(57)【要約】空港のような特定の場所において使用するための乗物検知システム及び方法であって、その場所における乗物の移動方向にほぼ直角なセンサー列を含む乗物検知システム及び方法。センサー列は、少なくとも１つの磁界センサーと、同少なくとも１つのセンサーからの信号を監視点へ送波するための送波器と、を含んでいる。複数のセンサーが好ましい。送波器は、信号を受け取るための制御ユニットと、信号を監視点へ送るための送信器とを含んでいる。好ましい磁界センサーは、少なくとも±５ガウスの磁界範囲を有している磁気抵抗センサーである。センサー列の好ましい位置は、表面上の溝の中である。
2005501775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の場所で使用するための乗物検知システムであって、
前記場所での移動方向を保証するために同場所に配置されたセンサー列であって、同場所における乗物の存在を検知するための少なくとも１つの磁界センサーを含んでいるセンサー列と、
前記少なくとも１つのセンサーからの信号を監視位置へと送波するための送波器と、を含む乗物検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記特定の場所が空港である、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記送波器が、前記信号を受け取るための制御ユニットと、同信号を前記監視位置へ送るための送信器と、を含んでいるシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
前記磁界センサーが磁気抵抗センサーである、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
前記磁気センサーが、少なくとも±５ガウスの磁気範囲を有する三軸磁気抵抗センサーである、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記センサー列が、同センサー列に沿って隔置された複数の磁界センサーを含んでいる、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記複数のセンサーが重複した検知領域を有している、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、
前記センサー列が前記移動方向に対して直角である、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、
前記センサー列が前記面内の溝の中に作動可能に配置されている、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、
前記センサー列が前記面内のパイプ内に作動可能に配置されている、システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、
前記監視点がディスプレイ及び制御装置を含んでいる、システム。
【請求項１２】
特定の場所で使用するための乗物検知システムであって、
前記場所での移動方向を保証するために同場所に配置されたセンサー手段であって、前記場所における乗物の存在を検知するための少なくとも１つの磁界センサー手段を含んでいるセンサー手段と、
前記少なくとも１つのセンサーからの信号を監視位置へと送波するための送波器手段と、を含む乗物検知システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記特定の場所が空港である、システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記送波器手段が、前記信号を受け取るための制御ユニット手段と、同信号を前記監視位置へ送るための送信器手段と、を含んでいるシステム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記磁界センサー手段が磁気抵抗センサーである、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムであって、
前記磁気センサーが、少なくとも±５ガウスの磁気範囲を有する三軸磁気抵抗センサーである、システム。
【請求項１７】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記センサー手段が、同センサー手段に沿って隔置された複数の磁界センサー手段を含んでいる、システム。
【請求項１８】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記複数のセンサー手段が重複する検知領域を有している、システム。
【請求項１９】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記センサー手段が前記移動方向に対して直角である、システム。
【請求項２０】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記センサー手段が前記面内の溝の中に作動可能に配置されている、システム。
【請求項２１】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記センサー列が前記面内のパイプ内に作動可能に配置されている、システム。
【請求項２２】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記監視点がディスプレイ及び制御装置を含んでいる、システム。
【請求項２３】
特定の場所における乗物の存在又は不存在を監視するための方法であって、
前記場所での移動方向を保証する位置に、同場所における乗物の存在を検知するための少なくとも１つの磁界センサーを含んでいるセンサー列を配置するステップと、
前記少なくとも１つのセンサーからの信号を監視点へ送波するステップと、を含む方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、
前記信号を受け取り且つ同信号を前記監視点へ送るようになされた制御ユニットへ前記信号を送るステップを更に含む、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、
前記磁界センサーが磁気抵抗センサーである、方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、
前記磁気抵抗センサーが少なくとも±５ガウスの磁界範囲を有する三軸磁気抵抗センサーである、方法。
【請求項２７】
請求項２３に記載の方法であって、
前記センサー列に沿って隔置された複数の磁界センサーを提供するステップを含んでいる、方法。
【請求項２８】
請求項２３に記載の方法であって、
前記複数のセンサーが重複する検知領域を有するように配置されている、方法。
【請求項２９】
請求項２３に記載の方法であって、
前記センサー列が前記移動方向に直角な線上に配置される、方法。
【請求項３０】
請求項２３に記載の方法であって、
前記面内の溝の中に前記センサー列を作動可能に配置するステップを含んでいる、方法。
【請求項３１】
請求項２３に記載の方法であって、
前記面内のパイプの中に前記センサー列を作動可能に配置するステップを含んでいる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空港等で使用するためのセンサー装置に関する。更に特定すると、空港のような場所における特定の場所での、乗物の信頼性の高い検知を提供するための磁気センサー及び信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空港地表面上における乗物の存在は、現在では、種々の空港交通管制装置及び手荷物処理動作のようなその他の装置との無線接続によって視覚によって監視されている。大きな国内空港においては、交通としての航空輸送が増加して来たので、航空機及び地上乗物の両方の乗物の数及び型式が急速に増加し、極めて用心する必要がある。しかしながら、人間の観察及び報告に依存することは、航空機、燃料トラック又はその他の乗物が誤った時間に誤った場所にいるという可能性が未解決のままである。
【０００３】
滑走路上に多くの乗物があること及びこれらの潜在的存在密度が高いこと、という大きな空港における問題は、滑走路の交通を監視するための、極めてコストがかかり且つ複雑なシステムを計画させるのに十分であった。しかしながら、より小さな空港においては、このようなシステムの費用は極めて高くつくため、滑走路の安全性はもっぱら視覚による監視にゆだねられている。交通量がより少ない状態においてさえ、滑走路を監視するために採用されている人が少ないことにより、依然として危険性が存在する。
【０００４】
空港の監視を改善するためにいくつかの従来技術による努力が成されて来た。Ｓｍｉｔｈに付与された米国特許第４，１２２，５２２号は、航空機が離陸又は着陸しつつあるときに使用される地上支援監視システムを開示しており、実際の且つ予測される速度を考慮した極めて複雑な設計を含んでいる。Ｋａｗａｓｈｉｍａらに付与された米国特許第５，０２７，１１４号は、航空機のための誘導路部分に埋設されるループコイルを使用した地上誘導システムを開示している。ループコイルの自己インダクタンスの変化により航空機の存在又は不存在を指示する信号を付与する一方で、誤作動があっても安全なフェイルセーフ機構を有している。この米国特許明細書の第２欄の第２５行の冒頭には、ループコイルは交通の方向に対して平行な側面が自動車の長さよりも長いが航空機の長さよりも短いものとして記載されている。部分的に２つのコイル内に存在するには短すぎる自動車により作動されることを排除するために、センサーコイルどうしは、所与の航空機の連続的な監視ができるように重ねられる。Ｋａｗａｓｈｉｍａの米国特許は、自動車と航空機とを区別する、センサーからのデータを処理する複雑な回路を使用している。
【０００５】
Ｐｉｌｌｅｙらに付与された米国特許特許第６，１８２，００５号（及びそれに関連する米国特許第５，５４８，５１５号、第６，００６，１５８号及び第６，１９５，６０９号）は、複雑な空港誘導及び安全システムを極めて詳しく記載しており、航空機及びトラック等の乗物を配置し且つ誘導するための種々の手段を使用している。Ｐｉｌｌｅｙらは、所与の位置におけるあらゆる乗物の存在又は不存在を監視することを試みていない。Ｐｉｌｌｅｙらは、各乗物が最少量のいくつかの信号を伝達する能力を有することを必要としている。
【０００６】
Ｍｕｒｇａに付与された米国特許第４，８４５，６２９号は、赤外線遠隔測定センサーの使用を開示している。Ｒｕｎｙｏｎらに付与された米国特許第５，４８５，１５１号及び第５，９６９，６４２号は、現在の検知器のようなマイクロ波送波器及び受波器の使用を開示している。Ｋａｔｏらに付与された米国特許第５，５０８，６９７号もまた、航空機の存在によって遮断される電磁波を送波している。Ｂｒｏｄｅｕｒらに付与された米国特許第６，１９５，０２０号は、踏切における磁力計センサーの使用を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
空港地表面の特定の位置における乗物の存在を指示する簡単で且つ有効なシステムが考案されるならば、これは当該技術分野において極めて有利である。
管制塔又は地上レーザーの盲点にある場所でさえも、このような情報が管制塔に容易に送波されるならば、当該技術分野においては更に有利である。
【０００８】
その他の利点は以下において明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記の及びその他の目的は、以下の方法で達成することができることが分かった。特に、本発明は、空港のような特別な場所において使用するための乗物検知システムを提供する。このシステムは、好ましくは、移動方向に直角な位置で移動経路を横切るセンサー列（ｓｅｎｓｏｒ  ｓｔｒｉｎｇ）を含んでいる。このセンサー列は、少なくとも１つの地磁気センサーを含んでいるが、このセンサーは、完全で且つ十分に重なり合った適用範囲を付与すべく、その場所を横切る磁界検知を提供するのに十分なたくさんの数であるのが好ましい。少なくとも１つのセンサーから監視点へと信号を送る送波器もまた設けられている。
【００１０】
送波器は、信号を受け取るための制御ユニットと、信号を監視点へと送るための送信器とを利用することができる。好ましい地磁気センサーは、磁気抵抗センサーであり、少なくとも±５ガウスの磁界範囲を有する三軸磁気抵抗センサーであるのが最も好ましい。
【００１１】
殆どの用途においては、センサー列は、同センサー列上の摩耗及び断裂を避けるために、乗物が通過する程度がより低い位置の表面上に設けられた溝の中に作動可能に配置される。監視点は、通常は、表示及び制御装置を含んでいるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面に示されているように、本発明は、乗物が単一の場所に存在しているか否かを指示するように設計された、低コストの局部存在確認センサーを提供している。空港は、これらの装置を多数備えることを想定される。個々の装置は、同等の他の場所へと情報を独立して中継することができ、単一の入力又は複数の入力が、その場所における種々の状態を監視するために利用される。
【００１３】
図１に示されているように、全体が符号１０によって示されている本発明は、ケーブル１５に一列に配置され且つ制御ボックス１７に接続されている複数のセンサー１３を含むセンサー列１１を備えている。制御ボックス１７は、システムに動力を与えるために電力ライン２１から電力を供給すべく、照明固定装置１９内に配置された状態で示されている。制御ボックス１７は、センサー１３から信号を受け取って、それらを、この実施形態においてはＲＦ送波端子２３によって管制塔２５に送る。図１においては、磁界２７は、１つの特定のセンサー１３ａが作動している領域を示している。
【００１４】
図１においては、センサー列は、０．５インチ（１．２７センチメートル）の幅として示されている切り込み溝３１内に配置されている。センサー列を配置する代替的な方法としては、パイプ、管及び保護シールドを利用したものがある。
【００１５】
センサー１３は、少なくとも±５ガウスの磁界範囲を有しているのが好ましい。好ましい実施形態においては、センサー１３は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃから入手可能なＨＭＣ１０２３三軸磁力計センサーのような磁力計を多数含んでいる。図２は、センサー１３を斜視図法で示しており、ｘ、ｙ、ｚ軸の配置を示している。このモデルは、８５μガウスまでの最少検知可能磁界による高い感度を維持しつつ、±６ガウス（地磁気は０．５ガウスである）の磁界範囲を有している。このセンサーは、単一の自立型三軸磁気抵抗センサーとして機能する。Ｃｕｓｔｏｍ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙの１ｍｍピッチ、１６ピンの小型パッケージは、直交三軸検知のための小さいフットプリントで且つ正確なセンサー配置を提供する。このセンサーは、３乃至２５ボルトの供給電圧で作動させることができる。
【００１６】
もちろん、同様の感度、大きさ及び出力特性を有する他の磁気センサーも同様に使用することができる。必要とされることの全ては、センサーが、監視している場所の一部分を横切るセンサー列内に適合するような大きさとされており、且つ、監視されている領域内における乗物のような対象物の存在を検知することができるということである。センサー同士の間隔は、誤りの検出を発生することなく監視されている領域上を通過するあらゆる乗物を信頼性高く検知できるように、特定のセンサー及び監視領域の長さによって決定される。
【００１７】
制御ボックス１７は、システムに電力を提供し且つ処理及び通信機能を果たす。ソーラーパネルのような他の電源も適正に設置されると同様に機能するけれども、電力は、電力ライン２１によって充電される制御ボックス１７の内部のバッテリによって提供される。制御ボックス内のプロセッサは、列内の全てのセンサーからの信号を組み合わせて、乗物が存在しているか否かを判定する。好ましいプロセッサは、１メガバイトのメモリを有する１６ビットのマイクロプロセッサである。アナログ・デジタル変換器を備えた８ビットのプロセッサが地磁気センサー１３には好ましい。結果として得られる存在／不存在状態は、データ転送速度が遅いＲＦ（無線）リンク２３を介して管制塔２５に送波される。
【００１８】
本発明の重要な特徴は、信号処理の複雑さを低減するために、多軸センサーの列を使用している点である。多数の低コストのセンサーを使用することによって、各センサーが簡単な検知閾値を有することができ、且つ、対象物がセンサー列上を通過するときの検知パターンが、信頼度の高い検知及び誤りの検出の排除を確立する。
【００１９】
付加的なデータ処理によって、地上乗物と航空機との区別、及び、７２７Ｓに対するＤＣ９ｓのような航空機の型式の区別さえも含むような、乗物のスピードと型式に関する情報を提供することを可能にすることが意図されている。
【００２０】
管制塔２５内のオペレータ・インターフェースは、例えば、大きな空港又は小さな飛行場のような状況の必要性に応じて種々の形態を採ることができる。ＲＦ信号は、Ｓｅｎｄｉｄ，ＩｎｃによるＳｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ  Ｓｅｒｖｅｒ（ＭＳＤＰ）のような広範囲の地上交通信号システムに入力される。他の可能性としては、例えば、独立して設けられる、又は、空港地図上の適当な場所に設けられる、音声による警報又は指示灯がある。例えば、特定の滑走路が使用されていないとき、その場所が重要でないときには、あらゆるシステムのための直接的なオペレータ・インターフェースはオフにしておくことができる。これは、コントローラの注意喚起の必要性を低減する。
【００２１】
本発明の構成要素の全てが、空港の全温度範囲及びその他の天候条件に亘って機能することも注目すべき点である。雨、霧、雪等は、磁気感知機能に対して影響を及ぼさない。一カ所に配置されているセンサー１３は、空港を取り巻く地形によって影響を受けない。
【００２２】
本発明の効率を実証するために図１に似た設備が開発された。図３は、約１０フィート（３．０５メートル）の距離だけ離れたところを通過しているセスナ（Ｃｅｓｓｎａ）１５２航空機に対する、地表面に取り付けられ且つ垂直方向に向けられた磁気センサーの測定結果を示している。センサーの列によって検知するためのアルゴリズムは、低いＳ／Ｎ比のリアルタイム処理ではなく、離散的な検知閾方法となるので、誘導ループのための時系列データと比較してコストが低減される。
【００２３】
本発明の利点はたくさんある。熱点監視は、熱点に入る航空機の高い保全検知を提供し、航空機が熱点に入ることが予期されなければ、コントローラの注意を喚起するために利用することができる。再びこの場所へ入ることがある場合には、遠隔点監視が可能であり、これは、遠隔又は視覚的に見えない領域に入る航空機の高い保全検知を付与してコントローラの注意を喚起することができる。この装置は、もしこれが無ければその情報が利用できないか又は信頼できない地上レーダーから隠れた領域及びゴーストを受ける領域内で使用しても良い。もちろん、本発明は、地上レーダーの無い空港においても極めて有用である。更に、本発明は、航空機が押し戻しを始めていることだけでなく、押し戻された航空機が内部誘導路を遮っていることをコントローラに注意喚起するために、押し戻し検知において有用である。
【００２４】
以上、本発明の特定の実施形態を図示し且つ説明したけれども、特許請求の範囲によって規定されているもの以外に本発明を限定することは意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、滑走路上での本発明の概略位置を示している図である。
【図２】図２は、本発明において使用されるセンサー装置の斜視図である。
【図３．ａ】図３．ａは、図２のセンサーの側面図である。
【図３．ｂ】図３．ｂは、図２のセンサーの底面図である。
【図４】図４は、本発明の効果を示している１つの試験の結果を示しているグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３．ａ】
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【図３．ｂ】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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2005501775.tif 000024
2005501775.tif 000025
2005501775.tif 000026
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2005501775.tif 000028
【国際調査報告】
2005501775.tif 000029
2005501775.tif 000030
2005501775.tif 000031