得る故障を補償するとともに、操縦士の緊急事態に対処し得る。たとえば、悪意のある操縦士が権限なく輸送手段１０２を勝手に使った場合、遠隔輸送手段司令部１５０は、貴重な資産の損失を防ぐために輸送手段１０２を制御し、操縦士１０４が負傷のために障害を負った場合には輸送手段１０２の制御を取戻し、および／または操縦士セレクタ１３０の先の状態に関わらず輸送手段１０２を遠隔的に操縦し得る。１万フィートより高く飛行する航空機については、加圧されたキャビンおよび酸素が必要となり得る。キャビンの圧力が急激に失われた場合、マスクまたは他の緊急供給源から酸素を受取ることができなければ、操縦士は方向感覚を失う、または意識不明となる恐れがある。操縦士が時間内により低い高度を実現することができなければ、操縦士が制御を取戻すことができるようになるまで、輸送手段コントローラ１２０が一時的に輸送手段１０２の制御を行なうことが必要となり得る。
【００１５】
別の緊急事態において、操縦士１０４は、出現する脅威に適切に応答することができない恐れがある。たとえば、輸送手段１０２が武器で攻撃され、回避行動が必要になる場合がある。輸送手段コントローラ１２０は回避または攻撃行動の必要性を検出し、操縦士の認識もしくは同意の有無に関わらずこれらの行動を実行し得る。脅威に応答して、輸送手段コントローラ１２０は、輸送手段１０２を適切な攻撃姿勢にすることができる。緊急応答状況は、パワーを損失した後、より安全に着陸することができるヘリコプター輸送手段のための自動回転行動などの高度な回復技術を実現する必要性を含み得る。緊急応答状況は、航空機の故障、または操縦士が適切に切り抜けることができない状況の発生からの回復、たとえば飛行機輸送手段については水平きりもみからの回復、および／または視界ゼロでの航空母艦への着陸も含み得る。操縦士が物理的に過剰なストレスに晒され、極端な
旋回行動中のブラックアウトなどによって操縦士の能力が低下し、輸送手段コントローラ１２０からの一時的な補助が必要となる場合がある。さらに、緊急応答状況は、空中または地上での衝突の回避を含み得る。周辺の輸送手段の輸送手段コントローラは、特に非協調的なレスポンスが潜在的に一層危険な状態に繋がり得る場合に、協働して緊急事態に対する協調的なレスポンス、たとえば衝突回避を行ない得る。
【００１６】
最後に、輸送手段の遠隔操縦または輸送手段コントローラの操縦は、新しい輸送手段のテスト中、たとえば操縦士には危険すぎるおそれがある場合、操縦訓練が必要な場合、および／または偵察、遠隔地からの操縦士の救出、および／または場所間で物資を輸送することによって自律的な貨物出撃を行うことを含むいくつかの他の目的で輸送手段の自律操縦を行なうために使用し得る。一用途において、操縦士訓練生は、輸送手段コントローラを利用して特定の技術または行動を実演し得る。このように、操縦士訓練生は操縦シミュレータでは適切に伝えることが困難であり得る行動を触知的および動的に体験することができる。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態に係る操縦装置２００を含むヘリコプター輸送手段操縦士位置の一部分の平面図を示す。輸送手段１０２が有人飛行能力を失うことなく無人飛行に切替えられた有人ヘリコプターである場合、操縦士席２０２またはその付近に位置する操縦士１０４は、各メインロータの回転面を規定する１つ以上のロータヘッドを制御するためのサイクリック（輪体）２０４または「スティック」、ロータブレードのピッチを制御するための集合体２０６、１つ以上のエンジンのスピードを制御するためのスロットル２０８、ヨー方向における輸送手段１０２の回転を制御するように構成された尾部ロータのスピードを制御するためのヨーペダル２１０、および／または１つ以上の行動制御装置に補正を加えるためのトリム制御装置２１２を含み得る操縦装置２００にアクセスすることができる。単一の要素として示すが、トリム制御装置２１２は、１つ以上のトリム操縦士インターフェイス要素を含み得る。他の操縦装置２００は、着地ギヤ操作、貨物ウインチ操作、ドア操作、および／または武器システムの標的設定および／または配備を含み得る。それゆえ、操縦装置２００のこの記載は限定ではない。操縦士１０４が操縦装置２００を操作すると、輸送手段１０２は、スピード、高度、姿勢、および輸送手段の状態を含む輸送手段の状況の力学に基づいて応答する。少なくとも２つの関連付けられたアクチュエータをデュアルアクチュエータ構成で動作可能に連結して、各関連付けられた操縦装置２００の操作を行い得る。典型的に、関連付けられた操縦装置によって与えられた各自由度について個々のアクチュエータを使用し得る。関連付けられた操縦装置の起動に直線動作が必要な場合、リニアアクチュエータを使用し得る。反対に、関連付けられた操縦装置の起動に回転動作が必要な場合、回転アクチュエータを使用し得る。
【００１８】
一実施形態において、操縦装置アクチュエータ２１６、たとえば２つの関連付けられた電気機械アクチュエータ（ＥＭＡ）がデュアルＥＭＡ（ＤＥＭＡ）に組合せられ得るＥＭＡを使用して、１つ以上の操縦装置２００の操作を行い得る。以下により詳細に説明するように、デュアルＥＭＡ構成の２つのＥＭＡは、協働して、帯域幅動作を向上させるための新規な能力をもたらし、特定の操縦装置２００と関連付けられたＥＭＡの一方は、一部の実施形態では輸送手段に既に含まれ得る。好ましくは、操縦アクチュエータ２１６は電気機械アクチュエータを含み得るが、電気／電子／光信号制御に応答し、かつ操縦装置２００の操作を行うように構成された電気油圧式、電空式、または他の技術を代替的に含み得る。ヘリコプターの実施形態において、横ＤＥＭＡ２２０はロールアクチュエータ対を含み、ヘリコプター輸送手段にロールコマンドを与えるために、リンク２２２を介してサイクリック２０４を操作し得る。縦ＤＥＭＡ２２４はピッチアクチュエータ対を含み、ヘリコプターのロータにピッチコマンドを与えるために、リンク２２６を介してサイクリック２０４を操作し得る。ＤＥＭＡ２２０およびＤＥＭＡ２２４は、ともにまたは別個にサイクリック２０４を操作し得る。集合体ＤＥＭＡ２２８は、１つ以上のヘリコプターのロ
ータにロータブレードピッチコマンドを与えるために、リンク２３０を介して集合体２０６を操作し得る。スロットルＤＥＭＡ２３２は、リンク２３４を介してスロットル２０８を操作し得る。指向性直列ＤＥＭＡ２３８はヨー平行アクチュエータ対を含み、輸送手段１０２に指向性配向または動作を指揮するために、ヘリコプター尾部ロータおよび／または関連するアセンブリにヨーコマンドを与えるために、１つ以上のリンク２４０を介して１つ以上のヨーペダル２１０を操作し得る。最後に、トリムＤＥＭＡ２４２は、１つ以上の操縦装置および／または制御面に対してバイアス調整を行なうために、１つ以上のリンク２４４を介して１つ以上のトリム制御装置２１２を操作し得る。
【００１９】
いずれの関連付けられたアクチュエータも、特定の操縦装置のための制御経路に沿ってどこに配置してもよい。一例では、ヨーペダル２１０を操作するように構成されたアクチュエータは、リンク２４０を介して１つ以上のペダル自身と連通し得る、またはアクチュエータは、ペダル２１０とペダル２１０の操作によって直接影響される輸送手段１０２の一部分との間のいずれかの場所において、ペダル操作システムの一部分と連通し得る。図３は、本発明の一実施形態に係るヘリコプター循環操縦装置２０４の側面図を示す。ＤＥＭＡ２２０およびＤＥＭＡ２２４は、サイクリック２０４の一部分に取付けられた、またはサイクリック２０４から延在するインターフェイス要素であるサイクリック延長部３０２と接続し得る。解除ボタン３０４としても示す操縦士セレクタ３０４は、図１に示した操縦士セレクタ１３０の特定の実施形態であり、サイクリック２０４を握る位置に位置する操縦士１０４によって好都合にアクセスされるように、サイクリック２０４の一部分上、たとえばハンドグリップ部分付近に配置し得る。サイクリック２０４上の位置に示すが、操縦士セレクタ３０４は、操縦士１０４がアクセスし得るどの場所に配置してもよい。操縦士セレクタ３０４の操作は、図１に示したように、通信リンク１３６を介して操縦士選択情報１３２を輸送手段コントローラ１２０に伝え得る。一用途において、操縦士１０４は、操縦士セレクタ３０４の操作によって輸送手段コントローラ１２０の操作を選択的に係合または解除し得る。代替的に、コンピュータおよび／または外部制御のもとで、輸送手段コントローラ１２０の操作をイネーブルまたはディスエーブルにし得る。輸送手段コントローラ１２０のための状態および／または他の情報は、図１に示したようにリンク１３６に沿ってディスプレイ１０７に伝えられ、操縦士１０４および／または他の搭乗者に伝えられ得る。
【００２０】
図４は、本発明の一実施形態に係る操縦装置４００を含むヘリコプター輸送手段操縦士位置の一部分の斜視図を示す。輸送手段４０２がヘリコプターである場合、操縦装置４００は、各メインロータの回転面を規定する１つ以上のロータヘッドを制御するためのサイクリック４０４または「スティック」、ロータブレードのピッチを制御するための集合体４０６、１つ以上のエンジンのスピードを制御するためのスロットル４０８、および／またはヨー方向におけるヘリコプター輸送手段４０２の回転を制御するように構成された尾部ロータのスピードを制御するためのヨーペダル４１０を含み得る。他の操縦装置４００は、トリム操作、着地ギヤ操作、貨物ウインチ操作、ドア操作、および／または、武器システムの標的設定および／または配備を含み得る。それゆえ、この操縦装置４００の記載は限定ではない。操縦士１０４が１つ以上の操縦装置４００を操作すると、ヘリコプター輸送手段４０２は、スピード、高度、姿勢、および輸送手段の状態を含む輸送手段の状況の力学に基づいて応答する。少なくとも１つの関連付けられたアクチュエータは、各関連付けられた操縦装置４００の操作を行い得る。一実施形態において、操縦装置アクチュエータ４１６、たとえば２つの関連付けられたＥＭＡがデュアルＥＭＡ（ＤＥＭＡ）に組合せられる電気機械アクチュエータ（ＥＭＡ）を使用して、１つ以上の操縦装置４００の操作を行い得る。代替的に、操縦装置アクチュエータ４１６は、電気／電子制御に応答し、かつ操縦装置４００の操作を行うように構成された電気油圧式または他の技術であり得る。
【００２１】
ヘリコプターの実施形態において、横ＤＥＭＡ４２０はロールアクチュエータ対を含み、ヘリコプター輸送手段にロールコマンドを与えるために、リンク４２２を介してサイクリック４０４を操作し得る。縦ＤＥＭＡ４２４はピッチアクチュエータ対を含み、ヘリコプターのロータにピッチコマンドを与えるために、リンク４２６を介してサイクリック４０４を操作し得る。ＤＥＭＡ４２０およびＤＥＭＡ４２４は、ともにまたは別個にサイクリック４０４を操作し得る。集合体ＤＥＭＡ４２８は、１つ以上のヘリコプターのロータにロータブレードピッチコマンドを与えるために、リンク４３０を介して集合体４０６を操作し得る。第１の指向性ＤＥＭＡ４３８はヨー平行アクチュエータ対を含み、ヘリコプター輸送手段４０２に指向性配向または動作を命令するために、ヘリコプター尾部ロータおよび／または関連するアセンブリにヨーコマンドを与えるために、１つ以上のリンク４４０を介して１つ以上のヨーペダル４１０を操作し得る。第２の指向性ＤＥＭＡ４４２はヨー直列アクチュエータ対を含み、第１の指向性ＤＥＭＡ４３８と連結して、リンク４４６、４４８、４５０および４５２を介してヘリコプター輸送手段４０２に対してヨー制御を行い得る。いずれの関連付けられたアクチュエータも、特定の操縦装置のための制御経路に沿ってどこに配置してもよい。第１の指向性ＤＥＭＡ４３８および第２の指向性ＤＥＭＡ４４２は指向性直列制御装置を含むため、２つの指向性ＥＭＡ４３８および４４２は、指向性直列デュアルＥＭＡと総称し得る。操縦士セレクタ４６０は、図３に示した操縦士セレクタ３０４の特定の実施形態であり、輸送手段コントローラ１２０を選択的にイネーブルおよびディスエーブルにするのに使用し得る。
【００２２】
図５は、本発明の一実施形態に係る操縦装置５００を含む飛行機輸送手段操縦士位置の一部分の平面図を示す。輸送手段１０２が有人飛行能力を失うことなく無人飛行に切替えられた有人飛行機である場合、操縦士席５０２またはその付近に位置する操縦士は、ヨーク５０４、ラダーペダル５０６、スロットル制御装置５０８、および／またはトリム制御装置５１０を含み得る操縦装置５００にアクセスすることができる。ヨーク５０４は、ロールおよびピッチ制御を行い、ラダーペダル５０６はヨー制御を行い、スロットル制御装置５０８はエンジンスピード制御を行い、トリム５１０は１つ以上の行動制御装置への修正に備える。他の操縦装置５００（図示せず）は、着地ギヤ操作、貨物ウインチ操作、ドア操作、および／または武器システムの配備を含み得る。それゆえ、この操縦装置５００のこの記載は限定ではない。操縦士１０４が１つ以上の操縦装置５００を操作すると、輸送手段１０２は、スピード、高度、姿勢、および輸送手段の状態を含む輸送手段の状況の力学に基づいて応答する。
【００２３】
一実施形態において、操縦装置アクチュエータ５１６、たとえば２つの関連付けられた電気機械アクチュエータ（ＥＭＡ）がデュアルＥＭＡ（ＤＥＭＡ）に組合せられ得るＥＭＡ、または電気／電子制御に応答するように構成された何らかの他の技術を使用して、操縦装置５００の操作を行い得る。横ＤＥＭＡ５２０はロールアクチュエータ対を含み、補助翼を含む飛行機の飛行制御面にロールコマンドを与えるために、リンク５２２を介してヨーク５０４を操作し得る。縦ＤＥＭＡ５２４はピッチアクチュエータ対を含み、昇降舵または尾部水平安定板を含む飛行機の飛行制御面にピッチコマンドを与えるために、リンク５２６を介してヨーク５０４を操作し得る。スロットルＤＥＭＡ５２８は、リンク５３０を介してスロットル５０８を操作し得る。指向性直列ＤＥＭＡ５３２はヨー平行アクチュエータ対を含み、飛行機のラダーにヨーコマンドを与えるために、１つ以上のリンク５３４を介して１つ以上のヨーペダル５０６を操作し得る。最後に、トリムＤＥＭＡ５３６は、さまざまな行動制御装置および／または制御面に対して調整を行なうために、１つ以上のリンク５３８を介して１つ以上のトリム制御装置５１０を操作し得る。各デュアルアクチュエータは、操縦装置に動作可能に結合され、かつ操縦装置を操作するように構成された少なくとも２つの操縦装置アクチュエータを含み、デュアルアクチュエータは、帯域幅能力を向上させる。ヨーク５０４を握る位置に位置する操縦士１０４によって好都合にアクセスされるように、ヨーク５０４の一部分上、たとえばハンドグリップ部分付近に操
縦士セレクタ５４０、たとえば解除ボタン５４０を配置し得る。ヨーク５０４上の位置に示すが、操縦士セレクタ５４０は、操縦士１０４がアクセスし得るどの場所に配置してもよい。
【００２４】
操縦士セレクタ５４０の操作は、図１を参照して示したように、操縦士選択情報１３２を輸送手段コントローラ１２０に伝え得る。一用途において、操縦士１０４は、操縦士セレクタ５４０の操作によって、輸送手段コントローラ１２０の操作を選択的に係合または解除し得る。代替的に、コンピュータおよび／または外部制御のもとで、輸送手段コントローラ１２０の操作をイネーブルまたはディスエーブルにし得る。このように、輸送手段コントローラ１２０は、輸送手段コントローラ１２０が有人飛行中に選択的にイネーブルにされ、操縦装置アクチュエータを操作して航空機の無人運転を行い、有人飛行中にディスエーブルにされ、航空機の有人運転を行うことができる場合に、デュアルアクチュエータを操作するように構成される。図５はヘリコプター輸送手段に関連する操縦装置を示すが、飛行機、グライダー、小型飛行船、軌道外輸送手段、宇宙船を含むいずれの種類の動力または非動力航空機を使用してもよく、さまざまな輸送手段固有の操縦装置および関連付けられたＤＥＭＡを使用し得る。
【００２５】
図６は、本発明の一実施形態に係る操縦装置６００を含む自動車輸送手段操縦士位置の一部分の平面図を示す。輸送手段１０２が有人運転能力を失うことなく無人運転に切替えられた有人自動車またはトラックである場合、操縦士席６０２またはその付近に位置する操縦士１０４は、２つ以上の操縦可能な車輪の向きを制御するためのステアリングホイール６０４、輸送手段１０２を減速または停止させるためのブレーキ６０６、および／または輸送手段１０２の加速を制御するための加速器６０８を含み得る操縦装置６００にアクセスすることができる。他の操縦装置６００（図示せず）は、ハンドブレーキ操作、ウインチ操作、およびドア操作を含み得るため、操縦装置６００のこの記載は限定ではない。操縦士１０４が１つ以上の操縦装置６００を操作すると、輸送手段１０２は、スピード、配向、および輸送手段の状態を含む輸送手段の状況の力学に基づいて応答する。
【００２６】
一実施形態において、操縦装置アクチュエータ６１６、たとえば２つの関連付けられた電気機械アクチュエータ（ＥＭＡ）がデュアルＥＭＡ（ＤＥＭＡ）に組合せられ得るＥＭＡ、または電気／電子制御に応答するように構成された何らかの他の技術を使用して、操縦装置６００の操作を行い得る。ステアリングＤＥＭＡ６２０はステアリングアクチュエータ対を含み、操舵可能な自動車のハンドルにステアリングコマンドを与えるために、リンク６２２を介してハンドル６０４を操作し得る。ブレーキＤＥＭＡ６２４はブレーキアクチュエータ対を含み、輸送手段１０２にブレーキコマンドを与えるために、リンク６２６を介してブレーキ６０６を操作し得る。加速器ＤＥＭＡ６２８は加速器アクチュエータ対を含み、輸送手段１０２に加速コマンドを与えるために、リンク６３０を介して加速器６０８を操作し得る。いずれの関連付けられたアクチュエータも、特定の操縦装置６００のための制御経路に沿ってどこに配置してもよい。操縦士セレクタ６３２、たとえば解除ボタン６３２は、ハンドル６０４を握る位置において操縦士１０４によって好都合にアクセスされるように、ハンドルの一部分上、たとえばハンドグリップ部分付近に配置し得る。操縦士セレクタ６３２の操作は、図１を参照して示したように、操縦士選択情報１３２を輸送手段コントローラ１２０に伝え得る。一用途において、操縦士１０４は、操縦士セレクタ６３２の操作によって、輸送手段コントローラ１２０の操作を選択的に係合または解除し得る。代替的に、コンピュータおよび／または外部の制御のもとで、輸送手段コントローラ１２０の操作をイネーブルまたはディスエーブルにし得る。
【００２７】
図７は、本発明の一実施形態に係る飛行システム７００のブロック図である。飛行手段７０２は図１に示す輸送手段１０２の特定の実施形態であり、図２に示す輸送手段コントローラ１２０の特定の実施形態である飛行手段コントローラ７０４を含み得る。飛行手段
コントローラ７０４は、飛行制御コンピュータ７０６、１つ以上の操縦装置アクチュエータ７０８、安全通信ユニット７１０、輸送手段内通信ユニット７１２、外部通信ユニット７１４、および／またはセンサユニット７１６を含み得る。飛行制御コンピュータ７０６は輸送手段７０２の機内または機外のいずれかに配置することができ、飛行手段７０２において飛行手段コントローラ７０４から離れて配置することができる。操縦装置アクチュエータ７０８は図１に示した操縦装置アクチュエータ１２２の特定の実施形態であり、電気／電子制御に応答するように構成された電気機械アクチュエータ（ＥＭＡ）または他の技術を含み得る。
【００２８】
飛行制御コンピュータ７０６、すなわち任務コントローラ７０６は、プロセッサ７２０および／またはプロセッサメモリ７２２を含み得る。プロセッサメモリ７２２は、任務プログラム７２４、および／または安全通信ユニット７１０と協働してメッセージを暗号化および復号化するための１つ以上の暗号化キー７２６を含み得る。飛行コントローラ７０４への無許可のアクセスを防ぐために、飛行手段コントローラ７０４への、および飛行手段コントローラ７０４からの一部またはすべての通信を、さまざまな暗号アルゴリズムを用いて暗号化または認証し得る。安全通信ユニット７１０は、暗号プロセッサ、通信ファイアウォール、暗号化キーを記憶し検索するためのメモリ、および／または暗号アルゴリズムの実行を含む暗号機能を果たすのに用いられる専用の暗号ハードウェア、たとえばデータ暗号化規格（ＤＥＳ）、最新暗号化規格（ＡＥＳ）、安全ハッシュアルゴリズム（ＳＨＡ−１）、メッセージダイジェスト（ＭＤ−５）アルゴリズムを含み得る。代替的に、あるコマンドおよび情報のみが暗号で保護されるように、安全通信ユニット７１０を選択的にイネーブルにし得る。別の代替例では、安全通信ユニット７１０は、情報の流れが暗号で保護されないようにディスエーブルにし得る、または除去し得る。一実施形態では、センサユニット７１６は、飛行中に航空機のある特性についての測定信号を与える少なくとも１つのセンサを含み、測定信号は、飛行制御コンピュータ７０６によって用いられるのではなく、飛行手段コントローラ７０４によって使用され、１つ以上のデュアルアクチュエータの操作に影響を及ぼす。
【００２９】
プロセッサ７２０は、任務プログラム７２４を含むコンピュータ指示をフェッチし、復号化し、実行するよう適切にプログラミングされた汎用コンピュータプロセッサであり得る。プロセッサメモリ７２２は、情報を記憶し検索するためのいずれかの媒体であり得、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスク、光ディスク、コンテントアドレサブルメモリ、および／またはプロセッサメモリ７２２のレジスタファイルを含む。プロセッサメモリ７２２は、情報の保護を行うため、別の輸送手段コントローラへの好都合な転送を行うため、および／または置換輸送手段コントローラの再構成のために、飛行手段コントローラ７０２から取出し可能である。任務プログラム７２４は、さまざまな不測の事態に対応するために予めプログラミングされた指示および選択肢を含む所定の計画に従って飛行手段７０２を運転するように設計されたアルゴリズムの実行を含み得る。暗号化キー７２６は、安全通信ユニット７１０を介して外部の通信ユニット７１４および／または輸送手段内通信ユニット７１２に送信された、またはそこから受信された情報を暗号化および復号化するのに使用し得る。
【００３０】
操縦装置７３０は、図２に示した操縦装置２００の特定の実施形態、または図５に示した操縦装置５００の特定の実施形態のいずれかであり得る。代替的に、操縦装置７３０は、ヘリコプター、飛行機、グライダー、小型飛行船、飛行船、および／または宇宙船を含むいずれかの飛行手段に対応する標準的な１組の操縦装置に相当し得る。操縦装置７３０は、リンク７３２を介して対応する操縦装置アクチュエータ７０８と連結され、飛行手段７０２を運転するために操縦装置７３０の操作を行う。操縦士セレクタ７４０は図１に示した操縦士セレクタ１３０の特定の実施形態であり、通信リンク７４４を介して飛行手段コントローラ７０４に操縦士選択情報７４２を与える。一実施形態では、操縦士セレクタ
７４０は、操縦士１０４または飛行手段コントローラ７０４のどちらが飛行手段７０４を指揮しているかを示す状態ランプを含む。別の実施形態では、操縦士セレクタ７４０は、操縦士セレクタ７４０の状態について操縦士に触知的なフィードバックを与えるために、飛行手段コントローラ７０４によってイネーブル位置またはディスエーブル位置のいずれかに切換えることができる電気機械式スイッチを含む。
【００３１】
輸送手段内通信ユニット７１２は、飛行手段７０２の機内、または飛行手段７０２から隔たって配置された携帯型コンピュータ７５０と通信し得る。携帯型コンピュータ７５０は、過酷な環境での使用に適し、かつ飛行手段コントローラ７０４と通信して、通信リンク７５２を介して任務プログラム７２４および／または状態情報を含む情報をアップロードおよび／またはダウンロードするように構成された、高耐久化ラップトップコンピュータであり得る。両方の通信リンク（７４４、７５２）は、リンク（７４４、７５２）が有線、無線、および／または光通信経路を含み得る場合、輸送手段内通信ユニット７１２を介して飛行手段コントローラにアクセスし得る。
【００３２】
外部通信ユニット７１４は、無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、および光通信を含むいずれかの無線通信技術を含み得る通信リンク７６２を通して遠隔輸送手段司令部７６０に状態情報を送信し、そこからコマンド情報を受信することができる。輸送手段状態情報は、さまざまな飛行手段システムの運転状態（たとえば調子）および／または履歴を含み得る。外部通信ユニット７１４は、飛行手段７０２上で既に利用可能ないずれかの外部通信機器の代わりに、またはそれに付け加えて使用し得る１つ以上のアンテナ、受信機、および／または光検出器を含み得る。輸送手段内通信ユニット７１２または外部通信ユニット７１４のいずれかは、飛行手段コントローラ７０４にコマンドメッセージを送信し、飛行手段コントローラ７０４から状態メッセージを受信するように構成される。
【００３３】
センサユニット７１６は、位置情報を提供するように構成された全地球測位衛星（ＧＰＳ）受信機、加速および／または回転を検出するためのダイナミックセンサ、高度を検出するための高度計、気圧、酸素レベルおよび／または温度のためのキャビンセンサ、航空機の内側もしくは外側いずれかの状態を検出するための環境センサ、および／または偵察などの１つ以上のセンサを含み得る。一実施形態では、センサユニット７１６は、カナダ、アルバータ州、カルガリーのNovAtel社製などのＧＰＳ受信機を含み得る。一部の実施形態では、他のセンサを含み上記のセンサを省略してもよいため、この記載は限定とは考えられない。
【００３４】
図８は、本発明の一実施形態に係るヘリコプター輸送手段８０２のブロック図を示す。ヘリコプター輸送手段８０２は図７の輸送手段７０２の特定の実施形態であり、飛行手段コントローラ８０４、操縦士インターフェイスユニット８０６、輸送手段運転ユニット８０８、輸送手段センサユニット８２８、武器制御ユニット８４０、視覚化および文書化ユニット８４２、通信ユニット８４４、および／または携帯型コンピュータ７５０を含み得る。飛行手段コントローラ８０４は図１の輸送手段コントローラ１２０の特定の実施形態であり、図６に示した操縦装置アクチュエータ７０８の特定の実施形態である操縦装置アクチュエータ８５０を含み得る。操縦装置アクチュエータ８５０は、横ＤＥＭＡ８５２、縦ＤＥＭＡ８５４、集合体ＤＥＭＡ８５６、スロットルＤＥＭＡ８５８、指向性直列ＤＥＭＡ８６０、および／またはトリムＤＥＭＡ８６２を含み得る。横ＤＥＭＡ８５２はロールアクチュエータ対を含み、操縦装置８７０のロール制御要素を介してヘリコプター輸送手段８０２のロール制御を行なうように構成され得る。同様に、縦ＤＥＭＡ８５４、集合体ＤＥＭＡ８５６、スロットルＤＥＭＡ８５８、指向性直列ＤＥＭＡ、およびトリムＤＥＭＡは、関連付けられたヘリコプター操縦装置８７０の制御を行なう。操縦士インターフェイスユニット８０６は図１に示した操縦士インターフェイスユニット１０６の特定の実施形態であり、操縦装置８７０および／または操縦士セレクタ８７２を含み得る。操縦士
セレクタ８７２は図１に示した操縦士セレクタ１３０の特定の実施形態である。輸送手段運転ユニット８０８は図１の輸送手段運転ユニット１０８の特定の実施形態であり、対気速度センサ、圧力高度計、レーダ高度計、全地球測位衛星（ＧＰＳ）、ならびにエンジンスピード、トルク、伝送操作、およびロータスピードを測定するためのセンサを含み得る。具体的なセンサを記載したが、これは限定とは考えられない。
【００３５】
武器制御ユニット８４０は、空対空ミサイル、ガトリング砲、チャフ散布器、および／または戦術的対策を含むヘリコプター輸送手段８０２に関連付けられた１つ以上の武器システムに対して標的設定および発射制御を行ない得る。視覚化および文書化ユニット８４２は、武器の標的設定および配備情報、輸送手段の航法、および／または輸送手段および／または輸送手段コントローラセンサの読取りを含むヘリコプター任務の視覚化および文書化を行うための１つ以上のカメラ、ボイスレコーダ、および／またはデータレコーダを含み得る。通信ユニット８４４は、無線、発光体、輸送手段応答装置、マイクロ波モデム、および／または戦術コモンデータリンク（ＴＣＤＬ）などの空中リンクを含み得る。携帯型コンピュータ７５０は、操縦士および／または運航乗務員によって使用される任務データを提供し得る。任務データは、飛行手段コントローラ８０４において使用される任務プログラムを含み得る。代替的に、携帯型コンピュータ７５０は、調査および／または環境情報を操縦士および／または搭乗者に提供し得る。
【００３６】
既存のヘリコプタープラットホームを変更することによって、無人ヘリコプターに有人ヘリコプターと同じ性能が与えられる。操縦装置アクチュエータは、操縦装置アクチュエータが迅速に係合または解除され得るように、既存のヘリコプター制御装置の操縦装置に平行に結合される。飛行手段コントローラ８０４における飛行制御コンピュータは、航空機状態データを用いてアクチュエータにコマンドを与え、規定された任務特性を飛行するために適切なコマンドを決定し得る。アクチュエータの迅速変換特徴は、有人航空機に効果的に安全な特徴をもたらし、ベースライン航空機制御システムにおける制御負荷を増大させない。迅速変換能力の例示的な一実施形態は、電気または電気機械式クラッチと組合せたベルト駆動部を含み得る。
【００３７】
図９は、本発明の一実施形態に係るマルチモード無人有人輸送手段操縦方法のフローチャート９００を示す。フロー９００は輸送手段を操縦する方法を含み、ステップ９０２において、少なくとも１つの操縦装置を有する輸送手段を、輸送手段コントローラと少なくとも１つの操縦装置アクチュエータとを含むように変更するステップを含む。少なくとも１つの操縦装置アクチュエータは、少なくとも１つの操縦装置に動作可能に連結される。複数の操縦装置および操縦装置アクチュエータを使用し得る。フロー９００は続行し、ステップ９０４において、輸送手段コントローラがイネーブルであるかどうかを検出する。この場合の検出は輸送手段コントローラ１２０によって行うことができ、操縦士セレクタ１３０の状態は、図１を参照して述べたように観察される。輸送手段コントローラ１２０がイネーブルであれば、フロー９００が続行し、ステップ９０６において、変更された輸送手段の無人運転を行なうために、変更された輸送手段を輸送手段コントローラによって操縦する。逆に輸送手段コントローラがイネーブルでない場合、フロー９００は続行し、ステップ９０８において、変更された輸送手段の有人運転を行なうために、変更された輸送手段を操縦士によって操縦させる。変更された輸送手段の無人および／または無人運転中、操縦士セレクタ１３０の状態を再び評価することができ、フロー９００は制御システムサンプリング期間などの所定の遅延後にステップ９０４に戻る。このように、輸送手段コントローラ１２０をイネーブルおよび／またはディスエーブルにするための操縦士セレクタ１３０の操作を検出することができ、有人運転と無人運転との間、および無人運転と有人運転との間の円滑な移行が実行される。輸送手段コントローラがイネーブルであって変更された輸送手段の無人運転を行うときと、輸送手段コントローラがディスエーブルであって変更された輸送手段の有人運転を行うときとの間の操縦士選択移行時間は、選択変
更が記録された後約１秒未満である。この迅速な操縦士選択移行時間は、「迅速変換」特徴と考えることもでき、操縦士は、それまで輸送手段コントローラの指揮下にあった、変更された輸送手段の指揮を迅速に取り得る。
【００３８】
図１０は本発明の一実施形態に係る、インターフェイス要素（ＩＥ）１００４に動作可能に連結された例示的なデュアル電気機械アクチュエータ（ＤＥＭＡ）１００２を示す。ＤＥＭＡ１００２は図２のＤＥＭＡ２２０の特定の実施形態であり、高帯域幅（ＨＢ）電気機械アクチュエータ（ＨＢ−ＥＭＡ）１００６と、低帯域幅ＬＢ−ＥＭＡ１００８とを含み得る。高帯域幅ＥＭＡは、電子制御に対してより早い応答時間を有し、および／または特定の範囲の運動および／または回転によるより迅速な動作を有し得る。逆に、低帯域幅ＥＭＡは、より遅い応答時間を有し、および／または特定の範囲の運動および／または回転によるより遅い動作を有し得る。一部の例示的な実施形態において、伝送装置のギヤ比は、トルクおよび／または応答速度を帯域幅の測定値として決定し得る。ＨＢ−ＥＭＡ１００６およびＬＢ−ＥＭＡ１００８は、ＨＢ−ＥＭＡ１００６およびＬＢ−ＥＭＡ１００８の両方がＩＥ１００４の同じ種類の運動を別個に制御し得るように、動作可能にインターフェイス要素（ＩＥ）１００４に平行接続に連結され得る。他のＤＥＭＡを使用してもよいため、この記載は限定と考えられない。
【００３９】
ＨＢ−ＥＭＡ１００６は、動作可能に連結された第１のリンク１０１０を介して第１のクラッチ１０１２に連結し得る。第１のクラッチ１０１２は、第１のリンク１０１０上の動作をＩＥ１００４の第１の部分に選択的に連結する。第１のクラッチ１０１２は、動作を第１のリンク１０１０とＩＥ１００４の第１の部分との間で連結するように係合し、第１のリンク１０１０およびＩＥ１００４の動作を分離するように解除し得る。同様に、ＬＢ−ＥＭＡ１００８は、動作可能に連結された第２のリンク１０１４を介して第２のクラッチ１０１６に連結し得る。第２のクラッチ１０１６は、第２のリンク１０１４上の動作をＩＥ１００４の第２の部分に選択的に連結する。第２のクラッチ１０１６は、動作を第２のリンク１０１４とＩＥ１００４の第２の部分との間で連結するように係合し、第２のリンク１０１２およびＩＥ１００４の動作を分離するように解除し得る。第１のクラッチ１０１２および第２のクラッチ１０１６を電気的に操作して、第１および第２のリンク（１０１０、１０１２）上の動作を選択的にかつ別個にＩＥ１００４に連結し得る。リンク１０１０およびリンク１０１４はともに、図３に示したリンク２２２の特定の実施形態である平行リンク１０１８を含み得る。さらに、ＬＢ−ＥＭＡ１００８は全運動範囲の動作を行い得るが、ＨＢ−ＥＭＡ１００６は全運動範囲の一部分のみの動作を行い得る。このように、ＬＢ−ＥＭＡ１００８は完全な権限を有し、ＨＢ−ＥＭＡ１００６は部分的な権限のみを有し得る。ＨＢ−ＥＭＡ１００６の方が応答時間が速いことによって動作の権限が制約され、潜在的な制御不安定性が制限される。さらに、デュアルアクチュエータ構成によって、構成要素またはシステムが故障した場合の冗長に備える。
【００４０】
ＬＢ−ＥＭＡ１００８の範囲の方が大きいため、特定の操縦装置について許容できる全運動範囲をカバーする操縦装置動作の完全な権限が規定される。ＨＢ−ＥＭＡ１００６の範囲の方が小さいため、ＨＢ−ＥＭＡ１００６が操縦装置に係合されると、第１の移動中心を有する操縦装置の動作について部分的な権限が規定される。ＬＢ−ＥＭＡ１００８は、既存の航空機のトリムシステムの一部として含まれ得る、または関連付けられたトリム要素なしに操縦装置に別途供給され得る。この実施形態および他の実施形態では、完全に手動の操縦装置を有する既存の輸送手段を、有人輸送手段モードで輸送手段を操縦するための能力を維持しつつ、無人運転に変更し得る。
【００４１】
この例示的な実施形態では、ＤＥＭＡ１００２は図３に示した横ＤＥＭＡ２２０の特定の実施形態であり、ＩＥ１００４は図３に示したサイクリック延長部３０２の特定の実施形態である。この実施形態では、ＩＥ１００４は、図３に示したサイクリック２０４の特
定の実施形態である操縦装置１０３０に接続される。説明の目的で、操縦装置１０３０の軸１０３２は操縦装置１０３０の一部分を通って延在し、横および／または回転動作の範囲を通る運動を規定する。一例では、運動面を通る操縦装置の動作は、小さい方の範囲１０４２を含む大きい方の範囲１０４０の前後動作として規定され、大きい方の範囲１０４０は第１の境界１０５０から第２の境界１０５２までの動作を規定し、小さい方の範囲１０４２は第３の境界１０５４から第４の境界１０５６までの動作を規定する。このように、大きい方の範囲１０４０の動作は第１の運動範囲１０６０を有し、小さい方の範囲１０４２の動作は第２の運動範囲１０６２を有する。小さい方の範囲１０４２は大きい方の範囲１０４０に完全に含まれるように示されているが、大きい方の範囲１０４０および小さい方の範囲１０４２は、完全に重なり合っても、部分的に重なり合っても、または重ならなくてもよいため、これは限定とは考えられない。さらに、小さい方の範囲１０４２は大きい方の範囲１０４０内に中心を置かなくてもよく、代わりにＩＥ１００４について規定された運動範囲内のどこに規定してもよい。
【００４２】
第１のクラッチ１０１２は、第２のクラッチ１０１４がＩＥ１００４から解除されている状態でＩＥ１００４に係合することができ、逆もまた同様である。このように、第２のクラッチ１０１６が係合されているとき、ＬＢ−ＥＭＡ１００８が操縦装置１０３０の位置を保持することができ、第１のクラッチ１０１２が解除されている間、ＨＢ−ＥＭＡ１００６は第１のクラッチ１０１２が再び係合される前に好都合な新たな位置に配置することが可能になる。同様に、第１のクラッチ１０１２が係合されているとき、ＨＢ−ＥＭＡ１００６が操縦装置１０３０の位置を保持することができ、第２のクラッチ１０１６が解除されている間、ＬＢ−ＥＭＡ１００８は第２のクラッチ１０１６が再び係合される前に好都合な新たな位置に配置することが可能になる。このようにＥＭＡ（１００６、１００８）は、関連付けられた操縦装置を操作しつつアクチュエータの移動区域を越えるのを避けるために相互に再配置し得る。アクチュエータの移動区域は、より高い／より低いトルク、および／または応答時間／スピードなどの特性を有する動作の終点もしくは動作領域を含み得る。
【００４３】
図１１は、本発明の一実施形態に係る、輸送手段コントローラを用いた、変更された輸送手段の操縦に対応する無人運転フローチャート１１００を示す。フロー１１００は、ステップ１１０２において現在の輸送手段状態および所望の輸送手段状態を判断するステップと、ステップ１１０４において現在の輸送手段状態を所望の輸送手段状態と比較して、輸送手段状態の差を判断するステップと、ステップ１１０６において、輸送手段状態を変更すべきかどうかを判断するステップとを含み得る。現在の輸送手段状態と所望の輸送手段状態との差が小さい場合（たとえば所定のしきい値未満）、ステップ１１０６の判断は「Ｎ」となり、制御はステップ１１０２に移る。代替的に、現在の輸送手段状態と所望の輸送手段状態との差が所定のしきい値を上回っている場合、ステップ１１０６における判断は「Ｙ」となり、制御はステップ１１０８に移る。フロー１１００は続行し、ステップ１１０８において、輸送手段状態の差に対応する１つ以上の操縦装置位置における変化を算出する。操縦装置位置における変化は、所望の輸送手段状態の変化を生じさせるのに必要とされる。各操縦装置位置における変化が算出されるとフロー１１００は続行し、ステップ１１１０において、操縦装置位置の変化に対応して必要とされるアクチュエータ位置を算出する。新たなアクチュエータ位置が決定されるとフロー１１００は続行し、ステップ１１１２において新たなアクチュエータ位置が命令され、制御はステップ１１０２に移る。
【００４４】
図１２は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ位置決めフローチャート１２００を示す。位置決めフロー１２００は、図１１を参照して説明したステップ１１１０の特定の実施形態に対応する。フロー１２００はステップ１２０２において開始し、位置決めフロー１２００が呼出されて１つ以上の新たな操縦装置位置が命令され、制御はステップ１
２０４に移り、変更するように命令された各操縦装置が、調整を必要とする高い制御負荷に相当するか否かを判断する。特定の命令された操縦装置が、調整を必要とする高い制御負荷である場合、ステップ１２０４における判断は「Ｙ」となり、制御はステップ１２０６に移り、輸送手段操縦装置に連結された低帯域幅アクチュエータを用いて制御負荷が調整される。一実施形態では、低帯域幅アクチュエータは、既存の輸送手段トリムシステムの一部として含まれ得る。ステップ１２０４において調整が必要でない場合、判断は「Ｎ」となり、制御はステップ１２０８に移り、特定のアクチュエータについて命令された位置がアクチュエータの移動区域を越えるかどうかについての判断がなされる。新たに命令された操縦装置位置に動いてもアクチュエータの移動区域を越えない場合は、ステップ１２０８における判断は「Ｎ」となり、制御はステップ１２１０に移り、アクチュエータ位置が命令された通りに変更される。選択された操縦装置アクチュエータの各々が命令された位置に変更されると、フロー１２００はステップ１２１２において停止することで完了する。ステップ１２０８において、新たに命令された操縦装置位置に動くことでアクチュエータの移動区域を越える場合は、ステップ１２０８の判断は「Ｙ」となり、制御はステップ１２１４に移る。さらに、新たなアクチュエータ位置において予定される操作運動がアクチュエータの移動区域を越え得る場合は、関連付けられた操縦装置の操作の制限または粗雑な操作を回避するために調整も必要となり得る。ステップ１２１４において区域を越えたアクチュエータを関連付けられたオペレータ制御装置から解除することでフロー１２００が続行し、ステップ１２１６においてアクチュエータの位置を特定のアクチュエータの移動中心に動かし、ステップ１２１８において特定のアクチュエータを操縦装置に再び係合させ、制御はステップ１２１０に進む。このように、特定の操縦装置を操作するように構成されたアクチュエータは、アクチュエータの動作区域を越えることなくアクチュエータ動作の柔軟性をもたらすように、移動中心に再び位置合わせされる。一実施形態では、電気機械式クラッチ装置を使用して、特定のアクチュエータの一部分と特定の操縦装置との間の機械的連結を選択的に係合および解除し得る。
【００４５】
図１３は、本発明の一実施形態に係る、インターフェイス要素（ＩＥ）１３０４に動作可能に連結された例示的なデュアル電気機械アクチュエータ（ＤＥＭＡ）１３０２を示す。ＤＥＭＡ１３０２は図２のＤＥＭＡ２０８の特定の実施形態であり、高帯域幅（ＨＢ）電気機械アクチュエータ（ＨＢ−ＥＭＡ）１３０６と、低帯域幅ＬＢ−ＥＭＡ１３０８とを含み得る。ＨＢ−ＥＭＡ１３０６およびＬＢ−ＥＭＡ１３０８は、ＨＢ−ＥＭＡ１３０６およびＬＢ−ＥＭＡ１３０８の両方がＩＥ１３０４の同じ種類の運動を協働して制御し得るように、インターフェイス要素（ＩＥ）１３０４に動作可能に直列に連結され得る。他のＤＥＭＡを使用してもよいため、この記載は限定と考えられない。ＨＢ−ＥＭＡ１３０６は、動作可能に連結された第１のリンク１３１０を介して第１のクラッチ１３１２に連結し得る。第１のクラッチ１３１２は、第１のリンク１３１０上の動作をＩＥ１３０４の第１の部分に選択的に連結する。同様に、ＬＢ−ＥＭＡ１３０８は、動作可能に連結された第２のリンク１３１４を介して第２のクラッチ１３１６に連結し得る。第２のクラッチ１３１６は、第２のリンク１３１４上の動作をＩＥ１３０４の第２の部分に選択的に連結する。第１のリンク１３１０および第２のリンク１３１４は各々、第１のクラッチ１３１２および第２のクラッチ１３１６の一部分の回転動作を連結するための駆動ベルトであってもよく、電気的に操作されて、第１のリンクおよび第２のリンク（１３１０，１３１２）上の動作を選択的にかつ協働してＩＥ１３０４に連結し得る。リンク１３１０および１３１４はともに、図２に示したリンク２３４の特定の実施形態であるリンク１３１８を含み得る。
【００４６】
図１４は、本発明の一実施形態に係る第１のクラッチ１３１２、第２のクラッチ１３１６、およびインターフェイス要素１３１４の端面図を示す。第１のクラッチ１３１２は、第１の境界１４０４と第２の境界１４０６との間の、より小さい運動範囲１４０２におけるＩＥ１３０４の長軸を中心とした往復回転動作を与えるように構成される。同様に、第
２のクラッチ１３１６は、第１の境界１４２２と第２の境界１４２４との間の、より大きい運動範囲１４２０におけるＩＥ１３０４の長軸を中心とした往復回転動作を与えるように構成される。小さい方の運動範囲１４０２は大きい方の運動範囲１４２０よりも小さいため、図１２を参照して説明したように、第１のクラッチ１３１２をＩＥ１３０４から解除し、予定される移動中心１４３０またはその付近の新たな位置に動かし、ＩＥ１３０４と再び係合し得る。このように、第２のクラッチ１３１６がＩＥ１３０４の位置を維持している間、移動範囲１４０２の中心を移動中心１４３０に置くことによって、第１のＥＭＡ１３０６は、予定される全運動範囲を一層高い帯域幅において与えることが可能になる。同様に、常にＩＥ１３０４を積極的に制御するために、第２のクラッチ１３１６が解除されている間、第１のクラッチ１３１２を係合し得る。このように、いずれかのクラッチを交互に係合または解除して、操作の中心点を再調整し得る。小さい方の範囲１４０２は大きい方の範囲１４２０に完全に含まれるように示しているが、大きい方の範囲１４２０および小さい方の範囲１４０２は、完全に重なっても、部分的に重なっても、または重ならなくてもよいため、これは限定とは考えられない。さらに、小さい方の範囲１４０２は大きい方の範囲１４２０内に中心を置かなくてもよく、代わりにＩＥ１３０４について規定された運動範囲内のどこに規定してもよい。
【００４７】
一用途において、第１のクラッチ１３１２が再調整されている間、第２のＥＭＡ１３０８は動かず、第２のクラッチ１３１６が係合されてＩＥ１３０４を静止位置に維持する。代替的に、第２のクラッチ１３１６が再調整されている間、第１のＥＭＡ１３０６は動かず、第１のクラッチが係合されてＩＥ１３０４を静止位置に維持する。このように、いずれかのＥＭＡ／クラッチ対がＩＥ１３０４の操作を別個に制御して、他方のＥＭＡ／クラッチ対の再調整を行い、いずれかのＥＭＡ／クラッチ対または関連する制御ハードウェアおよび／またはソフトウェアが適切に機能していないおそれがあるシステム故障を補償することができる。別の用途では、輸送手段制御ループのコマンドに応じて第２のＥＭＡ１３０８が移動する。この場合、第１のＥＭＡ１３０６は第２のＥＭＡ１３０８の動作に調和して移動し、再調整時にＩＥ１３０４が静止しているか移動しているかに関わらず、円滑なクラッチの係合および解除をもたらす。回転運動区域を参照して回転運動を説明したが、ＥＭＡ（１３０６、１３０８）は直線運動区域を参照して直線動作をもたらすのに用いてもよい。したがって、ＥＭＡの種類および／または動作は限定とは考えられない。
【００４８】
本発明の１つ以上の実施形態は、マルチモード無人有人輸送手段能力を向上させつつ、一層低コストの無人輸送手段の開発および配備を含むさまざまな利点を提供する。上記の実施形態は発明を例示するが、限定はしない。本発明の原則に従って数多くの修正および変更が可能であることも理解されるべきである。したがって、発明の範囲は添付の請求項によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る輸送手段システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る操縦装置を含むヘリコプター輸送手段操縦士位置の一部分を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るヘリコプターサイクリック操縦装置の側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る操縦装置を含むヘリコプター輸送手段操縦士位置の一部分を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る操縦装置を含む飛行機輸送手段操縦士位置の一部分を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る操縦装置を含む自動車輸送手段操縦士位置の一部分を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る飛行システムのブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るヘリコプター輸送手段のブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るマルチモード無人有人輸送手段操縦方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態に係るインターフェイス要素に動作可能に連結された例示的なデュアル電気機械アクチュエータ（ＤＥＭＡ）の図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る、輸送手段コントローラを用いた、変更された輸送手段の操縦に対応する無人運転フローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態に係るアクチュエータ位置決めフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態に係るインターフェイス要素に動作可能に連結された例示的なデュアル電気機械アクチュエータを示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、第１のクラッチ、第２のクラッチ、およびインターフェイス要素の端面図である。
【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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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月24日(2008.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機（１０２，４０２，７０２，８０２）を操縦する方法であって、前記方法は、
有人運転のために操縦士（１０４）によって操作されるように構成された少なくとも１つの操縦装置（１１０，２００）を有する航空機を、輸送手段コントローラ（１２０，７０４，８０４）、ならびにデュアルアクチュエータ構成（１００２，１３０２）の少なくとも第１の操縦装置アクチュエータ（１００６，１３０６）および第２の操縦装置アクチュエータ（１００８，１３０８）を含むように変更するステップ（９０２）を備え、少なくとも２つの操縦装置アクチュエータは、少なくとも１つの操縦装置に動作可能に連結されて、帯域幅能力を向上させ、さらに、
輸送手段コントローラがイネーブルであるかどうかを検出するステップ（９０４）と、
少なくとも１つの航空機特性を検知するステップ（１４４）と、
検知された特性に基づいて輸送手段コントローラのレスポンスを計算するステップ（１１００）と、
輸送手段コントローラがイネーブルであるとき、輸送手段コントローラのレスポンスに従って少なくとも２つの操縦装置アクチュエータを操作することによって、輸送手段コントローラを用いて、変更された航空機を操縦するステップ（９０６）とを備える、方法。
【請求項２】
輸送手段コントローラがイネーブルでないとき、操縦士を用いて、変更された輸送手段を操縦するステップ（９０８）をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
変更された輸送手段の無人運転を行うために輸送手段コントローラがイネーブルになるときと、変更された輸送手段の有人運転を行うために輸送手段コントローラがディスエーブルになるときとの間の操縦士選択移行時間は約１秒未満である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
検知された特性に基づいて輸送手段コントローラのレスポンスを計算するステップはさらに、
現在の輸送手段状態を所望の輸送手段状態と比較して（１１０２）、輸送手段状態の差を判断するステップ（１１０４）と、
輸送手段状態の差に基づいて１つ以上の操縦装置位置における変化を算出するステップ（１１０８）と、
１つ以上の操縦装置位置において算出された変化に対応する１つ以上のアクチュエータ位置における変化を算出するステップ（１１１０）と、
１つ以上のアクチュエータ位置において算出された変化を命令するステップ（１１１２）とを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
アクチュエータ位置において命令された変化がアクチュエータの移動区域を越えるとき、少なくとも２つの操縦装置アクチュエータを操作することによって、輸送手段コントローラを用いて、変更された航空機を操縦するステップ（１２０８）はさらに、
アクチュエータを操縦装置から解除するステップ（１２１４）と、
アクチュエータを移動中心に位置決めするステップ（１２１６）と、
アクチュエータを操縦装置に再係合するステップ（１２１８）とを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
第１の操縦装置アクチュエータおよび第２の操縦装置アクチュエータのうち一方は、変更されていない航空機に含まれる、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
有人航空機（１０２，４０２，７０２，８０２）を無人飛行に切替えるための装置であって、前記航空機は航空機の運転に影響を与えるために操作することができる少なくとも１つの操縦装置を含み、前記装置は、
直線運動および回転運動のうち少なくとも一方を含む第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与えるように構成され、かつ第１の量の許容された動作を示す第１の範囲を有する第１のアクチュエータ（１００６，１３０６）と、
第１のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成された第１のクラッチ（１０１２，１３１２）と、
第１の態様における動作および動作の阻止のうち少なくとも一方を選択的に与え、かつ第１の範囲よりも大きい第２の範囲を有する第２のアクチュエータ（１００８，１３０８）と、
操縦装置に動作可能に連結され、かつ第２のアクチュエータの動作を操縦装置に選択的に連結するように構成された第２のクラッチ（１０１６，１３１６）と、
第１のアクチュエータ、第１のクラッチ、第２のアクチュエータ、および第２のクラッチを操作して操縦装置を選択的に操作するように構成された輸送手段コントローラ（１２０，７０４，８０４）とを備え、輸送手段コントローラは、操縦装置アクチュエータおよびクラッチを操作して航空機の無人運転を行うために選択的にイネーブルにし、航空機の有人運転を行うためにディスエーブルにすることができる、装置。
【請求項８】
航空機はヘリコプター、飛行機、および宇宙船のうちの１つであり、
輸送手段コントローラは、航空機のヨー、ピッチ、ロール、およびスロットル制御を行なうように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
輸送手段コントローラは、航空機内のコンピュータおよび航空機から離れた遠隔オペレータ（１５０，７６０）のうち少なくとも一方からコマンド情報を受信するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
航空機は飛行制御コンピュータ（７０６）を含み、装置は、飛行中に航空機のある特性についての測定信号を与えるための少なくとも１つのセンサをさらに備え、信号は飛行制御コンピュータによって利用されず、輸送手段コントローラによって利用され、少なくとも１つのアクチュエータの操作に影響を与える、請求項７から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
第１のアクチュエータからの動作を第１のクラッチに伝えるように構成された第１のインターフェイス要素（１０１０，１３１０）と、
第２のアクチュエータからの動作を第２のクラッチに伝えるように構成された第２のインターフェイス要素（１０１４，１３１４）とをさらに備え、各インターフェイス要素は、プッシュロッド、レバー、ギヤ、プーリー、およびベルトのうち少なくとも１つを含み、
第１のアクチュエータは高帯域幅電気機械アクチュエータ（ＨＢ−ＥＭＡ）を含み、第２のアクチュエータは低帯域幅電気機械アクチュエータ（ＬＢ−ＥＭＡ）を含み、ＨＢ−ＥＭＡは、輸送手段コントローラによる操作に対するより早い応答時間および特定の運動範囲のより迅速な動作のうち少なくとも一方を有する、請求項７から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
ＬＢ−ＥＭＡおよびＨＢ−ＥＭＡは、動作可能に直列に連結される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ＨＢ−ＥＭＡが操縦装置に係合されているとき、ＨＢ−ＥＭＡの小さい方の範囲は、第１の移動中心を有する操縦装置動作について部分的な権限を規定し、ＨＢ−ＥＭＡが操縦装置から解除されているとき、ＨＢ−ＥＭＡを第１の移動中心とは異なる第２の移動中心に再調整することができる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
輸送手段コントローラはさらに、操縦装置アクチュエータを操作するための任務プログラムを実行するように構成された飛行制御コンピュータと、任務プログラムに従って航空機を操縦するためのクラッチとをさらに含む、請求項７から１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
アクチュエータは操縦装置と平行に配置される、請求項７から１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
各アクチュエータは迅速変換能力を有し、航空機のコマンドの、操縦士への迅速な移行をもたらす、請求項７から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの航空機特性を測定し、かつ測定信号を輸送手段コントローラに与えるように構成された少なくとも１つのセンサをさらに備え、輸送手段コントローラによる航空機の運転は測定信号によって影響される、請求項７から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータのうち一方は、切替えられていない航空機に含まれる、請求項７から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
請求項７から１８のいずれか１項に記載の有人航空機を無人飛行に切替えるための装置を備えるヘリコプター（４０２，８０２）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
背景
本発明は概して輸送手段に関し、特に、たとえばマルチモード無人有人輸送手段システ
ムおよび方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
無人輸送手段は、操縦士の手が空いていない、または特定の任務の特性のパラメータにより操縦士を利用することが望ましくないさまざまな用途に使用し得る。現在、航空機産業における最近の傾向は無人航空機（ＵＡＶ）の使用に向かっている。操縦士がいない、すなわち無人航空機の使用は、敵軍の偵察および／または交戦を含むさまざまな任務について成功している。多くの無人輸送手段の開発プロジェクトはゼロから始まり、輸送手段の無人特質だけでなく、輸送手段自身の開発に移行している。低価格ＵＡＶのための市場が拡大しているものの、この手法によって開発費用が増大する。したがって、これらおよび他の問題に鑑みると、無人輸送手段の開発および配備に対して一層経済的な手法が当該分野において必要である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
以下の詳細な説明を考慮することによって、当業者は、本発明の実施形態をより完全に理解し、その付加的な利点を認識することができるであろう。後で簡単に説明する添付の図面を参照する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
プロセッサ７２０は、任務プログラム７２４を含むコンピュータ指示をフェッチし、復号化し、実行するよう適切にプログラミングされた汎用コンピュータプロセッサであり得る。プロセッサメモリ７２２は、情報を記憶し検索するためのいずれかの媒体であり得、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスク、光ディスク、コンテントアドレサブルメモリ、および／またはプロセッサメモリ７２２のレジスタファイルを含む。プロセッサメモリ７２２は、情報の保護を行うため、別の輸送手段コントローラへの好都合な転送を行うため、および／または置換輸送手段コントローラの再構成のために、飛行手段コントローラ７０４から取出し可能である。任務プログラム７２４は、さまざまな不測の事態に対応するために予めプログラミングされた指示および選択肢を含む所定の計画に従って飛行手段７０２を運転するように設計されたアルゴリズムの実行を含み得る。暗号化キー７２６は、安全通信ユニット７１０を介して外部の通信ユニット７１４および／または輸送手段内通信ユニット７１２に送信された、またはそこから受信された情報を暗号化および復号化するのに使用し得る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
第１のクラッチ１０１２は、第２のクラッチ１０１６がＩＥ１００４から解除されている状態でＩＥ１００４に係合することができ、逆もまた同様である。このように、第２のクラッチ１０１６が係合されているとき、ＬＢ−ＥＭＡ１００８が操縦装置１０３０の位置を保持することができ、第１のクラッチ１０１２が解除されている間、ＨＢ−ＥＭＡ１００６は第１のクラッチ１０１２が再び係合される前に好都合な新たな位置に配置することが可能になる。同様に、第１のクラッチ１０１２が係合されているとき、ＨＢ−ＥＭＡ１００６が操縦装置１０３０の位置を保持することができ、第２のクラッチ１０１６が解除されている間、ＬＢ−ＥＭＡ１００８は第２のクラッチ１０１６が再び係合される前に好都合な新たな位置に配置することが可能になる。このようにＥＭＡ（１００６、１００８）は、関連付けられた操縦装置を操作しつつアクチュエータの移動区域を越えるのを避けるために相互に再配置し得る。アクチュエータの移動区域は、より高い／より低いトルク、および／または応答時間／スピードなどの特性を有する動作の終点もしくは動作領域を含み得る。
【国際調査報告】
2009530185.tif 000017
2009530185.tif 000018