一种用于巡航监控和警告的系统和方法与流程

技术领域

背景技术：

这部分的陈述仅仅提供与本公开相关的背景信息，可能不构成现有技术。

本公开涉及监控可移动平台的行为和操作可移动平台的机组成员的行为的系统，更具体地，涉及监控机组成员和飞机的行为，以及如果飞机或机组成员的行为不同于预期行为，那么提供警报的系统和方法。

当20世纪60年代开始喷气式发动机传输时代时，飞机系统复杂性和操作程序需要三位机组人员操作飞机。飞机系统和电子器件性能的发展使得在20世纪80年代早期设计的下一代飞机能够由两个飞行员操作。飞机性能的发展能够使得第三个机组人员的职责自动化，并且剩余的任务在两个飞行员之间划分，允许安全高效的操作，并且实际上减少了操作机组人员的出错数。当设计出双机务员驾驶舱，认证要求规定驾驶飞机所要求的所有控制和指示要被找出，并且在某些情况下是重复的，这样万一机组人员丧失操作能力，飞机可由任一固定位置的单个机组人员安全地操作。

机组人员职责已经被划分为称作“飞行员驾驶”(或“飞行员进行指挥”)和“飞行员监控”(“飞行员未指挥”)的职责。飞行员驾驶负责手动驾驶飞机或在自动驾驶仪工作期间用于驾驶飞机的飞机系统的操作。飞行员监控负责通信和反复核对飞行员驾驶，从而确保不会因疏忽出差错，并且飞机保持准许的飞行计划。然而，关于现今的商用运输飞机，大多数巡航段是通过使用中的自动驾驶仪操作的。因此，对机组人员的操作要求的需要相比于飞机起飞、上升和下降期间，尤其是海洋和远程巡航飞行段期间的要求的更少。

尽管对机组人员的操作要求的需要较少，并且为了确保飞行员驾驶执行或要求的行动的反复核对，以及防止疲劳并满足机组人员值班时间调整要求，当前的远距离飞行要求飞机上必须有三个或四个机组人员进行操作。尽管只需要两名飞行机组人员操作飞机，这也是这种情况。额外的“多余”机组人员轮流经过飞行员驾驶和飞行员监控职责，允许两名主要飞行机组人员在客舱或飞机上的专用机组休息设施休息。当前用多于两名机组人员操作飞行以满足机组值班时间限制的方法相当大地增加了航空公司与飞机相关的现金操作成本(CARCO)。

技术实现要素：

在一个方面，本公开涉及和操作人员操作的可移动平台一起使用的监控系统。该系统可包含：包含与操作人员操作可移动平台相关的操作信息和程序的数据库；与数据库和可移动平台的至少一个子系统通信的处理器，用于对照数据库中含有的存储信息监控关于可移动平台的操作的操作信息，并确定可移动平台的操作是否依据预期的行为进行。

在另一个方面，本公开涉及监控可移动平台的操作和当可移动平台的操作开始偏离预期操作时，向可移动平台的至少一个操作人员告警的方法。该方法可包含：利用含有与操作人员操作可移动平台相关的操作信息和程序的数据库；处理来自数据库的信息和有关可移动平台操作的信息，从而确定可移动平台和操作人员是否正在遵循预期行为计划；以及当可移动平台或单个个体偏离预期行为计划时，则向操作人员产生警报。

在另一个方面，本公开可包含一种方法，其用于监控商用运输飞机的操作，以及监控至少一个指挥飞机的飞行员以检测飞机的操作何时偏离预期操作。该方法可包含：利用含有与进行指挥的飞行员的执行的可移动平台的操作相关的操作信息和程序的数据库；处理来自数据库的信息和有关飞机操作的实时信息，从而确定飞机是否正在遵循预期行为计划；以及当飞机偏离预期行为计划时，向进行指挥的飞行员产生实时警报：向进行指挥的飞行员告知偏差。

从这里提供的描述中可以明显看出进一步的适用性领域。应当理解的是，描述和具体的实例仅仅是为了说明的目的，而非意欲限定本公开的范畴。

附图说明

这里描述的附图仅仅是为了说明的目的，而非意欲以任何方式限定本公开的范畴。

图1是根据本公开一个实施例的系统的框图；以及

图2是示出由图1的系统执行的操作的流程图。

具体实施方式

以下的描述本质上仅仅是示例性的，并不意欲限定本公开、应用或用途。应当理解的是，遍及附图，对应的参考数字表示类似或对应的零件和部件。

参考图1，其示出了与可移动平台12一起使用的监控和告警系统10。为了方便，该监控和告警系统10遍及以下讨论被简单地称为“系统10”。而且，虽然结合可移动平台的操作描述系统10，但是应当理解的是，结合固定机器的操作或其他非移动设备、装置或系统的监控或操作，可以容易地实施系统10。系统10可适用于差不多任何应用，在这些应用中期望监控车辆、机器或其他形式系统的操作，或监控负责操作车辆、机器或其他形式系统的操作人员的行为。而且，尽管以下的讨论可将可移动平台12引用为“飞机12”，其构成商用运输喷气飞机，但是应当理解的是，系统10可容易地用于任意形式的可移动平台，例如海船(即水面舰或水下船只)、旋翼飞机、陆上交通工具(比如货车、卡车、小汽车或公共汽车)或其他形式的空中交通工具例如旋翼飞机和太空交通工具。系统10也可用于有人或无人驾驶的交通工具。然而，目前，预期将结合商用运输喷气飞机的使用特别理想地实施系统10，从而能够使驾驶飞机所需的机组人员数目减少，而不会影响机组和/或乘飞机12旅行的非机组乘客的安全。

而且，为了以下的讨论，飞机12的“操作人员”将被称为“进行指挥的飞行员”。协助进行指挥的飞行员的机组人员将被称为“未指挥飞行员”或“次要操作人员”。

进一步参考图1，系统10包括与监控和告警参数数据库16进行通信的处理器14。处理器14可包括一个或更多个特定的算法18，算法解释由处理器接收的数据，并提供信息返回至处理器，处理器使用该信息确定特定的飞机行为或操作人员行为标准是否正在得到满足，或还未满足。

处理器14接收来自飞行管理子系统20(在航空工业其一般被称为“飞行管理计算机”(“FMC”))的信息，飞行管理子系统给处理器14提供有关飞行性能和航线数据的信息。从飞行管理子系统20接收的典型信息可以是飞行航线信息，包括航线点识别、航线点的估计到达时间(ETA)、当前燃油和喷射的燃油消耗估算值和自动模式状态(即来自飞行管理子系统20的盲目降落导航、来自飞行管理子系统20的竖直制导、接合和来自飞行管理子系统20接合的推力模式和子模式)。

处理器14还可接收有关进行指挥的飞行员和未指挥飞行员的状况的生理数据，分别由子系统22a和22b指示。可通过飞行员指挥开关23提供这样的数据，飞行员指挥开关23允许进行指挥的飞行员(或甚至未指挥飞行员)选择哪一个的身体状况数据将受处理器14的监控。当然，也可预作安排，这样处理器14不需要任何转换可同时监控来自双方个体的身体状况数据。身体状况数据可涉及脉搏数据、呼吸、血氧水平或任何其他可表明进行指挥的和/或未指挥飞行员的生理状况变化的数据。就这一点而言，应当理解的是，在飞机12开始产生这种身体状况监控数据的操作之前，适当的身体状况监控设备需要被连接到进行指挥的飞行员(即，飞行员)和/或未指挥飞行员(即副飞行员)。处理器14实时接收这个信息(即几乎即时地)，并用该信息监控进行指挥的飞行员和/或未指挥的飞行员的生理状况，这取决于是否一个或两个个体都连接至合适的监控设备。如果处理器14检测到被监控人员的身体状况存在相当大的生理变化，则产生警报，这将在以下段落中更全面地描述。

各种提醒消息，其可能不直接涉及两名机组人员职责的保证部分，但仍可以是由航空公司强加的两名机组成员职责以遵守公司程序的一部分，这些提醒消息可被提供给处理器14，如方框24所表明的。这样的提醒消息可以是航线专用的。例如，这种飞行专用消息可以是飞机在驶向其预期目的地的半途中，于是要求飞行员向航空公司工作人员回复关于飞机12上的特定乘客或装载的某特定货物的状态的确认消息。提醒消息还可以专用于军事行动中的任务。例如，在每一个都要求进行指挥的飞行员响应的任务期间，在发生各种行为之后可以立刻产生这种提醒信息。进行指挥的飞行员在预定时间期间(如，30秒钟)内不响应任何一个提醒信息可引起处理器14产生实时警报。

系统10还可与飞行计划监控系统26结合，例如，在转让给波音公司(Boeing Company)的美国专利6,828,921中所描述的，且以上专利通过引用并入本公开。系统26给处理器14提供全面的飞行计划信息，并与处理器14协同工作，从而确保处理器被告知进行指挥的飞行员做出的将引起飞机12偏离存档(filed)飞行计划的任何行动(或不行动)，存档飞行计划按空中交通管制(ATC)修改，这被称为“已准许的飞行计划”。

系统10还可利用各种飞机行为信息或数据，如方框28所表明的，例如空速信息、导航数据、高度数据、燃油数据以及自动驾驶仪模式通知等，这些信息被提供给处理器14用于监控和分析。如果处理器14确定任何接收的信息处于预期范围或值以外，那么处理器14可发送实时警报信号通知进行指挥的飞行员或未指挥飞行员这种情况。

最后系统10可基于从飞机12接收的数据计算具体信息，如方框30所表明的，例如与存档飞行计划相比的燃油消耗；每个航线点的燃油消耗；双发动机延伸航程运行范围性能标准(ETOPS)等时点(ETP)计算；三分钟超时(three minute out)的空中交通管制(ATC)报告等。处理器14可比较该信息与数据库16中保存的其他数据，使用或不使用算法18，从而确定是否出现以下的任一情况，要求进行指挥的飞行员输入或未指挥飞行员输入，或是证实已经从进行指挥的飞行员或未指挥飞行员接收到预期输入。

处理器14能够在飞机12的行为，或进行指挥的飞行员的行为偏离预期行为的情况下产生一个或更多个警报，这是系统10的主要优势。更具体地，当飞机12的行为或操作偏离预期行为或航空公司的特定操作程序时，系统10能够提供实时警报。例如，如果飞机的飞行路线开始偏离预期的飞行路线，或如果进行指挥的飞行员未能提供输入或在预定时间间隔(如，在飞机12下降之前，在预定时间启动辅助电源设备(APU))执行标准操作程序(SOP)所要求的定期检查，系统10可提供警报。

系统10实施可被看作是分等级的警报方案。最初，如果由处理器14检测到进行指挥的飞行员方面的不当行动或无行动，那么处理器将提供警报给进行指挥的飞行员，如方框32所表明的。该警报可提供在图1中所示的独立可视警报显示器35a上(例如光)，进行指挥的飞行员可看到可视警报显示器35a。如果处理器14未检测到在预定时间期间内进行指挥的飞行员已经提供了适当响应，那么处理器14可提高警报等级。例如，这可包含除了来自显示器35a的可视警报之外，通过独立的声音报警产生器35b(如，扬声器)提供声音警报给进行指挥的飞行员。声音报警产生器35b也在图1中示出。替代地，处理器14可提供单独的警报给未指挥飞行员：进行指挥的飞行员没有进行任何合适的响应，如方框36所表明的。可在可视警报显示器35a上或通过声音报警产生器35b提供该警报，或甚至是通过未指挥飞行员戴的双耳式耳机可听见地提供。替代地，或者除了提供给未指挥飞行员的警报之外，处理器14可通过机舱对讲机子系统38提供警报给飞机12的机舱工作人员。机舱对讲机子系统38可提供机舱工作人员辨别的视觉信号或听觉信号，其表示需要被进行指挥的飞行员执行的操作程序并没有发生，或是飞机12的行为或飞机的飞行行为已经偏离了预期计划。更进一步，系统10可通过地面系统的告警子系统40提供警报(如，无线通信)给空中交通管制(ATC)塔：所要求的响应并没有在所要求的时间范围内被接收。处理器14还可通过上述的任一部件提供警报，如果检测到来自从子系统22a和22b所获得的身体状况数据的任何生理异常的话。应当理解的是，由处理器14产生的任一警报优选是实时警报。

现在参考图2，所示流程图100示出了可由系统100执行的操作。在操作102，处理器14接收来自飞机12的信息，所述信息关于飞机飞行路线、飞机的各种子系统的行为和进行指挥的飞行员在特定的时间间隔需要采取或预期采取的任何行动。在操作104，处理器14可使用从数据库16获得的信息和存储的算法18，以确定飞机12的行进路线、飞机的各种子系统的行为或进行指挥的飞行员执行的行为是否已经引起产生警报以及所需警报类型的需要。如果已经出现对警报的需要，那么处理器14产生所需警报给进行指挥的飞行员，如操作106中所表明的，以及然后监控预期响应，如操作108中所表明的。如果预期响应在操作108处被接收，那么移除警报，如操作110中所表明的，并且监控行动继续进行。如果已经产生警报，但是在操作108处还未接收到来自进行指挥的飞行员的预期响应，那么或提高警报等级或为未指挥飞行员产生第二警报，如操作112中所表明的。如果在短暂的额外预定时间(如，30秒或更短)之后接收到来自进行指挥的飞行员的预期输入，如操作114中所表明的，那么移除到未指挥飞行员的警报，如操作116中所表明的。然而，如果在短暂的额外预定时间之后，进行指挥的飞行员或未指挥飞行员没有接收到响应，如操作114中所表明的，那么可产生针对机舱机组人员的额外警报，如操作118中所表明的。可选地，在任一时间警报可从飞机12无线传输至远程设施，例如空中交通控制设施或航空公司调度中心，如操作120中所表明的。如果在操作122中检测到正在移除警报，那么系统10继续监控由处理器14接收的接收信息。如果在操作122中检测到仍然存在警报，那么系统10可继续在操作114中检查来自进行指挥的飞行员的预期响应。

系统10使得商用运输飞机能够借助两个或三个飞行机组成员安全地运行，而现代飞行规则通常要求商用运输飞机在长途飞行时飞机上具有四名飞行机组成员。对于要求两名机组成员的飞行，系统10能够使得在巡航段期间飞行可由单个机组成员执行，且还可扩展能够由仅仅两名机组成员执行的操作数目。系统10通过基本上执行通常由未指挥飞行员执行的许多监控和检查行为来使得人力减少。减少规定飞行所需的飞行机组人员数目可表示对于运营飞机12的航线公司的相当大的费用节省。系统10还可减少监控功能的一个或更多个操作误差(由于人为误差)的可能性。

尽管已经描述了各种实施例，但是本领域的技术人员可认识到在不偏离本公开的情况下可做出修改或变化。示例示出了各种实施例，且不是意欲限定本公开。因此，应当不受限制地解释说明书和权利要求，只是受到考虑到相关的现有技术是必要的这种限制的限制。