低高度操縦支援方法
【課題】特に身体的に弱った人々に許容され得る経路を生成することを可能にする低高度操縦支援方法を提案する。
【解決手段】本発明は、地形（Ｓ）上における航空機（６０）の低高度操縦支援方法に関する。前記方法では、第１段階中に、少なくとも１つの主要セグメント（４０）からフレームワーク（１０）が構築され、第２段階中に、セットポイント飛行経路（５０）が構築される。より厳密に言えば、前記第１段階中に、前記主要セグメント（４０）は、複数の２次セグメント（４１、４２、４３）に自動的に再分割され、前記各２次セグメント（４１）は、下方に存在する地形内の最も高い地点の上方の同じセットポイント高さに位置し、２つの隣接する２次セグメント（４１）は、一列に並び、あるいは垂直断面において垂直方向に延びるバー（４４）によって互いに連結される。
【解決手段】本発明は、地形（Ｓ）上における航空機（６０）の低高度操縦支援方法に関する。前記方法では、第１段階中に、少なくとも１つの主要セグメント（４０）からフレームワーク（１０）が構築され、第２段階中に、セットポイント飛行経路（５０）が構築される。より厳密に言えば、前記第１段階中に、前記主要セグメント（４０）は、複数の２次セグメント（４１、４２、４３）に自動的に再分割され、前記各２次セグメント（４１）は、下方に存在する地形内の最も高い地点の上方の同じセットポイント高さに位置し、２つの隣接する２次セグメント（４１）は、一列に並び、あるいは垂直断面において垂直方向に延びるバー（４４）によって互いに連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の乗務員が外部計器飛行インフラストラクチャにおける安全な飛行計画を準備し、それを辿ることを可能にする、低高度操縦支援方法に関する。
【０００２】
したがって、本発明は、航空機、より具体的にはヘリコプタの航法及び飛行管理システムの分野に関するものであり、本分野は通常、測位、飛行計画準備、及び飛行経路生成の各機能をカバーする。
【０００３】
「飛行計画」という用語は、第１のウェイポイントから第２のウェイポイントに、場合によっては第２のウェイポイントから第３のウェイポイントに、以下同様に移動するために航空機が辿る理論上のルートを指すことに留意していただきたい。
【０００４】
また、「飛行計画」という用語は、有利には航空機のキャパシティを考慮に入れた理論上のルートに可能な限り近い、航空機の辿る経路を指すのにも使用される。
【背景技術】
【０００５】
障害物に可能な限り接近する低高度飛行は、航空機と障害物の間の衝突を回避するのに適した専用デバイスを利用しない場合は、極めて困難且つ危険な飛行となる。このような低高度飛行は、パイロットが外部の目視可能な手がかりを利用できなくなるほど視程が悪いときはより困難となり、視程ゼロのときは更に困難となる。
【０００６】
残念ながら、特に、例えばヘリコプタによって遂行される救命任務では低高度飛行が不可欠となることがある。高度は例えば出血を悪化させるので、事故被害者の身体的統合性が損なわれるのを回避するために、地表に可能な限り接近して飛行することが妥当である。
【０００７】
米国特許第６３１７６９０号には、デジタル地形標高データ（digital terrain evaluation data：ＤＴＥＤ（登録商標））として当業者に知られる、上空を飛行する地形の標高のデジタル・モデルを使用した飛行計画生成方法が記載されている。
【０００８】
このようなデジタル・モデルは、パイロットが内容を修正することができない故に「閉鎖的」である。
【０００９】
それぞれの確度に応じた様々なタイプのデジタル・モデルが利用可能である。したがって、レベル１ＤＴＥＤ（登録商標）モデルでは、３アーク・セカンド、即ち約１００メートルの確度のメッシュが使用され、レベル２ＤＴＥＤ（登録商標）モデルでは、１アーク・セカンド、即ち約３０メートルの確度が使用される。
【００１０】
とはいえ、米国特許第６３１７６９０号には飛行経路生成の詳細が記載されていない。
【００１１】
仏国特許第２７１２２５１号は、障害物を回避するための理論上の最適経路と関連付けられる仮想曲線の計算方法を提供する。この方法は、航空機前方のフィールド内において、
・サーチ・ゾーン内に位置するすべての障害物を判別するステップと、
・前記障害物の最上部と仮想曲線とを比較するステップと、
・前記仮想曲線よりも最上部が高い危険な障害物を定義するステップと、
・前記危険な障害物の最上部に関する情報を通信するステップと、
を含む。
【００１２】
したがって、この特許によれば、仮想曲線は、航空機に適合された動的ベクトルを含む地形を辿る。
【００１３】
とはいえ、上記の方法では、障害物及びそれらの最上部を捕捉する上で遠隔計測センサを使用することが暗示される。その場合は、使用されるセンサによって効果が大きく異なる。
【００１４】
仏国特許第１３７４９５４号に記載される装置についても同じことが言える。
【００１５】
国際特許出願公開第ＷＯ２００４／０９５３９４号によれば、パイロットは、水平主要セグメントを生成するために複数のウェイポイントを定義する。
【００１６】
次に、各主要セグメントは、標高ＤＴＥＤ（登録商標）デジタル・モデルを利用して取得される地形上の所与の高さに垂直方向に配置される。
【００１７】
この第１段階は、複数のレベルを有する仮想フレームワークを取得する働きをする。
【００１８】
それ故、地表上の水平投影図では、追跡される理論上のルートは破線となる。更に、垂直断面では、理論上のルートは、互いに平行な水平セグメントを含み、各水平セグメントは、「階段状」プロファイルを有するレベルを提示する。
【００１９】
第２段階中に、コンピュータ手段は、航空機が前記フレームワークの可能な限り近くを辿りやすくなるように、航空機のキャパシティに適合する飛行経路を決定する。
【００２０】
この方法は、従来の飛行にはよく適しているが、低高度の地形追跡には適さない。満足のいく結果を達成するには、パイロットが非常に多くのウェイポイントを決定する必要があり、緊急性のある救助任務には不向きと思われる。
【００２１】
仏国特許第２６５８６３６号は、航空機の高度と、航空機の位置と基準巡航路の間の横方向オフセットと、重み係数と、の関数である性能指数を最小化することによって回避経路を決定することを提案する。
【００２２】
米国特許出願第２００６／００３１００４号は、航空機がさらされる脅威を最小限に抑える経路を確立することを可能にする。それ故、経路はデジタル標高モデルから生成され、その後、当該経路に沿ってさらされる脅威に基づいて生存率が判定される。
【００２３】
次に、最良の生存率が得られる経路から最適化された経路が生成される。
【００２４】
したがって、米国特許出願第２００６／００３１００４号は、救助任務ではなく戦術飛行に適用されるものである。生成される経路は、救助される乗客があまり多くの予期せぬ動きを加えられるべきでない救助任務に最適化されているようには思えない。
【００２５】
米国特許第５７０６０１１号についても同じことが言える。
【００２６】
欧州特許第０７７５９５３号には、パイロットが様々な勾配の経路を生成するコンピュータ手段を用いてウェイポイントを決定する方法が開示されている。このような経路は、有視界飛行規則が適用される場合は有効であるが、計器飛行には適さないように思われる。
【００２７】
最後に、米国特許第７３２１８１２には、ビークルの性能パラメータに応じて地形プロファイルを飛行時の地形追跡用プロファイルに変換する方法が提示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
したがって、本発明の一目的は、特に身体的に弱った人々に許容され得る経路を生成することを可能にする低高度操縦支援方法を提案することである。
【００２９】
欧州特許第１５９８７１８には、緊急時に航空機が辿り得る安全な高度を表示する方法が提示されていることに留意していただきたい。この方法は、非常に有利且つ有効な方法ではあるが、厳密な制約が満足されるように航空機の辿る経路を確立しようとするものではない。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明によれば、地形上における航空機の低高度操縦支援方法では、第１段階中に、オペレータによって決定された連続する第１のウェイポイントと第２のウェイポイントの間の前記地形のモデル上の水平投影図内に延在する、所与のコリドー幅（corridor width）の少なくとも１つの主要セグメント（main segment）から、フレームワークが構築され、その後、第２段階中に、前記フレームワークを利用してセットポイント飛行経路が構築される。前記セットポイント飛行経路は、前記フレームワーク上に置かれるように生成され、特に、最適化された水平飛行が可能となるように生成される。
【００３１】
前記方法の特に注目すべき点として、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、前記フレームワークが前記地形の可能な限り近くを辿るように、所与のコリドー幅の複数の２次セグメント（secondary segment）に自動的に再分割され、前記２次セグメントは、前記第１のウェイポイントを始点とする最初の２次セグメントから前記第２のウェイポイントを終点とする最後の２次セグメントまで及び、各２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方のセットポイント高さに配置され、前記セットポイント高さは、主要セグメントのすべての前記２次セグメントについて同一であり、一列に並ばない２つの隣接する２次セグメントがあれば、それらは前記地形の垂直断面内の垂直バーによって互いに連結され前記主要セグメントを収容する。
【００３２】
「２次セグメント」という用語は、便宜上使用されるものであり、２次セグメントの長さ及びコリドー幅によって定義される垂直平面内の２次表面のトレースを表すことを理解していただきたい。各２次セグメントの下方、あるいは各２次表面の下方に位置する前記地形内の高い地点は、地形のデジタル・モデルを利用して取得され得る。
【００３３】
更に、前記２次セグメントの前記コリドー幅は、例えば安全要件の関数としてオペレータから提供されるデータであってもよい。２次セグメント及びコリドー幅で定義される表面は、前記２次セグメントを中心とすることが理解されるはずである。
【００３４】
本明細書の全体をとおして、ある要素の「高度」という用語は、前記要素と所与の基準レベルとの間の垂直方向の距離を指し、基準レベルは、場合によってはオペレータによって設定可能であり、有利には所与の基準系における海面であることに留意していただきたい。
【００３５】
これに対して、ある要素の「高さ」という用語は、前記要素と地表、例えば山との間の垂直方向の距離を指すのに使用される。
【００３６】
最後に、地形内の最も高い地点は、当該地形内の最も高度が高い地点に対応する。したがって、「それ自体の下方に存在する地形内の最も高い地点」という表現は、下方に存在する地形内の最も高度が高い地点に関するものである。
【００３７】
このため、最新技術、より具体的には国際特許出願公開第ＷＯ２００４／０９５３９４号は、航空機が障害物と接触しないことを保証するために、地形の上方のかなりの高さに存在する単一の主要セグメントによって２つのウェイポイントを互いに連結することを可能にする。
【００３８】
一方、本発明は、各主要セグメントを複数の２次セグメントに自動的に区分化することによってフレームワークを生成することを可能にする。したがって、すべての２次セグメントは、下方に存在する地形内の少なくとも１つの地点の上方の同じセットポイント高さに存在するが、必ずしも同じ高度に存在するとは限らない。
【００３９】
第２段階中に、例えば「シート・レイイング（sheet laying）」法によって、又は現行の飛行管理システム（ＦＭＳ）に実装されるような既存の３Ｄガイダンス・アルゴリズムを利用して、セットポイント飛行経路が決定される。
【００４０】
その後、パイロット又はオートパイロット・システムは、航空機が３次元空間で生成及び定義されるセットポイント飛行経路を辿るように制御する。このような状況下では、航空機は、地形上の最も高度が高い地点に安全な高さを足した合計と等しい高度で飛行する代わりに、連続的なレベルの地形を追跡することになる。
【００４１】
したがって、本発明の方法は、回転翼航空機の飛行高度を低下させながらも、事故被害者を傷つけないようにするために水平ステージ飛行を実現する働きをする。
【００４２】
このように、地表の上方のセットポイント高さにおける連続レベルで飛行することにより、パイロットに生理的な快適さをもたらすことも可能となる。したがって、パイロットは、水平飛行ステージが得られる飛行経路を辿ることができ、その間はパイロットの負担が軽減されることになる。
【００４３】
本方法は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含む可能性がある。
【００４４】
即ち、前記２次セグメントが達することになるセットポイント２次長さが決定され、前記主要セグメントの主要長さをセットポイント２次長さで割るユークリッド互除法の商及び余りが与えられたときに、
・前記余りがゼロの場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、前記セットポイント２次長さと等しい実際の２次長さをそれぞれ有する、前記商と等しい数の２次セグメントに再分割され、
・前記余りがゼロと等しくない場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、まず、前記セットポイント２次長さをそれぞれ有する、前記商から１を引いた数と等しい数の２次セグメントに再分割され、次に、前記セットポイント２次長さと前記余りの和と等しい延長された２次長さを有する延長２次セグメントに再分割され、前記延長２次セグメントは、前記主要セグメントの前記第１の２次セグメントとなる。
【００４５】
したがって、決定された２次セグメントによって各レベルが表現される一連のレベルを含む階段形状のフレームワークが取得され、この処理は、有利なことにコンピュータ手段によって自動的に実行される。
【００４６】
第１の実施形態では、前記セットポイント２次長さは、オペレータによって決定される。
【００４７】
第２の実施形態では、前記オペレータは、２次セグメントに沿った航行に要するセットポイント所要時間（setpoint duration）と、セットポイント指示対気速度（setpoint indicated air speed）と、の両方を定義する。その後、前記セットポイント２次長さは、前記セットポイント所要時間に前記セットポイント指示対気速度及び存在する風から計算されるセットポイント対地速度（setpoint ground speed）を乗じることによって決定される。
【００４８】
なお、前記指示対気速度は、乗務員に示される指示対気速度であることを改めて確認しておく。
【００４９】
更に、対地速度は、文献に記載される従来の方法により指示対気速度及び存在する風から推定される。セットポイント対地速度を判定するために、前記方法を使用して指示対気速度をセットポイント指示対気速度に置き換えることが妥当である。
【００５０】
有利なことに、前記第１段階中に、オペレータが最小限に抑えるべき、２次長さを有する２次セグメントの所与の数（Ｎ）を指定するときに、各２次セグメントの高度は、所与の基準系における海面のような所与の基準レベルを基準にして決定され、
・前記所与の数の２次セグメントの前記２次長さは、前記所与の数の最小化された２次セグメントが取得されるように、最も高い高度の前記２次セグメントから高度の降順に所与の最小長さに最小化され、
・それぞれに隣接する２次セグメントよりも高度が高い最小化された２次セグメントは、前記各２次セグメントの中心がそれぞれの下方に存在する前記地形内の最も高い地点にくるようにセンタリングされ、
・前記第１の２次セグメントからセンタリング及び最小化された２次セグメントまで及ぶ第１の部分と、センタリング及び最小化された２次セグメントから最後の２次セグメントまで及ぶ第２の部分と、更に、２つのセンタリング及び最小化された２次セグメント間の少なくとも１つの中間部分と、を含む前記主要セグメントに関して、
・各センタリング及び最小化された２次セグメントから順番に、隣接する２次セグメントを長さ方向に移動させて前記フレームワークを再構成するステップと、
・前記部分内の最も高度が低い２次セグメントに到達したときは、前記最も高度が低い２次セグメントを、それ自体の２次長さを延長又は短縮することにより、少なくとも１つの隣接する２次セグメントに垂直バーによって連結するのに適した修正２次セグメントが取得されるように修正するステップと、
が前記各部分において実行される。
【００５１】
オペレータは、１つ又は複数の高い高度における飛行時間の最短化を図ることができる。したがって、本発明を用いると、高い地点を通過する２次セグメントを短縮することが可能となる。
【００５２】
その後、オペレータは、地形に応じた所与の数の高い地点を最小限に抑える、例えば２つの高い地点とすることができる。その後、該当する高い地点は最小限に抑えられ、具体的には、最小化された長さと等しい２次長さを有する最小化された２次セグメントが取得されるように、本例では最も高い２つの２次セグメントが取得される。
【００５３】
第１の実施形態では、最小化された長さは、オペレータから長さの形で直接与えられる。一方、第２の実施形態では、オペレータによって最小化された飛行所要時間が与えられ、この飛行所要時間は、セットポイント指示対気速度及び存在する風から計算される対地速度が乗じられることにより、最小化された長さに自動的に変換される。
【００５４】
その後、センタリング及び最小化された２次セグメントに隣接する２次セグメントは、所与の基準レベルに対して最も低い高度に配置された２次セグメントに到達するまで、フレームワークの連続性を保持するように移動され、その結果、前記最も低い高度に配置された２次セグメントが修正される。
【００５５】
更に、２つの主要セグメント間の遷移ゾーンに影響が及ぶのを回避するために、第１及び最後の２次セグメントの２次長さは、最小化されることはない。
【００５６】
また、有利なことに、前記第１段階と前記第２段階の間の中間段階中に、前記フレームワークは、次式の値を最小化することによって最適化される。
【００５７】
【数１】
【００５８】
上式で、ｘは、前記セットポイント飛行経路の曲線横座標であり、ｔｄｃｐ（ｘ）は、前記第１段階中に決定される前記フレームワークを記述する関数を表し、Ｚｔ（ｘ）は、上空を飛行する前記地形の高さを表し、ｔｉは、該当する前記主要セグメントの前記最初の２次セグメントの始点を表し、ｔｆは、該当する前記主要セグメントの前記最後の２次セグメントの終点を表す。
【００５９】
具体的には、これにより、前記２次セグメントと上空を飛行する前記地形との間の面積が最小化される。
【００６０】
その後、前記フレームワークは、前記式Ｅの前記値をステップ毎に再計算しながら、縦方向に所与のステップサイズだけ所与の距離にわたって繰り返し移動され、前記式Ｅの前記値は、前記式の最小値が得られたフレームワークを使用することによって前記第２段階中に最小化される。
【００６１】
その後、初期のフレームワークは、例えばＤＴＥＤ（登録商標）レベル２タイプで使用される前記地形のデジタル・モデルの量子化ステップサイズと等しい第１のステップだけ第１の方向に移動され、それによって前記式Ｅが再計算される一時的なフレームワークが取得される。
【００６２】
この処理は、全体的な移動が所与の距離に達するまで、例えば最も短い２次セグメントの長さの半分と等しくなるまで反復される。
【００６３】
同様に、初期のフレームワークは、量子化ステップサイズと等しいステップだけ、前記第１の方向と反対の第２の方向に移動され、それによって前記式Ｅが再計算される一時的なフレームワークが取得される。この処理は、全体的な移動が所与の距離に達するまで、例えば最も短い２次セグメントの長さの半分と等しくなるまで反復される。
【００６４】
その後、前記第２段階中に、前記式Ｅの最小値が得られたフレームワークが使用される。
【００６５】
前記第１段階中又は前記中間段階中、即ち、少なくとも１つの２次セグメントの最小化が行われた後、又は上式Ｅの最適化が行われた後に生成された前記フレームワークを修正する際に、２次セグメントの移動、短縮、又は拡大によって前記２次セグメントと前記地形の間の高さが減少又は増加した場合、前記２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さまで垂直方向に移動されることが理解されるだろう。
【００６６】
有利なことに、各２次セグメントが所与の最小２次長さと所与の最大２次長さの間の２次長さを有する必要があるときに、前記第１段階中又は中間段階中、即ち、少なくとも１つの２次セグメントの最小化が行われた後、又は上式Ｅの最適化が行われた後に生成された前記フレームワークを修正する際に、
・２次セグメントの２次長さが前記所与の最大２次長さ以上となった場合は、該当する前記２次セグメントが同一サイズの２つの２次セグメントに再分割され、
・２次セグメントの２次長さが前記最小２次長さ以下となった場合は、該当する前記２次セグメントが削除され、より低い高度の隣接する２次セグメントを延長することによって補正が施される。
【００６７】
例えば、前記所与の最小２次長さは、オペレータによって設定可能であり、前記所与の最大２次長さは、セットポイント長さと前記最小２次長さの和と等しい。
【００６８】
２次セグメントの移動、縮小、又は延長によって前記２次セグメントと地表の間の高さが減少又は増加した場合、前記２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さまで垂直方向に移動されることに留意していただきたい。
【００６９】
更に、前記第２段階中に、上述の「シート・レイイング」法が実施される。したがって、有利なことに、上昇率及び降下率が定義された後、最も高い２次セグメントに基づいてセットポイント飛行経路が構築される。このセットポイント飛行経路は、それ自体が遭遇する２次セグメントに沿って平坦となるような形で、最も高度が低い２次セグメントに向かって徐々に下方に移動し、その勾配は、他のゾーン内の上昇率及び降下率によって決定される。
【００７０】
最も高い２次セグメントは、それ自体に隣接する２つの２次セグメントの高度よりも高い高度に存在する２次セグメントであり、主要セグメントの第１及び最後の２次セグメントは、それらが連結される前記主要セグメントの単一の各２次セグメントの高度よりも高度が高くなる場合に、最も高い２次セグメントとなる。
【００７１】
このような状況下で、最も低い２次セグメントは、前記主要セグメント内でそれ自体が連結される少なくとも１つの隣接する２次セグメントの高度よりも低い高度に存在する２次セグメントである。
【００７２】
イメージとしては、オペレータが定義する上昇率及び降下率によって決定される勾配を必然的に辿るようにしたシートをフレームワーク上にレイイング又はドレーピングする。
【００７３】
任意選択で、前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路において、少なくとも１つの２次セグメントを水平に通過することができず、連続上昇曲線が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメントと、前記少なくとも１つの２次セグメントに先行する２次セグメントと、を融合（fusing）させることにより、前記先行する２次セグメントの高度が与えられる融合２次セグメント（fused secondary segment）が構築されるように前記フレームワークが修正される。
【００７４】
その結果、上昇飛行経路が滑らかになる。
【００７５】
同様に、前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路において、少なくとも１つの２次セグメントを水平に通過することができず、連続降下曲線が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメントと、前記少なくとも１つの２次セグメントの後続の２次セグメントと、を融合させることにより、前記後続の２次セグメントの高度が与えられる融合２次セグメントが構築されるように前記フレームワークが修正される。
【００７６】
有利なことに、前記融合２次セグメントは、連続上昇曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する前記主要セグメントの前記第１の２次セグメントを含まない場合、又は、連続降下曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する前記主要セグメントの前記最後の２次セグメントを含まない場合に構築される。
【００７７】
任意選択で、前記第２段階中に実行される前記フレームワークの変換は、主に前記セットポイント飛行経路を構築するために離散的に使用される。より厳密に言えば、２つの異なるフレームワーク、即ち、前記第２段階中に変換された前記セットポイント飛行経路を確立するためのフレームワークと、前記第２段階の変換が考慮されない画面表示用のフレームワークと、が使用される。
【００７８】
最後に、表示手段によって前記主要セグメントと、直線セグメントによって延長された前記航空機と、が提示されているときに、前記航空機が主要セグメントを辿らなくなった場合に、前記直線セグメントが再び主要セグメントと交差したとき、且つオペレータから指示があったときは、リターン・フレームワークが前記地形の可能な限り近くを辿り、リターン飛行経路が得られるように、複数のリターン２次セグメントに自動的に再分割されるリターン主要セグメントが作成される。
【００７９】
また、前記２次セグメントが達することになるセットポイント２次長さが決定されたときに、前記主要セグメントの長さが前記セットポイント２次長さの２倍より大きい場合は、前記主要セグメントは、複数の２次セグメントに自動的に再分割される。
【００８０】
本発明及びその利点の更なる詳細は、添付図面を参照して例示として与えられる諸実施形態に関する以下の説明の文脈で明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明を実施するのに適した装置を示す図である。
【図２】セグメント・コリドー幅の概念を説明する図である。
【図３】２次セグメントの最小化を説明する図である。
【図４】２次セグメントの最小化を説明する図である。
【図５】フレームワークの最適化を説明する図である。
【図６】フレームワークの最適化を説明する図である。
【図７】フレームワークの最適化を説明する図である。
【図８】上昇飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図９】上昇飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図１０】降下飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図１１】降下飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図１２】リターン・フレームワークの作成手法を説明する図である。
【図１３】リターン・フレームワークの作成手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
２つ以上の図面に示される要素には各図面において同じ参照符号が付される。
【００８３】
図１は、互いに直交する３つの方向Ｘ、Ｙ、Ｚを示す。
【００８４】
１つ目の方向Ｘは縦軸、２つ目の方向Ｙは横軸として示されている。最後に、３つ目の方向Ｚは高度として示されている。
【００８５】
図１は、本発明の方法を実施するのに適した装置を示す。
【００８６】
本装置は、プロセッサ３（例えばマイクロプロセッサ）と、メモリ３’と、を装備したコンピュータ手段２を備える。
【００８７】
コンピュータ手段２は、レベル２ＤＴＥＤ（登録商標）モデル等のデジタル地形モデルが収容されたデータベース１と通信し、それによって表示手段４に地形Ｓの平面図を表す平面（Ｘ，Ｙ）上に前記地形Ｓの水平投影図６を平面（Ｘ，Ｙ）内で追跡されるルートに沿った地形Ｓの垂直断面５と共に表示させる。
【００８８】
データベース１、コンピュータ手段２、及び表示手段４は、航空機の操縦室内に配置される単一のユニット１００の一部を形成することができる。
【００８９】
表示手段４は、ダイアログ画面７、入力手段９、及びセレクタ手段８も含むことに留意していただきたい。
【００９０】
飛行中又は地上のオペレータは、初期段階ではキーボード、ポインタを移動させるマウス、他の任意の等価な手段のような入力手段９を使用して、例えば事故現場に向かうために航空機が通過すべき複数のウェイポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを入力する。
【００９１】
これと並行して、表示手段４に関連するコンピュータ手段２のコンピュータ３は、連続するウェイポイント間の主要セグメント４０を決定する。したがって、ウェイポイントＡとＢの間、ウェイポイントＢとＣの間、及びウェイポイントＣとＤの間でそれぞれ第１、第２、及び第３の主要セグメント４０が作成される。
【００９２】
更に、各主要セグメントには、コンピュータ手段２のメモリ３’に収容される事前設定可能な共通のコリドー幅が与えられる。このコリドー幅は、航空機の測位手段の不確実性を考慮に入れるためにオペレータ又は製造業者によって設定される。
【００９３】
これらの主要セグメントを互いに連結し、その後再分割することにより、第２段階中に、パイロットが辿るべきセットポイント飛行経路を構築するように働くルートのフレームワーク１０が構築される。
【００９４】
主要セグメント上を低高度で飛行するために、コンピュータ２は、前記主要セグメントを選択する。選択は、セレクタ手段８を使用して移動されるポインタを利用して実行することができる。
【００９５】
オペレータが操作中の選択主要セグメント、具体的には、本例ではウェイポイントＢとＣを相互連結する第２の主要セグメントは、垂直断面５に示されるセグメントであることに留意していただきたい。
【００９６】
このような状況下で、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、選択主要セグメント４０を表示手段４上に示される複数の２次セグメント４１に自動的に再分割する。
【００９７】
したがって、例えば青色の連続線の形をとる主要セグメント４０と、例えば赤色の非連続線の形をとる２次セグメント４１の両方を、水平投影図６上に投影することが可能である。更に、２次セグメント４１は、地形の垂直断面５内の水平線の形で示される。
【００９８】
また、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、各２次セグメントを地形Ｓと衝突しないように垂直方向に配置する。
【００９９】
したがって、オペレータがメモリ３’に記憶されるセットポイント高さＨ１を設定すると、コンピュータ３は、上空を飛行する地形内の最も高い地点、即ち上空を飛行する地形内で最も高度が高い地点の上方のセットポイント高さＨ１に各２次セグメント４１を配置する。地形のトポロジに応じて、所与の主要セグメント４０の２次セグメント４１は、互いに異なる高度に配設される。
【０１００】
図２を参照すると、コンピュータ３は、データベース１を使用して地形Ｓに関する情報を取得し、所与のレイイング幅（laying width）ＬＣ０を考慮に入れる。
【０１０１】
例えば、地形Ｓの３つの異なる部分１１１、１１２、及び１１３の上に３つの２次セグメントを配置する必要がある。したがって、
・１つ目の２次セグメントは、１つ目の部分１１１の最も高い地点１１１’（即ち１つ目の部分１１１の最も高度が高い地点）の上方のセットポイント高さＨ１に配置され、
・２つ目の２次セグメントは、２つ目の部分１１２の最も高い地点１１２’（即ち２つ目の部分１１２の最も高度が高い地点）の上方のセットポイント高さＨ１に配置され、
・３つ目の２次セグメントは、３つ目の部分１１３の最も高い地点１１３’（即ち３つ目の部分１１３の最も高度が高い地点）の上方のセットポイント高さＨ１に配置される。
【０１０２】
コンピュータ３はレイイング幅ＬＣ０を考慮に入れているので、考慮される最も高い地形地点は、必ずしも一列に並んでいる必要はないことが分かるだろう。
【０１０３】
したがって、図１を参照すると、２次セグメント４１は、
・航空機が通過する１つ目のウェイポイントＢを始点とする最初の２次セグメント４２から、関連する主要セグメントの２つ目のウェイポイントＣを終点とする最後の２次セグメント４３に向かって、主要セグメント４０に沿って長さ方向に分配され、
・地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に垂直方向に配設され、
・ある平面に海が含まれるとすれば、所与の基準系における所与の基準レベルＬＶ０、例えば海面に対して水平且つ平行となる。
【０１０４】
コンピュータ手段２のコンピュータ３は、フレームワーク１０を構築するために、異なる高度に位置する２つの隣接セグメントがあれば、垂直バーを利用してそれらを互いに連結する。同じ高度に存在する２つの隣接する２次セグメントは、一列に並ぶものと理解していただきたい。
【０１０５】
したがって、初期段階中に、コンピュータ手段２は、地形Ｓの上方のある程度低いセットポイント高さＨ１において、地形Ｓの形状と可能な限り一致する一連のレベルを備えるフレームワーク１０を自動的に構築する。
【０１０６】
言うまでもなく、上述の第１段階は主要セグメント毎に実行することも可能であることに留意していただきたい。更に、主要セグメントに応じて様々なパラメータ、即ち、様々なセットポイント高さ、コリドー幅、セットポイント長さ、セットポイント所要時間、あるいはセットポイント指示対気速度を使用することが考えられる。
【０１０７】
主要セグメントを複数の２次セグメントに再分割するために、各２次セグメントの２次長さＬ２が達することになるセットポイント２次長さＬ０が定義される。
【０１０８】
第１の実施形態では、オペレータは、入力手段９を使用して２次セグメント４１のセットポイント２次長さＬ０を例えばメートル単位で決定する。
【０１０９】
第２の実施形態では、オペレータは、入力手段９を使用してセットポイント所要時間Ｄ０及びセットポイント指示対気速度ＩＡＳ０を決定する。次に、コンピュータ手段２は、セットポイント所要時間Ｄ０に、セットポイント指示対気速度ＩＡＳ０及び航空機の外部を流れる風から計算されるセットポイント対地速度Ｖｓを乗じた積と等しい、２次セグメントのセットポイント長さＬ０を推定する。即ち、
Ｌ０＝Ｄ０＊（Ｖｓ）
上式で、「＊」は積算符号を表す。
【０１１０】
実施形態を問わず、このセットポイント長さＬ０は、コンピュータ手段２のメモリ３’に記憶される。
【０１１１】
次に、コンピュータ手段２は、該当する主要セグメントを所定位置で区分化する。
【０１１２】
更に、この時点で各２次セグメント４１が達することになるセットポイント２次長さＬ０が決定されたので、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、主要セグメントの主要長さＬ１を決定し、その後、主要セグメントの前記主要長さＬ１を決定されたセットポイント２次長さＬ０で割るユークリッド互除法を実行し、このユークリッド互除法から商Ｑ及び余りＲが与えられる。
【０１１３】
余りがゼロである場合には、第１段階中に、コンピュータ手段２は、主要セグメントを商と等しい数の２次セグメントに再分割し、これらの２次セグメントはすべて、セットポイント２次長さＬ０と等しい２次長さＬ２を有する。
【０１１４】
一方、余りがゼロでない場合には、このような再分割は可能でない。その場合は、コンピュータ手段２は、主要セグメントを、まず、ユークリッド互除法を実行して得られた商から１を引いた数と等しい数のセットポイント２次長さＬ０を有する２次セグメントに再分割し、次に、セットポイント２次長さＬ０と余りＲの和と等しい延長された２次長さＬ３、即ち、
Ｌ３＝Ｌ０＋Ｒ
を有する１つの延長２次セグメントに再分割する。
【０１１５】
上式で、Ｑは、ユークリッド互除法の商を表し、「＋」は、加算符号を表し、Ｒは、ユークリッド互除法の余りを表す。
【０１１６】
次に、コンピュータ手段２は、該当する主要セグメントの最初の２次セグメントを延長することを決定する。
【０１１７】
更に、コンピュータ手段２は、所与の基準レベルＬＶ０に対する各２次セグメントの高度を決定し、当該高度をそれ自体のメモリ３’に記憶する。
【０１１８】
したがって、コンピュータ手段２は、１つの延長２次セグメントと、Ｑから１を引いた数の２次セグメントと、を利用してフレームワーク１０を構築する。各２次セグメントは、セットポイント２次長さＬ０と等しい２次長さＬ２を有し、２つの隣接する２次セグメントは、それらが同じ高度に存在する場合は一列に並び、そうでない場合は垂直バーによって互いに連結される。
【０１１９】
図３及び図４を参照すると、図１に示したフレームワークと異なるフレームワークが示されている。第１段階中に、オペレータは、オペレータによって選択された所与の基準レベルに対して最も高い高度ＡＬＴに位置する２次セグメントの２次長さを制限することによってフレームワーク１０を最適化することを決定することができる。
【０１２０】
したがって、オペレータは、入力手段９を使用して最小限に抑えるべき２次セグメントの所与の数Ｎを指定する。所与の数は、例えば２と等しい数とすることができる。
【０１２１】
次に、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、最も高い高度ＡＬＴの２次セグメントから降順に、所与の数Ｎの２次セグメントの２次長さを最小化していく。
【０１２２】
このような状況下で、各２次セグメント１１〜１８の高度が事前に決定され記憶されると、コンピュータ３は、３つ目の２次セグメント１３の２次長さを最小化して、最小化された長さの最小化された３つ目の２次セグメント１３’を取得し、次に、５つ目の２次セグメント１５の２次長さを最小化して、前記最小化された長さの最小化された５つ目の２次セグメント１５’を取得する。この際、それぞれの２つの隣接セグメントよりも高度が高い最小化された２次セグメント１３’及び１５’は、それぞれの中心がそれぞれの下方に存在する最も高い地点に対応するように配慮してセンタリングされる。
【０１２３】
最小化された３つ目の２次セグメント１３’は、それ自体に隣接する２つの２次セグメント、即ち２つ目の２次セグメントと４つ目の２次セグメントの高度よりも高い高度に存在する。センタリングされ最小化された３つ目の２次セグメント１３’を取得するために、最小化された３つ目の２次セグメント１３’は、それ自体の下方に存在する地形内の最も高い地点を中心としてセンタリングされる。
【０１２４】
最小化された５つ目の２次セグメント１５’も同様にセンタリングされ、それによってセンタリング及び最小化された５つ目の２次セグメント１５’が取得される。
【０１２５】
一方、最小化された２次セグメントのセンタリングは、それ自体の高度がすぐ隣の２次セグメント、即ち、該当する場合は先行する２次セグメント及び後続の２次セグメントの高度を上回らない場合は行われないことが理解されるだろう。このような状況は図示されてはいないが、最小化された２次セグメントが連続する場合に発生する可能性がある。
【０１２６】
第１の実施形態では、最小化された長さは、オペレータから長さの形で直接与えられる。一方、第２の実施形態では、オペレータによって最小化された飛行所要時間が与えられ、この飛行所要時間は、セットポイント指示対気速度ＩＡＳ０及び存在する風から計算されるセットポイント対地速度が乗じられることにより、最小化された長さに自動的に変換される。
【０１２７】
このような状況下では、最小化された２次セグメントを垂直バーを利用してそれぞれの隣接セグメントに連結することはできない。
【０１２８】
その後、コンピュータ３は、連続的なフレームワーク１０が取得されるようにいくつかの２次セグメントを修正及び／又は移動する。
【０１２９】
該当する主要セグメント４０は、少なくとも、第１の２次セグメント１１からセンタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’まで及ぶ第１の部分Ｐ１と、センタリング及び最小化された５つ目の２次セグメント１５’から最後の２次セグメント１８まで及ぶ第２の部分Ｐ３と、を含むとともに、本例では、センタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’と５つ目の２次セグメント１５’との間の中間部分Ｐ２も含み、
・センタリング及び最小化された２次セグメント（単数又は複数）から順番に、隣接する２次セグメントを、それらが最小化されているか否かに関わらず、連続的に移動させてフレームワーク１０を再構成するステップと、その後、
・前記部分内の最も高度が低い２次セグメントに到達したときは、前記最も高度が低い２次セグメントを、それ自体の２次長さＬ２を増加又は減少させることにより、少なくとも１つの隣接する２次セグメントに垂直バーを利用して連結するのに適した修正２次セグメントが取得されるように修正するステップと、
が各部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３において実行される。
【０１３０】
更に、２次セグメントの移動、縮小、又は延長によって前記２次セグメントと地形Ｓの間の高さが減少又は増加した場合、その２次セグメントは、それ自体の下方に存在する地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さＨ１まで垂直方向に移動される。
【０１３１】
図示の例では、第１の部分Ｐ１において、センタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’に隣接する２次セグメントが移動される。前記２次セグメントの移動は、最も低い高度に存在する第１の部分の２次セグメントを操作する必要が生じたときに停止される。
【０１３２】
そこで、コンピュータ３はまず、センタリング及び最小化された１つ目の２次セグメントに隣接する２次セグメント１２を操作する。したがって、コンピュータ３は、２つ目の２次セグメント１２がセンタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’に垂直バーを利用して連結されるように、２つ目の２次セグメント１２を移動させる。
【０１３３】
次に、コンピュータ３は、１つ目の２次セグメント１１を操作する。この１つ目の２次セグメント１１は、第１の部分Ｐ１のうち所与の基準レベルに対して最も高度が低い２次セグメントであるため、コンピュータ３は、この２次セグメントを２つ目の２次セグメント１２に連結できるように延長することによって修正する。
【０１３４】
とはいえ、このように延長された１つ目の２次セグメント１１’’は、地形Ｓに干渉することになる。したがって、コンピュータ３は、新しい１つ目の２次セグメントを垂直方向に移動させて地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に置く。
【０１３５】
所与の最小２次長さＬＭＩＮと所与の最大２次長さＬＭＡＸの間の２次長さＬ２を有する２次セグメントを使用することが有利であることに留意していただきたい。最小２次長さＬＭＩＮは、例えばオペレータによって設定され、最大２次長さは、前記最小２次長さＬＭＩＮにセットポイント長さＬ０を足した値と等しくすることが可能である。即ち、
ＬＭＡＸ＝ＬＭＩＮ＋Ｌ０
【０１３６】
言うまでもなく、オペレータが最大２次長さの値を設定することを許可することもできる。
【０１３７】
したがって、２次セグメントの２次長さが所与の最大２次長さ以上となった場合は、コンピュータ手段２は、該当する２次セグメントを同一サイズの２つの２次セグメントに再分割する。これとは逆に、２次セグメントの２次長さが最小２次長さ以下となった場合は、該当する２次セグメントが削除され、より低い高度の隣接する２次セグメントを延長することによって補正が施される。
【０１３８】
したがって、修正された１つ目の２次セグメントの２次長さが最大２次長さ以上となった場合は、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、その１つ目の２次セグメントを分割する。
【０１３９】
第２の部分Ｐ２では、コンピュータ手段のコンピュータ３は、４つ目の２次セグメント１４を分析する。この４つ目の２次セグメント１４は、第２の部分Ｐ２のうち最も高度が低い２次セグメントであるため、コンピュータは、当該２次セグメントをセンタリング及び最小化された３つ目及び５つ目のセグメントに垂直バーを介して連結するために、当該２次セグメントの２次長さを減少させる。
【０１４０】
また、コンピュータは、４つ目のセグメントを垂直方向下方に移動させて地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に置く。
【０１４１】
修正された４つ目の２次セグメント１４の２次長さが最小２次長さ以下となった場合は、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、その４つ目の２次セグメント１４と、より低い高度の隣接する２次セグメント、即ちセンタリング及び最小化された５つ目の２次セグメントとを組み合わせることに留意していただきたい。
【０１４２】
最後に、第３の部分Ｐ３では、５つ目の２次セグメント１５の最小化及びセンタリングによって６つ目の２次セグメント１６が延長されることになる。
【０１４３】
図５乃至図７を参照すると、図１、図３、及び図４に示されるフレームワークと異なるフレームワークが示されている。フレームワーク１０は、本方法の第１段階の終了後、第２段階が始まる前に、次式Ｅの値を最小化することによって最適化される。
【０１４４】
【数２】
【０１４５】
上式で、ｘは、セットポイント飛行経路の曲線横座標であり、ｔｄｃｐ（ｘ）は、第１段階中に決定されるフレームワーク１０を記述する関数であり、Ｚｔ（ｘ）は、上空を飛行する地形Ｓの高さ（Ｈ２）を表し、ｔｉは、該当する主要セグメントの最初の２次セグメントの始点であり、ｔｆは、該当する主要セグメントの最後の２次セグメントの終点である。
【０１４６】
それ故、式Ｅは、図５乃至図７の陰影ゾーンの面積を表す。
【０１４７】
最初に、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、第１段階中に取得されたフレームワークに基づいて式Ｅの値を決定し、その値をコンピュータ手段２のメモリ３’に記憶する。
【０１４８】
その後、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、第１段階中に決定されたオリジナル・フレームワークを長さ方向に所与のステップサイズだけ所与の距離にわたって繰り返し移動させ、式Ｅの値をステップ毎に再計算する。
【０１４９】
より厳密に言えば、図６を参照すると、コンピュータ手段は、１ステップにつき、任意選択で地形のデジタル・モデルが量子化されるステップサイズと等しい所与のサイズだけ、フレームワークを左側に移動させる。
【０１５０】
フレームワークを左側に移動させると、
・７つ目の２次セグメント３７が地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に留まることが保証されるように垂直方向上方に移動され、
・５つ目の２次セグメント３５が地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に存在するように垂直方向下方に移動され、
・９つ目の２次セグメント３９が延長され、１つ目の２次セグメント３１が短縮される。
【０１５１】
コンピュータ手段２は、式Ｅの値を決定し、その値をメモリ３’に記憶する。
【０１５２】
その後、コンピュータ手段２は、左側への全体的な移動が所与の距離に達するまで、例えば最も短い２次セグメントの２次長さの半分と等しくなるまで、上記の動作を繰り返す。
【０１５３】
図７を参照すると、コンピュータ手段２は、上記と同じ処理を実行するが、フレームワークを右側に移動させる。
【０１５４】
中間段階を経た第２段階中に、コンピュータ手段２は、式Ｅの値が最も小さくなるフレームワークを利用して、追跡すべき飛行経路を生成する。
【０１５５】
次に、オペレータは、入力手段９を使用してセットポイント上昇率及び降下率を設定する。コンピュータ手段は、これらの率から、パイロット又は例えばオートパイロットが辿るべきセットポイント飛行経路５０の上昇勾配及び降下勾配を推定する。
【０１５６】
図４を参照すると、コンピュータ手段２は、高いセグメント１３’、１５’、及び１８からセットポイント飛行経路５０を生成し、セットポイント飛行経路５０は、それ自体が遭遇する２次セグメントに沿って平坦となり、その勾配は、他のゾーン内の上昇率及び降下率によって決定される。
【０１５７】
上昇飛行と水平飛行の間、又は降下飛行と水平飛行の間で生成されるセットポイント飛行経路５０は、航空機のキャパシティ、特に航空機の重量及び動力を考慮に入れる。
【０１５８】
図８に示される例によれば、セットポイント飛行経路５０は、２つの異なる２次セグメント間で平坦となる傾向がある。
【０１５９】
したがって、第２段階中に構築されたセットポイント飛行経路５０において連続上昇曲線５１が発生することにより、連続する２次セグメント２５、２６の第１のバッチ上での安定飛行が可能とならない場合は、第１のバッチが少なくとも１つの２次セグメントを有することになり、飛行経路がぎくしゃくする傾向がある。
【０１６０】
このようなセットポイント飛行経路を平滑化するために、図９を参照すると、コンピュータ手段２は、前記第１のバッチと、前記第１のバッチに先行する２次セグメント、即ち航空機が第１のバッチの２次セグメント（単数又は複数）に沿って航行する前に航行する２次セグメントと、を融合させることによって単一の融合２次セグメントが構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６１】
したがって、コンピュータ手段２は、第１のバッチの２つの連続する２次セグメント２５、２６と、前記第１のバッチに先行する２次セグメント２４と、を融合させることにより、先行する２次セグメント２４の高度が与えられる融合２次セグメント２４’が構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６２】
地形Ｓに影響を及ぼすフレームワークの表示がパイロットの妨げとなることを回避するために、パイロット用のディスプレイには、第２段階中に変形されたフレームワークではなく、第２段階の開始時に事前に決定されたフレームワークが表示される。
【０１６３】
同様に、図１０及び図１１を参照すると、第２段階中に構築されたセットポイント飛行経路５０において連続降下曲線が発生することにより、連続する２次セグメント２６、２７の第２のバッチ上での安定飛行が可能とならない場合は、第２のバッチが少なくとも１つの２次セグメントを有することになるため、飛行経路がぎくしゃくする傾向がある。
【０１６４】
このようなセットポイント飛行経路５０を平滑化するために、コンピュータ手段２は、前記第２のバッチと、前記第２のバッチの後続の２次セグメント、即ち航空機が第２のバッチの２次セグメント（単数又は複数）に沿って航行した後に航行する２次セグメントと、を融合させることによって単一の融合２次セグメントが構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６５】
したがって、コンピュータ手段２は、第２のバッチの３つの連続する２次セグメント２６、２７、２８と、第２のバッチの後続の２次セグメント２９と、を融合させることにより、後続の２次セグメント２９の高度が与えられる融合２次セグメント２９’が構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６６】
融合２次セグメントは、第１のバッチの前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する主要セグメントの最初の２次セグメントを含まない連続上昇曲線を発生させる場合、又は第２のバッチの前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する主要セグメントの最後の２次セグメントを含まない連続降下曲線を発生させる場合に構築されることに留意していただきたい。
【０１６７】
したがって、有利には、地上において又は飛行中にユニット１００によって実施される本発明の方法は、低高度で地形を辿るセットポイント飛行経路を自動的に確立するように働く。
【０１６８】
更に、コンピュータ手段は、それ自体の動作に必要な情報がメモリ３’に記憶されたときに、セットポイント飛行経路を自動的に再計算することができる。
【０１６９】
例えば、パイロットが気象条件等の理由からウェイポイントＣを移動させた場合、コンピュータ手段２は、当該ウェイポイントＣの新しい位置を通過するのに適したフレームワークを関連する飛行経路と共に自動的に決定する。
【０１７０】
更に、図１２には、地形の水平投影図上に２つの主要セグメント４０及び航空機６０を表示する表示手段が示されている。
【０１７１】
航空機６０は、便宜上「リターン・フィーラ（return feeler）」と呼ばれる直線セグメント６１によって延長される。
【０１７２】
航空機６０は主要セグメント４０を辿らなくなっており、その結果、いわゆる「自由」飛行状態にあることが分かるだろう。
【０１７３】
一方、図１３を参照すると、直線セグメント６１が再び主要セグメント４０と交差したとき、且つオペレータから指示があったときは、コンピュータ手段２は、リターン・フレームワークが地形Ｓの可能な限り近くを辿り、リターン飛行経路が得られるように、複数のリターン２次セグメントに自動的に再分割されるリターン主要セグメント８０を作成する。
【０１７４】
言うまでもなく、本発明の実施形態には様々な変更を加えることが可能である。いくつかの実施形態について説明したが、すべての可能な実施形態を網羅的に特定することを想定したものではないことが容易に理解されるだろう。無論、本発明の範囲を逸脱しなければ、本明細書に記載される手段を等価な手段で置き換えることも可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の乗務員が外部計器飛行インフラストラクチャにおける安全な飛行計画を準備し、それを辿ることを可能にする、低高度操縦支援方法に関する。
【０００２】
したがって、本発明は、航空機、より具体的にはヘリコプタの航法及び飛行管理システムの分野に関するものであり、本分野は通常、測位、飛行計画準備、及び飛行経路生成の各機能をカバーする。
【０００３】
「飛行計画」という用語は、第１のウェイポイントから第２のウェイポイントに、場合によっては第２のウェイポイントから第３のウェイポイントに、以下同様に移動するために航空機が辿る理論上のルートを指すことに留意していただきたい。
【０００４】
また、「飛行計画」という用語は、有利には航空機のキャパシティを考慮に入れた理論上のルートに可能な限り近い、航空機の辿る経路を指すのにも使用される。
【背景技術】
【０００５】
障害物に可能な限り接近する低高度飛行は、航空機と障害物の間の衝突を回避するのに適した専用デバイスを利用しない場合は、極めて困難且つ危険な飛行となる。このような低高度飛行は、パイロットが外部の目視可能な手がかりを利用できなくなるほど視程が悪いときはより困難となり、視程ゼロのときは更に困難となる。
【０００６】
残念ながら、特に、例えばヘリコプタによって遂行される救命任務では低高度飛行が不可欠となることがある。高度は例えば出血を悪化させるので、事故被害者の身体的統合性が損なわれるのを回避するために、地表に可能な限り接近して飛行することが妥当である。
【０００７】
米国特許第６３１７６９０号には、デジタル地形標高データ（digital terrain evaluation data：ＤＴＥＤ（登録商標））として当業者に知られる、上空を飛行する地形の標高のデジタル・モデルを使用した飛行計画生成方法が記載されている。
【０００８】
このようなデジタル・モデルは、パイロットが内容を修正することができない故に「閉鎖的」である。
【０００９】
それぞれの確度に応じた様々なタイプのデジタル・モデルが利用可能である。したがって、レベル１ＤＴＥＤ（登録商標）モデルでは、３アーク・セカンド、即ち約１００メートルの確度のメッシュが使用され、レベル２ＤＴＥＤ（登録商標）モデルでは、１アーク・セカンド、即ち約３０メートルの確度が使用される。
【００１０】
とはいえ、米国特許第６３１７６９０号には飛行経路生成の詳細が記載されていない。
【００１１】
仏国特許第２７１２２５１号は、障害物を回避するための理論上の最適経路と関連付けられる仮想曲線の計算方法を提供する。この方法は、航空機前方のフィールド内において、
・サーチ・ゾーン内に位置するすべての障害物を判別するステップと、
・前記障害物の最上部と仮想曲線とを比較するステップと、
・前記仮想曲線よりも最上部が高い危険な障害物を定義するステップと、
・前記危険な障害物の最上部に関する情報を通信するステップと、
を含む。
【００１２】
したがって、この特許によれば、仮想曲線は、航空機に適合された動的ベクトルを含む地形を辿る。
【００１３】
とはいえ、上記の方法では、障害物及びそれらの最上部を捕捉する上で遠隔計測センサを使用することが暗示される。その場合は、使用されるセンサによって効果が大きく異なる。
【００１４】
仏国特許第１３７４９５４号に記載される装置についても同じことが言える。
【００１５】
国際特許出願公開第ＷＯ２００４／０９５３９４号によれば、パイロットは、水平主要セグメントを生成するために複数のウェイポイントを定義する。
【００１６】
次に、各主要セグメントは、標高ＤＴＥＤ（登録商標）デジタル・モデルを利用して取得される地形上の所与の高さに垂直方向に配置される。
【００１７】
この第１段階は、複数のレベルを有する仮想フレームワークを取得する働きをする。
【００１８】
それ故、地表上の水平投影図では、追跡される理論上のルートは破線となる。更に、垂直断面では、理論上のルートは、互いに平行な水平セグメントを含み、各水平セグメントは、「階段状」プロファイルを有するレベルを提示する。
【００１９】
第２段階中に、コンピュータ手段は、航空機が前記フレームワークの可能な限り近くを辿りやすくなるように、航空機のキャパシティに適合する飛行経路を決定する。
【００２０】
この方法は、従来の飛行にはよく適しているが、低高度の地形追跡には適さない。満足のいく結果を達成するには、パイロットが非常に多くのウェイポイントを決定する必要があり、緊急性のある救助任務には不向きと思われる。
【００２１】
仏国特許第２６５８６３６号は、航空機の高度と、航空機の位置と基準巡航路の間の横方向オフセットと、重み係数と、の関数である性能指数を最小化することによって回避経路を決定することを提案する。
【００２２】
米国特許出願第２００６／００３１００４号は、航空機がさらされる脅威を最小限に抑える経路を確立することを可能にする。それ故、経路はデジタル標高モデルから生成され、その後、当該経路に沿ってさらされる脅威に基づいて生存率が判定される。
【００２３】
次に、最良の生存率が得られる経路から最適化された経路が生成される。
【００２４】
したがって、米国特許出願第２００６／００３１００４号は、救助任務ではなく戦術飛行に適用されるものである。生成される経路は、救助される乗客があまり多くの予期せぬ動きを加えられるべきでない救助任務に最適化されているようには思えない。
【００２５】
米国特許第５７０６０１１号についても同じことが言える。
【００２６】
欧州特許第０７７５９５３号には、パイロットが様々な勾配の経路を生成するコンピュータ手段を用いてウェイポイントを決定する方法が開示されている。このような経路は、有視界飛行規則が適用される場合は有効であるが、計器飛行には適さないように思われる。
【００２７】
最後に、米国特許第７３２１８１２には、ビークルの性能パラメータに応じて地形プロファイルを飛行時の地形追跡用プロファイルに変換する方法が提示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
したがって、本発明の一目的は、特に身体的に弱った人々に許容され得る経路を生成することを可能にする低高度操縦支援方法を提案することである。
【００２９】
欧州特許第１５９８７１８には、緊急時に航空機が辿り得る安全な高度を表示する方法が提示されていることに留意していただきたい。この方法は、非常に有利且つ有効な方法ではあるが、厳密な制約が満足されるように航空機の辿る経路を確立しようとするものではない。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明によれば、地形上における航空機の低高度操縦支援方法では、第１段階中に、オペレータによって決定された連続する第１のウェイポイントと第２のウェイポイントの間の前記地形のモデル上の水平投影図内に延在する、所与のコリドー幅（corridor width）の少なくとも１つの主要セグメント（main segment）から、フレームワークが構築され、その後、第２段階中に、前記フレームワークを利用してセットポイント飛行経路が構築される。前記セットポイント飛行経路は、前記フレームワーク上に置かれるように生成され、特に、最適化された水平飛行が可能となるように生成される。
【００３１】
前記方法の特に注目すべき点として、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、前記フレームワークが前記地形の可能な限り近くを辿るように、所与のコリドー幅の複数の２次セグメント（secondary segment）に自動的に再分割され、前記２次セグメントは、前記第１のウェイポイントを始点とする最初の２次セグメントから前記第２のウェイポイントを終点とする最後の２次セグメントまで及び、各２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方のセットポイント高さに配置され、前記セットポイント高さは、主要セグメントのすべての前記２次セグメントについて同一であり、一列に並ばない２つの隣接する２次セグメントがあれば、それらは前記地形の垂直断面内の垂直バーによって互いに連結され前記主要セグメントを収容する。
【００３２】
「２次セグメント」という用語は、便宜上使用されるものであり、２次セグメントの長さ及びコリドー幅によって定義される垂直平面内の２次表面のトレースを表すことを理解していただきたい。各２次セグメントの下方、あるいは各２次表面の下方に位置する前記地形内の高い地点は、地形のデジタル・モデルを利用して取得され得る。
【００３３】
更に、前記２次セグメントの前記コリドー幅は、例えば安全要件の関数としてオペレータから提供されるデータであってもよい。２次セグメント及びコリドー幅で定義される表面は、前記２次セグメントを中心とすることが理解されるはずである。
【００３４】
本明細書の全体をとおして、ある要素の「高度」という用語は、前記要素と所与の基準レベルとの間の垂直方向の距離を指し、基準レベルは、場合によってはオペレータによって設定可能であり、有利には所与の基準系における海面であることに留意していただきたい。
【００３５】
これに対して、ある要素の「高さ」という用語は、前記要素と地表、例えば山との間の垂直方向の距離を指すのに使用される。
【００３６】
最後に、地形内の最も高い地点は、当該地形内の最も高度が高い地点に対応する。したがって、「それ自体の下方に存在する地形内の最も高い地点」という表現は、下方に存在する地形内の最も高度が高い地点に関するものである。
【００３７】
このため、最新技術、より具体的には国際特許出願公開第ＷＯ２００４／０９５３９４号は、航空機が障害物と接触しないことを保証するために、地形の上方のかなりの高さに存在する単一の主要セグメントによって２つのウェイポイントを互いに連結することを可能にする。
【００３８】
一方、本発明は、各主要セグメントを複数の２次セグメントに自動的に区分化することによってフレームワークを生成することを可能にする。したがって、すべての２次セグメントは、下方に存在する地形内の少なくとも１つの地点の上方の同じセットポイント高さに存在するが、必ずしも同じ高度に存在するとは限らない。
【００３９】
第２段階中に、例えば「シート・レイイング（sheet laying）」法によって、又は現行の飛行管理システム（ＦＭＳ）に実装されるような既存の３Ｄガイダンス・アルゴリズムを利用して、セットポイント飛行経路が決定される。
【００４０】
その後、パイロット又はオートパイロット・システムは、航空機が３次元空間で生成及び定義されるセットポイント飛行経路を辿るように制御する。このような状況下では、航空機は、地形上の最も高度が高い地点に安全な高さを足した合計と等しい高度で飛行する代わりに、連続的なレベルの地形を追跡することになる。
【００４１】
したがって、本発明の方法は、回転翼航空機の飛行高度を低下させながらも、事故被害者を傷つけないようにするために水平ステージ飛行を実現する働きをする。
【００４２】
このように、地表の上方のセットポイント高さにおける連続レベルで飛行することにより、パイロットに生理的な快適さをもたらすことも可能となる。したがって、パイロットは、水平飛行ステージが得られる飛行経路を辿ることができ、その間はパイロットの負担が軽減されることになる。
【００４３】
本方法は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含む可能性がある。
【００４４】
即ち、前記２次セグメントが達することになるセットポイント２次長さが決定され、前記主要セグメントの主要長さをセットポイント２次長さで割るユークリッド互除法の商及び余りが与えられたときに、
・前記余りがゼロの場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、前記セットポイント２次長さと等しい実際の２次長さをそれぞれ有する、前記商と等しい数の２次セグメントに再分割され、
・前記余りがゼロと等しくない場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、まず、前記セットポイント２次長さをそれぞれ有する、前記商から１を引いた数と等しい数の２次セグメントに再分割され、次に、前記セットポイント２次長さと前記余りの和と等しい延長された２次長さを有する延長２次セグメントに再分割され、前記延長２次セグメントは、前記主要セグメントの前記第１の２次セグメントとなる。
【００４５】
したがって、決定された２次セグメントによって各レベルが表現される一連のレベルを含む階段形状のフレームワークが取得され、この処理は、有利なことにコンピュータ手段によって自動的に実行される。
【００４６】
第１の実施形態では、前記セットポイント２次長さは、オペレータによって決定される。
【００４７】
第２の実施形態では、前記オペレータは、２次セグメントに沿った航行に要するセットポイント所要時間（setpoint duration）と、セットポイント指示対気速度（setpoint indicated air speed）と、の両方を定義する。その後、前記セットポイント２次長さは、前記セットポイント所要時間に前記セットポイント指示対気速度及び存在する風から計算されるセットポイント対地速度（setpoint ground speed）を乗じることによって決定される。
【００４８】
なお、前記指示対気速度は、乗務員に示される指示対気速度であることを改めて確認しておく。
【００４９】
更に、対地速度は、文献に記載される従来の方法により指示対気速度及び存在する風から推定される。セットポイント対地速度を判定するために、前記方法を使用して指示対気速度をセットポイント指示対気速度に置き換えることが妥当である。
【００５０】
有利なことに、前記第１段階中に、オペレータが最小限に抑えるべき、２次長さを有する２次セグメントの所与の数（Ｎ）を指定するときに、各２次セグメントの高度は、所与の基準系における海面のような所与の基準レベルを基準にして決定され、
・前記所与の数の２次セグメントの前記２次長さは、前記所与の数の最小化された２次セグメントが取得されるように、最も高い高度の前記２次セグメントから高度の降順に所与の最小長さに最小化され、
・それぞれに隣接する２次セグメントよりも高度が高い最小化された２次セグメントは、前記各２次セグメントの中心がそれぞれの下方に存在する前記地形内の最も高い地点にくるようにセンタリングされ、
・前記第１の２次セグメントからセンタリング及び最小化された２次セグメントまで及ぶ第１の部分と、センタリング及び最小化された２次セグメントから最後の２次セグメントまで及ぶ第２の部分と、更に、２つのセンタリング及び最小化された２次セグメント間の少なくとも１つの中間部分と、を含む前記主要セグメントに関して、
・各センタリング及び最小化された２次セグメントから順番に、隣接する２次セグメントを長さ方向に移動させて前記フレームワークを再構成するステップと、
・前記部分内の最も高度が低い２次セグメントに到達したときは、前記最も高度が低い２次セグメントを、それ自体の２次長さを延長又は短縮することにより、少なくとも１つの隣接する２次セグメントに垂直バーによって連結するのに適した修正２次セグメントが取得されるように修正するステップと、
が前記各部分において実行される。
【００５１】
オペレータは、１つ又は複数の高い高度における飛行時間の最短化を図ることができる。したがって、本発明を用いると、高い地点を通過する２次セグメントを短縮することが可能となる。
【００５２】
その後、オペレータは、地形に応じた所与の数の高い地点を最小限に抑える、例えば２つの高い地点とすることができる。その後、該当する高い地点は最小限に抑えられ、具体的には、最小化された長さと等しい２次長さを有する最小化された２次セグメントが取得されるように、本例では最も高い２つの２次セグメントが取得される。
【００５３】
第１の実施形態では、最小化された長さは、オペレータから長さの形で直接与えられる。一方、第２の実施形態では、オペレータによって最小化された飛行所要時間が与えられ、この飛行所要時間は、セットポイント指示対気速度及び存在する風から計算される対地速度が乗じられることにより、最小化された長さに自動的に変換される。
【００５４】
その後、センタリング及び最小化された２次セグメントに隣接する２次セグメントは、所与の基準レベルに対して最も低い高度に配置された２次セグメントに到達するまで、フレームワークの連続性を保持するように移動され、その結果、前記最も低い高度に配置された２次セグメントが修正される。
【００５５】
更に、２つの主要セグメント間の遷移ゾーンに影響が及ぶのを回避するために、第１及び最後の２次セグメントの２次長さは、最小化されることはない。
【００５６】
また、有利なことに、前記第１段階と前記第２段階の間の中間段階中に、前記フレームワークは、次式の値を最小化することによって最適化される。
【００５７】
【数１】
【００５８】
上式で、ｘは、前記セットポイント飛行経路の曲線横座標であり、ｔｄｃｐ（ｘ）は、前記第１段階中に決定される前記フレームワークを記述する関数を表し、Ｚｔ（ｘ）は、上空を飛行する前記地形の高さを表し、ｔｉは、該当する前記主要セグメントの前記最初の２次セグメントの始点を表し、ｔｆは、該当する前記主要セグメントの前記最後の２次セグメントの終点を表す。
【００５９】
具体的には、これにより、前記２次セグメントと上空を飛行する前記地形との間の面積が最小化される。
【００６０】
その後、前記フレームワークは、前記式Ｅの前記値をステップ毎に再計算しながら、縦方向に所与のステップサイズだけ所与の距離にわたって繰り返し移動され、前記式Ｅの前記値は、前記式の最小値が得られたフレームワークを使用することによって前記第２段階中に最小化される。
【００６１】
その後、初期のフレームワークは、例えばＤＴＥＤ（登録商標）レベル２タイプで使用される前記地形のデジタル・モデルの量子化ステップサイズと等しい第１のステップだけ第１の方向に移動され、それによって前記式Ｅが再計算される一時的なフレームワークが取得される。
【００６２】
この処理は、全体的な移動が所与の距離に達するまで、例えば最も短い２次セグメントの長さの半分と等しくなるまで反復される。
【００６３】
同様に、初期のフレームワークは、量子化ステップサイズと等しいステップだけ、前記第１の方向と反対の第２の方向に移動され、それによって前記式Ｅが再計算される一時的なフレームワークが取得される。この処理は、全体的な移動が所与の距離に達するまで、例えば最も短い２次セグメントの長さの半分と等しくなるまで反復される。
【００６４】
その後、前記第２段階中に、前記式Ｅの最小値が得られたフレームワークが使用される。
【００６５】
前記第１段階中又は前記中間段階中、即ち、少なくとも１つの２次セグメントの最小化が行われた後、又は上式Ｅの最適化が行われた後に生成された前記フレームワークを修正する際に、２次セグメントの移動、短縮、又は拡大によって前記２次セグメントと前記地形の間の高さが減少又は増加した場合、前記２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さまで垂直方向に移動されることが理解されるだろう。
【００６６】
有利なことに、各２次セグメントが所与の最小２次長さと所与の最大２次長さの間の２次長さを有する必要があるときに、前記第１段階中又は中間段階中、即ち、少なくとも１つの２次セグメントの最小化が行われた後、又は上式Ｅの最適化が行われた後に生成された前記フレームワークを修正する際に、
・２次セグメントの２次長さが前記所与の最大２次長さ以上となった場合は、該当する前記２次セグメントが同一サイズの２つの２次セグメントに再分割され、
・２次セグメントの２次長さが前記最小２次長さ以下となった場合は、該当する前記２次セグメントが削除され、より低い高度の隣接する２次セグメントを延長することによって補正が施される。
【００６７】
例えば、前記所与の最小２次長さは、オペレータによって設定可能であり、前記所与の最大２次長さは、セットポイント長さと前記最小２次長さの和と等しい。
【００６８】
２次セグメントの移動、縮小、又は延長によって前記２次セグメントと地表の間の高さが減少又は増加した場合、前記２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さまで垂直方向に移動されることに留意していただきたい。
【００６９】
更に、前記第２段階中に、上述の「シート・レイイング」法が実施される。したがって、有利なことに、上昇率及び降下率が定義された後、最も高い２次セグメントに基づいてセットポイント飛行経路が構築される。このセットポイント飛行経路は、それ自体が遭遇する２次セグメントに沿って平坦となるような形で、最も高度が低い２次セグメントに向かって徐々に下方に移動し、その勾配は、他のゾーン内の上昇率及び降下率によって決定される。
【００７０】
最も高い２次セグメントは、それ自体に隣接する２つの２次セグメントの高度よりも高い高度に存在する２次セグメントであり、主要セグメントの第１及び最後の２次セグメントは、それらが連結される前記主要セグメントの単一の各２次セグメントの高度よりも高度が高くなる場合に、最も高い２次セグメントとなる。
【００７１】
このような状況下で、最も低い２次セグメントは、前記主要セグメント内でそれ自体が連結される少なくとも１つの隣接する２次セグメントの高度よりも低い高度に存在する２次セグメントである。
【００７２】
イメージとしては、オペレータが定義する上昇率及び降下率によって決定される勾配を必然的に辿るようにしたシートをフレームワーク上にレイイング又はドレーピングする。
【００７３】
任意選択で、前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路において、少なくとも１つの２次セグメントを水平に通過することができず、連続上昇曲線が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメントと、前記少なくとも１つの２次セグメントに先行する２次セグメントと、を融合（fusing）させることにより、前記先行する２次セグメントの高度が与えられる融合２次セグメント（fused secondary segment）が構築されるように前記フレームワークが修正される。
【００７４】
その結果、上昇飛行経路が滑らかになる。
【００７５】
同様に、前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路において、少なくとも１つの２次セグメントを水平に通過することができず、連続降下曲線が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメントと、前記少なくとも１つの２次セグメントの後続の２次セグメントと、を融合させることにより、前記後続の２次セグメントの高度が与えられる融合２次セグメントが構築されるように前記フレームワークが修正される。
【００７６】
有利なことに、前記融合２次セグメントは、連続上昇曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する前記主要セグメントの前記第１の２次セグメントを含まない場合、又は、連続降下曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する前記主要セグメントの前記最後の２次セグメントを含まない場合に構築される。
【００７７】
任意選択で、前記第２段階中に実行される前記フレームワークの変換は、主に前記セットポイント飛行経路を構築するために離散的に使用される。より厳密に言えば、２つの異なるフレームワーク、即ち、前記第２段階中に変換された前記セットポイント飛行経路を確立するためのフレームワークと、前記第２段階の変換が考慮されない画面表示用のフレームワークと、が使用される。
【００７８】
最後に、表示手段によって前記主要セグメントと、直線セグメントによって延長された前記航空機と、が提示されているときに、前記航空機が主要セグメントを辿らなくなった場合に、前記直線セグメントが再び主要セグメントと交差したとき、且つオペレータから指示があったときは、リターン・フレームワークが前記地形の可能な限り近くを辿り、リターン飛行経路が得られるように、複数のリターン２次セグメントに自動的に再分割されるリターン主要セグメントが作成される。
【００７９】
また、前記２次セグメントが達することになるセットポイント２次長さが決定されたときに、前記主要セグメントの長さが前記セットポイント２次長さの２倍より大きい場合は、前記主要セグメントは、複数の２次セグメントに自動的に再分割される。
【００８０】
本発明及びその利点の更なる詳細は、添付図面を参照して例示として与えられる諸実施形態に関する以下の説明の文脈で明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明を実施するのに適した装置を示す図である。
【図２】セグメント・コリドー幅の概念を説明する図である。
【図３】２次セグメントの最小化を説明する図である。
【図４】２次セグメントの最小化を説明する図である。
【図５】フレームワークの最適化を説明する図である。
【図６】フレームワークの最適化を説明する図である。
【図７】フレームワークの最適化を説明する図である。
【図８】上昇飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図９】上昇飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図１０】降下飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図１１】降下飛行経路の平滑化を説明する図である。
【図１２】リターン・フレームワークの作成手法を説明する図である。
【図１３】リターン・フレームワークの作成手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
２つ以上の図面に示される要素には各図面において同じ参照符号が付される。
【００８３】
図１は、互いに直交する３つの方向Ｘ、Ｙ、Ｚを示す。
【００８４】
１つ目の方向Ｘは縦軸、２つ目の方向Ｙは横軸として示されている。最後に、３つ目の方向Ｚは高度として示されている。
【００８５】
図１は、本発明の方法を実施するのに適した装置を示す。
【００８６】
本装置は、プロセッサ３（例えばマイクロプロセッサ）と、メモリ３’と、を装備したコンピュータ手段２を備える。
【００８７】
コンピュータ手段２は、レベル２ＤＴＥＤ（登録商標）モデル等のデジタル地形モデルが収容されたデータベース１と通信し、それによって表示手段４に地形Ｓの平面図を表す平面（Ｘ，Ｙ）上に前記地形Ｓの水平投影図６を平面（Ｘ，Ｙ）内で追跡されるルートに沿った地形Ｓの垂直断面５と共に表示させる。
【００８８】
データベース１、コンピュータ手段２、及び表示手段４は、航空機の操縦室内に配置される単一のユニット１００の一部を形成することができる。
【００８９】
表示手段４は、ダイアログ画面７、入力手段９、及びセレクタ手段８も含むことに留意していただきたい。
【００９０】
飛行中又は地上のオペレータは、初期段階ではキーボード、ポインタを移動させるマウス、他の任意の等価な手段のような入力手段９を使用して、例えば事故現場に向かうために航空機が通過すべき複数のウェイポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを入力する。
【００９１】
これと並行して、表示手段４に関連するコンピュータ手段２のコンピュータ３は、連続するウェイポイント間の主要セグメント４０を決定する。したがって、ウェイポイントＡとＢの間、ウェイポイントＢとＣの間、及びウェイポイントＣとＤの間でそれぞれ第１、第２、及び第３の主要セグメント４０が作成される。
【００９２】
更に、各主要セグメントには、コンピュータ手段２のメモリ３’に収容される事前設定可能な共通のコリドー幅が与えられる。このコリドー幅は、航空機の測位手段の不確実性を考慮に入れるためにオペレータ又は製造業者によって設定される。
【００９３】
これらの主要セグメントを互いに連結し、その後再分割することにより、第２段階中に、パイロットが辿るべきセットポイント飛行経路を構築するように働くルートのフレームワーク１０が構築される。
【００９４】
主要セグメント上を低高度で飛行するために、コンピュータ２は、前記主要セグメントを選択する。選択は、セレクタ手段８を使用して移動されるポインタを利用して実行することができる。
【００９５】
オペレータが操作中の選択主要セグメント、具体的には、本例ではウェイポイントＢとＣを相互連結する第２の主要セグメントは、垂直断面５に示されるセグメントであることに留意していただきたい。
【００９６】
このような状況下で、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、選択主要セグメント４０を表示手段４上に示される複数の２次セグメント４１に自動的に再分割する。
【００９７】
したがって、例えば青色の連続線の形をとる主要セグメント４０と、例えば赤色の非連続線の形をとる２次セグメント４１の両方を、水平投影図６上に投影することが可能である。更に、２次セグメント４１は、地形の垂直断面５内の水平線の形で示される。
【００９８】
また、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、各２次セグメントを地形Ｓと衝突しないように垂直方向に配置する。
【００９９】
したがって、オペレータがメモリ３’に記憶されるセットポイント高さＨ１を設定すると、コンピュータ３は、上空を飛行する地形内の最も高い地点、即ち上空を飛行する地形内で最も高度が高い地点の上方のセットポイント高さＨ１に各２次セグメント４１を配置する。地形のトポロジに応じて、所与の主要セグメント４０の２次セグメント４１は、互いに異なる高度に配設される。
【０１００】
図２を参照すると、コンピュータ３は、データベース１を使用して地形Ｓに関する情報を取得し、所与のレイイング幅（laying width）ＬＣ０を考慮に入れる。
【０１０１】
例えば、地形Ｓの３つの異なる部分１１１、１１２、及び１１３の上に３つの２次セグメントを配置する必要がある。したがって、
・１つ目の２次セグメントは、１つ目の部分１１１の最も高い地点１１１’（即ち１つ目の部分１１１の最も高度が高い地点）の上方のセットポイント高さＨ１に配置され、
・２つ目の２次セグメントは、２つ目の部分１１２の最も高い地点１１２’（即ち２つ目の部分１１２の最も高度が高い地点）の上方のセットポイント高さＨ１に配置され、
・３つ目の２次セグメントは、３つ目の部分１１３の最も高い地点１１３’（即ち３つ目の部分１１３の最も高度が高い地点）の上方のセットポイント高さＨ１に配置される。
【０１０２】
コンピュータ３はレイイング幅ＬＣ０を考慮に入れているので、考慮される最も高い地形地点は、必ずしも一列に並んでいる必要はないことが分かるだろう。
【０１０３】
したがって、図１を参照すると、２次セグメント４１は、
・航空機が通過する１つ目のウェイポイントＢを始点とする最初の２次セグメント４２から、関連する主要セグメントの２つ目のウェイポイントＣを終点とする最後の２次セグメント４３に向かって、主要セグメント４０に沿って長さ方向に分配され、
・地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に垂直方向に配設され、
・ある平面に海が含まれるとすれば、所与の基準系における所与の基準レベルＬＶ０、例えば海面に対して水平且つ平行となる。
【０１０４】
コンピュータ手段２のコンピュータ３は、フレームワーク１０を構築するために、異なる高度に位置する２つの隣接セグメントがあれば、垂直バーを利用してそれらを互いに連結する。同じ高度に存在する２つの隣接する２次セグメントは、一列に並ぶものと理解していただきたい。
【０１０５】
したがって、初期段階中に、コンピュータ手段２は、地形Ｓの上方のある程度低いセットポイント高さＨ１において、地形Ｓの形状と可能な限り一致する一連のレベルを備えるフレームワーク１０を自動的に構築する。
【０１０６】
言うまでもなく、上述の第１段階は主要セグメント毎に実行することも可能であることに留意していただきたい。更に、主要セグメントに応じて様々なパラメータ、即ち、様々なセットポイント高さ、コリドー幅、セットポイント長さ、セットポイント所要時間、あるいはセットポイント指示対気速度を使用することが考えられる。
【０１０７】
主要セグメントを複数の２次セグメントに再分割するために、各２次セグメントの２次長さＬ２が達することになるセットポイント２次長さＬ０が定義される。
【０１０８】
第１の実施形態では、オペレータは、入力手段９を使用して２次セグメント４１のセットポイント２次長さＬ０を例えばメートル単位で決定する。
【０１０９】
第２の実施形態では、オペレータは、入力手段９を使用してセットポイント所要時間Ｄ０及びセットポイント指示対気速度ＩＡＳ０を決定する。次に、コンピュータ手段２は、セットポイント所要時間Ｄ０に、セットポイント指示対気速度ＩＡＳ０及び航空機の外部を流れる風から計算されるセットポイント対地速度Ｖｓを乗じた積と等しい、２次セグメントのセットポイント長さＬ０を推定する。即ち、
Ｌ０＝Ｄ０＊（Ｖｓ）
上式で、「＊」は積算符号を表す。
【０１１０】
実施形態を問わず、このセットポイント長さＬ０は、コンピュータ手段２のメモリ３’に記憶される。
【０１１１】
次に、コンピュータ手段２は、該当する主要セグメントを所定位置で区分化する。
【０１１２】
更に、この時点で各２次セグメント４１が達することになるセットポイント２次長さＬ０が決定されたので、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、主要セグメントの主要長さＬ１を決定し、その後、主要セグメントの前記主要長さＬ１を決定されたセットポイント２次長さＬ０で割るユークリッド互除法を実行し、このユークリッド互除法から商Ｑ及び余りＲが与えられる。
【０１１３】
余りがゼロである場合には、第１段階中に、コンピュータ手段２は、主要セグメントを商と等しい数の２次セグメントに再分割し、これらの２次セグメントはすべて、セットポイント２次長さＬ０と等しい２次長さＬ２を有する。
【０１１４】
一方、余りがゼロでない場合には、このような再分割は可能でない。その場合は、コンピュータ手段２は、主要セグメントを、まず、ユークリッド互除法を実行して得られた商から１を引いた数と等しい数のセットポイント２次長さＬ０を有する２次セグメントに再分割し、次に、セットポイント２次長さＬ０と余りＲの和と等しい延長された２次長さＬ３、即ち、
Ｌ３＝Ｌ０＋Ｒ
を有する１つの延長２次セグメントに再分割する。
【０１１５】
上式で、Ｑは、ユークリッド互除法の商を表し、「＋」は、加算符号を表し、Ｒは、ユークリッド互除法の余りを表す。
【０１１６】
次に、コンピュータ手段２は、該当する主要セグメントの最初の２次セグメントを延長することを決定する。
【０１１７】
更に、コンピュータ手段２は、所与の基準レベルＬＶ０に対する各２次セグメントの高度を決定し、当該高度をそれ自体のメモリ３’に記憶する。
【０１１８】
したがって、コンピュータ手段２は、１つの延長２次セグメントと、Ｑから１を引いた数の２次セグメントと、を利用してフレームワーク１０を構築する。各２次セグメントは、セットポイント２次長さＬ０と等しい２次長さＬ２を有し、２つの隣接する２次セグメントは、それらが同じ高度に存在する場合は一列に並び、そうでない場合は垂直バーによって互いに連結される。
【０１１９】
図３及び図４を参照すると、図１に示したフレームワークと異なるフレームワークが示されている。第１段階中に、オペレータは、オペレータによって選択された所与の基準レベルに対して最も高い高度ＡＬＴに位置する２次セグメントの２次長さを制限することによってフレームワーク１０を最適化することを決定することができる。
【０１２０】
したがって、オペレータは、入力手段９を使用して最小限に抑えるべき２次セグメントの所与の数Ｎを指定する。所与の数は、例えば２と等しい数とすることができる。
【０１２１】
次に、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、最も高い高度ＡＬＴの２次セグメントから降順に、所与の数Ｎの２次セグメントの２次長さを最小化していく。
【０１２２】
このような状況下で、各２次セグメント１１〜１８の高度が事前に決定され記憶されると、コンピュータ３は、３つ目の２次セグメント１３の２次長さを最小化して、最小化された長さの最小化された３つ目の２次セグメント１３’を取得し、次に、５つ目の２次セグメント１５の２次長さを最小化して、前記最小化された長さの最小化された５つ目の２次セグメント１５’を取得する。この際、それぞれの２つの隣接セグメントよりも高度が高い最小化された２次セグメント１３’及び１５’は、それぞれの中心がそれぞれの下方に存在する最も高い地点に対応するように配慮してセンタリングされる。
【０１２３】
最小化された３つ目の２次セグメント１３’は、それ自体に隣接する２つの２次セグメント、即ち２つ目の２次セグメントと４つ目の２次セグメントの高度よりも高い高度に存在する。センタリングされ最小化された３つ目の２次セグメント１３’を取得するために、最小化された３つ目の２次セグメント１３’は、それ自体の下方に存在する地形内の最も高い地点を中心としてセンタリングされる。
【０１２４】
最小化された５つ目の２次セグメント１５’も同様にセンタリングされ、それによってセンタリング及び最小化された５つ目の２次セグメント１５’が取得される。
【０１２５】
一方、最小化された２次セグメントのセンタリングは、それ自体の高度がすぐ隣の２次セグメント、即ち、該当する場合は先行する２次セグメント及び後続の２次セグメントの高度を上回らない場合は行われないことが理解されるだろう。このような状況は図示されてはいないが、最小化された２次セグメントが連続する場合に発生する可能性がある。
【０１２６】
第１の実施形態では、最小化された長さは、オペレータから長さの形で直接与えられる。一方、第２の実施形態では、オペレータによって最小化された飛行所要時間が与えられ、この飛行所要時間は、セットポイント指示対気速度ＩＡＳ０及び存在する風から計算されるセットポイント対地速度が乗じられることにより、最小化された長さに自動的に変換される。
【０１２７】
このような状況下では、最小化された２次セグメントを垂直バーを利用してそれぞれの隣接セグメントに連結することはできない。
【０１２８】
その後、コンピュータ３は、連続的なフレームワーク１０が取得されるようにいくつかの２次セグメントを修正及び／又は移動する。
【０１２９】
該当する主要セグメント４０は、少なくとも、第１の２次セグメント１１からセンタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’まで及ぶ第１の部分Ｐ１と、センタリング及び最小化された５つ目の２次セグメント１５’から最後の２次セグメント１８まで及ぶ第２の部分Ｐ３と、を含むとともに、本例では、センタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’と５つ目の２次セグメント１５’との間の中間部分Ｐ２も含み、
・センタリング及び最小化された２次セグメント（単数又は複数）から順番に、隣接する２次セグメントを、それらが最小化されているか否かに関わらず、連続的に移動させてフレームワーク１０を再構成するステップと、その後、
・前記部分内の最も高度が低い２次セグメントに到達したときは、前記最も高度が低い２次セグメントを、それ自体の２次長さＬ２を増加又は減少させることにより、少なくとも１つの隣接する２次セグメントに垂直バーを利用して連結するのに適した修正２次セグメントが取得されるように修正するステップと、
が各部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３において実行される。
【０１３０】
更に、２次セグメントの移動、縮小、又は延長によって前記２次セグメントと地形Ｓの間の高さが減少又は増加した場合、その２次セグメントは、それ自体の下方に存在する地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さＨ１まで垂直方向に移動される。
【０１３１】
図示の例では、第１の部分Ｐ１において、センタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’に隣接する２次セグメントが移動される。前記２次セグメントの移動は、最も低い高度に存在する第１の部分の２次セグメントを操作する必要が生じたときに停止される。
【０１３２】
そこで、コンピュータ３はまず、センタリング及び最小化された１つ目の２次セグメントに隣接する２次セグメント１２を操作する。したがって、コンピュータ３は、２つ目の２次セグメント１２がセンタリング及び最小化された３つ目の２次セグメント１３’に垂直バーを利用して連結されるように、２つ目の２次セグメント１２を移動させる。
【０１３３】
次に、コンピュータ３は、１つ目の２次セグメント１１を操作する。この１つ目の２次セグメント１１は、第１の部分Ｐ１のうち所与の基準レベルに対して最も高度が低い２次セグメントであるため、コンピュータ３は、この２次セグメントを２つ目の２次セグメント１２に連結できるように延長することによって修正する。
【０１３４】
とはいえ、このように延長された１つ目の２次セグメント１１’’は、地形Ｓに干渉することになる。したがって、コンピュータ３は、新しい１つ目の２次セグメントを垂直方向に移動させて地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に置く。
【０１３５】
所与の最小２次長さＬＭＩＮと所与の最大２次長さＬＭＡＸの間の２次長さＬ２を有する２次セグメントを使用することが有利であることに留意していただきたい。最小２次長さＬＭＩＮは、例えばオペレータによって設定され、最大２次長さは、前記最小２次長さＬＭＩＮにセットポイント長さＬ０を足した値と等しくすることが可能である。即ち、
ＬＭＡＸ＝ＬＭＩＮ＋Ｌ０
【０１３６】
言うまでもなく、オペレータが最大２次長さの値を設定することを許可することもできる。
【０１３７】
したがって、２次セグメントの２次長さが所与の最大２次長さ以上となった場合は、コンピュータ手段２は、該当する２次セグメントを同一サイズの２つの２次セグメントに再分割する。これとは逆に、２次セグメントの２次長さが最小２次長さ以下となった場合は、該当する２次セグメントが削除され、より低い高度の隣接する２次セグメントを延長することによって補正が施される。
【０１３８】
したがって、修正された１つ目の２次セグメントの２次長さが最大２次長さ以上となった場合は、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、その１つ目の２次セグメントを分割する。
【０１３９】
第２の部分Ｐ２では、コンピュータ手段のコンピュータ３は、４つ目の２次セグメント１４を分析する。この４つ目の２次セグメント１４は、第２の部分Ｐ２のうち最も高度が低い２次セグメントであるため、コンピュータは、当該２次セグメントをセンタリング及び最小化された３つ目及び５つ目のセグメントに垂直バーを介して連結するために、当該２次セグメントの２次長さを減少させる。
【０１４０】
また、コンピュータは、４つ目のセグメントを垂直方向下方に移動させて地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に置く。
【０１４１】
修正された４つ目の２次セグメント１４の２次長さが最小２次長さ以下となった場合は、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、その４つ目の２次セグメント１４と、より低い高度の隣接する２次セグメント、即ちセンタリング及び最小化された５つ目の２次セグメントとを組み合わせることに留意していただきたい。
【０１４２】
最後に、第３の部分Ｐ３では、５つ目の２次セグメント１５の最小化及びセンタリングによって６つ目の２次セグメント１６が延長されることになる。
【０１４３】
図５乃至図７を参照すると、図１、図３、及び図４に示されるフレームワークと異なるフレームワークが示されている。フレームワーク１０は、本方法の第１段階の終了後、第２段階が始まる前に、次式Ｅの値を最小化することによって最適化される。
【０１４４】
【数２】
【０１４５】
上式で、ｘは、セットポイント飛行経路の曲線横座標であり、ｔｄｃｐ（ｘ）は、第１段階中に決定されるフレームワーク１０を記述する関数であり、Ｚｔ（ｘ）は、上空を飛行する地形Ｓの高さ（Ｈ２）を表し、ｔｉは、該当する主要セグメントの最初の２次セグメントの始点であり、ｔｆは、該当する主要セグメントの最後の２次セグメントの終点である。
【０１４６】
それ故、式Ｅは、図５乃至図７の陰影ゾーンの面積を表す。
【０１４７】
最初に、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、第１段階中に取得されたフレームワークに基づいて式Ｅの値を決定し、その値をコンピュータ手段２のメモリ３’に記憶する。
【０１４８】
その後、コンピュータ手段２のコンピュータ３は、第１段階中に決定されたオリジナル・フレームワークを長さ方向に所与のステップサイズだけ所与の距離にわたって繰り返し移動させ、式Ｅの値をステップ毎に再計算する。
【０１４９】
より厳密に言えば、図６を参照すると、コンピュータ手段は、１ステップにつき、任意選択で地形のデジタル・モデルが量子化されるステップサイズと等しい所与のサイズだけ、フレームワークを左側に移動させる。
【０１５０】
フレームワークを左側に移動させると、
・７つ目の２次セグメント３７が地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に留まることが保証されるように垂直方向上方に移動され、
・５つ目の２次セグメント３５が地形Ｓの上方のセットポイント高さＨ１に存在するように垂直方向下方に移動され、
・９つ目の２次セグメント３９が延長され、１つ目の２次セグメント３１が短縮される。
【０１５１】
コンピュータ手段２は、式Ｅの値を決定し、その値をメモリ３’に記憶する。
【０１５２】
その後、コンピュータ手段２は、左側への全体的な移動が所与の距離に達するまで、例えば最も短い２次セグメントの２次長さの半分と等しくなるまで、上記の動作を繰り返す。
【０１５３】
図７を参照すると、コンピュータ手段２は、上記と同じ処理を実行するが、フレームワークを右側に移動させる。
【０１５４】
中間段階を経た第２段階中に、コンピュータ手段２は、式Ｅの値が最も小さくなるフレームワークを利用して、追跡すべき飛行経路を生成する。
【０１５５】
次に、オペレータは、入力手段９を使用してセットポイント上昇率及び降下率を設定する。コンピュータ手段は、これらの率から、パイロット又は例えばオートパイロットが辿るべきセットポイント飛行経路５０の上昇勾配及び降下勾配を推定する。
【０１５６】
図４を参照すると、コンピュータ手段２は、高いセグメント１３’、１５’、及び１８からセットポイント飛行経路５０を生成し、セットポイント飛行経路５０は、それ自体が遭遇する２次セグメントに沿って平坦となり、その勾配は、他のゾーン内の上昇率及び降下率によって決定される。
【０１５７】
上昇飛行と水平飛行の間、又は降下飛行と水平飛行の間で生成されるセットポイント飛行経路５０は、航空機のキャパシティ、特に航空機の重量及び動力を考慮に入れる。
【０１５８】
図８に示される例によれば、セットポイント飛行経路５０は、２つの異なる２次セグメント間で平坦となる傾向がある。
【０１５９】
したがって、第２段階中に構築されたセットポイント飛行経路５０において連続上昇曲線５１が発生することにより、連続する２次セグメント２５、２６の第１のバッチ上での安定飛行が可能とならない場合は、第１のバッチが少なくとも１つの２次セグメントを有することになり、飛行経路がぎくしゃくする傾向がある。
【０１６０】
このようなセットポイント飛行経路を平滑化するために、図９を参照すると、コンピュータ手段２は、前記第１のバッチと、前記第１のバッチに先行する２次セグメント、即ち航空機が第１のバッチの２次セグメント（単数又は複数）に沿って航行する前に航行する２次セグメントと、を融合させることによって単一の融合２次セグメントが構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６１】
したがって、コンピュータ手段２は、第１のバッチの２つの連続する２次セグメント２５、２６と、前記第１のバッチに先行する２次セグメント２４と、を融合させることにより、先行する２次セグメント２４の高度が与えられる融合２次セグメント２４’が構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６２】
地形Ｓに影響を及ぼすフレームワークの表示がパイロットの妨げとなることを回避するために、パイロット用のディスプレイには、第２段階中に変形されたフレームワークではなく、第２段階の開始時に事前に決定されたフレームワークが表示される。
【０１６３】
同様に、図１０及び図１１を参照すると、第２段階中に構築されたセットポイント飛行経路５０において連続降下曲線が発生することにより、連続する２次セグメント２６、２７の第２のバッチ上での安定飛行が可能とならない場合は、第２のバッチが少なくとも１つの２次セグメントを有することになるため、飛行経路がぎくしゃくする傾向がある。
【０１６４】
このようなセットポイント飛行経路５０を平滑化するために、コンピュータ手段２は、前記第２のバッチと、前記第２のバッチの後続の２次セグメント、即ち航空機が第２のバッチの２次セグメント（単数又は複数）に沿って航行した後に航行する２次セグメントと、を融合させることによって単一の融合２次セグメントが構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６５】
したがって、コンピュータ手段２は、第２のバッチの３つの連続する２次セグメント２６、２７、２８と、第２のバッチの後続の２次セグメント２９と、を融合させることにより、後続の２次セグメント２９の高度が与えられる融合２次セグメント２９’が構築されるように、フレームワーク１０を修正する。
【０１６６】
融合２次セグメントは、第１のバッチの前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する主要セグメントの最初の２次セグメントを含まない連続上昇曲線を発生させる場合、又は第２のバッチの前記少なくとも１つの２次セグメントが該当する主要セグメントの最後の２次セグメントを含まない連続降下曲線を発生させる場合に構築されることに留意していただきたい。
【０１６７】
したがって、有利には、地上において又は飛行中にユニット１００によって実施される本発明の方法は、低高度で地形を辿るセットポイント飛行経路を自動的に確立するように働く。
【０１６８】
更に、コンピュータ手段は、それ自体の動作に必要な情報がメモリ３’に記憶されたときに、セットポイント飛行経路を自動的に再計算することができる。
【０１６９】
例えば、パイロットが気象条件等の理由からウェイポイントＣを移動させた場合、コンピュータ手段２は、当該ウェイポイントＣの新しい位置を通過するのに適したフレームワークを関連する飛行経路と共に自動的に決定する。
【０１７０】
更に、図１２には、地形の水平投影図上に２つの主要セグメント４０及び航空機６０を表示する表示手段が示されている。
【０１７１】
航空機６０は、便宜上「リターン・フィーラ（return feeler）」と呼ばれる直線セグメント６１によって延長される。
【０１７２】
航空機６０は主要セグメント４０を辿らなくなっており、その結果、いわゆる「自由」飛行状態にあることが分かるだろう。
【０１７３】
一方、図１３を参照すると、直線セグメント６１が再び主要セグメント４０と交差したとき、且つオペレータから指示があったときは、コンピュータ手段２は、リターン・フレームワークが地形Ｓの可能な限り近くを辿り、リターン飛行経路が得られるように、複数のリターン２次セグメントに自動的に再分割されるリターン主要セグメント８０を作成する。
【０１７４】
言うまでもなく、本発明の実施形態には様々な変更を加えることが可能である。いくつかの実施形態について説明したが、すべての可能な実施形態を網羅的に特定することを想定したものではないことが容易に理解されるだろう。無論、本発明の範囲を逸脱しなければ、本明細書に記載される手段を等価な手段で置き換えることも可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地形（Ｓ）上における航空機（６０）の低高度操縦支援方法であって、
第１段階中に、オペレータによって決定された連続する第１のウェイポイントと第２のウェイポイント（Ｂ、Ｃ）の間の前記地形（Ｓ）のモデル上の水平投影図（Ｘ，Ｙ）内に延在する、所与のコリドー幅の少なくとも１つの主要セグメント（４０）から、フレームワーク（１０）が構築され、その後、第２段階中に、前記フレームワーク（１０）を利用してセットポイント飛行経路（５０）が構築され、
前記第１段階中に、前記主要セグメント（４０）は、前記フレームワーク（１０）が前記地形（Ｓ）の可能な限り近くを辿るように、所与のコリドー幅の複数の２次セグメント（４１、４２、４３）に自動的に再分割され、前記２次セグメント（４１）は、前記第１のウェイポイント（Ｂ）を始点とする最初の２次セグメント（４２）から前記第２のウェイポイント（Ｃ）を終点とする最後の２次セグメント（４３）まで及び、各２次セグメント（４１、４２、４３）は、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方のセットポイント高さ（Ｈ１）に配置され、前記セットポイント高さ（Ｈ１）は、主要セグメント（４０）のすべての前記２次セグメント（４１、４２、４３）について同一であり、一列に並ばない２つの隣接する２次セグメント（４１）があれば、それらは前記地形の垂直断面（Ｘ，Ｚ）内の垂直バー（４４）によって互いに連結され前記主要セグメント（４０）を収容する、
方法。
【請求項２】
前記２次セグメント（４１）が達することになるセットポイント２次長さ（Ｌ０）が決定され、前記主要セグメントの主要長さ（Ｌ１）をセットポイント２次長さ（Ｌ０）で割るユークリッド互除法の商及び余りが与えられたときに、
前記余りがゼロの場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）と等しい実際の２次長さ（Ｌ２）をそれぞれ有する、前記商と等しい数の２次セグメントに再分割され、
前記余りがゼロと等しくない場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、まず、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）をそれぞれ有する、前記商から１を引いた数と等しい数の２次セグメントに再分割され、次に、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）と前記余りの和と等しい延長された２次長さ（Ｌ３）を有する延長２次セグメントに再分割され、前記延長２次セグメントは、前記主要セグメントの前記最初の２次セグメントとなる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）は、オペレータによって決定される、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
２次セグメントに沿った航行に要するセットポイント所要時間（Ｄ０）と、セットポイント指示対気速度（ＩＡＳ０）と、の両方がオペレータによって定義されるときに、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）は、前記セットポイント所要時間（Ｄ０）に前記セットポイント指示対気速度（ＩＡＳ０）及び存在する風から計算される対地速度を乗じることによって決定される、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１段階中に、オペレータが最小限に抑えるべき、２次長さを有する２次セグメントの所与の数（Ｎ）を指定するときに、各２次セグメントの高度（ＡＬＴ）は、所与の基準レベル（ＬＶ０）を基準にして決定され、
前記所与の数（Ｎ）の２次セグメント（１３、１５）の前記２次長さは、前記所与の数の最小化された２次セグメント（１３’、１５’）が取得されるように、最も高い高度（ＡＬＴ）の前記２次セグメントから高度の降順に所与の最小長さに最小化され、
それぞれに隣接する２次セグメントよりも高度が高い最小化された２次セグメント（１３’、１５’）は、前記各２次セグメント（１３’、１５’）の中心がそれぞれの下方に存在する前記地形内の最も高い地点にくるようにセンタリングされ、
前記最初の２次セグメント（１１）からセンタリング及び最小化された２次セグメント（１３’）まで及ぶ第１の部分（Ｐ１）と、センタリング及び最小化された２次セグメント（１３’、１５’）から最後の２次セグメント（１８）まで及ぶ第２の部分（Ｐ３）と、更に、２つのセンタリング及び最小化された２次セグメント（１３’、１５’）間の少なくとも１つの中間部分（Ｐ２）と、を含む前記主要セグメントに関して、
各センタリング及び最小化された２次セグメント（１３’、１５’）から順番に、隣接する２次セグメント（１２）を長さ方向に移動させて前記フレームワーク（１０）を再構成するステップと、
前記部分（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）内の最も高度が低い２次セグメント（１１、１４、１６）に到達したときは、前記最も高度が低い２次セグメント（１１、１４、１６）を、それ自体の２次長さ（Ｌ２）を延長又は短縮することにより、少なくとも１つの隣接する２次セグメントに垂直バーによって連結するのに適した修正２次セグメント（１１’、１４’、１６’）が取得されるように修正するステップと、
が前記各部分（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）において実行される、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記最初及び最後の２次セグメントの前記２次長さは、最小化されることはない、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１段階と前記第２段階の間の中間段階中に、前記フレームワーク（１０）は、次式（Ｅ）の値を最小化することによって最適化され、
【数１】
上式で、ｘは、前記セットポイント飛行経路の曲線横座標であり、ｔｄｃｐ（ｘ）は、前記第１段階中に決定される前記フレームワーク（１０）を記述する関数であり、Ｚｔ（ｘ）は、上空を飛行する前記地形（Ｓ）の高さ（Ｈ２）を表し、ｔｉは、前記最初の２次セグメントの始点であり、ｔｆは、前記主要セグメントの前記最後の２次セグメントの終点である、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記フレームワーク（１０）は、前記値をステップ毎に再計算しながら、長さ方向に所与のステップサイズだけ所与の距離にわたって繰り返し移動され、前記式（Ｅ）の前記値は、前記式（Ｅ）の最小値が得られたフレームワークを使用することによって前記第２段階中に最小化される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
２次セグメントの移動、短縮、又は延長によって前記２次セグメントと前記地形（Ｓ）の間の高さが減少又は増加した場合、前記２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さ（Ｈ１）まで垂直方向に移動される、
請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
各２次セグメントが所与の最小２次長さと所与の最大２次長さの間の２次長さを有する必要があるときに、
２次セグメントの２次長さが前記所与の最大２次長さ以上となった場合は、該当する前記２次セグメントが同一サイズの２つの２次セグメントに再分割され、
２次セグメントの２次長さが前記最小２次長さ以下となった場合は、該当する前記２次セグメントが削除され、より低い高度の隣接する２次セグメントを延長することによって補正が施される、
請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記２次セグメント（４１）が達することになるセットポイント２次長さ（Ｌ０）が決定されたときに、前記主要セグメントの長さが前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）の２倍より大きい場合は、前記主要セグメント（４０）は、複数の２次セグメント（４１、４２、４３）に再分割される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路（５０）において、少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）を水平に通過することができず、連続上昇曲線（５１）が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）と、前記少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）に先行する２次セグメント（２４）と、を融合させることにより、前記先行する２次セグメント（２４）の高度が与えられる融合２次セグメント（２４’）が構築されるように前記フレームワーク（１０）が修正される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路（５０）において、少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）を水平に通過することができず、連続降下曲線が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）と、前記少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）の後続の２次セグメント（２９）と、を融合させることにより、前記後続の２次セグメント（２９）の高度が与えられる融合２次セグメント（２９’）が構築されるように前記フレームワーク（１０）が修正される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記融合２次セグメント（２４’、２９’）は、連続上昇曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）が前記第１の２次セグメント（４２）を含まない場合、又は連続降下曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）が前記最後の２次セグメント（４３）を含まない場合に構築される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
表示手段によって前記主要セグメント（４０）と、直線セグメント（６１）によって延長された前記航空機（６０）とが提示されているときに、前記航空機（６０）が主要セグメント（４０）を辿らなくなった場合に、前記直線セグメント（６１）が再び主要セグメント（４０）と交差したとき、且つオペレータから指示があったときは、リターン・フレームワークが前記地形（Ｓ）の可能な限り近くを辿り、リターン飛行経路が得られるように、複数のリターン２次セグメントに自動的に再分割されるリターン主要セグメント（８０）が作成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１】
地形（Ｓ）上における航空機（６０）の低高度操縦支援方法であって、
第１段階中に、オペレータによって決定された連続する第１のウェイポイントと第２のウェイポイント（Ｂ、Ｃ）の間の前記地形（Ｓ）のモデル上の水平投影図（Ｘ，Ｙ）内に延在する、所与のコリドー幅の少なくとも１つの主要セグメント（４０）から、フレームワーク（１０）が構築され、その後、第２段階中に、前記フレームワーク（１０）を利用してセットポイント飛行経路（５０）が構築され、
前記第１段階中に、前記主要セグメント（４０）は、前記フレームワーク（１０）が前記地形（Ｓ）の可能な限り近くを辿るように、所与のコリドー幅の複数の２次セグメント（４１、４２、４３）に自動的に再分割され、前記２次セグメント（４１）は、前記第１のウェイポイント（Ｂ）を始点とする最初の２次セグメント（４２）から前記第２のウェイポイント（Ｃ）を終点とする最後の２次セグメント（４３）まで及び、各２次セグメント（４１、４２、４３）は、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方のセットポイント高さ（Ｈ１）に配置され、前記セットポイント高さ（Ｈ１）は、主要セグメント（４０）のすべての前記２次セグメント（４１、４２、４３）について同一であり、一列に並ばない２つの隣接する２次セグメント（４１）があれば、それらは前記地形の垂直断面（Ｘ，Ｚ）内の垂直バー（４４）によって互いに連結され前記主要セグメント（４０）を収容する、
方法。
【請求項２】
前記２次セグメント（４１）が達することになるセットポイント２次長さ（Ｌ０）が決定され、前記主要セグメントの主要長さ（Ｌ１）をセットポイント２次長さ（Ｌ０）で割るユークリッド互除法の商及び余りが与えられたときに、
前記余りがゼロの場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）と等しい実際の２次長さ（Ｌ２）をそれぞれ有する、前記商と等しい数の２次セグメントに再分割され、
前記余りがゼロと等しくない場合には、前記第１段階中に、前記主要セグメントは、まず、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）をそれぞれ有する、前記商から１を引いた数と等しい数の２次セグメントに再分割され、次に、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）と前記余りの和と等しい延長された２次長さ（Ｌ３）を有する延長２次セグメントに再分割され、前記延長２次セグメントは、前記主要セグメントの前記最初の２次セグメントとなる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）は、オペレータによって決定される、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
２次セグメントに沿った航行に要するセットポイント所要時間（Ｄ０）と、セットポイント指示対気速度（ＩＡＳ０）と、の両方がオペレータによって定義されるときに、前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）は、前記セットポイント所要時間（Ｄ０）に前記セットポイント指示対気速度（ＩＡＳ０）及び存在する風から計算される対地速度を乗じることによって決定される、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１段階中に、オペレータが最小限に抑えるべき、２次長さを有する２次セグメントの所与の数（Ｎ）を指定するときに、各２次セグメントの高度（ＡＬＴ）は、所与の基準レベル（ＬＶ０）を基準にして決定され、
前記所与の数（Ｎ）の２次セグメント（１３、１５）の前記２次長さは、前記所与の数の最小化された２次セグメント（１３’、１５’）が取得されるように、最も高い高度（ＡＬＴ）の前記２次セグメントから高度の降順に所与の最小長さに最小化され、
それぞれに隣接する２次セグメントよりも高度が高い最小化された２次セグメント（１３’、１５’）は、前記各２次セグメント（１３’、１５’）の中心がそれぞれの下方に存在する前記地形内の最も高い地点にくるようにセンタリングされ、
前記最初の２次セグメント（１１）からセンタリング及び最小化された２次セグメント（１３’）まで及ぶ第１の部分（Ｐ１）と、センタリング及び最小化された２次セグメント（１３’、１５’）から最後の２次セグメント（１８）まで及ぶ第２の部分（Ｐ３）と、更に、２つのセンタリング及び最小化された２次セグメント（１３’、１５’）間の少なくとも１つの中間部分（Ｐ２）と、を含む前記主要セグメントに関して、
各センタリング及び最小化された２次セグメント（１３’、１５’）から順番に、隣接する２次セグメント（１２）を長さ方向に移動させて前記フレームワーク（１０）を再構成するステップと、
前記部分（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）内の最も高度が低い２次セグメント（１１、１４、１６）に到達したときは、前記最も高度が低い２次セグメント（１１、１４、１６）を、それ自体の２次長さ（Ｌ２）を延長又は短縮することにより、少なくとも１つの隣接する２次セグメントに垂直バーによって連結するのに適した修正２次セグメント（１１’、１４’、１６’）が取得されるように修正するステップと、
が前記各部分（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）において実行される、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記最初及び最後の２次セグメントの前記２次長さは、最小化されることはない、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１段階と前記第２段階の間の中間段階中に、前記フレームワーク（１０）は、次式（Ｅ）の値を最小化することによって最適化され、
【数１】
上式で、ｘは、前記セットポイント飛行経路の曲線横座標であり、ｔｄｃｐ（ｘ）は、前記第１段階中に決定される前記フレームワーク（１０）を記述する関数であり、Ｚｔ（ｘ）は、上空を飛行する前記地形（Ｓ）の高さ（Ｈ２）を表し、ｔｉは、前記最初の２次セグメントの始点であり、ｔｆは、前記主要セグメントの前記最後の２次セグメントの終点である、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記フレームワーク（１０）は、前記値をステップ毎に再計算しながら、長さ方向に所与のステップサイズだけ所与の距離にわたって繰り返し移動され、前記式（Ｅ）の前記値は、前記式（Ｅ）の最小値が得られたフレームワークを使用することによって前記第２段階中に最小化される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
２次セグメントの移動、短縮、又は延長によって前記２次セグメントと前記地形（Ｓ）の間の高さが減少又は増加した場合、前記２次セグメントは、それ自体の下方に存在する前記地形内の最も高い地点の上方の前記セットポイント高さ（Ｈ１）まで垂直方向に移動される、
請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
各２次セグメントが所与の最小２次長さと所与の最大２次長さの間の２次長さを有する必要があるときに、
２次セグメントの２次長さが前記所与の最大２次長さ以上となった場合は、該当する前記２次セグメントが同一サイズの２つの２次セグメントに再分割され、
２次セグメントの２次長さが前記最小２次長さ以下となった場合は、該当する前記２次セグメントが削除され、より低い高度の隣接する２次セグメントを延長することによって補正が施される、
請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記２次セグメント（４１）が達することになるセットポイント２次長さ（Ｌ０）が決定されたときに、前記主要セグメントの長さが前記セットポイント２次長さ（Ｌ０）の２倍より大きい場合は、前記主要セグメント（４０）は、複数の２次セグメント（４１、４２、４３）に再分割される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路（５０）において、少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）を水平に通過することができず、連続上昇曲線（５１）が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）と、前記少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）に先行する２次セグメント（２４）と、を融合させることにより、前記先行する２次セグメント（２４）の高度が与えられる融合２次セグメント（２４’）が構築されるように前記フレームワーク（１０）が修正される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２段階中に構築された前記セットポイント飛行経路（５０）において、少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）を水平に通過することができず、連続降下曲線が発生する場合は、前記少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）と、前記少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）の後続の２次セグメント（２９）と、を融合させることにより、前記後続の２次セグメント（２９）の高度が与えられる融合２次セグメント（２９’）が構築されるように前記フレームワーク（１０）が修正される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記融合２次セグメント（２４’、２９’）は、連続上昇曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメント（２５、２６）が前記第１の２次セグメント（４２）を含まない場合、又は連続降下曲線を発生させる前記少なくとも１つの２次セグメント（２６、２７、２８）が前記最後の２次セグメント（４３）を含まない場合に構築される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
表示手段によって前記主要セグメント（４０）と、直線セグメント（６１）によって延長された前記航空機（６０）とが提示されているときに、前記航空機（６０）が主要セグメント（４０）を辿らなくなった場合に、前記直線セグメント（６１）が再び主要セグメント（４０）と交差したとき、且つオペレータから指示があったときは、リターン・フレームワークが前記地形（Ｓ）の可能な限り近くを辿り、リターン飛行経路が得られるように、複数のリターン２次セグメントに自動的に再分割されるリターン主要セグメント（８０）が作成される、
請求項１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２３２７４５（Ｐ２０１２−２３２７４５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１９３０４０（Ｐ２０１２−１９３０４０）
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【分割の表示】特願２０１０−１３２５３６（Ｐ２０１０−１３２５３６）の分割
【原出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（５９３０２００３８）ユーロコプテール (19)
【氏名又は名称原語表記】ＥＵＲＯＣＯＰＴＥＲ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９３０４０（Ｐ２０１２−１９３０４０）
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【分割の表示】特願２０１０−１３２５３６（Ｐ２０１０−１３２５３６）の分割
【原出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（５９３０２００３８）ユーロコプテール (19)
【氏名又は名称原語表記】ＥＵＲＯＣＯＰＴＥＲ
【Ｆターム（参考）】
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