(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機における装置のみを用いて、全天候型着陸誘導を行う。【解決手段】航空機１１０内には滑走路１１２に隣接する領域内に設けられたレーダーターゲット１１４の相対位置が保存されている。航空機１１０内のレーダーを用いて領域を走査することにより、レーダーターゲット１１４からの反射を含む、領域からのレーダー反射の相対位置に対応するデータが取得される。レーダーターゲット１１４に対応するデータは、領域からのレーダー反射に対応するデータから判別される。保存されたデータ及びレーダーターゲット１１４に対応するデータを用いて、滑走路１１２に対する航空機１１０の位置及び姿勢が推定される。独立したナビゲーションシステムを用いて、滑走路１１２に対する航空機１１０の位置及び姿勢が評価される。推定された位置及び姿勢と、評価された位置及び姿勢との間の差分を用いて、航空機１１０が制御される。【選択図】図２
2017154729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機を制御するための方法であって、
滑走路に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び前記滑走路に対する位置と、
前記滑走路に対する前記航空機の所望の姿勢と、を含む、前記航空機内のデータにアクセスし、
前記航空機内に設けられたレーダーを用いて前記領域を走査することにより、前記レーダーターゲットからの反射を含む、前記領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び前記航空機に対する位置に対応するレーダーデータを取得し、
前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを、前記レーダー反射に対応する前記レーダーデータから判別し、
前記保存されたデータ及び前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を推定し、
前記レーダーとは独立したナビゲーションシステムを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を評価し、
前記推定された位置と前記評価された位置との間の差分を計算し、
前記推定された姿勢と前記評価された姿勢との間の差分を計算する、方法。
【請求項２】
前記レーダーは、気象レーダーである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーダーターゲットのうちの少なくとも１つは、２面又は３面のレーダー反射体である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記判別は、前記レーダーにより得られた前記レーダーターゲットの前記相対的な位置を、前記航空機内に保存された前記レーダーターゲットの前記相対的な位置と関連付けることを含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記位置差分、及び、前記姿勢差分のうちの少なくとも一方に基づいて、前記航空機を制御することをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
航空機を制御するためのシステムであって、
前記航空機内に設けられるとともに、滑走路に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び前記滑走路に対する位置、並びに、前記滑走路に対する前記航空機の所望の姿勢に対応するデータを保存するデータベースと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーターゲットからの反射を含む、前記領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び前記航空機に対する位置に対応するデータを走査、検出及び生成するように構成されたレーダーと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを、前記レーダー反射に対応する前記レーダーデータから判別するように構成された相関器と、
前記航空機内に設けられたナビゲーションシステムと、を含み、当該ナビゲーションシステムは、
前記保存されたデータ及び前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を推定し、
前記レーダーとは独立して、全地球測位システム（ＧＰＳ）、慣性航法システム（ＩＮＳ）、距離測定装置（ＤＭＥ）システム、超短波全方向式無線標識（ＶＯＲ）システム、及び／又は、計器着陸システム（ＩＬＳ）のうちの少なくとも１つを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を評価し、
前記推定された位置と、前記評価された位置との間の差分を計算し、
前記推定された姿勢と前記評価された姿勢との間の差分を計算し、
前記位置差分、及び、前記姿勢差分のうちの少なくとも一方に基づいて、前記航空機を制御するように構成されている、システム。
【請求項７】
前記レーダーは、気象レーダーである、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
航空機を制御するための装置であって、
前記航空機内に設けられるとともに、滑走路を囲む領域を走査して、前記領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び前記航空機に対する位置に対応するレーダーデータを生成するように構成されたレーダーと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーデータを、前記領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び前記滑走路に対する位置、並びに、前記滑走路に対する前記航空機の所望の姿勢を含む、前記航空機内に保存されたデータと関連付けて、前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを、前記レーダー反射に対応する前記レーダーデータから判別するように構成された相関器と、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーとは独立して、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を評価するように構成されたナビゲーションシステムと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータ、及び、前記航空機の前記保存された位置及び姿勢データを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を推定し、且つ、前記航空機の前記推定された位置及び姿勢と、前記航空機の前記評価された位置及び姿勢との間の差分を計算する、ように構成されたコンピュータと、を含む、装置。
【請求項９】
少なくとも部分的に、前記差分の関数として前記航空機の動きを制御するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ナビゲーションシステムは、全地球測位システム（ＧＰＳ）、慣性航法システム（ＩＮＳ）、距離測定装置（ＤＭＥ）システム、超短波全方向式無線標識（ＶＯＲ）システム、及び／又は、計器着陸システム（ＩＬＳ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項８又は９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して航空機の無線航法（aircraft radionavigation）システムに関し、特に、航空機のレーダー補強着陸システム（radar augmented landing systems）に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在用いられている唯一の航空機用全天候型精密着陸システム（aircraft all-weather precision landing system）は、周知の計器着陸システム（ILS: Instrument Landing System）であるが、数年後には、地上型衛星航法補強システム（GBAS: Ground Based Augmentation System）を用いた着陸システム、すなわち「ＧＬＳ」が実施される可能性がある。しかしながら、これらの両システムは、設置及び維持が比較的高価であり、滑走路の場所によっては、実施することが事実上困難な場合もある。
【０００３】
悪天候下で滑走路に対してＩＬＳアプローチ（ILS approach）を行う場合、天候状態は、滑走路で用いられるＩＬＳシステムの「カテゴリ」、すなわち、ＣＡＴ Ｉ、ＣＡＴ ＩＩ、又は、ＣＡＴ ＩＩＩａ、ＩＩＩｂ、若しくはＩＩＩｃに応じて、ある特定の最低条件以上でなければならない。天候がＩＬＳのカテゴリを下回る場合、パイロットは、待機経路（holding pattern）に戻って、着陸可能なＩＬＳのＣＡＴレベルまで天候が回復するのを期待して待つか、或いは、他の空港に着陸するために進路を変更しなければならない。環境がＩＬＳのカテゴリレベルを下回る空港では、着陸は不可能な場合もある。
【０００４】
着陸アプローチを行うために航空機により用いられるシステムは、「自律型」（すなわち、慣性航法システム（INS: Inertial Navigation System）などの、航空機内に設けられた装置のみに依存するシステム）、又は、「他依存型」（すなわち、航空機内に設けられた装置、及び、それ以外の場所に設けられた装置、例えば、ＩＬＳなどの滑走路に設けられた装置や、全地球測位システム（ＧＰＳ）の周回軌道衛星などの両方に依存するシステム）のいずれかに分類することができる。
【０００５】
一般に、当業界においては、航空機内の装置のみを用いて、高い精度及び完全性を実現しつつ滑走路へのアプローチ及び着陸を支援可能であって、その動作が、適切なＩＬＳ「カテゴリ」と同等とみなされるシステム及び方法が求められている。これにより、ほぼ全ての場所において（すなわち、地形の制限なく）、設備費及び維持費を最小限に抑えて、空港のオペレータに対して全天候型着陸誘導を提供することができる。
【発明の概要】
【０００６】
本開示によれば、システム及び方法の１つ又は複数の実施形態が提供される。これらのシステム及び方法は、例えば、航空機における装置のみを用いて、全天候型着陸誘導を行うために必要な精度及び完全性を実現することにより、全ての場所において（すなわち、地形の制限なく）、最小限の経費で、空港のオペレータに対して全天候型着陸誘導を行うことができる。
【０００７】
ある例示的な実施形態において、航空機を制御するための方法は、航空機内にデータを保存することを含む。保存されるデータには、滑走路に隣接する領域内に設けられた、例えば、受動レーダー反射体などの、複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び滑走路に対する位置、並びに、滑走路に対する航空機の所望の姿勢が含まれる。次に、航空機内に設けられたレーダーを用いて、上記領域を走査することにより、レーダーターゲットからの反射を含む、領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び航空機に対する位置に対応するデータが取得される。次に、レーダーターゲットに対応するレーダーデータは、相関アルゴリズムを用いて、領域からのレーダー反射に対応するレーダーデータから判別され、滑走路に対する航空機の位置及び姿勢が、保存されたデータ及びレーダーターゲットに対応するデータを用いて推定される。その後、滑走路に対する航空機の位置及び姿勢は、ＩＮＳなどの、レーダーとは独立したナビゲーションシステムを用いて評価され、次に、推定された位置と評価された位置との間、及び、推定された姿勢と、評価された姿勢との間の差分が計算される。この差分を用いて、航空機の推定位置及び推定姿勢における誤差を補正することができる。
【０００８】
他の例示的な実施形態においては、航空機を制御するためのシステムは、航空機内に設けられたデータベースを含み、当該データベースは、滑走路に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び滑走路に対する位置、並びに、滑走路に対する航空機の所望の姿勢に対応するデータを保存する。レーダーは、航空機内に設けられるとともに、レーダーターゲットからの反射を含む、領域からの複数のレーダー反射の相対的位置及び前記航空機に対する位置に対応するデータを走査、検出及び生成するように構成されている。相関器は、航空機内に設けられるとともに、レーダーターゲットに対応するデータを、レーダー反射に対応するデータから判別するように構成されている。ナビゲーションシステムは、航空機内に設けられるとともに、全地球測位システム（ＧＰＳ）、慣性航法システム（ＩＮＳ）、距離測定装置（ＤＭＥ）システム、超短波全方向式無線標識（ＶＯＲ）システム、及び／又は、計器着陸システム（ＩＬＳ）のうちの少なくとも１つを用いて、レーダーとは独立して滑走路に対する航空機の位置及び姿勢を評価するように構成されている。ナビゲーションシステムは、さらに、保存されたデータ及びレーダーターゲットに対応するレーダーデータを用いて、滑走路に対する航空機の位置及び姿勢を推定し、推定された位置と評価された位置との間の位置差分を計算し、推定された姿勢と評価された姿勢との間の姿勢差分を計算し、位置差分及び姿勢差分のうちの少なくとも一方に基づいて、航空機を制御するように構成されている。
【０００９】
さらに他の例示的な実施形態において、航空機を制御するための装置は、航空機に設けられたレーダーを含み、当該レーダーは、滑走路を囲む領域を走査し、当該領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び航空機に対する位置に対応するレーダーデータを生成するように構成されている。相関器は、航空機に設けられるとともに、レーダーデータを、航空機内に保存されたデータと関連付けるように構成されている。保存データは、領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び滑走路に対する位置、並びに、滑走路に対する航空機の所望の姿勢を含み、レーダーターゲットに対応するレーダーデータを、領域からのレーダー反射に対応するレーダーデータから判別するためのものである。ナビゲーションシステムは、航空機に設けられるとともに、レーダーとは独立して、滑走路に対する航空機の位置及び姿勢を評価するように構成されている。コンピュータは、航空機内に設けられるとともに、レーダーターゲットに対応するレーダーデータ、及び、保存された航空機の姿勢データを用いて、滑走路に対する航空機の位置及び姿勢を推定し、評価された位置及び姿勢と、推定された位置及び姿勢との間の差分を計算するように構成されている。上述したように、この差分は、例えば、従来のナビゲーションシステムにより評価された航空機の位置及び姿勢において起こりうる誤差を補正することにより、航空機による滑走路へのアプローチ及び着陸を容易にするために利用することができる。
【００１０】
本発明の範囲は、添付した請求の範囲によって規定され、参照により本明細書に盛り込まれるものである。当業者であれば、以下に述べる本開示の新規なシステム及び方法についての１つ又は複数の例示的な実施形態の詳細な説明を考慮することにより、本開示のシステム及び方法をより深く理解するとともに、これらについて上記した利点及び追加的な利点を理解するであろう。本明細書中の説明においては、以下に簡単に説明する添付の様々な図面を参照する。これらの図面において、同様の符号は、同様の要素を特定するために用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による、航空機を制御して、滑走路に対する全天候型精密アプローチ及び着陸を容易にするシステムの例示的な実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態による、滑走路に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲットを有する滑走路に対して、航空機がアプローチしている様子を示す平面図である。
【図３】図２に示す航空機及び領域の平面図であり、航空機内に設けられたレーダーにより領域が走査された結果である、領域からの複数のレーダー反射を示している。
【図４】図３に示す航空機及び領域の平面図であり、レーダーターゲットに対応するレーダー反射が、領域から戻ってくる他のレーダー反射と区別されている様子を示している。
【図５】図４に示す航空機及び領域の平面図であり、航空機内のデータベースに保存されたレーダーターゲットの位置及び姿勢と、レーダーによって判別されたレーダーターゲットの位置及び姿勢との間の差分を用いて、航空機の位置及び姿勢における誤差を計算する様子を示している。
【図６】本開示による、航空機を制御するための方法の例示的な実施形態を示す処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
現在用いられている唯一の全天候型着陸システムは、ＩＬＳカテゴリＩＩＩ（ＣＡＴ ＩＩＩａ、ＩＩＩｂ、又はＩＩＩｃ）である。将来的には、ＧＬＳを拡張して、ＣＡＴ ＩＩＩオペレーションを含むことが期待されている。しかしながら、ＩＬＳ及びＧＬＳは、ガイダンス信号の伝播に影響を与える地形要因により、設置できる場所が限られている。これに加えて、ＣＡＴ ＩＩＩは、比較的高価なモニタリング及び定期的なキャリブレーション作業（calibration work）を要するため、例えば、発展途上国においては、その実施及び維持にかかる負担が相当に大きい。したがって、仮にＧＬＳが、最終的にＣＡＴ ＩＩＩオペレーションの認可を受けると想定しても、その実施は、各空港において設置及び維持しなければならない地上インフラストラクチャのコストにより、制限されるであろう。
【００１３】
本開示の１つ又は複数の実施形態は、航空機内に設けられた装置のみを用いて、全天候型着陸誘導を容易にするために必要な精度及び完全性を実現し、これにより、ほぼ全ての滑走路において、費用を最小限に抑えて、空港のオペレータに対して全天候型着陸誘導を提供することができる。
【００１４】
図１は、本開示による、航空機１１０を制御して、滑走路１１２に対する全天候型精密アプローチ及び着陸を容易にするシステム１００の例示的な実施形態を示す機能ブロック図である。図１に示す例示的な実施形態において、制御システム１００は、一対の実質的に同一のナビゲーションシステム、すなわち、「左」ナビゲーションシステム１０２及び「右」ナビゲーションシステム１０４を含む。これらのナビゲーションシステムは、信頼性及び安全性のために、冗長に、言い換えれば、互いに並行して動作する。冗長なナビゲーションシステム１０２及び１０４の各々は、ナビゲーションデータベース１０６又は１０８を含み、これらのデータベースは、以下に図２〜５に関連付けて説明する相対的な位置及び姿勢データを含む、航空機１１０の誘導に必須であるデータを保存する。
【００１５】
図２は、滑走路１１２に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲット１１４を有する滑走路１１２に対して、航空機１１０がアプローチしている様子を示す平面図である。本発明によれば、レーダーターゲット１１４は、建物、給水塔、無線塔又はテレビ塔などの「人工の」ターゲット、既知の２面若しくは３面のレーダー「逆反射体」、又は、丘、谷、湖、採石場などの「自然の」ターゲットを含みうる。本明細書において想定されているように、レーダーターゲット１１４は、レーダー逆反射体を含むことが好ましい。これは、レーダー逆反射体が、他の人工又は自然の反射体と比較すると、固定されていること、作製、設置、及び維持が比較的単純且つ安価であること、及び、比較的高い既知の安定した信号レベルで、比較的信頼性の高いレーダー信号エコー又は反射（radar signal returns or reflections）を提供することができるからである。
【００１６】
以下に詳述するように、航空機１１０、滑走路１１２、及びレーダーターゲット１１４に関する次元データ（dimensional data）を取得して、航空機１１０のデータベース１０６及び１０８に保存することが望ましい。具体的には、上記データは、レーダーターゲット１１４の相対的な位置及び滑走路１１２に対する位置、並びに、滑走路１１２に対する航空機１１０の所望の姿勢に対応している。ターゲット１１４及び滑走路１１２のデータは、例えば、従来のエンジニアリング測量技術を用いて、レーダーターゲット１１４及び滑走路１１２を測量することにより取得することができ、典型的には、接地時などにおける、滑走路に対する航空機１１０の所望の姿勢を特定することができる。
【００１７】
図１に示すように、例示的な制御システム１００は、さらに、一般的に、現代の民間ジェット機に設けられるタイプの気象レーダーなどの、レーダー１１６を含む。以下に述べるように、レーダー１１６は、従来の航空機用気象機能及び衝突回避機能を有するのに加えて、ほぼ全ての滑走路において、全天候型の滑走路アプローチ及び着陸誘導を行うに際してナビゲーションシステム１０２及び１０４を補助する重要な役割を果たす。
【００１８】
したがって、図３に示すように、レーダー１１６は、滑走路１１０に隣接する領域からの複数のレーダーエコー（radar return）又は反射１１８(レーダーターゲット１１４からの反射を含む)の相対的な位置及び航空機１１０に対する位置に対応するデータを走査、検出及び生成するように構成されている。図２及び３を比較すると分かるように、レーダー１１６により走査された領域から戻ってくるレーダービーム１２０のレーダー反射１１８は、地面クラッタ（ground clutter）や走査領域内における他の物体のレーダー反射面により生じる他のレーダー反射１１８を含みうる（典型的には、実際に含む）が、この場合、レーダー反射１１８からの不正確な位置や姿勢データにつながりかねない。したがって、正確且つ確実に航空機１１０を制御するためにレーダーターゲット１１４からの反射１１８を用いる前に、実際のレーダーターゲット１１４に対応するレーダーデータと、他の反射物体に対応するスプリアスレーダーデータ（spurious radar data）とを区別することが必要である。
【００１９】
図１に示すように、この区別の機能は、航空機１００のナビゲーションシステム１０２及び１０４の各々に設けられた一対の相関器１２２及び１２４のそれぞれにおいて実現することができる。ある有利な実施形態において、相関器１２２及び１２４の各々は、コンピュータで動作するソフトウェアを含み、当該ソフトウェアは、レーダー１１６により得られたレーダー反射１１８の相対的な位置を、航空機１１０のデータベース１０６及び１０８に前回保存されたレーダーターゲット１１４の相対的な位置と関連付ける、ターゲット相関アルゴリズムを含む。レーダー反射１１８に対応するデータの中からレーダーターゲット１１４に対応するデータを区別するために、複数のターゲット相関アルゴリズムを利用することができる。
【００２０】
例えば、走査されたレーダーターゲット１１４の位置と、保存されたレーダーターゲット１１４の位置との間の相関係数が高い場合、前者に対応するレーダーデータが正しいことを示していると考えられ、相関係数が低い、或いは、負である場合、レーダーデータは、本当のターゲット１１４ではなく、他の物体に対応していることが考えられる。ターゲット１１４の位置関係が線形であるため、相関器１２２及び１２４の相関アルゴリズムにより導かれる相関係数は、例えば、周知の「ピアソン」相関係数を含みうる。
【００２１】
図４は、図３に示す航空機１１０及び領域の平面図であり、ターゲット相関アルゴリズムを用いて、レーダーターゲット１１４に対応するレーダー反射１１８が、領域から戻ってくる他のレーダー反射１１８と区別されている様子を示している。
【００２２】
図５に示すように、レーダー１１６に対する実際のレーダーターゲット１１４の位置及び姿勢が特定されると、ターゲット１１４に対する航空機１１０の位置及び姿勢、ひいては滑走路１１０に対する当該航空機の位置及び姿勢における差分又は誤差は、周知の算術変換及び三角変換を用いて、レーダーエコーターゲットデータ及び保存ターゲットデータから数学的に推定することができる。図１に示すように、この目的で、航空機１１０のナビゲーションシステム１０２及び１０４の各々には、ナビゲーション機能コンピュータ１２６又は１２８が設けられている。以下に詳述するように、計算された「差分」又は「誤差」データを用いて航空機１１０を制御することにより、従来型のナビゲーションアプローチ着陸システムと協働して、滑走路１１２に対する全天候型精密アプローチ及び着陸を行うことができる。
【００２３】
例えば、図１に示すように、制御システム１００は、一群の外部システム１３０を含み、当該システムは、オートパイロット１３２、１つ又は複数のディスプレイ１３４、飛行管理システム（ＦＭＳ）１３６などを含む。したがって、一実施形態において、オートパイロット１３２は、計算された差分又は誤差データに基づいて、航空機１１０を制御するように構成されている。本明細書で想定されているように、「制御」とは、航空機１１０の重心（ＣＧ）の直線運動、及び、航空機１１０のピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸の各々を中心とした航空機の角運動の両方を調整することを意味する。
【００２４】
他の実施形態において、いわゆる「ヘッドアップディスプレイ」（ＨＵＤ）を含みうるディスプレイ１３４は、図５に示すような滑走路１１２の人工表示を含む差分データ又は誤差データの視覚的表示を生成して、航空機１１０のパイロットに対して当該表示を提供するように構成することができ、航空機１１０の制御は、パイロットが、ディスプレイ１３４を用いて手動で行うことができる。
【００２５】
上述したように、現代の民間航空機１１０は、典型的には、ナビゲーション、滑走路アプローチ、着陸などの機能に用いられる様々な従来型のシステムを備えている。図１における特定の例示的な実施形態に示すように、これらの従来型のシステムは、例えば、冗長な一対の全地球測位システム（ＧＰＳ）１３８、１４０と、慣性航法システム（ＩＮＳ）１４２、１４４と、距離測定装置（ＤＭＥ）システム１４６、１４８と、超短波全方向式無線標識（VOR：very high frequency omnidirectional radio range）システム１５０、１５２と、計器着陸システム（ＩＬＳ）１５４、１５６とを含みうる。上述したように、これらのシステムのうちの１つ又は複数は、レーダー１１６とは独立して、滑走路１１２に対する航空機１１０の位置及び姿勢を評価するとともに、当該評価を用いて、適切な条件下で滑走路１１２に対する全天候型精密アプローチ及び着陸を行うように構成することができる。
【００２６】
しかしながら、上記のように、レーダー１１６により独立して推定される、滑走路１１２に対する航空機１１０の位置及び姿勢もまた利用可能な場合、推定位置と評価位置との間の差分を計算して、当該差分に基づいて航空機１１０を制御することができる。すなわち、上記レーダーアプローチ及び着陸システムは、航空機１１０の従来型アプローチ及び着陸システムの「補助（backstop）」として用いることができ、前者は、後者により特定された位置及び姿勢における誤差を補正するために用いることができる。例えば、滑走路１１２に対する航空機１１０の「実際の」位置及び姿勢の特定についての２つの独立したシステムの各々の寄与の程度は、２つのシステムのそれぞれの信頼性及び精度がどれほどの確実性を有するかによって決まるものであるが、その信頼性及び精度は、例えば、航空機１１０と滑走路１１２との間の距離の関数として、変化しうる。
【００２７】
図６は、本開示による、航空機１１０を制御するための方法２００の例示的な実施形態を示す処理フロー図である。上述したように、方法２００は、Ｓ１において、航空機１１０のデータベース１０６及び１０８にデータを保存することによって開始する。上述したように、このデータは、滑走路１１２に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲット１１４の相対的な位置及び滑走路１１２に対する位置、並びに、滑走路１１２に対する航空機１１０の所望の姿勢を含む。
【００２８】
Ｓ２において、航空機１１０のレーダー１１６を用いて滑走路１１２に隣接する領域を走査することにより、レーダーターゲット１１４からの反射を含む、当該領域からの複数のレーダーエコー又は反射１１８の相対的な位置及び航空機１１０に対する位置に対応するレーダーデータを取得する。レーダーターゲット１１４に対応するレーダーデータは、相関器１２２及び１２４並びにターゲット相関アルゴリズムを用いて、レーダー反射１１８に対応するレーダーデータと区別される。次に、Ｓ３において、保存されたデータ及びレーダーターゲット１１４に対応すると判定されたレーダーデータを用いて、ナビゲーション機能コンピュータ１２６及び１３８により、滑走路１１２に対する航空機１１０の位置及び姿勢が推定される。
【００２９】
Ｓ４において、ナビゲーション機能コンピュータ１２６及び１２８、並びに、従来型のナビゲーションシステム１３８〜１５６のうちの少なくとも１つにより供給されるデータを用いたレーダー推定に関連して、滑走路１１２に対する航空機１１０の位置及び姿勢を評価する。Ｓ５において、推定された位置及び姿勢と評価された位置及び姿勢との間の差分を計算して、当該差分をオートパイロット１３２に入力することにより、差分に基づいて、少なくとも部分的に航空機１１０の制御を行う。
【００３０】
Ｓ６において、処理２００が完了したか否かを判定する。「いいえ」であれば、処理フローは、Ｓ２に戻って、ステップＳ３〜Ｓ５を再度行い、「はい」であれば、処理を終了する。
【００３１】
さらに、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【００３２】
付記１．航空機を制御するための方法であって、
滑走路に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び前記滑走路に対する位置と、
前記滑走路に対する前記航空機の所望の姿勢と、を含む、前記航空機内のデータにアクセスし、
前記航空機内に設けられたレーダーを用いて前記領域を走査することにより、前記レーダーターゲットからの反射を含む、前記領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び前記航空機に対する位置に対応するレーダーデータを取得し、
前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを、前記レーダー反射に対応する前記レーダーデータから判別し、
保存されたデータ及び前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を推定し、
前記レーダーとは独立したナビゲーションシステムを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を評価し、
前記推定された位置と前記評価された位置との間の差分を計算し、
前記推定された姿勢と前記評価された姿勢との間の差分を計算する、ことを含む方法。
【００３３】
付記２．前記レーダーは、気象レーダーである、付記１に記載の方法。
【００３４】
付記３．前記レーダーターゲットのうちの少なくとも１つは、２面又は３面のレーダー反射体である、付記１に記載の方法。
【００３５】
付記４．前記判別は、前記レーダーにより得られた前記レーダーターゲットの前記相対的な位置を、前記航空機内に保存された前記レーダーターゲットの前記相対的な位置と関連付けることを含む、付記１に記載の方法。
【００３６】
付記５．前記位置差分、及び、前記姿勢差分のうちの少なくとも一方に基づいて、前記航空機を制御することをさらに含む、付記１に記載の方法。
【００３７】
付記６．前記制御に際して、
前記航空機の重心（ＣＧ）の直線運動を調整し、
前記航空機のピッチ軸、ヨー軸、及びロール軸の各々を中心とした前記航空機の角運動を調整する、付記５に記載の方法。
【００３８】
付記７．前記制御は、前記航空機内に設けられたオートパイロットにより行われる、付記５に記載の方法。
【００３９】
付記８．前記航空機内に設けられたディスプレイ上に、前記推定された位置及び姿勢、及び／又は、前記評価された位置及び姿勢のうちの少なくとも一方を表示し、
前記ディスプレイを用いて、手動で前記制御を行う、ことをさらに含む、付記５に記載の方法。
【００４０】
付記９．前記アクセスに際して、さらに、
前記データを取得するために、前記レーダーターゲット及び前記滑走路を測量し、
前記航空機のデータベースに前記データを保存する、付記１に記載の方法。
【００４１】
付記１０．前記位置差分の関数として前記推定位置を補正すること、及び／又は、
前記姿勢差分の関数として前記推定姿勢を補正すること、のうちの少なくとも一方を行うことをさらに含む、付記１に記載の方法。
【００４２】
付記１１．航空機を制御するためのシステムであって、
前記航空機内に設けられるとともに、滑走路に隣接する領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び前記滑走路に対する位置、並びに、前記滑走路に対する前記航空機の所望の姿勢に対応するデータを保存するデータベースと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーターゲットからの反射を含む、前記領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び前記航空機に対する位置に対応するデータを走査、検出、及び生成するように構成されたレーダーと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを、前記レーダー反射に対応する前記レーダーデータから判別するように構成された相関器と、
前記航空機内に設けられたナビゲーションシステムと、を含み、当該ナビゲーションシステムは、
前記保存されたデータ及び前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を推定し、
前記レーダーとは独立して、全地球測位システム（ＧＰＳ）、慣性航法システム（ＩＮＳ）、距離測定装置（ＤＭＥ）システム、超短波全方向式無線標識（ＶＯＲ）システム、及び／又は、計器着陸システム（ＩＬＳ）のうちの少なくとも１つを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を評価し、
前記推定された位置と、前記評価された位置との間の差分を計算し、
前記推定された姿勢と前記評価された姿勢との間の差分を計算し、
前記位置差分、及び、前記姿勢差分のうちの少なくとも一方に基づいて、前記航空機を制御するように構成されている、システム。
【００４３】
付記１２．前記相関器は、
コンピュータと、
非一時的機械可読媒体に記録された複数の機械可読命令を含むアルゴリズムと、を含み、前記アルゴリズムは、前記コンピュータの１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、前記コンピュータに、
前記レーダーにより得られた前記レーダーターゲットの相対的な位置を、前記航空機内に保存された前記レーダーターゲットの相対的な位置と関連付けさせ、
前記レーダーターゲットに対応する前記データを、前記レーダー反射に対応する前記データから判別させるように構成されている、付記１１に記載のシステム。
【００４４】
付記１３．前記レーダーは、気象レーダーである、付記１１に記載のシステム。
【００４５】
付記１４．さらに、前記差分に基づいて、前記航空機を制御するように構成されたオートパイロットを含む、付記１１に記載のシステム。
【００４６】
付記１５．前記航空機の前記推定位置、
前記航空機の前記評価位置、
前記航空機の前記推定姿勢、
前記航空機の前記評価姿勢、
前記位置差分、及び／又は、
前記姿勢差分、
のうちの少なくとも１つの視覚的表示を生成して、前記航空機のパイロットに対して当該表示を提供するように構成されたディスプレイをさらに含む、付記１１に記載のシステム。
【００４７】
付記１６．前記ディスプレイは、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）である、付記１４に記載のシステム。
【００４８】
付記１７．前記ナビゲーションシステムは、冗長に動作する同一又は実質的に同様である複数のナビゲーションシステムを含む、付記１１に記載のシステム。
【００４９】
付記１８．航空機を制御するための装置であって、
前記航空機内に設けられるとともに、滑走路を囲む領域を走査して、前記領域からの複数のレーダー反射の相対的な位置及び前記航空機に対する位置に対応するレーダーデータを生成するように構成されたレーダーと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーデータを、前記領域内に設けられた複数のレーダーターゲットの相対的な位置及び前記滑走路に対する位置、並びに、前記滑走路に対する前記航空機の所望の姿勢を含む、前記航空機内に保存されたデータと関連付けて、前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータを、前記レーダー反射に対応する前記レーダーデータから判別するように構成された相関器と、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーとは独立して、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を評価するように構成されたナビゲーションシステムと、
前記航空機内に設けられるとともに、前記レーダーターゲットに対応する前記レーダーデータ、及び、前記航空機の前記保存された位置及び姿勢データを用いて、前記滑走路に対する前記航空機の位置及び姿勢を推定し、且つ、前記航空機の前記推定された位置及び姿勢と、前記航空機の前記評価された位置及び姿勢との間の差分を計算するように構成されたコンピュータと、を含む、装置。
【００５０】
付記１９．少なくとも部分的に、前記差分の関数として前記航空機の動きを制御するように構成されたコントローラをさらに含む、付記１８に記載の装置。
【００５１】
付記２０．前記ナビゲーションシステムは、全地球測位システム（ＧＰＳ）、慣性航法システム（ＩＮＳ）、距離測定装置（ＤＭＥ）システム、超短波全方向式無線標識（ＶＯＲ）システム、及び／又は、計器着陸システム（ＩＬＳ）のうちの少なくとも１つを含む、付記１８に記載の装置。
【００５２】
当業者であれば分かるように、特定の用途に応じて、本開示の思想及び範囲から逸脱することなく、本開示の航空機用全天候型精密制御システムの材料、装置、構成、及び、使用方法に対して様々な改変、交換、及び、変形を加えることができる。これを考慮すると、図示及び説明した特定の実施形態は、本発明を例示することのみを目的としているため、本発明の範囲は、これらの実施形態に限定されるべきではなく、以下に添付する請求の範囲及びその機能的な均等物と完全に整合するものである。
【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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【外国語明細書】
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