用于提供跑道入口感知和警报的系统和方法
【专利摘要】一种用于提供跑道进入感知和警报的系统和方法。示例性系统包括处理装置，其基于手动跑道选择、自动跑道选择、接收自一个或多个传感器的飞行器信息或接收到的许可信息中的一个来确定飞行员意图；接收飞行器位置或运动信息中的至少一个；基于接收到的信息、所存储的机场信息和所确定的飞行员意图，来确定是否存在无接近状况；并且如果存在无接近状况，那么生成简短保持门静止图像或动画中的至少一个。
【专利说明】用于提供跑道入口感知和警报的系统和方法
【背景技术】
[0001]在着陆操作期间，跑道入侵持续威胁着航空安全。跑道入侵是到跑道上的任何非授权侵入，而无论飞行器是否呈现潜在的冲突。设计机场指示牌和滑行道标志，以向飞行员提供感知以阻止这样的事件的发生；然而，由于较差的能见度、疲劳、位置感知的缺乏、误解的空中交通管制(ATC, air traffic control)许可(clearance)、或疏忽的驾驶舱的注意力分散，人为错误仍然会发生。在一些情况下，这已经导致了飞行器不适当的跑道进入。Honeywell?已经试图通过发展提供机场环境的二维和三维视角的机场移动地图(AMM)(通常被称为2DAMM和3D AMM)来增加在机场处的飞行员的位置感知。
[0002]画在机场表面上的保持位置标志指示了飞机需要停止的位置。保持位置标志用在三个实例中:1)滑行道，2)跑道，和3)跑道进场区域。当用在滑行道上时，如果在管制的机场处飞机不具有行进到跑道上的许可，或者在非管制的机场处距离交通没有足够的间隔，那么标志识别用于飞机停止的位置。保持线也可以用在滑行道上，以通过滑行道交叉点和仪表着陆系统/微波着陆系统(ILS/MLS)临界区域来控制交通。在跑道上，标记用于着陆和简短保持操作(LAHSO, land and hold-short operations)。保持位置标志还用在滑行道位于跑道的进场区域或离开区域的机场处。
[0003]通过提供不存在于真实世界中的附加信息和提示，描绘在2D AMM和3DAMM中的虚拟机场环境提供了增加飞行员的位置感知的机会。虚拟保持门是一个这样的例子。虚拟保持门复制在3D AMM环境中在机场跑道或滑行道表面上(见图1)可见的保持线。在现存的设计中，虚拟保持门的复制被旋转90度到机场表面的平面，以便作为阻挡飞机的路径的障碍物而出现。通过飞行器邻近相关联的简短保持线和飞行器的航向(相对于相关联的简简短保持线的位置)，来确定现存动画的激活。当飞行器接近简短保持线时，虚拟保持门渐显(fade in)。当在穿越简短保持线之前飞行器减速到零着陆速度时,虚拟保持门渐隐(fadeout) ο
【发明内容】
[0004]本发明提供了改进的关于飞行器接近跑道或滑行道的感知。位于飞行器上的示例性系统包括存储机场信息(即，跑道和滑行道信息)的存储装置、处理装置和输出装置。处理装置基于手动跑道选择、自动跑道选择、接收自一个或多个传感器的飞行器信息或接收到的许可信息中的一个来确定飞行员意图；接收飞行器位置或运动信息中的至少一个；基于接收到的信息、所存储的机场信息和所确定的飞行员意图，来确定是否存在无接近状况；并且如果存在无接近状况，那么生成简短保持门静止图像或动画中的至少一个。输出装置输出所生成的简短保持门静止图像或动画中的至少一个。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]本发明的优选的和可替换的实施例在下文中参考下列附图详细描述:
[0006]图1是根据本发明实施例形成的虚拟简短保持门的屏幕截图。[0007]图2是根据本发明实施例形成的示例性系统的框图。
[0008]图3示出了由图2中示出的系统执行的示例性过程的流程图。
[0009]图4是针对跑道穿越情况的示例性简短保持门的屏幕截图。
【具体实施方式】
[0010]如图2中所示，在一个实施例中，飞行器20包括用于提供针对跑道/滑行道的改进的简短保持信息的系统22。系统22包括处理器30、用户界面(UI)装置32、存储器34 (机场数据库)、大气数据系统(ADS) 36、飞行管理系统(FMS)40、定位系统(例如，GPS、INS)42、其他飞行器传感器或源(例如，轮上重量(WOW，weight-on-wheel)开关或经由通信装置访问的远程源)44、和输出装置(例如，显示装置46、(多个)扬声器48、触觉装置)。处理器30从各种源(Π装置32、存储器34、ADS36、FMS40(起飞和着陆(TOLD)数据)、定位系统42、和/或其他传感器或源44)接收数据，然后确定针对在所选择的跑道上滑行或起飞或着陆飞行器行进是否安全。如果处理器30确定行进不安全，那么经由(多个)输出装置向飞行人员输出警报。呈现在显示器46上的二维或三维(2D或3D)机场移动地图(AMM)中的保持门的状态基于空中交通管制(ATC)许可数据和来自其他飞行器系统(例如，36、40、42)的数据，以提高飞行员关于跑道入口状态的感知并且增加着陆操作的安全性。
[0011]图3图示了由图1中所示的系统22执行的示例性过程100。首先，在决策框142，处理器30确定是否存在用于警报飞行人员不要接近跑道的状况。如果处理器30确定存在该状况，那么在框144，系统22激活(显示)AMM中的简短保持门。其次，在决策框146，处理器30确定该条件是否仍然存在。如果该条件不是仍然存在，那么，在框148，去激活(例如，丢下、降低、渐隐)简短保持门。如果该条件确实仍然存在，那么，在决策框156，处理器30确定飞行器是否横穿简短保持线前进。如果飞行器没有横穿简短保持线前进，则过程100返回到决策框142。如果飞行器横穿简短保持线前进，那么在框158，处理器30变更简短保持门，并且输出相应的警报并且过程100返回到决策框142。
[0012]也可以提供听觉警报(替代或连同视觉警报)。例如，劝告警报(advisory alert)可以是“进场三-四-右3000英尺可用”，而警告警报(caution alert)可以是“警告短跑道”、“绕段(go-around)短跑道”、或“警告无着陆许可”。
[0013]在一个实施例中，当作出短跑道确定时，无接近状况出现。下面是处理器30(例如FMS)接收并用于作出短跑道确定的数据中的一些的示例:T0LD数据、(起飞/着陆需要的距离(T/LDR))、或原始数据，诸如着陆速度、大气压力、环境压力、飞行器位置、地面上的飞行器、飞行器状态(例如，起飞状态、着陆状态、巡航状态)、推力选择(FLEX或全起飞推力)、飞行器航迹(track)、外部空气温度(OAT)、惯性参考单元(IRU)加速度、航向、转弯速率、海拔高度、跑道距离、跑道状况(例如，湿气、雪、冰)、飞行器重量和平衡、飞行器配平(trim)和襟翼(flap)位置、或摩擦水平(Mu)(飞行员所输入的)。跑道状况(例如，湿的、干的、雪等)是通过飞行员输入的或被数据链接。这些跑道状况的每一个与滚动摩擦系数和制动摩擦系数数据相关联，典型地作为着陆速度的函数。
[0014]TOLD数据包括或使用由飞行人员手动输入的和/或接收自传感器的数据，诸如起飞总重量(GTOW)、襟翼设置、和推力设置。FMS40从ADS36接收空气温度并且知道跑道，因为其作为飞行计划的一部分被输入或者处理器30从另一个系统(例如由跑道感知和警报系统(RAAS)或数据链路许可执行的跑道挑选器过程)接收跑道。FMS40计算诸如对飞行器操作重要或有用的空速(V速度)、跑道长度要求(即TOLD数据)、障碍清除和引擎飞行器限制之类的要求。如果由FMS (使用TOLD)执行的性能计算将确定跑道不够长，那么处理器30生成并输出虚拟保持门障碍物和/或警报，以防止不适当的跑道进入。
[0015]在一个实施例中，处理器30在显示器46上呈现飞行器20何时已经被分配并接受着陆和简短保持(LAHSO)许可的指示。例如，如在图4中所示的那样，3D保持门出现在交叉跑道前面，因而提供了额外的视觉提示或虚拟障碍物以帮助减少跑道入侵的可能性。类似地，只要一旦飞行器被许可穿越3D保持门，则3D保持门将“打开”(渐隐)，否则就提供上述的视觉的和听觉警报。
[0016]在一个实施例中，处理器30接收在飞行计划期间作出的飞行员的期望跑道的选择，以便检查起飞位置是否满足起飞要求。基于由用户执行的动作(例如，使用光标控制装置来指向和点击)来作出这个选择，所述用户操作Π装置32以选择呈现在显示器46 (机场移动地图(AMM))上的跑道上的点。
[0017]在一个实施例中，保持门的状态能与控制器/飞行员数据链路通信(CPDLC)集成，所述控制器飞行员数据链路通信经由通信装置从远程源接收。例如，起飞和滑行道许可被数据链接到飞行器20。只要飞行器20没有被许可穿越保持线，那么3DAMM就呈现3D虚拟保持门，所述3D虚拟保持门在AMM中相关联的简短保持线处的垂直位置上，如图1中所示。如果当门被部署时飞行器继续穿越3D虚拟简短保持门，那么提供听觉、视觉和/或触觉警报(即，简短保持门的颜色改变、简短保持门的闪烁、听觉通告“警告，未授权的跑道进入”等)。当已经接收到穿越相关联的保持线(即授权的跑道进入)的ATC许可时，3D短保持门移动到解除警报位置(即，门消失、渐隐、折起来等)。
[0018]在一个实施例中，处理器30根据由飞行员输入(经由用户界面32)或经由通信装置在处理器30处从远程实体(ATC)接收的许可信息视觉上更改(多个)滑行道的中心线(例如，在一些机场处使用的滑行道线上的动画绿灯)。
[0019]在一个实施例中，当处理器30接收临时的或永久的跑道封闭时，动画化简短保持门。例如给飞行员通知(NOTAM)和/或自动终端信息服务(ATIS)可以包括跑道封闭信息。在一些情况下，仅仅部分跑道封闭可以生效(例如，跑道的第一个一千英尺被封闭，用于维护操作)。在部分跑道封闭的情况下，处理器30仅保持通向封闭的跑道部分的简短保持门，因而提供跑道进入被禁止的指示。跑道封闭数据可以经由数据链路传输到飞行器20 (例如，数字NOTAM或ATIS)或由飞行员经由Π32手动输入。处理器将使用涉及封闭跑道和滑行道的数据，以更新具有虚拟障碍物的机场环境的描绘，所述障碍物能够帮助防止飞行器滑行到封闭区域中。如果飞行器试图穿越简短保持线，那么将提供上述类似的警报。
[0020]在一个实施例中，简短保持门的呈现依赖于存储在FMS40中的导航和性能数据。如果系统22确定飞行器20机动用于进入到跑道而不是FMS所选择的离开跑道上，则会生成(多个)简短保持门(虚拟障碍物)和相关联的警报，以防止飞行员从不正确的跑道起飞。
[0021]在一个实施例中，简短保持门的呈现链接到霍尼韦尔的SmartRunway?/SmartLanding?系统内的警报和通告。例如，当进场到跑道边缘时，SmartRunway?:系统提供劝告信息，但是不能确保飞行器将要或能够在简短保持线之前停止。呈现简短保持门提供了额外的视觉提示，因而产生了多感官劝告以防止不适当的跑道进入。简短保持门保持“封闭”直至飞行器被许可进入跑道。在一个实施例中，基于SmartRunway?的“进场跑道”劝告警报的时序(地面速度和航向的函数，并且所以针对更高的地面速度，门会更早地渐显以提供更及时的感知)，简短保持门适合于渐显。
[0022]尽管已经图示和描述了本发明的优选实施例(如上所述)，但是在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以做出许多改变。因此，本发明的范围不限定于优选实施例的公开内容。相反，本发明应当通过参照随后的权利要求来完整确定。
【权利要求】
1.一种位于交通工具上的系统，该系统包括: 存储装置，其被配置为存储机场信息； 处理装置，其与存储装置、挑选器装置、和FMS信号通信，该处理装置被配置为: 基于手动跑道选择、自动跑道选择、接收自一个或多个传感器的飞行器信息或接收到的许可信息中的一个来确定飞行员意图； 接收飞行器位置或运动信息中的至少一个； 基于接收到的信息、所存储的机场信息和所确定的飞行员意图，来确定是否存在无接近状况； 如果存在无接近状况，那么生成简短保持门静止图像或动画中的至少一个； 输出装置，其被配置为输出所生成的至少一个简短保持门静止图像或动画。
2.根据权利要求1的系统,其中， 许可信息包括与所确定的意图相关联的跑道的识别。
3.根据权利要求2的系统，其中， 无接近状况包括针对意图的 跑道的封闭信息、针对意图的跑道的非许可信息或短跑道状况。
4.根据权利要求3的系统，其中， 许可信息包括起飞许可、滑行许可、或着陆和简短保持许可中的至少一个，并且其中封闭信息包括经由与远离飞行器的系统的数据链路接收到的数据。
5.根据权利要求1的系统,其中， 输出装置包括显示装置，其中简短保持门静止图像或动画中的至少一个呈现在机场移动地图图像上的透视图，并且其中透视图与飞行器相对于与机场移动地图图像相关联的机场的位置相关联。
6.根据权利要求1的系统,其中， 处理装置被进一步配置为: 确定飞行器是否是下列中的至少一个:朝与简短保持门静止图像或动画相关联的简短保持线行进比预定义的阈值速度更快、或者距离与简短保持门静止图像或动画相关联的简短保持线在阈值距离内；以及 如果确定飞行器朝简短保持线行进比预定义的阈值速度更快、或者在阈值距离内并且无接近状况仍然存在，则更改呈现在输出装置上的简短保持门静止图像或动画。
7.一种在飞行器上执行的方法，该方法包括: 在存储装置处， 存储机场信息； 在处理装置处， 基于手动跑道选择、自动跑道选择、接收自一个或多个传感器的飞行器信息或接收到的许可信息中的一个来确定飞行员意图； 接收飞行器位置或运动信息中的至少一个； 基于接收到的信息、所存储的机场信息和所确定的飞行员意图，来确定是否存在无接近状况； 如果存在无接近状况，那么生成简短保持门静止图像或动画中的至少一个；并且在输出装置处， 输出所生成的简短保持门静止图像或动画中的至少一个。
8.根据权利要求7的方法，其中， 许可信息包括与所确定的意图相关联的跑道的识别，并且其中无接近状况包括针对意图的跑道的封闭信息、针对意图的跑道的非许可信息或短跑道状况。
9.根据权利要求7的方法，其中， 许可信息包括 起飞许可、滑行许可、或着陆和简短保持许可中的至少一个，并且其中封闭信息包括经由与远离飞行器的系统的数据链路接收到的数据。
10.根据权利要求7的方法，进一步包括: 在处理装置处， 确定飞行器是否是下列中的至少一个:朝与简短保持门静止图像或动画相关联的简短保持线行进比预定义的阈值速度更快、或者距离与简短保持门静止图像或动画相关联的简短保持线在阈值距离内；以及 如果确定飞行器朝简短保持线行进比预定义的阈值速度更快、或者在阈值距离内并且无接近状况仍然存在，则更改呈现在输出装置上的简短保持门静止图像或动画。
【文档编号】G08G5/00GK103794088SQ201310680271
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】R·哈特瓦, C·汉布林 申请人:霍尼韦尔国际公司