(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の現在の対気速度を計測する対気速度計測装置と、
前記航空機の現在の加速度を計測する加速度計測装置と、
前記航空機に搭載され、前記航空機前方の遠隔気流を計測する遠隔気流計測装置と、
前記計測された現在の対気速度および前記現在の加速度と前記遠隔気流計測装置により計測された遠隔気流をもとに前記航空機の予測対気速度を算出する演算処理装置とを具備し、
前記演算処理装置は、前記予測対気速度の変動量をさらに算出し、前記算出された予測対気速度と前記現在の対気速度との差と、前記算出された変動量と、基準速度とをもとに目標対気速度を算出するように構成された
航空機の速度情報提供システム。
【請求項２】
請求項１に記載の航空機の速度情報提供システムであって、
前記演算処理装置は、複数時刻の前記予測対気速度と前記変動量を算出するように構成された
航空機の速度情報提供システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の航空機の速度情報提供システムであって、
前記演算処理装置は、前記算出した前記予測対気速度と前記変動量をコックピット計器に表示させるように構成された
航空機の速度情報提供システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の航空機の速度情報提供システムであって、
前記演算処理装置は、前記算出された変動量を加味した予測対気速度が警告領域にあるとき警告通知を発生するように構成された
航空機の速度情報提供システム。
【請求項５】
請求項４に記載の航空機の速度情報提供システムであって、
前記演算処理装置は、前記航空機のコンフィギュレーションを加味して前記目標対気速度を算出するように構成された
航空機の速度情報提供システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の航空機の速度情報提供システムであって、
前記演算処理装置は、前記算出された目標対気速度をコックピット計器に表示させるように構成された
航空機の速度情報提供システム。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項に記載の航空機の速度情報提供システムであって、
前記演算処理装置は、前記算出された目標対気速度をもとに、自動推力制御のための制御データを算出するように構成された
航空機の速度情報提供システム。
【請求項８】
航空機に搭載された演算処理装置が、前記航空機に搭載された遠隔気流計測装置により計測された航空機前方の遠隔気流のデータを入力し、この遠隔気流のデータと、前記航空機の現在の対気速度および加速度の各データとをもとに、前記航空機の予測対気速度を算出し、前記予測対気速度の変動量をさらに算出し、前記算出された予測対気速度と前記現在の対気速度との差と、前記算出された変動量と、基準速度とをもとに目標対気速度を算出する
航空機の速度情報提供方法。
【請求項９】
航空機に搭載された遠隔気流計測装置により計測された航空機前方の遠隔気流のデータを入力し、この遠隔気流のデータと、前記航空機の現在の対気速度および加速度の各データとをもとに、前記航空機の予測対気速度を算出し、前記航空機の予測対気速度を算出し、前記予測対気速度の変動量をさらに算出し、前記算出された予測対気速度と前記現在の対気速度との差と、前記算出された変動量と、基準速度とをもとに目標対気速度を算出する演算処理装置としてコンピュータを動作させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の前方の遠隔気流による影響を考慮した予測対気速度や目標対気速度などの速度情報を提供する航空機の速度情報提供システム、速度情報提供方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の速度表示には、一般的に「Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｓｐｅｅｄ」や「Ｓｐｅｅｄ Ｂｕｇ」と呼称される目標対気速度表示や、「Ｓｐｅｅｄ Ｔｒｅｎｄ Vector」と呼称される予測対気速度表示などがある。目標対気速度は、一般的には、航空機の性能限界、目的、管制からの指示、及び航空会社や運航時の規定に準じて与えられる速度情報である。【０００３】
また、予測対気速度は、航空機の加減速の情報を基に計算される数秒後（例えば１０秒後）の予測速度情報である（非特許文献１参照）。一定速度を保ちたい場合、パイロットは１０秒後に予測対気速度が増速する傾向であれば減速し、減速する傾向であれば増速するといった推力操作を実施する。また、パイロットは、航空機が目標対気速度となるように手動による推力操作を実施する。あるいは、パイロットの手動によらず自動推力制御装置（例えばＡｕｔｏ Ｔｈｒｏｔｔｌｅなど）が、目標対気速度となるように推力を自動で制御することも可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１７０７号公報
【特許文献２】特開２０１５−０５６０５５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｆlｙｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏｏｋ (ＦＡＡ−Ｈ−８０８３−１５Ａ,６−２６)
【非特許文献２】飯島朋子、又吉直樹、吉川栄一、低層風擾乱アドバイザリシステムの評価、第５１回飛行機シンポジウム、ＪＳＡＳＳ−２０１３−５１７４、２０１３年１１月、香川
【非特許文献３】飯島朋子、又吉直樹、藤田英治、山本健太郎、空港低層風情報ＡＬＷＩＮの開発・評価、第５３回飛行機シンポジウム、２Ｇ０３、２０１５年１１月、松山
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般的に、航空機に与えられる予測対気速度や目標対気速度には、航空機前方の気流（遠隔気流）による影響が考慮されていないため、少なくともその分の誤差がある。そのため、例えば、着陸のためパイロットにより決められた目標対気速度で滑走路への進入が試みられるとき、航空機の対気速度が気流の影響により急変した場合に着陸復行の実施を余儀なくされることがある。より具体的には、高度を下げる間に向かい風が追い風に変わり対気速度が低下し失速速度に近づいてしまう場合があり、このような場合、着陸復行が実施される。【０００７】
同様に、目標対気速度に基づく自動推力制御装置による推力制御においても気流の変化による影響分の誤差が生じる可能性がある。【０００８】
気流を計測する手段には、ドップラーライダ、ドップラーレーダなどの遠隔気流計測装置が知られる。例えば、厳しいウィンドシアなどの風の急変状況をパイロットに警報表示するために、ドップラーライダによる気流計測を行う方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、気流の変動状況によっては、警報が発生されないにもかかわらず航空機の対気速度を気流変動に対応させて制御することが困難な状況に陥り、着陸復行する事例は少ならず発生している。【０００９】
また、地上に設置された遠隔気流を計測するセンサ（例えば空港気象ドップラーレーダ、空港気象ドップラーライダなど）から遠隔気流の情報をデータリンクを介して航空機に通知する技術が知られる（例えば特許文献２）。しかし、このシステムは、気流の計測から情報提供までに１０分単位の遅延があることの報告（非特許文献２）があり、実際の気流の状態と情報とが異なるものであるという報告（非特許文献３）もある。【００１０】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、遠隔気流を考慮した安定した対気速度制御を実現することのできる航空機の速度情報提供システム、速度情報提供方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る航空機の速度情報提供システムは、航空機の現在の対気速度を計測する対気速度計測装置と、前記航空機の現在の加速度を計測する加速度計測装置と、前記航空機に搭載され、前記航空機前方の遠隔気流を計測する遠隔気流計測装置と、前記計測された現在の対気速度および前記現在の加速度と前記遠隔気流計測装置により計測された遠隔気流をもとに前記航空機の予測対気速度を算出する演算処理装置とを具備する。【００１２】
本発明では、航空機前方の遠隔気流を考慮した予測対気速度を算出することができる。この予測対気速度をパイロットに提供することによって、パイロットは、航空機前方の遠隔気流を考慮した予測対気速度を考慮しつつ、目標の速度を維持するための最適な推力制御のためのスロットル手動操縦を選択できる。【００１３】
前記演算処理装置は、前記予測対気速度の変動量をさらに算出するように構成されたものであってよい。
変動量を含む予測対気速度の情報をパイロットに提供することによって、パイロットは、その変動量を含む予測対気速度を考慮しつつ、目標の速度を維持するための、より最適な推力制御のためのスロットル手動操縦を選択できる。【００１４】
前記演算処理装置は、複数時刻の前記予測対気速度と前記変動量を算出するように構成されたものであってよい。
複数時刻の予測対気速度および変動量の情報をパイロットに提供することによって、パイロットは、その複数時刻間の予測対気速度および変動量の変化を考慮しつつ、目標の基準速度を維持するための、より最適な推力制御のためのスロットル手動操縦を選択できる。
【００１５】
また、前記演算処理装置は、前記算出した前記予測対気速度と前記変動量をコックピット計器に表示させるように構成されたものであってよい。【００１６】
前記演算処理装置は、前記算出された変動量を加味した予測対気速度が警告領域にあるとき警告通知を発生するように構成されたものであってよい。
パイロットによる速度管理の負担を軽減することができ、安全性を向上させることができる。【００１７】
前記演算処理装置は、前記算出された予測対気速度と前記現在の対気速度との差と、前記算出された変動量と、パイロット設定による基準速度などの基準速度とをもとに目標対気速度を算出するように構成されてもよい。
例えば、目標対気速度をパイロットに提供することによって、パイロットは、遠隔気流を考慮した目標対気速度を考慮しつつ、パイロット設定による基準速度を維持するためのより最適なスロットル手動操縦を選択できる。【００１８】
前記演算処理装置は、前記航空機のコンフィギュレーションを加味して前記目標対気速度を算出するように構成されたものであってよい。【００１９】
さらに、前記演算処理装置は、前記算出された目標対気速度をコックピット計器に表示させるように構成されたものであってよい。【００２０】
また、前記演算処理装置は、前記算出された目標対気速度をもとに、自動推力制御のための制御データを算出するように構成されたものであってよい。
この制御データを自動推力制御装置に出力することによって、航空機前方の遠隔気流を加味したより安定した自動推力制御が実現される。【００２１】
本発明の他の形態に係る航空機の速度情報提供方法は、航空機に搭載された演算処理装置が、前記航空機に搭載された遠隔気流計測装置により計測された航空機前方の遠隔気流のデータを入力し、この遠隔気流のデータと、前記航空機の現在の対気速度および加速度の各データとをもとに、前記航空機の予測対気速度を算出する。【００２２】
本発明の他の形態に係るプログラムは、航空機に搭載された遠隔気流計測装置により計測された航空機前方の遠隔気流のデータを入力し、この遠隔気流のデータと、前記航空機の現在の対気速度および加速度の各データとをもとに、前記航空機の予測対気速度を算出する演算処理装置としてコンピュータを動作させるプログラムである。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、遠隔気流を考慮した安定した対気速度制御を実現することのできる航空機の速度情報提供システム、速度情報提供方法およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る一実施形態の航空機の速度情報提供システム１の全体的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の速度情報提供システム１における演算処理装置４による全体的な演算処理の流れを示す図である。
【図３】図２のＬ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）の流れを示す図である。
【図４】図２のＬ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）における予測対気速度の算出方法を説明するための図である。
【図５】図２のＬ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）における予測対気速度の変動量の算出方法を説明するための図である。
【図６】図２のＬ−ＴＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ２０）の流れを示す図である。
【図７】図２のＬ−ＰＳＰＤ＆Ｌ−ＴＳＰＤ提供データ算出処理におけるＬ−ＰＳＰＤ生データからの表示および警告に関する処理の流れを示す図である。
【図８】図２のＬ−ＰＳＰＤ＆Ｌ−ＴＳＰＤ提供データ算出処理におけるＬ−ＴＳＰＤ生データからのＬ−ＴＳＰＤ情報の表示処理および警告処理の流れを示す図である。
【図９】Ｌ−ＰＳＰＤ情報およびＬ−ＴＳＰＤ情報の表示シンボルを含むＰｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｓｐｌａｙの例を示す図である。
【図１０】図９のＰｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｓｐｌａｙにおける予測対気速度表示１１および予測速度シンボル群１３の拡大図である。
【図１１】典型的な航空機の予測対気速度情報提供システム（例：Ｓｐｅｅｄ Ｔｒｅｎｄ Ｖｅｃｔｏｒ）の全体的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本実施形態の航空機の速度情報提供システムは、航空機前方の遠隔気流を考慮した例えば数秒から数十秒先の予測対気速度および目標対気速度などの速度情報を、パイロットや自動推力制御装置に提供することが可能なシステムである。
【００２６】
図１１は、数秒から数十秒先の予測対気速度などの速度情報を生成する典型的な方式を示すブロック図である。この典型的な方式では、現在の対気速度Ｖａと現在のｄＶｇ／ｄｔをもとに演算処理装置が、例えば数秒から数十秒の範囲において決められた１つの時刻（ｔ１）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１）を算出する。この方式によると、少なくとも航空機前方の遠隔気流による影響が考慮されていない分の誤差が算出結果に含まれることになる。本実施形態の航空機の速度情報提供システムは、少なくとも、このような誤差を解消できることを効果の１つとしてもつ。
【００２７】
図１は本実施形態の航空機の速度情報提供システム１の全体的な構成を示すブロック図である。
同図に示すように、この航空機の速度情報提供システム１は、遠隔気流計測装置２と、飛行状態パラメータ提供部３と、演算処理装置４とを具備する。
【００２８】
遠隔気流計測装置２は、航空機前方の遠隔気流における機軸に沿った方向成分の風速と向きを計測する装置であり、より具体的にはドップラーライダなどである。ドップラーライダは、レーザ光を送信信号として大気中に放射（送信）し、レーザ光の大気中のエアロゾルによるレーザ散乱光を受信信号として受信し、該送信信号と該受信信号との間のドップラーシフト量に基づき、例えば前方数ｋｍないし十数ｋｍ程度の遠隔領域の気流を計測することができる。
【００２９】
なお、本発明において、遠隔気流計測装置２はドップラーライダに限定されるものではなく、その他の種類の気流センサであってよい。また、航空機搭載型のものに限定されず、地上に設置された気流センサや、他の航空機に搭載された気流センサからデータリンクを通じて気流データを取得してもよい。
【００３０】
遠隔気流計測装置２は、計測した気流データから、異なる距離（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）毎の航空機機軸方向の風速平均値などのデータを、各距離の遠隔気流の風速データＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）として生成し、演算処理装置４にリアルタイムで出力する。例えば、全体の計測距離を６ｋｍとすると、この６ｋｍの距離を、０から２ｋｍまでの距離（ｌ１）の範囲、２ｋｍから４ｋｍまでの距離（ｌ２）の範囲、４ｋｍから６ｋｍまでの距離（ｌ３）の範囲に分け、各々の距離範囲の例えば風速平均値などを、各距離（ｌｉ）（ｉ＝１，２，３）の遠隔気流の風速データＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，２，３）として生成し、演算処理装置４にリアルタイムで出力する。ここで、各々の距離の範囲は必ずしも同じ距離である必要はない。
【００３１】
また、遠隔気流計測装置２は、各距離（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）毎の遠隔気流の風速変動量データδＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を生成し、演算処理装置４にリアルタイムで出力する。１つの風速変動量データδＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）は、例えば、対象の距離範囲で計測された航空機機軸方向の遠隔気流の風速の変動量の標準偏差を示す。
【００３２】
飛行状態パラメータ提供部３は、航空機の飛行中の状態を示す各種パラメータ（飛行状態パラメータ）を計測し、演算処理装置４に出力する各種の計測装置および計算装置などで構成される。飛行状態パラメータ提供部３は、対気速度計測部３１、加速度計３２、風速計算部３３、対地速度計算部３４、コンフィギュレーション提供部３５などで構成される。対気速度計測部３１は航空機の現在の対気速度Ｖａを計測する装置である。加速度計３２は航空機の現在の加速度ｄＶｇ／ｄｔを計測する装置である。風速計算部３３は航空機が受ける機軸方向の現在の風速Ｗｈ（ｌ０）を計測する装置である。対地速度計算部３４は航空機の現在の対地速度Ｖｇを例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）情報などを用いて計算する装置である。コンフィギュレーション提供部３５は、航空機の現在のギア状態、フラップ状態、重量などのコンフィギュレーションに関する情報を提供する装置である。
【００３３】
演算処理装置４は、制御部、記憶部、入力部、出力部、送受信部等を備える。制御部はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部に展開されたソフトウェアに従って動作させることにより、予測対気速度を算出する処理、目標対気速度を算出する処理など、各種のための演算処理を実行する。記憶部は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成されている。送受信部は、遠隔気流計測装置２および飛行状態パラメータ提供部３内の各装置３１−３５との間でデータの送受信を行う。
【００３４】
演算処理装置４は、遠隔気流計測装置２より入力された各距離の遠隔気流の風速データＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）および各距離の風速変動量データδＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）と、飛行状態パラメータ提供部３内の各装置３１−３５より提供される飛行状態パラメータをもとに以下の演算処理を行うように構成される。
【００３５】
図２は演算処理装置４による全体的な演算処理の流れを示す図である。
演算処理装置４において行われる主な演算処理には、Ｌ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）、Ｌ−ＴＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ２０）、Ｌ−ＰＳＰＤ＆Ｌ−ＴＳＰＤ提供データ算出処理（Ｓ３０）がある。
【００３６】
Ｌ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）
演算処理装置４は、遠隔気流計測装置２より入力された各距離の遠隔気流の風速データＷh（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）および各距離の風速変動量データδＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）と、飛行状態パラメータ提供部３より提供された飛行状態パラメータをもとに、各距離（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）に対応する各時刻（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）とその変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を算出する。ここで、算出された予測対気速度とその変動量の情報を「Ｌ−ＰＳＰＤ生データ」と呼ぶ。Ｌ−ＰＳＰＤはＬｉｄａｒ−Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｓｐｅｅｄの略称である。
【００３７】
Ｌ−ＴＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ２０）
演算処理装置４は、上記のＬ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）で算出されたＬ−ＰＳＰＤ生データと飛行状態パラメータ提供部３より提供された飛行状態パラメータをもとに目標対気速度を算出する。ここで、算出された目標対気速度を「Ｌ−ＴＳＰＤ生データ」と呼ぶ。Ｌ−ＴＳＰＤはＬｉｄａｒ−Ｔａｒｇｅｔ Ｓｐｅｅｄの略称である。
【００３８】
Ｌ−ＰＳＰＤ＆Ｌ−ＴＳＰＤ提供データ算出処理（Ｓ３０）
演算処理装置４は、上記のＬ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）で算出されたＬ−ＰＳＰＤ生データと、上記のＬ−ＴＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ２０）で算出されたＬ−ＴＳＰＤ生データをコックピット計器５に表示するための処理、Ｌ−ＰＳＰＤ生データが警告領域内にあるときコックピット計器５を通してパイロットに警告を通知する処理、さらにはＬ−ＴＳＰＤ生データを用いて自動推力制御装置６に出力する推力制御データを算出する処理などを行う。
【００３９】
次に、上記の各々の処理（Ｓ１０）、（Ｓ２０）、（Ｓ３０）の詳細を説明する。
【００４０】
（Ｌ−ＰＳＰＤ生データ算出処理の詳細）
図３はＬ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）の流れを示す図である。
図４は、Ｌ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）における予測対気速度の算出方法を説明するための図である。
図５は、Ｌ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）における予測対気速度の変動量の算出方法を説明するための図である。
【００４１】
（予測対気速度の算出）
図３に示すように、演算処理装置４は、遠隔気流計測装置２から各距離範囲の遠隔気流の風速データＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を入力する。次に、演算処理装置４は、入力した各距離範囲の遠隔気流の風速データＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を各時刻の風速データＷｈ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）に変換する（図３のＳ１０１）。この距離−時間変換を行うため、演算処理装置４は、飛行状態パラメータ提供部３より現在の対地速度データＶｇおよび現在の加速度データｄＶｇ／ｄｔを入力し、これらのデータをもとに航空機が上記の各距離（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）の地点に到達する時刻（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を算出する。
【００４２】
図４に示すように、３点の時刻の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，２，３）を算出する場合を考える。
演算処理装置４は、変換された各時刻の風速データＷｈ（ｔｉ）（ｉ＝１，２，３）と、飛行状態パラメータ提供部３から入力した現在の風速データＷｈ（ｔ０）から、時刻間の風速変化ΔＷｈ（ｔｉ）（ｉ＝１，２，３）を求める（図３のＳ１０２）。ここで、現在（ｔ０）から時刻（ｔ１）までの風速変化をΔＷｈ（ｔ１）、時刻（ｔ０）から時刻（ｔ２）までの風速変化をΔＷｈ（ｔ２）、時刻（ｔ０）から時刻（ｔ３）までの風速変化をΔＷｈ（ｔ３）とする。
【００４３】
次に、演算処理装置４は、飛行状態パラメータ提供部３より入力した現在の対気速度データＶａ、現在の加速度データｄＶｇ／ｄｔおよび風速変化ΔＷｈ（ｔ１）をもとに時刻（ｔ１）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ１）を算出する（図３のＳ１０３）。例えば、現在の風速データＷｈ（ｔ０）が追い風方向の５ｋｔ、時刻（ｔ１）の遠隔気流の風速データＷｈ（ｔ１）が追い風方向の８ｋｔである場合、現在（ｔ０）から時刻（ｔ１）までの間の風速変化ΔＷｈ（ｔ１）は「追い風方向に３ｋｔの増加」である。この場合には、例えば、遠隔気流を考慮せずに現在の対気速度Ｖａと現在の加速度ｄＶｇ／ｄｔなどから算出される時刻（ｔ１）での予測対気速度に、風速変化ΔＷｈ（ｔ１）を加算または減算した結果を、時刻（ｔ１）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ１）としてもよい。
【００４４】
演算処理装置４は、同様に時刻（ｔ２）においても、遠隔気流を考慮せずに現在の対気速度Ｖａと現在の加速度ｄＶｇ／ｄｔなどから算出される時刻（ｔ２）での予測対気速度に、風速変化ΔＷｈ（ｔ２）を加算または減算した結果を、時刻（ｔ２）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ２）とする。このようにして、遠隔気流による影響を考慮した各時刻の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）が算出される。
【００４５】
（予測対気速度の変動量の算出）
演算処理装置４は、遠隔気流計測装置２より各距離の遠隔気流の風速変動量データδＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を入力する。演算処理装置４は、入力した各距離の遠隔気流の風速変動量δＷｈ（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）のデータを各時刻（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）の風速変動量データδＷｈ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）のデータに変換する（図３のステップＳ１０４）。この距離−時間変換を行うため、演算処理装置４は、飛行状態パラメータ提供部３より航空機の現在の対地速度データＶｇおよび航空機の現在の加速度データｄＶｇ／ｄｔを入力し、これらのデータをもとに航空機が上記の各距離（ｌｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）の地点に到達する時刻（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を算出する。
【００４６】
演算処理装置４は、変換した各時刻の遠隔気流の風速変動量データδＷｈ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を、各時刻の予測対気速度の変動量データδＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）として得る（図３のステップＳ１０５）。例えば、図５に示すように、３点の時刻の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，２，３）を算出する場合、演算処理装置４は、時刻（ｔ０）から時刻（ｔ１）までの遠隔気流の風速変動量データδＷｈ（ｔ１）を時刻（ｔ１）の予測対気速度の変動量データδＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ１）とし、時刻（ｔ１）から時刻（ｔ２）までの遠隔気流の風速変動量データδＷｈ（ｔ２）を時刻（ｔ２）の予測対気速度の変動量データδＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ２）とし、時刻（ｔ２）から時刻（ｔ３）までの遠隔気流の風速変動量データδＷｈ（ｔ３）を時刻（ｔ３）の予測対気速度の変動量データδＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ３）とする。
【００４７】
（Ｌ−ＴＳＰＤ生データ算出処理の詳細）
図６は、図３のＬ−ＴＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ２０）の流れを示す図である。
【００４８】
演算処理装置４は、Ｌ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）で算出されたＬ−ＰＳＰＤ生データにおける各時刻の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）と、飛行状態パラメータ提供部３より提供された現在の対気速度Ｖａとを比較する（図６のＳ２０１）。次に、演算処理装置４は、各々の比較結果と、Ｌ−ＰＳＰＤ生データ算出処理（Ｓ１０）で算出された対応する時刻の予測対気速度の変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）をもとに必要な追加速度Ｖａｄｄを算出する（図６のＳ２０２）。より具体的には、予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）が現在の対気速度Ｖａよりも低い場合に、現在の対気速度Ｖａと予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）との速度差に予測対気速度の変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を加算した値を必要な正の追加速度Ｖａｄｄとする。
【００４９】
なお、追加速度Ｖａｄｄの算出に用いられる情報は、全ての時刻の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）および変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）であってもよいし、いずれかの１以上の時刻の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）および変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）であってもよい
【００５０】
次に、演算処理装置４は、求めた追加速度Ｖａｄｄに対して、航空機の現在のコンフィギュレーション（例えばギア、フラップ、機体重量など）に応じて決められた上下限値のリミッタ処理をかける（図示せず）。
【００５１】
次に、演算処理装置４は、リミッタ処理が施された追加速度Ｖａｄｄを、例えば現在の目標対気速度などのパイロット設定などによる基準速度Ｖｒｅｆに加算する（図６のＳ２０３）。
【００５２】
演算処理装置４は、上記加算結果に対して、航空機の現在のコンフィギュレーション（例えばギア、フラップ、機体重量など）に応じて決められた上下限値のリミッタ処理を施して、その結果を目標対気速度（Ｌ−ＴＳＰＤ生データ）とする。
【００５３】
（Ｌ−ＰＳＰＤ＆Ｌ−ＴＳＰＤ提供データ算出処理の詳細）
次に、以上のようにして算出されたＬ−ＰＳＰＤ生データおよびＬ−ＴＳＰＤ生データからコックピット計器５および自動推力制御装置６で利用可能なデータを算出するＬ−ＰＳＰＤ＆Ｌ−ＴＳＰＤ提供データ算出処理の詳細を説明する。
【００５４】
図７はＬ−ＰＳＰＤ生データの表示および警告に関する処理の流れを示す図である。
演算処理装置４は、Ｌ−ＰＳＰＤ生データである各時刻（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）および変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）から、共通の時刻のデータを各々抽出し（図７のＳ３０１、Ｓ３０２）、抽出したデータをコックピット計器５で扱うことが可能な形式のデータに変換する（図７のＳ３０３）。
【００５５】
次に、演算処理装置４は、変換されたデータについて、これがコックピット計器５に表示されるための所定の条件を満たしているかどうかを判定し（図７のＳ３０４）、表示されるための条件を満たしていれば、コックピット計器５の主要機器であるＰｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ ＤｉｓｐｌａｙにＬ−ＰＳＰＤ情報を表示させる（図７のＳ３０５）。
なお、Ｌ−ＰＳＰＤ情報を表示させるための条件としては、各時刻の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）と現在の対気速度Ｖａとの差の平均値が閾値以上であること、などが挙げられるが、閾値を設けずに無条件に常時表示させてもよい。
【００５６】
また、演算処理装置４は、予測対気速度の警告処理に関し、変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）を見込んだ予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）、例えば、変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）を見込んだ最低の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）または最高の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）のいずれかが警告領域にあることを判定した場合（図７のＳ３０６）、コックピット計器５を通してパイロットに対する警告通知を行うように制御を行う（図７のＳ３０７）。警告通知は、コックピット計器５のディスプレイを通して視覚的に行われるとともに音声によっても行われてよい。例えば、演算処理装置４は、変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）を見込んだ最低の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）が、航空機のコンフィギュレーション（ギア、フラップ、重量等）に応じて決まる警告領域まで低下した場合に警告通知を行うように制御をする。
【００５７】
図８はＬ−ＴＳＰＤ生データからのＬ−ＴＳＰＤ情報の表示処理および警告処理の流れを示す図である。
まず演算処理装置４は、Ｌ−ＴＳＰＤ生データに対して離散値化の処理を行う（Ｓ３０８）。この処理は、例えば、下記のように行われる。
Ｌ−ＴＳＰＤ＝ｒｏｕｎｄ(Ｌ−ＴＳＰＤ／ΔＴＳＰＤ)＊ΔＴＳＰＤ
ここで、ｒｏｕｎｄは四捨五入して整数値化する処理である。
ΔＴＳＰＤは離散値化の分解能である。
【００５８】
次に、演算処理装置４は、離散値化されたＬ−ＴＳＰＤについて、これがコックピット計器５に表示されるための所定の条件を満たしているかどうかを判定する（Ｓ３０９）。この判定は、例えば、次の条件1または、条件1と２の２つの条件を満たしているかどうかによって行われる。
条件１：Ｌ−ＴＳＰＤとパイロット設定の目標速度との差の絶対値が閾値以上であること。
条件２：追加速度Ｖａｄｄの算出で用いた予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）、変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）について、予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）＋２＊変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）と、予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）−２＊変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）のいずれかが設定された上下限値から外れること。
【００５９】
演算処理装置４は、上記２つの条件を満たすことを判定した場合には、コックピット計器５の主要機器であるＰｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ ＤｉｓｐｌａｙにＬ−ＴＳＰＤ情報を表示させる（Ｓ３１０）。
【００６０】
図９は、Ｌ−ＰＳＰＤ情報およびＬ−ＴＳＰＤ情報の表示シンボルを含むＰｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｓｐｌａｙの例を示す図である。
Ｐｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｓｐｌａｙには、上に行くほど高い速度が割り当てられたスピードテープとも呼ばれる対気速度表示１１が配置される。対気速度表示１１の中間の高さ位置には現在の対気速度Ｖａの表示１２が配置される。図の例では現在の対気速度Ｖａは１５７ｋｔから１５８ｋｔの間である。対気速度表示１１の近傍には、各時刻の予測対気速度（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）とその変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）（ｉ＝１，・・・，ｎ）を示す予測速度シンボル群１３が配置される。
【００６１】
図１０は、Ｐｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｓｐｌａｙにおける対気速度表示１１および予測速度シンボル群１３の拡大図である。
ここで予測速度シンボル群１３は、各時刻（ｔｉ）（ｉ＝１，２，３）の予測速度シンボル１３１、１３２、１３３で構成される。すなわち、予測速度シンボル１３１は時刻（ｔ１）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ１）と変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ１）を示し、予測速度シンボル１３２は時刻（ｔ２）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ２）と変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ２）を示し、予測速度シンボル１３３は時刻（ｔ３）の予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ３）と変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔ３）を示す。
【００６２】
各々の予測速度シンボル１３１、１３２、１３３の対気速度表示１１の速度軸方向の長さは変動量δＶａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）を示し、予測速度シンボル１３１、１３２、１３３の中間の高さの対気速度表示１１の速度軸上の位置が予測対気速度Ｖａｐｒｅｄｉｃｔ（ｔｉ）を示す。予測速度シンボル１３１、１３２、１３３は、例えば縦長の楕円形状など、中間の高さを一目で視認しやすい形状を有する。これら３つの予測速度シンボル１３１、１３２、１３３の水平方向の位置は時刻に対応しており、対気速度表示１１に対して水平方向に近い位置にあるものほど現在の時刻に近いことを示す。
【００６３】
各々の予測速度シンボル１３１、１３２、１３３は、表示の形式、例えば線の色、線種、太さ、テクスチャなどを変えて表示させてもよい。例えば、現在の時刻に近い時刻の予測速度シンボルから順に各々所定の色、線種、太さ、テクスチャが割り当てられてもよい。
また、速度が失速速度や超過禁止速度などの領域に入る場合には、警報や注意を促すように、色を変えて表示させても良い。
【００６４】
また、対気速度表示１１には、目標対気速度を示す目標速度シンボル１５とその速度値１６が表示される。同図の例では、目標対気速度が１７５ｋｔであることを示している。
【００６５】
（自動推力制御への応用）
さらに、図８に示すように、演算処理装置４は、自動操縦モード時に目標対気速度（Ｌ−ＴＳＰＤ生データ）をもとに推力制御データを算出して自動推力制御装置６に与える（Ｓ３１１）。これにより、遠隔気流を考慮した自動推力制御が実現される。
【００６６】
以上のように、本実施形態の速度情報提供システム１では、航空機に取り付けられた遠隔気流計測装置２によって計測された航空機前方の遠隔気流の情報が演算処理装置４にリアルタイムに与えられ、演算処理装置４はその遠隔気流の情報を用いて、数秒から数十秒先の予測対気速度および目標対気速度を算出し、コックピット計器５を通してパイロットに提供する。パイロットは、数秒から数十秒先の予測対気速度および目標対気速度を考慮しつつ、目標の速度を維持するための最適な推力制御のためのスロットル手動操縦を選択できる。例えば、着陸進入の際、気流の急変、特に向かい風から追い風への変化により航空機の対気速度が低下する可能性があることを数秒から数十秒前にパイロットが知ることができる。このため、着陸復航が行われる頻度を削減することなどが可能になる。
【００６７】
また、本実施形態の速度情報提供システム１では、予測対気速度および目標対気速度の情報をコックピット計器５の主要計器であるＰｒｉｍａｒｙ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｓｐｌａｙに表示させ、対気速度表示１１の速度軸に合わせて予測対気速度を示す予測速度シンボル群１３および目標対気速度を示す目標速度シンボル１５を表示させることによって、パイロットは現在の対気速度と数秒から数十秒先の予測対気速度および目標対気速度との高低関係を一目で知ることができ、最適なスロットル手動操縦を速やかに選択することができる。
【００６８】
また、本実施形態の速度情報提供システム１では、変動量を含む予測対気速度の情報が予測速度シンボル１３１、１３２、１３３として表示されるので、パイロットは、予測対気速度の変動量を見込んで、最適な推力制御のためのスロットル手動操縦を選択できる。
【００６９】
さらに、本実施形態の速度情報提供システム１では、複数時刻の、変動量を含む予測対気速度の情報が予測速度シンボル群１３として同時に表示されるので、複数時刻の、変動量を含む予測対気速度の変化を考慮しつつ最適な推力制御のためのスロットル手動操縦を選択できる。
【００７０】
さらに、本実施形態の速度情報提供システム１では、変動量を見込んだ予測対気速度が警告領域に入ったときにパイロットに表示や音声による警告を与えることができるので、パイロットによる速度管理の負担を軽減することができ、安全性を向上させることができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の速度情報提供システム１では、自動操縦モード時に目標対気速度をもとに推力制御データを算出して自動推力制御装置６に与えることで、遠隔気流を考慮した安定した自動推力制御が実現される。
【００７２】
その他、本技術は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１…速度情報提供システム
２…遠隔気流計測装置
３…飛行状態パラメータ提供部
４…演算処理装置
５…コックピット計器
６…自動推力制御装置
１１…対気速度表示
１３…予測速度シンボル群
１５…目標速度シンボル
３１…対気速度計測部
３２…加速度計
３３…風速計算部
３３…対地速度計算部
３３…風速計測部
３４…対地速度計算部
３５…コンフィギュレーション提供部
１３１、１３２、１３３…予測速度シンボル
【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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