(57)【要約】【課題】  航空機の正確な予測進行方向を算出でき、航空機が所定の経路から逸脱する可能性を正確に検知する。【解決手段】  航空機監視装置１は、監視領域の地形情報及び空域情報を保持するマップ管理部１１と、監視対象とする航空機３の航跡情報を受信する航跡管理部１２と、航跡情報をもとにして航空機３に対して姿勢情報を取得するための質問を生成する質問制御部１３と、航空機３に対して生成した質問を送信する送信部１４と、質問に対する応答を受信する受信部１５と、応答から航空機３の姿勢情報を抽出する動態情報管理部１６と、航跡情報及び姿勢情報、地形情報及び空域情報に基づいて所定の経路を逸脱する可能性の有無を検出する逸脱検出部１７と、逸脱の可能性の有無を通知する通知部１８を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域の地形情報及び空域情報を保持するマップ管理部と、
監視対象とする航空機の航跡情報を受信する航跡管理部と、
前記航跡情報をもとにして前記航空機に対して姿勢情報を取得するための質問を生成する質問制御部と、
前記航空機に対して生成した質問を送信する送信部と、
前記質問に対する応答を受信する受信部と、
前記応答から前記航空機の前記姿勢情報を抽出する動態情報管理部と、
前記航跡情報及び前記姿勢情報、前記地形情報及び前記空域情報に基づいて前記航空機の進入が禁止される進入禁止領域をさけて設定された所定の経路を逸脱する可能性の有無を検出する逸脱検出部と、
前記航跡情報、前記姿勢情報、前記地形情報、前記空域情報及び前記逸脱の可能性の有無を通知する通知部と、
を有する航空機監視装置。
【請求項２】
前記逸脱検出部は、
前記航空機の前記姿勢情報から前記航空機の傾斜を検知する傾斜検知部と、
前記航空機の前記航跡情報と前記航空機の傾斜に基づき予測進行方向を算出する予測算出部と、
前記所定の経路に沿う進行方向と前記予測進行方向の一致性から逸脱可能性の有無を判断する評価部と、
を有する請求項１に記載の航空機監視装置。
【請求項３】
前記予測算出部は、前記予測進行方向に基づいて前記航空機の将来の位置を予測した将来予測位置を算出し、
前記評価部は、前記将来予測位置と、前記地形情報及び前記空域情報との照合を行うことで前記進入禁止領域への進入可能性を評価する、
請求項２に記載の航空機監視装置。
【請求項４】
前記逸脱検出部は、前記航空機の前記航跡情報及び前記姿勢情報から風の有無及び方向を検知する風検知部を有し、
前記予測算出部は、前記航跡情報、前記姿勢情報及び前記風の有無及び方向から前記航空機の前記予測進行方向を算出する、
請求項３に記載の航空機監視装置。
【請求項５】
監視領域の地形情報及び空域情報を保持し、
監視対象とする航空機の航跡情報を受信し、
前記航跡情報をもとにして前記航空機に対して姿勢情報を取得するための質問を生成し、
前記航空機に対して生成した質問を送信し、
前記質問に対する応答を受信し、
前記応答から前記航空機の姿勢情報を抽出し、
前記航跡情報及び前記姿勢情報、前記地形情報及び空域情報に基づいて前記航空機の進入が禁止される進入禁止領域をさけて設定された所定の経路を逸脱する可能性の有無を検出し、
前記航跡情報、前記姿勢情報、前記地形情報、前記空域情報及び前記逸脱の可能性の有無を通知する、
航空機監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機監視装置及び航空機監視方法に関し、特に航空機の位置を監視する航空機監視装置及び航空機監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機監視装置は、レーダ等の観測手段により航空機の位置を観測し、観測位置の変化から航空機の予測進行方向及び将来位置を予測し、監視領域内の所定経路からの逸脱又は進入禁止領域への進入の可能性が高いと判断すると警報を発する。
【０００３】
例えば特許文献１に、航空機の将来位置を予測する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載のモードＳ二次監視レーダは、航空機データ記憶部と、質問生成部と、算出部と、更新部とを備える。航空機データ記憶部は、次のスキャンにおける航空機の位置情報である予測位置を含む航空機データを記憶する。質問生成部は、ロールコール期間において、航空機データに含まれる航空機に対し、ロールコール質問又は航空機に搭載されるトランスポンダのＧＩＣＢ（Ｇｒｏｕｎｄ  Ｉｎｉｔｉａｔｅｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ−Ｂ）レジスタのパラメータを含む応答の送信を要求する要求信号を生成し送信手段に出力する。算出部は、受信手段がロールコール質問に対して受信した応答に含まれる航空機の位置又はＧＩＣＢレジスタのパラメータに含まれる航空機の動態情報から当該航空機の予測位置を算出する。更新部は、算出部で算出された予測位置で航空機データを更新する。
【０００５】
また例えば特許文献２に、航空機の衝突危険性を予測する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献２に記載の飛行状態制御装置は、航空機の衝突危険性を予測する危険性予測手段を備える。危険性予測手段は、少なくとも高度、速度、機体姿勢をパラメータとして演算を行う。また危険性予測手段は、機体の空間位置情報を取得し、飛行している地域の情報を取得し、周囲の情報を取得し、他の航空機や地上の慣性施設等と相互に情報を送受信する。周囲の情報には、気圧、温度、気流のように航空機周囲の大気状態のほか、他の航空機の位置、速度情報、周囲の気象条件や視界等が含まれる。危険性予測手段は、現在の飛行状態を判定し、３つに分類する。
【０００７】
また特許文献３に記載の航空機の位置変化予測技術では、航空機から緯度・経度及び高度の３次元位置情報、ならびに飛行高度、飛行速度、姿勢角等が含まれる航法情報メッセージは時刻情報等を付加されて時系列に記憶される。記憶された時系列の位置情報が、通信リンク中断直前までにおける対象の航空機の飛行経路として扱われる。この飛行経路に通信リンク中断後の経過時間分の航空機の位置変化が予測され、予測位置の方向が求められる。
【０００８】
また特許文献４に記載の航空機の予測位置計算技術では、直接通信が途絶えた場合には、取得された位置情報、姿勢・速度・測定時刻情報に基づいて遅延時間、進路ベクトル、差分距離が計算される。さらに差分距離から現在予測位置が計算され、得られた位置情報と計算された遅延時間、進路ベクトル、現在予測位置から、所定時刻における予測位置が計算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２２０２８１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／１３２２９１号
【特許文献３】特開２００９−２３２３６１号公報
【特許文献４】特開２００９−０８１６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
航空機が旋回して進行方向を変更する場合、姿勢変更してから実際に進行方向が変化するまでの間に時間差が生じる。周期的に観測した観測位置に基づいて進行方向を検知する場合、今回の観測位置において姿勢変更を行っていても、進行方向の変化は検知されず、しばらくの間、検知した進行方向と、航空機の実際の進行方向との間に差異が生じることがある。この結果、不要な警報の発出や警報の未発出など、不正確な動作を行う場合がある。
【００１１】
特許文献１の構成では、上述のように、レーダ等のスキャンの前後関係に対して予測を行い、ＧＩＣＢレジスタのパラメータに含まれる航空機の磁方向、速度、昇降率である動態情報から当該航空機の予測位置を算出して次スキャンの航空機位置を予測する。しかし特許文献１には、航空機が旋回のために姿勢変更してから実際に進行方向が変化するまでの間に時間差が生じることは開示されていない。特許文献１には、周期的に観測した観測位置に基づく予測と実際の進行方向の間に差異が生じることによる不要な警報の発出又は警報の未発出を防止できる構成は開示されていない。
【００１２】
また特許文献２の構成では、危険性予測手段は、少なくとも高度、速度、機体姿勢をパラメータとして演算を行う。しかし特許文献２には、航空機が旋回のために姿勢変更してから実際に進行方向が変化するまでの間に時間差が生じることは開示されていない。特許文献２には、周期的に観測した観測位置に基づく予測と実際の進行方向の間に差異が生じることによる不要な警報の発出又は警報の未発出を防止できる構成は開示されていない。
【００１３】
また特許文献３の構成では、時系列に記憶された時系列の緯度・経度及び高度の３次元位置情報が、通信リンク中断直前までにおける対象の航空機の飛行経路として扱われ、この飛行経路に通信リンク中断後の経過時間分の航空機の位置変化が予測されて算出された予測位置の方向が求められる。しかし特許文献３には、航空機が旋回のために姿勢変更してから実際に進行方向が変化するまでの間に時間差が生じることは開示されていない。特許文献３にも周期的に観測した観測位置に基づく予測と実際の進行方向の間に差異が生じることによる不要な警報の発出又は警報の未発出を防止できる構成は開示されていない。
【００１４】
また特許文献４の構成では、位置情報、姿勢・速度・測定時刻情報に基づいて遅延時間、進路ベクトル、差分距離が計算され、さらに差分距離から現在予測位置が計算され、得られた位置情報と計算された遅延時間、進路ベクトル、現在予測位置から、所定時刻における予測位置が計算される。しかし特許文献４には、航空機が旋回のために姿勢変更してから実際に進行方向が変化するまでの間に時間差が生じることは開示されていない。特許文献４にも周期的に観測した観測位置に基づく予測と実際の進行方向の間に差異が生じることによる不要な警報の発出又は警報の未発出を防止できる構成は開示されていない。
【００１５】
本発明は、航空機の正確な予測進行方向を算出でき、航空機が所定の経路から逸脱する可能性を正確に検知することができる航空機監視装置及び航空機監視方法を提供することを主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の航空機監視装置は、監視領域の地形情報及び空域情報を保持するマップ管理部と、監視対象とする航空機の航跡情報を受信する航跡管理部と、前記航跡情報をもとにして前記航空機に対して姿勢情報を取得するための質問を生成する質問制御部と、前記航空機に対して生成した質問を送信する送信部と、前記質問に対する応答を受信する受信部と、前記応答から前記航空機の姿勢情報を抽出する動態情報管理部と、前記航跡情報及び前記姿勢情報、前記地形情報及び空域情報に基づいて前記航空機の進入が禁止される進入禁止領域をさけて設定された所定の経路を逸脱する可能性の有無を検出する逸脱検出部と、前記航跡情報、前記姿勢情報、前記地形情報、前記空域情報及び前記逸脱の可能性の有無を通知する通知部を有している。
【００１７】
本発明の航空機監視方法は、監視領域の地形情報及び空域情報を保持し、監視対象とする航空機の航跡情報を受信し、前記航跡情報をもとにして前記航空機に対して姿勢情報を取得するための質問を生成し、前記航空機に対して生成した質問を送信し、前記質問に対する応答を受信し、前記応答から前記航空機の姿勢情報を抽出し、前記航跡情報及び前記姿勢情報、前記地形情報及び空域情報に基づいて前記航空機の進入が禁止される進入禁止領域をさけて設定された所定の経路を逸脱する可能性の有無を検出し、前記航跡情報、前記姿勢情報、前記地形情報、前記空域情報及び前記逸脱の可能性の有無を通知する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、航空機の正確な予測進行方向を算出でき、航空機が所定の経路から逸脱する可能性を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、マップ管理部が管理する進入禁止領域及び航空機の所定の経路を示す図である。
【図３】図３は、図１の逸脱検出部の動作を示す説明図である。
【図４】図４は、図１の逸脱検出部の動作を示す説明図である。
【図５】図５は、図１の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、図１の変形例の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、図６の逸脱検出部動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の航空機監視装置の構成を示すブロック図である。
【００２２】
航空機監視装置１は、監視対象である航空機３の航跡を観測する観測装置、例えばレーダ２と接続され、レーダ２から監視対象である航空機３の航跡情報が供給される。
【００２３】
航空機監視装置１は、マップ管理部１１と、航跡管理部１２と、質問制御部１３と、送信部１４と、受信部１５と、動態情報管理部１６と、逸脱検出部１７と、通知部１８とを備えている。
【００２４】
マップ管理部１１は、監視領域の地形情報及び空域情報を保持管理する。地形情報及び空域情報は、航空機３の進入が禁止される進入禁止領域及び進入禁止領域をさけて設定された航空機３の所定の経路を含むとしてよい。図２は、マップ管理部１１が管理する進入禁止領域及び航空機３の所定の経路を示す図である。図２に示すように、例えば、航空機３の所定の経路は、点線で示す直線経路となっている。例えば、図２の下部の直線経路の先に進入禁止領域があり、所定の経路は、進入禁止領域を避けるように地点Ａで偏向する経路となっている。
【００２５】
航跡管理部１２は、レーダ２から供給された航空機３の航跡情報を質問制御部１３に伝達する。
【００２６】
質問制御部１３は、航跡情報に基づいて監視対象である航空機３を対象とした質問、例えばＧＩＣＢ質問を生成する。生成される質問には、航空機３の姿勢情報、具体的には航空機３の傾斜情報についての質問が含まれている。
【００２７】
送信部１４は、生成されたＧＩＣＢ質問を含む質問電波、例えばＭｏｄｅ−Ｓ質問電波を航空機３に放射する。航空機３は、Ｍｏｄｅ−Ｓ質問電波を受信し、質問電波に含まれるＧＩＣＢ質問に対する応答であるＧＩＣＢ応答を生成し、航空機監視装置１にＧＩＣＢ応答を含むＭｏｄｅ−Ｓ応答電波を送信する。
【００２８】
受信部１５は、航空機３から送信されたＭｏｄｅ−Ｓ応答電波を受信する。受信部１５は、当該応答電波から得られるＧＩＣＢ応答を動態情報管理部１６に伝達する。
【００２９】
動態情報管理部１６は、ＧＩＣＢ応答に含まれる、航空機３の姿勢情報を抽出する。
【００３０】
逸脱検出部１７の予測算出部１７１は、レーダ２から供給された航空機３の航跡情報と、動態情報管理部１６で抽出された航空機３の姿勢情報から航空機３の予測進行方向を算出する。
【００３１】
図３は、図１の逸脱検出部１７の動作を示す説明図である。所定の経路が右方向に偏向する地点Ａでは、右旋回を開始するために図３に示すように航空機３の姿勢が右傾斜となる。今回の観測位置である所定の経路が偏向する地点Ａにおいて、逸脱検出部１７の傾斜検知部１７２は、動態情報管理部１６で抽出された航空機３の姿勢情報から航空機３の傾斜を検知する。また逸脱検出部１７の予測算出部１７１には、レーダ２から観測位置を含む航空機３の航跡情報が供給される。例えば航空機３が地点Ａに到達したとき供給される航空機３の航跡情報は、図３の下部の直線経路に沿った航跡を示す。
【００３２】
予測算出部１７１は、図３に示すように地点Ａにおいて航空機３の航跡情報と航空機３の傾斜角度に基づき航跡情報の延長線から右に偏向した予測進行方向を算出する。また予測算出部１７１は、当該予測進行方向に基づいて図３に円形で示す将来予測位置を算出する。
【００３３】
逸脱検出部１７の評価部１７３は、航空機３の所定の経路に沿う進行方向と予測進行方向の一致性を判断する。評価部１７３は、航空機３の所定の経路に沿う進行方向と予測進行方向の一致していることから逸脱可能性は無いと判断し、通知部１８は、逸脱可能性は無いとして使用者に通知する。また逸脱検出部１７の評価部１７３は、当該予測進行方向に基づく将来予測位置と、マップ管理部１１で管理している地形情報及び空域情報との照合を行うことで航空機３の進入禁止領域への進入可能性を評価する。
【００３４】
逸脱検出部１７の評価部１７３は、航跡情報、姿勢情報、地形情報、空域情報及び進入禁止領域への進入可能性の評価結果に基づく逸脱可能性有無を、通知部１８に供給する。
【００３５】
通知部１８は、ディスプレイ、スピーカー等を備える。通知部１８は、逸脱検出部１７から取得した航空機３の航跡情報、姿勢情報、地形情報、空域情報及び進入可能性の評価結果に基づく逸脱可能性有無を使用者に提示し、逸脱可能性を有する場合は警告する。
【００３６】
一方、今回の観測位置である所定の経路が偏向する地点Ａにおいて、図４に示すように、航空機３の姿勢が水平である場合、逸脱検出部１７の傾斜検知部１７２は、動態情報管理部１６で抽出された航空機３の姿勢情報から航空機３の姿勢が水平であることを検知する。予測算出部１７１は、航空機３の航跡情報と航空機３の傾斜角度に基づき、図４に示すように、将来時刻も航跡情報の延長線の方向への直線飛行を継続するものとして予測進行方向を算出する。また予測算出部１７１は、当該予測進行方向に基づいて将来時刻も直線飛行を継続するものとして、図４に示すように進入禁止領域に進入している将来予測位置を算出する。
【００３７】
逸脱検出部１７の評価部１７３は、航空機３の所定経路に沿う進行方向と予測進行方向の一致性を判断し、図４の場合、所定経路に沿う進行方向と予測進行方向が異なることから航空機３が所定の経路に従わないと判断し、通知部１８は、使用者に逸脱警報を発出する。また逸脱検出部１７の評価部１７３は、予測進行方向に基づく予測位置と、マップ管理部１１で管理している地形情報及び空域情報との照合を行い、予測位置が進入禁止領域に進入していることから、航空機３が進入禁止領域への進入可能性が高いと判断し、通知部１８は、使用者に進入禁止領域への進入警報を発出する。
【００３８】
次に本発明の航空機監視装置の動作について説明する。図５は、図１の動作を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、監視対象である航空機３の航跡を観測する観測装置、例えばレーダ２から、航跡管理部１２は監視対象である航空機３の航跡情報を取得する（ステップＳ１）。
【００４０】
航跡管理部１２は監視対象である航空機３の航跡情報を質問制御部１３に伝達し（ステップＳ２）、質問制御部１３は航跡情報に基づいて監視対象の航空機３を対象としたＧＩＣＢ質問を生成し、送信部１４よりＭｏｄｅ−Ｓ質問電波を航空機３に放射する（ステップＳ３）。航空機３は、Ｍｏｄｅ−Ｓ質問電波を受信し、質問電波に含まれるＧＩＣＢ質問に対する応答であるＧＩＣＢ応答を生成し、航空機監視装置１にＧＩＣＢ応答を含むＭｏｄｅ−Ｓ応答電波を送信する。
【００４１】
航空機３からのＭｏｄｅ−Ｓ応答電波は受信部１５により受信され（ステップＳ４）、当該応答電波から得られるＧＩＣＢ応答は動態情報管理部１６に伝達される。
【００４２】
動態情報管理部１６はＧＩＣＢ応答に含まれる、航空機３の姿勢情報を抽出し、逸脱検出部１７に供給する（ステップＳ５）。
【００４３】
逸脱検出部１７は、航空機３の航跡情報と航空機３の姿勢情報とから航空機３の予測進行方向を算出する（ステップＳ６）。また逸脱検出部１７は、当該予測進行方向に基づいて将来予測位置を算出し、マップ管理部１１で管理している地形情報及び空域情報との照合を行う（ステップＳ７）。逸脱検出部１７は、所定の経路に沿う進行方向と予測進行方向の一致性から逸脱可能性の有無を判断する。また逸脱検出部１７は、将来予測位置と地形情報及び空域情報との照合結果に基づき、航空機３の進入禁止領域への進入可能性の有無を判断する。評価結果をディスプレイ、スピーカー等の知覚表現を行う通知部１８に供給する。通知部１８は、評価結果を使用者に提示する（ステップＳ８）。また通知部１８は逸脱可能性及び進入禁止領域への進入可能性を有する場合、これを警告する。
【００４４】
このように本実施形態によれば航空機が実際に所定の経路から逸脱する可能性を正確に検知することが可能となり、航空機運航の正確性を向上させることができる。
【００４５】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば送信部１４に指向性を持たせ、Ｍｏｄｅ−Ｓ質問要求を行う質問電波の放射空間を限定してもよい。もし質問電波が、対象とする航空機以外に、電波が到達可能な他の航空機でも受信される場合、他の航空機において不要な受信処理が発生する。その結果、他の航空機を対象とする質問電波に対して、当該機が応答できなくなる問題が生じる。
【００４６】
例えば送信部１４に指向性を持たせることにより、電波が到達する他の航空機の数を減少させることが可能となり、他の航空機においても適切な質問応答処理が行えるようになる。
【００４７】
また指向性をもつ送信部１４を複数使用してもよい。このような構成とすることで、単一の送信部１４では電波遮蔽物があり質問電波の到達が阻害される空間への質問電波の放射が可能となる。
【００４８】
この場合、質問制御部１３は、複数の送信部１４を管理するため航跡情報に基づいて最適な指向性をもつ送信部１４を選択する選択部を備えてもよい。
【００４９】
また例えば逸脱検出部１７は、航跡情報と姿勢情報を組み合わせることで、横風を検知する風検知機能を備えてもよい。
【００５０】
図６は、図１の変形例の構成を示すブロック図である。本変形例では、逸脱検出部１７に風検知部１７４を備えている点で図１の構成と異なる。
【００５１】
図７は、図６の逸脱検出部の動作を説明する説明図である。図７に示すように、過去の地点Ｂにおける検出において逸脱検出部１７の傾斜検知部１７２は、動態情報管理部１６で抽出された航空機３の姿勢情報から航空機３の姿勢が左傾斜となっていることを検知する。一方、逸脱検出部１７の風検知部１７４は、航空機３の航跡情報により所定の航空路を進行していることを検知する。逸脱検出部１７の風検知部１７４は、これら航空機３の姿勢情報と航跡情報を合わせることで航空機３が図７の右方向への横風を受けて進行していることを検知する。この構成では、図５のステップＳ６において、逸脱検出部１７の風検知部１７４は、過去の地点Ｂにおける検出における航空機３の航跡情報と航空機３の姿勢情報から風の有無及び方向を検知する。予測算出部１７１は、今回の地点Ａにおける航空機３の航跡情報、航空機３の姿勢情報及び風の有無及び方向から航空機３の予測進行方向及び当該予測進行方向に基づく予測位置を算出する。例えば、図７に示すように、今回の地点Ａにおける検出において姿勢が水平となった場合、逸脱検出部１７は、横風を受けていることを考慮し、航空機３の針路が右に偏向すると予測する。
【００５２】
このような構成により、航空機の飛行経路における横風を考慮した正確な経路逸脱判断が可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１    航空機監視装置
２    レーダ
３    航空機
１１    マップ管理部
１２    航跡管理部
１３    質問制御部
１４    送信部
１５    受信部
１６    動態情報管理部
１７    逸脱検出部
１７１    予測算出部
１７２    傾斜検知部
１７３    評価部
１７４    風検知部
１８    通知部
【図１】
2017130133.tif 000003
【図２】
2017130133.tif 000004
【図３】
2017130133.tif 000005
【図４】
2017130133.tif 000006
【図５】
2017130133.tif 000007
【図６】
2017130133.tif 000008
【図７】
2017130133.tif 000009