(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセクタ（４０）に分割された空域（４２）と元の飛行経路（３０）とに基づいて航空機（２０）に対する代替経路（３２）を決定するための飛行ルーティング・システム（１０）であって、前記元の飛行経路（３０）は初期離陸点（３２）および目的地点（５４）を有し、前記飛行ルーティング・システム（１０）は、
プロセッサ（３２０）と、
前記複数のセクタ（４０）の各々内の複数の点（６０）を決定するステップであって、前記複数の点（６０）はそれぞれ前記複数のセクタ（４０）の１つのエッジに沿って配置される、ステップと、
前記複数のセクタ（４０）の各々に対する少なくとも１つの接続弧（１２２）を決定するステップであって、前記少なくとも１つの接続弧（１００）は、第１の点（６０Ａ）を前記複数のセクタ（４０）の各々の前記エッジ（６２）の１つに沿って配置された別の点（６０）と接続する、ステップと、
完全な時間ベースの空域ネットワーク（１５０）を少なくとも予測容量に基づいて決定するステップであって、前記予測容量は、前記複数のセクタ（４０）の各々に対する利用可能な容量および前記複数のセクタのうちどれが利用不可能かを示す、ステップと、
前記代替経路（１３２）を、前記完全な時間ベースの空域ネットワーク（１５０）および前記複数のセクタ（４０）の各々に対する前記少なくとも１つの接続弧に少なくとも基づいて出力として選択するステップと、
を含む動作を実施するための前記プロセッサ（３２０）により実行可能な命令を格納したメモリ（３３０）と、
を備える、飛行ルーティング・システム（１０）。
【請求項２】
前記プロセッサ（３２０）は、選択されたセクタ（４０）の選択されたエッジ（６２）上の特定の点（６０Ａ）での垂線（１０２）と前記少なくとも１つの接続弧（１００）の１つとの間で測定された最大接続角パラメータを入力として受信する、請求項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項３】
前記プロセッサは、複数の交点を決定するための動作を実施し、前記複数の交点の各々はどこで前記複数のセクタのうち１つのエッジと前記元の飛行経路が交差するかを表す、請求項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記複数の交点に基づいて前記元の飛行経路を一連の独立な弧に分割するための動作を実施する、請求項３に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記目的地点または前記複数の交点の１つの何れかに基づいて少なくとも１つのジャンプ・オン・アークを決定するための動作を実施し、前記少なくとも１つのジャンプ・オン・アークは前記複数の点を前記複数の交点の１つまたは前記目的地点の何れかに接続する、請求項３に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記初期離陸点の前記複数の交点の何れか１つに基づいて少なくとも１つのジャンプ・オフ・アークを決定するための動作を実施し、前記少なくとも１つのジャンプ・オフ・アークは、前記複数の点の１つを前記複数の交点の１つまたは前記初期離陸点の何れかに接続する、請求項３に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項７】
前記利用可能な容量は、同時に単一のセクタ内に配置される航空機の数に基づく、請求項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項８】
前記予測容量は、対流天候条件、航空交通渋滞、および制限空域のうち少なくとも１つに基づく、請求項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項９】
前記プロセッサは、利用不可能なセクタ内に配置された前記少なくとも１つの接続弧なしに前記代替経路を決定し、前記利用不可能なセクタは利用不可能な空域を代表する、請求項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項１０】
前記複数のセクタはそれぞれ、前記空域内の航空交通の流れと密度を反映する一意な形状を含む、請求項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【請求項１１】
複数のセクタに分割される空域と初期離陸点および目的地点を有する元の飛行経路とに基づいて、航空機に対する代替経路を決定するコンピュータ実行型の方法であって、
プロセッサにより前記複数のセクタの各々内の複数の点を決定するステップであって、前記複数の点はそれぞれ前記複数のセクタのうち１つのエッジに沿って配置される、ステップと、
前記プロセッサにより、前記複数のセクタの各々に対する少なくとも１つの接続弧を決定するステップであって、前記少なくとも１つの接続弧は第１の点を前記複数のセクタの各々の前記エッジの１つに沿って配置された別の点と接続する、ステップと、
少なくとも予測容量に基づいて、完全な時間ベースの空域ネットワークを決定するステップであって、前記予測容量は、前記複数のセクタの各々に対する利用可能な容量、および前記複数のセクタのうちどれが利用不可能かを示す、ステップと、
前記プロセッサにより、少なくとも前記完全な時間ベースの空域ネットワークと前記複数のセクタの各々に対する前記少なくとも１つの接続弧とに基づいて、前記代替経路を選択するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記プロセッサは、選択されたセクタ上の特定の点での垂線と前記少なくとも１つの接続弧の１つとの間で測定された最大接続角を入力として受信する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセッサは複数の交点を決定し、前記複数の交点の各々はどこで前記複数のセクタのうち１つのエッジと前記元の飛行経路が交差するかを表す、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記複数の交点に基づいて前記元の飛行経路を一連の独立な弧に分割する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセッサは前記目的地点または前記複数の交点の１つの何れかに基づいて少なくとも１つのジャンプ・オン・アークを決定し、前記少なくとも１つのジャンプ・オン・アークは前記複数の点を前記複数の交点の１つまたは前記目的地点の何れかに接続する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示されたシステムは、航空機に対する飛行ルーティング・システムに関し、特に、複数のセクタに分割された空域に基づいて航空機の代替経路を決定するための飛行ルーティング・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
しばしば、航空機の飛行経路の一部が、例えば、対流天候条件または航空交通渋滞のような混乱のために利用不可能となることがある。当該飛行経路の一部が利用不可能となった場合、当該禁止空域を回避する代替経路を決定する必要がある。特に、航空機を、当該代替経路に沿ってリルートして、最終目的地に出来るだけ迅速かつ効果的に誘導すべきである。
【０００３】
当該代替経路を決定するための２つの既知な一般的に使用されているアプローチは、ウェイポイントベースのネットワーク上のリルートと、均一なグリッドベースのネットワーク上のリルートである。ウェイポイントベースのネットワークアプローチは代替経路を決定するための比較的単純な方法でありうる。しかし、ウェイポイント・ネットワークは、歴史的に定義されているように、制限された１組のウェイポイントを含み、これらは航空機に対する制限された１組のリルート・オプションに変換される。これはしばしば、禁止空域周りの必要以上に長い迂回経路をもたらす。均一なグリッド・ネットワーク上のリルートは一般的に、空域にわたって均一に離間した接続された点のネットワークを含み、しばしば、例えば、六角形、長方形、または三角形のような多角形のグリッドの中心点または端点に基づく。均一なグリッド・ネットワークに基づいて代替経路を決定することは、しばしば、グリッドの粒度と、点の間の接続を形成するために用いられるアプローチとに依存して、同様に非効率的である。
【０００４】
上述の課題に加えて、均一なグリッド・ネットワークに基づいて決定された経路は、どのように当該経路のパスが空域セクタのジオメトリと整合するかに依存して、動作不可能であることもある。特に、航空機が、セクタのエッジに近づきすぎて飛行するか、または、セクタの隅を通過することさえありうる。これは、航空機がセクタのエッジに近づきすぎて飛行するか、または、セクタの隅を通過するときに航空交通管制官に余計な負荷がかかるため、回避すべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、航空機の代替経路を決定するための改善されたアプローチに対するニーズが当業界には存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、複数のセクタに分割された空域と初期離陸点および目的地点を有する元の飛行経路とに基づいて航空機の代替経路を決定するための飛行ルーティング・システムを開示する。当該飛行ルーティング・システムは、プロセッサと、当該複数のセクタの各々の内部の複数の点を決定するステップを含む動作を実施するための、プロセッサにより実行可能な命令を格納するメモリとを含む。当該複数の点はそれぞれ当該複数のセクタの１つのエッジに沿って配置される。プロセッサはまた、各セクタに対する少なくとも１つの接続弧を決定するステップを含む動作を実施する。当該接続弧は第１の点を各セクタのエッジの１つに沿って配置された別の点と接続する。プロセッサはさらに、少なくとも予測容量に基づいて、完全な時間ベースの空域ネットワークを決定するための動作を実施する。当該時間ベースの予測容量は、セクタごとの利用可能な容量と、当該複数のセクタのうちどれが利用不可能かとを示す。プロセッサはまた、完全な時間ベースの空域ネットワークと各セクタに対する少なくとも１つの接続弧とに少なくとも基づいて代替経路を出力として選択するための動作を実施する。
【０００７】
別の態様では、複数のセクタに分割される空域と初期離陸点および目的地点を有する元の飛行経路とに基づいて、航空機に対する代替経路を決定するコンピュータ実行型の方法を開示する。当該方法は、プロセッサにより当該複数のセクタの各々内の複数の点を決定するステップであって、当該複数の点はそれぞれ当該複数のセクタの１つのエッジに沿って配置される、ステップを含む。当該方法はさらに、プロセッサにより各セクタに対する少なくとも１つの接続弧を決定するステップを含む。当該接続弧は第１の点を各セクタのエッジの１つに沿って配置された別の点と接続する。当該方法はさらに、少なくとも予測容量に基づいて、完全な時間ベースの空域ネットワークを決定するステップであって、当該時間ベースの予測容量は、セクタごとの利用可能な容量と、当該複数のセクタのうちどれが利用不可能かとを示す、ステップを含む。最後に、当該方法は、完全な時間ベースの空域ネットワークと各セクタに対する少なくとも１つの接続弧とに少なくとも基づいて、プロセッサにより代替経路を選択するステップを含む。
【０００８】
開示された方法およびシステムの他の目的と利点は、下記の説明、添付図面、および添付の特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】１つまたは複数の航空機に対するルーティングを確立するための、経路計画制御モジュールを含む例示的な飛行ルーティング・システムのブロック図である。
【図２】複数の均一形状のセクタを有する空域の例示的な図である。
【図３】非定常形状を有するセクタの例示的な図である。
【図４】図１に示す経路計画制御モジュールのブロック図である。
【図５】各セクタの各エッジが単一の点を含む図２の空域の例示的な図である。
【図６】エッジ上の点の１つからセクタの別のエッジ上の別の点へ弧が描かれている、図５に見られる単一のセクタの図である。
【図７】可能な弧の全てが決定される図６のセクタの図である。
【図８】セクタと交差する各弧が決定される図５の空域の図である。
【図９】元の飛行経路がセクタのエッジと交差する図５に示す空域の図である。
【図１０】１組のジャンプ・オフ・アークならびに１組のジャンプ・オン・アークを含む、図９に示す空域の図である。
【図１１】元の飛行経路、１組のジャンプ・オフ・アーク、および１組のジャンプ・オン・アークを含む、完全に統合された空域の図である。
【図１２】利用不可能なセクタが省略されている完全空域の図である。
【図１３】本発明の諸実施形態をサポートするための汎用目的コンピューティング装置を含む例示的なコンピューティング環境のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、１つまたは複数の航空機２０に対するルーティングを確立するための例示的な飛行ルーティング・システム１０を示すブロック図である。飛行計画システム１０は経路計画制御モジュール２２、指令制御システム２４、および送受信器２６を含んでもよい。以下でさらに詳細に説明するように、飛行計画システム１０が、（図２に示す）特定の航空機の元の飛行経路３０の一部が混乱のため利用不可能となる場合には、１つまたは複数の航空機２０をリルートしてもよい。元の飛行経路３０の一部を利用不可能としうる混乱の幾つかの例には、対流天候条件または航空交通渋滞が含まれるがこれらに限られない。
【００１１】
指令制御システム２４が、送受信器２６を通じて航空機２０の各々に対して情報を送受信してもよい。例えば、指令制御システム２４が、経路計画制御モジュール２２により決定された更新されたルーティング情報を航空機２０の１つまたは複数に送信してもよい。指令制御システム２４が、航空機乗務員を配置しうる１つまたは複数のコンピュータ（図示せず）を含んでもよい。指令制御システム２４を使用して様々な航空機２０に関する情報を収集してもよい。当該情報には、初期離陸点または現在の航空機位置、目的地点、航空機のタイプ、航空機２０の現在の位置、天候条件、航空交通制御データ、進行方向、高度、速度、最初に計画された飛行経路および燃料情報のようなものがあるがこれらに限られない。指令制御システム２４により収集された情報を経路計画制御モジュール２２と共有してもよい。
【００１２】
経路計画制御モジュール２２が、例えばシステム・オン・チップ内で、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、組合せ論理回路、フィールドプログラム可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するハードウェアまたはソフトウェアを備えたプロセッサ（共有、専用、またはグループ）、または上述の一部または全部の組合せを参照してもよく、または、それらの一部であってもよい。以下でさらに詳細に説明するように、経路計画制御モジュール２２は、特定の航空機の飛行経路の一部が指令制御システム２４からの複数の入力に基づいて利用不可能になる場合の、（図２に示す）特定の航空機２０に対する代替経路３２を決定するための制御論理を含む。
【００１３】
経路計画制御モジュール２２は、複数のセクタ・ジオメトリから形成されたネットワークに基づいて代替経路３２を決定するための制御論理を含む。より具体的には、経路計画制御モジュール２２が、（図２に示す）複数のセクタ４０に分割された空域４２に基づいて代替経路３２を決定してもよい。セクタ４０に分割できる空域４２の１例は航空宇宙システム（ＮＡＳ）であるが、本発明が特定の空域に限定されるべきではなく、どのように空域４２が独立なセクタまたはジオメトリに分割されるかに関わらず動作できることは理解される。
【００１４】
次に図２を参照すると、空域４２の例示的な図が示されている。セクタ４０は各々六角形の形状を含む。特に、図示した実施形態において、セクタ４０が、均一なグリッド・ネットワーク４６の一部であってもよい。各セクタ４０は十分に同一な六角形のプロファイルを含む。図２は六角形のセクタを示すが、この図は本質的に例示的なものにすぎず、本開示は図示した例には限定されるべきではないことは理解される。実際、セクタ４０が、閉じた形状を有する任意の種類の多角形であってもよく、これには、三角形または長方形が含まれるがこれらに限られない。さらに、図３に示す実施形態で分かるように、セクタ４０が、非定常形の多角形であってもよい。実際には、セクタ４０は通常は標準的な実世界のセクタ・ジオメトリに基づき、これは航空機のプライマリ・フローと空域４２にわたるトラフィック・レベルとを反映することも理解される。
【００１５】
図２を参照すると、セクタ４０を同一形状とする必要はなく、セクタ４０は単に簡単さと明快さの目的でこのように図示されていることも理解される。実際、各セクタ４０がその一意な形状を含んでもよく、例えば、ＮＡＳまたは他の空域で定義された標準的な実際のセクタ・ジオメトリであってもよいことは当業者には理解される。さらに、セクタ４０が、ＮＡＳと同様に、空域４２内の航空交通の流れと密度を反映するジオメトリを含んでもよいことも理解される。例えば、セクタ４０が、一般に普及している航空交通のフローに整合するような形状であってもよい。この場合、より小型のセクタ４０をより混雑した航空交通の領域内に提供してもよい。
【００１６】
図２から分かるように、航空機２０の元の飛行経路３０が初期離陸点５２と目的地点５４の間に示されている。航空機２０を、元の飛行経路３０から逸らしてもよく、代替経路３２に従うようにリルートされる。代替経路３２が、最終的に航空機２０をその目的地点５４に誘導してもよい。（図１に示す）経路計画制御モジュール２２は、セクタ４０のジオメトリに基づいて代替経路３２を決定するための制御論理を含む。特に、経路計画制御モジュール２２は、各独立なセクタ４０のエッジ６２に沿って配置されたノードまたは点６０に基づいて代替経路３２を計算するかまたは決定する（図３）。
【００１７】
図４は経路計画制御モジュール２２のブロック図である。経路計画制御モジュール２２は、（図２に示す）代替経路３２を決定するための複数のサブモジュールおよび制御論理を含んでもよい。図４に示す実施形態では、経路計画制御モジュール２２は、端点サブモジュール７２、弧決定サブモジュール７４、セクタ交差サブモジュール７６、接続サブモジュール７８、統合サブモジュール８０、容量サブモジュール８２、および経路計算サブモジュール８４を含む。
【００１８】
図４および５を参照すると、経路計画制御モジュール２２の端点サブモジュール７２は、入力として空域セクタ・ジオメトリ９２および制御パラメータ９４を受信し、各独立なセクタ４０のエッジ６２に沿って配置された各点６０の特定の位置を決定する。空域セクタ・ジオメトリ９２は、空域４２内のセクタ４０の全ての具体的な形状を指定する記述を含む。例えば、図５に示す実施形態では、空域セクタ・ジオメトリ９２は、セクタ４０のジオメトリを均一に六角形として記述する。１実施形態では、制御パラメータ９４には、最大接続角θｍａｘ、セクタ４０の各エッジ６２に配置された最小数の点６０、およびセクタ４０の同一のエッジ６２上の点６０の間で測定された最大距離（エッジ６２が２つ以上の点６０を含む場合）が含まれるがこれらに限られない。
【００１９】
経路計画制御モジュール２２の端点サブモジュール７２は、どれだけ多くの点６０を制御パラメータ９４、ならびにセクタ４０ごとの点６０の特定の位置に基づいて各セクタ４０の各エッジ６２に沿って配置すべきかを決定する。例えば、図５に示す実施形態では、単一の点６０が、各エッジ６２の中点Ｍに沿って各セクタ４０の各エッジ６２に沿って配置される。図５は各エッジ６２に配置された単一の点６０を示すが、複数の点６０を同様に単一のエッジ６０に沿って配置してもよいことは理解される。例えば、図３に示す実施形態では、セクタ４０の長いエッジ１０４は２つの点６０を含む。
【００２０】
弧決定サブモジュール７４により使用されるセクタ４０ごとの最大接続角θｍａｘを次に説明する。最大接続角θｍａｘは、単一のセクタ４０の点６０のうち２つの間で測定できる最大角度を示し、以下で図６を参照してさらに詳細に説明する。次に図６を参照すると、例示的なセクタ４０の図が示されている。セクタ４０は、各エッジ６２に沿って配置された単一の点６０を含む。図６から分かるように、接続弧１００を使用して、点６０の１つを、セクタ４０の別のエッジ６２に沿って配置された別の点６０と接続してもよい。接続角θを垂線１０２と潜在的な接続弧１００Ａの間で測定してもよい。垂線１０２は、開始点６０Ａのエッジ６２に垂直である。接続角θは、垂線１０２と潜在的な弧１００Ａの間で測定された角度である。例えば、図６に示す実施形態では、潜在的な弧１００Ａに対する接続角θは約３０度である。接続角θが最大接続角θｍａｘ未満である場合、潜在的な弧１００Ａを含めてもよい。しかし、θｍａｘより大きい接続角θを形成する任意の接続弧１００はネットワークを形成する際に接続弧として含まれないことは理解される。したがって、最大接続角θｍａｘが４０度に設定される場合、互いと直接隣接するエッジ６２に配置された点６０を接続弧１００の１つにより互いと接続しなくてもよい。なぜならば、これには接続弧１００を、４０度より大きい角度に配置することを要するからである。
【００２１】
最大接続角θｍａｘと比較するときに負の接続角の絶対値を使用してもよいことは理解される。最大接続角θｍａｘが、これらに限られないが、特定の航空機性能の限界、航空交通制御、およびセクタ４０の１つを訪問する際のネットワークの所望の連結性のような因子に基づいてもよい。最大接続角θｍａｘが大きすぎる場合には、これが、隅またはセクタ４０を横断する経路をもたらしうることも理解される。
【００２２】
図４および７を参照すると、経路計画制御モジュール２２の弧決定サブモジュール７４は、端点サブモジュール７２により決定される空域４２の各独立なセクタ４０のエッジ６２に沿って配置された点６０の各々の特定の位置を入力として受信し、当該入力に基づいて独立なセクタ４０ごとに１組の接続弧１００を決定する。図７は単一のセクタ４０を示す。各接続弧１００は弧決定サブモジュール７４により決定されている。上述のように、互いと直接隣接するエッジ６２に配置された点６０を、接続弧１００の１つにより互いと接続しなくてもよい。なぜならば、これは、接続弧１００を、最大接続角θｍａｘ（本例では４０度）より大きな角度に配置することを要するからである。図８から分かるように、各セクタ４０の点６０の１つを、セクタ４０の別のエッジ６２に沿って少なくとも１つの他の点６０に接続してもよく、独立なセクタ４０から形成された接続弧１００を、隣接セクタ４０内に配置された接続弧１００に接続して、空域４２全体を通じた弧のネットワークを形成してもよい。
【００２３】
セクタ４０の１つのエッジ６２外に入る特定の接続弧１００が形成される場合、特定の接続弧１００を削除してもよいことは理解される。図８に示すセクタ４０の全ては一般に六角形であるので、接続弧１００の何れもエッジ６２の外には入らないことも理解される。しかし、図３から分かるように、接続弧１００はエッジ６２の外部に入り、したがって削除される。
【００２４】
図２および４を参照すると、経路計画制御モジュール２２のセクタ交差サブモジュール７６は、元の飛行経路３０、元の飛行経路３０のリルートが必要であることを示す指定子１１２、および空域セクタ・ジオメトリ９２を決定するために使用される１組のウェイポイント１１０を入力として受信する。図２から分かるように、元の飛行経路３０は、計画された飛行経路であり、２つのウェイポイント１１０（例えば、初期離陸点５２および目的地点５４）を含む。初期離陸点５２が、同様に、代替経路３２が決定される時点の航空機２０の現在の位置であってもよい。図２に示す実施形態では、元の飛行経路３０は、直接的であると仮定され、簡単さおよび明快さの目的のため直線で示されており、したがって２つのウェイポイント１１０のみを必要とする。しかし、航空機の元の飛行経路が直線でなくともよく、互いと接続される３つ以上のウェイポイントを含んでもよいことは当業者には容易に理解される。指定子１１２は、（図２に示す）元の飛行経路３０が対流天候条件または航空交通渋滞のような混乱のために利用不可能であるので元の飛行経路３０のリルートが要求されるという指示を提供する。
【００２５】
図４および９を参照すると、経路計画制御モジュール２２のセクタ交差サブモジュール７６は、元の飛行経路３０がセクタ４０のエッジ６２と交差する空域４２内部の位置の全部を決定する。図９から分かるように、例示的な元の飛行経路３０はセクタ４０のエッジ６２と３つの一意な交点１２０で交差するが、この図は本質的に例示的なものにすぎず、任意の数の交点を元の飛行経路３０の特定のジオメトリに基づいて決定してもよいことは理解される。元の飛行経路３０は依然として同一に見えるが、元の飛行経路３０は実際には一連の４つの独立な弧１２２に分割または区分されていることは理解される。弧１２２は、交点１２０のうち２つの間、または、交点の１つと初期離陸点５２または目的地点５４の何れかの間のセグメントとして定義される。
【００２６】
図４および１０を参照すると、経路計画制御モジュール２２の接続サブモジュール７８は、セクタ交差サブモジュール７６により決定された交点１２０、弧決定サブモジュール７４により決定された空域４２（図８）内のセクタ４０ごとの接続弧１００を入力として受信する。接続サブモジュール７８は次いで、当該入力に基づいて１組のジャンプ・オン・アーク１３０と１組のジャンプ・オフ・アーク１３２を決定する。図１０から分かるように、ジャンプ・オン・アーク１３０は、均一なグリッド・ネットワーク４６のセクタ４０の１つの点６０の１つを、交点１２０または目的地点５４のうち１つに接続する（即ち、弧が元の飛行経路３０にジャンプオンする）。ジャンプ・オフ・アーク１３２は、交点１２０または初期離陸点５２のうち１つが、均一なグリッド・ネットワーク４６のセクタ４０の１つの点６０の１つに接続する（即ち、弧が元の飛行経路３０からジャンプオフする）場所を表す。
【００２７】
図４および１１を参照すると、経路計画制御モジュール２２の統合サブモジュール８０は、空域４２の各独立なセクタ４０のエッジ６２に沿って配置された点６０の各々の特定の位置、独立なセクタ４０ごとの１組の接続弧１００、交点１２０、４つの独立な弧１２２、１組のジャンプ・オン・アーク１３０、および１組のジャンプ・オフ・アーク１３２を入力として受信する。統合サブモジュール８０が、図１１に見られるように、当該入力の全てを結合して、完全統合空域ネットワーク１４０を生成してもよく、航空機２０が空域４２を横断できる複数の経路を提供する。
【００２８】
経路計画制御モジュール２２の容量サブモジュール８２は、図１１から分かるように、入力として、セクタ予測容量１４２と完全統合空域ネットワーク１４０を受信する。セクタ予測容量１４２は、セクタ４０ごとの利用可能な容量の予測（即ち、どれだけ多くの航空機がセクタ４０内に同時に存在しうるかの測定値）を示し、また、どの１つまたは複数のセクタ４０が、例えば、対流天候条件または航空交通渋滞のような条件のために利用不可能であるかまたは制限された可用性を有しうるかを示す。航空交通渋滞を制限空域と称してもよい。セクタ予測容量１４２が時間ベースであり、これは、当該利用可能な容量と特定のセクタ４０の可用性が、時間が経つにつれ変化しうることを意味することは理解される。特に、セクタ４０を利用不可能とする対流天候条件がセクタ４０の１つに含まれる場合には、最終的には天候条件は改善するであろう。したがって、セクタ４０は最終的に再び利用可能となる。
【００２９】
例えば、図２に示す実施形態では特定のセクタ４０’には利用不可能なセクタとして陰影が施されている。当該利用不可能なセクタ４０’は利用不可能な空域を代表する。したがって、航空機２０は、少なくとも航空機２０が特定のセクタ４０’を横断して目的地点５４に到達する時間の間は、特定のセクタ４０’を通過することができない。したがって、経路計画制御モジュール２２の容量サブモジュール８２が、統合された空域１４０からの特定のセクタ４０’内に配置された接続弧１００の全てを無効にするかまたは利用不可能とし、それにより完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０を生成してもよい。これを図１２に示す。図１２から分かるように、完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０は無効にされた特定のセクタ４０’内に配置された任意の弧を含む。したがって、図１２において分かるように、完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０は、当該弧の全て（例えば、接続弧１００、弧１２２、ジャンプ・オン・アーク１３０、およびジャンプ・オフ・アーク１３２）を含む。経路計画制御モジュール２２が、完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０に基づいて、航空機２０に対する有効で完全なリルート・オプションを決定してもよい。
【００３０】
完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０が時間ベースであるので、完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０の図は時間が経つにつれて変化しうることは理解される。特に、完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０内に含まれる弧が時間とともに変化してもよい。特定のセクタ４０とその関連する弧が或る期間だけ利用可能であるかまたは利用不可能となってもよい。したがって、完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０内の各セクタ４０の可用性を、完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０を通る特定の経路と、航空機が所与のセクタ４０を横断するときの推定時間とに基づいて決定することが重要である。
【００３１】
図４に戻ると、経路計画制御モジュール２２の経路計算サブモジュール８４は、予測容量サブモジュール８２により決定される完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０を入力として受信する。当該経路計算サブモジュールが次いで、初期離陸点５２と目的地点５４の間の最短の潜在的な経路を決定してもよい。図４および１２の両方を参照すると、最短の潜在的な経路を完全な時間ベースの空域ネットワーク１５０内の弧の全てに基づいて計算してもよい、当該弧の全ては、接続弧１００、弧１２２、ジャンプ・オン・アーク１３０、およびジャンプ・オフ・アーク１３２を含む。経路計算サブモジュール８４が次いで、距離の観点から最短の経路を出力してもよい。この経路は、図２に示すように代替経路３２である。
【００３２】
一般的に図面を参照すると、開示された飛行ルーティング・システム１０は、今日利用可能である既存の飛行ルーティング・システムと比較したとき、多数の利益と利点をもたらす。特に、開示された飛行ルーティング・システム１０は、ウェイポイントベースのネットワークと比較して高解像度のネットワークを含み、したがって、禁止セクタ周りの迂回路の長さが削減され、航空機の燃料消費が削減される。さらに、開示された飛行ルーティング・システム１０は柔軟でもある。なぜならば、各セクタの各エッジに沿って配置された点の数と（図６に示す）最大接続角θｍａｘが両方とも可変であるからである。したがって、当該セクタネットワークの解像度を独立なセクタによって制御してもよい。さらに、図面では簡単さおよび明快さのため六角形のセクタを示したが、実際には、航空交通の主なトラフィックのフローと密度を反映する、現実の空域セクタ・ジオメトリを使用してもよいことは理解される。したがって、セクタが、一般に普及している航空交通のフローに沿った形状とされ、当該航空交通の密度を反映してもよい。したがって、より小型のセクタをより混雑した航空交通の領域内に提供してもよく、これは、航空交通のフローに整合したセクタをもたらす。航空交通および密度に基づくセクタ・ジオメトリを用いると、動作的により好適でありうるリルート・オプションがもたらされうる。
【００３３】
図１３は、本発明に従うコンピュータ実行型の方法およびコンピュータ実行可能プログラム命令（またはコード）の実施形態をサポートするための汎用目的コンピューティング装置３１０を含むコンピューティング環境３００のブロック図である。例えば、コンピューティング装置３１０、またはその一部が、データを特定数のビットで適合的にエンコード／デコードするための命令を実行してもよい。コンピューティング装置３１０、またはその一部が、本明細書で説明した方法の何れかに従う命令をさらに実行してもよい。
【００３４】
コンピューティング装置３１０はプロセッサ３２０を含んでもよい。プロセッサ３２０が、システム・メモリ３３０、１つまたは複数の記憶装置３４０、１つまたは複数の入出力インタフェース３５０、１つまたは複数の通信インタフェース３６０、またはそれらの組合せと通信してもよい。システム・メモリ３３０は、揮発性メモリ装置（例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）装置）、不揮発性メモリ装置（例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ）装置、プログラム可能読取専用メモリ、およびフラッシュメモリ）、またはその両方を含んでもよい。システム・メモリ３３０はオペレーティング・システム３３２を含んでもよい。オペレーティング・システム３３２は、コンピューティング装置３１０を起動するための基本／入出力システム、ならびに、コンピューティング装置３１０がユーザ、他のプログラム、および他の装置と対話できるようにするフル・オペレーティング・システムを含んでもよい。
【００３５】
システム・メモリ３３０は、プロセッサ３２０により実行可能でありうる１つまたは複数のコンピュータ・プログラムまたはアプリケーション３３４を含んでもよい。例えば、アプリケーション３３４は、代替経路３２を決定するためのプロセッサ３２０により実行可能な命令を含んでもよい（図２）。システム・メモリ３３０は、データの分析を制御するために使用できるプログラム・データ３３６を含んでもよい。アプリケーション３３４が、アプリケーション３３４を格納したコンピュータ可読媒体内で具現化されてもよい。
【００３６】
プロセッサ３２０が１つまたは複数の記憶装置３４０と通信してもよい。例えば、１つまたは複数の記憶装置３４０は、磁気ディスク、光ディスク、またはフラッシュメモリ装置のような不揮発性記憶装置を含んでもよい。記憶装置３４０は取外し可能および取外し不能なメモリ装置の両方を含んでもよい。記憶装置３４０を、オペレーティング・システム、オペレーティング・システムのイメージ、アプリケーション、およびプログラム・データを格納するように構成してもよい。特定の実施形態では、メモリ３３０、記憶装置３４０、またはその両方は有形のコンピュータ可読媒体を含む。
【００３７】
プロセッサ３２０が、コンピューティング装置３１０が１つまたは複数の入出力装置３７０と通信してユーザ対話を促進できるようにする１つまたは複数の入出力インタフェース３５０と通信してもよい。入出力インタフェース３５０は、シリアルインタフェース（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースまたは米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）１３９４インタフェース）、パラレル・インタフェース、ディスプレイ・アダプタ、オーディオ・アダプタ、および他のインタフェースを含んでもよい。入出力装置３７０は、キーボード、ポインティング・デバイス、ディスプレイ、スピーカ、マイクロフォン、タッチ・スクリーン、および他の装置を含んでもよい。プロセッサ３２０が、入出力インタフェース３５０を介して受信されたユーザ入力に基づいて対話イベントを検出してもよい。さらに、プロセッサ３２０が入出力インタフェース３５０を介して表示内容を表示装置に送信してもよい。
【００３８】
プロセッサ３２０が、装置またはコントローラ３８０と１つまたは複数の通信インタフェース３６０を介して通信してもよい。１つまたは複数の通信インタフェース３６０は有線Ｅｔｈｅｒｎｅｔインタフェース、ＩＥＥＥ８０２無線インタフェース、他の無線通信インタフェース、または他のネットワークインタフェースを含んでもよい。当該装置またはコントローラ３８０はホストコンピュータ、サーバ、ワークステーション、および他のコンピューティング装置を含んでもよい。
【００３９】
さらに、本発明は以下の項に従う実施形態を含む。
【００４０】
項１：複数のセクタ（４０）に分割された空域（４２）と元の飛行経路（３０）とに基づいて航空機（２０）に対する代替経路（３２）を決定するための飛行ルーティング・システム（１０）であって、当該元の飛行経路（３０）は初期離陸点（３２）および目的地点（５４）を有し、当該飛行ルーティング・システム（１０）は、
プロセッサ（３２０）と、
当該複数のセクタ（４０）の各々内の複数の点（６０）を決定するステップであって、当該複数の点（６０）はそれぞれ当該複数のセクタの１つのエッジに沿って配置される（４０）、ステップと、
当該複数のセクタ（４０）の各々に対する少なくとも１つの接続弧（１２２）を決定するステップであって、当該少なくとも１つの接続弧（１００）は、第１の点（６０Ａ）を当該複数のセクタ（４０）の各々のエッジ（６２）の１つに沿って配置された別の点（６０）と接続する、ステップと、
少なくとも予測容量に基づいて完全な時間ベースの空域ネットワーク（１５０）を決定するステップであって、当該予測容量は、当該複数のセクタ（４０）の各々に対する利用可能な容量および当該複数のセクタのうちどれが利用不可能かを示す、ステップと、
当該代替経路（１３２）を、当該完全な時間ベースの空域ネットワーク（１５０）および当該複数のセクタの各々に対する当該少なくとも１つの接続弧（４０）に少なくとも基づいて出力として選択するステップと、
を含む動作を実施するためのプロセッサ（３２０）により実行可能な命令を格納したメモリ（３３０）と、
を備える、飛行ルーティング・システム（１０）。
【００４１】
項２：当該プロセッサ（３２０）は、選択されたセクタ（４０）の選択されたエッジ（６２）上の特定の点（６０Ａ）での垂線（１０２）と当該少なくとも１つの接続弧の１つ（１００）との間で測定された最大接続角パラメータを入力として受信する、項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４２】
項３：当該プロセッサは、複数の交点を決定するための動作を実施し、当該複数の交点の各々はどこで当該複数のセクタのうち１つの当該エッジと当該元の飛行経路が交差するかを表す、項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４３】
項４：当該プロセッサは、当該複数の交点に基づいて当該元の飛行経路を一連の独立な弧に分割するための動作を実施する、項３に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４４】
項５：当該プロセッサは、当該目的地点または当該複数の交点の１つの何れかに基づいて少なくとも１つのジャンプ・オン・アークを決定するための動作を実施し、当該少なくとも１つのジャンプ・オン・アークは当該複数の点を当該複数の交点または当該目的地点の何れか１つに接続する、項３に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４５】
項６：当該プロセッサは、当該初期離陸点の当該複数の交点の１つの何れかに基づいて少なくとも１つのジャンプ・オフ・アークを決定するための動作を実施し、当該少なくとも１つのジャンプ・オフ・アークは、当該複数の点の１つを当該複数の交点の１つまたは当該初期離陸点の何れかに接続する、項３に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４６】
項７：当該利用可能な容量は、同時に単一のセクタ内に配置される航空機の数に基づく、項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４７】
項８：当該予測容量は、対流天候条件、航空交通渋滞、および制限空域のうち少なくとも１つに基づく、項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４８】
項９：当該プロセッサは、利用不可能なセクタ内に配置された当該少なくとも１つの接続弧なしに当該代替経路を決定し、当該利用不可能なセクタは利用不可能な空域を代表する、項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【００４９】
項１０：当該複数のセクタはそれぞれ、当該空域内の航空交通の流れと密度を反映する一意な形状を含む、項１に記載の飛行ルーティング・システム。
【００５０】
項１１：複数のセクタに分割される空域と初期離陸点および目的地点を有する元の飛行経路とに基づいて、航空機に対する代替経路を決定するコンピュータ実行型の方法であって、
プロセッサにより当該複数のセクタの各々内の複数の点を決定するステップであって、当該複数の点はそれぞれ当該複数のセクタの１つのエッジに沿って配置される、ステップと、
プロセッサにより、当該複数のセクタの各々に対する少なくとも１つの接続弧を決定するステップであって、当該少なくとも１つの接続弧は第１の点を当該複数のセクタの各々のエッジの１つに沿って配置された別の点と接続する、ステップと、
少なくとも予測容量に基づいて、完全な時間ベースの空域ネットワークを決定するステップであって、当該予測容量は、当該複数のセクタの各々に対する利用可能な容量、および当該複数のセクタのうちどれが利用不可能かを示す、ステップと、
プロセッサにより、当該完全な時間ベースの空域ネットワークおよび当該複数のセクタの各々に対する当該少なくとも１つの接続弧に少なくとも基づいて当該代替経路を選択するステップと、
を含む、方法。
【００５１】
項１２：当該プロセッサは、選択されたセクタ上の特定の点での垂線と当該少なくとも１つの接続弧の１つとの間で測定された最大接続角を入力として受信する、項１１に記載の方法。
【００５２】
項１３：当該プロセッサは複数の交点を決定し、当該複数の交点の各々はどこで当該複数のセクタのうち１つの当該エッジと当該元の飛行経路が交差するかを表す、項１１に記載の方法。
【００５３】
項１４：当該プロセッサは、当該複数の交点に基づいて当該元の飛行経路を一連の独立な弧に分割する、項１３に記載の方法。
【００５４】
項１５：当該プロセッサは当該目的地点または当該複数の交点の１つの何れかに基づいて少なくとも１つのジャンプ・オン・アークを決定し、当該少なくとも１つのジャンプ・オン・アークは当該複数の点を当該複数の交点または当該目的地点の何れか１つに接続する、項１３に記載の方法。
【００５５】
項１６：当該プロセッサは、当該初期離陸点の当該複数の交点の１つの何れかに基づいて少なくとも１つのジャンプ・オフ・アークを決定し、当該少なくとも１つのジャンプ・オフ・アークは、当該複数の点の１つを当該複数の交点の１つまたは当該初期離陸点の何れかに接続する、項１３に記載の方法。
【００５６】
項１７：当該利用可能な容量は、単一のセクタ内に同時に配置された航空機の数に基づく、項１３に記載の方法。
【００５７】
項１８：当該予測容量は、対流天候条件、航空交通渋滞、および制限空域のうち少なくとも１つに基づく、項１７に記載の方法。
【００５８】
項１９：当該プロセッサは、利用不可能なセクタ内に配置された当該少なくとも１つの接続弧なしに当該代替経路を決定し、当該利用不可能なセクタは利用不可能な空域を代表する、項１７に記載の方法。
【００５９】
項２０：当該複数のセクタはそれぞれ、当該空域内の航空交通の流れと密度を反映する一意な形状を含む、項１３に記載の方法。
【００６０】
本明細書で説明した装置および方法の形態は本発明の好適な態様を構成するが、本発明はこれらの装置および方法の厳密な形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱しない変更をその中で行ってもよいことは理解される。
【符号の説明】
【００６１】
２０  航空機
２２  経路計画制御モジュール
２４  指令制御システム
２６  送受信器
７２  エッジ・ポイント・サブモジュール
７６  セクタ交差サブモジュール
７４  弧決定サブモジュール
７８  接続サブモジュール
８０  統合サブモジュール
８２  容量サブモジュール
８４  経路計算サブモジュール
３２０  プロセッサ
３３０  システム・メモリ
３３２  オペレーティング・システム
３３４  アプリケーション
３３６  プログラム・データ
３４０  記憶装置
３５０  入出力装置
３６０  通信インタフェース
３７０  入出力装置
３８０  コントローラ
【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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