特開 2023-617 飛行体運行管理システム及び飛行体運行管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023000617

(43)【公開日】2023-01-04

(54)【発明の名称】飛行体運行管理システム及び飛行体運行管理方法

(51)【国際特許分類】

   G08G 5/00 20060101AFI20221222BHJP

   B64F 1/12 20060101ALI20221222BHJP

   B64C 27/04 20060101ALI20221222BHJP

   B64F 1/36 20170101ALI20221222BHJP

【ＦＩ】

G08G5/00 A

B64F1/12

B64C27/04

B64F1/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021101549

(22)【出願日】2021-06-18

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 貴廣

(72)【発明者】

【氏名】松原 満

(72)【発明者】

【氏名】板東 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】今本 健二

【テーマコード（参考）】

5H181

【Ｆターム（参考）】

5H181AA26

5H181BB04

5H181EE12

5H181FF03

5H181FF11

5H181FF21

5H181LL01

5H181MB02

(57)【要約】

【課題】多数の垂直離着陸機能を有する飛行体が離着陸するためのエアポートにおいてエアポートの利用効率を高めることが可能なエアポート用の飛行体運行管理システム及び飛行体運行管理方法を提供する。
【解決手段】複数の駐機場を備えるエアポートにおける飛行体の飛行経路計画及び離着陸を管理する飛行体運行管理システムであって、飛行体運行管理システムは、エアポートの上空に少なくとも１層以上からなる層状領域と、飛行体の周囲に占有領域とを設定し、占有領域は飛行体が飛行する層状領域と、この層状領域の上下に隣り合う層状領域の少なくとも一方に設定されることを特徴とする飛行体運行管理システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の駐機場を備えるエアポートにおける飛行体の飛行経路計画及び離着陸を管理する飛行体運行管理システムであって、
飛行体運行管理システムは、前記エアポートの上空に少なくとも１層以上からなる層状領域と、前記飛行体の周囲に占有領域とを設定し、前記占有領域は前記飛行体が飛行する前記層状領域と、この層状領域の上下に隣り合う前記層状領域の少なくとも一方に設定されることを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項2】

請求項１に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記飛行体のエッジよりも水平方向外側にエッジを持つ平面を、上下方向に延長した立体を前記飛行体の前記占有領域として設定することを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項3】

請求項２に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記占有領域の水平方向幅は垂直方向高さよりも小さいことを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項4】

請求項２に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記占有領域の高さは前記飛行体が飛行する前記層状領域およびそれと上下方向に隣り合う前記層状領域の高さに設定することを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項5】

請求項２に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記層状領域の高さは前記層状領域の下端を飛行する飛行体がその２層下の前記層状領域の上端を飛行する飛行体に影響を与えない高さよりも高く設定することを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項6】

請求項５に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記層状領域の高さは飛行体が発生する気流の影響範囲に基づいて設計されることを特徴とする、飛行体運行管理システム。

【請求項7】

請求項５に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記層状領域の高さは前記飛行体で想定される故障から復帰する際の時間をもとに算出される落下量に基づいて設計されることを特徴とする、飛行体運行管理システム。

【請求項8】

請求項５に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記占有領域及び前記層状領域の高さは風、侵入物の回避などで予想される前記飛行体の移動に対して余裕を持たせることを特徴とする、飛行体運行管理システム。

【請求項9】

請求項２に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記飛行体が別の前記層状領域に移動した場合、その飛行体が飛行する前記層状領域と上下方向に隣り合う前記層状領域以外の領域の占有を解除することを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項10】

請求項１に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記層状領域は、前記飛行体が存在する前記占有領域の水平方向への移動を許可する待機領域と、前記飛行体が存在する前記占有領域の水平方向への移動を許可しない遷移領域を有することを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記層状領域の高さは前記待機領域よりも前記遷移領域のほうが高いことを特徴とする、飛行体運行管理システム。

【請求項12】

請求項１０に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記層状領域が１層で構成される場合、前記待機領域として扱うことを特徴とする、飛行体運行管理システム。

【請求項13】

請求項１０に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記待機領域内に複数の占有領域が存在する場合、前記待機領域内を飛行する前記飛行体の前記占有領域を前記複数の占有領域同士が接触しないように前記飛行体と前記占有領域を移動させる経路を設計することを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項14】

請求項１０に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記飛行体は外部からの侵入物があった場合、前記占有領域内で回避する経路を設計することを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項15】

請求項１０に記載の飛行体運行管理システムであって、
前記エアポートは前記飛行体の位置、状態を検出するセンサを備えることを特徴とする飛行体運行管理システム。

【請求項16】

駐機場を備えるエアポートにおける飛行体運行管理方法であって、
エアポートの上空に少なくとも１層以上からなる層状領域を設定して飛行体は前記層状領域内を移動して離着陸を行うとともに、前記層状領域内における前記飛行体の周囲に占有領域を設定し、前記占有領域は前記飛行体が飛行する前記層状領域と、この層状領域の上下に隣り合う前記層状領域の少なくとも一方に設定されることを特徴とする飛行体運行管理方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の飛行体運行管理方法であって、
１層以上からなる前記層状領域は、飛行体の垂直方向への移動と水平方向への移動を許可する待機領域と、垂直方向への移動を許可する遷移領域を含んで構成されることを特徴とする飛行体運行管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、航空機等の飛行体の飛行体運行管理システム及び飛行体運行管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電動モータで複数の回転翼を回転させ、垂直離着陸できる小型航空機（電動垂直離着陸機 ｅＶＴＯＬ ： ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔａｋｅｏｆｆ ａｎｄ ｌａｎｄｉｎｇ ａｉｒｃｒａｆｔ）の利用のニーズが高まっている。電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ）は、都市部の渋滞や環境負荷の低減、また過疎地域への輸送手段の確保など様々な交通課題の解決が期待されている。

【0003】

上記のような小型航空機が社会インフラとして実装されるためには、多数の飛行体の高効率な運行の実現による普及が必要である。特に離着陸時は他飛行体が発生する気流の影響など受けて飛行体が不安定になるため、効率と共に安全性の確保が重要とされる。

【0004】

航空機の安全な運行の確保に関する技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１では、ドローンなどの飛行体を対象とした着陸エリアの効率的な活用を目的として着陸エリアの一部が仮想的に区切られたパーティションを着陸エリアに設定して、その着陸エリア内で着陸の処理を行う技術が公開されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＷＯ２０２０／１９４４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１においては、エアポートを想定した離着陸エリアに複数の飛行体が飛来した状態を想定し、離着陸エリアを効率的に利用するための一つの手法を提案している。しかし、将来の運行状態を考えると運航の高頻度化や都市内でのエアポートの設置なども考えられるため、十分な領域を確保できない可能性がある。そのため、運航頻度が高まった場合にエアポート上空で待機できる飛行体が少なく、エアポートの利用効率が下がるだけではなく、緊急度に応じた着陸順の入れ替えなど柔軟な運航管理を行うことができない。

【0007】

そこで、本発明の目的は多数の垂直離着陸機能を有する飛行体が離着陸するためのエアポートにおいてエアポートの利用効率を高めることが可能なエアポート用の飛行体運行管理システム及び飛行体運行管理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明は、「複数の駐機場を備えるエアポートにおける飛行体の飛行経路計画及び離着陸を管理する飛行体運行管理システムであって、飛行体運行管理システムは、エアポートの上空に少なくとも１層以上からなる層状領域と、飛行体の周囲に占有領域とを設定し、占有領域は飛行体が飛行する層状領域と、この層状領域の上下に隣り合う層状領域の少なくとも一方に設定されることを特徴とする飛行体運行管理システム」としたものである。

【0009】

また本発明は、「駐機場を備えるエアポートにおける飛行体運行管理方法であって、エアポートの上空に少なくとも１層以上からなる層状領域を設定して飛行体は層状領域内を移動して離着陸を行うとともに、層状領域内における飛行体の周囲に占有領域を設定し、占有領域は飛行体が飛行する層状領域と、この層状領域の上下に隣り合う層状領域の少なくとも一方に設定されることを特徴とする飛行体運行管理方法」としたものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、複数の飛行体をエアポートに効率かつ安全に離着陸させることができる飛行体運行管理システム及び飛行体制御システムを提供するができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１に係る飛行体とエアポート、エアポートの層状領域、飛行体の占有領域の関係を示す概念図。

【図2】本発明の実施例１に係るエアポートに設置される飛行体運行管理システムと飛行体に設置される飛行体制御システムの構成例を示すブロック図。

【図3】エアポートのある垂直平面における断面図を真横から見た場合の模式図。

【図4】層状領域の高さの設定と飛行体の引き起こす気流の関係を示す概略図。

【図5】図５は図３の矢印Ｉで示す待機領域上端の平面に接する占有領域の模式図。

【図6】本発明の実施例１に係る着陸時の飛行体運行管理システムの動作フローを示すフローチャート。

【図7】本発明の実施例１に係る着陸時の飛行体制御システムの動作フローを示すフローチャート。

【図8】飛行体Ｆ１が飛行する領域とその下方の領域のみ占有することを示す模式図。

【図9】断面形状が台形状の占有領域とすることを示す模式図。

【図10】本発明の実施例２に係る離陸時の飛行体運行管理システムの動作フローを示すフローチャート。

【図11】本発明の実施例２に係る離陸時の飛行体制御システムの動作フローを示すフローチャート。

【図12】エアポートのある垂直平面における断面図の別例を示す模式図。

【図13】エアポートのある垂直平面における断面図の別例を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

【0013】

なお図面において同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する同様の説明はおこなわないことがある。また、本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、一の構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一の部材から成ること、或る構成要素が別の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、などを許容する。

【実施例0014】

図１は本発明の実施例１に係る飛行体とエアポート、エアポートの層状領域、飛行体の占有領域の関係を示す概念図である。

【0015】

図１において、飛行体Ｆ（Ｆ１～Ｆ４）は、複数の回転翼を備えた垂直離着陸可能であり、エアポート５に同時に飛来している状態を示している。飛行体Ｆは、利用者の搭乗、荷物の運搬、航空写真の撮影などの用途に使用される。また飛行体Ｆは、その内部に、図２を参照して後述するところの飛行体Ｆの飛行を制御する飛行体制御装置２００を有する。

【0016】

エアポート５は、飛行体Ｆが離着陸する複数の駐機場Ａ（Ａａ、Ａｂ）と、エアポートの離着陸を管理する管制設備８とエアポート５上空の飛行体Ｆの位置、状態を監視するセンサなどで構成される上空監視部９を備える。管制設備８内には図２に示して詳細を後述するように、飛行体運行管理システム１００が設置され、エアポート５の駐機場Ａの状態、周囲の気象状態、飛行体Ｆの状態を基に、離着陸を管理する。

【0017】

本発明の飛行体運行管理システム１００は、エアポート５の上空に層状の仮想的な領域である層状領域Ｒ（Ｒａ～Ｒｄ）を設定している。層状領域Ｒは、エアポート５上空領域を複数層に分けたものであり、エアポート５上空領域に設定している。

【0018】

また層状領域Ｒは、高さ方向に高さが低い順から順次Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の４層を例えば形成している。このように構成された層状領域Ｒにおいて、飛行体Ｆ（例えばＦ３）は、駐機場Ａａから、その層状領域の各層であるＲ１、Ｒ２、Ｒ３を順次通過してＲ４から目的地に向けて航行を開始する。ここで各層のうち、最下層のＲ１は飛行体Ｆを駐機しておく駐機層というべきものであり、最上層のＲ４は駐機場に出入りする出入り口であることから離着陸層というべきものであり、またＲ２とＲ４は、水平方向への飛行体Ｆの移動を許可する層であり、飛行体Ｆが水平方向に移動可能することで、他の飛行体Ｆが優先的に離着陸することを可能とする待機層としての役割を果たす。

【0019】

このように図１のシステムでは、飛行体運行管理システム１００によって層状領域Ｒがエアポート５上空に高度に応じて設定され、飛行体運行管理システム１００と飛行体制御システム２００の情報を用いて飛行体がどの領域を飛行中かを把握される。

【0020】

また、エアポート５に飛来した飛行体Ｆ（Ｆ１～Ｆ４）の周辺には飛行体の占有領域Ｏ（Ｏａ～Ｏｄ）を設定する。この占有領域Ｏは飛行体として例えばＦ３の外側エッジよりも水平方向に広い平面を上下方向に延長した立体状の形状とし、少なくとも飛行体Ｆ３が現在飛行している領域を縦方向に占有する。図１の飛行体Ｆ３の事例の場合に、層状領域Ｒの各層のうちＲ２層が、この飛行体Ｆ３が現在飛行している領域を縦方向に占有したところの占有領域Ｏｃ２（数字（２）は層状領域Ｒの添え字（この場合２）を示す）である。

【0021】

また本発明においては、飛行体Ｆ３が現在飛行している層状領域Ｒ２およびその上下に隣り合う層状領域Ｒ１、Ｒ３に設定する占有領域Ｏｃ１、Ｏｃ３を含めて占有領域Ｏｃを設定するものである。なおここでは占有領域Ｏを筒状として記載したが、直方体などで占有領域Ｏを設定することにしてもよい。

【0022】

かくして、エアポート５に飛来した飛行体Ｆ（Ｆ１～Ｆ４）は占有領域Ｏの内側に設定される飛行経路に沿って降下し、駐機場Ａａ、Ａｂに着陸し、離陸していく。

【0023】

次にエアポート５に設置される飛行体運行管理システム１００と飛行体Ｆ１～４に設置される飛行体制御システム２００の機能構成について説明する。図２は本発明の実施例１にかかる飛行体運行管理システム１００と飛行体制御システム２００の構成例を示すブロック図である。

【0024】

図２において、飛行体運行管理システム１００は、前述した上空監視部１０１と、飛行体の位置、状態などを検出する飛行体検出部１０２と、他のエアポートやエアポート外を飛行する飛行体の情報を取得すると共にこのエアポートに存在する飛行体の情報を送信する管制情報授受部１０３と、エアポート内の飛行体の離着陸を決定する離着陸決定部１０４と、駐機場の空き状態、気候（風、風雨など）、搭乗者の数などのエアポート周辺状情報を取得するポート情報取得部１０５と、飛行体の占有領域Ｏを設定する占有領域設定部１０６と、飛行体の占有領域内飛行経路を生成する離着陸経路設計部１０７と、離着陸経路と占有領域Ｏの位置を飛行体制御システム２００に送信し、飛行体のセンサにもとづく周囲状況や、飛行体の現在位置などを受信する通信部１０８を備えている。

【0025】

飛行体に設置される飛行体制御システム２００は、飛行体運行管理システム１００の通信部１０８と信号をやり取りする飛行体制御システム２００側の通信部２０１と、飛行体の姿勢、位置、バッテリー充電量、機器などの状態を監視する状態監視部２０２と、飛行体周辺の別の飛行体、障害物などを検出するセンサで構成された周辺監視部２０３と、通信部２０１で受信した離着陸経路情報と占有領域Ｏの情報をもとに状態監視部２０２で得られた飛行体の状態と周辺監視部で得られた飛行体周辺の情報をもとに飛行体の飛行を制御する飛行制御部２０４を備えている。

【0026】

また、図３にエアポート５のある垂直平面における断面図を真横から見た場合の模式図を示す。図３を用いてエアポート５上空に設定される層状領域Ｒおよび占有領域Ｏについて説明する。図３の例では、エアポート５上空には層状領域Ｒが設定されている。層状領域Ｒの上端層Ｒ４は飛行体Ｆが飛行可能な高さなどを元に設定されるのがよい。図３の場合、飛行体Ｆ５は層状領域Ｒによる管理領域外のため占有領域は設定しない例を示している。

【0027】

なお図３において、駐機場Ａ（Ａａ、Ａｂ、Ａｃ）の高さ方向の領域が層状領域Ｒであり、層状領域に背景色を付した部分が飛行体Ｆ（Ｆ１、Ｆ３、Ｆ４）ごとに設定された占有領域Ｏ（Ｏｃ、Ｏａ、Ｏｂ）を表している。また飛行体Ｆ（Ｆ１、Ｆ３、Ｆ４）に示す矢印は、その飛行体の移動可能な方向を表している。

【0028】

図４は、層状領域の高さの設定と飛行体の引き起こす気流の関係を示す概略図である。ここで、図４を使って層状領域の各層の設計例を説明する。図４では層状領域の一層分領域である例えばＲ２（灰色のハッチングで表示）を挟んで上下の層状領域Ｒ１、Ｒ３に飛行する飛行体Ｆ１、Ｆ２を示す。飛行体Ｆ１は一層分領域Ｒ２の上端に接する状態で飛行し、飛行体Ｆ２は一層分領域Ｒ２の下端に接する状態で飛行している状態を示す。

【0029】

図４において、飛行体Ｆ１のファンが発生する気流の流れの一部を流線１１０で示す。図に示すように垂直離着陸機を想定した飛行体Ｆ１の場合、飛行体Ｆ１の上下方向に大きな気流が発生する。特に下向きの気流が大きくなるため、層状領域の１層分Ｒ２の高さは、図４に示すように下向きの気流の影響範囲よりも高く設定するとよい。このように高さを設定することによって複数の飛行体が飛行する際に、一層分の層状領域Ｒを挟むことによって上の飛行体の起こす気流が下の飛行体に影響を与えない。

【0030】

図４は飛行体のファンが起こす気流の影響範囲を基に高さを決める方法を記載したが、これ以外にも飛行体の一部故障後に復帰までに予想される移動量、想定される気象変化などの外乱や、鳥などの侵入物の回避必要な飛行体の移動量などを基に決めることができる。

【0031】

また、この層状領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は例えば高さによって役割が異なることとし、遷移領域Ｒ１、Ｒ３、待機領域Ｒ２、Ｒ４から構成されることにするのがよい。ここで遷移領域Ｒ１、Ｒ３は飛行体Ｆがこの領域を飛行する際に占有領域Ｏの位置を移動不可とし、待機領域Ｒ２、Ｒ４を飛行する場合、他の占有領域Ｏとの接触を回避しながら飛行体Ｆと共に占有領域Ｏの位置を水平方向に変更可能とする。

【0032】

また、飛行体Ｆの占有領域Ｏは飛行体Ｆの周囲に立体状の占有領域Ｏとして設定する。占有領域Ｏは水平方向に飛行体Ｆの外側エッジよりも広く設定した平面を上下に延長した立体形状とする。例えば図３のように飛行体Ｆが飛行する領域（待機領域Ｒ２）の上下に隣り合う領域（遷移領域Ｒ１、Ｒ３）にわたって占有領域Ｏを延長するとよい。

【0033】

このように遷移領域Ｒ１、Ｒ３と、待機領域Ｒ２、Ｒ４を交互に配置し、占有領域Ｏを設定することによって遷移領域Ｒ１、Ｒ３では基本的に垂直方向の移動経路のみを設計し、待機領域Ｒ２、Ｒ４では水平方向の移動経路を設計する。例えば図５に示すように水平方向の移動を設計する。

【0034】

図５は図３の矢印Ｉで示す待機領域Ｒ２上端の平面に接する占有領域Ｏを模式的に記載したものである。待機領域を飛行する飛行体Ｆ１、Ｆ３は占有領域Ｏａ、Ｏｃとともに水平移動１１４、１１６を可能とする。飛行体Ｆ２の占有領域Ｏｄは飛行体が遷移領域を飛行しているため、水平移動を許可しない。図５には飛行体Ｆ１、Ｆ３及びその占有領域Ｏａ、Ｏｃ移動時の移動軌跡１１４、１１６を示している。

【0035】

この図に記載したように制御周期毎に移動時の占有領域Ｏの軌跡が他の占有領域Ｏや他の移動軌跡と接触しないように設計するとよい。ただし、この図中では接触する経路としていないが、飛行体Ｆ３の占有領域Ｏａは占有領域Ｏｄとは接触しない上下位置にあるため占有領域Ｏａと移動軌跡１１６は接触、重複を許可するような設計としてもよい。

【0036】

また、待機領域Ｒ２、Ｒ４よりも遷移領域Ｒ１、Ｒ３のほうが高くなるように層状領域を設定するとよい。待機領域Ｒ１、Ｒ３は水平方向と、上下方向の経路設計が必要になるため処理負荷の増加などが想定されること、および離着陸時間の短縮のため遷移領域Ｒ１、Ｒ３を高く設定するのがよい。

【0037】

次に飛行体運行管理システム１００と飛行体制御システム２００と飛行体Ｆ１の動作について説明する。図６は本発明の実施例１にかかる飛行体運行管理システム１００の動作を示すフローチャート、図７は飛行体制御システム２００の動作を示すフローチャートである。以下、図６、図７では離着陸動作のうち着陸時を想定して説明する。また、図７では、図３に示す複数の飛行体Ｆ１～Ｆ４のうち飛行体Ｆ１を例として説明する。

【0038】

図６と図７のフローは、飛行体運行管理システム１００と飛行体制御システム２００の夫々において作動しているが、適宜のタイミングにおいて信号の授受を行い、相互に影響を与え合う関係にある。このため、以下の説明においては時系列に沿って、相互の動作を説明するものとする。

【0039】

図６、図７の最初の段階は、飛行体Ｆ１がエアポート上空に接近してきた状態である。このとき、図６のエアポート５に設置された飛行体運行管理システム１００の処理ステップＳ３０１では、飛行体がエアポート上空に到達したことをもってその着陸許可を決定し、飛行体Ｆ１に着陸許可信号Ｓｇ１を通知する。

【0040】

より詳細に述べると、ステップＳ３０１において、飛行体Ｆ１がエアポート５上空に到達し、エアポート５に設置された上空監視部１０１の上空情報や通信部１０８からの飛行体制御システム２００の飛行体Ｆ１の位置情報に基づき、飛行体検出部１０４で飛行体Ｆ１を検出する。また、上空監視部１０１によるエアポート５上空の状況、管制情報授受部１０３が受信する飛行体Ｆ１の飛行プランや他飛行体の飛行情報、ポート情報取得部１０５のエアポート５の駐機場空き情報、周辺の気象情報、緊急情報の有無などのエアポート情報、通信部１０８で得る飛行体Ｆ１の飛行体制御システム２００からの着陸申請信号Ｓｇ０などを用いて、離着陸決定部１０４はエアポート５への着陸を決定し、飛行体Ｆ１に対して通信部１０８を使って着陸許可信号Ｓｇ１を通知する。その後、ステップＳ３０２に移行する。

【0041】

他方この時、飛行体側の飛行体制御システム２００の処理ステップＳ４０１では、飛行体Ｆ１がエアポート５上空に到達し、着陸態勢に移行する。

【0042】

より詳細に述べると、図７のステップＳ４０１において、飛行体Ｆ１がエアポート５上空に到達すると、エアポート５の領域に侵入したことを判定し、着陸申請信号Ｓｇ０を送信する。また先に示したように飛行体運行管理システム１００から着陸許可信号Ｓｇ１を受信することで飛行体Ｆ１は着陸状態に移行する。

【0043】

その後、ステップＳ４０２に移行し、飛行体Ｆ１に設置された状態監視部２０２は飛行体Ｆ１の位置、姿勢、バッテリ状態、各機器の制御状態などの内部情報と周辺監視部２０３で取得される飛行体Ｆ１の他飛行体、障害物など外部情報などを収集し、通信部２０１を介してエアポート５側の飛行体運行管理システム１００に飛行体情報信号Ｓｇ２として送信する。なお、ステップＳ４０２の処理は、飛行状態に置いて継続して実行される処理である。

【0044】

ステップＳ４０３では、飛行状態であることを判別し、飛行状態であるときにはステップＳ４０４の処理を継続実行する。

【0045】

図６のエアポート５に設置された飛行体運行管理システム１００の処理ステップＳ３０２では、図７のステップＳ４０２で送信した飛行体情報信号Ｓｇ２を受信して、飛行体位置を検知する。具体的には、飛行体検出部１０２はエアポート５に設置された上空監視部１０１で得られる上空情報と通信部１０８で得られる飛行体制御システム２００から送信される飛行体情報信号Ｓｇ２に含まれる飛行体Ｆ１の位置情報に基づき、飛行体Ｆ１の位置情報を検出する。その後、ステップＳ３０３に移行する。

【0046】

ステップＳ３０３では、離着陸決定部１０４は飛行体Ｆ１の位置情報、飛行体Ｆ１の状態情報に基づいて飛行体Ｆ１が飛行状態か着陸状態かを判断する。飛行状態の場合はステップＳ３０４に移行し、着陸状態の場合はステップＳ３１１に移行する。

【0047】

ステップＳ３０４において、エアポート５の飛行体運行管理システム１００で指定される駐機場を着陸位置として決定する。この駐機位置は駐機場の空き状況、エアポートの混雑状況、緊急事態の発生などによって変更になることもある。その後、ステップＳ３０５に移行する。

【0048】

ステップＳ３０５において、占有領域設定部１０６は飛行体Ｆ１周辺に占有領域Ｏを設定する。本実施例では占有領域Ｏは先に記載したように飛行体の飛行体のエッジよりも水平方向外側にエッジを持つ平面を、前記占有平面を上下方向に延長した立体を占有領域Ｏとして設定する。その後、ステップＳ３０６に移行する。

【0049】

ステップＳ３０６において、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ１の位置情報に基づき、層状領域Ｒのどこを飛行しているかを判定する。例えば、飛行体Ｆ１の高さと、エアポート５上空に設定した層状領域Ｒのそれぞれの領域の高さを比較して判定するとよい。待機領域を飛行している場合はステップＳ３０７に移行し、遷移領域を飛行している場合はステップＳ３０９に移行する。

【0050】

ステップＳ３０７において、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ１の待機領域内での水平飛行経路を設計する。水平飛行経路の設計方法は前述の方法を用いるとよい。その後、ステップＳ３０８に移行する。

【0051】

ステップＳ３０８において、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ１の垂直方向の飛行経路を設計する。例えば積載物に損傷を与えないような一定の降下速度になるように経路を設計するとよい。その後、ステップＳ３０９に移行する。

【0052】

ステップＳ３０９において、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ１は遷移領域を飛行するため、水平方向の経路設計を許可しない。垂直方向の飛行経路は例えば積載物に損傷を与えないような一定の降下速度になるように経路を設計するとよい。その後、ステップＳ３１０に移行する。

【0053】

ステップＳ３１０において、通信部１０８は飛行体Ｆ１の飛行体制御システム２００に占有領域Ｏと飛行経路の情報Ｓｇ３を送信する。その後は、ステップＳ３０２に戻り、上記処理を繰り返す。

【0054】

なおステップＳ３１１では、通信部１０８は飛行体Ｆ１が着陸したとき、飛行体Ｆ１の飛行体制御システム２００に着陸完了情報Ｓｇ４を送信し、着陸時の処理を終了する。

【0055】

次に図７のステップＳ４０４において、飛行経路の情報Ｓｇ３を受信した以降の飛行体Ｆ１に設置された飛行体制御システム１００の処理フローの例を説明する。なおこの状態では、ステップＳ４０３において、飛行体Ｆ１の位置情報、飛行体Ｆ１の状態情報に基づいて飛行体Ｆ１が飛行状態か着陸状態かを判断し、飛行状態であることが確認されている。

【0056】

飛行中の飛行隊Ｆ１は、図７のステップＳ４０４において、状態監視部２０２はエアポート５側に設置された飛行体運行管理システム１００から飛行体Ｆ１に割り当てられた占有領域Ｏおよび経路計画の情報Ｓｇ３を取得する。

【0057】

次にステップＳ４０５において、飛行制御部２０４は状態監視部２０２の情報を基に飛行体Ｆ１周囲の障害物を検出し、飛行体運行管理システム１００から割り当てられた経路上の障害物の有無を確認する。障害物がない場合はステップＳ４０７に移行し、障害物がある場合はステップＳ４０６に移行する。

【0058】

障害物があるとき、ステップＳ４０６において、飛行制御部２０４は状態監視部２０２の情報を基に障害物の位置を検出し、飛行体運行管理システム１００より伝えられる移動経路を、障害物を回避するように修正する。この時に回避経路は占有領域Ｏ内で設計すると、他飛行体との接触を回避できる。

【0059】

ステップＳ４０５において障害物がないと判断されたとき、或はステップＳ４０６において経路が修正されたときには、ステップＳ４０７において、これらの経路情報に従い飛行する。その後、ステップＳ４０２に移行し、Ｓ４０３で着陸を判定するまで繰り返す。

【0060】

なお、ステップＳ４０８において、飛行体Ｆ１の着陸完了情報を通信部２０１を介して、飛行体運行管理システムに送信する。

【0061】

実施例１では、以上のようにして飛行体Ｆ１の着陸操作を行う。このような着陸操作を行うことによってエアポート５上空の利用効率が向上し、狭い土地にエアポートを立地した際も上空での待機を可能となる。また、航空機下方に大きく空間をとることによって垂直離着陸機が中心となる離着陸において他飛行体の気流の影響などを受けないようにできるため、エアポート５上空における飛行体の安全な飛行を実現できる。

【0062】

また、層状領域Ｒを設定し、それぞれの領域を待機領域と遷移領域に交互に設定し、領域ごとの飛行体の移動制約を加えることにより、図５に示すような平面空間での経路設計が可能となり、飛行体運行管理システム１００による演算負荷を低減し、円滑な運行管理を実現できる。

【0063】

なお図１、図３では複数飛行体の占有領域Ｏの水平方向の幅は同じとして図示したが、飛行体の大きさ、性能、エアポート５周辺の気候に応じて幅をそれぞれ変えてもよい。

【0064】

また、層状領域Ｒの高さもエアポート５周辺の気候に応じて変えることにしてもよい。これによって風が強い時など飛行体Ｆ１の位置制御が安定しない場合にも安全に飛行することが可能となる。

【0065】

また、図１、図３では飛行体Ｆ１が飛行する領域とその上下の領域も占有する例を示したが、図８に示すように飛行体Ｆ１が飛行する領域とその下方の領域のみ占有することにしても先述の内容とほぼ同等の効果が得られる。

【0066】

また、図９に示すようにエアポート５に対する侵入角が必要な場合は断面形状が台形状の占有領域Ｏとすることで下方の安全を確保することができる。

【実施例0067】

本発明の実施例２では、離陸時の運用について、図１０、図１１を用いて説明する。図１０は本発明の実施例２にかかる飛行体運行管理システム１００の動作を示すフローチャート、図１１は飛行体制御システム２００の動作を示すフローチャートである。以下、図１０、図１１では離着陸動作のうち離陸時を想定して説明を行う。

【0068】

最初に、エアポート５に設置された飛行体運行管理システム１００の処理フローの例によれば、ステップＳ５０１において、駐機場Ａｂの飛行体Ｆ４の離陸準備が完了する。管制情報授受部１０３が受信する飛行体Ｆ４の飛行プランや他飛行体の飛行情報、ポート情報取得部１０５のエアポート５の上空情報、周辺の気象情報、緊急情報の有無などのエアポート情報、通信部１０８で得る飛行体Ｆ４の飛行体制御システム２００からの離陸申請情報Ｓｇ１０などを用いて、離着陸決定部１０４は離陸を許可し、飛行体Ｆ１に対して通信部１０８を使って離陸許可情報Ｓｇ１１を通知する。その後、ステップＳ５０２に移行する。

【0069】

またこのタイミングにおいて、飛行体Ｆ４に設置された飛行体制御システム１００の処理フローは、以下のように作動している。

【0070】

飛行体Ｆ４側では、図１１に示すようにステップＳ６０１において、駐機場Ａｂの飛行体Ｆ４の離陸準備が完了し、離陸申請情報Ｓｇ１０を飛行体運行管理システム１００に送信し、先に示したように飛行体運行管理システム１００から離陸許可情報Ｓｇ１１を受信することで飛行体Ｆ４は離陸状態に移行する。

【0071】

その後、ステップＳ６０２に移行して、飛行体Ｆ４に設置された状態監視部２０２は飛行体Ｆ４の位置、姿勢、バッテリ状態、各機器の制御状態などの内部情報と周辺監視部２０３で取得される飛行体Ｆ４の他飛行体、障害物など外部情報などを収集し、通信部２０１を介してエアポート５側の飛行体運行管理システム１００に飛行体Ｆ４の飛行体情報Ｓｇ１２として送信する。

【0072】

次に再度図１０のエアポート側の処理に戻り、ステップＳ５０２では、飛行体検出部１０２はエアポート５に設置された上空監視部１０１で得られる上空情報と通信部１０８で得られる飛行体制御システム２００から送信される飛行体Ｆ４の飛行体情報Ｓｇ１２に含まれる飛行体位置情報に基づき、飛行体Ｆ４の位置情報を検出する。

【0073】

次にステップＳ５０３において、離着陸決定部１０４は飛行体Ｆ４の位置情報、飛行体Ｆ４の状態情報に基づいて飛行体Ｆ４が離脱空域に到達したかを判断する。この離脱空域はエアポート５上空に設定される層状領域の上端に設定される。離脱空域に到達前はステップＳ５０４移行し、離脱空域に到達後はステップＳ５１１に移行する。

【0074】

離脱空域に到達前の時は、ステップＳ５０４において、エアポート５の飛行体運行管理システム１００から離脱空域を指定される。この離脱空域は、エアポートの混雑状況、緊急事態の発生などによって変更になる可能性がある。

【0075】

次にステップＳ５０５において、占有領域設定部１０６は飛行体Ｆ４周辺に占有領域Ｏを設定する。このケースでは飛行体Ｆ４が駐機状態にある初期の段階では層状領域の最下層のＲ１とその上位層のＲ２を占有領域Ｏｂ１、Ｏｂ２として設定することになる。なお占有領域は先に記載したように、飛行体のエッジよりも水平方向外側にエッジを持つ平面を、前記占有平面を上下方向に延長した立体を占有領域Ｏとして設定する。

【0076】

その後、ステップＳ５０６において、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ４の位置情報に基づき、層状領域Ｒのどこを飛行しているかを判定する。例えば、飛行体Ｆ４の高さと、エアポート５上空に設定した層状領域Ｒのそれぞれの領域の高さを比較して判定するとよい。待機領域Ｒ１、Ｒ３を飛行している場合はステップＳ５０７に移行し、遷移領域Ｒ２、Ｒ４を飛行している場合はステップＳ５０９に移行する。

【0077】

待機領域Ｒ１、Ｒ３を飛行している場合はステップＳ５０７において、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ４の待機領域内での水平飛行経路を設計する。水平飛行経路の設計方法は前述の方法を用いるとよい。その後、ステップＳ５０８に移行し、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ４の垂直方向の飛行経路を設計する。例えば積載物に損傷を与えないような一定の上昇速度になるように経路を設計するとよい。

【0078】

ステップＳ５０６の判断で、遷移領域Ｒ２、Ｒ４を飛行しているとされた場合は、ステップＳ５０９において、離着陸経路設計部１０７は飛行体Ｆ４が遷移領域を飛行するため、水平方向の経路設計を許可しない。垂直方向の飛行経路は例えば積載物に損傷を与えないような一定の上昇速度になるように経路を設計するとよい。

【0079】

その後、ステップＳ５１０に移行し、通信部１０８は飛行体Ｆ４の飛行体制御システム２００に占有領域Ｏと飛行経路の情報Ｓｇ１４を送信する。その後、ステップＳ５０２に戻る。

【0080】

なお、ステップＳ５０３において、離脱空域到達後と判断されたときのステップＳ５１１の処理では、通信部１０８は飛行体Ｆ４が離脱空域に到達したことを、飛行体Ｆ４の飛行体制御システム２００に送信する。その後、着陸時の処理を終了する。

【0081】

図１１に戻り、離陸許可情報Ｓｇ１１を入手後の飛行体側の処理について説明する。まず、ステップＳ６０３において、飛行制御部２０４は飛行体Ｆ４の位置情報を基に飛行体Ｆ４が離脱空域に到達したかを判断する。その後、離脱空域に到達前はＳ６０４移行し、離脱空域に到達後はＳ６０８に移行する。

【0082】

離脱空域に到達前のときはステップＳ６０４において、状態監視部２０２はエアポート５側に設置された飛行体運行管理システム１００から飛行体Ｆ４に割り当てられた占有領域Ｏおよび経路計画の情報Ｓｇ１４を取得する。

【0083】

その後ステップＳ６０５において、飛行制御部２０４は状態監視部２０２の情報を基に飛行体Ｆ４周囲の障害物を検出し、飛行体運行管理システム１００から割り当てられた経路上の障害物の有無を確認する。障害物がない場合はステップＳ６０７に移行し、障害物がある場合はステップＳ６０６に移行する。

【0084】

障害物がある場合はステップＳ６０６において、飛行制御部２０４は状態監視部２０２の情報を基に障害物の位置を検出し、飛行体運行管理システム１００より伝えられる移動経路（Ｓｇ１４）を、障害物を回避するように修正する。この時に回避経路は占有領域Ｏ内で設計すると、他飛行体との接触を回避できる。その後、ステップＳ６０７に移行する。

【0085】

障害物がない場合はステップＳ６０７において、飛行制御部２０４は経路情報Ｓｇ１４に基づいて経路をトレースするように飛行する。その後、ステップＳ６０２に移行し、Ｓ６０３で離脱空域到達を判定するまで繰り返す。

【0086】

なお離脱空域到達後には、ステップＳ６０８において、飛行体Ｆ４の離脱空域到達を通信部２０１を介して、飛行体運行管理システム１００に送信する。

【0087】

なお上記の手順は一例を示すものであって、実際の離陸にあたっては、経路情報Ｓｇ１４が与えられた状態から離陸することにするのがよい。実施例２では、以上のようにして飛行体Ｆ４の離陸操作を行う。

【0088】

以上のように飛行体Ｆ４の離陸操作を行うことで着陸時と同様にエアポート５上空の利用効率が向上し、狭い土地にエアポートを立地した際も上空での待機を可能となる。また、航空機下方に大きく空間をとることによって垂直離着陸機が中心となる離着陸において他飛行体の気流の影響などを受けないようにできるため、エアポート５上空における飛行体の安全な飛行を実現できる。その他、経路設計方法、占有空間の設計方法などは実施例１と同様の方法を使用することができるため、ここでは説明を省略する。