(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自らの管理空域を飛行する航空機に対して飛行に関する情報を配信する地上局を備え、
前記地上局は、当該航空機に前記飛行に関する情報を配信する領域を前記管理空域内に設定し、前記飛行に関する情報を、前記領域を仮想的に分割して形成された各小空間に割り当て、前記飛行に関する情報の数値が隣接する小空間に対して変化する小空間の位置を表す位置情報と、当該位置における隣接する小空間に対する前記数値の変化量を表す変化量情報とに分離し、前記変化量情報を圧縮し、前記位置情報と前記圧縮した変化量情報とを当該航空機に配信することを特徴とする航空機用情報送受信システム。
【請求項２】
前記航空機は、前記地上局から配信された前記位置情報および前記圧縮した変化量情報を受信し、前記位置情報が表す前記領域内の位置に、前記圧縮した変化量情報中の当該位置における前記変化量を割り当てて前記飛行に関する情報を復元することを特徴とする請求項１に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項３】
前記航空機は、復元した前記飛行に関する情報を画像表示装置の１つの画面上に表示させることを特徴とする請求項２に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項４】
前記航空機は、復元した前記飛行に関する情報を、画像表示装置の１つの画面上に、水平面表示、鉛直面表示または立体表示させることを特徴とする請求項３に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項５】
前記地上局は、前記各小空間を、前記領域を仮想的に高度方向および水平方向にそれぞれ分割して形成された各小空間とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項６】
前記各小空間は、高度が高くなるほど高度方向および水平方向の分割の間隔が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項５に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項７】
前記地上局は、前記各小空間にそれぞれ割り当てた前記飛行に関する情報に基づいて、隣接する小空間における前記飛行に関する情報に対して数値が変化する小空間に数値１を割り当て、数値が変化しない小空間に数値０を割り当てて前記位置情報を形成することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項８】
前記地上局は、前記各小空間に前記変化量がそれぞれ割り当てられて形成される前記変化量情報を、前記位置情報の前記数値１が割り当てられた各小空間における前記変化量のみを並べて数列化して圧縮することで、前記圧縮した変化量情報を形成することを特徴とする請求項７に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項９】
前記地上局は、前記領域内の同一の高度に属する前記各小空間からなる層ごとに、前記位置情報および前記圧縮した変化量情報を形成することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１０】
前記地上局は、
航空機が上昇中であれば当該航空機が存在する高度の前記層およびそれより上方の前記層の前記位置情報および前記圧縮した変化量情報、
航空機が降下中であれば当該航空機が存在する高度の前記層およびそれより下方の前記層の前記位置情報および前記圧縮した変化量情報、
航空機が水平飛行中であれば当該航空機が存在する高度の前記層およびその上下の所定数の前記層の前記位置情報および前記圧縮した変化量情報、
を当該航空機に対して配信することを特徴とする請求項９に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１１】
前記地上局は、前記飛行に関する情報を配信する前記航空機が上昇中または降下中である場合には、当該航空機の上昇率または降下率に基づいて、前記位置情報および前記圧縮した変化量情報を配信する前記層の上方または下方の範囲を設定することを特徴とする請求項１０に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１２】
前記航空機は、前記地上局から取得した前記領域に関する情報に基づいて前記領域を仮想的に構築し、受信した前記位置情報および前記圧縮した変化量情報をそれぞれ対応する前記各小空間に割り当てて前記飛行に関する情報を復元することを特徴とする請求項５から請求項１１のいずれか一項に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１３】
前記飛行に関する情報には、気象に関する情報が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１４】
前記気象に関する情報は、飛行に関する大気中の危険要素の強度に基づいて分類された複数の段階を表す数値が割り当てられて形成されることを特徴とする請求項１３に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１５】
前記飛行に関する情報には、制限空域に関する情報が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１６】
前記制限空域に関する情報は、前記制限空域が時間帯で変化する際に前記地上局から前記航空機に対して配信されることを特徴とする請求項１５に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１７】
前記飛行に関する情報には、制限空域に関する情報が含まれ、
前記制限空域に関する情報は、前記複数の段階に分類された前記気象に関する情報の数値範囲を越える値で定義され、前記気象に関する情報とともに１つの情報として配信されることを特徴とする請求項１４に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１８】
前記飛行に関する情報には、地形に関する情報が含まれることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の航空機用情報送受信システム。
【請求項１９】
前記飛行に関する情報には、地形に関する情報が含まれ、
前記地形に関する情報は、前記複数の段階に分類された前記気象に関する情報の数値範囲を越える値で定義され、かつ、前記制限空域に関する情報と異なる数値で定義され、前記気象に関する情報および前記制限空域に関する情報ともに１つの情報として配信されることを特徴とする請求項１７に記載の航空機用情報送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機用情報送受信システムに係り、特に、地上局から気象に関する情報等の飛行に関する情報を航空機に配信する航空機用情報送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の飛行には、降雨や風、雷等の気象状況が強く影響する。乱気流等は航空機事故の１つの大きな要因となっている。そのため、従来から、大型の航空機等では機体に気象レーダを搭載して前方の空域の気象状況を探知することが行われている（例えば特許文献１等参照）。
【０００３】
しかし、小型機にこのような気象レーダを搭載することは困難であるためパイロットの目視に頼らざるを得ないが、目視では風向や風速を認識したり予想したりすることは困難であり、航空機事故の約半数は風が関係していると言われる状況となっている。そこで、現在、レーダ等を用いて収集した気象等の情報を地上局から上空の航空機に配信して提供する技術の開発が進められている。
【特許文献１】特開２００７−２３２６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、航空機の飛行には、少なくとも気象等の変動が比較的激しい低空域では数十ｍ〜数百ｍ刻みの比較的細かい範囲ごとの情報が必要であり、高度方向を含む３次元的な情報が必要となる。しかも、航空機が高速で飛行すること等を考慮して、全体として航空機の前方や左右方向には少なくとも１００ｋｍの範囲、高度方向には数千ｆｔ〜数万ｆｔの範囲の情報の提供が要求される。このように、航空機に対しては、膨大な量のデータの配信が必要となり、しかも、リアルタイム性も要求されるため、情報を圧縮して高速に配信することが求められる。
【０００５】
しかしながら、上記のように空域を３次元的に細分化した各小空間における各情報を、例えばＪＰＥＧ圧縮等の情報圧縮技術を用いて圧縮して配信した場合、航空機では、各小空間における各情報を可逆的に正確に復元できない。そのため、例えば気象の状況が互いに異なる空間同士の境界が不鮮明になってしまい、情報が劣化して、航空機の飛行経路管理等に用いることができないものになってしまう。なお、ＪＰＥＧ圧縮には、復元した画像にモザイク状のノイズが発生するという特徴があるが、特に航空機の飛行制御においては情報にこのようなモザイク状のノイズがのることは回避されるべきである。
【０００６】
このようなことから、航空機に対して配信される情報の圧縮には可逆性が要求される。しかも、リアルタイム性を確保するために高速で配信可能であることが要求される。そのため、実用に耐える程度に圧縮率が高いものであることが要請される。
【０００７】
また、高圧縮率の可逆的圧縮が可能になれば、気象に関する情報以外に、例えば制限空域に関する情報や地形に関する情報等を配信することが可能となる。従来、航空機内では気象に関する情報はレーダ画面に表示され、制限空域に関する情報は書類に記載され、地形に関する情報は高度計等の計器による表示や地図等により把握されるなど、個別に管理されていた。
【０００８】
しかし、このようにそれらの情報を地上からまとめて配信するように構成すれば、航空機側でそれらの情報をコンピュータに取り込んで１つの画面上にそれらを同時に表示することが可能となる。そして、パイロットがその画面を見るだけで気象や制限空域、地形等の情報を把握することが可能となり、情報を総合的に把握することが可能となるとともにパイロット等の情報収集の負担を軽減することが可能となる。
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、気象等の飛行に関する情報を可逆的に高圧縮率で圧縮して配信することが可能な航空機用情報送受信システムを提供することを目的とする。また、飛行に関する情報を航空機側で１つの画面上に表示可能な形で配信可能な航空機用情報送受信システムを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の問題を解決するために、第１の発明は、航空機用情報送受信システムにおいて、
自らの管理空域を飛行する航空機に対して飛行に関する情報を配信する地上局を備え、
前記地上局は、当該航空機に前記飛行に関する情報を配信する領域を前記管理空域内に設定し、前記飛行に関する情報を、前記領域を仮想的に分割して形成された各小空間に割り当て、前記飛行に関する情報の数値が隣接する小空間に対して変化する小空間の位置を表す位置情報と、当該位置における隣接する小空間に対する前記数値の変化量を表す変化量情報とに分離し、前記変化量情報を圧縮し、前記位置情報と前記圧縮した変化量情報とを当該航空機に配信することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記航空機は、前記地上局から配信された前記位置情報および前記圧縮した変化量情報を受信し、前記位置情報が表す前記領域内の位置に、前記圧縮した変化量情報中の当該位置における前記変化量を割り当てて前記飛行に関する情報を復元することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記航空機は、復元した前記飛行に関する情報を画像表示装置の１つの画面上に表示させることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記航空機は、復元した前記飛行に関する情報を、画像表示装置の１つの画面上に、水平面表示、鉛直面表示または立体表示させることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記地上局は、前記各小空間を、前記領域を仮想的に高度方向および水平方向にそれぞれ分割して形成された各小空間とすることを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、第５の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記各小空間は、高度が高くなるほど高度方向および水平方向の分割の間隔が大きくなるように設定されることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明は、第５または第６の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記地上局は、前記各小空間にそれぞれ割り当てた前記飛行に関する情報に基づいて、隣接する小空間における前記飛行に関する情報に対して数値が変化する小空間に数値１を割り当て、数値が変化しない小空間に数値０を割り当てて前記位置情報を形成することを特徴とする。
【００１７】
第８の発明は、第７の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記地上局は、前記各小空間に前記変化量がそれぞれ割り当てられて形成される前記変化量情報を、前記位置情報の前記数値１が割り当てられた各小空間における前記変化量のみを並べて数列化して圧縮することで、前記圧縮した変化量情報を形成することを特徴とする。
【００１８】
第９の発明は、第５から第８のいずれかの発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記地上局は、前記領域内の同一の高度に属する前記各小空間からなる層ごとに、前記位置情報および前記圧縮した変化量情報を形成することを特徴とする。
【００１９】
第１０の発明は、第９の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、
前記地上局は、
航空機が上昇中であれば当該航空機が存在する高度の前記層およびそれより上方の前記層の前記位置情報および前記圧縮した変化量情報、
航空機が降下中であれば当該航空機が存在する高度の前記層およびそれより下方の前記層の前記位置情報および前記圧縮した変化量情報、
航空機が水平飛行中であれば当該航空機が存在する高度の前記層およびその上下の所定数の前記層の前記位置情報および前記圧縮した変化量情報、
を当該航空機に対して配信することを特徴とする。
【００２０】
第１１の発明は、第１０の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記地上局は、前記飛行に関する情報を配信する前記航空機が上昇中または降下中である場合には、当該航空機の上昇率または降下率に基づいて、前記位置情報および前記圧縮した変化量情報を配信する前記層の上方または下方の範囲を設定することを特徴とする。
【００２１】
第１２の発明は、第５から第１１のいずれかの発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記航空機は、前記地上局から取得した前記領域に関する情報に基づいて前記領域を仮想的に構築し、受信した前記位置情報および前記圧縮した変化量情報をそれぞれ対応する前記各小空間に割り当てて前記飛行に関する情報を復元することを特徴とする。
【００２２】
第１３の発明は、第１から第１２のいずれかの発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記飛行に関する情報には、気象に関する情報が含まれることを特徴とする。
【００２３】
第１４の発明は、第１３の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記気象に関する情報は、飛行に関する大気中の危険要素の強度に基づいて分類された複数の段階を表す数値が割り当てられて形成されることを特徴とする。
【００２４】
第１５の発明は、第１から第１４のいずれかの発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記飛行に関する情報には、制限空域に関する情報が含まれることを特徴とする。
【００２５】
第１６の発明は、第１５の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記制限空域に関する情報は、前記制限空域が時間帯で変化する際に前記地上局から前記航空機に対して配信されることを特徴とする。
【００２６】
第１７の発明は、第１４の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、
前記飛行に関する情報には、制限空域に関する情報が含まれ、
前記制限空域に関する情報は、前記複数の段階に分類された前記気象に関する情報の数値範囲を越える値で定義され、前記気象に関する情報とともに１つの情報として配信されることを特徴とする。
【００２７】
第１８の発明は、第１から第１７のいずれかの発明の航空機用情報送受信システムにおいて、前記飛行に関する情報には、地形に関する情報が含まれることを特徴とする。
【００２８】
第１９の発明は、第１７の発明の航空機用情報送受信システムにおいて、
前記飛行に関する情報には、地形に関する情報が含まれ、
前記地形に関する情報は、前記複数の段階に分類された前記気象に関する情報の数値範囲を越える値で定義され、かつ、前記制限空域に関する情報と異なる数値で定義され、前記気象に関する情報および前記制限空域に関する情報ともに１つの情報として配信されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
第１の発明によれば、管理空域における気象や制限空域等の飛行に関する情報を航空機に配信する際に、当該航空機に情報を配信する領域を管理空域内に設定し、その領域における飛行に関する情報を各小空間に割り当て、飛行に関する情報の数値が隣接する小空間に対して変化する小空間の位置を表す位置情報とその変化量を表す変化量情報とに分離し、変化量情報を圧縮し、位置情報と圧縮した変化量情報とを当該航空機に配信する。その際、位置情報を、例えば飛行に関する情報の数値が変化する領域内の位置を１で表し、その他の位置を０で表した数列として形成すれば、各位置の情報がそれぞれ１ビットで形成されるため、位置情報を圧縮された情報とすることができる。
【００３０】
また、ＪＰＥＧ圧縮等のようにある位置の情報が周囲の他の位置の情報と混じりあわないため、領域の位置の情報を正確に復元することが可能となり、気象の状況等が変化する空間同士の境界や制限空域の境界等を鮮明に表現することが可能となる。また、各位置における情報の数値の変化量を表す変化量情報を、例えば上記のように位置情報の数値１が割り当てられた位置における変化量のみを列記して数列化することで、高圧縮率で圧縮した変化量情報を形成することが可能となる。
【００３１】
領域を仮想的に複数の小区間に分割することで、領域における位置の特定が容易かつ明確となるとともに、飛行に関する情報を各小空間に対応付けて割り当てることで、位置情報や変化量情報の形成や圧縮、航空機における飛行に関する情報の再構築を容易かつ確実に行うことが可能となる。
このように、第１の発明では、気象等の飛行に関する情報から形成した位置情報と変化量情報とをそれぞれ可逆的に高圧縮率で圧縮して配信することが可能となるため、航空機で飛行に関する情報を正確に復元することが可能となるとともに、高圧縮率で圧縮された情報を短時間で高速に配信することが可能となり、情報のリアルタイム性が確保される。
【００３２】
第２の発明によれば、前記発明の効果に加え、地上局から配信された領域の情報に基づいて例えば航空機のコンピュータ内の仮想空間上に領域を再構築し、配信された位置情報を構築した領域にあてはめて位置情報で表される位置に変化量を割り当てることで、その領域の各位置における飛行に関する情報を容易かつ的確に復元することが可能となる。また、その際、復元される飛行に関する情報は、気象の状況等が変化する空間同士の境界や制限空域の境界等が鮮明に表現されるため、航空機のパイロット等がその領域における気象や制限空域等の状況を明確に把握して的確に対処することが可能となる。
【００３３】
第３の発明によれば、前記各発明の効果に加え、飛行に関する情報として、気象に関する情報や制限空域に関する情報、地形に関する情報等の複数種類の情報を配信し得るが、それらを的確に復元して、複数種類の飛行に関する情報を画像表示装置の１つの画面上に表示させることで、パイロット等がその画面を見るだけで気象や制限空域、地形等の情報を一元的に把握することが可能となり、情報を総合的に把握して管理することが可能となる。また、それとともに、パイロット等の情報収集の負担を軽減することが可能となる。
【００３４】
第４の発明によれば、地上局から配信された領域の情報に基づいて航空機のコンピュータ内の仮想空間上に３次元的な領域を再構築し、また、その各位置に飛行に関する情報を再現することで、複数種類の飛行に関する情報を３次元的に復元することができる。そして、前記発明の効果に加え、そのように領域の各位置の情報を３次元的に復元することで、それを用いて画像表示装置の画面上に復元した飛行に関する情報を水平面表示や鉛直面表示、立体表示させることが可能となり、パイロット等が飛行に関する情報を３次元的に把握することが可能となり、気象や制限空域、地形等の情報を総合的かつ立体的に的確に把握して管理することが可能となる。
【００３５】
第５の発明によれば、前記各発明の効果に加え、領域を高度方向および水平方向に分割することで、領域における位置の特定が容易かつ明確となるとともに、飛行に関する情報を各小空間に対応付けて割り当てることで、位置情報や変化量情報の形成や圧縮、航空機における飛行に関する情報の再構築を容易かつ確実に行うことが可能となる。
【００３６】
第６の発明によれば、一般的に上空の気象は地表付近よりも安定しており、その変化は３次元的に比較的大きなスパンで生じるため、上空では小空間の高度方向および水平方向の分割の間隔を大きくとることができる。そのため、前記各発明の効果に加え、高度が高くなるほど小空間の高度方向および水平方向の分割の間隔が大きくなるように設定しても、実用に耐える程度に十分に気象の変動等を表すことが可能となるとともに、上空では小空間の数を減らすことが可能となるため、航空機に配信する情報量の低減を図ることが可能となる。また、配信される情報量が低減するため、より迅速に航空機に情報を配信することが可能となる。
【００３７】
第７の発明によれば、位置情報を０、１の数値からなる情報とすることが可能となり、各小空間の０、１の情報をそれぞれ１ビットで配信可能となるため配信する情報量が低減されるとともに、位置情報を可逆的に圧縮して配信することが可能となり、前記各発明の効果が的確に発揮される。
【００３８】
第８の発明によれば、前記各発明の効果に加え、位置情報における数値１が割り当てられた小空間における変化量のみを順に並べて数列化して圧縮することで、容易に圧縮した変化量情報を形成することが可能となるとともに、航空機側では、圧縮した変化量情報の最初の変化量から順次変化量を読み出して数値１が割り当てられた小空間に対応させることで、当該小空間おける変化量を容易かつ的確に把握して飛行に関する情報を復元することが可能となる。
【００３９】
第９の発明によれば、前記各発明の効果に加え、領域を同一の高度に属する各小空間からなる各層に分割し、層ごとに位置情報や圧縮した変化量情報を形成することで、３次元の情報を２次元化して処理することが可能となり、位置情報や圧縮した変化量情報の形成や復元を容易かつ的確に行うことが可能となる。
【００４０】
第１０の発明によれば、前記各発明の効果に加え、航空機が上昇中または降下中に下方または上方の層の位置情報等を除外して配信し、航空機が水平飛行中であればその上下の所定の範囲の層の位置情報等のみを配信することで、配信する情報量が低減され、より迅速に航空機に情報を配信することが可能となる。
【００４１】
第１１の発明によれば、前記各発明の効果に加え、航空機が上昇中または降下中である場合に当該航空機の上昇率または降下率に基づいて設定した範囲内の層の位置情報等のみを配信することで、配信する情報量が低減され、より迅速に航空機に情報を配信することが可能となる。
【００４２】
第１２の発明によれば、前記発明の効果に加え、航空機側で、地上局から配信された領域の情報に基づいてコンピュータ内の仮想空間上に領域を再構築し、配信された位置情報を構築した領域にあてはめて位置情報で表される位置に変化量を割り当てることで、その領域の各位置における飛行に関する情報を容易かつ的確に復元することが可能となる。また、その際、復元される飛行に関する情報は、気象の状況等が変化する空間同士の境界や制限空域の境界等を鮮明に表現されるため、航空機のパイロット等がその領域における気象や制限空域等の状況を明確に把握して的確に対処することが可能となる。
【００４３】
第１３の発明によれば、乱気流や降雨量、風向、風速等の気象に関する情報を地上局から航空機に配信する際に、前記各発明の効果が的確に発揮される。
【００４４】
第１４の発明によれば、前記発明の効果に加え、例えば乱気流の情報を乱気流がないレベルから危険な乱気流が発生しているレベルまで７段階に分類して各段階に０〜６の数値を割り当てる等して、飛行に関する大気中の危険要素の強度に基づいて気象に関する情報を複数の段階に分類して数値化することで、気象の飛行に対する危険性等を明確に表現することが可能となるとともに、数値を処理して位置情報等を形成し復元することが可能となり、処理を容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００４５】
第１５の発明によれば、制限空域に関する情報を地上局から航空機に配信する際にも、前記各発明の効果が的確に発揮される。
【００４６】
第１６の発明によれば、前記発明の効果に加え、制限空域が時間帯で変化する場合であって、制限空域が変化した際に、制限空域に関する情報を地上局から航空機に配信することで、航空機側で制限空域が変わったことを的確に把握して的確に対処することが可能となる。
【００４７】
第１７の発明によれば、前記発明の効果に加え、制限空域に関する情報を航空機に配信する場合に、複数の段階に分類された気象に関する情報の数値範囲を越える値で制限空域に関する情報を定義することで気象に関する情報と制限空域に関する情報とを１つの情報にまとめて配信することが可能となり、配信する情報量が低減され、より迅速に航空機に情報を配信することが可能となる。また、気象に関する情報と制限空域に関する情報とをそれぞれ的確に配信することが可能となる。
【００４８】
第１８の発明によれば、地形に関する情報を地上局から航空機に配信する際にも、前記各発明の効果が的確に発揮される。
【００４９】
第１９の発明によれば、前記発明の効果に加え、制限空域に関する情報と地形に関する情報とを航空機に配信する場合に、複数の段階に分類された気象に関する情報の数値範囲を越える値で制限空域に関する情報や地形に関する情報を定義し、かつ、制限空域に関する情報と地形に関する情報とを異なる数値で定義することで気象に関する情報と制限空域に関する情報と地形に関する情報とを１つの情報にまとめて配信することが可能となり、配信する情報量が低減され、より迅速に航空機に情報を配信することが可能となる。また、気象に関する情報と制限空域に関する情報と地形に関する情報とをそれぞれ的確に配信することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明に係る航空機用情報配信システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００５１】
［全体構成］
航空機用情報配信システム１は、図１に示すように、航空機３に対して飛行に関する情報を配信する地上局２と、地上局２から飛行に関する情報を受信する航空機３とで構成されている。なお、航空機３は１機のみを図示して説明するが、地上局２は自らが管理する空域を飛行するそれぞれの航空機３に対して個別に飛行に関する情報を配信するようになっている。
【００５２】
［地上局における処理］
地上局２は、情報処理装置２１と、アンテナ２３を有する送受信装置２２とを備えている。地上局２には、その地上局２が管理する管理空域が設定されており、地上局２は、自らが管理する管理空域について、自ら図示しないレーダ装置で飛行に関する情報を取得し、或いは他の気象観測施設等から飛行に関する情報を取得して、コンピュータ等からなる情報処理装置２１の記憶手段２４に格納させるようになっている。
【００５３】
ここで、飛行に関する情報とは、航空機３が飛行する際の障害または制限となり得る管理空域内の事項についての情報である。飛行に関する情報には、少なくとも気象に関する情報と、制限空域に関する情報と、地形に関する情報が含まれていることが好ましい。
【００５４】
本実施形態では、気象に関する情報には、降雨量や乱気流のレベル、雷の発生の有無等の飛行に関する大気中の危険要素の強度の情報が含まれており、各情報をそれぞれＮＣＷＦ（National Convective Weather Forecast）の基準に準拠して複数の段階に分類し、各段階にそれぞれ数値を割り当てて形成されるようになっている。
【００５５】
例えば、降雨量の情報は１ｍ３あたり降雨量［ｋｇ］の大きさに応じて３段階に分類されて各段階に０〜２等の数値が割り当てられ、乱気流の情報は乱気流がないレベルから危険な乱気流が発生しているレベルまで７段階に分類されて各段階に０〜６等の数値が割り当てられ、雷の情報は雷が発生していれば１、発生していなければ０の数値が割り当てられて、それぞれ形成されている。
【００５６】
また、気象に関する情報には、例えばウインドプロファイラ等の装置を用いて収集された大気中の風向・風速の情報も含まれる。風向・風速の情報は、東西方向、南北方向、高度方向の３成分を成分とする３次元のベクトルとして取得されるようになっている。
【００５７】
気象に関する情報の降雨量等の各情報は、それぞれ緯度、経度、高度で特定される３次元的な位置と各情報とが対応付けられて取得されるようになっている。また、各情報は、例えば５分ごと等の所定のサンプリング周期で取得され更新されるようになっている。
【００５８】
また、制限空域に関する情報と地形に関する情報は、それぞれ緯度、経度、高度（標高）で表される３次元の情報として予め取得されており、高度（標高）等に変更があれば変更があった時点で更新されるようになっている。
【００５９】
特に、制限空域については、現時点では領域が固定された空域として設定されているが、今後、時間帯等によって飛行が制限される空域が変更されるように運用することが検討されており、その運用が開始された場合には制限空域が変更される時刻に更新される。なお、このように制限空域が時間帯で変化する場合には、制限空域に関する情報を、制限空域が変化する時点で地上局２から航空機３に対して配信し、他の時点では配信しないように構成することも可能である。
【００６０】
地上局２の情報処理装置２１は、上記のようにして取得した飛行に関する情報を、航空機３に配信する情報のソースとなる３次元的なマトリクス状の情報に加工するようになっている。
【００６１】
具体的には、情報処理装置２１は、コンピュータ内の仮想空間上に地上局２の管理空域を再現し、図２に示すように、仮想的な管理空域Ａを、予め東西方向（Ｘ軸方向）、南北方向（Ｙ軸方向）、高度方向（Ｚ軸方向）にそれぞれ分割して、管理空域Ａを３次元的なマトリクス状の各小空間Ｂに分割するようになっている。なお、以下、コンピュータ内の仮想の管理空域Ａと区別するために、現実の管理空域を管理空域Ａrealという。
【００６２】
なお、図２に示したように、本実施形態では、各小空間Ｂが東西方向、南北方向、高度方向の各辺の長さが等しい立方体形状となるように管理空域Ａが分割されるようになっている。小空間Ｂの東西方向と南北方向の各辺の長さが等しくなるように設定されることが好ましいが、高度方向の辺の長さは必ずしも東西方向や南北方向の各辺の長さに等しく設定されなくともよい。
【００６３】
また、一般的に地表付近では気象の変化が比較的激しいため、管理空域Ａの各地点で異なる気象の変動を詳細に反映するように管理空域Ａを細かく分割して各小空間Ｂが小さくなるように設定することが好ましいが、何万ｆｔも上空では気象は比較的安定しているため、必要以上に管理空域Ａを細かく分割してデータ数を増やす必要はない。
【００６４】
そのため、本実施形態では、管理空域Ａを、滑走路等が存在する地表付近では例えば高さ２０ｍ刻みで分割し、１万ｆｔ上空では例えば高さ３００ｍ刻みで分割し、５万ｆｔ上空では例えば高さ１０００ｍ刻みで分割するというように、高度が高くなるほど高度方向の分割の間隔が大きくなるようにして分割するようになっている。その際、本実施形態では、管理空域Ａを分割して形成される小空間Ｂは、高度方向の分割の間隔にあわせて水平方向にも分割し、それぞれ立方体形状に構成されるようになっている。そのため、地表付近よりも高度が高くなるに従って各小空間Ｂの立方体形状が大きくなるように設定される。
【００６５】
情報処理装置２１は、上記のようにして飛行に関する情報を取得すると、取得した飛行に関する情報を記憶手段２４に格納させるとともに、情報に含まれる各データの緯度、経度、高度に基づいてそれに対応する位置の小空間Ｂを特定し、その小空間Ｂに当該データを割り当てていくようにして各小空間Ｂにそれぞれデータを割り当てるようになっている。
【００６６】
つまり、気象に関する情報のうち、例えば降雨量に関する情報では、緯度、経度、高度で特定される各位置に、それぞれ降雨量の各段階を表す０〜２のいずれかの数値が割り当てられているが、情報処理装置２１は、その緯度、経度、高度に対応する位置の小空間Ｂに当該数値を順次割り当てていき、管理空域Ａの全小空間Ｂに降雨量の各段階を表す数値がそれぞれ割り当てられた降雨量に関する３次元的なマトリクス状の情報を形成する。
【００６７】
同様にして、情報処理装置２１は、乱気流のレベル（０〜６）、雷の発生の有無（０、１）、風向・風速（３次元ベクトル）についても、それぞれに関する３次元的なマトリクス状の情報を個別に形成するようになっている。
【００６８】
従って、本実施形態では、気象に関する情報については、降雨量、乱気流のレベル、雷の発生の有無、風向・風速について計４個の３次元的なマトリクス状の情報が形成されるようになっており、さらに、前述した制限空域に関する情報と地形に関する情報についても、それぞれ３次元的なマトリクス状の情報が形成されるようになっている。なお、制限空域に関する情報と地形に関する情報については、一旦形成された後は、前述したような変更があるまで新たに作成されることはない。
【００６９】
以上の３次元的なマトリクス状の各情報の形成は、航空機３が管理空域Ａrealに進入したか否かに関わらず、地上局２が自ら或いは他の気象観測施設等から飛行に関する情報を取得するごとに行われる。
【００７０】
地上局２の情報処理装置２１は、送受信装置２２（図１参照）を介して航空機３から発信される当該機の位置すなわち当該機の緯度、経度、高度の情報と速度の情報とを受信すると、その緯度、経度等の情報から当該航空機３が自己の管理空域Ａrealに進入したか否かを判定するようになっている。そして、航空機３が自己の管理空域Ａrealに進入したと判定すると、以下の要領で当該航空機３に配信するための情報を形成するようになっている。
【００７１】
情報処理装置２１は、まず、当該航空機３の緯度、経度の情報および速度の水平方向成分の方角に基づいて、図３に示すように、コンピュータ内の仮想の管理空域Ａ内の、当該航空機３の緯度、経度、高度に対応する位置に航空機３を設定し、例えば航空機３の位置から進行方向Ｖの前方１５０ｋｍ以内、その左右方向にそれぞれ１００ｋｍ以内の領域に対応する領域ｒを設定する。
【００７２】
そして、図４に示すように、管理空域Ａ内に、領域ｒに外接する直方体形状の領域Ｒを設定するようになっている。この直方体形状の領域Ｒに属する各小空間Ｂに割り当てられた飛行に関する情報が、当該航空機３に配信されるようになっている。
【００７３】
なお、上記のように設定した領域Ｒに属する小空間Ｂのうち、当該航空機３の当面の飛行に際して情報の配信を必要としない上方および下方の領域に属する小空間Ｂを除外するように構成すれば、配信する情報量が低減されより迅速に情報を配信することが可能となる。
【００７４】
具体的には、情報処理装置２１は、航空機３の速度の高度方向成分に基づいて、当該航空機３が上昇中であるか降下中であるか水平飛行中であるかを判定し、航空機３が上昇中であれば、当該航空機３が存在する高度の管理空域Ａの層Ｌ（図２参照）、すなわち同一の高度に属する各小空間Ｂの層Ｌ、およびそれより上方の層に属する各小空間Ｂのみを抽出し、当該航空機３が存在する高度より下方の層に属する小空間Ｂを除外する。
【００７５】
また、航空機３が降下中であれば、当該航空機３が存在する高度の層Ｌおよびそれより下方の層に属する各小空間Ｂのみを抽出し、当該航空機３が存在する高度より上方の層に属する小空間Ｂを除外する。さらに、航空機３が水平飛行中であれば、当該航空機３が存在する高度の層Ｌおよびその上下の所定数の層に属する各小空間Ｂのみを抽出し、それ以外の層に属する小空間Ｂを除外する。
【００７６】
なお、この場合、航空機３の速度の高度方向成分が０を含む所定の数値範囲内にあれば当該航空機３が水平飛行中である判定し、航空機３の速度の高度方向成分が前記数値範囲を正の側に逸脱している場合に当該航空機３が上昇中であると判定し、負の側に逸脱している場合に当該航空機３が降下中であると判定する。
【００７７】
また、図５に示すように、当該航空機３が上昇中であると判定した場合に、航空機３の速度の高度方向成分Ｖｚに基づいて上昇率［ｆｔ／分］を算出し、当該航空機３の所定時間後の高度を算出して、上記領域Ｒのうち、当該航空機３が現在存在する高度の層Ｌ１から所定時間後の高度の層Ｌｎまでの各層からなる領域Ｒ１を設定するように構成することが可能である。
【００７８】
このように構成すれば、設定された領域Ｒ１に属する各小空間Ｂの情報のみが航空機３に配信され、層Ｌ１よりも下方の領域や層Ｌｎよりも上方の領域に属する各小空間Ｂの情報は航空機３には配信されないため、配信する情報量がさらに低減され、当該航空機３の当面の飛行に際して必要となる情報をより迅速に配信することが可能となる。当該航空機３が降下中であると判定された場合にも同様にして領域Ｒ１が設定される。
【００７９】
なお、以下では、図４に示した直方体形状の領域Ｒのうち、図５に示した層Ｌ１〜Ｌｎの範囲に限定された領域Ｒ１に属する各小空間Ｂの各情報のみを当該航空機３に配信する場合について説明する。しかし、上記のように当該航空機３が存在する高度より上方の層や下方の層に属する小空間Ｂを除外する場合や、上方の層や下方の層を除外せずに直方体形状の領域Ｒに属するすべての小空間Ｂの情報を配信する場合を排除するものではなく、それらの場合でも以下に述べる手法により同様に情報を圧縮して配信することができる。
【００８０】
地上局２の情報処理装置２１は、上記のようにして航空機３に情報を配信する管理空域Ａの領域Ｒ１を設定すると、続いて、領域Ｒ１に属する各小空間Ｂに割り当てられた飛行に関する情報の圧縮を行うようになっている。本実施形態では、情報処理装置２１は、領域Ｒ１を形成する各層Ｌ１〜Ｌｎごとに、当該層Ｌに属する各小空間Ｂの飛行に関する情報の圧縮を行うようになっている。
【００８１】
以下、飛行に関する情報の中の気象に関する情報のうち、一例として、各小空間Ｂに０〜６の数値が割り当てられた乱気流の情報を圧縮する場合について説明する。
【００８２】
乱気流の情報として、領域Ｒ１の１つの層Ｌｍには、例えば図６に示すように、各小空間Ｂにそれぞれ０〜６の数値が割り当てられている。なお、図６では、層Ｌｍが、東西方向（Ｘ軸方向）および南北方向（Ｙ軸方向）にそれぞれ２０個ずつ計４００個の小空間Ｂからなる場合が示されているが、実際には、層Ｌｍにはより多くの小空間Ｂが含まれる。
【００８３】
情報処理装置２１は、まず、図６の各小空間Ｂについて、例えば図中の左隣（実空間中では西隣）の小空間Ｂに割り当てられた数値から当該小空間Ｂに割り当てられた数値を減算する。そして、図７に示すように、その減算値（すなわち変化量）が０でない場合には、当該小空間Ｂにその変化量を割り当てていく。なお、図６中最左列の小空間Ｂについてはその左隣の数値が０として減算する。このようにして変化量を算出すると、図７に示すように、自己に割り当てられた数値が左隣の小空間Ｂに割り当てられた数値よりも増加する小空間Ｂには負の値が、減少する小空間Ｂには正の値が割り当てられる。以下、図７のように各小空間Ｂに０でない変化量が割り当てられた形の情報を変化量情報という。
【００８４】
そして、情報処理装置２１は、図７の変化量情報において、変化量が割り当てられている小空間Ｂ（すなわち左隣の小空間Ｂに割り当てられた数値に対して自己の数値が変化した小空間Ｂ）には数値１を割り当て、変化量が割り当てられていない小空間Ｂ（すなわち左隣の小空間Ｂに割り当てられた数値に対して自己の数値が変化しない小空間Ｂ）には数値０を割り当てて、図８に示すように、０と１からなる数列を形成するようになっている。以下、図８のように、変化量情報から形成された０、１からなる数列を位置情報という。
【００８５】
また、情報処理装置２１は、図７の変化量情報において、変化量が割り当てられていない、いわば空欄の小空間Ｂ（すなわち変化量が０の小空間Ｂ）を無視して、図７の変化量情報中の左上端の小空間Ｂから右側に変化量を順次読み出していき、その行を右端まで読み出し終わると、続いて１行下側の行を再度左端から読み出していく。このようにして、図７の全小空間Ｂについて０でない変化量（すなわち図８の位置情報で数値１が割り当てられた小空間Ｂの変化量）のみを順次読み出して、それらを図９に示すように並べていく。情報処理装置２１は、このようにして変化量情報を圧縮するようになっている。
【００８６】
なお、図９に示す変化量の列を、以下、圧縮した変化量情報という。また、図８に示した位置情報においても、各小空間Ｂの情報は０または１であるため、各小空間Ｂごとの情報をそれぞれ１ビットで配信することが可能となる。そのため、図８のように位置情報を０、１からなる数列として形成することで、情報の圧縮が図られている。さらに、位置情報（図８参照）や圧縮した変化量情報（図９参照）をさらに可逆的に圧縮するように構成することも可能である。
【００８７】
情報処理装置２１は、このような位置情報と圧縮した変化量情報の形成を、領域Ｒ１に属するすべての層Ｌ１〜Ｌｎ（図５参照）について順次行うことで、航空機３に配信する領域Ｒ１の乱気流の情報を圧縮して形成するようになっている。飛行に関する情報の他の情報についても、必要に応じて同様に位置情報と圧縮した変化量情報とを形成するようになっている。
【００８８】
なお、本実施形態では、制限空域に関する情報や地形に関する情報については、予め各小空間Ｂに０または１が割り当てられた情報が形成されて記憶手段２４（図１参照）に格納されるようになっている。そして、情報処理装置２１は、上記のように領域Ｒ１を設定した段階で、制限空域に関する情報や地形に関する情報の中から、領域Ｒ１の各層Ｌ１〜Ｌｎの各小空間Ｂに割り当てられた０、１の数値を読み出し、各層Ｌｍごとに図８に示した位置情報と同様の０、１からなる数列を形成する。このようにして、航空機３に配信する制限空域に関する情報や地形に関する情報を形成するようになっている。
【００８９】
情報処理装置２１は、以上のようにして設定した領域Ｒ１の情報と、乱気流の情報等の気象に関する情報や制限空域に関する情報、地形に関する情報、すなわち飛行に関する情報を、送受信装置２２（図１参照）を介して当該航空機３に配信するようになっている。
【００９０】
情報処理装置２１は、当該航空機３に対して、まず、領域Ｒ１についての情報を配信するようになっている。具体的には、領域Ｒ１に属する各層Ｌｍの各基準点（例えば図６の基準点Ｐｍ参照）の緯度、経度、高度の情報と、各層Ｌｍの高度方向の長さ、小空間Ｂが立方体形状に形成されていない場合には小空間Ｂの東西方向および南北方向の各長さ、各層Ｌｍの東西方向および南北方向の各個数等の、後述するように航空機３のコンピュータ３１内に領域Ｒ１を構築するために必要な情報が配信される。
【００９１】
続いて、情報処理装置２１は、乱気流の情報等の位置情報や圧縮した変化量情報を順次配信していき、当該航空機３に飛行に関する情報を配信するようになっている。その際、図８に示した０、１の数値からなる位置情報については、変化量情報の圧縮の際の読み出し順と同様に図８中の左上端の数値から右側に順次送信していき、その行を右端まで送信し終わると、続いて１行下側の行を左端から送信していくようにして、すべての数値を配信する。
【００９２】
以上のようにして、地上局２では、情報処理装置２１により、領域Ｒ１の設定、飛行に関する各情報の圧縮、および当該航空機３に対する配信が行われるようになっている。
【００９３】
なお、航空機３が地上局２の管理空域Ａrealから退出するまでの間、当該航空機３に所定の時間間隔で設定された領域Ｒ１の情報や飛行に関する各情報が配信されるようになっている。また、制限空域に関する情報や地形に関する情報については、航空機３が管理空域Ａrealに進入してきた時点で、予め管理空域Ａreal全域の情報を当該航空機３に配信しておき、それらに変更があった場合以外には情報を再配信しないように構成することも可能である。
【００９４】
［航空機における処理］
航空機３は、図１に示すように、コンピュータ３１と、アンテナ３４を有する送受信装置３２と、画像表示装置３３とを備えている。また、航空機３には、当該航空機３の緯度、経度、高度や速度等を計測するセンサ類３５が搭載されており、センサ類３５は計測した情報をコンピュータ３１に送信するようになっている。また、前述したように、航空機３は、センサ類３５が計測した自己の緯度、経度、高度の情報および速度の情報を送受信装置３２を介して地上局２に発信して知らせるようになっている。
【００９５】
航空機３のコンピュータ３１は、送受信装置３２を介して地上局２から配信された前述した領域Ｒ１に属する各層Ｌｍの各基準点Ｐｍ等の領域Ｒ１の情報を受信すると、その情報を記憶手段３６に格納するとともに、その情報に基づいて、コンピュータ内の仮想空間上に、各小空間Ｂを有する各層Ｌｍからなる領域Ｒ１を構築するようになっている。
【００９６】
そして、地上局２から飛行に関する情報、すなわち乱気流の情報等の位置情報や圧縮した変化量情報を含む気象に関する情報や制限空域に関する情報、地形に関する情報が配信されてくると、コンピュータ３１は、それらを記憶手段３６に順次格納するとともに、地上局２の情報処理装置２１による情報の形成手順と逆の手順でそれらの情報を順次復元していくようになっている。
【００９７】
具体的には、例えば図８に示した乱気流の情報の場合、位置情報の１番目の数値は左隣の数値から変化がないことを示す０であり、航空機３のコンピュータ３１に構築された仮想空間上の層Ｌｍにおいても図中の層Ｌｍの最左列のさらに左隣は数値０とされるため、図１０に示すように、層Ｌｍの左上端の小空間Ｂには０が復元される。そして、図８の位置情報の場合、１番目から７番目まで０が続くため、図１１に示すように、航空機３のコンピュータ３１の仮想空間上の層Ｌｍの最上行には左端から７個の０が復元される。
【００９８】
続いて、位置情報の８番目の数値は左隣の小空間Ｂに割り当てられた数値から変化することを示す１であるから、コンピュータ３１は、ここで図９に示した圧縮した変化量情報の１番目の数値を参照する。そして、１番目の数値が−１であり、前述したように左隣の数値から１増加させることを意味するものであるから、コンピュータ３１は、図１２に示すように、層Ｌｍの最上行の左端から８番目の小空間Ｂに１を復元させる。
【００９９】
位置情報の９番目の数値は左隣の数値から変化がないことを示す０であるから、コンピュータ３１は、図１３に示すように、層Ｌｍの最上行の左端から９番目の小空間Ｂに、８番目の小空間Ｂと同じ１を復元させる。そして、図８の位置情報の場合、９番目から１７番目まで０が続くため、図１４に示すように、コンピュータ３１は、層Ｌｍの最上行の左端から９番目から１７番目までの小空間Ｂに、８番目の小空間Ｂと同じ１を復元させる。
【０１００】
そして、位置情報の１８番目の数値は１であるから、コンピュータ３１は、上記と同様にして今度は図９に示した圧縮した変化量情報の２番目の数値を参照し、左隣の数値から１減少させることを意味する１であるから、図１５に示すように、層Ｌｍの最上行の左端から１８番目の小空間Ｂに０を復元させる。同様に、１９番目および２０番目も０とする。
【０１０１】
続いて、位置情報の２１番目の数値、すなわちこの場合は層Ｌｍの上から２行目の最左端の小空間Ｂに対応する数値が、左隣の数値から変化することを示す１であり、図９に示した圧縮した変化量情報の３番目の数値が−４であるから、図１６に示すように、コンピュータ３１は、層Ｌｍの上から２行目の最左端の小空間Ｂに４を復元させる。また、位置情報の２２番目の数値も１であり、図９に示した圧縮した変化量情報の４番目の数値が４であるから、コンピュータ３１は、層Ｌｍの上から２行目の左端から２番目の小空間Ｂに４−４である０を復元させる。
【０１０２】
コンピュータ３１は、層Ｌｍの各行について同様にして小空間Ｂに割り当てられた数値を順時復元していき、図６に示した層Ｌｍの乱気流の情報を復元する。また、この作業を領域Ｒ１のすべての層Ｌ１〜Ｌｎについて行うことで、領域Ｒ１の全小空間Ｂについて乱気流の情報を復元するようになっている。コンピュータ３１は、他の飛行に関する情報についても、位置情報と圧縮した変化量情報の形で配信されてきたものについては同様にして復元するようになっている。
【０１０３】
コンピュータ３１は、このようにして復元した領域Ｒ１についての気象に関する情報等の飛行に関する各情報をそれぞれ記憶手段３６に格納するようになっている。
【０１０４】
また、コンピュータ３１は、復元した領域Ｒ１についての飛行に関する各情報に基づいて、それらの情報を画像表示装置３３の１つの画面上に表示させてパイロット等が一元的に管理できるように構成されている。
【０１０５】
具体的には、コンピュータ３１は、センサ類３５から送信されてくる自己の緯度、経度、高度の情報に基づいて、仮想空間上に自己の現在位置を３次元的に対応付け、仮想空間上に構築した領域Ｒ１との位置関係を把握するようになっている。なお、当該航空機３はその速度に応じて時々刻々その位置が移動するため、仮想空間上の現在位置も時々刻々変化する。
【０１０６】
そして、パイロット等により図示しない入力手段を介して画像表示装置３３の画面上に飛行に関する情報を表示することが指示された場合には、コンピュータ３１は、領域Ｒ１の各層Ｌ１〜Ｌｎのうち表示に必要となる各情報を記憶手段３６から読み出して画像表示装置３３の画面３３ａ上に例えば図１７から図１９の各図に示すように表示させるようになっている。
【０１０７】
図１７から図１９は、飛行に関する各情報を画像表示装置の画面に表示される場合の表示例を表す図であり、図１７では航空機３の現在の高度に相当する高度の層Ｌｍの各情報をトラックアップ表示させた状態が、図１８では航空機３の現在の高度に相当する高度の層Ｌｍの各情報をノースアップ表示させた状態が、図１９では航空機３の進行方向を含む鉛直面について各情報を鉛直面表示させた状態が、それぞれ例示されている。
【０１０８】
なお、当該航空機３が図１７、図１８では画面３３ａの中央に表示され、図１９では画面３３ａの左側に表示されている。図１７、図１８において当該航空機３右方の◇の表示は他の航空機４の位置を表す表示である。さらに、各図中のＡＢＣの表示はそれぞれ３次元移動経路点を表し、図１７、図１８の細長の長方形の表示および図１９の平行四辺形状の表示は到達目標である空港５を表す表示である。
【０１０９】
また、各図の画面３３ａには、前述した領域Ｒ１の各小空間Ｂが正方形状に表現される。そして、飛行に関する情報の気象に関する情報のうち、降雨量の情報（取り得る数値は０〜２）や乱気流の情報（取り得る数値は０〜６）については、０でない数値が割り当てられた小空間Ｂの位置がそれらを表す数値に応じてグレースケールの濃淡や緑、黄、赤等の所定の色で区別されて表示されている（各図において小空間Ｂａで示される部分参照）。
【０１１０】
さらに、気象に関する情報のうち、風向・風速の情報（３次元ベクトル）については、各小空間Ｂの位置に、図１７、図１８では東西方向および南北方向の２成分を有するベクトルとして矢印表示され、図１９では風向・風速の３次元ベクトルを当該航空機３の進行方向を含む鉛直面に投影した２次元ベクトルとして矢印表示されている（各図の小空間Ｂｂで示される部分参照）。また、各図の表示例では表示がないが、雷の情報（取り得る数値は０、１）は、雷が発生していることを表す数値１が割り当てられている小空間Ｂの画面３３ａ上の位置に稲妻のマークが表示されるようになっている。
【０１１１】
さらに、各図では、飛行に関する情報のうち、制限空域に関する情報（取り得る数値は０、１）については、制限空域であることを表す数値１が割り当てられた小空間Ｂの位置が着色されて表示されている（各図の小空間Ｂｃで示される部分参照）。
【０１１２】
また、図１８に示すように、地形に関する情報（取り得る数値は０、１）ついても、地表や地中等の地形上進入できない領域に対応する領域であることを表す数値１が割り当てられた小空間Ｂの位置が制限空域とは別の色で着色されて表示されている（図１８の小空間Ｂｄで示される部分参照）。なお、例えばトラックアップ表示やノースアップ表示等の水平面表示を行う場合に、領域Ｒ１の当該層Ｌｍの上下の所定の範囲の標高を、予め入力されている等高線で表示された地図等で表示するように構成することも可能である。
【０１１３】
コンピュータ３１は、画像表示装置３３の画面３３ａに例えば図１７、図１８に示したように水平面表示がなされている状態で、パイロット等により入力手段を介して他の高度の情報の表示が指示された場合には、領域Ｒ１の各層Ｌ１〜Ｌｎのうち、指示された高度に相当する高度の層Ｌの各情報を記憶手段３６から読み出して、上記と同様に画像表示装置３３の画面３３ａ上に表示させるようになっている。
【０１１４】
また、画像表示装置３３の画面３３ａに例えば図１９に示したように鉛直面表示がなされている状態で、パイロット等により他の鉛直面における情報の表示が指示された場合には、領域Ｒ１の各小空間Ｂのうち、指示された鉛直面を含む各小空間Ｂの各情報を記憶手段３６から読み出して、上記と同様に画像表示装置３３の画面３３ａ上に表示させるようになっている。
【０１１５】
このように、本実施形態では、航空機３のコンピュータ３１においては、仮想空間上に領域Ｒ１が構築され、その各層Ｌ１〜Ｌｎの各小空間Ｂに飛行に関する情報が復元されて記憶手段３６に格納されている。そのため、それらを適宜読み出すことで、複数種類の飛行に関する情報を、上記のように容易に水平面表示させたり鉛直面表示させたりすることが可能となり、また、図示を省略するが、容易に鳥瞰表示等のような立体表示を行わせることが可能となる。また、このように、複数種類の飛行に関する情報を画像表示装置３３の１つの画面３３ａに表示させることで、パイロット等がそれらの情報を一元的に管理することが可能となる。
【０１１６】
また、本実施形態では、上記のように航空機３のコンピュータ３１で仮想空間上に構築された領域Ｒ１の各層Ｌ１〜Ｌｎの各小空間Ｂに飛行に関する情報が復元されて記憶手段３６に格納されているため、水平面表示や鉛直面表示、立体表示を容易に切り替えることが可能となる。例えば図１７や図１８に示した水平面表示では、当該航空機３の近傍では風速が小さい風が吹いているように見えるが、図１９に鉛直面表示すると略下向きに強い風が吹いていることが分かる。このように、表示を容易に切り替え可能とすることで、例えば水平面表示のみでは正確に表しきれない実際の風向や風速をパイロット等が迅速かつ的確に把握することが可能となる。
【０１１７】
［効果］
以上のように、本実施形態に係る航空機用情報送受信システム１によれば、管理空域Ａrealを３次元的に細分化して各小空間Ｂにおける飛行に関する情報を航空機３に配信する際に、地上局２は、管理空域Ａreal内に当該航空機３に情報を配信する領域Ｒ（または領域Ｒ１）を設定し、飛行に関する情報を位置情報と変化量情報とに分離し、変化量情報を圧縮し、位置情報と圧縮した変化量情報とを当該航空機３に配信する。
【０１１８】
その際、位置情報は、飛行に関する情報の数値が変化する領域Ｒ内の小空間Ｂの位置を０、１で表す数列として形成することができ、各位置の情報がそれぞれ１ビットで形成されるため、位置情報は圧縮された情報となる。また、ＪＰＥＧ圧縮等のようにある小空間Ｂの情報が周囲の他の小空間Ｂの情報と混じりあわないため、領域Ｒの小空間Ｂの情報を正確に復元することが可能となり、情報が変化する空間同士の境界を鮮明に表現することが可能となる。また、各位置における情報の数値の変化量を表す変化量情報を、例えば位置情報の数値１が割り当てられた各小空間における変化量のみを列記して数列化することで、高圧縮率で圧縮した変化量情報を形成することが可能となる。
【０１１９】
このように、本実施形態に係る航空機用情報送受信システム１では、気象等の飛行に関する情報から形成した位置情報と変化量情報とをそれぞれ可逆的に高圧縮率で圧縮して配信することが可能となる。そのため、航空機３で飛行に関する情報を正確に復元することが可能となるとともに、高圧縮率で圧縮された情報を短時間で高速に配信することが可能となり、情報のリアルタイム性が確保される。
【０１２０】
さらに、航空機３側では、地上局２が管理空域Ａreal内に設定した領域Ｒ（または領域Ｒ１）を自らのコンピュータ３１内に構築し、その領域Ｒの各小空間Ｂに飛行に関する情報を復元できるため、それに基づいて複数種類の飛行に関する情報を１つの画面３３ａ上に表示することが可能となる。そのため、パイロット等がその画面３３ａを見るだけで気象や制限空域、地形等の情報を一元的に把握することが可能となり、情報を総合的に把握して管理することが可能となる。また、それとともに、パイロット等の情報収集の負担を軽減することが可能となる。
【０１２１】
［変形例］
なお、上記の実施形態では、飛行に関する情報のうち、気象に関する情報、制限空域に関する情報および地形に関する情報をそれぞれ個別に形成して配信する場合について説明した。しかし、例えば制限空域に関する情報や地形に関する情報の形成の仕方を工夫することで、それらの情報を、気象に関する情報とともに１つの情報として形成することが可能である。
【０１２２】
例えば、それらの情報を気象に関する情報の中の乱気流の情報に入れ込む場合について説明する。乱気流の情報は、図６に示したように、乱気流がないレベル（０）から危険な乱気流が発生しているレベル（６）まで７段階に分類されて各段階に０〜６の数値が割り当てられて形成される。
【０１２３】
そこで、例えば、図２０に示すように、乱気流の情報中に、制限空域に関する情報や地形に関する情報を、それぞれ乱気流の情報における各段階の数値範囲（０〜６）を越える値で定義して書き込むことで、それらの情報を乱気流の情報に入れ込んで１つの情報として航空機３に配信することが可能となる。図２０の例では、数値８が対応付けられた各小空間Ｂの領域Ｓが制限空域に対応し、数値９が対応付けられた各小空間Ｂの領域Ｔが地表や地中等の地形上進入できない領域に対応する。
【０１２４】
なお、制限空域に関する情報や地形に関する情報を表すいずれかの数値或いは両方の数値を負の値として定義してもよい。また、上記のように制限空域と地形とを異なる数値で定義すれば、航空機３側でそれらを区別して認識することが可能となる。
【０１２５】
また、図２０のように情報を形成した場合も、上記の実施形態と同様の要領で位置情報（図２１参照）や圧縮した変化量情報（図２２参照）を形成することが可能であり、それに基づいて航空機３側で上記の実施形態と同様の要領で情報を復元することが可能となる。
【０１２６】
また、航空機３側では、復元した情報における各小空間Ｂに割り当てられた数値を参照して乱気流の情報と制限空域に関する情報と地形に関する情報とを分離することも可能となる。なお、制限空域に関する情報と地形に関する情報を乱気流の情報以外の情報に入れ込むように構成することも可能であり、制限空域に関する情報と地形に関する情報のいずれか一方のみを入れ込むように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本実施形態に係る航空機用情報配信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】情報処理装置内の仮想空間上の管理空域を分割して形成される小空間を説明する図である。
【図３】情報処理装置内の仮想空間上に設定される航空機周囲の領域を説明する図である。
【図４】図３の領域に基づいて設定される航空機に飛行に関する情報を配信する直方体形状の領域を説明する図である。
【図５】航空機の上昇率等に基づいて設定される領域を説明する図である。
【図６】領域の１つの層の各小空間に数値が割り当てられた乱気流の情報の例を示す図である。
【図７】図６の各小空間の数値に基づいて形成される変化量情報を示す図である。
【図８】図７の変化量情報に基づいて形成された位置情報を示す図である。
【図９】図７の変化量情報と図８の位置情報とに基づいて形成された圧縮した変化量情報を示す図である。
【図１０】図８の位置情報と図９の圧縮した変化量情報に基づいて乱気流の情報を復元する手順を説明する図である。
【図１１】図８の位置情報と図９の圧縮した変化量情報に基づいて乱気流の情報を復元する手順を説明する図である。
【図１２】図８の位置情報と図９の圧縮した変化量情報に基づいて乱気流の情報を復元する手順を説明する図である。
【図１３】図８の位置情報と図９の圧縮した変化量情報に基づいて乱気流の情報を復元する手順を説明する図である。
【図１４】図８の位置情報と図９の圧縮した変化量情報に基づいて乱気流の情報を復元する手順を説明する図である。
【図１５】図８の位置情報と図９の圧縮した変化量情報に基づいて乱気流の情報を復元する手順を説明する図である。
【図１６】図８の位置情報と図９の圧縮した変化量情報に基づいて乱気流の情報を復元する手順を説明する図である。
【図１７】航空機の画像表示装置の画面にトラックアップ表示された飛行に関する各情報の表示例を表す図である。
【図１８】航空機の画像表示装置の画面にノースアップ表示された飛行に関する各情報の表示例を表す図である。
【図１９】航空機の画像表示装置の画面に鉛直面表示された飛行に関する各情報の表示例を表す図である。
【図２０】領域の１つの層において１つにまとめられた乱気流の情報と制限空域に関する情報と地形に関する情報の例を示す図である。
【図２１】図２０の情報に基づいて形成された位置情報を示す図である。
【図２２】図２０の情報と図２１の位置情報とに基づいて形成された圧縮した変化量情報を示す図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  航空機用情報送受信システム
２  地上局
３  航空機
３３  画像表示装置
３３ａ  画面
Ａreal  管理空域
Ｂ  小空間
Ｌ、Ｌ１〜Ｌｎ、Ｌｍ  層
Ｒ、Ｒ１  領域
【図１】
0005276348.tif 000002
【図２】
0005276348.tif 000003
【図３】
0005276348.tif 000004
【図４】
0005276348.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005276348.tif 000007
【図７】
0005276348.tif 000008
【図８】
0005276348.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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