无源航空器翼尖撞击检测系统和方法
【专利说明】无源航空器翼尖撞击检测系统和方法
对相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2014年I月30日提交的美国临时申请N0.61/933，335的权益。
技术领域
[0002]本申请一般地涉及航空器翼尖撞击防止，并且更特别地涉及用于无源地检测航空器翼尖撞击的系统和方法。
【背景技术】
[0003]航空器飞行员通常当在地面上时操纵航空器。这可以发生在地面操作期间，诸如当航空器正在滑行，被操纵着去往或来自飞机库，或者去往或来自航站楼时。
[0004]地面上的障碍物，诸如结构、其它交通工具和其它障碍物，可能处于航空器的路径上。飞行员可以经由视线而检测到这些障碍物。然而，在许多情况下，由于航空器的大小(例如，大的机翼掠角、从驾驶舱到翼尖的距离)以及飞行员的受限的视野，在地面操作期间可能难以监视航空器的尽头。结果，操作员可能未能检测到位于航空器附近的“盲点”的障碍物。在许多情况下，飞行员可能未检测到障碍物，直到太晚以致来不及采取正确的行动为止。为了对此有所缓解，许多航空器包括有源传感器或摄像机或者感测潜在或逼近的撞击。
[0005]与障碍物的碰撞不仅可以毁坏航空器，而且还可以使得航空器停止服务并且导致航班取消。与航空器的修理以及落地相关联的成本是显著的。因此，及时检测和避免处于交通工具的地面路径中的障碍物是需要解决的重要问题。
[0006]当前，没有经济的系统可用于保护航空器免受翼尖撞击。随着航空器大小的增加，撞击事故的概率和成本增加。因此，存在对这样的系统的需要:所述系统能够用最小的努力被翻新改进到航空器上，并且不依赖有源传感器或航班乘务人员。本发明至少解决此需要。
【发明内容】
[0007]本概要被提供来以简化形式描述选择概念，其在【具体实施方式】中进一步描述。本概要不意图标识所要求保护的主题的关键或必需特征，也不意图用作帮助确定所要求保护的主题的范围
[0008]在一个实施例中，用于无源地检测航空器翼尖撞击的方法包括生成机场的至少一部分的数字基础地图，所述机场包括一个或多个特定的翼尖撞击威胁，所述数字基础地图由多个机场单元表示。向每个机场单元指派数值。被指派给每个机场单元的数值表示了与该机场单元相关联的特定的翼尖撞击威胁。生成索引计数阵列。索引计数阵列具有对于每个数值的分离的条目。数字航空器结构被生成，其表示航空器，并且由多个航空器单元表示。一部分的机场单元由多个航空器单元所替代。对被替代的机场单元的每个数值进行计数，从而确定与其相关联的替代计数。与每个数值相关联的替代计数被录入到对于该数值的索引计数阵列中分离的条目中。基于索引计数阵列中的替代计数，检测一个或多个潜在航空器翼尖撞击。
[0009]在另一个实施例中，无源航空器翼尖撞击检测系统包括机场数据库和处理器。机场数据库具有在其中存储的机场数据，其包括表示特定翼尖撞击威胁的数据。处理器与机场数据库可操作地通信。处理器被配置为从机场数据库选择性地检索机场数据，并且依据其检索来:生成机场的至少一部分的数字基础地图，所述机场包括一个或多个特定翼尖撞击威胁；向每个机场单元指派数值，其表示与该机场单元相关联的特定翼尖撞击威胁；生成具有对于每个数值的分离条目的索引计数阵列；生成表示航空器的数字航空器结构，并且其由多个航空器单元来表示；用多个航空器单元替代一部分的机场单元；对被替代的机场单元的每个数值进行计数来确定与其相关联的替代计数；将与每个数值相关联的替代计数录入到对于该数值的索引计数阵列中分离的条目中；以及基于索引计数阵列中的替代计数，检测一个或多个潜在航空器翼尖撞击。
[0010]此外，无源撞击检测系统和方法的其它合期望的特征和特性将从结合附图和之前的【背景技术】所进行的随后的【具体实施方式】和所附权利要求而变得显而易见。
【附图说明】
[0011]下文将结合以下附图来描述本发明，其中同样的数字指明同样的元件，并目其中:
[0012]图1描绘了无源翼尖撞击检测系统的实施例的功能框图；
[0013]图2描绘了具有在其上布置的数字航空器结构的数字基础地图的简化表示；
[0014]图3以流程图形式描绘了由图1的系统实现的检测过程的实施例；
[0015]图4-6描绘了在图2中描绘的具有在其上布置的数字航空器结构的数字基础地图的一部分，以更清晰地图示图3的过程。
【具体实施方式】
[0016]以下【具体实施方式】本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本发明或申请以及本发明的使用。如本文所使用的，词语“示例性”意指“充当示例、实例或说明”。因此，本文描述为“示例性”的任何实施例并不一定要解释为对于其它实施例是优选或有利的。本文描述的所有实施例是示例性的实施例，其被提供以使得本领域技术人员能够制成或使用本发明，并且不用来限制由权利要求限定的发明的范围。此外，没有意图通过在之前的技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
或以下【具体实施方式】中呈现的任何表述或暗含的理论进行界限。
[0017]首先参照图1，描绘了无源翼尖撞击检测系统100的一个实施例的功能框图。所描绘的系统100包括航空电子设备数据源102、机场数据库104、以及处理器106，全部布置在航空器110内。航空电子设备数据源102可以用各种方式实现，并且可以包括众多已知设备、子系统和传感器中的任一个。不管其实现方式如何，航空电子设备数据源102被配置为感测和供给至少表示航空器定位、航空器速度以及航空器定向的航空器数据给处理器106。
[0018]机场数据库104具有存储在其中的机场数据。机场数据表示了各种特定翼尖撞击威胁和各种其它机场结构。如本文所使用，术语“特定翼尖撞击威胁”包含航空器机翼可能撞击的固体物理结构的存在和不存在二者。特别地，特定翼尖撞击包含开放区，其不包括固体物理结构，以及存在于机场中的各种物理结构。这样的物理结构可以包括，例如，航站楼建筑物、非航站楼建筑物、固定的障碍物(例如，栅栏、柱、灯杆、标牌)，以及移动的对象(例如，行李车、其它航空器)。各种其它机场结构可以包括，例如，跑道和滑行道。翼尖撞击威胁和其它机场结构可以用各种方式表示。但在描绘的实施例中，取决于对象，用单独区段(或分段)、线、点和圆圈的形式表示这些实体。优选地，尽管并非一定地，机场数据以相对简单的压缩格式存储，其可以被处理器106容易和快速地解压缩。
[0019]处理器106与机场数据库104可操作地通信，并被配置为从中选择性地检索机场数据。如可以领会的，处理器106选择性检索的机场数据表示了航空器目前所位于的机场。如还可以领会的，对于其中以压缩格式存储机场数据的那些实施例，通过解压缩所检索的机场数据，处理器106生成数字基础地图。依据机场数据的检索，处理器106生成机场的至少一部分的数字基础地图，其可以包括一个或多个航站楼建筑物、非航站楼建筑物、固定的对象以及移动的对象。在描绘的实施例中，将数字基础地图拷贝到地理参照(geo-referenced)的存储器阵列 108。
[0020]处理器106还与航空电子设备102可操作地通信，并且被耦合以从其接收航空器数据。处理器106被配置为在这些数据的接收时确定当前航空器定位、速度以及定向，并且至少在一些实施例中，以预测未来航空器定位、速度以及定向。处理器106另外被配置为在航空器数据的接收时生成表示航空器110的数字航空器结构，并且将数字航空器结构布置到数字基础地图上。如以下将进一步描述的，处理器106生成的数字航空器结构包括环绕航空器的保护性包封(envelope)。
[0021]现在参照图2，描绘了具有在其上布置的数字航空器结构204的数字基础地图202的简化表示。所描绘的数字基础地图202包括多个特定翼尖撞击威胁206。如前所注意的，术语“特定翼尖撞击威胁”包含开放区，其不包