用于产生并提交pirep的系统和方法

用于产生并提交pirep的系统和方法
【专利摘要】一种用于在机载飞行器显示器上文本地显示天气数据的系统和方法，包括从机载天气雷达接收天气数据。数据收集器被耦合到天气雷达并收集相关数据，然后操纵该相关数据以将其置于PIREP(飞行员报告)格式。然后将格式化的数据在飞行器显示器上呈递并随后传输到地面站。
【专利说明】用于产生并提交PIREP的系统和方法

【技术领域】
[0001]本文所描述主题的实施例一般涉及飞行器显示系统，并且更具体地，涉及用于自动提交飞行员报告(PIREP)的航空电子显示系统和方法。

【背景技术】
[0002]提供丰富的天气数据来帮助飞行员提供安全和受控的飞行。例如，飞行员可以接收Ν0ΤΑΜ(飞行员通知)，例如，诸如飞行表演、封闭跑道、军事演习之类的危险；D-ATIS (数字自动航站信息服务)，例如，天气、跑道、进场信息；METAR，例如，由飞行员用作飞行前天气简报的一部分的天气报告；TAF(航站机场预报)，例如，适用于离机场跑道的中心五英里半径的天气预报；SIGMET(重大气象信息)，例如，涉及所有飞行器的安全的气象信息；AIRMET(飞行员的气象信息)，例如，沿着可能影响飞行器安全的航路的天气；TFR(临时飞行限制)，例如，体育赛事、全国灾区、航天发射等；PIREP (飞行员报告)，由飞行器在飞行中遇到的实际天气状况；FAA延误；大风；路线天气；图形化的天气数据；等等。
[0003]与此相反，飞行员可以生成PIREP，其是由飞行器在飞行期间遇到的实际天气状况的报告。该PIREP通常通过语音或数据链路被传输到最近的地面站。该数据然后被编码并中继到其他天气办事处和空中交通服务单位。这些PIREP根据利用可能难以记住的多个缩写的特定FAA批准的格式来组织。由于这些复杂性，飞行员可能由于创建和发送PIREP而受阻。
[0004]许多飞行器都配备有机载天气雷达(无线电检测和测距)，该机载天气雷达检测危险天气并在座舱显示器上进行呈现。这些系统基于来自目标的反射率或反回回波来显示天气，并且在显示器上进行颜色编码；即绿色指示轻降水；黄色指示中度降水、可能降低的能见度以及中度乱流；和红色指示导致雷暴可能性的强降水、强烈湍流和对飞行器的结构性损坏。然而，即使当配备这种机载天气雷达时，飞行员仍必须收集与恶劣天气有关的信息，将其置于PIREP格式并将其传输到地面，以便向地面传送天气信息。
[0005]鉴于上述情况，期望通过消除对于记住PIREP格式的需要来减少飞行员的工作量。因此，可以设想的是提供一种系统和方法，用于促进收集和格式化在飞行期间遇到的与严峻天气相关的信息，将其以适当的PIREP格式文本地和图形地呈现给飞行员以用于飞行员的检查和同意，并然后将该PIREP传输到地面站。这减少了飞行员工作量，并向周围空域中的飞行器提供了避免恶劣天气的机会，特别是未配备有天气雷达的那些飞行器。这种系统设想自动收集所需的PIREP数据并在显示器上以规定的PIREP格式向飞行员呈现该数据。


【发明内容】

[0006]提供本
【发明内容】
来以简化形式介绍概念的选择，这些概念在下文在【具体实施方式】中被进一步描述。本
【发明内容】
并不旨在识别所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在被用作在确定所要求保护主题的范围方面的辅助。
[0007]提供一种方法以用于在机载飞行器显示器上图形地和文本地显示天气数据。该方法包括从机载天气雷达接收天气数据。数据收集器被耦合到天气雷达并收集相关数据，该相关数据然后被操纵以将其置于PIREP (飞行员报告)格式。格式化的数据然后被呈递在飞行器显示器上。
[0008]还提供一种方法以用于在飞行器显示器上显示天气数据。该方法包括从机载天气雷达收集天气数据，将天气数据置于飞行员报告(PIREP)格式，并在显示器上的至少一个弹出数据框中以初步形式呈递处于PIREP格式的数据，以用于由飞行员同意。
[0009]还提供了一种用于在飞行器显示器上文本地和图形地显示天气数据的系统。该系统包括机载天气雷达、耦合到所述天气雷达的数据收集器、耦合到所述数据收集器以用于将数据置于PIREP格式的格式化器、以及图形模块。处理器被耦合到数据收集器和图形模块，并且被配置为在飞行器显示器上呈递PIREP数据，并随后将该PIREP发送到地面站。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]可以通过在结合附图所考虑时参照【具体实施方式】和权利要求来得出对本主题的更完整的理解，其中，遍及这些附图，相同的附图标记指代相似的元件，并且其中:
[0011]图1是根据示例性实施例的概括性航空电子显示系统的功能框图；
[0012]图2-4是根据示例性实施例的由图1中所示的航空电子显示系统所生成的二维地图显示的快照；以及
[0013]图5是描述根据示例性实施例的用于生成PIREP的步骤的流程图

【具体实施方式】
[0014]下面的【具体实施方式】在本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制本申请的主题和其用途。此外，不旨在被前述【背景技术】或下面的【具体实施方式】中所介绍的任何理论所限制。为了解释的目的在本文所介绍的是可以如何显示PIREP的某些示例性实施例。然而，应当理解的是，该所阐明的示例实施例仅仅是用于实现用于显示视觉飞行参考点的新颖系统和方法的示例和指导。如此，本文所介绍的示例旨在作为非限制性的。
[0015]可以在本文中在功能和/或逻辑块组件方面并参照可以由各种计算组件或设备所执行的操作、处理任务和功能的符号表示来描述技术和工艺。应当理解的是，被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件可以实现附图中所示出的各种块组件。例如，系统或组件的实施例可以采用各种集成电路组件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。
[0016]下面的描述可以参照“耦合”在一起的元件或节点或特征。如本文所使用的，除非另有明确声明，否则“耦合的”意思是一个元件/节点/特征直接或间接地连接到另一个元件/节点/特征(或与其直接或间接通信)，并且不一定是机械地连接。因此，虽然附图可以描绘元件的一个示例性布置，附加的介入元件、设备、特征或组件可以存在于所描绘的主题的实施例中。此外，某些术语也可以在以下的描述中仅出于参考的目的而被使用，并因此并不旨在是限制性的。
[0017]为了简洁起见，与图形和图像处理、导航、飞行计划、飞行器控制、以及系统(和系统的个别操作组件)的其他功能方面有关的常规技术可能不在本文中进行详细描述。此夕卜，在本文中所包含的各附图中所示的连接线旨在表示各元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应当注意的是，可以在实施例中存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。
[0018]图1是根据示例性实施例的概括性航空电子显示系统100的功能框图。航空电子显示系统100包括至少一个处理器104和至少一个监视器106，所述监视器106被操作地耦合到处理器104。在航空电子显示系统100的操作期间，处理器104驱动图形模块110，该图形模块110连同处理器104 —起驱动监视器106以产生显示器108，所述显示器108在视觉上向飞行员和机组人员提供与主飞行器、邻近飞行器、和主飞行器的预定附近范围内的天气有关的信息。如下面更充分地描述的，显示器108可以包括与邻近飞行器和天气有关的一个或多个飞行特性的视觉表示(文本的和图形的)。处理器104可以生成以二维格式(例如，作为横向或纵向轮廓图显示器)或以混合格式(例如，以画中画或分屏布置)的显示器108，并可以被结合到能够显示数据的所有单元中；例如主飞行显示器、多功能显示器以及交互导航显示器。显示器108还可以包括触摸屏显示器。
[0019]处理器104可以包括或者关联于任何合适数量的单独的微处理器、飞行控制计算机、导航设备、存储器、电源、存储设备、接口卡、和在本领域中已知的其他标准组件。在这方面，处理器104可以包括任何数目的软件程序(例如，航空电子显示程序)或指令或与其协作，所述软件程序或指令被设计成执行下面描述的各种方法、过程任务、计算以及控制/显示功能，例如，处理器104可以被包括在常部署在飞行管理系统(FMS)内的类型的飞行管理计算机内。
[0020]适合于用作监视器106的图像生成设备包括各种模拟(例如，阴极射线管)和数字(例如，液晶、有源矩阵、等离子体等)显示设备。在某些实施例中，监视器106可以采用在飞行器电子飞行仪表系统(EFIS)内包括的头下显示器(HDD)或平视显示器(HUD)的形式。监视器106可以被置于整个座舱中的各种位置。例如，监视器106可以包括主飞行显示器(PFD)并驻留于飞行员的主视场内的中央位置。替换地，监视器106可以包括辅助驾驶舱显示器，诸如发动机仪器和机组人员咨询系统(EICAS)显示器，其被安装在用于由机组人员方便观察但一般驻留在飞行员的主视场之外的位置处。在更进一步的实施例中，监视器106可以由机组人员中的一个或多个成员所佩戴。
[0021]在图1中所图示的示例性实施例中，该数据源包括经由数据链路112操作地耦合到处理器104第一输入端的无线收发器118。导航系统120被耦合到处理器104，并包括天气雷达122和其他机载仪器124，诸如无线电高度计、气压高度计、全球定位系统(GPS)单元，等等。在优选的实施例中，导航系统120可以被包括在FMS内。
[0022]机载天气雷达122通过检测来自目标的反射率或返回回波并在显示器(例如，显示器108)上显示天气来检测和定位极端天气(例如，雨、雪、冰雹等)。即，将天气数据从天气雷达122提供给处理器104。该数据被处理并被提供给图形模块110，该图形模块110进而被耦合到监视器122。然后将天气符号显示在显示器108上。
[0023]天气的强度通常在显示器上按颜色指示。例如，蓝色或绿色通常指示相对弱的回波，其指示低强度天气。然而，红色或紫红色表示非常强的回波，其指示相对严峻的天气事件。当描述天气雷达回波时，飞行员、调度员和空中交通控制人员可以参照三个等级:(I)等级一，被显示为绿色回波，指示轻降水以及很少湍流至几乎没有湍流；(2)等级二，被显示为黄色回波，指示中度降水，导致非常低的能见度、中度乱流、以及可能不舒服乘坐的可能性；和(3)等级三，被显示为红色回波，指示示强降水、雷暴的可能性、严重的湍流以及对飞行器的可能的结构性损坏。
[0024]再次参照图1，天气雷达122的输出被提供给收集和存储天气数据的PIREP数据收集器114。数据收集器114也被耦合到用户输入设备102 ;例如光标控制的设备、键盘、触摸屏等等。用户输入设备102也被耦合到处理器104。PIREP格式化器116接收来自PIREP数据收集器114的数据，并连同处理器104、图形模块110和监视器106 —起，将数据置于用于在显示器108上显示的适当格式。即，图形模块110创建用于由监视器106显示在显示器108上的所需符号。将结合图2、3和4讨论PIREP显示。
[0025]为了确保所有用户正确理解PIREP，必须遵守所规定的编码程序。飞行状况的如下报告应该包括在PIREP中(如合适的话):云底、云顶和云层的海拔高度和覆盖；飞行能见度；对能见度的限制和按海拔高度发生的天气；空气温度和随海拔高度或范围对温度的改变；高空风(wind aloft)的方向和速度；湍流的持续时间和强度；通过山口和越过峰峦叠嶂的天气状况和云量；雷暴和/或龙卷风活动的位置、范围、以及移动；以及，过度的高空风、低空风切变以及涉及飞行的安全和效率的其他现象。
[0026]湍流报告必须包括位置、海拔高度、或者海拔高度的范围、以及飞行器类型，并应当包括是处于云中还是晴空中。湍流、强度和持续时间(偶尔的、间歇的和连续的)的程度由飞行员来确定。结冰报告必须包括位置、海拔高度或海拔高度范围、飞行器类型、空气温度、强度和结冰的类型。下列天气现象必须被分类为紧急(UUA):龙卷风、漏斗云或水龙卷；严重或极端湍流(包括晴空湍流)；冰雹；低空风切变；10海里或以上的空速波动；火山喷发、火山灰云、和/或客舱中的二氧化硫(SO2)的检测；以及由专家认为的被报告为对飞行操作危险或潜在危险的任何其他天气现象。
[0027]为了确保向所有系统用户正确传播PIREP报告，必须遵循下面描述的编码过程:每个元素应该由文本元素指示器(TEI)所识别；每份报告应该包括用于消息类型、位置、时间、海拔高度/飞行高度、飞行器类型的TEI，以描述所报告的现象；除了消息类型外的每个TEI应该在前面具有空格和斜线(/);除了海拔高度/飞行高度外的每个TEI应该在后面有空格；当报告中的数字的数量少于由格式所需要的数量时，应该在所报告的值中插入零；应该仅使用授权的飞行器标志符和缩略词；应该包括三个字符的字母数字标识符以描述位置或路线；应该仅使用授权的标识应；以及，除了如以上所列出的，尚未报告数据的TEI的条目应该被省略。可以如下来描述PIREP的每个字段:
[0028]UUA-消息类型:紧急PIREP
[0029]UA-消息类型:常规PIREP
[0030]M-参考VHF NAVAID或机场的位置。应使用三或四个字母数字标识符。如果合适的话，应该编码标识符和用于定义半径的三个数字和用于定义以海里为单位的距离的三位数字。示例:/OVABC 045020 DEF 120005。
[0031]ZlM-发生或遇到所报告的现象的时间。应该输入以四位数字的时间GMT。示例:/TM0915。
[0032]ZEL-海拔高度/飞行高度-应该以百英尺为单位(MSL)来输入第一次遇到该现象的海拔高度。如果不知道，应该输入UNKN(未知)。如果飞行器正爬升或下降，则应该在备注中输入适当的缩略词(分别为DURC或DURD)。如果在一层内遇到该状况，应该以描述该状况的适当的TEI来输入海拔高度范围。示例:FL310。
[0033]/XE-飞行器类型-输入飞行器类型。如果不知道，应该输入UNKN。结冰和湍流报告必须总是包括飞行器类型。示例:/TP L329。
[0034]M-天空覆盖-这被用来报告云层量和云底的高度。高度是使用三个数字在海平面上以百英尺为单位的。在本组中的缩写是“CLR” (晴)，“ΒΚΝ” (多云)，和“0VC”(阴)。示例:/SK0380VC045。
[0035]M-飞行能见度和飞行天气。由飞行员遇到的天气状况应该被如下报告:如果报告的话，飞行能见度将是/WX字段的第一个条目。这应该被输入为FV，后面是两位数的能见度值，如果有必要，将其向下取整为最接近的整数法定英里。示例:FVOl TRW(雷暴)。
[0036]ZIA-空气温度。应该使用两个数字以摄氏度为单位报告外部空气温度。负温度应该用“M”加前缀。示例:/TA 15，TA 15M。
[0037]M-风向和风速。如果报告的话，应该使用三个数字来指定风正吹自的方向。小于100度的方向必须在前面加“O”。例如，90度的风向被编码为090。速度必须以使用百位(如果不是零)和十位和个位数字以整海里(knot)为单位进行编码。风团始终以“KT”结尾，以指示以海里来报告这些风。少于10海里的速度必须使用前置零进行编码。例如，8海里的风速必须被编码为08KT以及112海里的风速必须被编码为112KT。
[0038]/IS-湍流。强度、类型和海拔高度应该被报告如下:对于强度，输入LGT (轻度)、MOD(中度)、EV(严重)，或EXTRM(极端)。利用连字符来分离强度的范围或变化；例如，M0D-SEV。如果没有遇到湍流，则输入NEG(否定)。对于类型，如果由飞行员报告，则输入CAT(晴空湍流)或CHOP(起伏的空气)。只有当海拔高度不同于/FL中所报告的值时，才应该对其进行报告。当报告湍流层时，应该利用连字符来分离高度值。如果没有定义下限或上限，则使用BLO (下)或ABV (上)。示例:/TBLGT-MOD BL0-090。
[0039]/IC-结冰。首先使用缩略词TRACE、LGT, MOD或SEV来输入强度。利用连字符来分离强度范围或变化的报告。如果没有遇到结冰，则应该输入NEG。所报告的结冰类型应该被输入为RME ( 一种冰)、CLR或MX(混合)。只有当所报告的结冰/海拔高度不同于/FLTEI中所报告的值时，才应当对其进行报告。连字符应该分离所报告的结冰层。当没有对层进行定义时，应该使用ABV或BL0。示例:/IC SVR CLR 028-045。
[0040]ZE-备注-此TEI被用于报告认为重要但不适合在任何其他TEI中的现象。这包括(但不限于)低空风切变(LLWS)报告、雷暴线、覆盖范围和运动、冰雹的尺寸(1/4"的增量)、闪电、观察到但没遇到的云、现象发生在何处的地理或局部描述、国际标准大气(ISA)报告和凝结尾流(contrail)。危险天气应该被首先报告。此外，LLWS应该首先在可能的范围被描述。示例:/RMLLWS-15KTSFC-003 DURGC RNWY 22。
[0041]如先前所述，PIREP格式化器116被耦合到PIREP数据收集器114，并从其接收天气数据。PIREP格式化器然后将天气数据置于适当的格式，以用于经由处理器104、图形模块110和监视器106在显示器108上的显示；即，通过创建用于由监视器106在显示器108上的显示所需的符号。
[0042]现在参考图2并根据示例性实施例，示出了横向地图显示屏幕200的图形表示，其示出了地形218和范围环220。在显示器上还示出了主飞行器202沿路线204前进到航点206。当飞行器202到达航点206时，飞行计划指示飞行器202将左转并沿着路线208前进。可以看出，主飞行器202正进入危险天气的区域210，其特征是围绕较高强度天气的区域214的低强度天气212的第一区域，其进而围绕相对严峻天气的区域216。PIREP数据收集器114收集相关的天气数据。该数据被提供给PIREP格式化器，其格式化数据并将格式化的数据转发给处理器104。处理器104、图形模块110和监视器106根据上述编码程序来使第一页天气数据被显示在PIREP数据框222中。可以看出，PIREP数据框222包含以下内容的符号图形表示:在224处的位置(OV)、在226处的时间(TM)、在228处的海拔高度/飞行高度(FL)、在230处的飞行器类型(TP)、在232处的天空覆盖(SK)、在234处的飞行能见度和飞行天气(WX)、在236处的空气温度(TA)。
[0043]现在参考图3，示出包括第二 PIREP数据框302的第二页，其在“第二页(page2) ”按钮238 (图2)被选择(或在触摸屏的情况下进行触摸)时出现。PIREP数据框302包含图形表示以下各项的符号:风向和风速(WV) 304、湍流(TB) 306、结冰(IC) 308、备注(RM) 310，从而完成PIREP。应该清楚的是，飞行员可以通过使用页面选择按钮238(图2)和312和314(图3)在第一页和第二页之间进行导航。还应该清楚的是，尽管在示例性实施例中，两页数据框已被用来显示所有PIREP数据，但PIREP也可以被显示在单个数据框或两个以上的数据框中。
[0044]当飞行员已检查第一页和第二页上的PIREP数据并同意其内容时，最终PIREP出现在图4中的400处。飞行员可以通过选择发送(Send)PIREP按钮402来将PIREP发送到例如ATC，或通过选择页面2 (page2)按钮404返回到页面2。如果按钮402被选择，则最终PIREP报告将经由数据链路112和收发器118 (图1)进行传输。
[0045]图5是描述用于显示和发送PIREP数据的方法500的流程图。在步骤502中，由机载天气雷达122 (图1)通过检测来自目标区域的反射率或返回回波来接收天气数据。该数据被提供给PIREP数据收集器(步骤504)，并被转换为PIREP格式(步骤506)。然后将该数据以促进飞行员检查的初步方式进行显示(步骤508)。如果飞行员不同意该初步数据(步骤510)，则过程结束(516)，以及没有PIREP被传输。如果飞行员同意，则将该PIREP以最终形式显示(步骤512)，并将其根据飞行员命令传输到地面(步骤514)。
[0046]因此，已经提供了系统和方法，用于促进收集和格式化在飞行期间遇到的与严峻天气相关的信息，将其以合适的PIREP格式文本地和图形地呈现给飞行员以用于飞行员的同意，以及然后将该PIREP传输到地面站。这减少了飞行员的工作量，并为周围空域中的飞行器提供了避免恶劣天气的机会，特别是那些未配备有天气雷达的飞行器。这种系统设想自动收集所需的PIREP数据并以规定的PIREP格式向飞行员呈现该数据。此外，该系统可以被包括在选择性多播系统中，该系统将PIREP从地面站提供给基于机群的订户。
[0047]尽管已经在本发明的上述【具体实施方式】中介绍了至少一个示例性实施例，但应当认识到的是，存在大量的变型。还应当认识到的是，一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、可适用性或配置。而是，前面的【具体实施方式】将为本领域技术人员提供用于实施本发明的示例性实施例的方便的路线图。所一直理解的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以在示例性实施例中所描述的元件的功能和布置方面进行各种改变。
【权利要求】
1.一种用于在机载飞行器显示器上图形地和文本地显示天气数据的方法，所述方法包括: 从机载天气雷达接收天气数据； 操纵数据收集器中的数据，以将其置于PIREP (飞行员报告)格式；以及 在所述飞行器显示器上呈递处于所述PIREP格式的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:以初步形式显示所述数据，以用于由飞行员同意。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括:在飞行员同意后，以最终形式呈递所述数据以形成PIREP报告。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括:将所述PIREP传输到地面站。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括:在所述显示器上的至少一个弹出数据框中显示所述初步数据，以用于飞行员检查。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括:在所述显示器上的至少第一和第二弹出数据框中显示所述初步数据，以用于飞行员检查。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括:顺序地显示所述第一和第二数据框。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括:在所述第一和第二数据框中的显示控制按钮，以用于在所述第一和第二数据框之间进行导航。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括:显示包含处于最终形式的第一和第二数据框的数据的附加数据框，以用于传输到地面站。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括:显示叠加在地图显示上的所述至少一个数据框和所述附加数据框。
【文档编号】G08G5/00GK104282177SQ201410362956
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】N·V·P·纳马, D·K·贝哈拉 申请人:霍尼韦尔国际公司