飞行目标通信系统的制作方法

飞行目标通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞行目标通信系统和方法，更具体地，涉及在多个系统之间动态地改变、通信并同步飞行信息的系统和方法。
【背景技术】
[0002]商业航空公司的飞行计划的计划是必须考虑多于将乘客从点A运送至B的复杂的和动态的过程。商业飞行的计划在飞行实际上出发之前许多小时和几天之前开始。计划、重新计划和更新飞行计划的过程具有许多必须权衡和平衡的复杂性，举几个例子:航空公司业务情形、环境(即，噪音、排放)、空域最优化、天气、飞机性能、乘客连接、医疗紧急情况、和替代物。这些复杂性中的每个是必须为系统中的众多参与者(例如，飞行员、调度员、空中交通管制员)连续地监控、评估和平衡的因素。当飞行计划被计划或者重新计划时，必须结合这些因素。如果飞行已经开始，则更新飞行计划。
[0003]常常将飞行计划视为过长的文档，该文档表示飞机的计划的和替代的飞行航线并且包括诸如出发点和目的地点、估计的途中时间、天气、飞行通告(Ν0ΤΑΜ)以及飞行类型的信息。在实时迭代过程中，必须权衡和平衡的多种因素表明飞行计划的生成和更新是复杂的和劳动密集型的过程。
[0004]当飞行计划必须与多个系统参与者通信、协调和合作时，会引入另外的复杂度。飞行计划还必须满足国内要求和国际要求。该过程是耗时的、易出错误的且劳动密集型的。
[0005]标准化的训练、计算机和计算机的系统帮助使错误减到最少、缩短生成和更新飞行计划的时间，并减少通信、合作和协作努力和成本。然而，影响飞行计划的飞行信息的动态性质使其难以在出发之前和出发之后以及时和有效的方式充分优化飞行计划的生成、交换和更新。
[0006]计算机或者计算机的系统引入其自身的复杂层和相关的成本。飞行计划开发过程中的每个参与者现在变为提供飞行计划的计算机的系统的用户。飞行计划和飞行信息现在必须在所有可应用的系统之间交换、协调和确认，其中，每个系统表示其相应的用户。例如，空中交通管制员在雷达范围类型的显示器上接收并查看具有当前的状态的飞行计划信息(即，位置信息)。在该示例中，为管制员显示的飞行计划信息来自空中系统和地面系统。在又一个示例中，飞行员在不同的系统，例如，飞行管理计算机(FMC)或者导航显示器(ND)上查看飞行计划和飞行信息。各个系统(即，雷达显示器或者FMC)具有其自身的局限性和通信并处理飞行计划和飞行信息的方法。
[0007]在致力于进一步减少对用户的复杂性并改善操作效率中，需要自动的飞行管理和决定支持工具以及计算机。然而，由于飞行计划和飞行信息的动态性质，自动工具也应是动态的。动态的自动工具(DAT)将促进飞行计划、飞行信息、飞行效率、飞行最优化、飞行后的分析和飞行效率报告的最优化和动态的生成和更新。需要DAT来权衡和平衡多种因素以及跨多个系统以优化的(例如，及时的和有成本效益的)方式合作并交换动态的飞行信息。

【发明内容】

[0008]已讨论的特征、功能和优点可以在各实施方式中独立实现，但也可以与其他实施方式组合来实现，其进一步的细节可参照以下说明和附图看出。
[0009]本文中公开的主题包括用于实时、飞行前、和飞行后处理航空公司、空中交通管制、和飞机飞行信息的系统和方法。
[0010]本文中公开的主题包括用于动态地管理飞行信息、在多个系统之间共享飞行信息、生成并更新飞行信息、预测飞行信息、计划飞行信息、并向订户提供飞行信息的系统和方法。飞行信息是与飞行相关联的任何信息。飞行信息是历史的、实时的、预测的和计划的飞行数据。飞行信息在飞行前、实时和飞行后被处理。飞行信息的示例包括，但不限于，ATC飞行计划、速度迹线、天气、时间、燃料、燃料种类、用户笔记(例如，飞行员笔记、空中交通管制员笔记)、飞机性能参数、监视数据、订户偏好、Ν0ΤΑΜ、负载表、飞行许可(clearance)、状态消息、FMC飞行计划和操作飞行计划(0FP)。合并的飞行信息的结果是飞行目标。
[0011]—种生成飞行信息的方法可以包括将与飞行相关联的数据接收到被配置为生成并更改飞行目标的计算设备上的一个或多个目标。从一个或多个飞行目标中计算并提取飞行信息并将飞行信息呈现以用于查看。跨一个或多个系统分配飞行信息。作为飞行计划录入接收的飞行信息包含飞行出发和到达程序(例如，VFR、IFR、机场)、航线偏好、飞机性能和飞行限制条件(例如，旅行成本、时间、燃料)。从包含在飞行目标中的飞行计划确定飞行轨迹。
[0012]针对成本、时间、燃料、乘客舒适度、空域效率和安全性(即，天气、地形)优化飞行计划和轨迹。最优化算法优先考虑集成解决方案的一个或多个类别(即，成本、时间燃料、乘客舒适度、空域效率、安全性)的最优化偏好。可以基于当前的、历史的、很可能的和预测的飞行信息的实时评估动态地确定优化的解决方案。最优化和效率报告被提供用于出发、到达、和进近横向和垂直航线、业务限制条件(即，空勤人员费用、空勤人员休息、飞行时刻表、连接乘客)、燃料载荷和时间表。优化的飞行信息被呈现以用于查看。
[0013]在多个系统之间通信飞行信息的方法被作为飞行目标执行。各个飞行信息参数也可以被通信。当飞行信息的多个参数需要被通信时，使用飞行目标是有利的。订户可以施加限制以通信飞行信息。因此，通信飞行信息的方法对于连接类型和生产量(throughput)必须是动态的。飞行目标和飞行目标管理器控制接收、传输并允许访问表示一个或多个飞行的飞行信息。
[0014]飞行信息被接收或检索。飞行信息被处理以确定其是否是新的或者变更的。新飞行信息被处理以生成新飞行目标。更新的飞行信息被处理以确定数据是否是对现有飞行信息的复制或者更新。飞行可以具有多于一个飞行目标。飞行可以具有与其相关联的多于一个飞行目标的情形的示例将是具有可以与第一飞行相互关联的飞行信息天气的第二飞行。
[0015]一种将飞行信息从第二或更多飞行相互关联至第一飞行的方法。基于每个飞行信息参数对第二飞行的一个或多个飞行信息种类的整体评估执行飞行目标与另一飞行目标的相互关联。该方法使得多个飞行目标能够与用于第一飞行的合并的实施方式相互关联。飞行目标可以具有与飞行目标相关联的或者嵌入飞行目标中的多个飞行目标，
[0016]管理飞行信息包括跨多个系统的实时同步和通信。飞行信息和飞行目标作为飞行消息通信。每个系统具有其自身接口、带宽和存储限制以及消息传送格式的独特的特征。必须克服独特的特征以跨多个系统使飞行信息同步化。
[0017]飞行消息，此后称为“消息”表示更新的飞行目标或者飞行信息，并被生成以与订户系统兼容。生成的消息通过一个或多个网络被传送至订户系统。
[0018]飞行目标和信息以及飞行信息和目标的优化解决方案可以被计划为现行的、停用的、次要的或者备份飞行计划。还向用户提供将类似的飞行历史数据应用至飞行计划的选项，从而允许用户查看计划的成果。而且，允许用户操纵或者调整飞行历史数据以查看假设的计划。
[0019]使用类似的数据提供“假设怎样(what if) ”的飞行计划情形操纵是有用的，因为用于计划飞行的轨迹、燃料载荷、出发时间，并确定航线天气的实时数据通常是不可用的。
[0020]在至少一个实施方式中，飞行目标管理功能包括允许核准的用户查看并选择适用于飞行的一个或多个程序(procedure)的功能。可应用的程序的列表包括最有效的航线，其基于包括总当前的飞机场环境的当前可用信息而被自动确定。用于选择最有效的航线的自动化考虑到目的地的航道、时间、燃料、航空公司成本、距离、天气、直接航线和返向航道。然而，最有效的航线根据实时和预报的飞行和飞机场信息的流通和概率而变化。有效航线的确定还考虑了所选择的时间段以确定最有利的基于时间的航线。有效航线满足总当前的飞机场环境以及航空公司的业务和操作因素、空中交通管制员、天气、环境、地形和调控限制。
[0021]在至少一个实施方式中，系统和方法可以包括接收指示一个或多个飞行目标的数据。从飞行目标提取飞行信息并将飞行信息呈现以用于查看。接收与飞行信息相关联的飞行计划录入。搜索程序并识别优化的出发、到达和进近航线信息。优化的航线信息被呈现以用于查看。
[0022]在至少一个实施方式中，飞行目标管理功能包括允许授权的用户动态地对飞行计划做出变化并将变化跨多个系统或者本地系统和订户进行通信的功能。跨多个系统或者本地系统使变化同步。为了实现该同步，自动生成用于各个系统的通信协议和订户的通信协议的消息。系统和订户包括机上飞行管理系统、移动设备、地方机构和ATC。可以实时查看变化、它们的状态和相关联的信息。通过提供从不同系统更新飞行计划的方式，可以有效方式从多个源来调整对飞行计划的动态更新。
[0023]在一个实施方式中，在多个系统之间通信飞行数据的系统和方法可以包括接收表示飞行目标的数据。从飞行目标提取飞行信息并呈现飞行信息以与和飞行信息相关的实时空域环境数据一起用于查看和编辑。接收对飞行信息的变更并生成对飞行目标的更新。生成表示更新的飞行目标的消息，消息与订户系统兼容。生成的消息通过一个或多个网络被传送至订户系统。
[0024]在一些实施方式中，飞行目标管理功能包括允许核准的用户(例如，飞行员、调度员、空中交通管制员)结合多个飞行计划和飞行历史查看现行的飞行计划的图解描写的功能。在一个实施方式中，与现行的飞行计划最相关的特定的飞行历史数据、过去飞行计划或者飞行历史被突出或者公布。用户可配置各种选项。例如，可以通过相似的航线、速度、高度、飞机型号、日期范围、始点、目的地、出发时间、到达时间、尾号、飞行员的姓名、或者一个或多个航空公司运营商的航班配置选项。在一个实施方式中，搜索存储在飞行历史数据库中的所有数据，并识别与现行的飞行计划最类似的飞行或者飞行数据。
[0025]在一个实施方式中，生成计划的飞行信息的系统和方法可以包括将飞行目标输入至配置有飞行目标管理功能的计算设备。飞行信息可以是得出的、手动输入的或者感测的数据。执行飞行信息最优化和有效计算，并且呈现结果和现行的飞行信息以用于查看。识别与现行的飞行信息类似的飞行历史数据。接收类似的飞行历史数据的一部分的选择，并且基于所选择的类似的飞行历史数据，在现行的飞行信息上计划类似的飞行历史数据的计划。
[0026]在一些实施方式中，飞行目标管理功能包括基于实时飞行信息、手动输入的飞行信息、历史飞行信息、概率、当前的预测以及飞行员的笔记生成飞机性能预测的功能。基于该信息，识别新的最优化机会并生成更新的飞行预测。预测的示例包括新的或者更新的出发时间、在航点待机的概率、预报的和原地天气、空域延迟、可能的进近程序或者跑道及其他性能相关的预测。预测伴随着表示预测的期望可能性的概率分布。另外，飞行历史数据(包括飞行员笔记)被用于生成新的或者更新的飞行计划和飞机性能预测，诸如燃料载荷、燃料燃烧速度、成本指数、飞行时间、待机时间、到达时间、飞行路径更新、梯级爬升及其他性能相关的预测及其概率。
[0027]在一个实施方式中，生成预测的飞行计划信息的系统和方法可以包括在配置有飞行目标管理功能的计算设备上访问一个或多个飞行目标。一个或多个飞行目标与计划的飞行相关联。接收与计划的飞行有关的飞行信息的请求。确定与计划的飞行和相关联的空域环境有关的飞行信息，并基于相关联的和相互关联的飞行信息生成用于计划的飞行的事件概率和预测。
[0028]在一些实施中，飞行目标管理功能包括实时捕获并编译当前的和预测的飞行信息并自动使该数据对用户的设备可用以更新最初提交的飞行计划的功能。用户的设备可以是执行效率和操作飞行目标系统的移动计算设备。更新的飞行计划数据使用用户手动选择的或者用户的设备基于选择标准自动选择的多个通信信道中的一个经由地面或者空中服务被发送至FMC。例如，用户的设备可以通过机上网络系统(0NS)、直接经由互联网或者内联网、或者其他物理连接或者无线连接(USB、BLUETOOTH等)将数据发送至互联网。
[0029]在一个实施方式中，向用户提供飞行计划信息的系统和方法可以包括通过配置有效率和操作飞行目标系统的计算设备接收飞行目标。飞行目标被处理为识别和与飞机相关联的计划飞行有关的飞行计划信息。在计算设备的用户界面上呈现识别的飞行计划信息。当飞机实施计划的飞行时，接收与飞机有关的实时飞行信息。基于实时飞行信息，更新包含在飞行目标中的飞行计划信息。更新的飞行计划信息被提供至计算设备用于呈现在计算设备上。
[0030]在一些实施方式中，效率和操作飞行目标系统包括为订户自动生成飞行计划、次要的、或者备份飞行计划的功能，其中，生成的飞行计划没有中断。效率和操作飞行目标系统确定飞行计划中是否存在中断并且中断存在于飞行计划的哪里。如果中断存在，那么自动去除中断并且基于订户的通信协议生成没有中断的飞行计划。在一些情况中，效率和操作飞行目标系统还可以添加中断，例如在涉及ATC限制、使飞行员训练最少化、或者强调需要飞行员额外注意的区域的情形中。在一些实施方式中，可以在相同的飞行计划中添加和去除中断。例如，配置可能需要添加中断用于出发程序，但是从到达程序中去除所有的中断。
[0031]在一个实施方式中，结束飞行计划中断的系统和方法可以包括在配置有效率和操作飞行目标系统的计算设备上访问一个或多个飞行目标。在一个或多个飞行目标中识别飞行计划。飞行计划与第一订户相关联。接收飞行计划的第二订户的指示。使用飞行计划，至少部分基于与第二订户相关联的要求，生成没有中断的飞行信息。
【附图说明】
[0032]图1描述效率和操作飞行目标系统的示例；
[0033]图2描述呈现在执行图1的移动应用以允许任何核准的用户查看并选择适用于最有效的到达和出发航线的飞行或者接收的自动报告的程序的计算设备上的示例用户界面；
[0034]图3描述在执行效率和操作飞行目标系统的移动应用的计算设备上实施的示例性自动程序选择系统；
[0035]图4是描述用于使用效率和操作飞行目标系统实时生成飞行数据的示例性程序的流程图；
[0036]图5描述用于在包括机上系统和地面系统的效率和操作飞行目标系统的多个用户之间共享飞行信息的飞行目标调节通信系统的示例；
[0037]图6是描述用于在飞行目标调节通信系统之间通信并共享飞行数据的示例性程序的流程图；
[0038]图7A、图7B和图7C描述实时生成以提供飞机性能和事件概率/预报预告的飞行轨迹(flight profile)的示例；
[0039]图8描述使用执行移动应用的计算设备在世界地图上显示飞行数据的示例性用户界面；
[0040]图9是描述用于使用图8的飞行数据生成计划的飞行信息的示例性程序的流程图；
[0041]图10是描述用于生成如在执行移动应用的计算设备上实施的可能的和预测的飞行计划信息的示例性程序的流程图；
[0042]图11是描述用于向用户提供如通过效率和操作飞行目标系统实施的飞行计划信息的示例性程序的流程图；
[0043]图12是描述用于结束如通过效率和操作飞行目标系统实施的飞行计划中断的示例性程序的流程图；
[0044]图13描述可用于实施在图1中示出的系统的示例性计算系统；以及
[0045]图14描述可用于实施在图1中示出的系统的示例性网络和计算系统。
【具体实施方式】
[0046]本文中描述的一个或多个实施方式大体涉及飞行信息的处理。飞行信息涉及与一个或多个飞行相关的信息。飞行信息是历史的、实时的、实际的、预测的和计划的飞行数据。飞行信息在飞行前、飞行中和飞行后实时处理和后处理。飞行信息的示例包括，但不限于，ATC飞行计划、FMC飞行计划、历史飞行实际信息、速度迹线、天气、时间、燃料、燃料种类、飞行员笔记、空中交通管制员笔记、飞机性能参数、监视数据、订户偏好、N0TAMS、负载表、飞行许可、状态消息、报告、语音抄本、图片或者图像、FMC预测和意图数据和分派的操作飞行计划(OFP)。合并的飞行信息的结果是飞行目标。飞行信息可以从地面源或者飞机的任一个以飞行消息的形式接收。空中和地面源可以使用其自己独特的格式或者标准工业格式说明操作。
[0047]计划飞行操作通常涉及飞行计划的生成和使用。飞行计划可用于用文件记录(document)诸如出发地和目的地、估计的途中时间、天气、飞机在途中必须穿过的各个航点、与这些航点有关的信息(诸如实际的或者估计的高度和飞机在这些航点的速度)、与这些航点之间的飞行的航程相关信息以及飞机预测性能的信息。
[0048]飞行计划可用于用文件记录诸如出发地和目的地、估计的途中时间、飞机在途中必须穿过的各个航点、与这些航点有关的信息(诸如实际的或者估计的高度和飞机在这些航点的速度)、与这些航点之间的飞行的航程有关信息以及飞机预测性能的基本信息。这类飞行计划可用于构造包括连接至沿着航线的多个航点的飞行的多个航程的飞行轨迹。飞行计划可用于构造包括连接至沿着航线的多个航点的飞行的多个航程的飞行轨迹。飞行轨迹可包括在水平面中定义的横向轨迹和在垂直面中定义的垂直轨迹。飞行轨迹还可以包括水平面和垂直面上的时间要素。飞行意图信息(flight intent informat1n)通常指表示为飞机的直至目的地的四维曲线的未来飞行轨迹。飞行预测信息也涉及未来飞行轨迹，然而，通常局限于飞行员视角的与飞行有关的信息。飞行意图信息可以包含地面系统所需的附加的飞行参数。地面系统将使用附加信息来执行诸如速度或者时间飞行许可的发布的功能。
[0049]可以使用多个源生成飞行航线、飞行计划、飞行意图和飞行轨迹。一些源可包括飞机、空中交通管制、航空公司运行中心、飞行管理计算机或者另一地面源。飞行信息的任何特定源可以表示特定飞机的总体飞行和飞机状态的特定看法(view)。例如，来自空中导航服务供应商(ANSP)的飞机下行链路消息和飞行消息可以提供飞行或者从ANSP的视角描述飞行的飞行航线、计划、意图、或者轨迹的一组飞行信息的看法。来自不同源的每个消息可以反映对特定系统已知的当前状况(即，诸如飞行计划、飞机状态等的了解的、输入的和计算的飞行信息数据)。在又一个示例中，如果目的地的地表风改变，着陆跑道(landingrunway)从而改变，飞机下行链路消息可能未反映该变化直至信息已被输入用于该特定飞行的可应用的系统。
[0050]在至少一个实施方式中，飞行信息目标或者飞行目标是与特定飞行有关的信息的软件容器。例如，飞行信息目标可以是包括飞行数据字段和用于其相互作用的方法的数据结构。飞行信息目标可以包括包含飞行信息，诸如飞行计划、飞行航线、飞行轨迹、飞行消息、飞机状态数据(诸如重量、重心、剩余燃料等)的要素，和环境信息的多个字段。环境信息涉及用于飞行的天气信息。天气信息包括风速/风向(以及垂直分量)、压力、能量指数、温度、湿度(潮湿、下雪、降雨、冰雹)、信心指数、质量指数和所述天气的地点和时间。环境信息还包括关于湍流、对流层顶的位置、噪音、微粒或者积冰程度的信息。随着作为飞行计划录入接收的飞行信息可以包含飞行出发和到达程序(例如，VFR、IFR、机场)、航线偏好、飞机性能和飞行限制条件(例如，旅行成本、时间、燃料)。从包含在飞行目标中的飞行计划确定飞行轨迹。
[0051]在另一个实施方式中，飞行信息目标可以包括一个或多个指示物、或者原始的或者实际飞行信息的地点的指数。当存储、检索、分配并处理大量飞行信息时，这是有利的。
[0052]在至少一个实施方式中，用于接收来自地面源或者从飞机下行传输的飞行消息的地面系统包括至少部分基于环境信息编程为更新所接收的飞行消息中的飞行计划/航线，然后向上载输包含更新的飞行计划/航线的飞行消息的飞行计划/航线处理功能。在一个示例中，处理或者方法包括接收来自飞机或者地面源(例如，操作中心)的飞行信息消息。飞机或者操作中心可以使用多种方法以多种格式传输飞行计划/航线。例如，飞行计划/航线消息可以从飞机经由飞机通信寻址和报告系统(ACARS)、航空电信网络(ATN)、互联网、或者一些其他飞机数据链技术(例如，宽带卫星IP)传输。可以从空中源或者地面源以用户指定的任何独特的格式(例如，航空操作控制数据链消息类型)或者以标准化的地面消息传送格式(例如，类型B)传输并接收消息。
[0053]在示例中，根据一个实施方式的处理，从单个源或者从多个源接收与特定飞行相关的一个或多个飞行信息消息。飞行消息包含关于飞行的一条或多条信息。当接收到飞行消息时，举例说明相应的本地飞行信息目标并将飞行消息存储在相应的本地飞行信息目标中。在计算机存储器中生成并存储用于特定飞行的多个本地飞行信息目标。在飞行消息被接收并被存储在本地飞行信息目标中之后，飞行消息被解析为数据字段。解析的数据也被存储在相应的本地飞行信息目标中。
[0054]还将为输入有效性和访问认证提供系统安全接口功能。系统安全接口功能可以是用于采用本文描述的飞行数据函数的系统的功能、子系统、设备的联合的/分配的安全方案的部分。如果输入无效或者访问未被授权，那么可能不允许访问数据和功能。
[0055]登机口与下机口之间的航线的环境信息，包括关于沿着航线的多个航点的预报的和原地天气的信息，可能影响飞行轨迹。例如，如果预报沿着飞行计划的航线的具体航点的天气，那么可能影响飞行路径的某些预测，诸如速度、燃料消耗和在途中的时间。天气信息包括，例如，从空中源和地面源收集的信息