(57)【要約】本発明は、滑走路特有の灯火システムのパラメータ、気象光学距離、及び、背景の明るさを考慮して、滑走路の視程の設定可能な目標値のため、最適な灯火強度の特定の基礎に基づいて、最適な滑走路灯火の強度を決定するための方法に関している。本発明の課題は、経済的及び環境保護的（エコ的）な視点の元、そして、全ての安全に関する観点を完全に考慮して、エネルギ供給の目的を定めた制御によって滑走路灯火のエネルギ消費を著しく減少することが可能な方法を示すことである。
2009515307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
滑走路特有の灯火システムのパラメータ、気象光学距離、及び、背景の明るさを考慮して、滑走路視距離ＲＶＲの目標値のための最適な灯火強度の決定に基づいて、滑走路灯火強度を定める或いは追従するための方法において、
‐気象光学距離ＭＯＲ、背景の明るさ、並びに、滑走路特有且つ灯火システム特有の灯火光強度分布、のための測定値が、着陸時のパイロットの観測角を考慮して、そして、最小の滑走路灯火強度が、コンピュータシステムへ提供されること、
‐コンピュータシステム内部で可視性閾値が測定される背景の明るさに基づいて決定されること、
‐コンピュータシステム内部で、測定されるＭＯＲ、算定される可視性閾値、滑走路特有及び灯火システム特有の灯火光強度分布を用いて、着陸時のパイロットの観測角及び最小の滑走路灯火強度を考慮して、滑走路灯火の強度調光のための最適なファクタが算定され、その際、上記ファクタは、環境パラメータが許す限り、目標値に対応してＲＶＲを保証すること、及び、
‐強度調光のための獲得される最適なファクタが、滑走路灯火強度を定めるため及び追従するため、適したデータインターフェース及び／またはディスプレーを介して準備されること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、測定される背景の明るさの、可視性閾値Ｅｔへの変換が、連続的に実行されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、滑走路灯火の強度調光のための算定される最適なファクタが、灯火強度の自動的な追従の目的で、滑走路灯火システムに、データインターフェースを介して、直接的に送信されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、滑走路灯火のための算定される最適な強度調光が、適したディスプレーを介して、ＡＴＣ職員に提案として提示され、又、滑走路灯火強度の追従が手動で実行されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、滑走路灯火強度の追従が連続的に実行されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、ＲＶＲのための目標値が自由に設定されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、最小の滑走路灯火強度が自由に設定されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、滑走路灯火強度を段階的に調節する場合、最適な強度調光が、その時々の次に大きな可能な強度段階へ丸められることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑走路特有の灯火システムのパラメータ、気象光学距離、及び、背景の明るさを考慮して、滑走路視距離の設定可能な目標値のため、最適な灯火強度の特定に基づいて、最適な滑走路灯火強度を決定するための方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
薄明かり時（夜明け時、夕暮れ時）や、夕暮れ後といった、好ましくない視界状況下でのフライトオペレーションのため、空港の滑走路には、滑走路端及びカテゴリー上必要ならば滑走路中央を規則的にマーキングするための、灯火装置（エッジライト、センターラインライト（中心線灯））が装備される（ICAO Annex 14 - Aerodromes：国際民間航空機関 付属書第１４‐飛行場）。この灯火装置は、特別な光源分布を有しており、又、特定の角度で着陸方向に対して合わせられている。着陸させるパイロットは、航空機を確実に滑走路中央に着陸できるように、上述の状況下で基本的にこの灯火装置によって方向を定める。
【０００３】
様々な日光及び天候の状況下での滑走路灯火の認識可能性は、算定される滑走路視距離ＲＶＲ（Runway Visual Rangeの略）によって記載される。空港のカテゴリーに応じてＲＶＲのために様々な下限値が用いられ（カテゴリー１：５５０ｍ、カテゴリー２：３５０ｍ、カテゴリー３：２００ｍ、カテゴリー３ｂ：５０ｍ）、該下限値までは着陸の実行が許可される（ICAO Annex 6 - Operation of Aircraft：国際民間航空機関 付属書第６‐航空機の操作）。
【０００４】
ＲＶＲの算定では、
‐透過率計又は前方散乱式センサを用いて決定される気象光学距離ＭＯＲ（Meteorological Optical Rangeの略）、
‐獲得される背景の明るさ（背景の輝度）、
‐灯火装置の種類、位置、及び、配置によって定められる、滑走路灯火の光強度分布、並びに
‐滑走路灯火システムの調節可能な光強度
が考慮され、その際、上記背景の明るさ（ＢＧＬ：Background Luminance）で滑走路灯火は認識されなければならない。
【０００５】
滑走路灯火は通常夕暮れ時に稼動される。滑走路灯火の強度は、ＡＴＣ職員（航空管制官）によって、経験値に基づいて、優勢である背景の明るさに対応し、又、制限される視程の状況下で、選択される。
【０００６】
頻繁に、不必要に大きな強度での調節が“念のため”に選ばれる。それはこの強度がいずれの場合においても、滑走路灯火を認識可能とするため、最大限のコントラストを保証するからある。
【０００７】
管制塔での直接的な結果表示を有する所謂ＲＶＲ‐コンピュータシステムは、ＡＴＣ職員が結果として得られる滑走路の視認性を判断すること、及び、場合によっては、追加的な安全措置のための或いは航空機の操作の中断のための、必要な段階を開始すること、を可能にする。
【０００８】
手動で調節される滑走路灯火の強度は、通常対応するデータインターフェースを用いて滑走路灯火システムからＲＶＲ‐コンピュータシステムに伝えられるか、適切な測定（例えば灯火照明手段の駆動電流）によって獲得される。
【０００９】
現在、滑走路灯火強度の調節はもっぱら手動で行なわれている。自由にプログラミング可能な強度段階又はボタンにより選択可能な強度段階と同様に、連続的な調節も知られている。
【００１０】
ＲＶＲの算定は、先に述べられたように、様々なパラメータを考慮する。上記パラメータは、一方では測定技術的に得られ、他方では予め設備及び滑走路に起因し固定して与えられる。
【００１１】
可視性閾値Ｅｔ（Ｌｕｘで示される）へ変換される背景の明るさＢＧＬ（ｃｄ／ｍ２で示される）以外に、気象光学距離ＭＯＲ（ｍで示される）、照明器具と背景の間のコントラストＫ（どのような状況でも可視性を保証するため５％で定められる）、及び、光強度Ｉ０（ｃｄで示される）が、照明器具とパイロットの間の間隔Ｒ（ｍで示される）の関数として、照明器具の視認性Ｒの算定へ入力される。
【００１２】
照明器具の視認性Ｒから滑走路視距離ＲＶＲを算定するために、更に追加的に、着陸時のパイロットの観測角と関連して、滑走路灯火の位置及び放射特性の影響が考慮されなければならない。この影響は既に滑走路灯火光強度分布Ｉ０［Ｒ］の決定の際に考慮されるので、照明器具の視認性Ｒは滑走路視距離ＲＶＲのための直接的な基準である、図１を参照。
【００１３】
ＲＶＲを算定するための式を閉じて解くことは出来ない（nicht geschlossen loesbar）ので、反復法を用いてＲＶＲの決定が行なわれる。
【００１４】
ＲＶＲ‐コンピュータシステムでは、測定されるＭＯＲが方程式１に代入され、そして、関数Ｉ０［Ｒ］からもたらされる光強度を考慮して、Ｒは方程式が満たされるまで変更される。
【００１５】
方程式１：
ＭＯＲ＝（ｌｎＫ＊Ｒ）／（ｌｎ（（Ｅｔ＊Ｒ２）／（Ｄ＊Ｉ０［Ｒ］）））
【００１６】
コントラスト閾値Ｋは、国際民間航空機機関ＩＣＡＯ（International Civil Aviation Organization）の勧めに対応し、０．０５に定められる（ICAO Manual of Runway Visual Range Observing and Reporting Practices, Doc9328-AN/908：国際民間航空機機関 滑走路視距離の測定及び報告の実施の手引き、Doc9328-AN/908）。上記コントラスト閾値は、いまだに対象を背景と確実に見分けることが出来る、最小のコントラストを決定する。
【００１７】
測定される背景の明るさは、対応するＩＣＡＯの割り当て規則（ICAO Manual of runway Visual Range Observing and Reporting Practices, Doc9328-AN/908：国際民間航空機機関 滑走路視距離の測定及び報告の実施の手引き、Doc9328-AN/908）を介して、連続的又は段階的に可視性閾値（eye threshold）Ｅｔへ変換され、その後方程式１へ代入される。図２は対応する段階的な割り当て規則を示す。着陸時のパイロットの観測角を含めることで、Ｒ＝ＲＶＲとすることが出来る。典型的な観測角は既に関数Ｉ０［Ｒ］へ組み入れられている。
【００１８】
上述の事項を考慮すると一般的な方程式１はここでより詳細に記述される。
【００１９】
方程式２：
ＭＯＲ＝（ｌｎ０．０５＊ＲＶＲ）／（ｌｎ（（Ｅｔ＊ＲＶＲ２）／（Ｄ＊Ｉ０［ＲＶＲ］）））
【００２０】
ＲＶＲのための選択される値に応じて、割り当て規則から、Ｉ０［ＲＶＲ］のための対応する値が得られる。上記割り当て規則は、滑走路の灯火に固有のパラメータ及び着陸時のパイロットの典型的な観測角を考慮する。その時々の滑走路灯火の強度調節は、強度調光（Intensitaetsdimmung）Ｄを介して（１はここでは１００％の灯火強度に対応する）、Ｉ０［ＲＶＲ］の値に影響を与える。図３は対応する割り当ての例を示す。
【００２１】
目下の背景の明るさに依存し、ここで、滑走路灯火の調節される強度を考慮して、測定されるＭＯＲ及び結果としてもたらされるＲＶＲの間の、固定した関連がもたらされる。
【００２２】
図３からのＩ０［ＲＶＲ］のための割り当て例を用いて、図４はここで、夜間、薄明かり時、日中、及び、晴天時といった選択される背景の明るさの状態のための及び１００％の灯火強度調節のための、ＭＯＲに依存するＲＶＲの関係を示す。
【００２３】
獲得されるＲＶＲが、ＩＣＡＯの提言（ICAO Manual of Runway Visual Range Observing and Reporting Practices, Doc9328-AN/908：国際民間航空機機関 滑走路の視界の測定及び報告の実施の手引き Doc9328-AN/908）に対応して段階付けられ、また、対応する平均値及び傾向が算定された後、結果は更なる利用のためにＡＴＣ職員に提示される。
【００２４】
空港での滑走路灯火装置のエネルギ消費は重大なコスト要因である。必要な灯火照明体の数は、大きな空港では特に、数千もの単独要素にのぼる。そして、国際空港用のその様な設備の年間のエネルギ消費は、数千メガワット時にのぼる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の課題は、経済的及び環境保護的な視点で、そして、安全に関する全ての観点を完全に考慮して、エネルギ供給を目的を定めて制御することにより、滑走路灯火のエネルギ消費を著しく減少させることが可能な方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明に従って上記課題は、滑走路特有の灯火システムのパラメータ、気象光学距離、及び、背景の明るさを考慮して、滑走路視距離ＲＶＲの目標値のために、最適な灯火強度を決定することに基づいて、滑走路灯火強度を定めるため又は追従（トラッキング（Nachfuehrung））するための方法を用いて、以下のように解決される。つまり、気象光学距離ＭＯＲ、及び、背景の明るさ、並びに、滑走路特有そして灯火システム特有の灯火光強度分布、のための測定値を、着陸時のパイロットの観測角及び最小の滑走路灯火強度を考慮して、コンピュータシステムに提供すること、コンピュータシステム内部で可視性閾値が測定される背景の明るさに基づいて決定されること、コンピュータシステム内部で、測定されるＭＯＲ、算定される可視性閾値、滑走路特有及び灯火システム特有の灯火光強度分布、を用いて、着陸時のパイロットの観測角及び最小の滑走路灯火強度を考慮して、滑走路灯火の強度調光のための最適なファクタが計算されること、及び、強度調光のための獲得される最適なファクタが、滑走路灯火強度を定める又は追従するため、適切なデータインターフェース及びディスプレーを介して提供されること、により解決される。その際、上記ファクタは、環境パラメータが許す限り、目標値に対応してＲＶＲを保証する。
【００２７】
本発明は以下において、実施例を用いて詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
従来技術をもとにして、本発明に従う方法はここで、決定される滑走路灯火強度によってもたらされるＲＶＲを評価する可能性を用いる、そして、この情報に基づいて、半自動的又は全自動的に滑走路灯火強度を追従するという可能性を用い、その際、気象光学距離及び背景の明るさが許す限り、結果としてもたらされるＲＶＲが、常に確実に設定される目標値ＲＶＲ目標を採用するように追従する。
【００２９】
これにより、滑走路灯火の強度がまさに、確実且つ妨げのない航空機の操作を保証するために必ず必要であるような強さ、で選択されることを確実に出来る。方程式２を変形し、強度調光のための方程式３を得る。
【００３０】
方程式３：
Ｄ＝（Ｅｔ＊ＲＶＲ２）／（Ｉ０［ＲＶＲ］＊ｅ＾（（ｌｎ０．０５＊ＲＶＲ）／ＭＯＲ））
【００３１】
ＲＶＲとして、滑走路視距離のために得ようと努められる目標値ＲＶＲ目標が代入される場合、強度調光Ｄ最適を算定することが出来る。上記強度調光Ｄ最適は、ＭＯＲ及び背景の明るさに依存して変化し、又、気象光学距離及び日中の日光の状況或いは背景の明るさを考慮して、与えられる滑走路灯火システムのための最適な強度調節を記載する。
【００３２】
方程式４：
Ｄ最適＝（Ｅｔ＊ＲＶＲ目標２）／（Ｉ０［ＲＶＲ目標］＊ｅ＾（（ｌｎ０．０５＊ＲＶＲ目標）／ＭＯＲ））
【００３３】
ここで、安全技術的な検討に基づいて、ＲＶＲのために様々な目標値を考慮することが出来る。
【００３４】
例えば、カテゴリ１からカテゴリ３ｂ（ICAO Annex 6：国際民間航空機関 付属書第６‐航空機の操作）のＲＶＲ最小値を、直接的又は安全ファクタによる作用を受けて用いることも、考えることが出来る。
【００３５】
また、獲得される強度調光Ｄ最適を安全ファクタを用いて大きくすることも可能であろう。灯火強度を段階的に調節する可能性の場合では、強度調光はいずれにせよ、その時々の次に大きな強度段階へ丸められるべきである。
【００３６】
いずれの場合でも、ＲＶＲのための目標値を、ＩＣＡＯが薦めるＲＶＲを決定するための最小上限である１５００ｍに定めれば、安全技術的な不安はない（ICAO Manual of runway Visual Range Observing and Reporting Practices, Doc9328-AN/908：国際民間航空機機関 滑走路視距離の測定及び報告の実施の手引き、Doc9328-AN/908）。
【００３７】
滑走路灯火システムの強度調光のために獲得される最適ファクタはここで、追従のために、対応する表示システムを介して、ＡＴＣ職員に提示される、図５参照、又は、適したＲＶＲ‐コンピュータシステムのインターフェースを介して、全自動的に追従する目的で、滑走路灯火システムへ直接的に送信される。
【００３８】
どちらの場合でも、滑走路灯火強度の調節は、既知のそして測定技術的に得られる環境的パラメータに基づいて、最適化される。集中的過ぎる灯火強度の調節は避けられ、エネルギ消費及び眩惑効果（Blendwirkung）の危険性は最小化され、又、灯火照明手段の寿命は延ばされる。
【００３９】
図７は、ＲＶＲのために１５００ｍの目標値が用いられるという想定下で、夜間、薄明かり時、日中、晴天時といった選択される背景の明るさの状態のために、図３のＩ０［ＲＶＲ］のための割り当て例を用いて、測定されるＭＯＲに依存し、結果として得られる灯火強度調光Ｄ最適を示す。
【００４０】
滑走路灯火システムのスペクトル中の赤色成分が増加するので、３％より低い灯火強度はＩＣＡＯによって勧められないことが、本方法の実際的な実施のために更に追加的に考慮される。それゆえ、方程式４からの結果のために、制限して適用しなければならない。
【００４１】
方程式５：
Ｄ最適＜０．０３の場合、Ｄ最適＝０．０３
【００４２】
本方法の作用の仕方を明らかにするために、図８は、例示的なＭＯＲの時間曲線、及び、その結果もたらされるＲＶＲを示す。上記ＲＶＲは滑走路灯火の自動的な強度追従により、様々な背景の明るさのためにもたらされる。
【００４３】
可能であるならば常に、滑走路灯火強度の自動追従は、ＲＶＲを１５００ｍの目標値で一定に保つ。１００％の灯火強度に達した後、更に低下するＭＯＲの影響はＲＶＲにも影響を与える。
【００４４】
図９は、同一局面のための関連する灯火強度調光の曲線を示す（方程式５は考慮しない）。背景の明るさに応じて、灯火強度調光Ｄ最適は、最適化される曲線に続いて遅かれ早かれ１に達する、上記１の値は１００％の灯火強度に対応する。
【００４５】
図１０は、滑走路灯火強度の自動追従に基づく、同一局面のためのエネルギ節約の見込みを表す。しかしながら、方程式５の条件に基づくエネルギ節約の見込みは、実際的な実施では、９７％の値を超えることは出来ない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ＲＶＲの算定の概略図である。
【図２】割り当て規則  背景の明るさ／可視性閾値、である。
【図３】ＲＶＲに依存する滑走路灯火の光強度Ｉ０のグラフである。
【図４】様々な背景の明るさにおける、ＭＯＲとＲＶＲの間の関係を示すグラフである。
【図５】滑走路灯火強度の半自動制御で、ＲＶＲを算定しそして最適な強度調光Ｄ最適を獲得する概略図である。
【図６】滑走路灯火強度の全自動制御で、ＲＶＲを算定しそして最適な強度調光Ｄ最適を獲得する概略図である。
【図７】ＲＶＲ＝１５００ｍのための、自動的な灯火強度の追従である。
【図８】ＭＯＲの変化、及び、様々な背景の明るさのため自動的な灯火強度の追従により結果としてもたらされるＲＶＲである。
【図９】様々な背景の明るさのための、時間についての、自動的な灯火強度の追従である。
【図１０】様々な背景の明るさのための、エネルギ節約見込みである。
【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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【国際調査報告】
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2009515307.tif 000014
2009515307.tif 000015
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