(57)【要約】【課題】着陸誘導管制による航路指示の直感的な方向理解を可能とし、着陸の安全性を高めることができる音像提示装置を実現する。【解決手段】着陸誘導管制の無線信号を受信して、航空機内の操縦士に航路指示の音像を提示する音像提示装置において、  受信した前記無線信号から所定のキーワードを抽出するキーワード抽出部と、  抽出したキーワードに基づいて前記操縦士への音像提示方向を決定する音像提示方向決定部と、  前記航路指示の音像を、前記音像提示方向決定部で決定した方向から操縦士に聞こえるように３次元化する３次元音像生成部と、  生成した３次元音像を前記操縦士に提示するスピーカと、  を備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着陸誘導管制の無線信号を受信して、航空機内の操縦士に航路指示の音像を提示する音像提示装置において、
受信した前記無線信号から所定のキーワードを抽出するキーワード抽出部と、
抽出したキーワードに基づいて前記操縦士への音像提示方向を決定する音像提示方向決定部と、
前記航路指示の音像を、前記音像提示方向決定部で決定した方向から操縦士に聞こえるように３次元化する３次元音像生成部と、
生成した３次元音像を前記操縦士に提示するスピーカと、
を備えたことを特徴とする音像提示装置。
【請求項２】
前記音像提示方向決定部は、抽出した前記キーワードから航空機が目標航路からどの方向にずれているかを判断し、前記航空機からみて目標航路が存在する方向を音像提示方向として決定することを特徴とする請求項１に記載の音像提示装置。
【請求項３】
前記音像提示方向決定部は、あらかじめ定められた音像提示方向の中から選択的に音像提示方向を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の音像提示装置。
【請求項４】
前記音像提示方向決定部は、前記操縦士の正面方向、左前方４５度方向、右前方４５度方向、上前方４５度方向、下前方４５度方向の中から音像提示方向を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音像提示装置。
【請求項５】
着陸誘導管制の無線信号を受信して、航空機内の操縦士に航路指示の音像を提示する音像提示装置において、
前記航空機からみて目標航路が存在する方向を示す方向データおよび前記航路指示の音像データが入力され、前記音像データを前記方向データに基づいて３次元化する３次元音像生成部と、
生成した３次元音像を前記操縦士に提示するスピーカと、
を備えたことを特徴とする音像提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着陸誘導管制の無線信号を受信して、航空機内の操縦士に航路指示の音像を提示する音像提示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機の空港への離着陸は、定められた航路を通って行われる。航路は３次元的なものである。近年、ＩＬＳ（計器着陸装置）と呼ばれる、航空機の空港への進入を計器を使って誘導するシステムが普及している。ＩＬＳでは、着陸に最適な降下角度、進入経路の左右のズレ、滑走路までの距離を示す電波信号が地上施設から航空機へ向けて発信される。航空機はこれらの信号を受信して計器表示を行う。操縦士は、計器表示に従い水平面内、鉛直面内の機体位置を制御し、航空機を正確に着陸させることが可能となる。
【０００３】
ところが、すべての航空機がＩＬＳを利用できるわけではない。多くの軍用機は設置スペースの問題からＩＬＳを搭載していない。また、ＩＬＳの設備が整っていない地上施設も存在する。このような場合、ＩＬＳに代わりにＧＣＡ（着陸誘導管制）と呼ばれる着陸誘導手法が利用される。ＧＣＡは、管制官と操縦士が無線通信を行い、管制官がレーダーで機体の降下角度や進入コースを確認しながら、操縦士に音声で着陸に必要な情報を伝える手法である。
【０００４】
図６はＧＣＡによる従来の着陸誘導を示す図である。図６（ａ）は水平面内の航路指示、図６（ｂ）は鉛直面内の航路指示を説明するものである。コースとは水平面内の航路である。グライドパスとは鉛直面内の航路である。
【０００５】
管制官は、コースおよびグライドパスに対する航空機の位置を知らせる。例えば、管制官は、航空機がコースから右にずれている場合には「right of course（コースの右にいます）」、コースから左にずれている場合には「left of course（コースの左にいます）」、コース上にいる場合には「on course（コースは適正です）」と伝える。また、航空機がグライドパスから上にずれている場合には「above glidepath（グライドパスより上です）」、グライドパスから下にずれている場合には「below glidepath（グライドパスより下です）」、グライドパス上にいる場合には「on glidepath（グライドパスに乗っています）」と伝える。操縦士は、管制官からの航路指示に従い、機体位置が適正コースおよび適正グライドパスに乗るように航空機を制御する。非特許文献１にはＧＣＡによる航空機の着陸誘導について記載されている。
【０００６】
【非特許文献１】イカロス出版、航空無線ハンドブック（２００４年版）、ｐ８６〜ｐ９１、２００３年１２月発売
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＧＣＡにおける管制官からの指示はモノラル無線音声で行われるため、音声に方向感はない。そのため、操縦士は、管制官から指示された方向を直感的に理解することはできず、音声の意味を咀嚼して航空機を操縦する必要がある。
【０００８】
一方、ＧＣＡは地面が接近してくる中で行われるため、操縦士が周囲状況を適切に認識することは非常に重要である。また、操縦士は、不足の事態に備えて各種計器への注意も怠ることができず、緊張状態を強いられる。
【０００９】
本発明は、従来技術の問題点をなくし、着陸誘導管制による航路指示の直感的な方向理解を可能とし、着陸の安全性を高めることができる音像提示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、
着陸誘導管制の無線信号を受信して、航空機内の操縦士に航路指示の音像を提示する音像提示装置において、
受信した前記無線信号から所定のキーワードを抽出するキーワード抽出部と、
抽出したキーワードに基づいて前記操縦士への音像提示方向を決定する音像提示方向決定部と、
前記航路指示の音像を、前記音像提示方向決定部で決定した方向から操縦士に聞こえるように３次元化する３次元音像生成部と、
生成した３次元音像を前記操縦士に提示するスピーカと、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、
請求項１に記載の音像提示装置において、前記音像提示方向決定部は、抽出した前記キーワードから航空機が目標航路からどの方向にずれているかを判断し、前記航空機からみて目標航路が存在する方向を音像提示方向として決定することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、
請求項１または２に記載の音像提示装置において、前記音像提示方向決定部は、あらかじめ定められた音像提示方向の中から選択的に音像提示方向を決定することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、
請求項１乃至３のいずれかに記載の音像提示装置において、前記音像提示方向決定部は、前記操縦士の正面方向、左前方４５度方向、右前方４５度方向、上前方４５度方向、下前方４５度方向の中から音像提示方向を決定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、
着陸誘導管制の無線信号を受信して、航空機内の操縦士に航路指示の音像を提示する音像提示装置において、
前記航空機からみて目標航路が存在する方向を示す方向データおよび前記航路指示の音像データが入力され、前記音像データを前記方向データに基づいて３次元化する３次元音像生成部と、
生成した３次元音像を前記操縦士に提示するスピーカと、
を備えたことを特徴とする音像提示装置。
【発明の効果】
【００１５】
このように、着陸誘導管制による航路指示の音像を内容に応じて３次元化して操縦士に提示することによって、航路指示の直感的な方向理解を可能とし、着陸の安全性を高めることができる音像提示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明による音像提示装置の第１の実施例を示す機能ブロック図である。
【実施例１】
【００１７】
ＧＣＡの無線信号が航空機で受信される。この無線信号は、従来と同じく、管制官からのモノラル無線音声の航路指示である。たとえば、「on course」「right of course」「left of course」「on glidepath」「above glidepath」「below glidepath」などである。受信された無線信号はＡ／Ｄ変換器１でデジタルの音像データに変換され、キーワード抽出部２および３次元音像生成部４に出力される。
【００１８】
キーワード抽出部２は、音声認識により、入力された音像データから以下のキーワードを抽出する。
・航空機がコース上またはグライドパス上を飛行していることを示す“on”
・航空機がコースの右側を飛行していることを示す                “right”
・航空機がコースの左側を飛行していることを示す                “left”
・航空機がグライドパスの上側を飛行していることを示す          “above”
・航空機がグライドパスの下側を飛行していることを示す          “below”
これらのキーワードは、ＧＣＡで使用される用語であって、方向を示す単語である。抽出されたキーワードは音像提示方向決定部３へ出力される。
【００１９】
なお、管制官の台詞の全てを抽出するのではなく、このように所定のキーワードのみを抽出する構成とすることにより、音声認識の精度を向上させることができる。また、大掛かりな音声認識システムを必要としないで済む。
【００２０】
音像提示方向決定部３は、入力されたキーワードに従い、操縦士に対してどの方向から航路指示の音像を提示するかを決定する。決定された音像提示方向は、３次元音像生成部４に出力される。音像提示方向決定部３は、目標航路であるコースまたはグライドパスと、航空機との相対位置に基づいて音像の提示方向を決定する。すなわち、音像提示方向決定部３は、コースおよびグライドパス上が存在する方向から航路指示の音像が聞こえてくるように音像の提示方向を決定する。
【００２１】
たとえば、キーワード抽出部２で“right”が抽出されたとする。音像提示方向決定部３は、航空機がコースに対して右側にずれていると判断する。航空機からみるとコースは左側に存在することになる。音像提示方向決定部３は、航空機からみてコースが存在している方向である“左側”を、操縦士への音像提示方向として決定する。同様に、“left”が抽出された場合には“右側”、“above”が抽出された場合には“下側”、“below”が抽出された場合には“上側”を音像提示方向とする。また、“on”が抽出された場合には“正面”を音像提示方向とする。
または、航空機がコースに対しどの方向にずれているかを検討するまでもなく、各キーワードと音像提示方向を自動的に対応付ける構成としてもよい。たとえば、“right”が抽出されたら自動的に“左側”と決定する。
なお、キーワード抽出部２でキーワードが抽出されなかった場合には、音像提示方向は“正面”とする。
【００２２】
キーワード抽出部２で“right”“left”が抽出された場合、音像提示方向は“左側”“右側”となる。しかし、必ずしも音像提示方向を操縦士に対し真横とする必要はない。同様に、“above”“below”が抽出された場合にも、必ずしも音像提示方向を操縦士に対し“真下”や“真上”とする必要はない。
【００２３】
図２は操縦士に対する音像提示方向の一例を示す図である。Ｐ１は操縦士の正面方向である。Ｐ２は操縦士の右前方４５度の方向である。Ｐ３は操縦士の左前方４５度の方向である。Ｐ４は操縦士の上前方４５度の方向である。Ｐ５は操縦士の下前方４５度の方向である。
キーワード抽出部２で“right”が抽出された場合、音像提示方向決定部３はＰ３の方向を音像提示方向としてもよい。同様に、“left”が抽出された場合にはＰ２の方向、“above”が抽出された場合にはＰ５の方向、“below”が抽出された場合にはＰ４の方向を音像提示方向としてもよい。
【００２４】
操縦士は、真横や真上、真下から音像を提示されると、かえって音像に気を取られたり、気が散るといった危険性がある。音像提示方向を図２に示すように前方左右上下４５度の方向とすることによって、そのような危険性を低減することができる。なお、角度は４５度に限らず、他の角度であってもよい。ただし、角度が大きすぎると上記の危険性が増すため、せいぜい４５度までが望ましいと考えられる。
【００２５】
図１に戻り説明する。３次元音像生成部４は、Ａ／Ｄ変換器１から航路指示の音像データが入力される。また、音像提示方向決定部３から音像提示方向が入力される。３次元音像生成部４は、航路指示の音像が入力された音像提示方向から操縦士に聞こえるように、音像データを３次元化する。音像の３次元化には、一般的な３次元音像処理の技術を利用することができる。３次元化された音像データは、左耳用、右耳用に分けてＤ／Ａ変換器６に出力される。
【００２６】
出力された左右両耳の音像データは、それぞれＤ／Ａ変換器６でアナログ音像に変換される。Ｄ／Ａ変換器５から出力されたアナログ音像は、増幅器６で増幅され、ステレオヘッドセット７に出力される。ステレオヘッドセット７は操縦士に装着される。ステレオヘッドセット７は、入力された音像を左右両耳に分けて出力し、操縦士に３次元音像を提示する。
【００２７】
図３は、コースおよびグライドパスと航空機の相対位置と音像提示方向の関係を示すイメージ図である。操縦士は航空機の中で機体の正面方向を向いているものと考える。
【００２８】
航空機がコースから右にずれている場合には、管制官の「right of course」の航路指示の音像が左前方４５度の方向から操縦士に提示される。航空機がコースから左にずれている場合には、管制官の「left of course」の航路指示の音像が右前方４５度の方向から操縦士に提示される。航空機がコース上にある場合には、管制官の「on course」の航路指示の音像が正面方向から操縦士に提示される。
航空機がグライドパスから上にずれている場合には、管制官の「above glidepath」の航路指示の音像が下前方４５度の方向から操縦士に提示される。航空機がグライドパスから下にずれている場合には、管制官の「below glidepath」の航路指示の音像が上前方４５度の方向から操縦士に提示される。航空機がグライドパス上にある場合には、管制官の「on glidepath」の航路指示の音像が正面方向から操縦士に提示される。
【００２９】
本発明によれば、操縦の目標とすべき方向からＧＣＡの誘導音像が聞こえてくる。そのため、操縦士は直感的に航路指示方向、すなわち操縦目標方向を認識することができ、操縦時の操縦士の負担が軽減される。これにより、操縦士は周囲状況や各種計器へ注意を振り向けることが容易となり、着陸の安全性を高めることができる。
【００３０】
なお、本実施例の構成によれば、航空機が受信するのは従来と同じＧＣＡの無線信号である。また、キーワード抽出、音像提示方向の決定、音像の３次元化処理はすべてソフトウェアで構成することができる。そのため、従来のＧＣＡ設備に対し、大幅なハードウェア改変を行うことなく、本発明を適用することができる。
【００３１】
本実施例では、“on”や“right”など５種類の用語をキーワードとして抽出した。しかし、キーワードはこれらの用語に限らず、ＧＣＡに用いられる他の用語をさらに追加してもよい。
【実施例２】
【００３２】
前記実施例１では、航空機が地上から受けるデータは音声のみであった。しかし、デジタル無線等を採用すれば、音声に加え内容を識別するデータを付加することが可能となる。音声データに加え、音像提示方向のデータを付加することで、より直感的な航路指示が可能となる。
【００３３】
図４は本発明による音像提示装置の第２の実施例を示す機能ブロック図である。
地上から、ＧＣＡの無線信号（管制官からのモノラル無線音声の航路指示）とともに方向データが発信される。この方向データは、航路指示の内容に対応付けられた音像提示方向を示す情報である。方向データは、管制官が航路指示とともに別途音像提示方向を入力することによって生成されたものでもよい。また、方向データは、管制官の航路指示に対し、前記実施例１で説明したようなキーワード抽出を地上施設内で行った結果得られたものでもよい。地上施設内で音声認識を行う利点としては、気象に影響されない点が考えられる。その他の利点としては、管制官の声を直接採取できることから、良い音質のもとでキーワード抽出を行うことができ、キーワード抽出の成功率が高いという点も考えられる。
【００３４】
図５は操縦士に対する音像提示方向の他の一例を示す図である。Ｐ１〜Ｐ５は前記実施例１の図３と同じである。Ｐ６は操縦士の右前方４５度かつ上前方４５度の方向である。Ｐ７は操縦士の左前方４５度かつ上前方４５度の方向である。Ｐ８は操縦士の右前方４５度かつ下前方４５度の方向である。Ｐ９は操縦士の左前方４５度かつ下前方４５度の方向である。
地上から発信される方向データを、Ｐ１〜Ｐ９のいずれかの方向に対応させる。このとき、音像提示方向と航路指示の内容の対応が、
Ｐ１は「on course, on glidepath」、
Ｐ２は「left of course」、
Ｐ３は「right of course」、
Ｐ４は「below glidepath」、
Ｐ５は「above glidepath」、
Ｐ６は「left of course, below glidepath」、
Ｐ７は「right of course, below glidepath」、
Ｐ８は「left of course, above glidepath」、
Ｐ９は「right of course, above glidepath」
となるように、方向データとＰ１〜Ｐ９を対応させる。
【００３５】
図４に戻り説明する。モノラル無線音声はＡ／Ｄ変換器１０でデジタルの音像データに変換され、３次元音像生成部１１に出力される。また、３次元音像生成部１１には方向データが入力される。
【００３６】
３次元音像生成部１１以降の流れは前記実施例１と同様である。３次元音像生成部１１は、前記実施例１における３次元音像生成部３と同じように、入力された方向データに基づいて音像データを３次元化する。３次元化された音像データは、左耳用、右耳用に分けてＤ／Ａ変換器１２に出力される。音像データはＤ／Ａ変換器１２でアナログ音像に変換され、増幅器１３で増幅され、ステレオヘッドセット１４から操縦士に３次元音像が提示される。操縦士は、目標航路の方向からＧＣＡの誘導音像が提示され、航路指示の直感的な方向理解が可能となる。
【００３７】
なお、前記実施例１および本実施例におけるステレオヘッドセットは、特許請求の範囲のスピーカに対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は本発明による音像提示装置の第１の実施例を示す機能ブロック図。
【図２】図２は操縦士に対する音像提示方向の一例を示す図。
【図３】図３は、コースおよびグライドパスと航空機の相対位置と音像提示方向の関係を示すイメージ図。
【図４】図４は本発明による音像提示装置の第２の実施例を示す機能ブロック図。
【図５】図５は操縦士に対する音像提示方向の他の一例を示す図。
【図６】図６はＧＣＡによる従来の着陸誘導を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１    Ａ／Ｄ変換器
２    キーワード抽出部
３    音像提示方向決定部
４    ３次元音像生成部
５    Ｄ／Ａ変換器
６    増幅器
７    ステレオヘッドセット（スピーカ）
【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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