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JP6783491B1 - 航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システム - Google Patents

航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システム Download PDF

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Abstract

【課題】正確でより安価に導入することができる航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システムを提供する。【解決手段】本航空機着陸誘導支援システムは、補正ＧＰＳ移動局２１と、表示部を備え、補正ＧＰＳ移動局から受信したＲＴＫ−ＧＰＳ信号を処理して表示部に所定の表示を行う情報処理装置と、を有する。また本航空機着陸統合支援システムは、補正ＧＰＳ基準局１と、疑似ＧＰＳ信号送信機と、航空機着陸誘導支援システムと、を有し、航空機着陸誘導システムが有する情報処理装置は、情報処理装置に、着陸経路情報を含む着陸経路データを記録する手段、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号に基づき現在位置情報を含む現在位置情報データを記録する手段、着陸経路データ及び現在位置情報を情報処理装置の表示部に表示する手段、として機能させるコンピュータプログラムが格納されている。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システムに関する。
航空機の離発着には、一般に計器着陸装置（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｌａｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（以下「ＩＬＳ」という。））が導入されている場合が多い。ＩＬＳとは、航空機が着陸する飛行場付近の施設から誘導電波を発信するシステムである。着陸しようとする航空機は、ＩＬＳからの誘導電波を受信し、その受信した誘導電波を解析して、その時点における着陸地点に対する自機の位置及び向きを把握し、結果安全に飛行場の滑走路に着陸することができる。
ＩＬＳに関する技術としては、例えば、下記非特許文献１にその構造が示されている。具体的には、ＩＬＳではローカライザー（ＬＯＣ）と呼ばれる侵入方向（コース）を示すための誘導電波と、グライドスロープ（ＧＳ）と呼ばれる進入角（パス）を示すための誘導電波を発信する。そして、滑走路に侵入しようとする航空機は、これら誘導信号を受信し、これらに基づき現在自機の進入方向及び侵入角を判定し、これが適正な侵入方向及び侵入角とどの程度ずれているのかを判断しながらずれている場合はその調整を行いつつ着陸動作を行う。なおＩＬＳには、更に、飛行場内又は飛行場付近の地上にインナーマーカー、ミドルマーカー、アウターマーカー等を配置し、それぞれから地上に対し垂直方向に誘導電波を発信させ、これを航空機に受信させることで、航空機から着陸予定地点までの距離を通知することができる構成となっている。
一方、下記特許文献１、非特許文献２には、ＧＰＳを用いた航空機着陸誘導システムが開示されている。
また、ＧＰＳの精度や安全性を向上させる補強信号や航空機の進入降下経路情報を送信し、航空機を滑走路へ誘導するためのシステム（Ｇｒｏｕｎｄ−Ｂａｓｅｄ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＢＡＳ）が下記非特許文献３に記載されている。
米国特許出願公開２００４／０２２５４３２号明細書
ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍｌｉｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｋｏｋｕ／１５＿ｂｆ＿０００４０１．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐｓ：／／ｊａｐａｎ．ｃｎｅｔ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅ／３５１３９９１９／ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｍｕ．ｇｏ．ｊｐ／ｍａｉｎ＿ｃｏｎｔｅｎｔ／／０００５４８５１０．ｐｄｆ
しかしながら、上記ＩＬＳは遠方まで誘導電波を正確に発信する必要があるためその維持管理費用は莫大となる。特に、インナーマーカー等のマーカーを設置する場合その費用はさらに莫大となる。したがって、旅客機が大量に離発着する国際的な空港等では導入が可能であるものの、小規模な旅客機や、数名程度の軽飛行機の離発着が主である規模の小さな飛行場では到底導入できる費用規模ではないといった課題がある。また、航空機側においても、ＩＬＳに対応した機器を導入することは設備設置の観点及び費用の観点からも容易ではないといった課題がある。
また、上記特許文献１、非特許文献２においてはその精度、具体的にはその高度の精度において課題が残る。より具体的に説明すると、通常、ＧＰＳ測位における高さ方向の測位には地球楕円体高が用いられている。しかしながら、地球の表面は正確な楕円となっておらず、更に地球の重力も均等ではなく、地球の表面にはジオイド高が存在する。このジオイド高における補正を行わなかった場合、地球楕円体モデルＧＲＳ８０の楕円体面を基準にすると最大で約８５ｍの突出と約１０５ｍの凹みが存在することになる。すなわち、極めて高い安全性と信頼性が求められる航空機の着陸に従来のＧＰＳ測位をそのまま用いるのには課題が残るが、上記文献においてはいずれもその検討はなされていない。
ところで、上記ＧＰＳ測位における最大の誤差要因となるのが電離層誤差である。上記非特許文献３のＧＢＡＳや上記特許文献１においても電離層モニターが存在するのはその為である。しかしながら、過去の観測データに基づくと、電離層嵐が発生した場合、その測位誤差は１０ｍにも及ぶ場合がある。この環境下で航空機を進入着陸するのは安全性において課題が残り、当該環境となった場合の対応も考慮すべきである。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、正確でより安価に更に簡易設置導入することができる航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システムを提供することを目的とする。また、上空で飛行する航空機が緊急時となった場合でも、安全な着陸地点を確認後、着陸接地点を設定し、最良の着陸進入経路を導くことが可能なシステムを提供することも目的とする。
上記課題について、本発明者は鋭意検討を行っていたところ、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｔｉｃ−Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）は、試験運用されているＧＢＡＳ（Ｇｒｏｕｎｄ−Ｂａｓｅｄ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：地上型衛星航法補強システム）でＧＰＳ測位に使われるＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に比べ測位精度において数センチメートル程度の誤差をも測定することが可能であり、これを用いることで正確かつ簡便に航空機着陸のためのシステムに適用できることに着目し、更に、航空機着陸のために必要な課題を抽出及び解決し、更に最適化することにより本発明を完成させるに至った。
また本発明の着想に関し、本発明者は、航空機着陸統合支援システム内の地上局（基準局）に疑似ＧＰＳ信号送信機能を付加させることとした。着陸接地点付近に設置される局からジオイド高を考慮して標高データを含めた対地高度情報を含んだ疑似ＧＰＳ信号を上空の航空機が測位することで衛星より送られるＧＰＳ信号は緯度と経度のみの測位でよくなり、地上より送られる疑似ＧＰＳ信号によって高さ方向の測位の精度は向上し航空機は正確な対地高度情報が得られる。なお、地上において疑似ＧＰＳ信号送信機能を持つ基準局が３局以上設けられる場合、着陸態勢に入っている航空機は地上疑似ＧＰＳ信号のみの測位によって、電離層・対流圏誤差、エフェメリスの誤差の影響を受けず、正確な測位にて誤差の少ない着陸誘導経路を得ることが可能となる。
すなわち、本発明の一観点に係る航空機着陸誘導支援システムは、ＧＰＳ受信機及びＲＴＫ−ＧＰＳ受信機を含む補正ＧＰＳ移動局と、表示部を備え、補正ＧＰＳ移動局が受信したＧＰＳ信号及びＲＴＫ−ＧＰＳ信号を処理して表示部に所定の表示を行う情報処理装置と、を有する航空機着陸誘導支援システムであって、情報処理装置は、当該情報処理装置に、着陸経路情報を含む着陸経路データを記録する手段、ＧＰＳ信号、及び、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号に基づき現在位置情報を含む現在位置情報データを記録する手段、着陸経路データ及び現在位置情報を情報処理装置の表示部に表示する手段、として機能させるコンピュータプログラムが格納されており、現在位置情報データは、ジオイド高補正を行った高度データを含むものである。
また、本観点において、限定されるわけではないが、補正ＧＰＳ移動局は、疑似ＧＰＳ受信機を含み、情報処理装置は、疑似ＧＰＳ信号を処理して表示部に所定の表示を行うものであることが好ましい。
また、本発明の他の一観点に係る航空機着陸統合支援システムは、ＲＴＫ−ＧＰＳ送信機を有する補正ＧＰＳ基準局と、航空機着陸誘導支援システムと、を有する航空機着陸統合支援システムであって、航空機着陸誘導支援システムは、ＧＰＳ受信機、及び、ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機を含む補正ＧＰＳ移動局と、表示部を備え、補正ＧＰＳ受信局が受信したＧＰＳ信号、及び、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号を処理して表示部に所定の表示を行う情報処理装置と、を有し、更に、情報処理装置は、当該情報処理装置に、着陸経路情報を含む着陸経路データを記録する手段、ＧＰＳ信号、及びＲＴＫ−ＧＰＳ信号に基づき現在位置情報を含む現在位置情報データを記録する手段、着陸経路データ及び現在位置情報を情報処理装置の前記表示部に表示する手段、として機能させるコンピュータプログラムが格納されている、航空機着陸統合支援システムであって、現在位置情報データは、ジオイド高補正を行った高度データを含むものである。
また、本観点において、限定されるわけではないが、補正ＧＰＳ移動局は、疑似ＧＰＳ受信機を含み、情報処理装置は、疑似ＧＰＳ信号を処理して表示部に所定の表示を行うものであるものが好ましい。
以上、本発明によって、正確でより安価に導入することができる航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システムを提供することができる。
実施形態に係る航空機着陸統合支援システムの概略を示す図である。 実施形態に係る航空機着陸誘導支援システムの機能ブロックを示す図である。 実施形態に係る航空機着陸誘導支援システムのジオイド高補正のイメージを示す図である。 実施形態に係る航空機着陸誘導支援システムの疑似ＧＰＳ信号による位置把握のイメージを示す図である。 実施形態に係る着陸経路のイメージの一例について示す図である。 実施形態に係る着陸経路のイメージの一例について示す図である。 実施形態に係る航空機着陸誘導支援システムの表示部に表示される画面の一例を示す図である。 実施形態に係る着陸経路のイメージの他の一例について示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、また以下に示す実施形態、実施例において記載される具体的な例示についても適宜変更及び調整が可能であり、これらに限定されるものではない。
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る航空機着陸統合支援システム（以下「本統合支援システム」という。）Ｓの概略を示す図である。本図で示すように、本統合支援システムＳは、補正ＧＰＳ基準局１と、補正ＧＰＳ移動局２１を含む航空機着陸誘導支援システム２（本図ではこれを搭載した航空機を示している）と、航空機管制システム３と、を有するものである。本統合支援システムは、従来のＩＬＳに比べ強力な誘導電波を発する機器が不要であり、より簡便なシステムとなる。特に、着陸する航空機側（航空機着陸誘導支援システム側）としても、ＩＬＳ誘導電波を受信するための高価な機器の購入が不要であり、補正ＧＰＳ移動局とこれに接続される情報処理装置程度の装置を設置するだけで高性能な着陸支援を受けることが可能となる。以下、本統合支援システムの各構成要件について説明する。
まず、本統合システムＳでは、上記の通り、補正ＧＰＳ基準局１を有する。補正ＧＰＳ基準局１は、地球上における座標が判明している位置に固定され、その座標よりジオイド高補正が行われ正確な標高を得る。そして、その位置に関する情報を固定位置座標として記録しておくとともに、ＧＰＳ衛星ＧからのＧＰＳ信号を別に受信してこれに基づきＧＰＳ位置座標を求め、固定位置座標データとＧＰＳ位置座標に基づき差分情報を作成し、この差分情報をＲＴＫ−ＧＰＳ信号として出力することができる装置であることが好ましい態様である。また、補正ＧＰＳ基準局１には、疑似ＧＰＳ送信機が付加されており、電波高度計の代替機能を有しており、最低高度２５００フィート以下で受信することが可能で正確な対地高度を得ることが可能となる。なお「標高」とは、当該位置のジオイド高からの距離を意味する。
補正ＧＰＳ基準局１の構成は、上記の機能を有するものである限りにおいて限定されない。具体的には、後述の図からも明らかであるがＧＰＳ受信機１１と、ＲＴＫ−ＧＰＳ送信機１２と、疑似ＧＰＳ送信機１３と、これらに接続されて所定のデータ処理を行うことができる情報処理装置１４を備えて構成されていることが好ましい。更に、情報処理装置１４には、上記の固定位置座標に関する情報を含む固定位置座標データを記録し、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を電子的に処理可能なデータ（ＧＰＳ信号データ）に変換し、さらにこれに基づき求められる位置座標に関する情報を含むＧＰＳ位置座標データを作成及び記録し、この固定位置座標データとＧＰＳ位置座標データに基づき座標間の差分情報を含むＲＴＫ−ＧＰＳ信号データ、更には、ジオイド高補正を行った後の固定位置座標の情報を含むデータ（疑似ＧＰＳ信号データ）を記録することができる電子回路を備える又はプログラムが格納された記録媒体を備えるものであることが好ましい。もちろん、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号データには、ジオイド高補正を行った後の座標（高度）の情報を含ませておくことが好ましい。
補正ＧＰＳ基準局１は、上記の構成によって、実際のＧＰＳ信号によって求められるＧＰＳ位置座標と、予め判明している固定位置座標との間の差分情報、ジオイド高補正が行われた正確な標高を含む情報、を随時発信し続けることが可能となる。一般に、ＧＰＳ信号と実際の位置とのずれは様々な要因があるが、ＧＰＳ信号自体によって生じるずれが非常に大きなものである。そのため、このＧＰＳ信号自体に含まれるずれは、補正ＧＰＳ基準局を中心とする一定の範囲内において同じであると推定し、このずれを相殺することによってより正確な位置座標を求めることができる。また、ＧＰＳ信号自体にはジオイド高に関する情報が含まれておらず、これを考慮しないことは航空機の安全な着陸において重大な結果をもたらしてしまう虞があるためこの補正を行うことが重要である。より具体的には、補正ＧＰＳ基準局１は、ＧＰＳ信号に基づく計算により取得されるＧＰＳ位置座標と、予めわかっている固定位置座標の間の差分を取るとともに、ジオイド高補正が行われ正確な標高を求め、この差分情報を発信してＲＴＫ−ＧＰＳ送信機、疑似ＧＰＳ信号送信機１３により補正ＧＰＳ移動局に出力する。一方、補正ＧＰＳ移動局２１は、この差分情報（ＲＴＫ−ＧＰＳ信号）と、自信が受信するＧＰＳ信号によって求められる計算によるＧＰＳ位置情報を考慮して少なくとも緯度及び経度の情報を得るとともに、疑似ＧＰＳ信号に基づいて高度情報、少なくともジオイド高補正を行った後の情報を得ることで、自身の位置を正確に把握することができるようになる。特にＲＴＫ−ＧＰＳ信号は差分情報であるためデータ量は少なく抑えることもでき、即時性を確保することができる。
また、上記の記載からも明らかであるが、固定位置座標データは、より詳細には、緯度に関する情報を含む緯度データ、経度に関する情報を含む経度データ、及び高度に関する情報を含む高度データを含むことが好ましく、高度データには、ジオイド高補正が行われ正確な標高に関する情報が含まれていることが更に好ましい。
ここで、「ジオイド高」とは、測量法によって平均海面を仮想的に陸地へ延長した面（ジオイド）からの高さをいい、標高を求める基準となる高さをいう。すなわち、標高は、その位置とジオイド高との差分をいう。また、ジオイド高については、日本国の国土地理院におけるデータベースに記録されており、緯度及び経度を定めればそのジオイド高及び標高に関する情報を得ることができる（例えばｈｔｔｐｓ：／／ｖｌｄｂ．ｇｓｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｓｏｋｕｃｈｉ／ｓｕｒｖｅｙｃａｌｃ／ｇｅｏｉｄ／ｃａｌｃｇｈ／ｃａｌｃｆｒａｍｅ．ｈｔｍｌ）。
一般に、ＧＰＳ信号により取得される位置情報は、上記の通り、地球楕円体モデルＧＲＳ８０の楕円体面を基準にしているため、このジオイド高における補正を行わなかった場合、最大で約８５ｍの突出と約１０５ｍの凹みが存在することになる。そのため、本統合支援システムでは、上記ジオイド高補正を行うことでより正確な位置を求めることができるようになる。
また、上記の記載のとおり、補正ＧＰＳ基準局１は、ＧＰＳ信号を受信したのち、計算によって自身の位置情報を含むＧＰＳ位置座標データを求める。このＧＰＳ位置座標データについても、上記固定座標データと同様、緯度に関する情報を含む緯度データ、経度に関する情報を含む経度データ、及び、高度に関する高度データを含むことが好ましく、より好ましくはジオイド高補正が行われ正確な標高高度に関する情報を含む高度データを含む。
また、上記の記載から明らかであるが、補正ＧＰＳ基準局１は、上記固定座標データと上記計算座標データに基づき座標の差分情報を含む差分データであるＲＴＫ−ＧＰＳ信号データを作成する。このＲＫＴ−ＧＰＳ信号データには、緯度の差に関する情報を含む緯度差データ、経度の差に関する情報を含む経度差データ、及び、高度の差に関す情報を含む高度差データを含むことが好ましい。なお、この高度データには、ジオイド高補正が行われ正確な標高高度との差に関する情報を含むものであることがより好ましい。このようにすることで、航空機はＧＰＳ信号を受信したのち、ジオイド高補正を含めた補正を行うことができ、正確な現在の標高を確認できる。
なお、上記ジオイド高補正のほか、設置位置に対する設置高度情報の補正を行うことも好ましい。補正ＧＰＳ基準局及び着陸接地点が地表に設置されている場合はそのままのジオイド高補正で十分な正確性を保つことが可能である一方、この補正ＧＰＳ基準局又は着陸地点が地表から高い位置に設置されていた場合、この高さ補正を行うことでより正確な高さを把握することが可能となる。
ところで、ジオイド高補正のジオイド高の値は、上記の通り、場所によって異なるため、理想的には基準局、着陸接地点、航空機等、その場所毎に異ならせて正確な補正を行うことが好ましい。しかしながら、例えば航空機等は時々刻々その位置を変化させるため、その航空機の場所のジオイド高を基準局側にて調べ、その補正を行いつつ所定のデータを送信することは極めて困難である。一方、航空機にとって極めて重要な高さが着陸接地点からの高さであり、この着陸接地点からどの程度の高さにいるのかということが重要である。そのため、この航空機に対するジオイド高補正は、着陸接地点における標高に関する補正データであることが好ましい。このようにすることで簡便かつ正確に補正を行うことができるようになる。この場合のイメージを図２に示しておく。
また、上記したとおり、補正ＧＰＳ基準局１は、疑似ＧＰＳ送信機１３を備えており、航空機に対し、ＧＰＳ信号と同様のフォーマットの疑似ＧＰＳ信号を出力する。この疑似ＧＰＳ信号にはその発信した座標情報及びその時刻情報が含まれており、この疑似ＧＰＳ信号を受信した航空機は、その補正ＧＰＳ基準局１と航空機との距離を把握することができる。そして、その距離を把握すれば、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号により求めた正確な緯度情報及び経度情報からその補正ＧＰＳ基準局１の標高との高度差に関する情報を得ることができるようになる。ここで「疑似ＧＰＳ送信機」は、ＧＰＳ受信機が受信するＧＰＳ信号と同様のフォーマットによる疑似的なＧＰＳ信号を送信することができる機器であり、出力する信号のフォーマットを整えるだけで通常の信号送信機を改良することで容易に実現可能である。この場合のイメージを図３に示す。
また、補正ＧＰＳ基準局１は、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号及び疑似ＧＰＳ信号が、飛行場内の滑走路及び着陸のための動作を行う範囲をカバーすることができる位置に設置されていることが好ましい。具体的には、着陸対象となる滑走路全体及びその進入コース半径１０ｋｍ程の距離をカバーすることができる位置に固定接地されていることが好ましい。半径１０ｋｍ程度であれば十分効果的に航空機の着陸支援を行うことができる。
また、補正ＧＰＳ基準局１の数は限定されるものではない。１つの補正ＧＰＳ基準局を配置することで十分な精度を確保することができるが複数存在してもよい。複数存在させることでより正確な座標測量が可能となる。補正ＧＰＳ基準局１を３局以上設けられる場合、着陸態勢に入っている航空機は地上疑似ＧＰＳ信号のみの測位によって、電離層・対流圏誤差、エフェメリスの誤差の影響を受けず、正確な測位にて誤差の少ない着陸誘導経路を得る事が可能となる。なお、補正ＧＰＳ基準局同士の間隔は１００ｍ以上であることが好ましい。なお複数の補正ＧＰＳ基準局を配置する場合、その補正ＧＰＳ基準局の識別番号情報を含む識別番号データを記録しておくことが好ましい。
また、上記ＲＴＫ−ＧＰＳに加えて又は代えて、準天頂衛星システム「みちびき」を使って高精度に測位できる測位方式としてＰＰＰ−ＲＴＫ方式を採用してもよい。これは、近接の基準局のデータを利用せずに、搬送波位相で数センチメートルの精度を達成する方式である。これは二重位相差などを使用せず、衛星の精密歴（軌道・時計）が与えられるものとして、２周波で電離層遅延量の影響のない観測値を作り出して、測位を行うことができる。これは、受信機側のソフトの比重が大きくなること、高速移動する航空機を測位する場合、Ｌ６（ＬＥＸ）信号のデコードに時間を要するため、測位に遅延が発生するリスクはあるが、 ＰＰＰの利点は、近接基準局が必要ないという点にある。
また、本統合システムＳでは、航空機着陸誘導システム（以下「本誘導支援システム」という。）２を有する。本誘導支援システム２を含む本統合システムＳの機能ブロック図について図４に示しておく。
上記図で示すように、本誘導支援システム２は、補正ＧＰＳ移動局２１と、表示部２２１を備え、補正ＧＰＳ移動局２１から受信したＲＴＫ−ＧＰＳ信号、疑似ＧＰＳ信号を処理して所定の表示を行う情報処理装置２２と、を有している。具体的に本誘導支援システム２は、時々刻々と座標を変えて移動する航空機に搭載されるものである。
本誘導支援システム２の支援対象となる航空機とは、浮遊可能であって目標地点に着陸することが可能な移動体である限りにおいて限定されるわけではなく、例えば飛行機、回転翼航空機、飛行船、滑空機、超軽量動力機、更にＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ：無人航空機）であってもよい。
本誘導支援システムは、補正ＧＰＳ移動局２１を含む。補正ＧＰＳ移動局２１は、上記補正ＧＰＳ基準局１と同様の構成を採用することができるが、その座標（位置）が刻々と変化する移動体に設置される点が異なる。具体的に、補正ＧＰＳ移動局２１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するためのＧＰＳ受信機２１１と、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号を受信するためのＲＴＫ−ＧＰＳ２１２受信機と、疑似ＧＰＳ送信機からの疑似ＧＰＳ信号を受信する疑似ＧＰＳ受信機２１３、を備えていることが好ましい。なお、ＧＰＳ受信機２１１、ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機２１２、疑似ＧＰＳ受信機２１３はこれらの信号を受信できる限りにおいて限定されず、両方の機能を備えて一体に構成されたものであってもよい。
また、本誘導支援システムでは、航空機の進行方向や向きを把握するためにジャイロスコープ２３、地球の中心に対する傾斜角を測定するために加速度センサー２４、を設けている。このようにすることでＧＰＳ測位の精度を向上することが可能となる。特にジャイロスコープによると、機首方向データを得ることが容易となる。また、具体的に機首方向データには、機首の地表に対する角度の情報を含む機首角度データ、機首が向いている方向に関する情報を含む機首方向データを備えていることが好ましく、これらのデータの正確性を確保する観点から加速度センサーと一対で測定を行うことが好ましい。
また、本誘導支援システムでは、情報処理装置２２を備えている。情報処理装置は、入力された情報に基づき、定められた一定の出力を行うことのできる回路が複数基板上に搭載されたいわゆる集積回路を含むものであってもよいが、いわゆるコンピュータであることが好ましい。情報処理装置２２がいわゆるコンピュータである場合の例については後述する。
なお、本誘導支援システム２の情報処理装置２２では、表示部２２１を備えている。表示部２２１は、情報処理装置２２の表示部２２１以外の他の構成によって作成された各種データの入力を受け付け、これに基づき画像として表示させるためのものである。
表示部２２１としては、一般的に使用される画像表示装置を用いることができ、具体的には液晶ディスプレイ、有機ＬＥＤディスプレイ、無機ＬＥＤディスプレイ、等を用いることができるがこれに限定されない。
また、本誘導支援システム２の情報処理装置２２は、いわゆるコンピュータである場合、限定されるわけではないが、例えばＣＰＵ（中央演算装置）、ハードディスクやソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記録媒体、メモリ等の一時的記録媒体、ディスプレイ等の表示装置、キーボードやマウス等の入力装置、これらを接続するバス等の接続配線を備えたものであることが好ましい。更に具体的に本方法は、上記ステップを実行するためのコンピュータプログラムを上記コンピュータの記録媒体に記録し、これをメモリ等の一時的記録媒体に読み込みＣＰＵによって演算処理させることにより実現することができる。
また、上記のコンピュータは、いわゆるノートパソコンやデスクトップパソコンであってもよいが、近年普及が進んでいる携帯情報端末（いわゆるスマートフォンやタブレット端末）であってもよい。携帯情報端末であれば、上記の通り、表示部と上記各種構成とが小型かつ一体に形成されており、入手が簡単であり、持ち運びや航空機への設置を容易にすることができる。更に、当該携帯情報端末において本方法を実行するプログラムをいわゆるアプリとして記録、表示させ、このアプリを起動することで上記各機能を実行させることもできる。
また、情報処理装置２２の物理的な構成は上記のとおりであるが、上記の記録媒体にプログラムを格納しておき、これを実行させることにより各種手段として機能させるものとしてもよい。具体的には、情報処理装置２２の記録媒体に、（Ｓ２１）着陸経路情報を含む着陸経路データを記録する手段、（Ｓ２２）補正ＧＰＳ移動局の信号に基づき現在位置情報を含む現在位置情報データを記録する手段、（Ｓ２３）着陸経路データ及び現在位置情報を情報処理装置の表示部に表示する手段、として機能させるコンピュータプログラム（以下「本プログラム」という。）を記録し、使用者の要求に応じてプログラムを実行させることで各種手段として機能させることができる。
本プログラムを実行することで、情報処理装置は、（Ｓ２１）着陸経路情報を含む着陸経路データを記録する手段を有するものとなる。着陸経路情報とは、誘導支援システム２が搭載された航空機が着陸する経路をいい、より具体的には、着陸するために通過する理想的な座標が集合した情報をいう。すなわち、着陸経路データは、着陸するために通過する理想的な連続した座標情報を含むデータをいう。なお、着陸経路情報の形状としては、理想的な座標位置を一本の線で定めた三次元的な線（理想着陸経路線）であってもよいが、ある程度の幅を持って定めた立体的形状の三次元的な立体（許容着陸領域）で表現されていることが着陸操作に余裕を持たせることができる観点から好ましい。特に、三次元的な立体とする場合、理想着陸接地点の座標を頂点とする錐体であることは好ましい一例である。この場合における着陸経路のイメージについて図５に示しておく。
また本手段において、着陸経路データは、より具体的には、あらかじめ着陸対象となる飛行場及びその滑走路における着陸基準点の情報を含む着陸基準点データ、着陸基準点からの進入角度情報を含む進入角度データ、着陸基準点からの進入方向情報を含む進入方向データ、を記録しておき、これに基づき着陸経路データを計算して作成し、記録しておくことが好ましい。この場合における着陸経路のより具体的なイメージについて図６に示しておく。またこの場合において、着陸基準点データは、上記固定座標データと同様、緯度に関する情報を含む緯度データ、経度に関する情報を含む経度データ、及び、高度に関する情報を含む高度データを含むことが好ましい。
また、本手段において、着陸基準点データの高度データには、着陸接地点におけるジオイド高補正及び着陸接地点の設置高補正が行われていることが好ましい。ＧＰＳ信号における高度データは、上記の通り、地球楕円体モデルＧＲＳ８０の楕円体面を基準にしているため、このジオイド高における補正を行わなかった場合、最大で約８５ｍの突出と約１０５ｍの凹みが存在することになる。すなわち、仮に、上記ＧＲＳ８０の楕円対面のみで設定すると、地中又は地表からかなり離れた上空が着陸接地点となってしまうことになるため、着陸地点におけるジオイド高さ、更には、その着陸地点の設置高さの補正を区分けることで、より正確な位置を求めることができるようになる。
そして、上記したように、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号データ及び疑似ＧＰＳ信号データのそれぞれにも、上記着陸基準点におけるジオイド高補正及び着陸接地点の設置高度補正が行われていることが好ましい。本来であれば、補正ＧＰＳ基準局から発せられるＲＴＫ−ＧＰＳ信号及び疑似ＧＰＳ信号には、航空機の位置における正確な標高を求めるため、当該航空機の位置におけるジオイド高補正を行うべきである。しかしながら、補正ＧＰＳ基準局から航空機の正確な位置を判定することは困難である一方、着陸においては、着陸接地点との高度差が重要であるため、航空機に対しては、着陸基準点におけるジオイド高の補正を行っておくことが好ましい。
また、本図で示すように、進入角度はある一定の許容範囲（許容角度）を定めておくことが好ましく、また、進入方向においても一定の許容範囲を定めておくことが好ましい。このように進入角度及び進入方向に範囲を（許容角度）設けておくことで錐体とすることができる。なおこの錐体に関しては、円錐形であっても、四角錐等の角錐形であってもよい。
また、上記の記載から明らかなように、航空機は必ずしも一つの飛行場の一つの滑走路において離発着するわけではない。一般に、一つの都市において複数の飛行場が存在し、更には一つの飛行場であっても複数の滑走路が設けられている場合がある。そのため、本着陸経路データを記録する手段においては、あらかじめ、飛行場を区別するための飛行場の識別情報を含む飛行場識別データ、更にはその滑走路を識別するための情報を含む滑走路識別データを備えていることが好ましい。そして、このそれぞれに対応して、上記着陸基準点データ、進入角度データ、進入方向データ等を設定しておくことが好ましい。なお、上記補正ＧＰＳ基準局の識別番号データを付している場合、この識別番号データと飛行場識別データは同じものであってもよい。
また、（Ｓ２２）補正ＧＰＳ移動局の信号に基づき現在位置情報を含む現在位置情報データを記録する手段によって、本プログラムは数センチメートル程度の精度で現在位置情報を得ることができる。具体的には、ＧＰＳ受信機によりＧＰＳ信号を受信して現在における自身の座標データを計算により求める一方、ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機によってＧＰＳ信号との間の差分情報を受け取る。これにより、より正確な現在位置情報を現在位置情報データとして得ることができる。
より具体的に説明すると、まず、ＧＰＳ受信機によりＧＰＳ信号を受信して計算により、現在における自身の計算座標データを求める。この計算座標データについては、上記補正ＧＰＳ基準局１の固定座標データと同様、緯度に関する情報を含む緯度データ、経度に関する情報を含む経度データ、及び、高度データを含むことが好ましく、高度データには、上記の通り、着陸接地点を基準としてジオイド高補正が行われ正確な標高高度に関する情報を含む高度データを含むことが更に好ましい。
一方、補正ＧＰＳ移動局は、上記ＲＴＫ−ＧＰＳ信号を受信してＲＴＫ−ＧＰＳ信号データを取得する。この信号に含まれる情報は、上記のとおりである。
そして、補正ＧＰＳ移動局は、上記得た計算座標データと上記ＲＴＫ−ＧＰＳ信号データを計算して、正確な現在位置情報データを記録する。
また、この場合において、上記ジャイロスコープ、加速度センサーなどにより得られる機首方向データを記録しておく。これにより、現在の機首角度、機首方向を情報として得ておくことで表示部に対する表示を正確に行うことができるとともに、横風などの影響を考慮することが可能となる。詳細については後述する。
また、本情報処理装置は、本プログラムを実行することにより、（Ｓ２３）着陸経路データ及び現在位置情報を情報処理装置の表示部に表示する手段として機能する。この画面の具体的な一例について図７に示しておく。
まず、本手段では、現在位置情報を表示部に表示させる。現在位置情報は、上記のように緯度情報、経度情報、高度、対地高度情報を数字として表現しておくことも好ましいが、現在の位置情報から確認できる前方景色の情報を含む表示を行うことが好ましい。具体的には、緯度、経度、高度、対地高度、機首方向、機首角度を考慮して、航空機から確認できる前方景色を描画する。より具体的に、表示部には、現在位置情報として、地表と空、更にはこれらを区分する地平線を表示させておくことが好ましいが、更に、滑走路が表示可能である場合は滑走路を遠近法に用いて表示させておくことが好ましい。
またこの手段において、着陸経路情報は、上記表示された現在位置情報に表示される。着陸経路情報は、上記のような線または錐体を直接表示することとしてもよいが、航空機の操縦者により分かり易くするために、地表と空、更にはこれらを区分する地平線を表示しつつ、地表上に着陸地点（着陸基準点）を定め、当該着陸地点から遠近法により広がる理想的着陸経路を表示させる方法としておくことも好ましい。このようにすることで分かり易く容易に着陸経路情報を表示させることが可能となる。
また、本統合システムＳでは、航空機管制システム（以下「本管制システム」という。）３を有する。ただし、実際の着陸に関して航空機管制棟及びその人員は必要であるが、情報およびデータの授受を行う本統合システムＳの構成要件として、航空機管制システムは必ずしも設けなくてもよい。
本管制システム３の構成要件としては、限定されるわけではないが、補正ＧＰＳ基準局から発せられるＲＴＫ−ＧＰＳ信号及び補正ＧＰＳ移動局から発せられる信号を受信し、これらの信号に基づきこれらの位置情報を含むデータを作成し、表示部に表示させることのできる情報処理装置、いわゆるコンピュータを設けておくことが好ましい。このようにしておくことで、実際に着陸を予定している航空機が把握している情報を管制側においても入手できるようになる。
具体的には、補正ＧＰＳ基準局からはどの程度のずれが生じているのかを示すＲＴＫ−ＧＰＳ信号を受信し、補正ＧＰＳ移動局からは、現在の移動体の位置情報、更に好ましくは着陸経路情報を取得することでどの程度の正確性をもって着陸を行うのかを判断することが容易となる。また、本管制システム３においては、この着陸経路情報と移動体の位置情報の差分データを取得することで、移動体の着陸動作に異常がないか確認を取りつつ必要であれば指示を出すことが可能となるといった利点がある。
以上、本実施例によって、正確でより安価に導入することができる航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システムを提供することができる。
また、本発明では、上記した通り航空機であれば適用可能であるところ、当然に回転翼航空機の着陸誘導支援も可能である。この場合における着陸経路のより具体的なイメージについて図８に示しておく。このように回転翼航空機に対しても同様なシステムを構築することが可能である。
また、本発明は、これを応用することで様々な場面に適用可能である。より具体的には、空港における滑走路が典型的に適用することが可能であるが、必ずしも空港には限られず、例えば上記回転翼航空機の例で考えると、いわゆるドクターヘリ等は着陸する位置が救護対象者のいる位置に応じて変動することとなるため、任意の位置を設定することでより確実に着陸を行うことが可能である。さらに、船上に着陸する航空機であれば、その船上の特定位置を着陸基準点と定めることでより安全に着陸することが可能となる。また、海上・湖上においても同様である。
本発明は、航空機着陸誘導支援システム及びこれを含む航空機着陸統合支援システムとして産業上の利用可能性がある。

Claims (4)

  1. ＧＰＳ受信機及びＲＴＫ−ＧＰＳ受信機を含む補正ＧＰＳ移動局と、
    表示部を備え、前記補正ＧＰＳ移動局が受信したＧＰＳ信号及びＲＴＫ−ＧＰＳ信号を処理して前記表示部に所定の表示を行う情報処理装置と、を有する航空機着陸誘導支援システムであって、
    前記情報処理装置は、当該情報処理装置に、
    着陸経路情報を含む着陸経路データを記録する手段、
    前記ＧＰＳ信号、及び、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号に基づき現在位置情報を含む現在位置情報データを記録する手段、
    前記着陸経路データ及び前記現在位置情報を前記情報処理装置の前記表示部に表示する手段、として機能させるコンピュータプログラムが格納されている、航空機着陸誘導支援システムであって、
    前記現在位置情報データは、ジオイド高補正を行った高度データを含む航空機着陸誘導支援システム。
  2. 前記補正ＧＰＳ移動局は、疑似ＧＰＳ受信機を含み、
    前記情報処理装置は、前記疑似ＧＰＳ信号を処理して表示部に所定の表示を行うものである請求項１記載の航空機着陸誘導支援システム。
  3. ＲＴＫ−ＧＰＳ送信機を有する補正ＧＰＳ基準局と、
    航空機着陸誘導支援システムと、を有する航空機着陸統合支援システムであって、
    前記航空機着陸誘導支援システムは、
    ＧＰＳ受信機、及び、ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機を含む補正ＧＰＳ移動局と、
    表示部を備え、前記補正ＧＰＳ受信局が受信したＧＰＳ信号、及び、ＲＴＫ−ＧＰＳ信号を処理して前記表示部に所定の表示を行う情報処理装置と、を有し、更に、
    前記情報処理装置は、当該情報処理装置に、
    着陸経路情報を含む着陸経路データを記録する手段、
    前記ＧＰＳ信号、及び前記ＲＴＫ−ＧＰＳ信号に基づき現在位置情報を含む現在位置情報データを記録する手段、
    前記着陸経路データ及び前記現在位置情報を前記情報処理装置の前記表示部に表示する手段、として機能させるコンピュータプログラムが格納されている、航空機着陸統合支援システムであって、
    前記現在位置情報データは、ジオイド高補正を行った高度データを含む航空機着陸統合支援システム。
  4. 前記補正ＧＰＳ移動局は、疑似ＧＰＳ受信機を含み、
    前記情報処理装置は、前記疑似ＧＰＳ信号を処理して表示部に所定の表示を行うものである請求項３記載の航空機着陸統合支援システム。


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