确定飞机中的湍流状况的方法
【专利摘要】本公开涉及确定飞机中的湍流状况的方法。本发明提供一种通过手持装置来确定飞机中的湍流状况的方法，其中手持装置具有陀螺仪、地震计、和加速度计中的至少一个，该方法包括：在手持装置定位于飞机内的同时接收来自陀螺仪、地震计、和加速度计中的至少一个的输出；以及提供对湍流状况的指示。
【专利说明】确定飞机中的湍流状况的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过手持装置来确定飞机中的湍流状况的方法。
【背景技术】
[0002]当代飞机可以具有多种传感器，这多种传感器可以收集信息并且将这种信息提供给飞机的操作者。例如，来自一系列传感器的信息可以用于向飞行乘务员提供对检测到的湍流和飞机取向的显示。这种系统是繁琐和质量重的，并且信号传感器的故障可能使系统不能正常运转。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，本发明涉及一种通过手持装置来确定飞机中的湍流状况的方法，手持装置具有陀螺仪(gyroscope)、地震计(seismometer)、和加速度计(accelerometer)中的至少一个,该方法包括:在手持装置定位于飞机内的同时接收来自陀螺仪、地震计、和加速度计中的至少一个的输出；比较接收到的输出与关于该接收到的输出的湍流阈值；以及当比较结果指示接收到的输出超过湍流阈值时提供对湍流状况的指
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[0004]进一步的，接收输出包括:从所述陀螺仪接收指示所述飞机的桨距角、滚转角和偏航角中的至少一个的角度输出。
[0005]进一步的，所述方法还包括确定来自所述角度输出的所述桨距角、滚转角和偏航角中的至少一个的变化率。
[0006]进一步的，比较包括:将所述变化率与相应的变化率阈值进行比较。
[0007]进一步的,接收输出包括:从所述地震计接收运动输出。
[0008]进一步的，所述运动输出指示所述飞机的振动。
[0009]进一步的,接收输出包括:从所述加速度计接收加速度输出。
[0010]进一步的，所述加速度输出指示所述飞机在多维运动中的加速度。
[0011]进一步的，接收输出包括:从所述陀螺仪接收指示所述飞机的桨距角、滚转角和偏航角的角度输出；从所述地震计接收运动输出；以及从所述加速度计接收加速度输出。
[0012]进一步的，所述方法还包括由所述角度输出、运动输出、和加速度输出来确定所述飞机沿多维方向的运动和运动变化率中的至少一个。
[0013]进一步的，确定包括:在所述手持装置上执行软件，所述软件接收所述角度输出、运动输出和加速度输出作为输入，并且接着计算所述运动和所述运动变化率中的至少一个。
[0014]进一步的，比较包括:将所述运动和所述运动变化率中的至少一个与相应的运动阈值和相应的运动变化率阈值进行比较。
[0015]进一步的，比较包括:在所述手持装置上执行软件，所述软件将所述运动和所述运动变化率中的至少一个与所述相应的运动阈值和所述相应的运动变化率阈值进行比较。[0016]进一步的，确定还包括:补偿所述手持装置和所述飞机的相对取向。
[0017]进一步的，提供对湍流状况的指示包括:在所述手持装置上提供指示。
[0018]进一步的，在所述手持装置上提供指示包括下列方式中的至少一种:在所述手持装置的显示器上显示指示，以及从所述手持装置发射听觉指示。
[0019]进一步的，提供对湍流状况的指示包括:将湍流信号从所述手持装置传输至所述飞机。
[0020]进一步的，所述方法还包括:响应于所述湍流信号在所述飞机的飞行甲板上提供指示。
[0021]进一步的，提供对湍流状况的指示包括:从所述手持装置向所述飞机传输湍流信号。
[0022]进一步的，所述方法还包括:经过一段时间对接收到的输出与阈值进行比较，并且在比较结果指示湍流时提供对湍流状况的指示。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]在附图中:
[0024]图1是飞机座舱的示意图，其中提供了可以在其中执行本发明的实施例的环境的一个例子；
[0025]图2是其中定位有手持装置的图1的座舱的一部分的放大视图；
[0026]图3是由飞机中的乘务员人员握持的手持装置的示意图；以及
[0027]图4是流程图，其中示出了根据本发明的实施例确定图1的飞机中的湍流状况的方法。
【具体实施方式】
[0028]图1示出了飞机10的具有座舱12的部分。尽管已示出了商用飞机，但是能够构想，本发明的实施例可以用于任何类型的传统飞机，例如但不限于固定机翼、旋转机翼、火箭、私人飞机、和军用飞机。第一用户(例如，驾驶员)可以出现在位于座舱12左侧的座椅14中，并且另一个用户(例如，副驾驶员)可以出现在座舱12右侧的座椅16中。具有各种仪器20和多个多功能飞行显示器22的飞行甲板(flight deck) 18可以定位在驾驶员和副驾驶员的前方并且可以向飞行乘务员提供信息以有助于飞机10的飞行。
[0029]飞行显示器22可以包括主要飞行显示器或者多功能显示器，并且可以显示范围广泛的飞机、飞行、导航、以及用于操作和控制飞机10的其它信息。飞行显示器22能够向用户显示彩色图形和文本。飞行显示器22可以以任何方式布置，其中包括具有更少或更多的显示器并且不必共面或具有相同尺寸。触摸屏显示器或触摸屏表面24可以被包括在飞行显示器22中并且可以被一个或多个飞行乘务人员(其中包括驾驶员和副驾驶员)使用以与飞机10的系统互动。能够构想，一个或多个光标控制装置26 (例如鼠标)以及一个或多个多功能键盘28可以被包括在机舱12中并且还可以被一个或多个飞行乘务人员使用以与飞机10的系统互动。
[0030]控制器30可以可操作地联接至飞机10的部件，其中包括飞行显示器22、触摸屏表面24、光标控制装置26、和键盘28。控制器30可以包括存储器32，该存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器、或者一种或多种不同类型的便携式电子存储器(例如光盘、DVD、CD-ROM等)、或者这些类型存储器的任何合适的组合。控制器30可以包括处理器34，处理器34可以运行任何合适的程序以实施图形用户界面(⑶I)和操作系统。这些程序典型地包括装置驱动器，该装置驱动器允许用户在触摸屏表面24上执行功能，例如选择选项、输入命令和其它数据、选择和打开文件、以及通过触摸屏表面24移动图标。控制器30可以是FMS的一部分或者可以可操作地联接至FMS。
[0031]计算机可搜索的信息数据库可以储存在存储器32中并且可被处理器34访问。处理器34可以运行一组可执行指令以显示数据库或访问数据库。备选地，控制器30可以可操作地联接至信息数据库。例如，这种数据库可以储存在备选的计算机或控制器上。应当理解，数据库可以是任何合适的数据库，其中包括具有多组数据的单个数据库、链接在一起的多个离散数据库、或者甚至简单的数据表。
[0032]控制器30还可以与飞机10的其它控制器(未示出)连接。控制器30能够通过无线通信链路36与其它的系统或装置无线链接，所述无线通信链路36可以被包括在飞机10中并且可以可通信地联接至控制器30，使得控制器30可以通过无线通信链路36与无线连接装置和系统传输信息。这种无线通信链路36可以包括但不限于分组无线、卫星上行链路、无线保真(WiFi)、WiMax、AeroMACS、蓝牙、ZigBee、3G无线信号、码分多址(CDMA)无线信号、全球移动通信系统(GSM)、4G无线信号、长期演进(LTE)信号、以太网、或者其任何组
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[0033]参照图2，具有一系列传感器42的手持装置40可以定位在飞机10中。如图所示，手持装置40可以定位在座舱12内。备选地，其可以定位在飞机的电子设备和设备舱内或者位于整个飞机10的其它位置处。手持装置40可以安装在飞机10内，例如，手持装置可以通过支架43或者其它合适的机构安装至飞行甲板18。备选地，手持装置可以由飞行乘务人员握持。通过非限制性示例，被包括在手持装置40中的传感器42可以包括任何数量的合适的传感器，其中包括三轴陀螺仪、地震计、倾角传感器(t i 11sensor)、加速度计、振动传感器、谐振器等。
[0034]显示器44也可以被包括在手持装置40中。能够构想，显示器44可以是触摸屏46，使得用户可以通过触摸屏46与显示器44互动。尽管手持装置40已示为具有触摸屏46的智能手机，但是应当理解，手持装置40可以是PDA、平板电脑、或者其它合适的装置(例如为特定目的制造的手持装置)。键盘或光标控制也可以被设置在手持装置40中，以允许用户与显示器44互动。
[0035]为了能够与其它的系统和装置无线链接，手持装置40还可以包括能够与其它的装置和系统无线链接的任何合适的无线通信链路48。还应当理解，特定类型或模式的无线通信对于本发明而言不是决定性的，并且无疑能够在本发明的范围内构想较晚开发的无线网络。能够构想，控制器30可以通过有线连接而可操作联接至手持装置40或者经由无线通信链路36和无线通信链路48而以无线方式可操作联接至手持装置40。因此，能够构想，手持装置40和飞机10可以处于数据通信。控制器50可以被包括在手持装置40中并且可以可操作地联接至手持装置40的部件，该部件包括传感器42、显示器44、触摸屏46、和无线通信链路48。控制器50可以包括任何合适的存储器和处理单元，所述处理单元可以运行任何合适的程序以实施图形用户界面(GUI)和操作系统。[0036]手持装置40和飞机10的控制器30中的一个可以包括计算机程序的全部或一部分，所述计算机程序具有用于确定湍流状况的可执行指令组。无论手持装置40或控制器30是否运行用于确定湍流状况的程序，程序都可以包括计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括机器可读介质，该机器可读介质用于在其上携带(或具有)机器可执行指令或数据结构。这种机器可读介质可以是任何可获取的介质，所述任何可获取的介质能够被通用或专用计算机或者具有处理器的其它机器访问。总体而言，这种计算机程序可以包括具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程、程序、对象、部件、数据结构、算法等。机器可执行指令、相关数据结构、以及程序代表用于执行信息交换的程序代码的例子，如本文中所公开。机器可执行指令例如可以包括指令和数据，以使通用计算机、专用计算机、或者专用处理机器执行某一功能或一组功能。
[0037]在操作期间，手持装置40的传感器42可以收集数据并且这种数据可以被提供给手持装置40的控制器50或者飞机10的控制器30。控制器30或控制器50中的一个可以执行用于基于传感器42的输出来确定湍流状况的程序。即，用于确定湍流状况的程序可以基于从传感器42接收到的输出来得出飞机10是否正经历湍流或者是否将遇到湍流的结论。
[0038]在手持装置40被飞机10内的乘务人员握持的情况下，手持装置40可以具有校正反馈以基于所确定的相对于飞机姿态的手持装置40的姿态来调节传感器42的输出。图3示出了，手持装置40可以具有第一坐标系60并且飞机10可以具有第二坐标系62。在确定手持装置40和飞机10的相对姿态的方面，可以产生变换矩阵以使第一坐标系60与第二坐标系62相关。通过该方式，能够构想，可以补偿手持装置40和飞机10的相对姿态。
[0039]本发明的实施例包括确定飞机中的湍流状况。根据本发明的实施例，图4示出了方法100，方法100可以用于通过手持装置40来确定飞机10中的湍流状况。在102处，该方法开始于在手持装置40定位于飞机10内的同时接收来自传感器42中的至少一个的输出。在104处，可以比较从传感器42接收到的输出与关于接收到的输出的湍流阈值。在106处，当比较结果指示接收到的输出超过湍流阈值时，可以提供对湍流状况的指示。
[0040]能够构想，接收输出可以包括从传感器42中的一个(例如陀螺仪)接收指示飞机的桨距角(pitch angle)、滚转角(roll angle)和偏航角(yaw angle)中的至少一个的角度输出。可以确定来自角度输出的桨距角、滚转角和偏航角中的至少一个的变化率。可以基于所确定的变化率进行比较，所述比较可以包括比较变化率与相应的变化率阈值。基于比较结果，可以确定是否存在湍流状况。备选地，接收输出可以包括从传感器42中的一个(例如地震计)接收运动输出，并且这种运动输出还可以指示飞机10的竖直运动。接收输出还可以包括从传感器42中的一个(例如加速度计)接收加速度输出。加速度输出可以指示飞机10的竖直运动的加速度。
[0041]此外，可以从多个传感器42接收输出。例如，从传感器42接收输出可以包括:从陀螺仪接收指示飞机的桨距角、滚转角和偏航角的角度输出；从地震计接收运动输出；以及从加速度计接收加速度输出。在这种情况下，能够构想，来自传感器42中的三个传感器的输出可以被控制器30或控制器50使用以由角度输出、运动输出、和加速度输出来确定飞机10沿竖直方向的运动和运动变化率中的至少一个。如上文所描述的，可以在手持装置40和飞机10的控制器30中的一个上运行软件。软件可以接收角度输出、运动输出、和加速度输出作为输入并且可以接着运行以计算运动和/或运动变化率。一旦已确定运动和/或运动变化率，则可以与相应的运动阈值和运动变化率阈值进行比较。这可以包括将其与相应的运动阈值和运动变化率阈值进行比较的软件。基于这些比较结果，可以确定是否存在湍流状况。通过该方式，应当理解，比较结果可以包括确定接收到的输出是否超过湍流阈值。如果未超过阈值，则方法100可以在手持装置40处于102时继续接收来自传感器42中的至少一个的输出。如果超过阈值，则可以在106处进行指示。
[0042]还能够构想，可以经过一段时间将接收到的输出与阈值进行比较。通过该方式，可以确定和评价接收到的输出的各种模式。经过一段时间的接收到的输出与阈值的比较结果可以指示湍流。如果比较结果指示湍流，则可以在106处提供指示。
[0043]如果存在湍流状况，则可以在106处向飞行乘务员指示该状况。这可以包括在手持装置40上提供指示。例如，可以在手持装置40的显示器44上显示指示。通过另外的示例，可以从手持装置40发射听觉指示。此外，如果通过手持装置40而不是控制器30来确定湍流状况，则提供对湍流状况的指示可以包括从手持装置40向飞机10传输湍流信号。控制器30可以接着响应于从手持装置40传输的湍流信号在飞机10的飞行甲板18上的显示器22上提供指示。备选地，飞行甲板18可以响应于由手持装置40提供的湍流信号发射听觉指示。
[0044]还能够构想，本发明的实施例可以基于来自传感器42的输出来预测飞机10是否将运动到湍流状态中。能够构想，控制器30或控制器50可以比较传感器42的输出，并且通过确定临界角以及/或者将该输出与以数据库模式位于数据库中的信息进行比较，由控制器30或控制器50运行的程序可以预测飞机10移动到湍流状态中的可能性。根据这种确定，可以通过显示器22向飞行乘务员建议预防策略。
[0045]还能够构想，来自传感器42的输出可以被控制器30或控制器50使用以确定飞机10何时可以进入不可控转动或者毁灭性的桨距-滚转-偏航角。例如，来自传感器42中的一个(例如陀螺仪)的角度输出可以与临界角阈值进行比较。如果所感测到的值跨过阈值，则可以向飞行乘务员提供指示。还能够构想，基于来自传感器42的输出，可以预测飞机将何时进入不可控或临界角。根据这种确定，可以显示警报并且可以通过显示器22向飞行乘务员建议规避策略。通过该方式，可以模仿飞机10如何运动或者飞机10将如何基于传感器42的输出来运动。通过示例，基于推理的情况以及统计方法可以用于确定是否将出现不可控条件。
[0046]上述阈值可以存储在位于控制器30的存储器32的数据库中。可以针对飞机10的类型以及飞行的类型或任务来定制阈值。阈值可以是任何合适的预定值。也可以确定强度值并且强度值可以指示已跨过阈值有多少以及所感测到的值跨过阈值的速度有多快。较高的强度可以与飞机10的不可控模式的较高的机会相关。此外，阈值与强度值的组合可以提供用于确定不可控条件的值。
[0047]上述实施例的技术效果包括可以使用手持装置上的传感器来检测湍流，从而提供了多种益处，其中包括上述实施例不需要高的基础设施和安装成本并且使用于机载设备的软件和硬件开发的成本最小化。此外，这种手持装置可广泛获得并且成本比传统传感器系统低。此外，上文所描述的实施例中的重量比传统传感器系统小。这造成使飞机飞行的操作成本减小。此外，上文所描述的实施例为飞机提供了使用手持装置来检测湍流和预测不可控飞机条件。
[0048]本书面描述使用例子对本发明进行了公开(其中包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的例子。如果这种其它的例子具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这种其它的例子落入权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种通过手持装置来确定飞机中的湍流状况的方法，所述手持装置具有陀螺仪、地震计、和加速度计中的至少一个，所述方法包括: 在所述手持装置定位于所述飞机内的同时接收来自所述陀螺仪、地震计、和加速度计中的至少一个的输出； 比较接收到的输出与所述接收到的输出的湍流阈值；以及 当比较结果指示所述接收到的输出超过所述湍流阈值时，提供对湍流状况的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收输出包括:从所述陀螺仪接收指示所述飞机的桨距角、滚转角和偏航角中的至少一个的角度输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定来自所述角度输出的所述桨距角、滚转角和偏航角中的至少一个的变化率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，比较包括:将所述变化率与相应的变化率阈值进行比较。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收输出包括:从所述地震计接收运动输出。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述运动输出指示所述飞机的振动。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收输出包括:从所述加速度计接收加速度输出。`
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加速度输出指示所述飞机在多维运动中的加速度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收输出包括:从所述陀螺仪接收指示所述飞机的桨距角、滚转角和偏航角的角度输出；从所述地震计接收运动输出；以及从所述加速度计接收加速度输出。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括由所述角度输出、运动输出、和加速度输出来确定所述飞机沿多维方向的运动和运动变化率中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，确定包括:在所述手持装置上执行软件，所述软件接收所述角度输出、运动输出和加速度输出作为输入，并且接着计算所述运动和所述运动变化率中的至少一个。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，比较包括:将所述运动和所述运动变化率中的至少一个与相应的运动阈值和相应的运动变化率阈值进行比较。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，比较包括:在所述手持装置上执行软件，所述软件将所述运动和所述运动变化率中的至少一个与所述相应的运动阈值和所述相应的运动变化率阈值进行比较。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，确定还包括:补偿所述手持装置和所述飞机的相对取向。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，提供对湍流状况的指示包括:在所述手持装置上提供指示。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述手持装置上提供指示包括下列方式中的至少一种:在所述手持装置的显示器上显示指示，以及从所述手持装置发射听觉指示。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，提供对湍流状况的指示包括:将湍流信号从所述手持装置传输至所述飞机。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:响应于所述湍流信号在所述飞机的飞行甲板上提供指示。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供对湍流状况的指示包括:从所述手持装置向所述飞机传输湍流信号。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:经过一段时间对接收到的输出与阈值进行比较，并且在比较结果指示湍流时提供对湍流状况的指示。
【文档编号】G01M9/00GK103674468SQ201310403434
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】F.L.佩雷拉 申请人:通用电气航空系统有限责任公司