特表 2022-521344 無人交通管理インフラを監視するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-06

(54)【発明の名称】無人交通管理インフラを監視するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G08G 5/00 20060101AFI20220330BHJP

   G01C 21/34 20060101ALI20220330BHJP

   G16Y 10/40 20200101ALI20220330BHJP

   G16Y 20/20 20200101ALI20220330BHJP

   G16Y 40/60 20200101ALI20220330BHJP

【ＦＩ】

G08G5/00 A

G01C21/34

G16Y10/40

G16Y20/20

G16Y40/60

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021549449

(86)(22)【出願日】2020-02-18

(85)【翻訳文提出日】2021-10-12

(86)【国際出願番号】 US2020018566

(87)【国際公開番号】W WO2020172121

(87)【国際公開日】2020-08-27

(31)【優先権主張番号】16/707,682

(32)【優先日】2019-12-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/808,496

(32)【優先日】2019-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521371061

【氏名又は名称】アヴェオプト，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】カーン，アーサー

【テーマコード（参考）】

2F129

5H181

【Ｆターム（参考）】

2F129AA11

2F129CC02

2F129CC03

2F129CC07

2F129DD20

2F129DD53

2F129DD57

2F129DD66

2F129EE52

2F129FF02

2F129FF12

2F129FF15

2F129FF20

2F129FF32

2F129FF57

2F129GG18

2F129HH02

2F129HH04

2F129HH12

5H181AA26

5H181BB04

5H181BB05

5H181BB20

5H181CC12

5H181CC14

5H181CC27

5H181FF04

5H181FF07

5H181FF10

5H181FF13

5H181FF27

5H181LL04

5H181LL09

5H181MC15

(57)【要約】

１つ又は複数の無人交通管理（ＵＴＭ）インフラシステムの性能を確実かつ効率的に監視及び仲裁するためのシステム及び方法が、本明細書で提供される。複数のＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁する方法は、複数のＵＴＭインフラネットワーク間にＵＴＭ仲裁システムを統合するステップであって、ＵＴＭ仲裁システムはＵＴＭインフラネットワークを同時に監視するように動作可能に構成される、ステップと；ＵＴＭインフラネットワークに関連する１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連する情報及び／又はデータを監視するステップと；１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連するデータ及び／又は情報の１つ又は複数の不整合の存在又は不在を検出するステップと；１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連するデータ及び／又は情報の少なくとも１つの不整合の存在を検出することに応じて、調整活動を開始するステップと；を含む、複数のＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁するステップとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無人航空機交通管理システムであって：
無人航空機（ＵＡＶ）と無線通信インフラとの間、及び前記無人航空機と衛星通信インフラとの間の信号性能を決定するためのセンササブシステムと；
前記センササブシステムから信号を受信するコンピューティングデバイスを含み、前記通信インフラの相対的な性能基準に応じて、無線インフラ又は衛星通信を用いる前記無人航空機の追跡を切り替えるための性能仲裁モジュールを有するコントローラと；を有する、
システム。

【請求項2】

前記コントローラは、接続性の喪失が検出されると、前記ＵＡＶの追跡を前記通信インフラのいずれかから他方に切り替えるように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記コントローラは、両方の前記通信インフラの性能基準が閾値を下回るときに、前記ＵＡＶに待機パターンに留まるように指示する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記コントローラは、前記無線通信インフラの前記性能基準が閾値を超えるときはいつでも、前記衛星通信インフラから前記ＵＡＶのための前記無線通信インフラに切り替えるように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記コントローラは、両方の前記通信インフラが所定の閾値を下回って劣化したときに、前記ＵＡＶをレーダインフラで追跡する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記コントローラは、特定のＵＡＶの実際の飛行経路における前記特定のＵＡＶの所定の飛行計画からの偏差の大きさを評価し、前記特定のＵＡＶに是正命令を提供するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記コントローラは、潜在的な近接侵入について複数のＵＡＶ飛行経路を監視し、近接侵入を回避するために、前記ＵＡＶの少なくとも１つを再ルーティングするように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記ＵＡＶは、前記ＵＡＶと前記通信インフラの両方との間に接続性の喪失があるときに、待機パターンを維持するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記システムは、記録された条件に対してインフラ性能のライブラリを構築し、計画された飛行経路に沿った通信インフラの劣化を予測するために前記ライブラリを使用し、接続性の喪失又は前記通信インフラの劣化を回避するよう飛行計画を修正するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記システムは、計画された飛行経路に沿った気象状態を監視し、接続性の喪失又は通信の劣化を回避するよう飛行計画を修正するように構成される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

複数の無人交通管理（ＵＴＭ）インフラネットワークを監視及び仲裁するための方法であって：前記複数のＵＴＭインフラネットワーク間にＵＴＭ仲裁システムを統合するステップであって、前記ＵＴＭ仲裁システムは、前記ＵＴＭインフラネットワークを同時に監視するように動作可能に構成される、ステップと；
前記ＵＴＭインフラネットワークに関連する１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連する情報及び／又はデータを監視するステップと；
前記１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連する前記データ及び／又は情報における１つ又は複数の不整合の存在又は不在を検出するステップと；
前記１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連する前記データ及び／又は情報における少なくとも１つの不整合の存在を検出することに応答して、調整活動を開始するステップと；
前記調整活動が開始されたときに、前記１つ又は複数のＵＴＭシステム内の１つ又は複数の無人航空システム（ＵＡＳ）を追跡するためのプライマリソースとしてセカンダリインフラネットワークを識別するステップと;
前記１つ又は複数のＵＴＭシステム内の前記１つ又は複数のＵＡＳに対する修正動作を生成するステップと；
プライマリ機能がいつプライマリインフラネットワークに返され得るかを決定するために前記１つ又は複数のＵＴＭシステム内の複数の前記プライマリインフラネットワーク及び前記セカンダリインフラネットワークの性能を監視するステップと；
前記プライマリインフラネットワークに前記プライマリ機能を返すステップと；を含む、
方法。

【請求項12】

ＵＡＶと無線通信インフラとの間の通信を確立するステップと；
前記ＵＡＶと衛星通信インフラとの間の通信を確立するステップと；
前記ＵＡＶと前記無線通信インフラとの間の及び前記ＵＡＶと前記衛星通信インフラとの間の通信についての信号の可用性、レイテンシ及び性能を評価するコントローラを提供するステップ；
前記無線通信インフラから信号が利用可能であり、無線信号の前記レイテンシ及び前記性能が所定の許容閾値を超える場合、前記無線通信インフラを介して前記ＵＡＶを追跡及び制御するステップと；
前記無線通信インフラからの信号が利用できない、又は前記無線通信インフラからの前記信号の前記レイテンシ若しくは前記性能が所定の閾値を下回る場合、前記衛星通信インフラを介して前記ＵＡＶを追跡及び制御することに切り替えるステップと；
信号が利用可能であり、前記無線通信インフラからの前記信号の前記レイテンシ及び前記性能が前記所定の許容閾値を超える場合、前記無線通信インフラを介して前記ＵＡＶの追跡及び制御することに戻すステップと；を含む、
プロセス。

【請求項13】

前記コントローラは、接続性の喪失が検出されるときに、前記ＵＡＶの追跡を前記通信インフラのいずれかから他方に切り替えるように構成される、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項14】

前記コントローラは、両方の前記通信インフラの性能基準が閾値を下回るときに、前記ＵＡＶに待機パターンに留まるように指示する、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項15】

前記コントローラは、前記無線通信インフラの性能基準が閾値を超えるときはいつでも、前記衛星通信インフラから前記ＵＡＶの前記無線通信インフラに切り替えるように構成される、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項16】

前記コントローラは、両方の前記通信インフラが所定の閾値を下回って劣化したときに、前記ＵＡＶをレーダインフラで追跡する、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項17】

前記コントローラが、特定のＵＡＶの実際の飛行経路における前記特定のＵＡＶの所定の飛行計画からの偏差の大きさを評価し、前記特定のＵＡＶに是正命令を提供するように構成される、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項18】

前記コントローラは、潜在的な近接侵入について複数のＵＡＶ飛行経路を監視し、近接侵入を回避するために、前記ＵＡＶの少なくとも１つを再ルーティングするように構成される、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項19】

前記ＵＡＶは、前記ＵＡＶと前記通信インフラの両方との間に接続性の喪失があるときに、待機パターンを維持するように構成される、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項20】

前記システムは、記録された条件に対してインフラ性能のライブラリを構築し、計画された飛行経路に沿った通信インフラの劣化を予測するために前記ライブラリを使用し、接続性の喪失又は前記通信インフラの劣化を回避するよう飛行計画を修正するように構成される、
請求項１２に記載のプロセス。

【請求項21】

前記システムは、計画された飛行経路に沿った気象状態を監視し、接続性の喪失又は通信の劣化を回避するよう飛行計画を修正するように構成される、
請求項１２に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、2019年2月21日に出願された米国仮出願第62/808,496号及び2019年12月9日に出願された米国出願第16/707,682号に対する優先権を主張するものであり、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、無人航空機交通管理（ＵＴＭ）インフラネットワークを監視及び仲裁する（arbitrating）ためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

無人航空機システム（ＵＡＳ）の急速な拡散は、そのようなシステムの共有空域への統合に適したシステム及び方法を必要とする。小型ＵＡＳの共有空域への統合に関連する最も重要な課題の一つは、効果的な無人交通管理（unmanned traffic management）（ＵＴＭ）である。現在、ＵＡＳの種類にかかわらず、ＵＡＳの広範な使用を可能にし、安全に管理するために使用されるインフラ（infrastructure）には多くの制限がある。多くのＵＡＳのサイズ及び高度は、監視レーダなどの従来の航空交通管制システムが不適切であるようなものである。レーダ技術は、特に障害物がある場合、低高度でのＵＡＳ交通を監視することが困難である。その結果、無線及びＳＡＴＣＯＭなどの他の種類のインフラネットワークが、適切なレベルのカバレッジ（coverage）を確実にするためにレーダと共に使用される。

【0004】

飛行計画（flight plans）などの従来のＵＴＭシステムは、飛行計画によるビークル（vehicle）追跡、モノのインターネット入力などを扱う。しかし、これらのソリューションは、動作のための無線インフラネットワークに依存し、これは制限をもたらす。第１に、無線インフラネットワークは、地理的及び地形上の問題、現在の及び増大する容量の必要性を満たすことができないこと、気象条件などのために、通常の使用をサポートする上でのその有効性がしばしば不十分である。私たちは皆、さまざまな理由で信号の消失を経験している。無線インフラだけでは、運用中のＵＡＳの膨大な数を追跡できるほど十分ではない。これは、ＵＡＳがある場所から別の場所へ移動するとき、信号の損失及び性能の劣化をもたらす。

【0005】

したがって、ＵＴＭインフラシステムのパフォーマンスを監視及び仲裁するための信頼性が高く、効果的なソリューションに対するニーズがある。

【発明の概要】

【0006】

１つ又は複数のＵＴＭインフラシステムのパフォーマンスを確実かつ効率的に監視及び仲裁するためのシステム及び方法が、本明細書で提供される。

【0007】

例示的な実施形態では、複数のＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁するための方法は、複数のＵＴＭインフラネットワーク間にＵＴＭ仲裁システムを統合するステップであって、ＵＴＭ仲裁システムは、ＵＴＭインフラネットワークを同時に監視するように動作可能に構成される、ステップと；１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連するデータ及び／又は情報における１つ又は複数の不整合（inconsistencies）の存在又は不在を検出するステップと；１つ又は複数のＵＴＭシステムに関連するデータ及び／又は情報における少なくとも１つの不整合の存在を検出することに応じて調整活動（reconciliation activity）を開始するステップと；調整活動が開始されたときに、１つ又は複数のＵＴＭシステム内の１つ又は複数の無人航空システム（ＵＡＳ）を追跡するためのプライマリ（primary）ソースとして、セカンダリ（secondary）インフラネットワークを識別するステップと；１つ又は複数のＵＴＭシステム内の１つ又は複数のＵＡＳに対して修正動作を生成するステップと；いつプライマリインフラネットワークにプライマリ機能が返され得るかを決定するために１つ又は複数のＵＴＭシステム内の複数のプライマリインフラネットワーク及びセカンダリインフラネットワークの性能を監視するステップと；プライマリインフラネットワークにプライマリ機能を返すステップと；を含む、複数の無人交通管理（ＵＴＭ）インフラネットワークを監視及び仲裁するステップを伴う。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本開示の上記の利点及び他の利点は、添付の図面に照らして考察すると、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。

【0009】

【図1】ＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁するための例示的なシステムの概略図である。

【0010】

【図2】図１のシステムを使用してＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁するための例示的な方法のフローチャートである。

【0011】

【図3】ＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁するための別の例示的なシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、明示的に反対の規定がある場合を除き、種々の代替の配向及びステップシーケンスを想定することができることが理解されるべきである。添付の図面に示され、明細書に記載された特定の装置及びプロセスは、本明細書に開示及び定義された本発明の概念の単なる例示的な実施形態であることも理解される。従って、開示された様々な実施形態に関連する特定の寸法、方向又は他の物理的特徴は、特に明記しない限り、限定するものであるとはみなされない。

【0013】

以下の詳細な説明では、請求項に記載された主題に定義された例の完全な理解を提供するために、また、本明細書に記載された例をどのように作製し、使用するかの例として、多数の特定の詳細が記載されている。しかしながら、請求項に記載された主題は、そのような特定の詳細に限定されることを意図しておらず、そのような特定の詳細を必要とせずに実施され得ることは、当業者によって理解されるであろう。他の例では、良く知られた方法、手順、及び成分は、請求項に記載された主題によって定義される発明を不明瞭にしないように詳細には説明されていない。以下の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータ及び／又はコンピューティングシステムメモリ内などのコンピューティングシステム内に記憶されたデータビット及び／又はバイナリデジタル信号上のアルゴリズム及び／又は操作の記号表現の観点から提示される。アルゴリズムは、本明細書では、概して、自己矛盾のない操作のシーケンス及び／又は所望の結果をもたらす類似の処理であると考えられる。操作及び／又は処理は、記憶、転送、結合、比較及び／又は他の方法で操作されるように構成された電気信号及び／又は磁気信号の形態をとり得る。これらの信号をビット、データ、値、要素、記号、文字、用語、数、数値等と呼ぶことは、主として一般的な用法の理由から、時には便利であることが証明されている。しかしながら、これらの用語及び類似の用語のすべては、適切な物理量に関連付けられるべきであり、単に便利なラベルであることを理解すべきである。特に断らない限り、以下の説明から明らかなように、本明細書全体を通して「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「決定」及び／又は同等物のような用語を使用する議論は、コンピューティングプラットフォームのプロセッサ、メモリ、レジスタ、及び／又は他の情報ストレージ、送信、及び／又は表示装置内の物理的電子量及び／又は磁気量及び／又は他の物理量として表されるデータを操作及び／又は変換するコンピュータ又は類似の電子コンピューティングデバイスのようなコンピューティングプラットフォームの動作及び／又はプロセスを指すことが理解される。

【0014】

特に断らない限り、以下の説明から明らかなように、本明細書全体を通してコンピューティングプラットフォームは、コンピューティングプラットフォームのプロセッサ、メモリ、レジスタ、及び／又は他の情報ストレージ、送信、受信及び／又は表示装置内の物理的、電子的、及び／又は磁気的量及び／又は他の物理的量によって表されるデータを操作及び／又は変換する、コンピュータ又は類似のコンピューティングデバイスなどのデバイスを含むが、これらに限定されないことが理解される。従って、コンピューティングプラットフォームは、信号の形態でデータを処理及び／又は記憶する能力を含むシステム、デバイス、及び／又は論理構成体を指す。従って、この文脈において、コンピューティングプラットフォームは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。ユーザが特定の動作を実行するようにコンピューティングプラットフォームに指示することが記載されている場合、「指示する」とは、ユーザによる選択又は動作の結果としてタスクを実行するように指示すること、又はタスクを実行させることを意味し得ることが理解される。ユーザは、例えば、キーを押すこと、マウスをクリックすること、ポインタを操作すること、タッチパッドに触れること、タッチスクリーンに触れること、タッチスクリーンのジェスチャ動作を行うこと、スクリーン上で電子ペン装置を操作すること、音声コマンドを言語化すること、及び／又は可聴音によってを含む、選択肢の表示を介して、例えば、コンピューティングプラットフォームに一連の動作を開始するように指示し得る。ユーザはエンドユーザを含み得る。

【0015】

一部によってフロー図とも呼ばれるフローチャートは、いくつかの例の特定の態様を説明するために、本明細書のいくつかの図において使用される。それらが示す論理は、あらゆる可能性、すべての可能性、あるいはほとんどの可能性を網羅することを意図したものではない。それらの目的は、本明細書に開示された特定の事項に関する本開示の理解を促進するのを助けることである。この目的のために、本開示の教示を不明瞭にしないように、多くの良く知られた技術及び設計選択は、本明細書において繰り返されない。

【0016】

本明細書を通して、「システム」という用語は、少なくとも部分的に特定の文脈に依存して、本明細書に開示された主題を実施する任意の方法、プロセス、装置、及び／又は他の特許可能な主題を含むと理解され得る。本明細書に記載の主題は、ハードウェア及び／又はファームウェアと組み合わせて、ソフトウェアで実装され得る。例えば、本明細書に記載の主題は、ハードウェアプロセッサによって実行されるソフトウェアで実装され得る。

【0017】

本明細書では、ＵＡＳのためのＵＴＭ仲裁システム（ＵＰＡＳ）を介してＵＴＭインフラシステムを信頼性が高く、効果的に監視、追跡、及び仲裁することを可能にする方法及びシステムが提供される。ＵＴＭ仲裁システムは、その場所（例えば、緯度、経度、高度）及び他の無人航空機の位置に対するＵＡＶの位置を追跡することなど、様々な目的のために無人航空機（ＵＡＶ）とＵＴＭインフラシステム（ＵＰＡＳ）との間の接続性を監視すること；様々なＵＴＭインフラシステム間の差異／不整合について及びＵＴＭインフラシステムの性能レベル及び性能劣化について、ＵＴＭ飛行計画管理システムなどのＵＴＭインフラシステム（例えば、無線、レーダ、衛星）を監視することなどの１つ又は複数のサービスを提供し得る。また、ＵＰＡＳの方法は、ＵＴＭインフラシステムの測定されたパフォーマンスレベルに応じて、プライマリＵＴＭインフラシステムを使用することからセカンダリ／バックアップＵＴＭインフラシステムを使用することに切り替える。

【0018】

図１を参照すると、図１は、ＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁するための例示的なシステム１００の概略図を示す。システム１００は、ＵＴＭ仲裁システム１１０、１つ又は複数のＵＡＳ１２０、ＵＴＭシステム１３０、及び１つ又は複数のインフラネットワーク１６０を含む。ＵＴＭ仲裁システム１１０は、１つ又は複数のＵＰＡＳサーバ１９０を含む。１つ又は複数のＵＰＡＳサーバ１９０は、限定されるものではないが、コンピュータ、タブレット、デスクトップ、ラップトップ、スマートフォン、時計、又はＵＰＡＳサーバ１９０と通信することができる他のデバイスなどのコンピューティングデバイスであり得る。

【0019】

一実施形態では、ＵＴＭ仲裁システム１１０はまた、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０上に配置された１つ又は複数のセンサ１７０を検出するように動作可能に構成されたセンサ検出システム１８０を含む。

【0020】

図１に最も良く示されているように、非限定的な例として、ＵＴＭ仲裁システム１１０はまた、性能分析ツール１９２と、記録された条件（すなわち、天候、時刻、地理的／地形的条件など）に対するインフラ性能のライブラリを構築し、その後、評価及び仲裁（arbitration）をサポートする分析機能の一部としてその情報を使用するように動作可能に構成された機械学習予測ツール１９４とを含む。性能分析ツール１９２は、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０の性能を監視するように動作可能に構成される。

【0021】

ＵＴＭシステム１３０は、任意の既知のＵＴＭシステムであり得、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０を介して１つ又は複数のＵＡＳ１２０と通信する１つ又は複数のＵＴＭサーバ１５０を含み得る。１つ又は複数のＵＴＭサーバ１５０は、限定されるものではないが、コンピュータ、タブレット、デスクトップ、ラップトップ、スマートフォン、時計、又はＵＴＭサーバ１５０と通信可能な他のデバイスなどのコンピューティングデバイスであり得る。一実施形態では、１つ又は複数のセンサ１７０は、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０内に統合され得る。図１及び図３に最も良く示されているように、いくつかの実施形態では、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０は、レーダインフラネットワーク、衛星通信（ＳＡＴＣＯＭ）インフラネットワーク、無線ネットワーク（例えば、セルラー電話ネットワーク、インターネット又はローカルエリアネットワーク）、及び／又はそれらの任意の組み合わせであり得る。ＳＡＴＣＯＭインフラネットワークの非限定的な例は、分散ＳＡＴＣＯＭインフラネットワーク及びコンステレーションＳＡＴＣＯＭインフラネットワークである。さらに他の実施形態では、有線及び無線通信チャネルなどの他の形態の通信が使用されてもよい。

【0022】

図１及び図３に最も良く示すように、１つ又は複数のＵＴＭサーバ１５０は、インフラネットワーク１６０を介して、地上管制などの１つ又は複数の航空交通管理装置１４０と通信し得る。ＵＴＭシステム１３０の１つ又は複数のＵＴＭサーバ１５０は、飛行を認可し、飛行全体を通して継続的に飛行を調整し、１つ又は複数の航空交通管理装置１４０とのリアルタイム通信を可能にし、アクティブＵＡＳ１２０のデータベースを維持するように構成され得る。

【0023】

１つ又は複数のＵＡＳ１２０は、例えば、ＵＡＶ、無人航空機装置、及び小型無人航空機システム（ｓＵＡＳ）を含む、飛行を目的とする任意の無人機（unmanned vehicle）ビークルを含み得る。ＵＴＭシステム１３０は、１つ又は複数のＵＡＳ１２０からのデータを受信するように構成され得る。非限定的な例では、データは、現在の位置、速度などのような飛行データ及び／又は位置データであり得る。飛行データの非限定的な例は、ＵＡＳ１２０の予想される飛行、飛行目的、現在位置、飛行経路／パターン、飛行エリア、飛行時間、飛行持続時間、及び／又はそれらの組み合わせに関するデータであり得る。

【0024】

１つ又は複数のインフラネットワーク１６０は、ＵＴＭ仲裁システム１１０内の１つ又は複数のプライマリインフラネットワーク１６０Ａ又は１つ又は複数のセカンダリインフラネットワーク１６０Ｂのいずれかであり得る。１つ又は複数のプライマリインフラネットワーク１６０Ａは、１つ又は複数のＵＡＳ１２０の使用を管理するように構成されたメイン／オリジナルインフラネットワークを指す。１つ又は複数のセカンダリインフラネットワーク１６０Ｂは、特定の状況下で１つ又は複数のＵＡＳ１２０の使用を管理するように構成されたバックアップインフラネットワークを指す。

【0025】

一実施形態では、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、１つ又は複数のセンサ１７０を介して、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０と通信する。ＵＴＭ仲裁システム１１０は、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０のパフォーマンスを監視するように動作可能に構成される。１つ又は複数のインフラネットワーク１６０は、同時に、リアルタイムで監視され得る。

【0026】

図２を参照すると、図２は、ＵＴＭインフラネットワークを監視及び仲裁するための例示的な方法２００のフローチャートを示す。ブロック２１０に示されるように、方法２００は、ＵＴＭ仲裁システム１１０が１つ又は複数のインフラネットワーク１６０の同時モニタリングを可能にするようにＵＴＭシステム１３０の１つ又は複数のインフラネットワーク１６０の各々と統合するときに開始される。非限定的な例では、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０は、無線インフラネットワーク及びＳＡＴＣＯＭインフラネットワークはレーダインフラネットワークのうちの１つであり、これらはハイブリッドインフラネットワークとして知られ得る。

【0027】

一実施形態では、ＵＴＭ仲裁システム１１０のインフラネットワーク１６０のうちの１つ又は複数への統合は、ＵＴＭ仲裁システム１１０をインフラネットワーク１６０のうちの１つ又は複数に物理的に収容することを含む。また、インフラネットワーク１６０及びインターネットを介して利用可能なものなどの外部システムにおける１つまたは複数のＡＰＩは、ＵＴＭ仲裁システム１１０とハイブリッドインフラなどのインフラネットワーク１６０との間の統合を可能にするためにシステム１００で使用され得る。

【0028】

一実施形態では、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、飛行計画、ビークル識別、及び／又はビークル間近接追跡を含むが、これらに限定されない、ＵＴＭシステム１３０の様々なパラメータの監視を可能にするように、プライマリインフラネットワーク１６０Ａを介して外部システムと統合する。外部システムの非限定的な例は、資産管理ソフトウェア、モノのインターネット、及び天気更新である。

【0029】

ＵＴＭ仲裁システム１１０が１つ又は複数のインフラネットワーク１６０と統合すると、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、ブロック２２０に示すように、ＵＴＭシステム１３０に関連する情報及び／又はデータを監視する。１つ又は複数のＵＰＡＳサーバ１９０は、ＵＴＭシステム１３０の異なる構成要素間に不整合があるかどうかを決定するために、分析及び機械学習アルゴリズムなどのアルゴリズムを用いて、この情報及び／又はデータをリアルタイムで処理及び分析する。これは、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０の性能を評価するために行われる。いくつかの実施形態では、ＵＴＭシステム１３０で分析される構成要素のいくつかは、飛行計画対物理的なビークルの追跡／位置決め、対ビークル間の接続性、対気象状況報告及び予報である。そのような構成要素の非限定的な例は、計画対ビークル追跡の差異を考慮した飛行計画の変更の通知である。

【0030】

１つ又は複数のインフラネットワーク１６０に関して、１つ又は複数のＵＰＡＳサーバ１９０は、セカンダリインフラネットワーク１６０Ｂに関連するデータ及び／又は情報と比較して、プライマリインフラネットワーク１６０Ａに関連するデータ及び／又は情報を分析する。これは、信号の連続性、カバレッジ、及び１つ又は複数のインフラネットワーク１６０に関連する任意のレイテンシの問題を監視することを含み得る。非限定的な例では、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、１つ又は複数のインフラネットワーク１６０との統合の状態を監視する統合プロトコルを有し得る。

【0031】

ブロック２３０に示されるように、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、プライマリインフラネットワーク１６０Ａとセカンダリインフラネットワーク１６０Ｂとの間以外に、情報ソース間のデータ及び／又は情報に不整合があるかどうかを判定する。１つ又は複数の不整合がある場合、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、ブロック２４０に示すように、調整活動（reconciliation activity）を開始する。一実施形態では、調整活動は、種々の異なるソースから取得及び処理されたデータ及び／又は情報に対して適用される重み付け及び確率モデリングに基づいて定義され得る。調整活動が発生している間、ＵＴＭシステム１３０のためのプライマリトラッキング機能は、プライマリインフラネットワーク１６０Ａからセカンダリインフラネットワーク１6０Ｂに移され得る。

【0032】

ＵＴＭ仲裁システム１１０が、情報ソース間のデータ及び／又は情報に不整合を検出しない場合、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、ブロック２５０に示すように、調整活動を開始しない。

【0033】

データ／情報の不整合がプライマリインフラネットワーク１６０Ａから発せられることをＵＴＭ仲裁システム１１０が決定した場合、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、ブロック２６０に示すように、セカンダリインフラネットワーク１６０Ｂを、１つ又は複数のＵＡＳ１２０を追跡するためのプライマリソースとして識別する。プライマリインフラネットワーク１６０Ａにおける不整合は、プライマリインフラネットワーク１６０Ａの所定の許容レベルを超える劣化又はプライマリインフラネットワーク１６０Ａのパフォーマンスの中断に起因し得る。非限定的な例では、無線インフラネットワークは、元のプライマリネットワーク１６０Ａであり、ＳＡＴＣＯＭ及びレーダネットワークは、元のセカンダリインフラネットワーク１６０Ｂである。セカンダリ／バックアップインフラネットワークに移行するかどうかを決定する際にＵＴＭ仲裁システム１１０の１つ又は複数のＵＰＡＳサーバ１９０によって分析されるデータ及び／又は情報のいくつかは、環境における１つ又は複数のＵＡＳ１２０の位置決め、ビークル近接監視（すなわち、衝突回避）、及び無線ネットワークの容量に関連する。

【0034】

位置決め不整合によるＵＴＭシステム１３０の性能追跡の非限定的な例としては、以下が挙げられる：
・ 追跡／位置決めデータをソースからのデータと比較することによるプライマリインフラネットワーク１６０Ａ（すなわち、無線ネットワーク）対元のセカンダリインフラネットワーク１６０Ｂ（すなわち、ＳＡＴＣＯＭ又はレーダネットワーク）；
・ セカンダリ情報ソースからのＵＴＭシステム１３０における届出飛行計画に基づく１つ又は複数のインフラネットワーク１６０対モノのインターネット；
・ 他のソースからのデータに基づく１つ又は複数のＵＡＳ１２０対１つ又は複数のインフラネットワーク１６０対モノのインターネット；及び
・ ビークル対ビークル近接位置。

【0035】

一実施形態では、ＵＴＭ仲裁システム１１０が、ＵＴＭシステム１３０のプライマリネットワーク１６０Ａとセカンダリネットワーク１６０Ｂとの間のデータ及び／又は情報の不整合を識別する場合、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、ブロック２７０に示されるように、環境中の１つ又は複数のＵＡＳ１２０のための飛行待機パターン（holding pattern）などの是正措置（corrective action）を開始し得る。飛行待機パターンは、１つ又は複数のＵＡＳ１２０の飛行制御とＵＴＭ仲裁システム１１０との間の統合によって実行され得る。その後、不整合が調整され、適切な是正措置がとられるまで、飛行待機パターンは維持され得る。

【0036】

次に、ＵＴＭ仲裁システム１１０は、性能分析ツール１９２を介して、ブロック２８０に示すように、ＵＴＭシステム１３０がプライマリネットワーク１６０Ａにプライマリ機能を戻すことが安全であるかどうかを決定するために、ＵＴＭシステム１３０の元のプライマリネットワーク１６０Ａ及びセカンダリネットワーク１６０Ｂのパフォーマンスを同時に監視し得る。一実施形態では、プライマリネットワーク１６０Ａの性能が所定の時間の間所定の許容可能なレベルに戻ったこと、及びプライマリネットワーク１６０Ａの性能低下が天候などの外力の結果であるとＵＴＭ仲裁システム１１０が判断した場合、プライマリネットワーク１６０Ａは、ブロック２９０に示すように、ＵＴＭシステム１３０のプライマリ機能を再開する。

【0037】

一実施形態では、プライマリネットワーク１６０Ａの性能が所定の時間の間に所定の許容可能なレベルに戻っていない又はプライマリネットワーク１６０Ａの性能低下が外力の結果ではなかったとＵＴＭ仲裁システム１１０が判断した場合、セカンダリネットワーク１６０Ｂは、ブロック２９５に示すように、ＵＴＭシステム１３０の主なソースとして機能し続ける。

【0038】

ＵＴＭ仲裁システム１１０によって識別される不整合の種類及び量に応じて、是正措置の非限定的な例としては、以下を含み得る：
・ プライマリインフラネットワーク１6０Ａの性能に基づく、プライマリインフラネットワーク１6０Ａ（すなわち、無線ネットワーク）から、元のセカンダリインフラネットワーク１6０Ｂ（すなわち、ＳＡＴＣＯＭ又はレーダネットワーク）に切り替えること、性能の改善に応じて、プライマリインフラネットワーク１6０Ａに戻って切り替える能力を伴う；
・ 不整合及び／又は必要な飛行修正及び結果に基づいて、ＵＴＭシステム１３０の飛行計画を修正すること；及び
・ 必要な動作回避に対してビークル間の距離を延ばすためにビークル間の衝突回避を無効又は修正すること。

【0039】

いくつかの例では、不整合のデータソース間のＵＴＭ仲裁システム１１０を使用する仲裁は、最初に、大多数のデータソースにわたる一貫したデータに基づく。データソースの中に過半数が存在しない場合、不整合の調整は、最も重要なものから列挙された以下に基づいて決定され得る：
・ データの重み付け係数、確率アルゴリズムなどを含むが、これらに限定されない様々な変数を考慮して、特定のデータセットに対して実施される分析；
・ Ｖ２Ｘ；インターネットのコンテキストにおけるビークルの接続性、又は接続産業において「Vehicle to Everything」と呼ばれるようなものを指す。これは、天候、停電（ローリング又はその他）、インフラに関連する資産管理システム（スケジュールされた及びスケジュールされていないメンテナンスなど）など、インターネットから取得した情報／データの外部ソースが含まれる；
・ １つ又は複数のインフラネットワーク１６０；及び
・ ビークル間近接位置決め。

【0040】

特定の実施形態では、システム１００は、センサ検出システム１８０を有し、これは、無人航空機（ＵＡＶ）と無線通信インフラ（例えば、セルラー電話インフラ）との間及びＵＡＶと衛星通信インフラとの間の信号性能を決定するための複数のセンサ１７０を有するセンササブシステムを含む。また、システム１１０は、センササブシステムから信号を受信するコンピューティングデバイス（例えば、性能分析ツール１９２）を有するコントローラ又はＵＴＭ仲裁システム１３０と、通信インフラの相対的な性能基準に応じて無線インフラ又は衛星通信インフラを使用して無人航空機の追跡と無人航空機との通信を切り替えるための性能仲裁モジュール１９５とを含む。センササブシステムは、複数の信号強度メータ、信号レイテンシ検出計算器、及び／又は信号性能を特徴付けるための他のセンサ又はモジュールを含み得る。コントローラは、接続性の喪失が検出されたときに、ＵＡＶの追跡（及び／又はＵＡＶとの通信）をいずれかの通信インフラから他の通信インフラに切り替えるように構成することができる。コントローラは、両方の通信インフラの性能基準が閾値を下回った場合に、ＵＡＶに待機パターンに留まるよう指示するように構成することができる。コントローラは、無線通信インフラの性能基準が閾値を超える場合はいつでも、衛星通信インフラからＵＡＶの無線通信インフラに切り替えるように構成することができる。コントローラは、両方の通信インフラが所定の閾値未満に劣化したときに、レーダインフラでＵＡＶを追跡するように構成することができる。コントローラは、特定のＵＡＶについての所定の飛行計画からの特定のＵＡＶの実際の飛行経路における偏差の大きさを評価し、その特定のＵＡＶに是正命令を提供するように構成することができる。コントローラは、潜在的な近接侵入についてＵＡＶの飛行経路を監視し、近接侵入を回避するためにＵＡＶのうちの少なくとも１つを再ルーティングするように構成することができる。ＵＡＶは、ＵＡＶと通信インフラの両方との間の接続性の喪失がある場合に、待機パターンを維持するように構成することができる。システムは、記録された条件に対してインフラ性能のライブラリを構築するように構成することができ、そのライブラリを使用して、計画された飛行経路に沿った通信インフラの劣化を予測し、接続性の喪失又は通信インフラの劣化を回避するように飛行計画を修正することができる。このシステムは、計画された飛行経路に沿った気象状態を監視し、接続性の喪失又は通信の劣化を回避するよう飛行計画を修正するように構成することができる。

【0041】

本開示の特定の態様において、方法は、ＵＡＶと無線通信インフラとの間の通信を確立するステップと；ＵＡＶと衛星通信インフラとの間の通信を確立するステップと；ＵＡＶと無線通信インフラとの間及びＵＡＶと衛星通信インフラとの間の通信についての信号の可用性、レイテンシ及び性能を評価するコントローラを提供するステップと；無線通信インフラから信号が利用可能であり、無線信号のレイテンシ及び性能が所定の許容閾値を超える場合に、無線通信インフラを介してＵＡＶを追跡及び制御するステップと；無線通信インフラから信号が利用できない、又は無線通信インフラからの信号のレイテンシ若しくは性能が所定の閾値を下回る場合に、衛星通信インフラを介してＵＡＶを追跡及び制御することに切り替えるステップと；信号が利用可能であり、無線通信インフラからの信号のレイテンシ及び性能が所定の許容閾値を超える場合に、無線通信インフラを介してＵＡＶを追跡及び制御することに戻す（switching back）ステップと、を含む。

【0042】

本発明の方法及びシステムは、他の汎用又は特殊目的のコンピューティングシステム環境又は構成で動作可能であり得る。本方法及びシステムと共に使用するのに適し得る良く知られたコンピューティングシステム、環境、及び／又は構成の例は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ラップトップデバイス、マルチプロセッサシステムなどを含むが、これらに限定されない。

【0043】

本明細書に開示されるコンピューティングデバイスは、１つ又は複数のプロセッサ、システムメモリ、及びコンピュータの種々のコンポーネントをシステムメモリに結合するバスを有し得る。コンピューティングデバイスは、リムーバブル及び非リムーバブル媒体などの種々のコンピュータ読取可能媒体を有し得る。システムメモリは、ＲＡＭなど揮発性メモリ、及び／又はリードオンリーメモリなどの不揮発性メモリの形態のコンピュータ読取可能媒体を含むことができる。本方法及びシステムは、機械学習及び反復学習などの人工知能技術を用いてもよい。

【0044】

本明細書に記載され、添付の図面に示された様々な実施形態は、特許請求の範囲に定義される本発明の概念を示す単に例示的な実施形態であることを理解されたい。結果として、記載及び図示された種々の実施形態を組み合わせて、添付の特許請求の範囲に定義された発明概念を形成することができることが理解されるべきである。

【0045】

特許法の規定に従い、本発明は、好ましい実施形態を表すと考えられるものを表すように記載されている。しかしながら、本発明は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、具体的に示され説明されたもの以外の方法で実施することができることに留意されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】