(57)【要約】離れた物体の形状を得るためのレーザパルスを用いて航空機を検出し、識別し、かつドック入れするためのシステムはまず、物体を見つけて識別するまでゲートの前方の領域を走査する。物体が識別されたら、システムは物体を追跡する。システムはまた、物体の近くのエプロンの領域を監視し、地上補修車両などの障害物を検出する。システムはまた、レーザパルスを分析して、それらのパルスが固体の物体から反射されたのか、または霧もしくはその他の結露もしくは降水から反射されたのかを判定し、結露または降水を固体の物体と誤って識別するのを回避する。
2004523746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）光パルスを物体上および領域内に投射して反射パルスを生成する段階、
（b）第1組の反射パルスを検出器で受け取る段階、
（c）反射パルスに基づいて物体を識別する段階、ならびに
（d）領域内に障害物が存在するかどうかを反射パルスに基づいて判定する段階
を含む、検出された物体を識別し、物体の近くの領域に障害物が存在するかどうかを判定する方法。
【請求項２】
段階（a）が、（i）物体上に第1組の光パルスを投射する段階、および（ii）領域内に第2組の光パルスを投射する段階を含み、
段階（c）が、第1組の光パルスからの反射パルスを用いて行われ、かつ
段階（d）が、第2組の光パルスからの反射パルスを用いて行われる、請求項1記載の方法。
【請求項３】
段階（a）の間、第1組の光パルスと第2組の光パルスが交互に投射される、請求項2記載の方法。
【請求項４】
第2組の光パルスが領域内に複数回投射されて、領域から少なくとも第1組および第2組の反射パルスが生成され、かつ
第1組の反射パルスにおいて障害物が検出された場合、障害物が移動しているかどうかが、第2組の反射パルスを用いて判定される、請求項2記載の方法。
【請求項５】
障害物が移動していないと判定された場合、第2組の光パルスが再び領域内に投射され、少なくとも第3組の反射パルスが生成され、かつ段階（d）が、依然として障害物が存在するかどうかを第3組の反射パルスから判定する段階を含む、請求項4記載の方法。
【請求項６】
第2組の光パルスが、複数の垂直角度に向けられた光パルスを含む、請求項2記載の方法。
【請求項７】
段階（d）の間、地上のあるレベルよりも下方から反射された反射パルスは無視される、請求項2記載の方法。
【請求項８】
物体が識別された後、
（e）物体がゲートの方へ移動する際に物体を追跡する段階、ならびに
段階（e）の間、段階（a）、（b）、および（d）を続行し、物体がゲートの方へ移動する際に物体を検出する段階
をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項９】
物体が航空機であり、かつ領域が航空機のエプロンである、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
検出すべき障害物が、航空機が障害物に衝突した場合に航空機に損害をもたらす障害物である、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
検出すべき障害物が、航空機を補修するための地上補修車両である、請求項10記載の方法。
【請求項１２】
（a）光パルスを領域内に投射して反射パルスを生成する段階、
（b）第1組の反射パルスを検出器で受け取る段階、
（c）反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定する段階、および
（d）段階（c）において反射パルスが凝縮または降水に起因しないと判定された場合、反射パルスに基づいて物体を検出する段階
を含む、結露または降水が存在する可能性のある領域内で物体を検出する方法。
【請求項１３】
段階（c）において反射パルスが結露または降水に起因すると判定された場合、結露または降水を通して物体が検出されるまで段階（a）および（b）が続行される、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
物体が航空機であり、かつ
段階（c）において反射パルスが結露または降水に起因すると判定された場合、航空機ドック入れシステムの性能の低下を航空機のパイロットに示すように航空機ドック入れディスプレイが制御される、
航空機ドック入れディスプレイを含む航空機ドック入れシステムで実施される、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
段階（c）が、
（i）反射パルスの空間分布を表す量を算出する段階、および
（ii）段階（c)(i）で算出された量を用いて、反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定する段階
を含む、請求項12記載の方法。
【請求項１６】
量が、反射パルスの空間位置の不規則性の基準である、請求項15記載の方法。
【請求項１７】
段階（c)(i）が、
（A）互いに隣接する反射パルスに関する距離値間の差を算出する段階、
（B）段階（c)(i)(A）において算出された差がしきい値よりも小さな反射パルスを無効とする段階、
（C）同じ符号を持つ距離変化を有する任意の3つの隣接する反射パルスを無効とする段階、および
（D）段階（c)(i)(A）から（c)(i)(C）の後に残った反射パルスの数を反射パルスの総数で割った商を算出する段階
を含む、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
光パルスを物体上および領域内に投射して反射パルスを生成するための光源、
第1組の反射パルスを受け取るための検出器、ならびに
反射パルスに基づいて物体を識別し、領域内に障害物が存在するかどうかを反射パルスに基づいて判定するための計算装置
を含む、検出された物体を識別し、物体の近くの領域に障害物が存在するかどうかを判定するためのシステム。
【請求項１９】
光源が、物体上に第1組の光パルスを投射し、かつ領域内に第2組の光パルスを投射し、
計算装置が、第1組の光パルスからの反射パルスを用いて物体を識別し、障害物が存在するかどうかを、第2組の光パルスからの反射パルスを用いて判定する、
請求項18記載のシステム。
【請求項２０】
光源が、第1組の光パルスと第2組の光パルスを交互に投射する、請求項19記載のシステム。
【請求項２１】
第2組の光パルスが領域内に複数回投射されて、領域から少なくとも第1組および第2組の反射パルスが生成され、かつ
第1組の反射パルスにおいて障害物が検出された場合、障害物が移動しているかどうかが、第2組の反射パルスを用いて判定される、
請求項19記載のシステム。
【請求項２２】
障害物が移動していないと判定された場合、第2組の光パルスが再び領域内に投射されて、少なくとも第3組の反射パルスが生成され、かつ、計算装置が、依然として障害物が存在するかどうかを第3組の反射パルスから判定する、請求項21記載のシステム。
【請求項２３】
第2組の光パルスが、光源によって複数の垂直角度に向けられた光パルスを含む、請求項19記載のシステム。
【請求項２４】
計算装置は、障害物が存在するかどうかを判定する際に、地上のあるレベルよりも下方から反射された反射パルスを無視する、請求項19記載のシステム。
【請求項２５】
物体が識別された後、計算装置は、物体がゲートの方へ移動する際に物体を追跡し、かつ、光源、検出器、および計算装置は、物体がゲートの方へ移動する間動作して、物体がゲートの方へ移動する際に物体を検出する、請求項18記載のシステム。
【請求項２６】
光パルスを領域内に投射して反射パルスを生成する光源、
第1組の反射パルスを検出器で受け取る検出器、および
反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定し、かつ、反射パルスが凝縮または降水に起因しないと判定された場合、反射パルスに基づいて物体を検出するための計算装置
を含む、結露または降水が存在する可能性のある領域において物体を検出するためのシステム。
【請求項２７】
反射パルスは結露または降水に起因すると計算装置が判定した場合、結露または降水を通して物体が検出されるまで光源および検出器が動作し続ける、請求項26記載のシステム。
【請求項２８】
反射パルスは結露または降水に起因すると計算装置が判定した場合、計算装置が、航空機ドック入れシステムの性能の低下を示すように航空機ドック入れディスプレイを制御する、
航空機ドック入れディスプレイを含む航空機ドック入れシステムにおいて実施される、請求項27記載のシステム。
【請求項２９】
計算装置が、
（i）反射パルスの空間分布を表す量を算出すること、および
（ii）反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを量を用いて判定すること
によって、反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定する、請求項26記載のシステム。
【請求項３０】
量が、反射パルスの空間位置の不規則性の基準である、請求項29記載のシステム。
【請求項３１】
計算装置が、
（A）互いに隣接する反射パルスに関する距離値間の差を算出すること、
（B）段階（A）で算出された差がしきい値よりも小さい反射パルスを無効とすること、
（C）同じ符号を持つ距離変化を有する任意の3つの隣接する反射パルスを無効とすること、および
（D）段階（A）から（C）の後に残った反射パルスの数を反射パルスの総数で割った商を算出すること
によって上記の量を算出する、請求項30記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明分野
本発明は、航空機ドック入れシステムに関し、より具体的には、ドック入れ前およびドック入れ中に障害物についてエプロンを自動検査するため、ならびにドック入れシステム前方の霧および降雪を検出するための航空機ドック入れシステムの安全性を向上させることに関する。本発明は、そのようなシステム上で実施される方法にさらに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
近年、乗客、貨物、ならびに、離陸、着陸、および航空機のその他地上での交通量を含む、その他航空機の交通量が著しく増大している。さらに、貨物を降ろし、かつ運搬作業および航空機全体の持続的なメンテナンスおよびサポートを行うのに必要な地上支援車両の数が著しく増えている。このように地上の交通量が実質的に増大しているため、離着陸場での航空機のドック入れおよび識別の制御性および安全性を高めることが必要になっている。
【０００３】
このために、本出願に記載されたのと同じ発明者に2000年2月8日に公布され、参照として本明細書に組み入れられる米国特許第6,023,665号は、離れた物体の形状を得るためのレーザパルスを用いて航空機を検出し、識別し、ドック入れするためのシステムを開示している。このシステムはまず、物体を見つけて識別するまでゲートの前方の領域を走査する。物体が航空機として識別されると、システムは航空機を追跡する。システムは、形状から得た情報を用いることによって、航空機の種類、停止点からの距離、および航空機の横方向位置をリアルタイムに表示することができる。本システムの動作モードには、物体が検出されて航空機であると判定されるような捕捉モード、および、航空機の種類が検証されて、ゲートに向かう航空機の動きが監視されるような追跡モードが含まれる。
【０００４】
図1Aを参照すると、10として大まかに示された、上記で引用した特許のドック入れ案内システムにより、物体のコンピュータ処理された位置、物体の正体の確認、および物体の追跡が可能になり、ここで物体は好ましくは航空機12である。動作時には、管制塔14は、いったん航空機12を着陸させたら、航空機がゲート16に近づいていること、および予想される航空機の種類（すなわち、747、L-1011など）をシステムに知らせる。次いで、システム10が航空機12として識別する物体を見つけるまで、システム10は、ゲート16の前方の領域19を走査する。システムは次いで、航空機12の測定された形状を、予想される種類の航空機の基準形状と比較し、予想される航空機のその他の形状基準特性を評価する。見つかった航空機が、停止位置よりも最小指定距離（たとえば、12m）分前において、予想される形状および他の基準に一致しない場合、システムは、管制塔14に知らせるか信号を発し、停止サインを表示し、シャットダウンする。
【０００５】
物体が予想される航空機12である場合、システム10は、適切な停止点までの残りの距離および航空機12の横方向位置をリアルタイムにパイロットに表示することによって航空機12をゲート内まで追跡する。航空機12の横方向位置はディスプレイ18上に表示され、これによりパイロットは、航空機の位置を補正して、ゲート16に正しい角度から接近することができる。航空機12がその停止点まで来ると、この事実がディスプレイ18上に示され、パイロットは航空機を停止させる。
【０００６】
図1Bを参照すると、システム10は、レーザ距離計（LRF）20、2枚の鏡21、22、ディスプレイユニット18、2つのステップモータ24、25、およびマイクロプロセッサ26を含んでいる。適切なLRF製品は、Laser Atlanta Corporationから販売されており、レーザパルスを放出し、離れた物体から反射されたこれらのパルスの反射を受け、これらの物体までの距離を算出することができる。
【０００７】
システム10は、LRF20のシリアル・ポートとマイクロプロセッサ26との間に接続部28が形成されるように構成されている。この接続部を介して、LRF20は測定データを約400分の1秒ごとにマイクロプロセッサ26に送信する。システム20において大まかに23で示されたハードウェア構成要素は、プログラムされたマイクロプロセッサ26によって制御される。さらに、マイクロプロセッサ26はディスプレイ18にデータを供給する。ディスプレイユニット18は、パイロットとのインタフェースとして、ゲート16の上方に配置され、航空機がその停止点29からどれだけ離れているか、システムにより接近しているとみなされている航空機30の種類、および航空機の横方向位置をパイロットに示す。パイロットは、航空機がゲートに正しい角度で到達するように航空機12のゲート16への接近をこのディスプレイを用いて調整することができる。ディスプレイ18が誤った航空機の種類30を示している場合、パイロットは、損害が生じる前に接近を中止することができる。この二重検査によって、乗客、航空機、および空港施設の安全が確保される。というのは、737を予期しているゲートにおいて、より大きな747をドック入れすることをシステムが試みた場合、大規模な損害が発生する可能性があるからである。
【０００８】
ディスプレイ18だけでなく、マイクロプロセッサ26は、LPF20からのデータを処理し、マイクロプロセッサ26とステップモータ24、25との接続部32を通じてレーザ20の方向を調節する。ステップモータ24、25は、鏡21、22に連結されており、マイクロプロセッサ26からの命令に応答して鏡21、22を移動させる。したがって、マイクロプロセッサ26は、ステップモータ24、25を制御することによって、鏡21、22の角度を変えることができ、LRF20からのレーザパルスを目標に当てることができる。
【０００９】
鏡21、22は、レーザパルスを空港の滑走路上で外側に反射することによってレーザを目標に当てる。好ましい態様では、LRF20は移動しない。レーザによる走査は鏡を用いて行われる。一方の鏡22はレーザの水平角度を制御し、もう一方の鏡21は垂直角度を制御する。マイクロプロセッサ26は、ステップモータ24、25を作動させることによって、鏡の角度、およびしたがってレーザパルスの方向を制御する。
【００１０】
システム10は水平鏡22を制御し、Escap EDM-453ステップモータによる1ステップ当たり16マイクロステップに相当する約0.1°の角度刻みで±10°の角度以内の連続的な水平走査を行う。1角度刻みは、読取りユニットからの各応答ごと、すなわち、約2.5msごとに実施される。垂直鏡21は、2.5msごとに1刻みの、約0.1°の角度刻みで+20°から-30°の間の垂直走査を行うように制御されうる。垂直鏡は、機首の高さを求めるとき、および航空機12を識別するときに垂直方向に走査するのに用いられる。追跡モード中には、垂直鏡21が、航空機12の機首先端を追跡する水平走査を維持させるように連続的に調整される。
【００１１】
上記で引用した特許で開示されたシステムは、航空機を検出する間、ドック入れ領域のエプロンにおいて地上支援車両またはその他の物体も検出しない。パイロットの視界が限られているので、航空機はそのような地上支援車両またはその他の物体と衝突する恐れがある。さらに、霧の発生時または降雪時、特に前者において、システムが誤った警告を発する可能性がある。
【００１２】
霧は、このシステムでは10mから25mの間に見えることが非常に多い。この距離が停止位置に近づくと、または停止位置の領域に入ると、システムは、霧によって捕捉手順がトリガされた場合、ゲート妨害条件またはID失敗条件を生成する。捕捉手順では、捕捉された物体が霧である可能性が非常に高く、航空機が現れたらドック入れ手順を妨害しないことを認識する方法が必要である。
【００１３】
霧発生状態中に得られるログファイルにおいて、霧は、システム前方の固体物体のように報告されることが示されている。霧に対する走査はほぼ100%のエコーを報告することが多く、エコーは互いに数デシメートルの距離しか変化しない。降雪はより大きく広がることが多く、5m〜10m広がった60%から80%のエコーが得られる。したがって、雪は一般に霧よりも検出するのが容易である、すなわち、固体の物体と区別するのが容易である。図2Aおよび図2Bは霧のサンプル画像を示し、一方図2Cおよび図2Dは雪のサンプル画像を示している。
【発明の開示】
【００１４】
発明の概要
上記のことから、当技術分野において、従来技術における上述の問題を克服する航空機検出システムが必要であることは明らかである。したがって、本発明の目的は、エプロンにある物体の検出を可能にすることである。
【００１５】
もう一つの目的は、ゲートまで前進することが安全であるか、それとも衝突の危険があるかに関してパイロットの判断を支援することである。
【００１６】
本発明のもう一つの目的は、霧および雪の正確な検出を可能にすることである。
【００１７】
上記およびその他の目的を達成するために、本発明は、ドック入れの前およびドック入れ中に、障害物に関してエプロンを自動的に検査する航空機検出のためのシステムおよび方法に関する。航空機はゲートに高速で接近するので、ドック入れ機能に対する影響が最小限に抑えられるように障害物の検査がシステムを占有する時間が最小限になることが必須である。幅の狭い本体を有する航空機の翼が通るか、または幅の広い本体を有する航空機のエンジンが通る領域を検査することが特に重要であると仮定される。また、センターラインのブリッジ側におけるエプロンの検査は、その反対側の検査ほど重要ではないことも仮定される。これは、補修車両の大部分の移動が反対側で行われるからである。したがって、光学軸がセンターラインの左側、たとえば5°を指し、したがって、システムの水平走査範囲を最大限に活用するようにスキャナ・ユニットを取り付けることができると仮定される。
【００１８】
本発明は、捕捉条件をトリガしたレーザ掃引を分析することによって霧および降雪を検出する航空機検出のためのシステムおよび方法にさらに関する。捕捉された物体までの測定距離が物体の幅にわたって不規則に（非確定的に）変動することが判明した場合、この物体は霧/雪条件を有する可能性があるとみなされる。霧条件を有する可能性がある場合、システムによって追跡フェーズの有効な目標とはみなされず、したがって、システムは捕捉モードのままである。霧条件が優勢である場合、システムは、警告メッセージを表示することによってパイロット/スタンド（stand）・オペレータに知らせる。このような条件の下では、航空機が霧を通して見えるようになったらすぐにシステムが航空機を捕捉することができると考えられるので、パイロットは注意しながらスタンド領域への接近を続けることが意図される。
【００１９】
霧条件が検出されると、ディスプレイは標準捕捉表示から、航空機の種類および、視程が低くなったために性能が低下したことを示す「低下（DOWNGRADED）」または「低視程（LOW VISB）」などのメッセージとを交互に示す表示に切り換わる。対応するメッセージがオペレータ・パネルに表示される。
【００２０】
本発明の任意の態様または各態様の組合せは、適切な修正を施すことによって、上記で参照した特許のシステムにおいて実施されうる。
【００２１】
添付の図面を参照して、本発明の好ましい態様を詳細に説明する。
【００２２】
好ましい態様の詳細な説明
次に、図面を参照して、本発明の様々な好ましい態様について詳細に説明するが、ここで、全体にわたって同じ参照番号は同じ構成要素または動作段階を指す。まず、エプロン検査の好ましい態様を開示し、次いで霧検出の好ましい態様を開示する。2つの態様を別々に開示するが、これらの態様を組み合わせてよいことが理解されよう。
【００２３】
まず、エプロン検査態様を開示する。地上支援車両は通常左側から航空機に接近するので、エプロン検査の好ましい態様を、これに基づいて開示する。もちろん、地上支援車両が右側から接近することが予想される場合、それに応じてエプロン検査を変更することができる。
【００２４】
図3は、検査すべき領域を示している。ドック入れシステムの水平走査範囲は±10°であると仮定される。センターラインから右に5°の走査では、パイロットが支援を必要としない領域しかカバーされないので、エプロン検査はセンターラインの左側でのみ行われる。10°のエプロン走査角度では、B737と同じサイズの航空機の場合、右側の翼先端の前方の、約60mの内側限界までの領域がカバーされる。ここでは、幅の広い航空機の内側エンジンが通る、約48mまでの領域もカバーされる。これは、B737の場合の機首位置約45mおよびB747の場合の機首位置約25mに対応する。検出すべき最小の物体は、以下の寸法を有すると仮定される：幅1mおよび高さ1.5m。エプロン検査機能では、地上要員が停止位置に存在できるように、停止位置（機首）+5mよりも近いエコーは全て無視される。
【００２５】
図4は、地上抑制に使用される走査形状を示す。たとえば積雪による地上エコーに対する問題を軽減するために、地上からある高さgよりも下方にあるすべてのエコーが無視される。したがって、測定距離lが次式によって与えられるlgよりも大きい場合、エコーは無視される：
lg = （レーザ高さ-g）/sinγ
式中、γ=δ+β
δ=arcsin（レーザ高さ/lmax）
β=「基準ビーム」を基準とする垂直角度
lmax=センターラインを定義する際に得られる「基準ビーム」の長さ
レーザ高さ=センターライン定義手順中に自動的に算出される値。
地上高の変動のためにいくつかのレーザ高さ値が存在する場合、以下に与える実際の「カバー範囲」に相当する値が用いられる。
【００２６】
エプロン検査用の垂直走査角度について図5を参照して説明する。したがって、高さがhである物体を検出するためには、走査においてgからhの間の高さの物体をヒットする必要がある。
【００２７】
検査すべき領域をカバーするのに数回の走査が使用される。各走査間に必要とされる角度刻みdγは、次式によって与えられる。
2004523746.tif 000003
【００２８】
一例として、30mから100mまでの領域をカバーすると仮定する。この場合、有効範囲および走査角度γ（°）についての以下の2つの例が与えられる。どちらの例でも、レーザ高さ=5mである。第1の例では、h=1.5mおよびg=0.5mである。得られるγおよび有効範囲mの値を表1に示す。
【００２９】
【表１】
2004523746.tif 000004
【００３０】
第2の例では、h=2mおよびg=1mである。得られるγおよび有効範囲mの値を表2に示す。
【００３１】
【表２】
2004523746.tif 000005
【００３２】
次に、水平走査の角度刻みについて説明する。幅が1mの物体を100mの位置で検出すると仮定する。物体に3回ヒットする必要があると仮定する。これは、解像度が
2004523746.tif 000006
でなければならないことを意味し、これは、測定1回当たり1マイクロステップである、すなわち、通常の走査と同じである必要があることを意味する。
【００３３】
エプロン検査を、捕捉モード、追跡モード、またはその両方で行うことができる。まず捕捉モード中のエプロン検査について図6Aを参照して説明する。次いで、追跡モード中のエプロン検査について図6Bを参照して説明する。
【００３４】
捕捉モード中、段階602において、通常の捕捉走査（±5°）が（毎秒の走査ごとに）-15°から-5°のエプロン検査走査でインタリーブされる。エプロン検査走査の垂直角度γは、-15°から5°の扇形をカバーするように上記の表1または2に従って各走査間で変化される。
【００３５】
段階604において物体が検出された場合、これは段階606において航空機の可能性があるとみなされ、段階608において、追跡モードが開始され、物体が移動しているかどうか（算出される速度がある値を超えているかどうか）が検査される。物体が移動している場合、段階610において追跡が続行される。物体が移動していない場合、これは段階612において障害物とみなされ、システムは捕捉モードに戻り、この障害物を表す座標を記憶し、エプロン上に障害物があることを示す「障害物フラグ」をセットする。段階614におけるその後のエプロン検査中に障害物が検出された場合、段階616において、物体が検出されたとみなされ、そうでない場合は、段階618において座標が除去される。記憶されている障害物の座標がない場合、フラグはリセットされる。段階620においてエプロン検査は終了する。
【００３６】
捕捉モード中に、捕捉走査が3回行われるごとにエプロン検査走査が1回行われる。エプロン検査走査は、エプロン領域を通じて捕捉点から停止位置まで循環するが、システムから30m以上近づくことはなく、センターラインの側（-15°から-5°）を走査する。物体が検出された場合、ゲート妨害条件によってドック入れ手順は中断される。物体が消えた場合、ドック入れ手順は再開される。物体が妨害物体とみなされるには、その物体が少なくとも2回の検査の間所定の位置に留まり、移動しない物体がエプロン領域に存在することを示さなければならない。
【００３７】
捕捉中のエプロン検査においては、指定されたエプロン検査領域をカバーする検査箇所として選択された所定の1組の検査箇所が使用される。エプロン検査領域で物体が検出されると、システムは捕捉プロセスを中止し、警告メッセージを表示する。この時点で、システムはエプロン検査箇所のみを循環的に走査し、エプロン検査の速度を速くする。これは、すべてのエプロン検査箇所で障害物がないことが報告されるまで続行され、その時点でシステムは捕捉モードに戻る。
【００３８】
エプロン領域に障害物がないとみなされるためには、エプロン検査領域内の移動する物体に追従するために、エプロン検査箇所における少なくとも1.5サイクルにおいて障害物がないと報告されなければならない。
【００３９】
追跡モード中には、段階623において航空機IDが検証されたらできるだけすぐに、段階634においてエプロン検査走査が行われ、この走査が約2秒ごと（たとえば、8走査ごと）に繰り返される。エプロン検査走査の垂直角度としては、走査が航空機の機首から5m後方および内側への領域をカバーするような角度が選択される。移動しない物体が段階636において検出された場合、次に段階638において「障害物フラグ」がセットされ、追跡モードが継続する。段階640において、物体が消えたと判定された場合、段階642においてフラグがリセットされる。追跡モード中にフラグがセットされるかぎり、段階644においてメッセージ「待機-エプロンに障害物あり（WAIT-APRN BLKD）」が表示される。本プロセスは段階646で終了する。
【００４０】
追跡モード中には、機首走査が8回（水平4+垂直4（4Hor+4Ver））行われるごとにエプロン検査走査が1回行われる。エプロン検査走査は、航空機の追跡以外に過度の時間消費をもたらしうるエンジンid走査と一致しないように同期される。エンジンid走査も機首走査8回の周期を有する。航空機の識別に失敗した場合、停止点から12mの位置で識別が失敗するまで、垂直、水平、垂直、水平、モータID、垂直、水平、垂直、水平、エプロン検査、、、（Ver Hor Ver Hor MotorID Ver Hor ApronCheck..）の走査シーケンスが繰り返される。
【００４１】
エプロン検査走査は、航空機の機首に対して所定の位置で調査を行う。物体が見つかった場合、エプロン妨害条件によってドック入れ手順は中断される。物体が消えた場合、ドック入れ手順は再開される。
【００４２】
航空機の前方で物体が見つかった場合、システムは、航空機が前方に移動し続けるにつれてエプロン検査走査が物体から外れることのないように、航空機の位置とは無関係にエプロン検査走査を物体にロックする。システムは、依然として航空機の機首を追跡し続けなければならないが、導入（lead-in）情報を与える必要は全くない。エプロン妨害条件が存在する一方で航空機が停止位置で見つかった場合、システムはエプロン妨害条件を無視して停止（STOP）メッセージを表示する。
【００４３】
エプロン検査は、停止位置の精度に干渉しないように、航空機が停止位置から4m未満まで近づくか、または航空機がシステムから30m未満まで近づいた場合には継続されない。
【００４４】
次に、霧検出態様について説明する。まず、図7A〜図7Iの図面および図8のフローチャートを参照して概要を示す。
【００４５】
段階802において、通常の手順に従って航空機ドック入れシステムが開始される。図7Aの通常の表示が示される。図7Bの平面図に示されているスタンド領域は霧で覆われている。
【００４６】
霧のエコー写真が図7Cに示されている。段階804において、システムにより、霧は、捕捉を行うのに十分な大きさの物体であるとみなされる。
【００４７】
段階806において、システムは、図7Cのデータを分析し、捕捉された物体が霧または雪である可能性が非常に高いと判定する。システムは捕捉モードのままであるが、低視程表示を作動させ、ここで、図7Dの表示と図7Eの表示が交互に示される。
【００４８】
段階808において、航空機がスタンドに接近する。この接近の様子の平面図を図7Fに示す。
【００４９】
段階810において、航空機がスタンドに接近するにつれて、システムは霧を通して航空機を検知する。エコー写真を図7Gに示す。
【００５０】
段階812において、システムが航空機を捕捉すると、図7Hの距離および方位表示が行われる。
【００５１】
段階814において、ドック入れが通常の動作に従って進行し、図7Iの表示が示される。本手順は段階816で終了する。
【００５２】
次に霧検出用の3つのアルゴリズムを示す。各アルゴリズムは、霧からもたらされたエコー写真と固体の物体からもたらされたエコー写真を区別する。本アルゴリズムは、霧由来のエコーの空間分布がある程度不規則であるという事実に基づく。捕捉モードにおいて、霧によるエコーによって生じる「ゲート妨害」または「ID失敗」メッセージを、任意のアルゴリズムを用いて回避することができる。すべてのエコーの50%または60%のような、アルゴリズムにおいて用いられる特定の数値比は、経験的に決定される。
【００５３】
第1のアルゴリズムについて図9のフローチャートを参照して説明する。第1のアルゴリズムは、エコー・パターンを事前条件付けするための事前条件付けフェーズ902および、パターンが霧か固体の物体のどちらに起因するかを判定するための基準と事前条件付けされたエコー・パターンが比較される、基準フェーズ904とを含む。
【００５４】
事前条件付けフェーズ902は、エコーの空間分布の2回の評価を含む。レーザ距離計から得られる、距離li（i=1からn）を有するn個のエコーがある。段階906において、2つの隣接するエコー間の距離が|(li-li+1)|＜0.5mであると判定された場合、段階908において両方のエコーが無効とされる。段階910において、ある列における3つの隣接するエコーに関する距離の変化が同じ符号（sign）を有すると判定された場合、段階908においてこの3つのエコーは無効とされる。
【００５５】
基準フェーズ904は、事前条件付けされたデータに2つの基準を適用する。段階912において、すべてのエコーのうち60%未満が、前処理の後で残った（すなわち、段階908において40%を上回るエコーが無効とされた）と判定された場合、段階914において、霧は存在しないと判定される。そうでない場合、段階916において、平均距離lmean=20±2mでありかつυ=4±1mであるかどうかが判定され、ここで、
2004523746.tif 000007
である。上記の条件である場合、段階918において、霧が存在すると判定される。そうでない場合、段階914において、霧は存在しないと判定される。アルゴリズムは、段階920で終了する。
【００５６】
第2のアルゴリズムについて図10を参照して説明する。第2のアルゴリズムは、第1のアルゴリズムに類似しており、事前条件付けフェーズ1002および基準フェーズ1004も有する。
【００５７】
事前条件付けフェーズ1002は段階1006から始まり、ここでは上述の数式に従ってすべてのエコー・データについてlmeanおよびυが算出される。各エコーiについて、段階1008において隣接するエコーまでの距離が評価される。|li-li-1|＜0.5mであるかまたは|li-li+1|＜0.5mである場合、段階1010でエコーiは無効とされる。
【００５８】
基準フェーズ1004では、事前条件付けされたデータに2つの基準が適用される。段階1012で、残りのエコーの数がn/2未満であると判定された場合、すなわち言い換えると、段階1010で半数を上回るエコーが無効とされた場合、段階1014で、霧は存在しないと判定される。そうでない場合、段階1016で、残りのエコーについてlmeanおよびvが再計算され、lmean-newおよびvnewが与えられる。|lmean-new-lmean|＜2mでありかつ|vnew-v|＜2mである場合、段階1018で、霧が存在すると判定される。そうでない場合、段階1014で霧は存在しないと判定される。アルゴリズムは段階1020で終了する。
【００５９】
第3のアルゴリズムについて、図11を参照して説明する。第3のアルゴリズムは2つの仮定に基づく。第1に、互いに隣接するエコーの位置の間に相関がほとんどまたは全く存在しないことは、霧の特徴であると仮定される。第2に、3つまたは4つの互いに隣接するエコーから成る群のうちの大部分が、概ね直線状の線によって連結されうるように位置していることは、固体の物体の特徴であると仮定される。第3のアルゴリズムでは、事前条件付け段階は必要とされず、すべてのエコー値が使用される。
【００６０】
段階1102で、各エコーiについて、次式のように、左側の2つのエコーから外挿された直線から、偏差uiが算出される。
ui=|li-2li-1+li-2|
【００６１】
段階1104において、次式のように変数viが算出される。
ui≧Uである場合、vi=1である。ここで、Uは経験によって決定され、たとえばU=1である。
ui＜Uである場合、vi=0である。
【００６２】
段階1106において、以下の計算が行われる。
2004523746.tif 000008
【００６３】
段階1108において、S＞Vであるかどうかが判定され、ここで、Vは経験的に決定される値であり、たとえば、V=50である。この場合、段階1110において、霧が存在すると判定される。そうでない場合、段階1112において、霧は存在しないと判定される。アルゴリズムは段階1114で終了する。
【００６４】
標準捕捉条件をトリガする各レーザ走査は、制御が追跡アルゴリズムに移行する前に、予想される霧条件について分析される。霧分析中には、捕捉された物体までの距離が±8mのエコーのみが検討され、レーザから2m未満のエコーおよび35mよりも離れているエコーは検討されない。物体からの有効なエコーについては、方向の変化がカウントされる。ここで、方向の変化は、エコー自体の近傍から2dm以上離れており、前述の距離刻みの機首方位（heading）とは異なる機首方位（内側/外側）を有するエコーとして定義される。2つの第1の方向変化は、実際の航空機上で見出された変化であることが予想されるのでカウントされず、最初の2つの変化を超える変化のみがカウントされる。物体からの有効なエコーと方向の変化の数との比が（1変化当たりのエコー数）8未満である場合、そのエコー・パターンは霧または雪によって生じているとみなされる。霧または雪が検出された場合、捕捉フェーズが続行する。最後の8回の捕捉走査のうち5回以上で霧条件が報告された場合、「低視程」条件が存在するとみなされ、表示は「低視程」メッセージに切り換わる。
【００６５】
上記において本発明の様々な好ましい態様について説明したが、本開示を検討した当業者には、本発明の範囲内でその他の態様が実現可能であることが容易に理解されよう。たとえば、各数値は制限的なものではなく例示的なものである。特に、経験的に決定される値は、様々な空港の許可証における様々な条件に応じて変化されうる。また、上記に開示された技術は、開示されたハードウェア以外のハードウェアに適応させることができる。さらに、霧の検出に関して開示された技術は、任意の形態の結露または降水（雪、雨、みぞれなど）に用いられうる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されると解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
（図１）図1Aおよび図1Bは、本発明によって修正されうる、上記で引用した特許の航空機ドック入れシステムを示す。
（図２）図2Aおよび図2Bは、図1Aおよび図1Bの航空機ドック入れシステムにより得られた霧の画像を示す。図2Cおよび図2Dは、図1Aおよび図1Bの航空機ドック入れシステムにより得られた雪の画像を示す。
（図３）エプロン検査中に検査すべき領域を示す図である。
（図４）エプロン検査中に地上抑制で使用される形状を示す図である。
（図５）エプロン検査中に垂直走査角度を算出する際に使用される形状を示す図である。
（図６）図6Aおよび図6Bは、捕捉モードおよび追跡モード中にそれぞれ実施されるエプロン走査のフローチャートの図である。
（図７）図7A〜図7Iは、霧検出手順における各段階を示す図においてある。
（図８）霧検出手順のフローチャートの図である。
（図９−図１１）図9〜図11は、本発明によって霧検出用に用いられる3つの代替的アルゴリズムのフローチャートを示す図である。
【図１】
2004523746.tif 000009
【図２】
2004523746.tif 000010
【図３】
2004523746.tif 000011
【図４】
2004523746.tif 000012
【図５】
2004523746.tif 000013
【図６Ａ】
2004523746.tif 000014
【図６Ｂ】
2004523746.tif 000015
【図７Ａ】
2004523746.tif 000016
【図７Ｂ】
2004523746.tif 000017
【図７Ｃ】
2004523746.tif 000018
【図７Ｄ】
2004523746.tif 000019
【図７Ｅ】
2004523746.tif 000020
【図７Ｆ】
2004523746.tif 000021
【図７Ｇ】
2004523746.tif 000022
【図７Ｈ】
2004523746.tif 000023
【図７Ｉ】
2004523746.tif 000024
【図８】
2004523746.tif 000025
【図９】
2004523746.tif 000026
【図１０】
2004523746.tif 000027
【図１１】
2004523746.tif 000028
【国際公開パンフレット】
2004523746.tif 000029
2004523746.tif 000030
2004523746.tif 000031
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2004523746.tif 000057
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2004523746.tif 000059
2004523746.tif 000060
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523746.tif 000061
2004523746.tif 000062
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523746.tif 000063
2004523746.tif 000064
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月21日(2003.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）光パルスを物体上および領域内に投射して反射パルスを生成する段階、
（b）反射パルスを検出器で受け取る段階、
（c）反射パルスに基づいて物体を識別する段階、ならびに
（d）領域内に障害物が存在するかどうかを反射パルスに基づいて判定する段階
を含む、検出された物体を識別し、物体の近くの領域に障害物が存在するかどうかを判定する方法であって、
段階（a）が（i）物体上に第1組の光パルスを投射する段階および（ii）領域内に第2組の光パルスを投射する段階を含み、
段階（c）が第1組の光パルスからの反射パルスを用いて行われ、かつ
段階（d）が第2組の光パルスからの反射パルスを用いて行われる、方法。
【請求項２】
段階（a）の間、第1組の光パルスと第2組の光パルスが交互に投射される、請求項1記載の方法。
【請求項３】
第2組の光パルスが領域内に複数回投射されて、領域から少なくとも第1組および第2組の反射パルスが生成され、かつ
第1組の反射パルスにおいて障害物が検出された場合、障害物が移動しているかどうかが、第2組の反射パルスを用いて判定される、請求項1記載の方法。
【請求項４】
障害物が移動していないと判定された場合、第2組の光パルスが再び領域内に投射され、少なくとも第3組の反射パルスが生成され、かつ段階（d）が、依然として障害物が存在するかどうかを第3組の反射パルスから判定する段階を含む、請求項3記載の方法。
【請求項５】
第2組の光パルスが、複数の垂直角度に向けられた光パルスを含む、請求項1記載の方法。
【請求項６】
段階（d）の間、地上のあるレベルよりも下方から反射された反射パルスは無視される、請求項1記載の方法。
【請求項７】
物体が識別された後、
（e）物体がゲートの方へ移動する際に物体を追跡する段階、ならびに
段階（e）の間、段階（a）、（b）、および（d）を続行し、物体がゲートの方へ移動する際に物体を検出する段階
をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項８】
物体が航空機であり、かつ領域が航空機のエプロンである、請求項1記載の方法。
【請求項９】
検出すべき障害物が、航空機が障害物に衝突した場合に航空機に損害をもたらす障害物である、請求項8記載の方法。
【請求項１０】
検出すべき障害物が、航空機を補修するための地上補修車両である、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
（a）光パルスを領域内に投射して反射パルスを生成する段階、
（b）反射パルスを検出器で受け取る段階、
（c）反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定する段階、および
（d）段階（c）において反射パルスが凝縮または降水に起因しないと判定された場合、反射パルスに基づいて物体を検出する段階
を含む、結露または降水が存在する可能性のある領域内で物体を検出する方法。
【請求項１２】
段階（c）において反射パルスが結露または降水に起因すると判定された場合、結露または降水を通して物体が検出されるまで段階（a）および（b）が続行される、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
物体が航空機であり、かつ
段階（c）において反射パルスが結露または降水に起因すると判定された場合、航空機ドック入れシステムの性能の低下を航空機のパイロットに示すように航空機ドック入れディスプレイが制御される、
航空機ドック入れディスプレイを含む航空機ドック入れシステムで実施される、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
段階（c）が、
（i）反射パルスの空間分布を表す量を算出する段階、および
（ii）段階（c)(i）で算出された量を用いて、反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定する段階
を含む、請求項11記載の方法。
【請求項１５】
量が、反射パルスの空間位置の不規則性の基準である、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
段階（c)(i）が、
（A）互いに隣接する反射パルスに関する距離値間の差を算出する段階、
（B）段階（c)(i)(A）において算出された差がしきい値よりも小さな反射パルスを無効とする段階、
（C）同じ符号を持つ距離変化を有する任意の3つの隣接する反射パルスを無効とする段階、および
（D）段階（c)(i)(A）から（c)(i)(C）の後に残った反射パルスの数を反射パルスの総数で割った商を算出する段階
を含む、請求項15記載の方法。
【請求項１７】
光パルスを物体上および領域内に投射して反射パルスを生成するための光源、
反射パルスを受け取るための検出器、ならびに
反射パルスに基づいて物体を識別し、領域内に障害物が存在するかどうかを反射パルスに基づいて判定するための計算装置
を含む、検出された物体を識別し、物体の近くの領域に障害物が存在するかどうかを判定するためのシステムであり、
光源が、物体上に第1組の光パルスを投射し、かつ領域内に第2組の光パルスを投射し、計算装置が、第1組の光パルスからの反射パルスを用いて物体を識別し、障害物が存在するかどうかを、第2組の光パルスからの反射パルスを用いて判定する、システム。
【請求項１８】
光源が、第1組の光パルスと第2組の光パルスを交互に投射する、請求項17記載のシステム。
【請求項１９】
第2組の光パルスが領域内に複数回投射されて、領域から少なくとも第1組および第2組の反射パルスが生成され、かつ
第1組の反射パルスにおいて障害物が検出された場合、障害物が移動しているかどうかが、第2組の反射パルスを用いて判定される、
請求項17記載のシステム。
【請求項２０】
障害物が移動していないと判定された場合、第2組の光パルスが再び領域内に投射されて、少なくとも第3組の反射パルスが生成され、かつ、計算装置が、依然として障害物が存在するかどうかを第3組の反射パルスから判定する、請求項19記載のシステム。
【請求項２１】
第2組の光パルスが、光源によって複数の垂直角度に向けられた光パルスを含む、請求項17記載のシステム。
【請求項２２】
計算装置は、障害物が存在するかどうかを判定する際に、地上のあるレベルよりも下方から反射された反射パルスを無視する、請求項17記載のシステム。
【請求項２３】
物体が識別された後、計算装置は、物体がゲートの方へ移動する際に物体を追跡し、かつ、光源、検出器、および計算装置は、物体がゲートの方へ移動する間動作して、物体がゲートの方へ移動する際に物体を検出する、請求項17記載のシステム。
【請求項２４】
光パルスを領域内に投射して反射パルスを生成する光源、
反射パルスを検出器で受け取る検出器、および
反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定し、かつ、反射パルスが凝縮または降水に起因しないと判定された場合、反射パルスに基づいて物体を検出するための計算装置
を含む、結露または降水が存在する可能性のある領域において物体を検出するためのシステム。
【請求項２５】
反射パルスは結露または降水に起因すると計算装置が判定した場合、結露または降水を通して物体が検出されるまで光源および検出器が動作し続ける、請求項24記載のシステム。
【請求項２６】
反射パルスは結露または降水に起因すると計算装置が判定した場合、計算装置が、航空機ドック入れシステムの性能の低下を示すように航空機ドック入れディスプレイを制御する、
航空機ドック入れディスプレイを含む航空機ドック入れシステムにおいて実施される、請求項25記載のシステム。
【請求項２７】
計算装置が、
（i）反射パルスの空間分布を表す量を算出すること、および
（ii）反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを量を用いて判定すること
によって、反射パルスが結露または降水に起因するかどうかを判定する、請求項24記載のシステム。
【請求項２８】
量が、反射パルスの空間位置の不規則性の基準である、請求項27記載のシステム。
【請求項２９】
計算装置が、
（A）互いに隣接する反射パルスに関する距離値間の差を算出すること、
（B）段階（A）で算出された差がしきい値よりも小さい反射パルスを無効とすること、
（C）同じ符号を持つ距離変化を有する任意の3つの隣接する反射パルスを無効とすること、および
（D）段階（A）から（C）の後に残った反射パルスの数を反射パルスの総数で割った商を算出すること
によって上記の量を算出する、請求項28記載のシステム。
【国際調査報告】
2004523746.tif 000065
2004523746.tif 000066
2004523746.tif 000067
2004523746.tif 000068
2004523746.tif 000069