(57)【要約】      （修正有）【課題】予め定めた隊形で複数の航空機を編隊飛行させるための方法を提供する。【解決手段】航空機のうちの少なくとも１機２から相対ナビゲーショングリッド２０を放射し、放射された相対ナビゲーショングリッド２０に基づいて複数の航空機の間の空間関係を計算し、空間関係が予め定めた隊形と合致しない場合は、複数の航空機２、４の少なくともいずれか１機の航空機の相対位置を変更して、複数の航空機を予め定めた隊形に配置する。【選択図】図１
2013173523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた隊形で航空機を飛行させる方法であって、
前記航空機のうちの放射航空機を特定するために前記航空機のうちの１機から相対ナビゲーショングリッドを放射するステップと、
前記放射された相対ナビゲーショングリッドに基づいて前記航空機のうちの２機間の空間関係を計算するステップと、
前記空間関係が前記予め定めた隊形と合致するかどうかを判定するステップと、
前記空間関係が前記予め定めた隊形と合致しない場合は、前記航空機のうちの少なくとも１機の相対位置を変更して、前記航空機を前記予め定めた隊形に配置するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記航空機を前記予め定めた隊形に維持するために、前記放射するステップと、計算するステップと、判定するステップと、変更するステップとを繰り返すことをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記放射するステップは、前記相対ナビゲーショングリッドを、別の航空機が前記予め定めた隊形にあるべき方向に放射するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記方向は、前記放射航空機の進行方向に沿って前方および後方のうちの少なくとも１つである、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記放射するステップは、前記相対ナビゲーショングリッドを前記放射航空機に関して半球の少なくとも１つのセクタ内に放射するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記放射するステップは、前記放射航空機に関していかなるブラインドスポットをもなくすように前記相対ナビゲーショングリッドを放射するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記放射するステップは、前記放射航空機上の複数の位置から前記相対ナビゲーショングリッドを放射するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記空間関係を前記計算するステップは、前記航空機のうちの少なくとも１機に搭載されているプロセッサによって行われる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記航空機のうちの少なくとも１機は、前記放射された相対ナビゲーショングリッドを読み取る読取り航空機である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記読取り航空機は、前記放射された相対ナビゲーショングリッドの前記読取りに基づいて前記空間関係を計算する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記読取り航空機は、前記空間関係を前記航空機のうちの少なくとも別の１機に送信する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記読取り航空機および前記放射航空機は同じ航空機である、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記２機の航空機のうちの他方の１機は、前記放射された相対ナビゲーショングリッドの少なくとも一部分を前記放射航空機に反射する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記読取り航空機は、前記反射された相対ナビゲーショングリッドを読み取る、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記読取り航空機および放射航空機は別個の航空機である、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記読取り航空機は、前記２機の航空機のうちの他方の１機である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記読取り航空機は前記２機の航空機以外の航空機である、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも複数の読取り航空機または複数の放射航空機がある、請求項１０記載の方法。
【請求項１９】
複数の読取り航空機と複数の放射航空機の両方がある、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の読取り航空機のうちの２機以上は、前記空間関係データをその他の航空機のうちの少なくともいくつかに送信する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の読取り航空機のうちの少なくとも１機は、別個の２機の航空機間の前記空間関係を判定する、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
予め定めた隊形で複数の航空機を飛行させる方法であって、
前記複数の航空機のうちの少なくとも１機の放射航空機を特定するために前記複数の航空機のうちの少なくとも１機から相対ナビゲーショングリッドを放射するステップと、
前記少なくとも１つの放射された相対ナビゲーショングリッドに基づいて前記複数の航空機間の空間関係を計算するステップと、
前記空間関係が前記予め定めた隊形と合致するかどうかを判定するステップと、
前記空間関係を前記複数の航空機のうちの少なくとも別の１機に送信するステップと、
前記空間関係が前記予め定めた隊形と合致しない場合は、前記複数の航空機のうちの少なくとも前記別の１機の相対位置を変更して、前記航空機を前記予め定めた隊形に配置するステップと
を含む方法。
【請求項２３】
前記複数の航空機のうちの少なくとも１機は、少なくとも１機の放射航空機からの前記放射された相対ナビゲーショングリッドを読み取る読取り航空機である、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記読取り航空機は、前記空間関係を前記複数の航空機のうちの前記少なくとも別の１機に送信する、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記複数の航空機のうちの別の１機は、前記放射された相対ナビゲーショングリッドの少なくとも一部分を前記読取り航空機に反射する、請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定めた隊形で複数の航空機を飛行させる方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の航空機を極めて接近して飛行させるステーションキーピングと呼ばれることもある編隊飛行は、戦力増強、異種センサデータの協調もしくは融合、レーダ署名最小化、航空機部隊である区域を横切るために必要とされる時間の量の低減などを含めて、複数の理由で望まれることがある。そのように他の航空機に極めて接近して飛行することは、航空機が他の航空機の飛行を妨害するリスク、または最悪の場合は空中衝突するリスクを増大させる。非常に熟練したパイロットは好天時にはそのような航空機間の所望の分離を目視で設定し維持することができる。悪天候時または無人航空機の場合には、所望の分離を保証することは、参加航空機間の相対位置および速度を判定するための代替手段を必要とする。従来、これは、機器の複雑なシステムを使用して、特別に訓練されたパイロットによって行われてきた。これらのシステムは、開発し維持するのが非常に高価である傾向があり、使用するためにはかなりの量の訓練を必要とし、パイロットに大きな仕事量をもたらす。これらのシステムはまた、それらを探知し攻撃するのを容易にする大量の無線周波数エネルギーを放射し、容易に妨害されるかまたはそうでなければ否定される全地球測位システム（ＧＰＳ）などのサブシステムに頼る。さらに、これらのシステムから入手可能なナビゲーション情報の正確さは、航空機間の所望の分離を最小化しなければならない無人航空機群行動に望まれるものよりかなり低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１５３２０５号明細書
【発明の概要】
【０００４】
１つの実施形態では、予め定めた隊形で航空機を飛行させる方法は、航空機のうちの放射航空機を特定するために航空機のうちの１機から相対ナビゲーショングリッドを放射するステップと、放射された相対ナビゲーショングリッドに基づいて航空機のうちの２機間の空間関係を計算するステップと、空間関係が予め定めた隊形と合致するかどうかを判定するステップと、空間関係が予め定めた隊形に合致しない場合は、航空機のうちの少なくとも１機の相対位置を変更して、その航空機を予め定めた隊形に配置するステップとを含む。
【０００５】
他の実施形態では、予め定めた隊形で複数の航空機を飛行させる方法は、複数の航空機のうちの少なくとも１機の放射航空機を特定するために、複数の航空機のうちの少なくとも１機から相対ナビゲーショングリッドを放射するステップと、少なくとも１つの放射された相対ナビゲーショングリッドに基づいて複数の航空機間の空間関係を計算するステップと、空間関係が予め定めた隊形と合致するかどうかを判定するステップと、空間関係を複数の航空機のうちの少なくとも別の１機に送信するステップと、空間関係が予め定めた隊形に合致しない場合は、複数の航空機のうちの少なくとも別の１機の相対位置を変更して、その航空機を予め定めた隊形に配置するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態による航空機およびグリッド生成器の斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による航空機、グリッド生成器、および反射器の斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による航空機、グリッド生成器、および光データリンクの斜視図である。
【図４】予め定めた隊形で航空機を飛行させるための一実施形態の流れ図である。
【図５】予め定めた隊形で航空機を飛行させるための他の実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の諸実施形態は、相対ナビゲーショングリッドに基づいて、予め定めた隊形で航空機を飛行させるための方法に関する。図１は、第１の航空機２および第２の航空機４を含む実施形態を示す。第１の航空機２は、送信フィールド１４の中の空間に複数の交線などの相対ナビゲーショングリッドを投射することができるグリッド生成器１０を装備していてよい。相対ナビゲーショングリッドをどのように投射するかの一般的な詳細は、当技術分野では知られており、それらの両方が参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年３月２３日に出願された「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｒｅｆｕｅｌｉｎｇ」という名称の米国特許第７，６８１，８３９号公報、および２０１１年６月２３日に出願された「Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許出願公開第２０１１／０１５３２０５号公報における開示を含む。したがって、本出願ではグリッド生成の特定の詳細を十分には説明せず、本発明の諸実施形態を説明するのに十分な一般的な説明のみを提供する。
【０００８】
図示されているように、投射された相対ナビゲーショングリッドは、交線を含む。グリッド生成器１０からいくらか離れたところでは、これらの交線は空間におけるグリッドとして見られ、相対ナビゲーショングリッドのサイズはグリッド生成器１０から離れるにつれて大きくなる。グリッド生成器１０によって生成された空間における相対ナビゲーショングリッドは、航空機４の探知器モジュール１６によって探知し、読み取ることができる。航空機２と航空機４との間の相対ナビゲーションでは、航空機４の探知器モジュール１６は、グリッド生成器１０の送信フィールドの中にあり、探知器モジュール１６が相対ナビゲーショングリッドを「見る」ことができるようにすると仮定する。
【０００９】
説明のために、グリッド生成器１０は、事実上座標系のｙ方向に交線を投射するとみなすことができる。グリッド生成器１０からいくらかの距離Ｒ2のところのｘ−ｚ面に交線の投射が見えるならば、第１の相対ナビゲーショングリッド２０が見えるであろう。ｘ−ｚ面における第１の距離Ｒ2より大きい距離Ｒ3のところで交線の同じ投射が見るならば、第１の相対ナビゲーショングリッド２０より相対的に大きく見える第２の相対ナビゲーショングリッド３０が見えるであろう。
【００１０】
グリッド生成器１０から距離Ｒ2離れたところにおける第１の相対ナビゲーショングリッド２０は、第１の垂直線２２および第２の垂直線２４によって水平方向に空間的に結ばれる。第１の垂直線２２と第２の垂直線２４との間に空間的および時間的に生成された複数の垂直線が存在する。グリッド生成器１０から距離Ｒ2離れたところにおける第１の相対ナビゲーショングリッド２０は、第１の水平線２６および第２の水平線２８によって垂直方向に空間的に結ばれる。第１の水平線２６と第２の水平線２８との間に空間的および時間的に生成された複数の水平線が存在する。距離Ｒ2は、相対ナビゲーショングリッド２０とグリッド生成器１０との間の任意の距離でよい。
【００１１】
グリッド生成器１０から距離Ｒ3離れたところにおける第２の相対ナビゲーショングリッド３０は、実際には第１の相対ナビゲーショングリッド２０と同じであるが、グリッド生成器１０から第１の相対ナビゲーショングリッド２０よりさらに離れたところにある。相対ナビゲーショングリッド３０は、第２の相対ナビゲーショングリッド３０の第１の垂直線３２および第２の相対ナビゲーショングリッド３０の第２の垂直線３４によって水平方向に空間的に結ばれる。第２の相対ナビゲーショングリッド３０の第１の垂直線３２と第２の相対ナビゲーショングリッド３０の第２の垂直線３４との間に空間的および時間的に生成された複数の垂直線が存在する。グリッド生成器１０から距離Ｒ3離れたところにおける第２の相対ナビゲーショングリッド３０は、第２の相対ナビゲーショングリッド３０の第１の水平線３６および第２の相対ナビゲーショングリッド３０の第２の水平線３８によって垂直方向に空間的に結ばれる。第２の相対ナビゲーショングリッドの第１の水平線３６と第２の相対ナビゲーショングリッドの第２の水平線３８との間に空間的および時間的に生成された複数の水平線が存在する。
【００１２】
相対ナビゲーショングリッド２０および３０の類似性は、投射されたグリッドの場合に明らかになり、相対ナビゲーショングリッド３０は、グリッド生成器１０からさらに離れたところで見られ、相対ナビゲーショングリッド３０を相対ナビゲーショングリッド２０より大きく見えるようにすることを除いて、相対ナビゲーショングリッド２０を形成する同じ線によって形成される。この意味では、相対ナビゲーショングリッド３０は、距離Ｒ3においてグリッド生成器１０によって生成されたグリッド線の現れであるが、一方、相対ナビゲーショングリッド２０は、距離Ｒ2におけるグリッド線の現れである。
【００１３】
相対ナビゲーショングリッド２０および３０は、任意の数の線からなってよい。図示されているように、それらは１０本の水平線と１０本の垂直線からなる。送信の固定フィールド１４および探知器モジュール１６からの距離の探知は、より大きい数の交線からなる相対ナビゲーショングリッドによって、より小さい数の交線からなる相対ナビゲーショングリッドより改善されることになる。相対ナビゲーショングリッド２０および３０は、正方形として図示されているが、これは必ずしも必要なことではない。相対ナビゲーショングリッドは、長方形、楕円形、または円形を含めていかなる形状でもよい。さらに、相対ナビゲーショングリッド２０および３０の交線は、直交しているように図示されているが、これは必ずしも必要なことではない。交線間の角度は、相対ナビゲーショングリッドの様々な部分で、直角、鋭角、または鈍角でよい。
【００１４】
垂直線および水平線は、グリッド生成器１０によって任意の適切なやり方で形成することができる。例えば、すべての線を順次またはすべて同時に形成することができる。垂直線または水平線のいずれか１つを他方の前に形成することができる。グリッド生成器１０は、垂直線と水平線を交互に生成することができる。グリッド生成器１０がスキャニングレーザを使用して相対ナビゲーショングリッドを形成する場合、レーザは、垂直線および水平線のうちの１つのすべてを順次形成し、それに続いて垂直線および水平線のうちの他方を順次形成する。線を順次形成する速度は、実際にはグリッド線がすべて同時に形成されるかのように、非常に速いことがある。複数の投射された線の放射源は、コヒーレント放射源でもまたはインコヒーレント放射源でもよい。例えば、放射源がコヒーレント源である場合は、放射源は近ＵＶ範囲内の波長で放射線を放射する半導体レーザでよい。さらに、放射線周波数および／または放射線強度は、眼球損傷のリスクを低減するために、光フィルタを使用することによって選択または減衰することができる。交差する投射された線のグリッドは、各線をラスタスキャンすること、または細長い放射ビームを投射し、スキャンすることによって、生成することができる。交線を生成するための任意の適切な方法および装置を使用することができる。
【００１５】
図示した実施例はデカルト座標を使用しているが、グリッド生成およびグリッド探知の両方のために、極座標系、円柱座標系、球座標系を含めて任意の適切な座標系を使用することができる。例えば、容易に極座標表示をすることができるグリッドを形成するために、一連の同心円およびそれらの円の中心から放射状に出ている線をグリッド生成器によって空間に投射することができる。
【００１６】
グリッドデータは、相対ナビゲーショングリッドの１つまたは複数の位置において符号化することができる。グリッドデータによって、相対ナビゲーショングリッドの構造または特性が、探知器モジュール１６によって読み取られるまたは探知されることが可能なデータまたは情報を提供することを意味する。一実施形態では、一連の投射された交線を含む投射された線は、交線のグリッドの中の領域を示すために、相対ナビゲーショングリッドの様々な領域における様々なグリッドデータと共にさらに符号化される。グリッドデータを符号化する１つの方式は、レーザを使用して相対ナビゲーショングリッドを形成する場合は、ビームを変調することによる。変調は、ビームの強度を変更することおよび／またはビームをほぼ周期的に遮断することによって実現される。そのようなグリッドデータは数字を含んでよく、グリッド線はそれぞれ航空機４の探知器モジュール１６へのグリッド線を識別する数字を含んでよいことが企図される。
【００１７】
例えば、その点の相対位置を規定する相対ナビゲーショングリッドの中の正確な位置を放射航空機２に示すデータと共に相対ナビゲーショングリッドを符号化することができる。各スキャニングビーム、または相対ナビゲーショングリッドの一部分は、放射航空機２に対する規定された固定基準位置を有する。編隊飛行中、探知器モジュール１６を有する航空機４は、この変調信号を探知することができ、その信号を復号することによって、放射航空機２に対する相対位置を判定することができ、その位置をしかるべく調整することができる。このようにして、航空機４は、放射された相対ナビゲーショングリッドを読み取る読取り航空機とみなされてよい。航空機４は、放射された相対ナビゲーショングリッドの読取りに基づいて航空機４と放射航空機２との間の空間関係を計算することができる。空間関係の計算は、航空機４に搭載されているプロセッサ（図示せず）によって行うことができる。
【００１８】
動作中に、グリッド生成器１０は、反復相対ナビゲーショングリッド投射を形成することができ、完全な相対ナビゲーショングリッドを毎秒複数回投射することができ、探知器モジュール１６によって探知された相対ナビゲーショングリッドは、跳びまわるまたは震えるように見えることがあり、航空機４が相対ナビゲーショングリッドを追うことを難しくすることが理解されるであろう。実際は、相対ナビゲーショングリッドは飛び跳ねるように見えることがあるが、通常、実質的には動いていない。グリッド生成器１０のそのような動きの原因を説明し、比較的安定しているように見える相対ナビゲーショングリッドを提供するために、相対ナビゲーショングリッドを安定させることができる。そのような安定化は、参照により組み込まれている、「Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の２０１１年１１月１日に出願された開示１３／２８６，７１０に記載されている。
【００１９】
編隊で飛行する任意の数の航空機がある可能性があるので、相対ナビゲーショングリッドのためのより大きい包絡面が必要とされる可能性がある。図２は、本発明の第２の実施形態による代替航空機１０２および１０４を示す。第２の実施形態は第１の実施形態と類似しており、したがって、同様の部分は、１００だけ増加した同様の数字で識別され、第１の実施形態の同様の部分の説明は、別途明記しない限り、第２の実施形態に適用されることが理解されるであろう。
【００２０】
第１の実施形態と第２の実施形態との１つの違いは、航空機１０２が、グリッド生成器１０によって生成されたものより大きい送信フィールドを有する相対ナビゲーショングリッド１２０を生成することができるグリッド生成器１１０を含むことである。より具体的には、グリッド生成器１１０は、＋／−２０段階の高さを有する球面の＋／−１００段階（合計２００段階）の赤道断面である送信フィールド１１４を有する例示的相対ナビゲーショングリッド１２０を生成するように図示されている。グリッド生成器１１０は、放射航空機１０２に関する半球の特定のセクタにおいて相対ナビゲーショングリッドを放射することができるように、送信フィールド１１４のための様々な形状およびサイズを生成するように構成されてよいことが企図される。
【００２１】
もう１つの違いは、航空機１０４が、探知器モジュールの代わりに光反射器１５０を含むように図示されていることである。航空機１０４は、任意の数のそのような光反射器１５０を含んでよく、そのような光反射器１５０は、航空機１０４上の任意の適切な代替的位置に配置されてよい。さらに、航空機１０２は、探知器モジュール１１６または他のグリッドリーダを含むように図示されている。編隊飛行中に、光反射器１５０のうちの１つまたは複数は、送信されたグリッドの少なくとも一部分を放射航空機１０２に返すことができる。これは、反射１５２と共に概略的に図示されている。より具体的には、光反射器１５０は、光反射器１５０が放射航空機１０２から「見る」グリッドの一部分を放射航空機１０２に反射する。したがって、光反射器１５０の形状に応じて、反射されたグリッドの反射または一部分は様々でよい。航空機１０２の探知器モジュール１１６は、反射された信号を読み取ることができ、航空機１０２は、その信号を復号することによって、航空機１０４に関するその相対位置を判定することができる。第１の実施形態とは違って、第２の実施形態では、読取り航空機および放射航空機は同じ航空機１０２である。放射航空機１０２は、航空機１０４の光反射器１５０のグリッド位置を知った後は、その位置をしかるべく調整することができる。
【００２２】
図３は、本発明の第３の実施形態による代替航空機２０２および２０４を示す。第３の実施形態は、第２の実施形態と類似している。したがって、同様の部分は１００だけ増加した同様の数字で識別され、第２の実施形態の同様の部分の説明は、別途明記しない限り、第３の実施形態に適用されることが理解されるであろう。
【００２３】
航空機２０２は、航空機２０２のまわりに２つのある程度向かい合った半球を生成する送信フィールド２１４を集合的に形成する相対ナビゲーショングリッド２２０を送信するように構成された複数のグリッド生成器２１０を含むように図示されている。相対ナビゲーショングリッド２２０はまた、送信フィールド２１４が航空機２０２のまわりに球面を生成するようにさらにアラインすることができる。このようにして、放射航空機２０２に関していかなるブラインドスポットをもなくすようなやり方で、相対ナビゲーショングリッドを放射することができる。相対ナビゲーショングリッド２２０は放射航空機２０２上の複数の位置から放射されることが可能であり、任意の数のグリッド生成器を使用して航空機２０２のまわりに送信のそのような球面フィールド２１４を生成することが可能であり、単一のグリッド生成器が航空機２０２のまわりにそのような送信フィールドを送信するように構成されることも可能である。
【００２４】
航空機の相対位置に関する情報を航空機間でブロードキャストすることができることが企図されている。そのような場合には、読取り航空機は、放射航空機に空間関係を送信することができ、放射航空機は必要ならその位置を調整することができる。放射航空機２０２は、航空機２０２から延びるように概略的に図示されている光データリンク２６０を含むように図示されている。同様に、航空機２０４は、光データリンク２６２を含むように図示されている。光データリンク２６０および２６２は、送信のある一定の範囲またはフィールドを有する任意の適切な通信を含んでよいことが理解されるであろう。光データリンク２６０および２６２は、適切に装備した共同または協力航空機からデータを送受信することができる。
【００２５】
航空機２０４は、光反射器２５０を含むように図示されており、航空機２０２は、図示されているように別々のモジュールでもよくグリッド生成器２１０に含まれてもよい探知器モジュール２１６を含み得る。代替として、航空機２０４が探知器モジュール２１６を含んでもよい。上記で説明されたように、航空機２０２および２０４は、それらの相対位置を判定することができる。２機の航空機２０２および２０４のうちの１機が２機の航空機２０２と２０４の間の相対位置を知った後は、光データリンク２６０および２６２を介して航空機の他方にこの情報を送信することができ、航空機の１機または両方は、しかるべくそれらの位置を調整することができる。
【００２６】
上記の諸実施形態のいずれかでは、生成された相対ナビゲーショングリッドに関するサイズおよびフィールドを任務および飛行プロファイルの要件に合わせて調整することができることが企図される。これまで提供してきた実施例はすべて２機の航空機を含んでいるが、任意の数の航空機が編隊で飛行し、そのように適切に装備している場合は、それらの相対位置を調整することができることが理解されるであろう。複数の航空機が光データリンクを装備している場合は、複数の航空機はグリッド生成器を装備した１機の航空機とのみ相対ナビゲーションを維持することができる。そのような場合には、読取り航空機は複数の航空機のうちのその他の航空機に空間関係を送信することができることが企図される。
【００２７】
図４は、本発明の一実施形態による、２機または複数の航空機が衝突することなく予め定めた隊形によって極めて接近して飛行するための方法３００を示す。そのような方法は、上記の諸実施形態のいずれででも使用することができる。方法３００は、３０２において、航空機のうちの放射航空機を特定するために、航空機のうちの１機から相対ナビゲーショングリッドを放射することから開始する。そのように放射することは、別の航空機が予め定めた隊形にあるべき方向に相対ナビゲーショングリッドを放射することを含んでよい。この方向は、放射航空機の進行方向に沿って前方および後方のうちの少なくとも１つでよい。代替として、この方向は、上方、下方、片側、またはいくつかの方向の組合せを含む代替的方向でよい。
【００２８】
次いで、３０４において、放射された相対ナビゲーショングリッドに基づいて航空機のうちの少なくとも２機間の空間関係を計算することができる。これは、読取り航空機上のプロセッサによって行うことができる。次いで、３０６において、航空機のうちの１機が、空間関係が予め定めた隊形と合致するかどうかを判定する。空間関係が予め定めた隊形に合致する場合は、本方法は、３０２において相対ナビゲーショングリッドを送信することに戻ることができ、本方法は、航空機の空間関係が予め定めた隊形に合致しないことが判定されるまで繰り返されてよい。空間関係が予め定めた隊形に合致しない場合は、航空機のうちの少なくとも１機の相対位置を変更して、その航空機を予め定めた隊形に配置することができる。放射すること、計算すること、判定すること、および変更することは、飛行中に航空機を予め定めた隊形に維持するために繰り返されてよいことが理解されるであろう。
【００２９】
図示した順序は例示のためのみであり、決して方法３００を限定するためのものではないことに留意されたい。本方法の部分は異なる論理的順序で進行してもよく、追加もしくは介在部分が含まれてもよく、または本方法の上記部分は複数の部分に分割されてもよく、または本方法の上記部分は前述の方法を損なうことなく省略されてもよいことが理解されよう。
【００３０】
本方法は、３機以上の航空機が編隊で飛行する場合、およびそれらの航空機が、任意の数および組合せの放射航空機、偏向航空機および読取り航空機を形成するために任意の数または組合せの放射器、探知器モジュール、および反射器を装備している場合は、より複雑になる。読取り航空機は、別の航空機からの反射の場合は放射航空機と同じでもよく、または別々の航空機でもよく、または両者の組合せでもよい。さらに、読取り航空機は、２機の航空機以外の航空機でもよく、複数の読取り航空機、複数の反射航空機、および／または複数の放射航空機があってもよい。非限定的実施例として、３機以上の航空機がある場合は、放射航空機ではない別の航空機に反射を送信することができ、この別の航空機は、反射された相対ナビゲーショングリッド位置を読み取り、所望の計算および送信などを行うことができる。複数の読取り航空機のうちの２機以上は、空間関係データを計算することができる。複数の読取り航空機のうちの少なくとも１機は、別個の２機の航空機間の空間関係を判定することができることが企図される。さらに、複数の読取り航空機のうちの２機以上は、グリッド情報が反射または直接探知によって受信されたかどうかに関係なく、その他の航空機のうちの少なくともいくつかに空間関係データを送信することができる。
【００３１】
図５は、本発明の他の実施形態による、予め定めた隊形で複数の航空機を飛行させるための方法４００を示す。可能な隊形は、Ｖ隊形、ボックス隊形、はしご隊形、ルート隊形、エシュロン隊形、およびウォール隊形を含んでもよいがそれらに限定されない。図示した順序は例示のためのみであり、決して方法４００を限定するためのものではないことに留意されたい。本方法の部分は異なる論理的順序で進行してもよく、追加もしくは介在部分が含まれてもよく、または本方法の上記部分は複数の部分に分割されてもよく、または本方法の上記部分は前述の方法を損なうことなく省略されてもよいことが理解されよう。
【００３２】
方法４００は、４０２において、複数の航空機のうちの１機または複数の放射航空機を特定するために航空機のうちの１機または複数から相対ナビゲーショングリッドを送信することから開始する。相対ナビゲーショングリッドを反射器および／または探知器モジュールを有する航空機に送信することができることが理解されるであろう。４０４において、１機または複数の航空機が、反射によって、および／または送信された相対ナビゲーショングリッドを直接読み取ることによって、相対ナビゲーショングリッド位置を受信することができる。次いで、４０６において、読み取った相対ナビゲーショングリッドに基づいて航空機のうちの少なくとも２機間の空間関係を計算することができる。
【００３３】
４０８において、そのような空間関係を、光データリンクを介して、複数の航空機のうちの他の航空機に送信することができる。４１０において、複数の航空機のうちの他の航空機がその他の航空機の位置を受信することができる。４１２において、データリンク情報を受信した航空機のうちの１機は、そのようなデータリンク情報に基づいて複数の航空機のうちの少なくともいくつかの相対位置を計算することができる。そのような計算は、航空機の飛行制御コンピュータまたは他のプロセッサにおいて行うことができる。４１４において、空間関係が予め定めた隊形と合致するかどうかを判定することができる。これはまた、航空機の飛行制御コンピュータまたは他のプロセッサにおいて行うことができ、この判定は、予め定めた隊形およびその隊形におけるグリッド生成器の位置を知っていることを想定する。空間関係が合致する場合は、本方法は、４０２において相対ナビゲーショングリッドを送信することに戻ることができ、航空機の空間関係が予め定めた隊形に合致しないことを判定するまで本方法を繰り返すことができる。空間関係が予め定めた隊形に合致しない場合は、本方法は４１６に進むことができる。この判定は、探知器モジュールを介して受信された相対ナビゲーショングリッドに関する情報に基づいて４０８において計算された相対位置と、光データリンクからの情報に基づいて４１２において計算された任意の追加の相対位置との両方を考慮に入れることができる。このようにして、多数の複数の航空機に関して航空機の位置を判定することができる。
【００３４】
４１６において、複数の航空機のうちの１機または複数が予め定めた相対位置を維持するように航行することができる。これは、４２０においてオートパイロットが航空機の位置を調整することができるように、４１８において航空機のオートパイロットに送信されるその予め定めた位置からの航空機の分離エラーを含んでよい。このようにしてオートパイロットを使用することは、人間が、航空機間の飛行を調整し衝突を防止するために、航空機の電子制御のために利用可能な電気信号を使用して応答することより正確でより速い可能性がある。
【００３５】
上記で説明した方法は、例示のためのみであり、決して本発明の実施形態を限定するためのものではなく、本方法の部分は異なる論理的順序で進行してもよく、追加もしくは介在部分が含まれてもよく、または本方法の上記部分は複数の部分に分割されてもよく、または本方法の上記部分は前述の方法を損なうことなく省略されてもよいことが理解される。例えば、上記の諸実施形態はまた、無人航空機が、パイロットまたは外部制御の必要なしに、それらの相対位置および速度を自動的に調整することができるように、無人航空機で使用することができ、航空機飛行制御システムにループ閉鎖のための機構を提供することができることが企図される。
【００３６】
上記の諸実施形態は、多くの利益を提供する。例えば、上記の諸実施形態は、従来のシステムより低いコストで、はるかに正確な編隊飛行、はるかに速いデータレート、および観察しにくい相対ナビゲーション情報を可能にすることができる。技術的効果は、上記の諸実施形態が、約１００フィート離れている航空機では、隣接する航空機の三次元相対位置を正確かつ迅速に１インチより良い正確さで５０ミリ秒以内に測定できることである。上記の諸実施形態は、リアルタイムでまたはほぼリアルタイムで判定を行うために使用することができ、判定は、特定の用途の要件を満たし、システムの運用費用を低減するために、人間の介入または一定の保守なしに自動的におよび確実に実行することができる。
【００３７】
本明細書は、ベストモードを含めて、本発明を開示するために、さらに、当業者なら誰でも任意のデバイスまたはシステムを作成し使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することを含めて本発明を実施することができるようにするために、実施例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の実施例を含んでよい。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文字言語と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字言語と事実上異ならない同等の構造要素を含む場合は、特許請求の範囲の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３８】
２  第１の航空機
４  第２の航空機
１０  グリッド生成器
１４  送信フィールド
１６  探知器モジュール
２０  第１の相対ナビゲーショングリッド
２２  第１の垂直線
２４  第２の垂直線
２６  第１の水平線
２８  第２の水平線
３０  第２の相対ナビゲーショングリッド
３２  第１の垂直線
３４  第２の垂直線
３６  第１の水平線
３８  第２の水平線
１０２  代替航空機
１０４  代替航空機
１１０  グリッド生成器
１１４  フィールド送信
１１６  探知器モジュール
１２０  相対ナビゲーショングリッド
１５０  光反射器
１５２  反射
２０２  代替航空機
２０４  代替航空機
２１０  グリッド生成器
２１４  送信フィールド
２１６  探知器モジュール
２２０  相対ナビゲーショングリッド
２５０  光反射器
２６０  光データリンク
２６２  光データリンク
３００  方法
３０２  グリッドを送信する
３０４  相対位置を計算する
３０６  判定
３０８  位置を変更する
４００  方法
４０２  グリッドを送信する
４０４  グリッドを受信する
４０６  相対位置を計算する
４０８  位置を送信する
４１０  位置を受信する
４１２  相対位置を計算する
４１４  判定
４１６  航行する
４１８  分離エラーを送信する
４２０  オートパイロット調整
【図１】
2013173523.tif 000003
【図２】
2013173523.tif 000004
【図３】
2013173523.tif 000005
【図４】
2013173523.tif 000006
【図５】
2013173523.tif 000007