航空機の対気速度センサシステム
【課題】異なる有利な実施形態により、航空機の対気速度を識別する装置及び方法を提供する。
【解決手段】この装置は、複数のピトー静圧管１０８からなる。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステム１１０からなる。複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサ１１２からなる。光検出及び測距センサは第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管から生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムから生成された第２データ、及び複数の光検出及び測距センサから生成された第３データのエラーを検出する信号統合システムからなる。
【解決手段】この装置は、複数のピトー静圧管１０８からなる。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステム１１０からなる。複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサ１１２からなる。光検出及び測距センサは第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管から生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムから生成された第２データ、及び複数の光検出及び測距センサから生成された第３データのエラーを検出する信号統合システムからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、センサシステムに関するものであり、さらに具体的には、対気速度センサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機のセンサシステムは、パイロットに飛行データを提供する。これらのセンサシステムは、パイロットに高度、対気速度、機首方位、ピッチ等のデータを提供し、これによりパイロットが航空機を操作することが可能になる。例えば、パイロットは機首方位データを使用して、航空機が、いつ航空機の目的地の方向に飛行しているかを判断することができる。
【０００３】
センサシステムはまた、航空機に搭載されたシステムを制御するコンピュータシステムによっても使用される。例えば、航空機搭載のコンピュータシステムが対気速度を使用して、航空機の速度及び安定性を制御することができる。
【０００４】
真対気速度とは、航空機が飛行している大気に対する航空機の実際の速度である。較正対気速度とは、航空機搭載のセンサシステムによって識別された航空機の速度である。較正対気速度は真対気速度と、測定の時点で航空機の周囲の空気の圧縮性及び密度の影響に関して修正されていない点が異なる。本明細書で使用されるように、較正対気速度は対気速度と呼称される。
【０００５】
対気速度は、航空機のセンサシステムによって行われる測定の一例である。対気速度を測定するために使用されるセンサシステムにおいては、異なる種類のセンサを使用することが可能である。例えば、ピトー静圧管を使用して対気速度を測定することができる。ピトー静圧管は、航空機周囲の環境における全圧及び静圧を識別することによって対気速度を測定する。
【０００６】
異なる状況によって、センサが測定する対気速度の精度が変化し得る。例えば、対気速度センサの内部又は周囲に氷が蓄積する可能性がある。この氷により、対気速度センサが航空機の対気速度を所望の精度よりも劣る精度で表示し得る。
【０００７】
航空機の対気速度の検出精度が下がると、センサシステムによってパイロット及び／又は機内のコンピュータシステムへ表示されたデータにより、航空機の性能が低下する可能性がある。例えば、対気速度及び他の情報を使用して航空機の速度を許容範囲に維持することができる。対気速度が所望したような精度でない場合、航空機の制御に障害が起きる可能性がある。
【０００８】
したがって、上述した一以上の問題だけでなく、場合により他の問題も考慮に入れた方法及び装置を有することは有利である。
【発明の概要】
【０００９】
異なる有利な実施形態により、航空機の対気速度を識別する装置及び方法が提供される。ある有利な実施形態では、装置が提供される。この装置は複数のピトー静圧管からなる。複数のピトー静圧管は各々第１種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステムから成る。複数の迎え角センサシステムは各々第２種類のセンサであって、第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサから成る。複数の光検出及び測距センサはそれぞれ、第３種類のセンサであり、第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管によって生成される第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成される第２データ、及び複数の光検出及び測距センサによって生成される第３データのエラーを検出する信号統合システムから成る。
【００１０】
別の有利な実施形態では、装置は、複数のピトー静圧管、複数の迎え角センサシステム、複数のベンチュリ管、及び信号統合システムから成る。複数のピトー静圧管は各々第１種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。複数の迎え角センサシステムは各々第２種類のセンサであって、第２データを生成する。複数のベンチュリ管はそれぞれ第３種類のセンサであり、第３データを生成する。信号統合システムは、複数のピトー静圧管によって生成される第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成される第２データ、及び複数のベンチュリ管によって生成される第３データのエラーを検出する。
【００１１】
さらに別の有利な実施形態では、航空機の対気速度を識別する方法が提供されている。複数のピトー静圧管は、航空機の周囲環境の第１全圧値と第１静圧値を生成する。複数の光検出及び測距センサは、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成する。複数の迎え角センサシステムは、航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成する。第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値のエラーは統合されて、統合全圧値及び統合静圧値を形成する。航空機の対気速度は、統合全圧値及び統合静圧値から識別される。
【００１２】
さらに別の有利な実施形態では装置が開示されており、この装置は：
各々が第１種類のセンサであり、第１データを生成する複数のピトー静圧管；
各々が第２種類のセンサであり、第２データを生成する複数の迎え角センサシステム；
各々が第３種類のセンサであり、第３データを生成する複数のベンチュリ管；ならびに
複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数のベンチュリ管によって生成された第３データのエラーを検出する信号統合システム
を備える。
【００１３】
ここで、信号統合システムは、第１データ、第２データ、及び第３データのエラーを検出するために、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体、及びコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されたコンピュータによって読み取り可能なプログラムコードを含む。
【００１４】
さらに、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されたコンピュータによって読み取り可能なプログラムコードを実行する処理装置を含む。
【００１５】
さらに、複数のピトー静圧管が航空機の胴体前部において使用され、複数のベンチュリ管が胴体の翼フェアリング前部において使用される航空機を含む。
【００１６】
ここで、第１データは航空機の周囲環境の第１全圧値と第１静圧値を含み、第２データは航空機の周囲環境の第２全圧値と第２静圧値を含み、第３データは航空機の周囲環境の第３全圧値と第３静圧値を含む。
【００１７】
ここで、複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数のベンチュリ管によって生成された第３データのエラーを修正するように構成されている信号統合システムは、第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値を使用してその環境の第４全圧値を識別し、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値を使用して、航空機の周囲環境の第４静圧値を識別する。
【００１８】
第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値を使用して、その環境の第４全圧値を識別するにあたって、信号統合システムは、第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値から、第１中間値を識別して、その環境の統合全圧値を形成する。
【００１９】
ここで、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値を使用して、その環境の第４静圧値を識別するように構成されている信号統合システムは、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値から第２中間値を識別して、その環境の統合静圧値を形成する。
【００２０】
ここで信号統合システムはさらに、第１中間値及び第２中間値から航空機の対気速度を識別する。
【００２１】
特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態において個別に達成することができる、または下記の説明及び図面を参照することによってさらに詳細を理解することができる更に別の実施形態と組み合わせることができる。
【００２２】
有利な実施形態を特徴づけていると思われる新規特性は添付の請求項に記載されている。有利な実施形態だけでなく、使用の好ましいモード、更なる目的及びその利点はしかしながら、添付の図面と併せて読むときに、本発明の有利な実施形態の下記の詳細説明を参照することによって最適に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は有利な実施形態による航空機の図である。
【図２】図２は有利な実施形態によるデータ処理システムの図である。
【図３】図３は有利な実施形態による対気速度監視環境の図である。
【図４】図４は有利な実施形態によるベンチュリ管の図である。
【図５】図５は有利な実施形態による信号統合システムの図である。
【図６】図６は有利な実施形態による全圧値の図である。
【図７】図７は有利な実施形態による全圧値の第２の図である。
【図８】図８は有利な実施形態による航空機の対気速度を識別するプロセスのフロー図である。
【図９】図９は有利な実施形態によるエラーを検出するプロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで図面、特に図１を選択して見てみると、有利な実施形態による航空機が図示されている。航空機１００は、有利な実施形態を実施することができる航空機の一例である。
【００２５】
航空機１００は、胴体部１０２と尾部１０４からできている。胴体部１０２は、航空機に乗っている乗客と乗務員を収容する航空機１００の本体である。胴体部１０２はまた、飛行データ処理システム１１４も含む。
【００２６】
胴体部１０２はまた、前部１０６も含む。前部１０６は翼１１６の前に位置する胴体部１０２の一領域である。前部１０６は、操縦室１１８及び飛行データ処理システム１１４を含む。
【００２７】
前部１０６はまた、対気速度センサシステム１０８、１１０、１１２、及び１２０も含む。これらの実施例では、対気速度センサシステム１０８は、ピトー静圧管から成り、対気速度センサシステム１１０は、迎え角センサから成る。対気速度センサシステム１１２は、これらの実施形態では光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）センサから成る。対気速度センサシステム１２０は、これらの実施例ではベンチュリ管から成る。
【００２８】
対気速度センサシステム１１０は、航空機１００の迎え角、全地球測位システムセンサ１２２からの全地球測位システムデータ及び慣性センサシステム１２６からの慣性システムデータを使用して、航空機１００の対気速度を識別する。航空機１００の迎え角は、航空機１００の長手方向の主軸と、局所的な空気流量との間の角度である。全地球測位システムデータは、航空機１００の高度を含む。慣性センサシステム１２６は、複数のシューラー同調慣性基準装置である。例えば、シューラー同調慣性基準装置を民間の輸送機に使用することができる。さらに、慣性センサシステム１２６はレーザー・ジャイロ慣性基準装置から成る。
【００２９】
対気速度センサシステム１１０は、迎え角、全地球測位システム１２２からの全地球測位データ、及び慣性システムデータを組み合わせて、航空機１００の周囲環境の静圧及び全圧を識別する。ある有利な実施形態では、揚力モデルを使用して、静圧及び全圧は、迎え角、全地球測位システム１２２からの全地球測位データ、及び慣性システムデータから識別される。揚力モデルの実施例は、参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１０／０１００２６０として発行された、出願中の米国特許出願第１２／２５５２３３号明細書に説明されている。
【００３０】
対気速度センサシステム１１０は、ピトー静圧管を使用して航空機１００の対気速度を識別する。ピトー静圧管は、航空機１００の周囲環境の静圧及び全圧を測定することによって対気速度を識別する。ピトー静圧管は、飛行方向を指し、管の先端で空気のよどみ点（全）圧を、そして管側部に沿って大気（静）圧を測定する片持ち管から成る。あるいは、ピトー静圧管はピトー圧のみを測定し、静圧は、航空機の胴体前部の側面に沿ってフラッシュポートによって測定することができる。対気速度センサシステム１１０は、航空機１００の周囲環境の静圧及び全圧を識別する。
【００３１】
ある有利な実施形態では、対気速度データシステム１１２が設けられ、対気速度センサシステム１２０は設置されていない。しかしながら、他の有利な実施形態では、対気速度データシステム１１２と対気速度センサシステム１２０の両方が設置されている。
【００３２】
対気速度センサシステム１２０は、ベンチュリ管を使用して航空機１００の対気速度を識別する。ベンチュリ管は、少なくとも２つの部分を有するパイプであり、各部分は異なる直径を有する。空気は、航空機１００が空気中を移動する際に対気速度センサシステム１２０に進入する。空気は一つの部分に流れ込み、それから別の部分に流れ込む。気圧はパイプの各部分において異なる。
【００３３】
２つの部分の流体の圧力差と、航空機１００の周囲環境の静圧を識別することができる。静圧は、空気がパイプに進入するポイントにおいて識別することができる。圧力差は、ベンチュリ管の両方の部分の気圧を測定し、一つの部分の圧力を他の部分の圧力から引き算することによって測定することができる。圧力差を利用して、航空機１００の周囲環境の全圧を取得することができる。
【００３４】
対気速度データシステム１１２は、尾部１０４において使用される。対気速度データシステム１１２は、これらの実施例では光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）センサから成る。対気速度データシステム１１２はレーザーを使用して、ある時間帯に航空機１００が移動した距離を監視する。距離と時間帯を使用して航空機１００の対気速度が識別される。
【００３５】
飛行データシステム１１４は、対気速度センサシステム１０８、１１０、及び１２０から全圧及び静圧を受信する。
【００３６】
ここで、有利な実施形態によるデータ処理システムを示す図２を参照する。データ処理システム２００を使用して、図３のコンピュータシステム３０８を実行することができる。データ処理システム２００を航空機データシステムとして使用して、図１の航空機１００等の航空機の対気速度を識別することができる。
【００３７】
この有利な実施形態では、データ処理システム２００は、プロセッサ装置２０４、メモリ２０６、固定記憶装置２０８、通信装置２１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置２１２、及びディスプレイ２１４間の通信を可能にする通信ファブリック２０２を含む。
【００３８】
プロセッサ装置２０４は、メモリ２０６にロード可能なソフトウェアの命令を実行する機能を果す。プロセッサ装置２０４は、特定の実行形態によって一又は複数のプロセッサのセット、あるいはマルチプロセッサコアであってよい。さらに、プロセッサ装置２０４は、単一チップ上に二次プロセッサを有する基本プロセッサが設置された一又は複数の異種のプロセッサシステムを使用して実行可能である。別の有利な実施例として、プロセッサ装置２０４は、同じ種類の複数のプロセッサを含む対称的なマルチプロセッサシステムであってよい。
【００３９】
メモリ２０６及び固定記憶装置２０８は、記憶デバイス２１６の実施例である。記憶デバイスは、例えば非限定的に、データ、関数形式のプログラムコード、及び／又は好適な他の一時的な及び／又は固定の情報等の情報を記憶することができる全てのハードウェアである。メモリ２０６はこれらの実施例では、例えばランダムアクセスメモリ、又は他の任意の好適な揮発性又は非揮発性記憶デバイスであってよい。固定記憶装置２０８は特定の実行形態によって様々な形態を取ることができる。例えば、固定記憶装置２０８は一又は複数のコンポーネント又はデバイスを含むことができる。例えば、固定記憶装置２０８はハードドライブ、フラッシュメモリ、再書込み可能な光ディスク、再書込み可能な磁気テープ、又は上記の幾つかの組合せであってよい。固定記憶装置２０８によって使用される媒体は、取外し可能であってよい。例えば、取外し可能なハードドライブを固定記憶装置２０８に使用することができる。
【００４０】
通信装置２１０はこれらの実施例では、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信装置２１０はネットワーク・インターフェース・カードである。通信装置２１０は、有線及び無線通信リンクのいずれか、あるいは両方の使用を介して通信を提供することができる。
【００４１】
入力／出力装置２１２は、データ処理システム２００に接続可能なほかのデバイスとのデータの入力及び出力を可能にする。例えば、入力／出力装置２１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の幾つかの好適な入力デバイスを介してユーザ入力の接続部を提供することができる。さらに、入力／出力装置２１２は出力をプリンタに送ることができる。ディスプレイ２１４は、ユーザに情報を表示する機構を提供する。
【００４２】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムの命令は、記憶デバイス２１６に位置していてよく、記憶デバイス２１６は通信ファブリック２０２を介してプロセッサ装置２０４と連通している。これらの有利な実施形態では、命令は固定記憶装置２０８において関数形式となっている。これらの命令をメモリ２０６にロードしてプロセッサ装置２０４によって実行することができる。異なる実施形態の処理は、例えばメモリ２０６等のメモリに位置していてよい、コンピュータによって実行される命令を使用してプロセッサ装置２０４によって実施することができる。
【００４３】
これらの命令は、プロセッサ装置２０４のプロセッサによって読み取り及び実行可能なプログラムコード、コンピュータが使用可能なプログラムコード、又はコンピュータによって読み取り可能なプログラムコードと呼ばれる。プログラムコードは、異なる実施形態では、例えばメモリ２０６又は固定記憶装置２０８等の、異なる物理的な又はコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体上に具現化することができる。
【００４４】
プログラムコード２１８は、関数形式でコンピュータによって読み取り可能な媒体２２０に位置し、コンピュータによって読み取り可能な媒体２２０は選択的に取外し可能であり、プロセッサ装置２０４によって実行するために、データ処理システム２００にロードする又は転送することができる。プログラムコード２１８及びコンピュータによって読み取り可能な媒体２２０により、コンピュータプログラム製品２２２が形成される。ある実施例では、コンピュータによって読み取り可能な媒体２２０は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４又はコンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６であってよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４は例えば、固定記憶装置２０８の一部である、例えばハードドライブ等の記憶デバイスに転送するために、固定記憶装置２０８の一部であるドライブ又は他のデバイスに挿入される、又は配置される光又は磁気ディスクを含むことができる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４はまた、データ処理システム２００に接続される、例えばハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリ等の固定記憶装置の形態を取ることもできる。ある場合には、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４はデータ処理システム２００から取外し可能でなくてもよい。
【００４５】
あるいは、プログラムコード２１８はコンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６を使用してデータ処理システム２００に転送することができる。コンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６は例えば、プログラムコード２１８を含む伝播されたデータ信号であってよい。例えば、コンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６は、電磁気信号、光信号、及び／又は他の任意の好適な種類の信号であってよい。これらの信号は例えば、無線通信リンク、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、電線、及び／又は他の任意の好適な種類の通信リンク等の通信リンク上で送信することができる。言い換えれば、通信リンク及び／又は接続部は有利な実施形態において物理的なもの又は無線のものであってよい。
【００４６】
ある有利な実施形態では、プログラムコード２１８を、コンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６を介して別のデバイス又はデータ処理システムから固定記憶装置２０８までネットワーク上でダウンロードして、データ処理システム２００内部で使用することができる。例えば、サーバデータ処理システムのコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラムコードを、サーバからデータ処理システム２００へネットワーク上でダウンロードすることができる。プログラムコード２１８を提供するデータ処理システムはサーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード２１８を記憶して送信することができる他の幾つかのデバイスであってよい。
【００４７】
データ処理システム２００において記載された異なるコンポーネントは、アーキテクチャ制限を課すものではなく、異なる実施形態を実行することが可能である。異なる有利な実施形態は、データ処理システム２００において記載されたコンポーネントに追加の又はその代わりのコンポーネントを含むデータ処理システムにおいて実行可能である。図２に示す他のコンポーネントは、記載した有利な実施例から変更することができる。異なる実施形態は、プログラムコードを実行することができる全てのハードウェアデバイス又はシステムを使用して実行することができる。一実施例として、データ処理システム２００は無機コンポーネントに統合された有機コンポーネントを含むことができ、及び／又は全体的に人間以外の有機コンポーネントから成っていてよい。例えば、記憶デバイスは有機半導体を含むことができる。
【００４８】
別の実施例として、データ処理システム２００の記憶デバイスは、データを記憶可能な任意のハードウェア装置である。メモリ２０６、固定記憶装置２０８、及びコンピュータによって読み取り可能な媒体２２０は、物理的な形の記憶デバイスの例である。
【００４９】
別の実施例では、バスシステムを使用して通信ファブリック２０２を実行することができ、バスシステムは例えばシステムバス又は入力／出力バス等の一又は複数のバスを含むことができる。当然ながら、バスシステムはバスシステム付属の異なるコンポーネント又はデバイス間でデータを転送させる好適な任意の種類のアーキテクチャを使用して実行することができる。さらに、通信装置は例えばモデム又はネットワークアダプタ等の、データの送受信に使用される一又は複数のデバイスを含むことができる。さらに、メモリは例えば、通信ファブリック２０２に設置され得るインターフェース及びメモリコントローラハブに含まれるもの等のメモリ２０６又はキャッシュであってよい。
【００５０】
異なる有利な実施形態は、多くの異なる考慮事項を認識し、考慮に入れている。例えば、異なる有利な実施形態は、同相の事象が原因で、対気速度を判断するのに使用される一を超えるセンサが不整合なデータを表示する可能性があることを認識し、考慮に入れている。同相の事象とは、同じ種類の一を超えるセンサに悪影響を与える事象のことである。例えば、氷の蓄積は複数のピトー静圧管に同時に悪影響を与える可能性がある。
【００５１】
異なる有利な実施形態は、ある種類のセンサは、他の種類のセンサのように、同じ同相の事象によって影響を受けにくいことを認識する。センサは、センサの設計及び／又はセンサの位置によって同じ事象からの影響を受けない可能性がある。例えば、氷は、対気速度センサの位置又はセンサの設計が氷の影響を受けないため、第２の種類又は第３の種類の対気速度センサに影響を与えない可能性がある。
【００５２】
さらに、異なる有利な実施形態は、２つの種類のセンサから受信したデータが不整合である場合に、２つの異なる種類のセンサシステムから対気速度及び／又は気圧データを受信したときに、対気速度及び／又は気圧データを受信する航空機のデータ統合システムがどの種類の対気速度データセンサシステムが正確な値を表示しているかを識別することができないことを認識する。
【００５３】
異なる有利な実施形態は、少なくとも３つの異なる種類の対気速度データセンサシステムから気圧及び／又は対気速度データを受信したときに、値を他の２つの種類のセンサを使用して取得した値と比較することによって、航空機のデータシステムがどの単一種類のセンサが不整合な値を表示しているかを識別することができることを認識する。
【００５４】
したがって、異なる有利な実施形態は、航空機の対気速度を識別する装置及び方法を提供する。ある有利な実施形態では、一の装置が提供されている。この装置は複数のピトー静圧管からなる。複数のピトー静圧管の各々は第１の種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステムから成る複数の迎え角センサシステムの各々は第２の種類のセンサであり、複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサからなる。この複数の光検出及び測距センサは第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管によって生成された第１データと、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データと、複数の光検出及び測距センサによって生成された第３データのエラーを検出する信号統合システムからなる。
【００５５】
別の有利な実施形態では、装置は複数のピトー静圧管、複数の迎え角センサシステム、複数のベンチュリ管、及び信号統合システムからなる。複数のピトー静圧管の各々は第１の種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。複数の迎え角センサシステムの各々は第２の種類のセンサであり、複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。複数のベンチュリ管の各々は第３の種類のセンサであり、複数のベンチュリ管は第３データを生成する。信号統合システムは、複数のピトー静圧管によって生成された第１データと、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データと、複数のベンチュリ管によって生成された第３データのエラーを検出する。
【００５６】
さらに別の有利な実施形態では、航空機の対気速度を識別する方法が提供されている。複数のピトー静圧管は、航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を生成する。複数の光検出及び測距センサは、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成する。複数の迎え角センサシステムは、航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成する。第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値は統合されて、統合全圧値及び統合静圧値を形成する。航空機の対気速度は、統合全圧値及び統合静圧値から識別される。
【００５７】
ここで、有利な実施形態による対気速度の監視環境を示す図３を参照する。対気速度の監視環境３００を使用して、図１の航空機１００の対気速度を監視することができる。
【００５８】
対気速度の監視環境３００は、環境３０２を含む。環境３０２は、航空機３０４周囲の物理的な領域である。図１の航空機１００は、航空機３０４の一例である。航空機３０４にはセンサシステム３０６とコンピュータシステム３０８が搭載されている。これらの実施例では、コンピュータシステム３０８は航空機３０４の内部に位置しており、センサシステム３０６は航空機３０４の外側に位置している。
【００５９】
センサシステム３０６は、航空機３０４の対気速度３１０を識別するために、コンピュータシステム３０８によって使用される。センサシステム３０６はセンサ種類３２０、３２２、３２４、及び３２６のセンサからなる。センサ種類３２０、３２２、３２４及び３２６は異なる種類のセンサであるため、一つの種類のセンサに不整合なデータを生成させるような事象によって、他の種類のセンサが不整合なデータを生成することはない。
【００６０】
これらの実施例では、センサ種類３２０は複数のピトー静圧管３１２であり、センサ種類３２２は複数の迎え角センサシステム３１４であり、センサ種類３２４は複数の光検出及び測距センサ３１６であり、センサ種類３２６は複数のベンチュリ管３１８である。ある有利な実施形態では、複数の光検出及び測距センサ３１６が設置され、複数のベンチュリ管３１８は設置されていないことを注記すべきである。同様に、他の有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８が設置され、複数の光検出及び測距センサ３１６は設置されていない。
【００６１】
複数のピトー静圧管３１２は、航空機３０４の前部の移動方向に向いた管である。航空機３０４が移動している間、空気は複数のピトー静圧管３１２に作用する。航空機３０４の速度が上がると、空気により複数のピトー静圧管３１２の全圧が増加する。複数のピトー静圧管３１２はデータ３２８を生成する。これらの実施例では、データ３２８は全圧値３３０及び静圧値３３２からなる。全圧値３３０は、航空機３０４が移動した結果得られる、航空機３０４周囲の空気の全圧の値である。静圧値３３２は環境３０２の大気の静圧の値である。
【００６２】
静圧及び全圧は、下記の圧縮性流のベルノーイ方程式を使用して航空機１００の対気速度を識別するのに使用される。
ＶＣ＝ＣＳＯ（５（（Ｐｔ−ＰＳ）／ＰＳＯ＋１）２／７−１））１／２
この式において、Ｐｔは航空機１００の周囲環境の全圧であり、ＰＳは航空機１００の周囲環境の静圧であり、ＰＳＯは海水位における標準日静圧であり、ＣＳＯは海水位における音速であり、標準日とは、温度、圧力、及び密度を高度の関数として示す一連の大気データ表を説明するのに使用される用語であり、ＶＣは航空機１００の較正対気速度である。
【００６３】
複数のピトー静圧管３１２は胴体３３６の前部３３４に位置している。胴体３３６は、図１の胴体部１０２の例示の実行形態である。
【００６４】
複数の迎え角センサシステム３１４は航空機３０４の迎え角を測定する。迎え角とは、気流の方向に対する、航空機３０４の長手方向の主軸の角度である。迎え角センサシステム３１４はデータ３３８を生成する。これらの実施例では、迎え角センサシステム３１４は、迎え角翼センサ３４４、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器３４６によって識別された高度、及び慣性センサシステム３７８からの慣性データを使用して、統合全圧値３４０及び統合静圧値３４２を生成する。データ３３８、慣性センサシステム３７８からの慣性データ、及び全地球測位システム受信器３４６によって識別された高度は、統合全圧値３４０の航空機揚力モデルを解くのに使用される。全圧及び静圧を識別するために解かれ得る揚力モデルの一例は下記のようである。
上記式において、ＣＬは揚力係数であり、ＣＬ０は迎え角がゼロに等しいときの揚力係数であり、△ＣＬは高揚力及び可動面によって発生した揚力係数の変化であり、ＣＬαはアルファの係数としての揚力係数の勾配であり、αは航空機３０４の迎え角であり、Ｗは航空機３０４の総重量であり、ｎｚは航空機３０４の荷重倍数であり、ｑ＿ｂａｒは動圧であり、Ｓは航空機３０４の翼のリファレンス領域である。
【００６５】
可動面の例は、昇降舵、水平安定板、補助翼、方向舵、トリム・タブ、スポイラー、フラップ、スラット、及び他の可動面を含む。この揚力モデルは、これらの実施例では単純な揚力モデルである。しかしながら、他の有利な実施形態では、さらに複雑な揚力モデルを使用することができる。複雑な揚力モデルは単純な揚力モデルよりもさらに数学的な特徴を含む。例えば、複雑な揚力モデルは、単純な揚力モデルにはない追加的な数学変数、演算、関数を含むことができる。
【００６６】
航空機の揚力モデルの結果は、全圧及び静圧を算出したものである。参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１０／０１００２６０として発行された、出願中の米国特許出願第１２／２５５２３３号明細書に記載されている揚力モデルの一実施例における迎え角翼センサ３４４、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器３４６によって識別された高度、及び慣性センサシステム３７８からの慣性データを使用して、統合全圧値３４０及び統合静圧値３４２が識別される。
【００６７】
全地球測位システム受信器３４６は、航空機３０４の平均海水位からの高度３４８を識別する。複数の迎え角センサシステム３１４は、平均海水位からの高度３４８を使用して、統合静圧３５２を生成する。統合静圧３５２は、平均海水位からの高度３４８での環境３０２の静圧値３４２の近似値である。静圧値３４２は、これらの実施例では、統合静圧３５２の値に設定されている。
【００６８】
複数の迎え角センサシステム３１４はまた、全圧値３４０を生成する。複数の迎え角センサシステム３１４は航空機３０４の総重量と、航空機３０４の慣性データを使用して、統合全圧３５４を生成する。統合全圧３５４はこれらの実施例では全圧値３４０として使用される。
【００６９】
複数の光検出及び測距センサ３１６（ＬＩＤＡＲ）は、一以上のレーザーを使用してデータ３５６を生成する。データ３５６は、航空機３０４の対気速度からなる。光検出及び測距センサ３１６は、一以上のレーザーを使用してある時間間隔の間に移動した距離を識別することによってデータ３５６を生成する。ある有利な実施形態では、光検出及び測距センサ３１６は、気団の空気分子からのレイリー後方散乱及び／又はエーロゾル粒子からのミー後方散乱からのドップラーシフトを測定することによって、航空機の真の対気速度を測定する。光検出及び測距センサ３１６はまた、レイリー後方散乱からの空気の大気温度及び大気圧も測定する。これらのデータから、複数の光検出及び測距センサ３１６は、航空機３０４の較正対気速度及び航空機の環境３０２の全圧と静圧を計算する。
【００７０】
ある有利な実施形態では、光検出及び測距センサは後方を観察する方向に向いていてよい。したがって、光検出及び測距センサに氷や大きな雹が接触する可能性が減る。他の有利な実施形態では、光検出及び測距センサはそれぞれ、移動方向ではない方向に沿って、複数の測定を行うことができるが、これらの測定から、移動方向への速度の複数のコンポーネントを識別することによって、対気速度を計算することができる。
【００７１】
さらに別の有利な実施形態では、光検出及び測距センサは航空機自体が起した局所的な気流擾乱の領域外の離れたところで対気速度を測定することができる。他の有利な実施形態では、光検出及び測距センサは、航空機から非常に短い距離、局所的な気流擾乱の領域内において測定を行うことができる。上記測定は後で局所的な気流の影響について修正される。
【００７２】
ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８がセンサシステム３０６に設置されており、複数の光検出及び測距センサ３１６は設置されていない。複数のベンチュリ管３１８は、各々が少なくとも２つの部分を有する多数のパイプであり、各パイプの各部分は異なる直径を有する。航空機３０４が空中を移動すると、複数のベンチュリ管３１８に空気が進入する。空気は一つの部分に流れ込み、それから他の部分に流れ込む。空気はパイプの各部分において異なる圧力を有する。
【００７３】
２つの部分の流体管の圧力差と、航空機３０４の周囲環境３０２の静圧３５８を識別することができる。静圧値３５８は、空気がパイプに入るポイントにおいて識別することができる。圧力差は、ベンチュリ管の両方の部分の圧力を測定し、一つの部分の圧力を他の部分の圧力から引き算することによって測定することができる。ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８は、中央部分が吸気口部分よりも狭くなっている、つまり分岐／集束管であるベンチュリ管からなる。中央部分が吸気口部分よりも狭くなっているベンチュリ管に発生する小さい圧力差は、音速以下の高いマッハ数において良好に働くため有利であり、ほぼ全ての音速以下の速度において使用することができる。
【００７４】
全圧値３６０は、航空機３０４の周囲環境３０２において生成される。複数のベンチュリ管３１８はデータ３６２を生成する。データ３６２はこれらの実施例では静圧値３５８及び全圧値３６０である。ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８は翼フェアリング３６４の胴体３３６の前部に位置している。
【００７５】
コンピュータシステム３０８は次に信号統合３６６を実行する。信号統合システム３６６は、データ３２８、データ３３８、データ３５６、及び／又はデータ３６２のエラー３６８を、統合全圧値３７０及び統合静圧値３７２を生成することによって検出する。一以上の事象が原因で一以上のセンサシステム３０６が不整合なデータを生成したために、データ３２８、データ３３８、データ３５６、及び／又はデータ３６２のエラーが見つかる可能性がある。
【００７６】
例えば、複数のピトー静圧管３１２の吸気口において氷が蓄積する可能性があり、複数のピトー静圧管３１２が不整合な全圧値３３０及び／又は静圧値３３２を生成し得る。
【００７７】
信号統合システム３６６は、統合全圧値３８０及び統合静圧値３７２を生成することによってエラー３６８を検出し、隔離する。統合静圧値３７２とは、静圧値３３２、３４２、及び３５８のうちの幾つか又は全ての値から生成された値である。これらの実施例では、統合静圧値３７２は静圧値３３２、３４２、及び３５８の中間値３７６である。
【００７８】
同様に、統合全圧値３８０とは、全圧値３３２、全圧値３４０、及び全圧値３６０のうちの幾つか、又は全ての値から生成された値である。これらの実施例では、統合全圧値３８０は、全圧値３３２、３４０、及び３６０の中間値３７４である。
【００７９】
一旦、統合全圧値３８０及び統合静圧値３７２が生成されると、信号統合システム３６６は対気速度３１０を生成する。これらの実施例では、対気速度３１０は航空機３０４の較正対気速度である。
【００８０】
複数の光検出及び測距センサ３１６が設置されている有利な実施形態では、複数の光検出及び測距センサ３１６によって生成された対気速度が対気速度３１０と比較される。光検出及び測距センサ３１６によって生成された対気速度と対気速度３１０との差が一定量を超えると、対気速度３１０の値が変更され得る。例えば、対気速度３１０は、複数の光検出及び測距センサ３１６によって生成された対気速度との間の中間点に変更され得る。
【００８１】
図３に示す対気速度監視環境３００は、物理的又はアーキテクチャ制限を暗示するものではなく、異なる実施形態を実行することが可能である。記載されたコンポーネントに追加の他のコンポーネント、又はその代わりの他のコンポーネントを使用することができる。あるコンポーネントは、ある有利な実施形態において不必要である場合がある。また、ブロックは幾つかの機能性コンポーネントを説明するために示したものである。異なる有利な実施形態において実行するときに、これらの一以上のブロックを組み合わせて、及び／又は異なるブロックに分けることができる。
【００８２】
例えば、ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８が設置されていない。他の有利な実施形態では、複数の光検出及び測距センサ３１６が設置されていない。ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８は航空機３０４の垂直安定板に位置している。
【００８３】
ここで、有利な実施形態によるベンチュリ管を示す図４を参照する。ベンチュリ管４００は、複数のベンチュリ管３１８のベンチュリ管の一実施例である。
【００８４】
ベンチュリ管４００は、この有利な実施形態では胴体４０２から延在している。胴体４０２は図３の胴体３３６の例示の実行形態である。矢印４０３は、胴体４０２の順方向を指している。矢印４０３によって指示されている順方向は、この有利な実施形態において操縦室が位置する方向である。当然ながら、他の有利な実施形態において、ベンチュリ管４００は他の好適な場所に位置していてよい。
【００８５】
ベンチュリ管４００は、管４０４及び管４０６からなる。管４０４及び４０６は、支柱４０１を介して胴体４０２から延びている。管４０４のポート４０８により、領域４１０を移動する空気が管４０４に進入することができる。空気は管４０４を通ってコネクタ４１２へ流れる。管４０４を通って移動する空気は、コネクタ４１２を通って移動する。コネクタ４１２は管４０４をセンサ４１４につなげている。管４０４内の気圧は、センサ４１４を使用して測定される。この有利な実施形態では、センサ４１４はコネクタ４１２に装着されている。当然ながら、センサ４１４は、管、チャネル、又は他の好適なデバイスを使用してコネクタ４１２に接続することができる。
【００８６】
同様に、ポート４１６により、領域４１０を流れる空気が管４０６に進入することが可能になる。管４０６は管４０４と同様のものであるが、管４０４とは直径が異なる。この有利な実施形態では、管４０６の直径は管４０４の直径の２倍である。したがって、ベンチュリ管４００は分岐／集束ベンチュリ管である。
【００８７】
管４０６の中を流れる空気はコネクタ４１８を通って流れる。コネクタ４１８は管４０６をセンサ４２０につなげている。管４０６の気圧は、センサ４２０を使用して測定される。センサ４２０は、この有利な実施形態では、コネクタ４１８に装着されている。当然ながら、センサ４１４は、管、チャネル、又は別の好適なデバイスを使用して、コネクタ４１２に接続することができる。
【００８８】
コンピュータシステム４２２は、図３のコンピュータシステム３０８の例示の実行形態である。コンピュータシステム４２２は、センサ４１４及びセンサ４２０から圧力の値を受信する。コンピュータシステム４２２は次に、圧力値の差を計算する。コンピュータシステム４２２は圧力値の差を使用して、領域４１０の環境の、例えば図３の全圧値３６０等の全圧値を生成する。
【００８９】
ある有利な実施形態では、一以上の静圧センサもまた設置され得る。例えば、静圧センサはポート４０８及び／又はポート４１６に実質的に隣接して位置づけすることができる。静圧センサによって生成された静圧値は、上記有利な実施形態のコンピュータシステム４２２に送られる。
【００９０】
ここで、有利な実施形態による信号統合システムを示す図５を参照する。信号統合システム５００は、図３の信号統合システム３６６の例示の実行形態である。
【００９１】
信号統合システム３６６は、図３のコンピュータシステム３０８のプロセスとして実行される。しかしながら、信号統合システム５００はその代わりに一以上のコンポーネント５０２を使用して実行可能である。コンポーネント５０２は、複数の回路５０４、複数の集積回路５０６、及びプログラマブル論理アレイ５０８であってよい。
【００９２】
図６〜７は、航空機のセンサシステムからの全圧値を使用して統合全圧値を生成する信号統合システムの実施例を示す。当然ながら、統合静圧値は、統合全圧値と同じような方法で生成することができる。
【００９３】
ここで、有利な実施形態による全圧値を示す図６に注目する。全圧値６００は、図３の全圧値３３２、３４０、及び３６０の例示の実行形態である。
【００９４】
図示した全圧値６００は、図３のセンサシステム３０６等のセンサシステムによって生成された後のものである。センサの列６０２は、全圧値の列６０４の値を生成したセンサのアイデンティティを表示する。この実施例では、ピトー静圧管６０６により約２６及び約２３の値が生成された。同様に、迎え角センサシステム６０８により、約２４及び約２２の値が生成された。ベンチュリ管６１０により、約１４及び約１１の値が生成された。
【００９５】
例えば図３の信号統合システム３６６等の信号統合システムは、全圧値６００を処理する。信号統合システムによって最後に生成された統合全圧値が約２４であったと仮定しよう。各種類のセンサに対し、生成された２つの値の内の中間値と、最後の統合全圧値が選択される。
【００９６】
この実施例では、ピトー静圧管６０６の２６と２３の間の中間値と、最後の統合全圧値の２４が選択されて２４が形成される。同様に、迎え角センサ６０８に生成された２つの値の中間値と、最後の統合全圧値の２４が選択されて２４が形成される。さらに、ベンチュリ管６１０に生成された２つの値の中間値と、最後の統合全圧値の２４が選択されて１４が形成される。
【００９７】
ここで、有利な実施形態による全圧値の第２の図である図７を参照する。全圧値７００は統合され、図６の全圧値６００から生成される。
【００９８】
全圧値７００は、ピトー静圧管７０２の全圧値の２４、迎え角システム７０４の全圧値の２４、ベンチュリ管７０６の全圧値の１４を含む。信号統合システムは、全圧値７００を用いて統合全圧値を生成する。信号統合システムは、３つの値から中間値を選択することによって、統合全圧値を生成することができる。この実施例では、最高の値が２４で最低の値が１４であるため、値２４が選択される。中間値として選択されるべき残りの値は２４である。したがって、信号統合システムは、航空機の統合全圧値として２４を生成する。
【００９９】
この実施例では、ベンチュリ管７０６が他の種類のセンサと十単位も違う値を生成した。信号統合システムは、ベンチュリ管７０６を不整合なデータを生成しているとして識別することができる。ある有利な実施形態では、信号統合システムは、ベンチュリ管７０６が統合全圧値と閾値量又はパーセントを超える差がある全圧値を生成したことを診断ログに記入することができる。
【０１００】
ここで、有利な実施形態による航空機の対気速度を識別するプロセスのフロー図を示す図８を参照する。このプロセスは、図３のコンピュータシステム３０８で実行されている信号統合システム３６６によって実施することができる。このプロセスはまた、図５のコンポーネント５０２によって実施することも可能である。
【０１０１】
このプロセスは、複数のピトー静圧管によって、航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を生成することによって開始する（動作８０２）。このプロセスは次に、複数の光検出及び測距センサを使用して、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成する（動作８０４）。このプロセスは次に、複数の迎え角センサシステムを使用して航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成する（動作８０６）。
【０１０２】
このプロセスは次に、第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値のエラーを検出して、統合全圧値及び統合静圧値を形成する（動作８０８）。このプロセスでは、最後の統合静圧値又は全圧値と、特定の種類のセンサそれぞれから中間値を選択することによってエラーが検出される。プロセスは次に、残りの値の中間値を取ることによって統合静圧値又は全圧値を生成する。
【０１０３】
次に、このプロセスは統合全圧値及び統合静圧値から航空機の対気速度を識別する（動作８１０）。プロセスは、ベルノーイの原理に基づく下記式を使用して航空機の対気速度を識別することができる。
ＶＣ＝ＣＳＯ（５（（Ｐｔ−ＰＳ）／ＰＳＯ＋１）２／７−１））１／２、この式において、ＶＣは航空機の較正対気速度であり、Ｐｔは航空機の周囲環境の全圧であり、ＰＳは航空機の周囲環境の静圧であり、ＰＳＯは海水位における標準日静圧であり、ＣＳＯは海水位における音速であり、標準日、及びＶＣは航空機１００の較正対気速度である。プロセスはその後終了する。
【０１０４】
ここで、有利な実施形態によるエラーを検出するプロセスのフロー図である図９を参照する。このプロセスは、図３のコンピュータシステム３０８による信号統合エラー修正システム３６６によって実施することができる。このプロセスはまた、図５のコンポーネント５０２によっても実施可能である。
【０１０５】
このプロセスは、静圧値を生成する各センサからの静圧値、及び全圧値を生成する各センサからの全圧値を受信することから開始する（動作９０２）。これらの実施例では、航空機は少なくとも３つの異なる種類のセンサと、各種類のセンサの少なくとも２つを有する。このプロセスは次に、最近の統合静圧値を受信する（動作９０４）。ある有利な実施形態では、最近の統合静圧値は、図９のプロセスの事前実施における動作９０８中に生成された値である。当然ながら、上記値がない場合、デフォルト値を使用することができる。
【０１０６】
プロセスは次に、各種類のセンサに対し、動作９０４において受信した各種類のセンサの少なくとも２つのセンサによって生成された静圧値と、動作９０６において受信した最後の統合全圧値の中間値を選択する（動作９０６）。プロセスは次に、動作９０６中に生成された値の中間値を選択して、統合静圧値を形成する（動作９０８）。プロセスはその後終了する。
【０１０７】
異なる実施形態のフロー図及び説明は、異なる有利な実施形態における装置及び方法の幾つかの可能な実行形態のアーキテクチャ、機能性、及び動作を示すものである。これに関しては、フロー図又は説明の各ブロックは、ある動作又はステップのモジュール、セグメント、機能、及び／又は一部を示すことができる。ある代替実行形態では、ブロックに注記された単一機能、または複数の機能は図面に記された順番通りでなくてもよい。例えば、ある場合には、含まれる機能性によって、順番に示した２つのブロックを実質的に同時に実施することができる、又はブロックをしばしば反対の順番に実施することができる。
【０１０８】
例えば、プロセスは、動作９０２〜９０８において静圧値ではなく、全圧値を生成することができる。さらに、プロセスは、ある種類のセンサが不整合なデータを生成している及び／又は他の種類のセンサによって生成された値との差が特定量又はパーセントを超えるデータを生成している場合に、動作９０８の後に記録を残すことができる。
【０１０９】
さらに、プロセスはエラーを検出するのに、図９の静圧値の代わりに対気速度の値を使用することができる。さらに具体的には、プロセスは静圧値の代わりに動作９０２〜９０８において統合対気速度の値を生成することができる。
【０１１０】
上記有利な実施形態では、プロセスは動作９０２における静圧値の代わりに対気速度の値を受信することができる。プロセスは次に、動作９０４において最近の静圧値の代わりに最近の対気速度の値を受信することができる。同様に、プロセスは各種類のセンサに対して、受信した対気速度の値と動作９０６における最近の対気速度の値の中間値を選択することができる。最後に、プロセスは動作９０６において生成された値の中間値を選択して、動作９０８において統合対気速度の値を形成することができる。
【０１１１】
したがって、異なる有利な実施形態は、航空機の対気速度を識別する装置及び方法を提供する。ある有利な実施形態では、装置が提供されている。この装置は、複数のピトー静圧管からなる。複数のピトー静圧管のそれぞれは第１種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステムからなる。複数の迎え角センサシステムの各々は、第２種類のセンサであり、複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサからなる。光検出及び測距センサは第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数の光検出及び測距センサによって生成された第３データのエラーを修正する信号統合システムからなる。
【０１１２】
したがって、異なる有利な実施形態により、航空機データシステムとパイロットが、特定の種類のセンサがある事象、例えばある種類の全てのセンサが不整合なデータを生成する原因となる氷等によって影響された場合においても、値の不整合性が許容範囲の値に制限された対気速度の値を受信することが可能になる。航空機データシステムは、その種類のセンサからのデータを除外して、その種類のセンサのメンテナンスが必要であること、又はメンテナンスを行うまでは使用すべきでないことを報告することができる。
【０１１３】
少なくとも３つの種類のセンサが全圧値及び静圧値を生成するために、航空機の対気速度は、ある種類のセンサ全てが不整合なデータを生成している場合でも、識別可能である。さらに、航空機の対気速度は、２つの種類のセンサが全て不整合なデータを生成している場合でも、各種類のセンサが特定の共通モードの事象に影響されていないために、識別することができる。さらに、不整合なデータを生成する種類のセンサは、他の２つの種類のセンサが整合データを生成し、航空機の対気速度を識別するのに使用できるため、特定することが可能である。
【０１１４】
異なる有利な実施形態の説明は、図示及び説明の目的のために記載されたものであって、包括的、又は開示された形の実施形態に限定するものではない。多数の修正及び変更が当業者に明らかである。さらに、異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比較して、異なる利点を提供し得る。選択された単一の実施形態、又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、そして当業者が、特定の使用に適した様々な修正事項を有する多様な実施形態の開示を理解することができるように選択され、記載されたものである。
【符号の説明】
【０１１５】
１００ 航空機
１０２ 胴体部
１０４ 尾部
１０６ 前部
１０８ 対気速度センサシステム
１１０ 対気速度センサシステム
１１２ 対気速度センサシステム
１１４ 飛行データ処理システム
１１６ 翼
１１８ 操縦室
１２０ 対気速度センサシステム
１２２ 全地球測位システムセンサ
１２６ 慣性センサシステム
４００ ベンチュリ管
４０１ 支柱
４０２ 胴体
４０４ 管
４０６ 管
４０８ ポート
４１０ 領域
４１２ コネクタ
４１４ センサ
４１６ ポート
４１８ コネクタ
４２０ センサ
４２２ コンピュータシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、センサシステムに関するものであり、さらに具体的には、対気速度センサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機のセンサシステムは、パイロットに飛行データを提供する。これらのセンサシステムは、パイロットに高度、対気速度、機首方位、ピッチ等のデータを提供し、これによりパイロットが航空機を操作することが可能になる。例えば、パイロットは機首方位データを使用して、航空機が、いつ航空機の目的地の方向に飛行しているかを判断することができる。
【０００３】
センサシステムはまた、航空機に搭載されたシステムを制御するコンピュータシステムによっても使用される。例えば、航空機搭載のコンピュータシステムが対気速度を使用して、航空機の速度及び安定性を制御することができる。
【０００４】
真対気速度とは、航空機が飛行している大気に対する航空機の実際の速度である。較正対気速度とは、航空機搭載のセンサシステムによって識別された航空機の速度である。較正対気速度は真対気速度と、測定の時点で航空機の周囲の空気の圧縮性及び密度の影響に関して修正されていない点が異なる。本明細書で使用されるように、較正対気速度は対気速度と呼称される。
【０００５】
対気速度は、航空機のセンサシステムによって行われる測定の一例である。対気速度を測定するために使用されるセンサシステムにおいては、異なる種類のセンサを使用することが可能である。例えば、ピトー静圧管を使用して対気速度を測定することができる。ピトー静圧管は、航空機周囲の環境における全圧及び静圧を識別することによって対気速度を測定する。
【０００６】
異なる状況によって、センサが測定する対気速度の精度が変化し得る。例えば、対気速度センサの内部又は周囲に氷が蓄積する可能性がある。この氷により、対気速度センサが航空機の対気速度を所望の精度よりも劣る精度で表示し得る。
【０００７】
航空機の対気速度の検出精度が下がると、センサシステムによってパイロット及び／又は機内のコンピュータシステムへ表示されたデータにより、航空機の性能が低下する可能性がある。例えば、対気速度及び他の情報を使用して航空機の速度を許容範囲に維持することができる。対気速度が所望したような精度でない場合、航空機の制御に障害が起きる可能性がある。
【０００８】
したがって、上述した一以上の問題だけでなく、場合により他の問題も考慮に入れた方法及び装置を有することは有利である。
【発明の概要】
【０００９】
異なる有利な実施形態により、航空機の対気速度を識別する装置及び方法が提供される。ある有利な実施形態では、装置が提供される。この装置は複数のピトー静圧管からなる。複数のピトー静圧管は各々第１種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステムから成る。複数の迎え角センサシステムは各々第２種類のセンサであって、第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサから成る。複数の光検出及び測距センサはそれぞれ、第３種類のセンサであり、第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管によって生成される第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成される第２データ、及び複数の光検出及び測距センサによって生成される第３データのエラーを検出する信号統合システムから成る。
【００１０】
別の有利な実施形態では、装置は、複数のピトー静圧管、複数の迎え角センサシステム、複数のベンチュリ管、及び信号統合システムから成る。複数のピトー静圧管は各々第１種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。複数の迎え角センサシステムは各々第２種類のセンサであって、第２データを生成する。複数のベンチュリ管はそれぞれ第３種類のセンサであり、第３データを生成する。信号統合システムは、複数のピトー静圧管によって生成される第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成される第２データ、及び複数のベンチュリ管によって生成される第３データのエラーを検出する。
【００１１】
さらに別の有利な実施形態では、航空機の対気速度を識別する方法が提供されている。複数のピトー静圧管は、航空機の周囲環境の第１全圧値と第１静圧値を生成する。複数の光検出及び測距センサは、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成する。複数の迎え角センサシステムは、航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成する。第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値のエラーは統合されて、統合全圧値及び統合静圧値を形成する。航空機の対気速度は、統合全圧値及び統合静圧値から識別される。
【００１２】
さらに別の有利な実施形態では装置が開示されており、この装置は：
各々が第１種類のセンサであり、第１データを生成する複数のピトー静圧管；
各々が第２種類のセンサであり、第２データを生成する複数の迎え角センサシステム；
各々が第３種類のセンサであり、第３データを生成する複数のベンチュリ管；ならびに
複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数のベンチュリ管によって生成された第３データのエラーを検出する信号統合システム
を備える。
【００１３】
ここで、信号統合システムは、第１データ、第２データ、及び第３データのエラーを検出するために、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体、及びコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されたコンピュータによって読み取り可能なプログラムコードを含む。
【００１４】
さらに、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されたコンピュータによって読み取り可能なプログラムコードを実行する処理装置を含む。
【００１５】
さらに、複数のピトー静圧管が航空機の胴体前部において使用され、複数のベンチュリ管が胴体の翼フェアリング前部において使用される航空機を含む。
【００１６】
ここで、第１データは航空機の周囲環境の第１全圧値と第１静圧値を含み、第２データは航空機の周囲環境の第２全圧値と第２静圧値を含み、第３データは航空機の周囲環境の第３全圧値と第３静圧値を含む。
【００１７】
ここで、複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数のベンチュリ管によって生成された第３データのエラーを修正するように構成されている信号統合システムは、第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値を使用してその環境の第４全圧値を識別し、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値を使用して、航空機の周囲環境の第４静圧値を識別する。
【００１８】
第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値を使用して、その環境の第４全圧値を識別するにあたって、信号統合システムは、第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値から、第１中間値を識別して、その環境の統合全圧値を形成する。
【００１９】
ここで、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値を使用して、その環境の第４静圧値を識別するように構成されている信号統合システムは、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値から第２中間値を識別して、その環境の統合静圧値を形成する。
【００２０】
ここで信号統合システムはさらに、第１中間値及び第２中間値から航空機の対気速度を識別する。
【００２１】
特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態において個別に達成することができる、または下記の説明及び図面を参照することによってさらに詳細を理解することができる更に別の実施形態と組み合わせることができる。
【００２２】
有利な実施形態を特徴づけていると思われる新規特性は添付の請求項に記載されている。有利な実施形態だけでなく、使用の好ましいモード、更なる目的及びその利点はしかしながら、添付の図面と併せて読むときに、本発明の有利な実施形態の下記の詳細説明を参照することによって最適に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は有利な実施形態による航空機の図である。
【図２】図２は有利な実施形態によるデータ処理システムの図である。
【図３】図３は有利な実施形態による対気速度監視環境の図である。
【図４】図４は有利な実施形態によるベンチュリ管の図である。
【図５】図５は有利な実施形態による信号統合システムの図である。
【図６】図６は有利な実施形態による全圧値の図である。
【図７】図７は有利な実施形態による全圧値の第２の図である。
【図８】図８は有利な実施形態による航空機の対気速度を識別するプロセスのフロー図である。
【図９】図９は有利な実施形態によるエラーを検出するプロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで図面、特に図１を選択して見てみると、有利な実施形態による航空機が図示されている。航空機１００は、有利な実施形態を実施することができる航空機の一例である。
【００２５】
航空機１００は、胴体部１０２と尾部１０４からできている。胴体部１０２は、航空機に乗っている乗客と乗務員を収容する航空機１００の本体である。胴体部１０２はまた、飛行データ処理システム１１４も含む。
【００２６】
胴体部１０２はまた、前部１０６も含む。前部１０６は翼１１６の前に位置する胴体部１０２の一領域である。前部１０６は、操縦室１１８及び飛行データ処理システム１１４を含む。
【００２７】
前部１０６はまた、対気速度センサシステム１０８、１１０、１１２、及び１２０も含む。これらの実施例では、対気速度センサシステム１０８は、ピトー静圧管から成り、対気速度センサシステム１１０は、迎え角センサから成る。対気速度センサシステム１１２は、これらの実施形態では光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）センサから成る。対気速度センサシステム１２０は、これらの実施例ではベンチュリ管から成る。
【００２８】
対気速度センサシステム１１０は、航空機１００の迎え角、全地球測位システムセンサ１２２からの全地球測位システムデータ及び慣性センサシステム１２６からの慣性システムデータを使用して、航空機１００の対気速度を識別する。航空機１００の迎え角は、航空機１００の長手方向の主軸と、局所的な空気流量との間の角度である。全地球測位システムデータは、航空機１００の高度を含む。慣性センサシステム１２６は、複数のシューラー同調慣性基準装置である。例えば、シューラー同調慣性基準装置を民間の輸送機に使用することができる。さらに、慣性センサシステム１２６はレーザー・ジャイロ慣性基準装置から成る。
【００２９】
対気速度センサシステム１１０は、迎え角、全地球測位システム１２２からの全地球測位データ、及び慣性システムデータを組み合わせて、航空機１００の周囲環境の静圧及び全圧を識別する。ある有利な実施形態では、揚力モデルを使用して、静圧及び全圧は、迎え角、全地球測位システム１２２からの全地球測位データ、及び慣性システムデータから識別される。揚力モデルの実施例は、参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１０／０１００２６０として発行された、出願中の米国特許出願第１２／２５５２３３号明細書に説明されている。
【００３０】
対気速度センサシステム１１０は、ピトー静圧管を使用して航空機１００の対気速度を識別する。ピトー静圧管は、航空機１００の周囲環境の静圧及び全圧を測定することによって対気速度を識別する。ピトー静圧管は、飛行方向を指し、管の先端で空気のよどみ点（全）圧を、そして管側部に沿って大気（静）圧を測定する片持ち管から成る。あるいは、ピトー静圧管はピトー圧のみを測定し、静圧は、航空機の胴体前部の側面に沿ってフラッシュポートによって測定することができる。対気速度センサシステム１１０は、航空機１００の周囲環境の静圧及び全圧を識別する。
【００３１】
ある有利な実施形態では、対気速度データシステム１１２が設けられ、対気速度センサシステム１２０は設置されていない。しかしながら、他の有利な実施形態では、対気速度データシステム１１２と対気速度センサシステム１２０の両方が設置されている。
【００３２】
対気速度センサシステム１２０は、ベンチュリ管を使用して航空機１００の対気速度を識別する。ベンチュリ管は、少なくとも２つの部分を有するパイプであり、各部分は異なる直径を有する。空気は、航空機１００が空気中を移動する際に対気速度センサシステム１２０に進入する。空気は一つの部分に流れ込み、それから別の部分に流れ込む。気圧はパイプの各部分において異なる。
【００３３】
２つの部分の流体の圧力差と、航空機１００の周囲環境の静圧を識別することができる。静圧は、空気がパイプに進入するポイントにおいて識別することができる。圧力差は、ベンチュリ管の両方の部分の気圧を測定し、一つの部分の圧力を他の部分の圧力から引き算することによって測定することができる。圧力差を利用して、航空機１００の周囲環境の全圧を取得することができる。
【００３４】
対気速度データシステム１１２は、尾部１０４において使用される。対気速度データシステム１１２は、これらの実施例では光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）センサから成る。対気速度データシステム１１２はレーザーを使用して、ある時間帯に航空機１００が移動した距離を監視する。距離と時間帯を使用して航空機１００の対気速度が識別される。
【００３５】
飛行データシステム１１４は、対気速度センサシステム１０８、１１０、及び１２０から全圧及び静圧を受信する。
【００３６】
ここで、有利な実施形態によるデータ処理システムを示す図２を参照する。データ処理システム２００を使用して、図３のコンピュータシステム３０８を実行することができる。データ処理システム２００を航空機データシステムとして使用して、図１の航空機１００等の航空機の対気速度を識別することができる。
【００３７】
この有利な実施形態では、データ処理システム２００は、プロセッサ装置２０４、メモリ２０６、固定記憶装置２０８、通信装置２１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置２１２、及びディスプレイ２１４間の通信を可能にする通信ファブリック２０２を含む。
【００３８】
プロセッサ装置２０４は、メモリ２０６にロード可能なソフトウェアの命令を実行する機能を果す。プロセッサ装置２０４は、特定の実行形態によって一又は複数のプロセッサのセット、あるいはマルチプロセッサコアであってよい。さらに、プロセッサ装置２０４は、単一チップ上に二次プロセッサを有する基本プロセッサが設置された一又は複数の異種のプロセッサシステムを使用して実行可能である。別の有利な実施例として、プロセッサ装置２０４は、同じ種類の複数のプロセッサを含む対称的なマルチプロセッサシステムであってよい。
【００３９】
メモリ２０６及び固定記憶装置２０８は、記憶デバイス２１６の実施例である。記憶デバイスは、例えば非限定的に、データ、関数形式のプログラムコード、及び／又は好適な他の一時的な及び／又は固定の情報等の情報を記憶することができる全てのハードウェアである。メモリ２０６はこれらの実施例では、例えばランダムアクセスメモリ、又は他の任意の好適な揮発性又は非揮発性記憶デバイスであってよい。固定記憶装置２０８は特定の実行形態によって様々な形態を取ることができる。例えば、固定記憶装置２０８は一又は複数のコンポーネント又はデバイスを含むことができる。例えば、固定記憶装置２０８はハードドライブ、フラッシュメモリ、再書込み可能な光ディスク、再書込み可能な磁気テープ、又は上記の幾つかの組合せであってよい。固定記憶装置２０８によって使用される媒体は、取外し可能であってよい。例えば、取外し可能なハードドライブを固定記憶装置２０８に使用することができる。
【００４０】
通信装置２１０はこれらの実施例では、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信装置２１０はネットワーク・インターフェース・カードである。通信装置２１０は、有線及び無線通信リンクのいずれか、あるいは両方の使用を介して通信を提供することができる。
【００４１】
入力／出力装置２１２は、データ処理システム２００に接続可能なほかのデバイスとのデータの入力及び出力を可能にする。例えば、入力／出力装置２１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の幾つかの好適な入力デバイスを介してユーザ入力の接続部を提供することができる。さらに、入力／出力装置２１２は出力をプリンタに送ることができる。ディスプレイ２１４は、ユーザに情報を表示する機構を提供する。
【００４２】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムの命令は、記憶デバイス２１６に位置していてよく、記憶デバイス２１６は通信ファブリック２０２を介してプロセッサ装置２０４と連通している。これらの有利な実施形態では、命令は固定記憶装置２０８において関数形式となっている。これらの命令をメモリ２０６にロードしてプロセッサ装置２０４によって実行することができる。異なる実施形態の処理は、例えばメモリ２０６等のメモリに位置していてよい、コンピュータによって実行される命令を使用してプロセッサ装置２０４によって実施することができる。
【００４３】
これらの命令は、プロセッサ装置２０４のプロセッサによって読み取り及び実行可能なプログラムコード、コンピュータが使用可能なプログラムコード、又はコンピュータによって読み取り可能なプログラムコードと呼ばれる。プログラムコードは、異なる実施形態では、例えばメモリ２０６又は固定記憶装置２０８等の、異なる物理的な又はコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体上に具現化することができる。
【００４４】
プログラムコード２１８は、関数形式でコンピュータによって読み取り可能な媒体２２０に位置し、コンピュータによって読み取り可能な媒体２２０は選択的に取外し可能であり、プロセッサ装置２０４によって実行するために、データ処理システム２００にロードする又は転送することができる。プログラムコード２１８及びコンピュータによって読み取り可能な媒体２２０により、コンピュータプログラム製品２２２が形成される。ある実施例では、コンピュータによって読み取り可能な媒体２２０は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４又はコンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６であってよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４は例えば、固定記憶装置２０８の一部である、例えばハードドライブ等の記憶デバイスに転送するために、固定記憶装置２０８の一部であるドライブ又は他のデバイスに挿入される、又は配置される光又は磁気ディスクを含むことができる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４はまた、データ処理システム２００に接続される、例えばハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリ等の固定記憶装置の形態を取ることもできる。ある場合には、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体２２４はデータ処理システム２００から取外し可能でなくてもよい。
【００４５】
あるいは、プログラムコード２１８はコンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６を使用してデータ処理システム２００に転送することができる。コンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６は例えば、プログラムコード２１８を含む伝播されたデータ信号であってよい。例えば、コンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６は、電磁気信号、光信号、及び／又は他の任意の好適な種類の信号であってよい。これらの信号は例えば、無線通信リンク、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、電線、及び／又は他の任意の好適な種類の通信リンク等の通信リンク上で送信することができる。言い換えれば、通信リンク及び／又は接続部は有利な実施形態において物理的なもの又は無線のものであってよい。
【００４６】
ある有利な実施形態では、プログラムコード２１８を、コンピュータによって読み取り可能な信号媒体２２６を介して別のデバイス又はデータ処理システムから固定記憶装置２０８までネットワーク上でダウンロードして、データ処理システム２００内部で使用することができる。例えば、サーバデータ処理システムのコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラムコードを、サーバからデータ処理システム２００へネットワーク上でダウンロードすることができる。プログラムコード２１８を提供するデータ処理システムはサーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード２１８を記憶して送信することができる他の幾つかのデバイスであってよい。
【００４７】
データ処理システム２００において記載された異なるコンポーネントは、アーキテクチャ制限を課すものではなく、異なる実施形態を実行することが可能である。異なる有利な実施形態は、データ処理システム２００において記載されたコンポーネントに追加の又はその代わりのコンポーネントを含むデータ処理システムにおいて実行可能である。図２に示す他のコンポーネントは、記載した有利な実施例から変更することができる。異なる実施形態は、プログラムコードを実行することができる全てのハードウェアデバイス又はシステムを使用して実行することができる。一実施例として、データ処理システム２００は無機コンポーネントに統合された有機コンポーネントを含むことができ、及び／又は全体的に人間以外の有機コンポーネントから成っていてよい。例えば、記憶デバイスは有機半導体を含むことができる。
【００４８】
別の実施例として、データ処理システム２００の記憶デバイスは、データを記憶可能な任意のハードウェア装置である。メモリ２０６、固定記憶装置２０８、及びコンピュータによって読み取り可能な媒体２２０は、物理的な形の記憶デバイスの例である。
【００４９】
別の実施例では、バスシステムを使用して通信ファブリック２０２を実行することができ、バスシステムは例えばシステムバス又は入力／出力バス等の一又は複数のバスを含むことができる。当然ながら、バスシステムはバスシステム付属の異なるコンポーネント又はデバイス間でデータを転送させる好適な任意の種類のアーキテクチャを使用して実行することができる。さらに、通信装置は例えばモデム又はネットワークアダプタ等の、データの送受信に使用される一又は複数のデバイスを含むことができる。さらに、メモリは例えば、通信ファブリック２０２に設置され得るインターフェース及びメモリコントローラハブに含まれるもの等のメモリ２０６又はキャッシュであってよい。
【００５０】
異なる有利な実施形態は、多くの異なる考慮事項を認識し、考慮に入れている。例えば、異なる有利な実施形態は、同相の事象が原因で、対気速度を判断するのに使用される一を超えるセンサが不整合なデータを表示する可能性があることを認識し、考慮に入れている。同相の事象とは、同じ種類の一を超えるセンサに悪影響を与える事象のことである。例えば、氷の蓄積は複数のピトー静圧管に同時に悪影響を与える可能性がある。
【００５１】
異なる有利な実施形態は、ある種類のセンサは、他の種類のセンサのように、同じ同相の事象によって影響を受けにくいことを認識する。センサは、センサの設計及び／又はセンサの位置によって同じ事象からの影響を受けない可能性がある。例えば、氷は、対気速度センサの位置又はセンサの設計が氷の影響を受けないため、第２の種類又は第３の種類の対気速度センサに影響を与えない可能性がある。
【００５２】
さらに、異なる有利な実施形態は、２つの種類のセンサから受信したデータが不整合である場合に、２つの異なる種類のセンサシステムから対気速度及び／又は気圧データを受信したときに、対気速度及び／又は気圧データを受信する航空機のデータ統合システムがどの種類の対気速度データセンサシステムが正確な値を表示しているかを識別することができないことを認識する。
【００５３】
異なる有利な実施形態は、少なくとも３つの異なる種類の対気速度データセンサシステムから気圧及び／又は対気速度データを受信したときに、値を他の２つの種類のセンサを使用して取得した値と比較することによって、航空機のデータシステムがどの単一種類のセンサが不整合な値を表示しているかを識別することができることを認識する。
【００５４】
したがって、異なる有利な実施形態は、航空機の対気速度を識別する装置及び方法を提供する。ある有利な実施形態では、一の装置が提供されている。この装置は複数のピトー静圧管からなる。複数のピトー静圧管の各々は第１の種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステムから成る複数の迎え角センサシステムの各々は第２の種類のセンサであり、複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサからなる。この複数の光検出及び測距センサは第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管によって生成された第１データと、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データと、複数の光検出及び測距センサによって生成された第３データのエラーを検出する信号統合システムからなる。
【００５５】
別の有利な実施形態では、装置は複数のピトー静圧管、複数の迎え角センサシステム、複数のベンチュリ管、及び信号統合システムからなる。複数のピトー静圧管の各々は第１の種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。複数の迎え角センサシステムの各々は第２の種類のセンサであり、複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。複数のベンチュリ管の各々は第３の種類のセンサであり、複数のベンチュリ管は第３データを生成する。信号統合システムは、複数のピトー静圧管によって生成された第１データと、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データと、複数のベンチュリ管によって生成された第３データのエラーを検出する。
【００５６】
さらに別の有利な実施形態では、航空機の対気速度を識別する方法が提供されている。複数のピトー静圧管は、航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を生成する。複数の光検出及び測距センサは、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成する。複数の迎え角センサシステムは、航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成する。第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値は統合されて、統合全圧値及び統合静圧値を形成する。航空機の対気速度は、統合全圧値及び統合静圧値から識別される。
【００５７】
ここで、有利な実施形態による対気速度の監視環境を示す図３を参照する。対気速度の監視環境３００を使用して、図１の航空機１００の対気速度を監視することができる。
【００５８】
対気速度の監視環境３００は、環境３０２を含む。環境３０２は、航空機３０４周囲の物理的な領域である。図１の航空機１００は、航空機３０４の一例である。航空機３０４にはセンサシステム３０６とコンピュータシステム３０８が搭載されている。これらの実施例では、コンピュータシステム３０８は航空機３０４の内部に位置しており、センサシステム３０６は航空機３０４の外側に位置している。
【００５９】
センサシステム３０６は、航空機３０４の対気速度３１０を識別するために、コンピュータシステム３０８によって使用される。センサシステム３０６はセンサ種類３２０、３２２、３２４、及び３２６のセンサからなる。センサ種類３２０、３２２、３２４及び３２６は異なる種類のセンサであるため、一つの種類のセンサに不整合なデータを生成させるような事象によって、他の種類のセンサが不整合なデータを生成することはない。
【００６０】
これらの実施例では、センサ種類３２０は複数のピトー静圧管３１２であり、センサ種類３２２は複数の迎え角センサシステム３１４であり、センサ種類３２４は複数の光検出及び測距センサ３１６であり、センサ種類３２６は複数のベンチュリ管３１８である。ある有利な実施形態では、複数の光検出及び測距センサ３１６が設置され、複数のベンチュリ管３１８は設置されていないことを注記すべきである。同様に、他の有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８が設置され、複数の光検出及び測距センサ３１６は設置されていない。
【００６１】
複数のピトー静圧管３１２は、航空機３０４の前部の移動方向に向いた管である。航空機３０４が移動している間、空気は複数のピトー静圧管３１２に作用する。航空機３０４の速度が上がると、空気により複数のピトー静圧管３１２の全圧が増加する。複数のピトー静圧管３１２はデータ３２８を生成する。これらの実施例では、データ３２８は全圧値３３０及び静圧値３３２からなる。全圧値３３０は、航空機３０４が移動した結果得られる、航空機３０４周囲の空気の全圧の値である。静圧値３３２は環境３０２の大気の静圧の値である。
【００６２】
静圧及び全圧は、下記の圧縮性流のベルノーイ方程式を使用して航空機１００の対気速度を識別するのに使用される。
ＶＣ＝ＣＳＯ（５（（Ｐｔ−ＰＳ）／ＰＳＯ＋１）２／７−１））１／２
この式において、Ｐｔは航空機１００の周囲環境の全圧であり、ＰＳは航空機１００の周囲環境の静圧であり、ＰＳＯは海水位における標準日静圧であり、ＣＳＯは海水位における音速であり、標準日とは、温度、圧力、及び密度を高度の関数として示す一連の大気データ表を説明するのに使用される用語であり、ＶＣは航空機１００の較正対気速度である。
【００６３】
複数のピトー静圧管３１２は胴体３３６の前部３３４に位置している。胴体３３６は、図１の胴体部１０２の例示の実行形態である。
【００６４】
複数の迎え角センサシステム３１４は航空機３０４の迎え角を測定する。迎え角とは、気流の方向に対する、航空機３０４の長手方向の主軸の角度である。迎え角センサシステム３１４はデータ３３８を生成する。これらの実施例では、迎え角センサシステム３１４は、迎え角翼センサ３４４、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器３４６によって識別された高度、及び慣性センサシステム３７８からの慣性データを使用して、統合全圧値３４０及び統合静圧値３４２を生成する。データ３３８、慣性センサシステム３７８からの慣性データ、及び全地球測位システム受信器３４６によって識別された高度は、統合全圧値３４０の航空機揚力モデルを解くのに使用される。全圧及び静圧を識別するために解かれ得る揚力モデルの一例は下記のようである。
上記式において、ＣＬは揚力係数であり、ＣＬ０は迎え角がゼロに等しいときの揚力係数であり、△ＣＬは高揚力及び可動面によって発生した揚力係数の変化であり、ＣＬαはアルファの係数としての揚力係数の勾配であり、αは航空機３０４の迎え角であり、Ｗは航空機３０４の総重量であり、ｎｚは航空機３０４の荷重倍数であり、ｑ＿ｂａｒは動圧であり、Ｓは航空機３０４の翼のリファレンス領域である。
【００６５】
可動面の例は、昇降舵、水平安定板、補助翼、方向舵、トリム・タブ、スポイラー、フラップ、スラット、及び他の可動面を含む。この揚力モデルは、これらの実施例では単純な揚力モデルである。しかしながら、他の有利な実施形態では、さらに複雑な揚力モデルを使用することができる。複雑な揚力モデルは単純な揚力モデルよりもさらに数学的な特徴を含む。例えば、複雑な揚力モデルは、単純な揚力モデルにはない追加的な数学変数、演算、関数を含むことができる。
【００６６】
航空機の揚力モデルの結果は、全圧及び静圧を算出したものである。参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１０／０１００２６０として発行された、出願中の米国特許出願第１２／２５５２３３号明細書に記載されている揚力モデルの一実施例における迎え角翼センサ３４４、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器３４６によって識別された高度、及び慣性センサシステム３７８からの慣性データを使用して、統合全圧値３４０及び統合静圧値３４２が識別される。
【００６７】
全地球測位システム受信器３４６は、航空機３０４の平均海水位からの高度３４８を識別する。複数の迎え角センサシステム３１４は、平均海水位からの高度３４８を使用して、統合静圧３５２を生成する。統合静圧３５２は、平均海水位からの高度３４８での環境３０２の静圧値３４２の近似値である。静圧値３４２は、これらの実施例では、統合静圧３５２の値に設定されている。
【００６８】
複数の迎え角センサシステム３１４はまた、全圧値３４０を生成する。複数の迎え角センサシステム３１４は航空機３０４の総重量と、航空機３０４の慣性データを使用して、統合全圧３５４を生成する。統合全圧３５４はこれらの実施例では全圧値３４０として使用される。
【００６９】
複数の光検出及び測距センサ３１６（ＬＩＤＡＲ）は、一以上のレーザーを使用してデータ３５６を生成する。データ３５６は、航空機３０４の対気速度からなる。光検出及び測距センサ３１６は、一以上のレーザーを使用してある時間間隔の間に移動した距離を識別することによってデータ３５６を生成する。ある有利な実施形態では、光検出及び測距センサ３１６は、気団の空気分子からのレイリー後方散乱及び／又はエーロゾル粒子からのミー後方散乱からのドップラーシフトを測定することによって、航空機の真の対気速度を測定する。光検出及び測距センサ３１６はまた、レイリー後方散乱からの空気の大気温度及び大気圧も測定する。これらのデータから、複数の光検出及び測距センサ３１６は、航空機３０４の較正対気速度及び航空機の環境３０２の全圧と静圧を計算する。
【００７０】
ある有利な実施形態では、光検出及び測距センサは後方を観察する方向に向いていてよい。したがって、光検出及び測距センサに氷や大きな雹が接触する可能性が減る。他の有利な実施形態では、光検出及び測距センサはそれぞれ、移動方向ではない方向に沿って、複数の測定を行うことができるが、これらの測定から、移動方向への速度の複数のコンポーネントを識別することによって、対気速度を計算することができる。
【００７１】
さらに別の有利な実施形態では、光検出及び測距センサは航空機自体が起した局所的な気流擾乱の領域外の離れたところで対気速度を測定することができる。他の有利な実施形態では、光検出及び測距センサは、航空機から非常に短い距離、局所的な気流擾乱の領域内において測定を行うことができる。上記測定は後で局所的な気流の影響について修正される。
【００７２】
ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８がセンサシステム３０６に設置されており、複数の光検出及び測距センサ３１６は設置されていない。複数のベンチュリ管３１８は、各々が少なくとも２つの部分を有する多数のパイプであり、各パイプの各部分は異なる直径を有する。航空機３０４が空中を移動すると、複数のベンチュリ管３１８に空気が進入する。空気は一つの部分に流れ込み、それから他の部分に流れ込む。空気はパイプの各部分において異なる圧力を有する。
【００７３】
２つの部分の流体管の圧力差と、航空機３０４の周囲環境３０２の静圧３５８を識別することができる。静圧値３５８は、空気がパイプに入るポイントにおいて識別することができる。圧力差は、ベンチュリ管の両方の部分の圧力を測定し、一つの部分の圧力を他の部分の圧力から引き算することによって測定することができる。ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８は、中央部分が吸気口部分よりも狭くなっている、つまり分岐／集束管であるベンチュリ管からなる。中央部分が吸気口部分よりも狭くなっているベンチュリ管に発生する小さい圧力差は、音速以下の高いマッハ数において良好に働くため有利であり、ほぼ全ての音速以下の速度において使用することができる。
【００７４】
全圧値３６０は、航空機３０４の周囲環境３０２において生成される。複数のベンチュリ管３１８はデータ３６２を生成する。データ３６２はこれらの実施例では静圧値３５８及び全圧値３６０である。ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８は翼フェアリング３６４の胴体３３６の前部に位置している。
【００７５】
コンピュータシステム３０８は次に信号統合３６６を実行する。信号統合システム３６６は、データ３２８、データ３３８、データ３５６、及び／又はデータ３６２のエラー３６８を、統合全圧値３７０及び統合静圧値３７２を生成することによって検出する。一以上の事象が原因で一以上のセンサシステム３０６が不整合なデータを生成したために、データ３２８、データ３３８、データ３５６、及び／又はデータ３６２のエラーが見つかる可能性がある。
【００７６】
例えば、複数のピトー静圧管３１２の吸気口において氷が蓄積する可能性があり、複数のピトー静圧管３１２が不整合な全圧値３３０及び／又は静圧値３３２を生成し得る。
【００７７】
信号統合システム３６６は、統合全圧値３８０及び統合静圧値３７２を生成することによってエラー３６８を検出し、隔離する。統合静圧値３７２とは、静圧値３３２、３４２、及び３５８のうちの幾つか又は全ての値から生成された値である。これらの実施例では、統合静圧値３７２は静圧値３３２、３４２、及び３５８の中間値３７６である。
【００７８】
同様に、統合全圧値３８０とは、全圧値３３２、全圧値３４０、及び全圧値３６０のうちの幾つか、又は全ての値から生成された値である。これらの実施例では、統合全圧値３８０は、全圧値３３２、３４０、及び３６０の中間値３７４である。
【００７９】
一旦、統合全圧値３８０及び統合静圧値３７２が生成されると、信号統合システム３６６は対気速度３１０を生成する。これらの実施例では、対気速度３１０は航空機３０４の較正対気速度である。
【００８０】
複数の光検出及び測距センサ３１６が設置されている有利な実施形態では、複数の光検出及び測距センサ３１６によって生成された対気速度が対気速度３１０と比較される。光検出及び測距センサ３１６によって生成された対気速度と対気速度３１０との差が一定量を超えると、対気速度３１０の値が変更され得る。例えば、対気速度３１０は、複数の光検出及び測距センサ３１６によって生成された対気速度との間の中間点に変更され得る。
【００８１】
図３に示す対気速度監視環境３００は、物理的又はアーキテクチャ制限を暗示するものではなく、異なる実施形態を実行することが可能である。記載されたコンポーネントに追加の他のコンポーネント、又はその代わりの他のコンポーネントを使用することができる。あるコンポーネントは、ある有利な実施形態において不必要である場合がある。また、ブロックは幾つかの機能性コンポーネントを説明するために示したものである。異なる有利な実施形態において実行するときに、これらの一以上のブロックを組み合わせて、及び／又は異なるブロックに分けることができる。
【００８２】
例えば、ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８が設置されていない。他の有利な実施形態では、複数の光検出及び測距センサ３１６が設置されていない。ある有利な実施形態では、複数のベンチュリ管３１８は航空機３０４の垂直安定板に位置している。
【００８３】
ここで、有利な実施形態によるベンチュリ管を示す図４を参照する。ベンチュリ管４００は、複数のベンチュリ管３１８のベンチュリ管の一実施例である。
【００８４】
ベンチュリ管４００は、この有利な実施形態では胴体４０２から延在している。胴体４０２は図３の胴体３３６の例示の実行形態である。矢印４０３は、胴体４０２の順方向を指している。矢印４０３によって指示されている順方向は、この有利な実施形態において操縦室が位置する方向である。当然ながら、他の有利な実施形態において、ベンチュリ管４００は他の好適な場所に位置していてよい。
【００８５】
ベンチュリ管４００は、管４０４及び管４０６からなる。管４０４及び４０６は、支柱４０１を介して胴体４０２から延びている。管４０４のポート４０８により、領域４１０を移動する空気が管４０４に進入することができる。空気は管４０４を通ってコネクタ４１２へ流れる。管４０４を通って移動する空気は、コネクタ４１２を通って移動する。コネクタ４１２は管４０４をセンサ４１４につなげている。管４０４内の気圧は、センサ４１４を使用して測定される。この有利な実施形態では、センサ４１４はコネクタ４１２に装着されている。当然ながら、センサ４１４は、管、チャネル、又は他の好適なデバイスを使用してコネクタ４１２に接続することができる。
【００８６】
同様に、ポート４１６により、領域４１０を流れる空気が管４０６に進入することが可能になる。管４０６は管４０４と同様のものであるが、管４０４とは直径が異なる。この有利な実施形態では、管４０６の直径は管４０４の直径の２倍である。したがって、ベンチュリ管４００は分岐／集束ベンチュリ管である。
【００８７】
管４０６の中を流れる空気はコネクタ４１８を通って流れる。コネクタ４１８は管４０６をセンサ４２０につなげている。管４０６の気圧は、センサ４２０を使用して測定される。センサ４２０は、この有利な実施形態では、コネクタ４１８に装着されている。当然ながら、センサ４１４は、管、チャネル、又は別の好適なデバイスを使用して、コネクタ４１２に接続することができる。
【００８８】
コンピュータシステム４２２は、図３のコンピュータシステム３０８の例示の実行形態である。コンピュータシステム４２２は、センサ４１４及びセンサ４２０から圧力の値を受信する。コンピュータシステム４２２は次に、圧力値の差を計算する。コンピュータシステム４２２は圧力値の差を使用して、領域４１０の環境の、例えば図３の全圧値３６０等の全圧値を生成する。
【００８９】
ある有利な実施形態では、一以上の静圧センサもまた設置され得る。例えば、静圧センサはポート４０８及び／又はポート４１６に実質的に隣接して位置づけすることができる。静圧センサによって生成された静圧値は、上記有利な実施形態のコンピュータシステム４２２に送られる。
【００９０】
ここで、有利な実施形態による信号統合システムを示す図５を参照する。信号統合システム５００は、図３の信号統合システム３６６の例示の実行形態である。
【００９１】
信号統合システム３６６は、図３のコンピュータシステム３０８のプロセスとして実行される。しかしながら、信号統合システム５００はその代わりに一以上のコンポーネント５０２を使用して実行可能である。コンポーネント５０２は、複数の回路５０４、複数の集積回路５０６、及びプログラマブル論理アレイ５０８であってよい。
【００９２】
図６〜７は、航空機のセンサシステムからの全圧値を使用して統合全圧値を生成する信号統合システムの実施例を示す。当然ながら、統合静圧値は、統合全圧値と同じような方法で生成することができる。
【００９３】
ここで、有利な実施形態による全圧値を示す図６に注目する。全圧値６００は、図３の全圧値３３２、３４０、及び３６０の例示の実行形態である。
【００９４】
図示した全圧値６００は、図３のセンサシステム３０６等のセンサシステムによって生成された後のものである。センサの列６０２は、全圧値の列６０４の値を生成したセンサのアイデンティティを表示する。この実施例では、ピトー静圧管６０６により約２６及び約２３の値が生成された。同様に、迎え角センサシステム６０８により、約２４及び約２２の値が生成された。ベンチュリ管６１０により、約１４及び約１１の値が生成された。
【００９５】
例えば図３の信号統合システム３６６等の信号統合システムは、全圧値６００を処理する。信号統合システムによって最後に生成された統合全圧値が約２４であったと仮定しよう。各種類のセンサに対し、生成された２つの値の内の中間値と、最後の統合全圧値が選択される。
【００９６】
この実施例では、ピトー静圧管６０６の２６と２３の間の中間値と、最後の統合全圧値の２４が選択されて２４が形成される。同様に、迎え角センサ６０８に生成された２つの値の中間値と、最後の統合全圧値の２４が選択されて２４が形成される。さらに、ベンチュリ管６１０に生成された２つの値の中間値と、最後の統合全圧値の２４が選択されて１４が形成される。
【００９７】
ここで、有利な実施形態による全圧値の第２の図である図７を参照する。全圧値７００は統合され、図６の全圧値６００から生成される。
【００９８】
全圧値７００は、ピトー静圧管７０２の全圧値の２４、迎え角システム７０４の全圧値の２４、ベンチュリ管７０６の全圧値の１４を含む。信号統合システムは、全圧値７００を用いて統合全圧値を生成する。信号統合システムは、３つの値から中間値を選択することによって、統合全圧値を生成することができる。この実施例では、最高の値が２４で最低の値が１４であるため、値２４が選択される。中間値として選択されるべき残りの値は２４である。したがって、信号統合システムは、航空機の統合全圧値として２４を生成する。
【００９９】
この実施例では、ベンチュリ管７０６が他の種類のセンサと十単位も違う値を生成した。信号統合システムは、ベンチュリ管７０６を不整合なデータを生成しているとして識別することができる。ある有利な実施形態では、信号統合システムは、ベンチュリ管７０６が統合全圧値と閾値量又はパーセントを超える差がある全圧値を生成したことを診断ログに記入することができる。
【０１００】
ここで、有利な実施形態による航空機の対気速度を識別するプロセスのフロー図を示す図８を参照する。このプロセスは、図３のコンピュータシステム３０８で実行されている信号統合システム３６６によって実施することができる。このプロセスはまた、図５のコンポーネント５０２によって実施することも可能である。
【０１０１】
このプロセスは、複数のピトー静圧管によって、航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を生成することによって開始する（動作８０２）。このプロセスは次に、複数の光検出及び測距センサを使用して、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成する（動作８０４）。このプロセスは次に、複数の迎え角センサシステムを使用して航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成する（動作８０６）。
【０１０２】
このプロセスは次に、第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値のエラーを検出して、統合全圧値及び統合静圧値を形成する（動作８０８）。このプロセスでは、最後の統合静圧値又は全圧値と、特定の種類のセンサそれぞれから中間値を選択することによってエラーが検出される。プロセスは次に、残りの値の中間値を取ることによって統合静圧値又は全圧値を生成する。
【０１０３】
次に、このプロセスは統合全圧値及び統合静圧値から航空機の対気速度を識別する（動作８１０）。プロセスは、ベルノーイの原理に基づく下記式を使用して航空機の対気速度を識別することができる。
ＶＣ＝ＣＳＯ（５（（Ｐｔ−ＰＳ）／ＰＳＯ＋１）２／７−１））１／２、この式において、ＶＣは航空機の較正対気速度であり、Ｐｔは航空機の周囲環境の全圧であり、ＰＳは航空機の周囲環境の静圧であり、ＰＳＯは海水位における標準日静圧であり、ＣＳＯは海水位における音速であり、標準日、及びＶＣは航空機１００の較正対気速度である。プロセスはその後終了する。
【０１０４】
ここで、有利な実施形態によるエラーを検出するプロセスのフロー図である図９を参照する。このプロセスは、図３のコンピュータシステム３０８による信号統合エラー修正システム３６６によって実施することができる。このプロセスはまた、図５のコンポーネント５０２によっても実施可能である。
【０１０５】
このプロセスは、静圧値を生成する各センサからの静圧値、及び全圧値を生成する各センサからの全圧値を受信することから開始する（動作９０２）。これらの実施例では、航空機は少なくとも３つの異なる種類のセンサと、各種類のセンサの少なくとも２つを有する。このプロセスは次に、最近の統合静圧値を受信する（動作９０４）。ある有利な実施形態では、最近の統合静圧値は、図９のプロセスの事前実施における動作９０８中に生成された値である。当然ながら、上記値がない場合、デフォルト値を使用することができる。
【０１０６】
プロセスは次に、各種類のセンサに対し、動作９０４において受信した各種類のセンサの少なくとも２つのセンサによって生成された静圧値と、動作９０６において受信した最後の統合全圧値の中間値を選択する（動作９０６）。プロセスは次に、動作９０６中に生成された値の中間値を選択して、統合静圧値を形成する（動作９０８）。プロセスはその後終了する。
【０１０７】
異なる実施形態のフロー図及び説明は、異なる有利な実施形態における装置及び方法の幾つかの可能な実行形態のアーキテクチャ、機能性、及び動作を示すものである。これに関しては、フロー図又は説明の各ブロックは、ある動作又はステップのモジュール、セグメント、機能、及び／又は一部を示すことができる。ある代替実行形態では、ブロックに注記された単一機能、または複数の機能は図面に記された順番通りでなくてもよい。例えば、ある場合には、含まれる機能性によって、順番に示した２つのブロックを実質的に同時に実施することができる、又はブロックをしばしば反対の順番に実施することができる。
【０１０８】
例えば、プロセスは、動作９０２〜９０８において静圧値ではなく、全圧値を生成することができる。さらに、プロセスは、ある種類のセンサが不整合なデータを生成している及び／又は他の種類のセンサによって生成された値との差が特定量又はパーセントを超えるデータを生成している場合に、動作９０８の後に記録を残すことができる。
【０１０９】
さらに、プロセスはエラーを検出するのに、図９の静圧値の代わりに対気速度の値を使用することができる。さらに具体的には、プロセスは静圧値の代わりに動作９０２〜９０８において統合対気速度の値を生成することができる。
【０１１０】
上記有利な実施形態では、プロセスは動作９０２における静圧値の代わりに対気速度の値を受信することができる。プロセスは次に、動作９０４において最近の静圧値の代わりに最近の対気速度の値を受信することができる。同様に、プロセスは各種類のセンサに対して、受信した対気速度の値と動作９０６における最近の対気速度の値の中間値を選択することができる。最後に、プロセスは動作９０６において生成された値の中間値を選択して、動作９０８において統合対気速度の値を形成することができる。
【０１１１】
したがって、異なる有利な実施形態は、航空機の対気速度を識別する装置及び方法を提供する。ある有利な実施形態では、装置が提供されている。この装置は、複数のピトー静圧管からなる。複数のピトー静圧管のそれぞれは第１種類のセンサである。複数のピトー静圧管は第１データを生成する。この装置はまた、複数の迎え角センサシステムからなる。複数の迎え角センサシステムの各々は、第２種類のセンサであり、複数の迎え角センサシステムは第２データを生成する。この装置はまた、複数の光検出及び測距センサからなる。光検出及び測距センサは第３データを生成する。この装置はまた、複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数の光検出及び測距センサによって生成された第３データのエラーを修正する信号統合システムからなる。
【０１１２】
したがって、異なる有利な実施形態により、航空機データシステムとパイロットが、特定の種類のセンサがある事象、例えばある種類の全てのセンサが不整合なデータを生成する原因となる氷等によって影響された場合においても、値の不整合性が許容範囲の値に制限された対気速度の値を受信することが可能になる。航空機データシステムは、その種類のセンサからのデータを除外して、その種類のセンサのメンテナンスが必要であること、又はメンテナンスを行うまでは使用すべきでないことを報告することができる。
【０１１３】
少なくとも３つの種類のセンサが全圧値及び静圧値を生成するために、航空機の対気速度は、ある種類のセンサ全てが不整合なデータを生成している場合でも、識別可能である。さらに、航空機の対気速度は、２つの種類のセンサが全て不整合なデータを生成している場合でも、各種類のセンサが特定の共通モードの事象に影響されていないために、識別することができる。さらに、不整合なデータを生成する種類のセンサは、他の２つの種類のセンサが整合データを生成し、航空機の対気速度を識別するのに使用できるため、特定することが可能である。
【０１１４】
異なる有利な実施形態の説明は、図示及び説明の目的のために記載されたものであって、包括的、又は開示された形の実施形態に限定するものではない。多数の修正及び変更が当業者に明らかである。さらに、異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比較して、異なる利点を提供し得る。選択された単一の実施形態、又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、そして当業者が、特定の使用に適した様々な修正事項を有する多様な実施形態の開示を理解することができるように選択され、記載されたものである。
【符号の説明】
【０１１５】
１００ 航空機
１０２ 胴体部
１０４ 尾部
１０６ 前部
１０８ 対気速度センサシステム
１１０ 対気速度センサシステム
１１２ 対気速度センサシステム
１１４ 飛行データ処理システム
１１６ 翼
１１８ 操縦室
１２０ 対気速度センサシステム
１２２ 全地球測位システムセンサ
１２６ 慣性センサシステム
４００ ベンチュリ管
４０１ 支柱
４０２ 胴体
４０４ 管
４０６ 管
４０８ ポート
４１０ 領域
４１２ コネクタ
４１４ センサ
４１６ ポート
４１８ コネクタ
４２０ センサ
４２２ コンピュータシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピトー静圧管であって、複数のピトー静圧管の各々が第１種類のセンサであり、第１データを生成する複数のピトー静圧管と；
各々が第２種類のセンサである複数の迎え角センサシステムであって、第２データを生成する複数の迎え角センサシステムと；
各々が第３種類のセンサである複数の光検出及び測距センサであって、第３データを生成する複数の光検出及び測距センサと；
複数のピトー静圧管によって生成される第１データと、複数の迎え角センサシステムによって生成される第２データと、複数の光検出及び測距センサシステムによって生成される第３データのエラーを検出する信号統合システム
を含む装置。
【請求項２】
信号統合システムが、
第１データ、第２データ、及び第３データを統合する処理装置
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
信号統合システムが、複数の回路、複数の集積回路、及びプログラマブル論理アレイのうちから選択されるコンポーネントを含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
複数のピトー静圧管が航空機胴体の前部において使用される航空機をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
第１データが航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を含み、第２データが航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を含み、第３データが航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数の光検出及び測距センサによって生成された第３データのエラーを検出するにあたって、信号統合システムが第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値を使用して環境の第４全圧値を識別し、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値を使用して航空機の周囲環境の第４静圧値を識別する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
第１全圧値、第２全圧値及び第３全圧値を使用して環境の第４全圧値を識別するにあたって、信号統合システムが、第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値から第１中間値を識別して、環境に対する統合全圧値を形成する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
第１静圧値、第２静圧値及び第３静圧値を使用して環境の第４静圧値を識別するにあたって、信号統合システムが、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値から第２中間値を識別して、環境に対する統合静圧値を形成する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
信号統合システムがさらに、第１中間値及び第２中間値から、航空機の対気速度を識別する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
複数の迎え角センサシステムの各々が：
航空機の前方の胴体において使用される複数の迎え角翼センサと；
航空機の慣性データを生成する慣性センサシステムと；
揚力モデル及び慣性データを使用して、航空機の平均海水位からの高度と統合静圧値とを生成する全地球測位システム受信器
を含む、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
航空機の対気速度を識別する方法であって：
複数のピトー静圧管によって、航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を生成し；
複数の光検出及び測距センサによって、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成し；
複数の迎え角センサシステムによって、航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成し；
第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値のエラーを検出して、統合全圧値及び統合静圧値を形成し；
統合全圧値及び統合静圧値から航空機の対気速度を識別する
ことを含む方法。
【請求項１】
複数のピトー静圧管であって、複数のピトー静圧管の各々が第１種類のセンサであり、第１データを生成する複数のピトー静圧管と；
各々が第２種類のセンサである複数の迎え角センサシステムであって、第２データを生成する複数の迎え角センサシステムと；
各々が第３種類のセンサである複数の光検出及び測距センサであって、第３データを生成する複数の光検出及び測距センサと；
複数のピトー静圧管によって生成される第１データと、複数の迎え角センサシステムによって生成される第２データと、複数の光検出及び測距センサシステムによって生成される第３データのエラーを検出する信号統合システム
を含む装置。
【請求項２】
信号統合システムが、
第１データ、第２データ、及び第３データを統合する処理装置
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
信号統合システムが、複数の回路、複数の集積回路、及びプログラマブル論理アレイのうちから選択されるコンポーネントを含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
複数のピトー静圧管が航空機胴体の前部において使用される航空機をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
第１データが航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を含み、第２データが航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を含み、第３データが航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
複数のピトー静圧管によって生成された第１データ、複数の迎え角センサシステムによって生成された第２データ、及び複数の光検出及び測距センサによって生成された第３データのエラーを検出するにあたって、信号統合システムが第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値を使用して環境の第４全圧値を識別し、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値を使用して航空機の周囲環境の第４静圧値を識別する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
第１全圧値、第２全圧値及び第３全圧値を使用して環境の第４全圧値を識別するにあたって、信号統合システムが、第１全圧値、第２全圧値、及び第３全圧値から第１中間値を識別して、環境に対する統合全圧値を形成する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
第１静圧値、第２静圧値及び第３静圧値を使用して環境の第４静圧値を識別するにあたって、信号統合システムが、第１静圧値、第２静圧値、及び第３静圧値から第２中間値を識別して、環境に対する統合静圧値を形成する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
信号統合システムがさらに、第１中間値及び第２中間値から、航空機の対気速度を識別する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
複数の迎え角センサシステムの各々が：
航空機の前方の胴体において使用される複数の迎え角翼センサと；
航空機の慣性データを生成する慣性センサシステムと；
揚力モデル及び慣性データを使用して、航空機の平均海水位からの高度と統合静圧値とを生成する全地球測位システム受信器
を含む、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
航空機の対気速度を識別する方法であって：
複数のピトー静圧管によって、航空機の周囲環境の第１全圧値及び第１静圧値を生成し；
複数の光検出及び測距センサによって、航空機の周囲環境の第２全圧値及び第２静圧値を生成し；
複数の迎え角センサシステムによって、航空機の周囲環境の第３全圧値及び第３静圧値を生成し；
第１全圧値、第１静圧値、第２全圧値、第２静圧値、第３全圧値、及び第３静圧値のエラーを検出して、統合全圧値及び統合静圧値を形成し；
統合全圧値及び統合静圧値から航空機の対気速度を識別する
ことを含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−８６８３０（Ｐ２０１２−８６８３０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１８５８８６（Ｐ２０１１−１８５８８６）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５８８６（Ｐ２０１１−１８５８８６）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
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