特許 7562698 自律エアタクシー分離システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】自律エアタクシー分離システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G08G 5/04 20060101AFI20240930BHJP

【ＦＩ】

G08G5/04 A

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022561625

(86)(22)【出願日】2022-07-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-21

(86)【国際出願番号】 US2022038003

(87)【国際公開番号】W WO2023059380

(87)【国際公開日】2023-04-13

【審査請求日】2022-11-18

(31)【優先権主張番号】17/492,904

(32)【優先日】2021-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/700,382

(32)【優先日】2022-03-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522394281

【氏名又は名称】エアスピード システムズ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ワトソン，クレイグ エム．

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１４７５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３６６０１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２９２８７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２００５０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｂ １／００－ １／７０

Ｂ６４Ｃ １／００－９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００－４７／０８

Ｂ６４Ｆ １／００－ ５／６０

Ｂ６４Ｇ １／００－９９／００

Ｂ６４Ｕ １０／００－８０／８６

Ｇ０５Ｄ １／４６

Ｇ０８Ｇ ５／００－ ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータのプロセッサが、最小縦方向分離パラメータ、最小横方向分離パラメータ、及び最小垂直方向分離パラメータを含む所定の分離規格に準拠して、共有空域中の複数のエアタクシーのエアタクシー飛行分離を管理する方法であって、
前記共有空域中の前記エアタクシーの各々の現在位置データを受信するステップと、
前記共有空域中の前記エアタクシーの各々について、前記最小縦方向分離パラメータ、前記最小横方向分離パラメータ、及び前記最小垂直方向分離パラメータに基づく寸法を有する球体の形態で基準編隊空域を構築するステップであって、前記基準編隊空域の重心は前記エアタクシーの現在位置として用いられる、構築するステップと、
前記共有空域中の第１のエアタクシーについて、前記第１のエアタクシーの前記基準編隊空域を前記共有空域中の第２のエアタクシーの前記現在位置と比較するステップであって、それにより、前記第２のエアタクシーが前記第１のエアタクシーの前記基準編隊空域に侵入したか否かを判断する、比較するステップと、
前記第２のエアタクシーが前記第１のエアタクシーの前記基準編隊空域に侵入していた場合、
前記第２のエアタクシーの前記現在位置データによって変形した前記第１のエアタクシーの前記基準編隊空域の変更を表す前記第１のエアタクシーの侵入空域を構築するステップと、
前記第１のエアタクシーの前記侵入空域の重心を特定するステップと、
前記第１のエアタクシーの前記現在位置から前記第１のエアタクシーの前記侵入空域の前記重心への方向によって定義される標的分離ベクトルを生成するステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記標的分離ベクトルを前記第１のエアタクシーに送信するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記標的分離ベクトルを前記共有空域と関連する航空交通制御システムに送信するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記共有空域中の他の全てのエアタクシーに関して、前記共有空域中の前記エアタクシーの各々について前記受信するステップ、前記構築するステップ、及び前記比較するステップを連続して繰り返すステップを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第１のエアタクシーの侵入空域を構築するステップは、前記第１のエアタクシーの前記基準編隊空域の表面の周囲で離間された６台の仮想エアタクシーの位置を定義することによって実行され、前記第２のエアタクシーに最も近い前記仮想エアタクシーの１台の前記位置は、前記第２のエアタクシーの前記位置に変更される、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記第２のエアタクシーが前記第１のエアタクシーの前記基準編隊空域に対して近接距離内にある場合、近接リスク警告を生成するステップと、
前記近接リスク警告を前記第１のエアタクシー、前記第２のエアタクシー、又は前記共有空域と関連する航空交通制御システムのうちの少なくとも１台に送信するステップと、を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記共有空域は飛行情報領域である、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

コンピュータのプロセッサが、最小縦方向分離パラメータ、最小横方向分離パラメータ、及び最小垂直方向分離パラメータを含む所定の分離距離に準拠して、飛行中、基準エアタクシーのエアタクシー飛行分離を管理する方法であって、
前記基準エアタクシーの現在位置データを受信するステップと、
前記最小縦方向分離パラメータ、前記最小横方向分離パラメータ、及び前記最小垂直方向分離パラメータに基づく寸法と、前記基準エアタクシーの現在位置としての基準編隊空域の重心を有する球体の形態で前記基準編隊空域を構築するステップと、
前記基準編隊空域の表面周囲の離間された６台の仮想エアタクシーの位置を定義するステップと、
前記基準編隊空域に対して所定の距離内の他のエアタクシーの少なくとも位置データを受信するステップと、
を含み、
前記基準編隊空域に侵入した、前記他のエアタクシーのうちのエアタクシーについて、
前記６台の仮想エアタクシーの前記位置によって定義された侵入空域を構築するステップであって、前記侵入したエアタクシーに最も近い前記仮想エアタクシーの１台の前記位置は、前記侵入したエアタクシーの前記位置に変更される、構築するステップと、
前記侵入空域の重心を特定するステップと、
前記基準エアタクシーの前記現在位置から前記侵入空域の前記重心まで延びる標的分離ベクトルを生成するステップと、
前記標的分離ベクトルを前記基準エアタクシーに送信するステップと、
を含む、方法。

【請求項9】

前記標的分離ベクトルは前記基準エアタクシーの現在飛行ベクトルと結合されて、前記基準エアタクシーのガイダンスために新しいベクトルを提供する、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

請求項８のすべてのステップはリアルタイムで連続して実行される、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記他のエアタクシーのうちの少なくとも１台が前記基準編隊空域に対して近接距離内にある場合、近接リスク警告を生成するステップと、
前記近接リスク警告を前記基準エアタクシーに送信するステップと、
を更に含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記近接リスク警告は、前記他のエアタクシーの前記少なくとも１台が前記仮想エアタクシーの１台に対して前記近接距離内にある場合、生成される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記基準エアタクシーは検出・回避システムを備え、前記方法は、
衝突リスク距離によって定義される衝突リスクトリガーを構成するステップと、
前記他のエアタクシーの少なくとも１台が現在の基準エアタクシー位置に対して前記衝突リスク距離内にある場合、前記検出・回避システムを有効化するステップと、
を更に含む、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

前記基準エアタクシーはオートパイロットシステムを備え、前記方法は、
前記オートパイロットシステムが有効化されている場合、前記標的分離ベクトルをパイロットディスプレイ及び前記オートパイロットシステムに送信するステップであって、それにより、前記基準エアタクシーを前記侵入空域の前記重心に自律的に誘導する、送信するステップと、
前記オートパイロットシステムが有効化されていない場合、前記標的分離ベクトルに関する情報をパイロットディスプレイに送信するステップと、
を更に含む、請求項８に記載の方法。

【請求項15】

複数の前記他のエアタクシーが、前記基準編隊空域に侵入したと判断され、前記侵入空域は、前記複数の侵入したエアタクシーの前記位置及び前記仮想エアタクシーの前記位置によって定義される、請求項８に記載の方法。

【請求項16】

コンピュータのプロセッサが、最小縦方向分離パラメータ、最小横方向分離パラメータ、及び最小垂直方向分離パラメータを含む所定の分離距離に準拠して、飛行中、基準エアタクシーのエアタクシー飛行分離を管理する方法であって、
前記基準エアタクシーの位置データを受信することと、
前記最小縦方向分離パラメータ、前記最小横方向分離パラメータ、及び前記最小垂直方向分離パラメータに基づく寸法と、基準編隊空域の重心として前記基準エアタクシーの位置を有する球体の形態で前記基準編隊空域を構築することと、
前記基準編隊空域に侵入した少なくとも１台の他のエアタクシーの位置データを受信することと、
少なくとも前記侵入したエアタクシーの前記位置データによって変形した前記基準編隊空域の変更を表す侵入空域を構築することと、
前記侵入空域の重心を特定することと、
前記侵入空域の前記重心への方向を表すベクトルを前記基準エアタクシーに送信することと、
を含む、方法。

【請求項17】

前記基準編隊空域の表面周囲の離間された複数の仮想位置を定義するステップを更に含み、前記侵入空域は前記複数の仮想位置及び前記侵入したエアタクシー位置によって表される、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記複数の仮想位置は６位置のセットを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記基準編隊空域の表面周囲の離間された複数の仮想位置を定義するステップを更に含み、前記侵入空域は前記複数の仮想位置によって表され、前記複数の仮想位置の１つは、前記侵入したエアタクシーの前記位置で置換される、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記複数の仮想位置は６位置のセットを含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[1] 本特許出願は、２０２１年１０月４日付けで出願された米国特許出願第１７／４９２，９０４号の継続出願である２０２２年３月２１日付けで出願された米国特許出願第１７／７００，３８２号の一部継続出願である。

【0002】

技術分野
[2] 本開示は、一般的には、有人又は無人を問わず、都市エアタクシー及び関連するエアモビリティ車両位置の制御及び管理に関し、より詳細には共有空域中の複数のエアタクシーの分離をモニタし管理する方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

背景
[3] アーバンエアモビリティ（ＵＡＭ）とは一般に、指定された飛行場を有するか、又は有さない大都市圏におけるそれぞれ地上高（ＡＧＬ）０フィートから７００フィート及び７００フィートから１，２００フィートのクラスＥ及びクラスＧ空域（連邦航空局空域有視界飛行方式（ＶＦＲ）規制によって指定される）で動作することが意図される有人及び無人垂直方向離着陸（ＶＴＯＬ及び電子の場合はｅＶＴＯＬ）の動作を指す。本明細書では、そのような車両を「エアタクシー」と呼び、より高い高度を飛行し、確立された航空交通管理制御及び分離規格の対象となる従来の航空機から区別する。そのようなエアタクシーは、比較的小型の無人輸送ドローン及び大きな物品及び／又は乗客を輸送する比較的大きなパイロットあり又はパイロットなしの飛行機を含むことができる。

【0004】

[4] クラスＥ及びＧ空域で動作するエアタクシーの現行の安全間隔要件は、視程・雲からの距離（cloud clearance）規格に制限されている。ますます予測できず混雑した陸上交通選択肢は、エアタクシー需要の増大、それに対応してより密な間隔に繋がることになり、エアタクシー分離を制御するための新たな手法の必要性に繋がる。NASA’s UAM Vision Concept of Operations (ConOps) UAM Maturity Level (UML)4等の産業計画文書は、ＵＡＭ航空交通管理（ＡＴＭ）が、非公称状況を含め、制約のある都市環境において安全で持続的且つ強靱な近接多車両オペレーションを可能にしなければならないことを認めている。さらに、従来の航空交通管理から予期されるものと同じ拡張性及び強靱性を提供するために、ＵＡＭ空域オペレーションも同様に、通信、ナビゲーション、監視、及び従来のＡＴＭに通知する情報の分野で、システム冗長性、手順特異性、及び技術力の多層化を必要とする。しかしながら、現在、より高い高度でのみ利用可能であり、地方空港に基づく正式な航空交通管理では、ＵＡＭ航空交通管理が第三者サービスによって提供される必要があることが予期される。換言すれば、第三者によって運営し得るより特化しより優れた都市エアタクシー交通システムが必要とされている。

【0005】

[5] 大規模では、ＵＡＭ交通管理は冗長システムの階層化及びコンティンジェンシーベースの順の促進に依存して、必要とされる安全及び効率を提供する。これらは、指定された離着陸エリア、専用ルーティング、安全が確保された場所（例えば発電所）周囲のジオフェンス、安全分離距離、検出・回避技術、及び交通フローを管理し、差し迫った衝突を回避するために手動介入をサポートする制御インテリジェンス・警告システムを含むことになる。しかしながら、これらの機能は、視程が制限され、悪天候状況であり、通信接続が一貫せず、夜間業務があり、又は交通密度が高い大都市環境での安全を保証することができない。したがって、より最近のＮＡＳＡ産業ガイダンスは、「・・・大半は、疑う余地なく車載技術改善を通して達成することができる。オンデマンドモビリティが成長するためには、規範ベースのガイドラインから性能ベースのガイドラインにシフトしなければならないというコンセンサスの進化がある。」（Understanding Risk in Urban Air Mobility: Moving Towards Safe Operating Standards, NASA/TM-20205000604, NASA Ames Research Center, Mary Connors, February 2020）と示している。

【発明の概要】

【0006】

概要
[6] 本開示は、全てのエアタクシーに搭載されて実施することができる、侵入を検出し、非安全近接性を管理し、共感的（時間同期され、方向調整される）ルーティングを確立する自動且つ自律的システムに基づいて、確実で安全な分離戦略を都市エアタクシーに提供する。彼らシステムは、２台以上のタクシーが、相補的に軌道を調整して、付近にあり得る他のエアタクシーに近づきすぎるリスクを最小にしながら、それと同時に非安全分離を回避できるようにする。これは、比較的近い衝突回避にフォーカスする従来の検出・回避（ＤＡＡ）技法と異なる。ＵＡＭ車両の既存の有視界飛行方式下での安全分離が、数千フィート離れて行われ、分離を維持するために、より大きな状況認識及び軌道調整能力が必要とされる。

【0007】

[7] 開示されるのは、共有空域中の１台又は複数台のエアタクシーからの安全分離を再獲得又は維持するために各エアタクシーが飛行すべき標的軌道を自律的に決定、表示（例えばディスプレイデバイスに）、指示するシステム及び方法である。一実施形態において、本システムは、１台又は複数台のエアタクシーを誘導して、安全なエアタクシー分離を維持又は回復するように軌道を独立して調整し、航空交通制御からの中央誘導なしで又はパイロット間でのいかなる形の通信もなくそれを行って各操縦を調整することができる。

【0008】

[8] また開示されるのは、航空交通コントローラの介入なく、エアタクシーのパイロット間のいかなる通信もなく、且つ各エアタクシーに搭載されたシステム間での直接調整又はリンクなしで、近すぎる２台以上のエアタクシーが、安全分離を再獲得するように安全且つ自律的にいかに操縦することができるかを決定し、表示し、実施するシステム及び方法である。複数のエアタクシーに設置された、開示されるシステムは、完全に自律的に相補的な回復動作を通して安全分離を回復するように独立して各々に指示する。その結果得られる利点には、より安全な移動、パイロットへの負荷軽減、及びエアタクシー分離へのより拡大した規模でより安価なロードマップがある。

【0009】

[9] 全てのエアタクシーに設置され、数千フィート離れたエアタクシーの自律安全分離を届けるための有望なシステムは、有効であるために３つの条件を満たし得る：第１に、関連する空域中のエアタクシーに指示し、それらの位置、軌道、及び速度を特定することが可能でなければならない。第２に、エアタクシーが分離回復に向けて相互に移動するように、各エアタクシーに独立して指示することが可能でなければならない。最後に、分離に向けた移動は、移動自体が他のエアタクシー空域に侵入する危険を冒さないように抑制される必要がある。

【0010】

[10] 一実施形態において、２つの特徴により、安全で自律的な分離の達成が可能になる：第１に、システム生成の初期基準編隊空域が、基準エアタクシーの現在位置の周りの安全又は規制上の最小縦方向分離位置、最小横方向分離位置、及び最小垂直方向分離位置に位置する仮想エアタクシーのセットの編隊に基づいて、仮想周囲エアタクシーの球体又は「バブル」を確立する。例えば、基準エアタクシーの周囲に均等に配列された６台の仮想の球体は、生じ得る周囲の交通を表すのに十分であり得る。これらの仮想エアタクシーのポジショニングは、中央の基準エアタクシーの周囲に球体のセットを形成する。これは、安全分離を定義するためのベースライン、ひいてはこの基準編隊空域の侵入を識別するためのベースラインである。

【0011】

[11] 第２の特徴は、重心ベクタリングを適用して、エアタクシー間で安全な分離を回復するための標的分離ベクトルを確立することである。重心は、任意の空間内で計算された幾何学的平衡点であり、分離に向けたベクトルを確立するのに理想的な標的であり得る。一実施形態によれば、各空域に侵入したか、又は空域侵入に繋がる経路上にある２台のエアタクシーに、各侵入空域の重心にエアタクシーをリダイレクトする標的分離ベクトルを与え得る。そうして向けられたエアタクシーの各々は、最小分離距離に近いか、又は接近中であり得る任意の他のエアタクシーの代理として働く各エアタクシーの当初の外周の周囲で静止している仮想エアタクシーからの分離も維持しながら、両エアタクシーに安全分離を回復するように独立して移動する。

【0012】

[12] 基準編隊空域の中心にあるエアタクシーは「基準エアタクシー」と呼ばれ、各基準編隊空域の重心を占める。物理学及び幾何学において、重心とは特定の空間内の平均位置であり、空間の幾何中心を表す。したがって、重心の性質により、重心は誘導位置として理想的である：重心は、均一であれ不均等であれ、常に基準編隊空域の幾何中心にあり、常に基準編隊空域内部にあり、重心は、オンボード航空電子機器の機能内の数学的計算を通して計算することができる。エアタクシーの一実施形態において、基準編隊空域は球体を形成し、重心は、球体の少なくとも２つの直径の交点にあり、球体の三次元中心に位置する。

【0013】

[13] ２台以上のエアタクシー間で空域の侵入が発生すると、少なくとも１台のエアタクシーの基準編隊空域が侵入され、したがって変形され、各エアタクシーはもはや、その当初の編隊空域に対して重心位置を占めなくなる（編隊空域自体が侵入によって歪んだため）。一実施形態において、開示されるシステムを備えた各エアタクシーには、当初の周囲仮想エアタクシーの位置と侵入エアタクシーの位置とによって定義される新しい「侵入空域」に基づいて特定された標的分離ベクトルが自律的に提供される。これらの位置は全て既知である：仮想エアタクシーは、基準エアタクシーに対する位置に基づく精度で既知であり、基準エアタクシーと連携して移動し、各仮想エアタクシーの存在、距離、方向、及び位置を精密に計算できるようにする。基準エアタクシーのセンサが、エアタクシーのＧＰＳシステム及び／又はフェーズドアレイレーダ及び電子光学システム等の他のオンボードＤＡＡセンサによって受信された位置データを使用して精密に侵入エアタクシーを追跡することもできる。各エアタクシーの自律分離ユニット（ＡＳＵ）は、仮想エアタクシー位置及び侵入エアタクシー位置の両方に基づいて侵入空域の寸法を生成する。これらの入力に基づいて、各エアタクシーについて、それ自体の新たな侵入空域に対する新しい重心が特定される。位置特定された新しい重心を用いて、各エアタクシーのＡＳＵシステムは、その位置への標的分離ベクトルを生成する。侵入空域の重心に向かう各エアタクシーの機首方位は、３つの重要特徴を有する最適分離解決策を表す：（ａ）各エアタクシーの侵入空域は個別であり、（ｂ）重心は異なる編隊における位置であるため、各機首方位は常に、他の侵入エアタクシーから離れることになり、（ｃ）各エアタクシーが辿る分離ベクトルは常に各侵入空域の内側に向かうことになり、したがって、エアタクシーの外周に近い任意の実際のエアタクシー及び仮想エアタクシー位置によって表されるエアタクシーから分離を維持する。

【0014】

[14] 安全分離のこの自律解決策の幾つかの特徴により、この自律解決策は、パイロット又は人間コントローラ相互作用のいずれかを必要としないエアタクシー間で安全な分離を維持するという問題に対する魅力的な解決策になる：
ａ．仮想エアタクシー位置に基づいて構成される基準編隊空域は、任意の所望の縦方向分離距離、横方向分離距離、又は垂直方向分離距離に基づいて設定することができ、他のエアタクシー又はシステムから実際のデータを受信することに依存せず、また球体空間に制約される必要もなく、楕円形又は卵形を使用して、基準空域を記述することもでき、基準空域は、基準エアタクシーの移動と共に動的に変更することもできる。
ｂ．基準編隊空域は、概念的であるが、基準エアタクシーの周囲に実際の距離及び座標を有し、これらは「飛行バブル」内でエアタクシーと共に移動する。
ｃ．基準編隊空域は、６台の仮想エアタクシー、バブルの中心周囲に配置される４台のエアタクシー、及びカバーされない側の各々１台で構成し得、完全なカバレッジを生み出す。いかなる追加のバブルも、基準エアタクシーの外周範囲内に来る前に、外側エアタクシーと交わる。基準編隊空域が侵入されると、侵入エアタクシーは既存のオンボードＤＡＡセンサ又はＧＰＳ座標を使用して追跡され、回避されるが、残りの仮想エアタクシーも、生成される分離軌道が、付近にいるか、又は任意の方向から接近中である可能性があり得る全てのエアタクシーを表すベクトルであることを保証する。
ｄ．生成された侵入空域は、当初の基準編隊空域（そのバブルの幾つかは侵入によって影響を受けないことがある）と、侵入空域の侵入部分の新しい座標との組合せである。
ｅ．新たに形成された侵入空域の座標は、当初の基準編隊空域座標と少なくとも１台の侵入エアタクシーの新しい位置データとの組合せを通してわかる。
ｆ．これらの座標に基づいて、侵入空域が生成され、その重心が特定され、侵入エアタクシーが移動し続け、分離を変えるにつれて、動的に実行することができるプロセス。
ｇ．侵入空域の重心は、仮想エアタクシー及び侵入エアタクシーに関連して定義され、基準エアタクシーに対して特定の位置にある行先点を生成するのに十分な精度で計算される。これにより、基準エアタクシーに、侵入空域の重心に向かって移動するように新しい機首方位を与えるように方角及び対気速度を設定することができる。
ｈ．各侵入エアタクシーはそれ自体の侵入空域を生成し得、各々はコースをそれ自体の新しい重心に設定することになる。
ｉ．各重心はそれ自体の侵入空域の幾何中心であり、重心は常に侵入点から離れて動くため、それ自体の重心に向かう各エアタクシーの移動は常に、他のエアタクシーから離れて動くベクトルに沿うことになる。
一実施形態において、本システムは、衝突についてパイロット又はオペレータに注意を促し、次いで接近中のエアタクシーを迂回する既存のルートを選択するか、又はそれらの間の接近速度を低下させるのを単に助ける従来の検出・回避システムよりも多くのことを行う。これとは対照的に、ＡＳＵは、予め定義された代替ルートを必要とせずに、間隔が維持されるようにエアタクシーを調整する変更を可能にする。

【0015】

[15] 開示されるシステムの実施形態は、エアタクシーパイロット及び航空交通コントローラへの恩恵を有する：
ａ．指揮をとるのが１人のパイロットである場合、本システムは、既存の飛行管理システムディスプレイに、可能性のある複数の侵入エアタクシー間で安全分離を回復するための経路を示すオンボードＡＳＵで実施される。
ｂ．それ自体のＡＳＵを備えた各々が同じ共有空域でエアタクシーを操縦する複数のパイロットの場合、各々に提供される空域固有誘導は、パイロット間又はエアタクシーシステム間でいかなる形の通信も必要とせずに、全てのエアタクシーに対して安全な分離を同時に回復する。個人のパイロット及び複数のパイロットの両方で、本システムがエアタクシーのオートパイロットにリンクされた完全自律状態で動作する場合、ＡＳＵは、最も熟練したパイロットでさえも対処不可能であり得る、変化しつつあるデータ及び動作状況に直面してより高速且つより正確な判断を下すことになる。
ｃ．最後に、航空交通コントローラ又は第三者サポートオペレータの場合、本システムは位置データを処理し、それにより、重心ロケーション及び標的分離ベクトルを特定して、その空域中のそのエアタクシーに基づいてそれ自体の経路に向かうように各エアタクシーを向け、方向インテリジェンスをＡＴＣに自動的に提供することができる。

【0016】

[16] 一実施形態において、開示されるのは、所定の分離パラメータ又は寸法に基づいて、安全分離に向けて又は所定の規格に準拠して都市飛行領域における複数のエアタクシーのエアタクシー飛行分離を管理する方法であり、本方法は、（１）基準エアタクシーから標的範囲内のエアタクシーの各々の現在位置データを受信するステップと、（２）航空交通情報領域において識別されたエアタクシーの各々について、分離パラメータに基づく寸法及びエアタクシーの現在位置としての編隊空域の重心を有する球体の形態の基準編隊空域を構築するステップと、（３）標的範囲における第１のエアタクシーについて、第１のエアタクシーの基準編隊空域を標的範囲内の第２のエアタクシーの現在位置と比較するステップであって、それにより、第２のエアタクシーが第１のエアタクシーの基準編隊空域に侵入したか否かを判断する、比較するステップとを含み、第２のエアタクシーが第１のエアタクシーの基準編隊空域に侵入していた場合、本方法は、（ａ）第２のエアタクシーの位置データによって変形された第１の基準編隊空域の変更を表す第１のエアタクシーの侵入空域を構築するステップと、（ｂ）第１のエアタクシーの侵入空域の重心を特定するステップと、（ｃ）第１のエアタクシーの現在位置から第１のエアタクシーの侵入空域の重心への方向によって定義される標的分離ベクトルを生成するステップとを含む。

【0017】

[17] 一実施形態において、標的分離ベクトルは、第１のエアタクシー及び／又は都市タクシー運用環境内の安全分離と関連する航空交通管理オペレータ制御システムに送信される。

【0018】

[18] 一実施形態において、本方法のステップは、飛行情報領域中の他の全てのエアタクシーに関して、領域中のエアタクシーの各々に対してリアルタイムで連続して実行される。

【0019】

[19] 一実施形態において、基準編隊空域は、基準エアタクシーの周囲に離間された６台の仮想エアタクシーの位置を定義することによって構築し得る。仮想エアタクシーのうちの４台は、水平面上で基準エアタクシーの周囲に均等に配置され、残りの２台の仮想エアタクシーは基準エアタクシーの上下に配置される。代替の実施形態において、空域は、基準編隊球体の周辺周囲に配置されたより多数又はより少数の仮想エアタクシーによって定義し得る。さらに、侵入空域は、仮想エアタクシーのセットに基づいて構築し得、侵入エアタクシーに最も近いエアタクシーの１台の位置は、侵入エアタクシーの位置に変更される。代替の一実施形態において、侵入エアタクシーの位置は、侵入空域を定義するための追加の点を形成し得る。

【0020】

[20] 一実施形態において、本方法は、近接距離によって定義される近接リスクトリガーを構成することと、別のエアタクシーがエアタクシーの基準編隊空域まで所定の近接距離内である場合、近接リスク警告を生成することと、エアタクシー、その他の侵入エアタクシー、又は飛行領域と関連する都市航空交通管理システムの少なくとも１つに近接リスク警告を送信することとを含み得る。

【0021】

[21] 一実施形態において、開示されるのは、所定の安全分離距離又は規格に準拠して、飛行中、基準エアタクシーのエアタクシー飛行分離を管理する方法であり、本方法は、基準エアタクシーの現在位置データを受信するステップと、最小縦方向分離パラメータ、最小横方向分離パラメータ、及び最小垂直方向分離パラメータに基づく寸法を有する球体の形態の基準編隊空域を構築するステップであって、基準エアタクシーの現在位置として編隊空域の重心を用いる、構築するステップと、基準エアタクシー周囲の分離された６台の仮想エアタクシーの位置を定義するステップとを含む。仮想エアタクシーのうちの４台は、水平面上で基準エアタクシーの周囲に均等に配置され、残りの２台の仮想エアタクシーは基準エアタクシーの上下に配置され、（１）６台の仮想エアタクシーの位置によって定義される侵入空域を構築することであって、侵入エアタクシーに最も近い仮想エアタクシーの１台の位置は、侵入エアタクシーの位置に変更される、構築することと、（２）侵入空域の重心を特定することと、（３）基準エアタクシーの現在位置から侵入空域の重心に延びる標的分離ベクトルを生成することと、（４）標的分離ベクトルを基準エアタクシーに送信することと。

【0022】

[22] 方法のステップは、リアルタイムで連続して実行し得る。

【0023】

[23] 一実施形態において、接近又は侵入しつつあるエアタクシーが衝突リスク距離内にあると判断される場合（例えば技術的故障又はパイロットエラーの結果として）、本方法は緊急行動をとるようにプログラムされたオンボード検出・回避システムに制御をハンドオフし得る。

【0024】

[24] 一実施形態において、標的分離ベクトルは、オンボードオートパイロットシステムに送信し得、又はオートパイロットシステムが存在しないか、又は有効化されていない場合、標的分離ベクトルをパイロットディスプレイに表示し得る。

【0025】

[25] 一実施形態において、侵入空域は、複数の侵入エアタクシーの位置及び複数の仮想エアタクシーの位置によって定義し得る。

【0026】

[26] 一実施形態において、開示されるのは、所定の安全分離距離又は規格に準拠して、飛行中、基準エアタクシーのエアタクシー飛行分離を管理する方法であり、本方法は、基準エアタクシーの位置データを受信するステップと、最小縦方向分離パラメータ、最小横方向分離パラメータ、及び最小垂直方向分離パラメータに基づく寸法を有する球体の形態の基準編隊空域を構築するステップであって、基準エアタクシーの位置として編隊空域の重心を用いる、構築するステップと、基準編隊空域に最も近い少なくとも１台の他のエアタクシーの位置データを受信するステップとを含み、少なくとも１台の他のエアタクシーが基準編隊空域に侵入する場合、本方法は、（１）少なくとも１台の他のエアタクシーの少なくとも位置データによって変形した基準編隊空域の変更を表す侵入空域を構築するステップと、（２）侵入空域の重心を特定するステップと、（３）侵入空域の重心への方向を表すベクトルを基準エアタクシーに送信するステップとを含む。

【0027】

[27] 一実施形態において、本方法は、基準編隊空域周囲の分離された複数の仮想位置を定義し得、侵入空域は、複数の仮想位置及び侵入エアタクシー位置によって表される。

【0028】

図面
[28] 開示される実施形態は、添付図面と併せて解釈される以下の詳細な説明から理解し得る。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】[29]ＵＡＭ車両及びＵＡＭ空域管理ドメインにおける主要属性及びコア航空交通管理（ＡＴＭ）機能を概説する表である。

【図2】[30]中心基準エアタクシーに関して縦方向、横方向、及び垂直方向で最小分離を維持することに直接関連する「周囲エアタクシー」のアレイを示す。

【図3】[31]最小分離空間に圧縮され、したがって、中心エアタクシーの周囲仮想エアタクシーの基準編隊区域を作成する、図２と同様に分離関連の周囲エアタクシーの同じアレイを示す。

【図4】[32]３台のエアタクシーがいかに結合されて、図３に示される同じカバレッジを有する「バブル」を形成するかを示すが、ここでは三次元で示されている。

【図5A】[33]図５Ａにおいて、２つの直径がバブルの周囲から描かれ、それらの交点は円の重心であり、これは先のバブルの重心でもある。

【図5B】[34]図５Ｂにおいて、基準編隊空域に侵入しており、バブルで表される安全分離に違反している２台のエアタクシー及びここで変形された空域の新しい重心を識別する場所が示される。

【図6A】[35]４台の仮想エアタクシーの各々が、中心基準エアタクシーに対して最小安全空域位置にある標準基準編隊空域を二次元で示す。

【図6B】[36]図６Ａと同じ空域を示すが、左側のエアタクシーのうちの２台は基準編隊空域に侵入しており、中心のエアタクシーは侵入空域の形状に基づいて新しい重心位置に移動する行動をとっている。

【図7A】[37]安全分離距離にある２台のエアタクシーの基準編隊空域を示す。

【図7B】[38]図７Ａと同じ基準編隊空域を示すが、各空域は違反を受けており、新しい重心を有する侵入空域に変わっており、各エアタクシーは相補的に移動して、それ自体の重心位置に独立して移動しており、周囲仮想エアタクシーによって含まれる。

【図8】[39]一実施形態による、侵入エアタクシー及び中心基準エアタクシーを表示している機器パネルを示し、各エアタクシーの飛行経路は、分離を回復するために各重心に誘導されている。

【図9】[40]一実施形態による自律分離ユニット（ＡＳＵ）によって実行されるステップを示すプロセス流れ図である。

【図10】[41]一実施形態による、システムブロック図と、飛行管理システム、ディスプレイユニット、及び飛行ディレクタシステムに関連した、エアタクシーに設置された自律分離ユニットのフローチャートとを示す。

【図11】[42]一実施形態による、航空交通制御領域にデプロイされた自律分離ユニットによって実行されるステップを示すプロセス流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

詳細な説明
[43] 図１を基準して、ＵＡＭ車両１０３及びＵＡＭ空域１０４の主要属性１０１及びコア航空交通管理（ＡＴＭ）機能１０２を概説した表を示す。航行及び航路に至るまでの主要な特性、車両タイプ、及び属性が、パイロットあり及び自律からドローンまで及ぶＵＡＭ車両に関する表の左上に示されている。航空交通管理（ＡＴＭ）は、車両ドメイン及び空域ドメインの両方にわたる機能の組合せによって達成される。習慣的に、安全分離への車両寄与は、単純な通信、規制される視程、及び周囲航空交通を検知可能なセンサの組合せである。最終的に、交通密度が上がるにつれて、自律陸上車で見られるものと同様のレーダ及び距離測定機器（ＤＭＥ）等のオンボード機能をデプロイし得る。しかしながら現在及び予見可能な将来に向けて、空域管理方法は、オンボード検出・回避（ＤＡＡ）機器が主要車両機能を提供する差し迫った衝突以外の全ての状況での安全分離のアービターとして使用されることになる。

【0031】

[44] それとは対照的に、本開示は、個々のエアタクシー及び同様のＵＡＭ車両がそれら自体の（自律）安全分離を生み出せるようにする技術を記載する。先に触れたように、自律安全分離では、３つの条件を満たす必要がある：（ａ）エアタクシーが基準又は中心エアタクシーの空域に侵入したときを検出し、（ｂ）安全分離を回復するために相互互換性のある又は「共感的」ルーティングを生成し、（Ｃ）別のエアタクシーの経路内に移動する潜在性を未然に防ぐような分離回復の方向及び範囲を自動的に含む。これらの条件が満たされた状態で、自律安全分離は、空域ベースの航空交通管理と完全互換の車載航空交通管理機能である。

【0032】

[45] 図２は、中心基準エアタクシー２０２の円周２０３に関連した４台のエアタクシーの最小分離円周２０１の位置を示す。これは、互いの分離球又はバブルに直接交わらずに中心エアタクシーを囲むことができるエアタクシーの最小数である。しかしながら、各円周はそれ自体のエアタクシーの周囲の安全分離を囲むように包むため、各エアタクシーが、所要よりも最小分離から２倍離れて配置されることに留意する。中心基準タクシーを囲むエアタクシーは互いから更に遠い。

【0033】

[46] 図３は、中心エアタクシーの視点を採用し、各エアタクシー３０２が厳密に、中心基準エアタクシー３０１の外周３０３の安全分離距離のエッジにあるように、４台全てのエアタクシー３０２への距離を縮めている。一実施形態における実際の安全分離間隔は球で表され得るため、そのような球３０３Ｓの外周上の任意の位置にあるエアタクシーは、最小安全分離距離にある。中心基準エアタクシー３０１の基準編隊空域３０３Ｓは、最小分離空域であり、空域３０３の外周の周囲に配置される全てのエアタクシー３０２の位置によって囲まれるように包まれる。中心基準エアタクシー３０１の周囲のこの編隊空域３０３Ｓは、内部空間と、仮想エアタクシー３０２によってここでは埋められる特に定義される外面又は外周３０３とを有する数学的構造体である。基準編隊空域３０３Ｓは、中心基準エアタクシー３０１が移動するにつれて連続して移動する。計算的に、基準編隊空域３０３の外周の場所は既知であり、したがって、他の任意のエアタクシーが検出された場合、そのエアタクシーによる侵入を特定することもできる。同様に、侵入エアタクシーの場所（計算又は検知を通して）位置を突き止めることにより、基準編隊空域３０３Ｓへの侵入の深度、速度、及び方向を計算することが可能になる。

【0034】

[47] 図４は、一実施形態による、三次元で見た場合の空域の構造を示す。軸４０１の視点から見るか、それとも軸４０２の視点から見るかに関係なく、ビューは同一である。軸が中心基準エアタクシー４０３と交わる場合、ビューはページ「の中」に延びる３つの同一球体のビューである。中心基準エアタクシーは中心４０３に配置される。

【0035】

[48] 図５Ａは、５０３Ａにおける平衡空域を示す。エアタクシー空間の中心は、基準編隊空域の重心として知られ、直径５０２Ａと、外周５０１Ａとを有する幾何学的形状の平均位置又は「重力中心」として計算される。中心５０３Ａに配置されたエアタクシーの基準編隊空域は侵入されない。

【0036】

[49] 図５Ｂは、一実施形態による、２台の実際のエアタクシーに侵入された基準編隊空域の状況での重心の概念を示す。図５Ｂ及び以下での例示を目的として、仮想エアタクシーは破線円で示され、侵入エアタクシー等の実際のエアタクシーは実線円で表される。図示のように、当初の基準編隊空域５０１Ｂは、基準編隊空域に侵入したエアタクシーによって変更され変形されている。一実施形態によれば、基準編隊空域は、仮想エアタクシー位置を侵入エアタクシー位置で置き換えて、侵入空域を形成することによって変更される。代替の実施形態において、基準編隊空域は、仮想エアタクシーの位置に加えて追加点として侵入エアタクシーの位置を利用して侵入空域を形成することによって変形し得る。図５Ｂに示される実施形態において、２台の仮想エアタクシーは２台の侵入エアタクシーで置換されて、侵入空域５０１Ｃが形成されている。そのような完全に変形した侵入空域であってもなお、重心５０３Ｂを有し、侵入空域５０１Ｃの全頂点に対する重心５０３Ｂの場所は、２台の侵入エアタクシー及び２台の仮想エアタクシーによって定義される幾何学的形状の重心として計算することができる。

【0037】

[50] 図６Ａ及び図６Ｂは、一実施形態による、実現可能な限り近くに安全分離を再確立するために基準エアタクシーが移動すべき新しい重心位置及び標的分離ベクトルを特定するための基準として、新しい侵入空域が作成されることになる基準編隊空域の変更を示す。基準編隊空域６０１Ａは、最小分離距離である円の半径の標的安全分離パラメータに基づく寸法を有する（この二次元図では）円として構築される基準編隊空域の外周の周囲に仮想エアタクシーのセットを含む。２台の仮想エアタクシーに加えて、エアタクシー６０２Ａ及び６０３Ａは、これらもまた基準編隊空域６０１Ａの境界にある実際のエアタクシーを表す。

【0038】

[51] 図６Ｂは、２台の実際のエアタクシー６０２Ｂ及び６０３Ｂが基準編隊空域６０１Ａに侵入し、したがって、基準編隊空域６０１Ａを変形させ、基準編隊空域６０１Ａからの仮想エアタクシーからなるが、最も近い仮想エアタクシーのうちの２台が２台の侵入エアタクシー６０２Ｂ及び６０３Ｂで置き換えられた新しい侵入空域６０１Ｂの作成に繋がった配置を示す。したがって、６０４に新たに計算された重心を有する新しい侵入空域６０１Ｂを定義する侵入エアタクシー６０２Ｂ及び６０３Ｂが示されている。分離の再確立を開始するために、標的分離ベクトル６０６が、重心６０４の位置へのエアタクシー６０５の現在位置に基づいて計算される。標的分離ベクトル６０６はエアタクシー６０５に供給され、したがって、エアタクシー６０５は標的分離ベクトル６０６に沿って侵入空域重心６０４に向かって航行することができ、それにより、安全分離を再獲し、又は安全分離に近づくことができる。重心位置６０４は、残りの仮想エアタクシーの位置によって変更されながらも、常に、任意の侵入エアタクシーの場所から離れて移動する位置を表す。重心計算の性質は、侵入空域の全頂点にわたって平均バランスを回復することであり、図７に関連して説明するように、この移動は常に近接から離れ、エアタクシー６０５から離れて補足方向に移動するＡＳＵ技術を備えた他のエアタクシーによって補足されるため、この傾向は安全分離に向かう。交わらずに補足方向に離れて移動するこの機能的動作は「共感的ルーティング（sympathetic routing）」と呼ばれる。

【0039】

[52] 図７Ａを基準すると、先の例での侵入エアタクシーの１台の経験についてこれより説明する。正常条件下での自律分離ユニット機能を備えた２台のエアタクシー７０２Ａ及び７０４Ａが示されており、正常条件下では、いずれのエアタクシーも他のエアタクシーの空域にまだ侵入していない。各エアタクシーはその基準編隊空域、即ちエアタクシー７０２Ａの基準編隊空域７０１Ａ及びエアタクシー７０４Ａの基準編隊空域７０３Ａ内を飛行しており、基準編隊空域７０１Ａ及び基準編隊空域７０３Ａは両方とも最小所要分離空域の外周に位置している。基準編隊空域は、図４で触れたように重複し、一実施形態では、衛星ＧＰＳデータ又はセンサが、各エアタクシーに他方のエアタクシーの存在を通知している。ここでも表記を目的として、実際の各エアタクシー７０２Ａ及び７０４Ａは実線円で示され、一方、基準編隊空域の枠組みを作っている仮想エアタクシーは破線円で示されている。図７Ｂにおいて、恐らく例えばエアタクシーをコース外に追い出すウィンドシアに起因して、エアタクシー７０４Ａが位置７０４Ｂに移動したとき、侵入が発生する。侵入へのこの遷移は、両エアタクシーの分離が侵入されたため、両エアタクシーの基準編隊空域の外周を「変形」させ、したがって、ここでは、安全分離距離にある当初の基準編隊空域に属する仮想エアタクシーと、実際の侵入エアタクシーとの組合せを含む新しい侵入空域７０１Ｂ及び７０３Ｂを生成する。エアタクシー７０２Ｂの場合、侵入エアタクシー７０４Ｂは、その侵入空域７０１Ｂの一点を定義する。エアタクシー７０４Ｂの場合、１台の侵入エアタクシー７０２Ｂが、その侵入空域７０３Ｂの生成に関わる。いずれのエアタクシーが、侵入の原因を作った責任を負うかに関係なく、両エアタクシーとも非安全距離にあり、当初の両基準編隊空域とも侵入されており、各々で理想的な応答は、共感的動作をとって安全分離を回復することである。

【0040】

[53] エアタクシー７０４ＢにおけるＡＳＵシステムは、その侵入空域７０３Ｂに基づいて新しい重心を計算し、変更された新しい空域の全点の中から新しい重心位置７０４ＣＥＮＴを生成する。同様に、エアタクシー７０２Ｂも、エアタクシー７０４Ｂによって与えられる変形に基づいてそれ自体の新しい重心７０２ＣＥＮＴを再計算する。重心７０４ＣＥＮＴは、その侵入空域のより深くに且つその現在位置から離れて配置され、その理由は、空域の当初の外周の残りの部分は変わらないままであり、侵入から離れる継続移動を含むためである。この機能的動作は、仮想境界を与えることによる更なる分離を含む。この第３の最終機能は自律分離、つまり侵入検出、共感的ルーティング、そして今回の封じ込め分離を確立する。

【0041】

[54] 図８は、一実施形態による、自律分離ユニット軌道情報を示す２台のエアタクシーの視覚的表示を示す。表示８０１Ａは、エアタクシーコールサインＵ９７２を用いて侵入空域７０３Ｂにおいて反映された状況を示す。侵入空域７０１Ｂの表示は表示８０１Ｂに示され、エアタクシーＡ２３１に属するものとして識別される。両エアタクシーとも他方の基準編隊空域内部にあるため、各表示は両エアタクシーを示している。ＵＡ９７２の表示８０１Ａは左下にある。この表示において、エアタクシーＡ２３１は、その識別マーク、現在速度、及び高度を含め、太字破線円エアタクシー８０３Ａとして現れている。斜線矢印８０２Ｂは、Ａ２３１ ８０３Ａが、左側の表示のエアタクシーであることを示している。同様に、Ａ２３１の表示８０１Ｂは右下に示されており、侵入エアタクシーＵ９７２ ８０３Ｂは、識別コールサイン、速度、及び高度と共に半径方向表示の左上象限において太字破線の円で囲まれて示されている。斜線８０２Ａは、エアタクシーＵ９７２ ８０３Ｂが、左側の表示のエアタクシーであることを示している。この状況において、各侵入空域７０１Ｂ及び７０３Ｂ内の各重心場所のバックグラウンド計算に基づいて、各表示は、各エアタクシーが従うべき推奨標的分離（ＳＥＰ）ベクトル８０４Ａ及び８０４Ｂを示し、各エアタクシーのＡＳＵシステムによって自律的に提供されるシステム決定の方向及び速度を示す。表示８０１Ａにおいて、ベクトル矢印８０４Ａは、エアタクシーＡ２３１からのシステム決定標的ベクトルを示す。同様に、表示８０１Ｂにおける分離ベクトル８０４Ｂも、エアタクシーＵ９７２からの分離を得ようとする際にエアタクシーＡ２３１に提案される標的分離ベクトルを識別する。各分離ベクトルは、各システムが自信の侵入空域に対して自律的に生成した各重心目的地に繋がる。したがって、両分離ベクトルとも互いから共感的に離れて移動して、分離を再確立する：全てがいかなる通信又は中央制御もなく行われる。

【0042】

[55] 一実施形態において、標的分離ベクトルは、エアタクシーの現在飛行ベクトルと「結合」されて、エアタクシーが飛行を続けるにつれてそのエアタクシーを重心に向けて誘導し得る。

【0043】

[56] 任意の数の侵入に対処することができ、重心場所が計算される空域が潜在的に狭まるだけである。さらに、基準編隊空域、典型的には侵入空域の少なくとも一部の枠組みを作るために仮想エアタクシーが使用されるが、これらの仮想エアタクシーは現実ではなく、したがって、重心がより狭く描かれる場合であっても実際の危険性を呈さない。実際には、枠組みを形作る仮想エアタクシーは、潜在的に侵入する実際のエアタクシーの最も近い場所を確立し、安全分離の回復が行われているとき、エアタクシーの移動範囲を制限する。

【0044】

[57] 図９は、エアタクシーに設置された自律分離ユニットによって実行されるプロセスフローを示す。左側の４つの枠はプロセスフローの主要段階を強調表示している：段階９－１におて、システムは基準編隊空域を確立し、ＧＰＳ並びに関連する位置データに基づいて侵入についてモニタし、段階９－２において、侵入が検出され、侵入空域モデルが生成され、段階９－３において、侵入空域の重心位置が計算され、その場所への標的分離ベクトルがプロットされ、段階９－４において、標的分離ベクトルが表示されるか、又は標的分離ベクトルに従って機首を向けるようにエアタクシーのオートパイロットシステムに供給される。

【0045】

[58] ステップ９０１において、エアタクシーＩＤが入力され、トランスポンダが設定され、ＧＰＳ及び／又はセンサ信号を受信することができ、一実施形態では、ＡＴＣ及び他のエアタクシーへのブロードキャスト及びそれらからの受信の両方が有効化されていることを保証することにより、ＡＳＵの動作が開始される。近代のエアタクシーでは、ステップ９０２において、飛行管理システムがアクティブ化され、エアタクシーの手動９０３又はオートパイロット９０４の動作に設定することができる。ステップ９０５において、システムは、縦方向、横方向、及び垂直方向の安全距離でエアタクシーの周囲に球体を作成する基準編隊空域を確立するように構成される。加えて、一実施形態において、リスクトリガー９０７を設定して、潜在的な侵入エアタクシーが、システムによる追跡が開始され、脅威と見なされるべき距離及びエアタクシーの近接により、分離システムが一時停止し、検出・回避（ＤＡＡ）システム９１１が引き継ぐようなときを規定することができる。

【0046】

[59] 離陸すると、ＡＳＵシステムはＧＰＳからのブロードキャスト又はセンサデータ及び他のエアタクシーデータをモニタし、ステップ９０７において、任意のエアタクシーがトリガーレベルリスクを呈し得る程度を評価する。接近中のエアタクシーからの脅威が十分なリスクであると思われる場合、ステップ９０８において、システムは侵入空域を生成する。一実施形態において、侵入空域の外周の周囲で分離された仮想エアタクシーのセットを定義し得、仮想エアタクシーを最近傍リスクの実際の接近中のエアタクシーからのデータで置き換え又は置換し得る。ステップ９０９において、接近中のエアタクシーが評価されて、エアタクシーの基準編隊空域に侵入したか否かが判断される。接近中のエアタクシーが分離距離を破っていない場合、システムは、ステップ９０６において付近のエアタクシーの監視に戻る。他方、ステップ９０９において、分離が違反され、接近中のエアタクシーが基準編隊空域に侵入していた場合、ステップ９１０において、到来距離がチェックされて、ステップ９１１において、システムがＤＡＡに自動的に引き継がれるほど近く、高速で近づいているか否かを調べる。しかしながら、ステップ９１０において、ＤＡＡがトリガーされない場合、ステップ９１２において、侵入データ－現在のエアタクシー及びもしあれば追加のエアタクシーについての－が組み込まれ、ステップ９１３において、更新された侵入空域が構築される。ステップ９１４において、侵入空域の重心が計算され、ステップ９１５において、標的分離ベクトルが生成される。ステップ９１６において、一実施形態において、オートパイロットが有効化されている場合、ステップ９１８において、標的分離ベクトルが表示され、エアタクシーが、安全分離を再確立する標的分離ベクトルに沿って重心に航行するためにオートパイロットシステムに供給される。オートパイロットが有効化されていない場合、ステップ９１７において、標的分離ベクトル情報は、恐らくは、侵入及び推奨される標的安全分離ベクトルについてパイロットに注意を促す可聴又は視覚的インジケータと共に表示される。さらに、ステップ９１５において標的分離ベクトルが生成された後、プロセスはステップ９０８に戻り、ステップ９０９において分離違反がもはや存在しないと判断されるまで、侵入空域を更新し続ける。

【0047】

[60] 図１０は、一実施形態による、自律分離ユニット（ＡＳＵ）が対話するオンボードエアタクシーシステムに関連して表示されたＡＳＵ１００６を示す。一実施形態において、飛行管理システム１００１は、その位置を識別する情報をＧＰＳ又はセンサシステム１００３及び通信・ナビゲーションユニット１００４から受信し、これらの情報を処理するとともに、一実施形態では、航空交通制御及び他のエアタクシーからのデータを含め、他のデータを受信して処理する。この情報及びデータ並びにその解釈の結果として生成された画像は飛行ディスプレイユニット１００５ａ及び１００５ｂに表示される。これらの表示は一緒に、そのエアタクシー及び周囲のエアタクシーの姿勢、高度、対気速度、及び機首方位並びに関連する状況データを示す。一実施形態では、パイロットがオートパイロットを無効化し、エアタクシーを手動制御できるようにするオートパイロット／飛行ディレクタシステム１００７は、飛行制御ユニット１００８と連携して、エアタクシー姿勢、攻撃角度、対気速度、トンネルパス、及び他の飛行特性の複数の面をガイドするワイヤ制御による飛行１００９によって飛行にアクセスして管理する。

【0048】

[61] 一実施形態によれば、自律分離ユニット１００６は、飛行管理システム１００１に直接アクセスするように設置されインターフェースされて、図８に示されるように分離軌道等の情報の表示を促進し得、飛行データをオートパイロットシステム１００７に直接送信し得、又は飛行制御ユニット１００８及びワイヤ制御による飛行１００９を通してエアタクシーを手動制御する場合、ナビゲーションデータのみをディスプレイユニット１００５ａ及び１００５ｂに送信し得る。

【0049】

[62] 図１１は、一実施形態による、ＵＡＭ航空交通制御又は同等機能の設定でデプロイされた場合、自律分離ユニットシステムによって実行されるステップを示す。左側の４つの枠は、自律分離ユニットによって実行されるルーチンの主要段階を強調表示している：ステップ１１－１において、システムは基準編隊空域を確立し、受信したＧＰＳ及び関連エリア位置データに基づいて、指定された全ての飛行についてデータをモニタし、ステップ１１－２において、システムは侵入を検出し、複数の事象を含め、分離を受けている任意のエアタクシーについて侵入空域モデルを生成し、ステップ１１－３において、システムは侵入空域重心位置を計算し、それらの重心位置への標的分離ベクトルを生成し、ステップ１１－４において、システムは、各分離ベクトルに従って機首方位をとるようにエアタクシーに表示又は指示する。

【0050】

[63] 一実施形態において、ＡＳＵシステムはエリア制御センター１１０１と統合され、利用可能な指示・通信システムとインターフェースする。一実施形態において、ステップ１１０２に示されるように、ＡＳＵは途中、行先への途中のエアタクシー、したがって、起点又は行先、即ち離陸点及び着陸点の制御内にないエアタクシーの管理に主に従事する、非空港ベースの制御センターと呼ばれる都市航空交通情報領域（ＡＴＩＲ）ロールにデプロイされる。代替の一実施形態において、ＡＳＵは空港にデプロイし得る。ＡＳＵはスタンバイモード１１０３で動作することができ、データ及び情報をコントローラに供給し、次いでコントローラは推奨される分離動作をレビューし、必要な場合には修正し、複数のエアタクシーに送信する。代替的には、自動モード１１０４において動作する場合、エリア制御センターベースのＡＳＵは、個々の基準編隊空域を追跡し計算した後、指示を複数のエアタクシーに同時に送信し、必要な場合には複数のエアタクシーの侵入空域を計算し、必要に応じて標的分離ベクトルを特定する。

【0051】

[64] 最小空間順守目的での分離管理に加えて、ＡＳＵは、燃料効率を最適化し、排出量を制限するように設計された軌道を計算し送信することもできる。複数のエアタクシーを追跡し、ＧＰＳ並びに全ての関連するセンサ、位置、ナビゲーション、及びエアタクシーのトランスポンダ及び通信への完全アクセスを有する都市航空交通情報領域におけるＡＳＵの特定の動作は、以下の代表的なステップを実行する：
ａ．ステップ１１０５において、ＡＳＵは、飛行情報領域中の各エアタクシーの基準編隊空域を確立し、経度、緯度、及び高度の３つ全ての次元にわたりリスクトリガーを設定する。
ｂ．次にステップ１１０６において、ＡＳＵはエリア制御センター入力（ＧＰＳ並びに関連するセンサ及びデータ）からの情報を収集することに続き、ステップ１１０７において、リスクリミットがトリガーされた場合に応答するように準備し、その他の場合、システムは引き続きモニタする。
ｃ．リスクリミットがトリガーされ、基準編隊空域侵入が目前に迫っている場合、ステップ１１０８において、ＡＳＵは、予測される侵入のモデルを生成し、ステップ１１０９において、侵入発生の判断の確認を持つ。ステップ１１１０において、エアタクシー衝突のリスクがあるほど急なペースで侵入発生が確認された場合、ＡＳＵは、関わるエアタクシーについてパイロットに警告し、指揮している各パイロットに全てのエアタクシーに搭載されたオンボード検出・回避（ＤＡＡ）システム１１１１に頼るように指示し、それにより、状況を認識した個々のパイロットが関連リスクに直接対処することができる。
ｄ．ステップ１１１２において、追加のエアタクシーが潜在的に関わる動的状況で、空域の監視を特に継続して、任意の追加の侵入又はこれもまた管理する必要がある、侵入リスクのトリガーを検出する。
ｅ．ステップ１１１３において、侵入空域が進化し続けるにつれて、全体侵入空域モデリング及びステータスは常時更新される。
ｆ．次いでステップ１１１４において、ＡＳＵは次いで、危険に曝されている各エアタクシーの侵入空域の重心場所を生成し、次いでステップ１１１５において、重心位置を使用して、標的分離ベクトルを設定する。
ｇ．ステップ１１１６において、航空交通コントローラがエアタクシーへの自動命令を設定又は無効にすることができ、ステップ１１１７において表示のみ又はステップ１１１８において表示及び指示をサポートする。
ｈ．図１２における点線境界１１１９は、一実施形態による、自律分離ユニットの都市航空交通情報領域／航空交通制御デプロイにおけるＡＳＵ動作の範囲を記す。

【0052】

[65] 句「少なくとも１つ」、「１つ又は複数」、「又は」、及び「及び／又は」は、実施の中で接続語及び離接語の両方であるオープンエンド表現である。例えば、表現「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣの１つ又は複数」、「Ａ、Ｂ、又はＣの１つ又は複数」、「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」、及び「Ａ、Ｂ、又はＣ」の各々は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを一緒に、Ａ及びＣを一緒に、Ｂ及びＣを一緒に、又はＡ、Ｂ、及びＣを一緒に意味する。

【0053】

[66] 用語「ａ」又は「ａｎ」エンティティは、そのエンティティの１つ又は複数を指す。したがって、用語「ａ」（又は「ａｎ」）、「１つ又は複数」、及び「少なくとも１つ」は、本明細書において同義で使用することができる。用語「備える（comprising）」、「含む（including）」、及び「有する（having）」が同義で使用できることにも留意されたい。

【0054】

[67] 本明細書で論じられるステップ、機能、及び動作のいずれも連続して自動的に実行することができる。

【0055】

[68] 本開示の例示的なシステム及び方法について計算デバイスに関連して説明した。しかしながら、本開示を不必要に曖昧にしないように、先の説明は幾つかの既知の構造及びデバイスを省いている。この省略は限定として解釈されるべきではない。特定の詳細が、本開示の理解を提供するために記載されている。しかしながら、本開示が、本明細書に記載される特定の詳細を超えて多様な方法で実施可能であることを理解されたい。

【0056】

[69] さらに、本明細書に示される例示的な態様は、同じ場所にあるシステムの種々の構成要素を示すが、システムの特定の構成要素は、リモートに、ＬＡＮ及び／又はインターネット等の分散ネットワークの個別の部分に配置することもでき、又は専用システム内に配置することもできる。したがって、システムの構成要素は、結合されて、サーバ、通信デバイス等の１つ若しくは複数のデバイスにすることもでき、又はアナログ及び／又はデジタル電気通信ネットワーク、パケット交換ネットワーク、若しくは回線交換ネットワーク等の分散ネットワークの特定のノードに一緒に配置してもよいことを理解されたい。先の説明から、計算効率を理由として、システムの動作に影響せずに、システムの構成要素を構成要素の分散ネットワーク内の任意のロケーションに配置することができることが理解されよう。

【0057】

[70] さらに、要素を接続する種々のリンクは有線リンク、無線リンク、それらの任意の組合せ、又は接続された要素にデータを供給及び／又は通信することが可能な他の任意の既知の若しくは後に開発される要素であることができることを理解されたい。これらの有線リンク又は無線リンクは、セキュアリンクであることもでき、暗号化情報を通信することが可能であり得る。例えば、リンクとして使用される伝送媒体は、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバを含め、電気信号の任意の適した搬送波であることができ、電波及び赤外線データ通信中に生成される等の音波又は光波の形態をとり得る。

【0058】

[71] フローチャートは特定順序のイベントに関連して論じられ示されたが、開示される構成及び態様の動作に実質的に影響することなく、この順序への変更、追加、及び省略を行うことができることを理解されたい。

【0059】

[72] 本開示の幾つかの変形及び変更を使用することができる。本開示の幾つかの特徴を、他の特徴を提供せずに提供することが可能である。

【0060】

[73] 更に別の構成において、本開示のシステム及び方法は、専用コンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ及び周辺集積回路要素、ＡＳＩＣ又は他の集積回路、デジタル信号プロセッサ、ハードワイヤード電子回路又は離散要素回路等の論理回路、ＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、ＰＡＬ等のプログラマブル論理デバイス又はゲートアレイ、専用コンピュータ、任意の同等手段と併せて実施することができる。一般に、本明細書に示される方法論を実施することが可能な任意のデバイス又は手段を使用して、本開示の種々の態様を実施することができる。本開示に使用することができる例示的なハードウェアは、コンピュータ、ハンドヘルドデバイス、電話（例えばセルラ、インターネット対応、デジタル、アナログ、ハイブリッド等）、及び当技術分野で既知の他のハードウェアを含む。これらのデバイスの幾つかは、プロセッサ（例えば１つ又は複数のマイクロプロセッサ）、メモリ、不揮発性ストレージ、入力デバイス、及び他のデバイスを含む。さらに、限定ではなく、分散処理又は構成要素／オブジェクト分散処理、並列処理、又は仮想マシン処理を含む代替のソフトウェア実施態様も、本明細書に記載の方法を実施するように構築することができる。

【0061】

[74] 更に別の構成において、開示される方法は、多様なコンピュータ又はワークステーションプラットフォームで使用することができるポータブルソースコードを提供するオブジェクト又はオブジェクト指向ソフトウェア開発環境を使用してソフトウェアと併せて容易に実施し得る。代替的には、開示されるシステムは、標準論理回路及びＶＬＳＩ設計を使用して部分的に又は完全にハードウェアで実施し得る。本開示によるシステムの実施にソフトウェアが使用されるか、それともハードウェアが使用されるかは、システムの速度及び／又は効率要件、特定の機能、及び利用される特定のソフトウェア又はハードウェアシステム、マイクロプロセッサ、又はマイクロコンピュータシステムに依存する。

【0062】

[75] 更に別の構成において、開示される方法は、記憶媒体に記憶され、コントローラ及びメモリ、専用コンピュータ、マイクロプロセッサ等と協働して、プログラムされた汎用コンピュータで実行することができるソフトウェアで部分的に実施し得る。これらの場合、本開示のシステム及び方法は、アプレット、JAVA（登録商標）、又はＣＧＩスクリプト等のパーソナルコンピュータに組み込まれたプログラムとして、サーバ又はコンピュータワークステーションに常駐するリソースとして、専用測定システム、システム構成要素に組み込まれたルーチン等として実施することができる。システムは、システム及び／又は方法をソフトウェア及び／又はハードウェアシステムに物理的に組み込むことによって実施することもできる。

【0063】

[76] 本開示は、規格及びプロトコルが記載される場合、規格及びプロトコルに限定されない。本明細書で触れられていない他の同様の規格及びプロトコルが存在し、本開示に含まれる。さらに、本明細書で触れられた規格及びプロトコル並びに本明細書で触れられていない他の同様の規格及びプロトコルは、基本的に同じ機能を有するより高速又はより効率的な均等物によって周期的に取って代わられる。同じ機能を有するそのように取って代わった規格及びプロトコルは、本開示に含まれる均等物と見なされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】