本公开的实施方式一般地涉及用于为飞机动态地确定(例如，生成、计算、适配和/或类似地)等待航线(holding patterns)的系统和方法。
背景技术：
商用飞机用于在各个地点之间运送乘客。商用飞机通常根据离港机场与目的地机场之间的预先确定的飞行计划来飞行。飞行计划包括从离港机场到目的地机场的路径，并且也可以包括位置之间的飞行时间。
由于各种原因，商用、商业和通用航空飞机可能偏离飞行计划。例如，恶劣的天气可以使空中交通管制员使飞机从飞行计划偏离。由于天气恶劣(诸如下雨或下雪)，目的地机场处的能见度可能是有限的。因此，空中交通管制员然后可以确定需要增加着陆飞机之间的分隔时间。作为另一示例，目的地机场处的航班拥堵也可以使空中交通管制员使飞机偏离飞行计划进入等待航线。
为了适应特定目的地机场处的着陆延迟，无论是由于恶劣天气、航班拥堵和/或类似原因而导致的，可以使飞机转移到偏离飞行计划的等待航线中。通常，空中交通管制员口头地与飞机上的飞行员进行通信以向该飞行员通知所需着陆延迟，并且指示该飞行员以使飞机在指定的等待航线中飞行直至另行通知为止。空中交通管制员将等待航线的细节传送给飞行员，该飞行员然后根据等待航线对飞机进行归档。一旦飞机被转移到等待航线中，飞行员通常不知道等待航线将持续多久。因此，飞行员可以定期地联系空中交通管制员以询问飞机何时将被清除以供着陆。
等待航线通常是飞机在其上飞行的固定航线。等待航线可以包括具有多个航段和转弯的路线，其中的每一个提供预设距离和飞行时间。例如，等待航线可以类似于具有通过两个180度转弯连接的两条直航段的跑道。在等待航线中的飞机在定义时间段期间飞过各个预设航段和转弯。
如可以了解的，飞机随着它从等待航线内的当前位置飞行到退出航点而消耗燃料。而且，沿着设定等待航线向指定的退出航点飞行增加总飞行时间。
技术实现要素：
存在对于一种用于高效地确定等待航线的系统和方法的需要。存在对于一种用于在无需与空中交通管制员进行通信的情况下更新有关等待航线的飞机的领航的系统和方法的需要。存在对于一种用于动态地制定高效地使飞机从等待航线过渡到着陆进场的等待航线的系统和方法的需要。
考虑到那些需要，本公开的某些实施方式提供一种飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统被配置为为飞机生成(例如，确定、计算、适配等)高效的等待航线。所述飞行路径等待航线系统包括等待航线确定单元，该等待航线确定单元被配置为为所述飞机自动地生成所述等待航线。所述等待航线确定单元基于关于目的地机场的当前空中交通、关于所述目的地机场的历史等待航线、关于所述目的地机场的当前天气状况以及所述飞机和至少一个其它飞机中的一者或两者的燃料消耗中的一个或更多个为所述飞机自动地生成所述等待航线。
在至少一个实施方式中，所述飞行路径等待航线系统包括跟踪子系统，该跟踪子系统被配置为跟踪关于所述目的地机场的所述当前空中交通。所述跟踪子系统向所述等待航线确定单元输出(例如，发送)表示所述当前空中交通的当前空中交通数据。所述跟踪子系统可以是自动相关监视-广播(ADS-B)跟踪子系统。
在至少一个实施方式中，所述飞行路径等待航线系统包括历史等待航线数据库，在其中存储了表示关于所述目的地机场的所述历史等待航线的历史等待航线数据。所述等待航线确定单元与所述历史等待航线数据库通信。
在至少一个实施方式中，所述飞行路径等待航线系统包括天气确定子系统，该天气确定子系统被配置为确定关于所述目的地机场的所述当前天气状况。所述天气确定子系统向所述等待航线确定单元输出表示所述当前天气状况的天气数据。
所述飞机可以向所述等待航线确定单元输出表示所述燃料消耗的燃料消耗数据。
在至少一个实施方式中，所述等待航线确定单元确定(例如，生成、计算、适配和/或类似地)所述等待航线的形状、持续时间和高度中的一个或更多个。此外，等待航线确定单元可以确定所述飞机要在所述等待航线内飞行的速度。
所述等待航线确定单元确定所述等待航线以高效地使所述飞机过渡到进入所述目的地机场的着陆进场中。
在至少一个实施方式中，所述等待航线确定单元改变所述等待航线的形状和高度中的一个或两个。所述等待航线可以包括多个高度。
在至少一个实施方式中，所述等待航线确定单元在所述等待航线的总时间被确定之后确定所述等待航线。所述飞行路径等待航线系统可以包括等待时间预测单元。所述等待时间预测单元基于所述当前空中交通量、所述历史等待航线、所述当前天气状况和所述燃料消耗中的一个或两个来确定所述等待航线的所述总时间。
本公开的某些实施方式提供一种飞行路径等待航线方法，该飞行路径等待航线方法包括使用所述等待航线确定单元来基于关于目的地机场的当前空中交通、关于所述目的地机场的历史等待航线、关于所述目的地机场的当前天气状况以及所述飞机和至少一个其它飞机中的一者或两者的燃料消耗中的一个或更多个为所述飞机自动地确定所述等待航线。
附图说明
图1是根据本公开的实施方式的与飞机通信的飞行路径等待航线系统的示意表示。
图2是根据本公开的实施方式的关于目的地机场的用于飞机的等待航线顶视图的简化图示。
图3是根据本公开的实施方式的关于目的地机场的用于飞机的等待航线顶视图的简化图示。
图4是根据本公开的实施方式的关于目的地机场的用于飞机的等待航线顶视图的简化图示。
图5是根据本公开的实施方式的关于目的地机场的用于飞机的等待航线侧视图的简化图示。
图6是根据本公开的实施方式的关于目的地机场的用于飞机的等待航线侧视图的简化图示。
图7是根据本公开的实施方式的示出接近于目的地机场的多个飞机的标记的显示器的前视图的图示。
图8是根据本公开的实施方式的飞机的正面立体图的图示。
图9例示了根据本公开的实施方式的确定用于飞机的等待航线的方法的流程图。
具体实施方式
当结合附图阅读时，将更好地理解上述发明内容以及某些实施方式的以下详细描述。如本文所使用的，以单数叙述并继之以单词“一”或“一个”的元件或步骤应该被理解为不一定排除复数个元件或步骤。此外，对“一个实施方式”的引用不旨在被解释为排除也并入所叙述的特征的附加实施方式的存在。而且，除非显式地相反陈述，否则“包括”或者“具有”一个元件或具有特定条件的多个元件的实施方式可以包括不具有该条件的附加元件。
本公开的某些实施方式提供一种飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统自动地且动态地确定(例如，生成、计算、适配和/或类似地)飞机的等待航线。该飞行路径等待航线系统被配置为确定等待航线的形状、等待航线的持续时间、飞机在等待航线内飞行的速度和/或等待航线的高度中的一个或更多个，以便高效地使飞机从等待航线过渡到在目的地机场处着陆进场中。在至少一个实施方式中，该飞行路径等待航线系统与飞机进行通信以向飞行员通知和更新等待航线，而无需飞行员与空中交通管制员进行通信。
本公开的实施方式提供了增加飞机运营商、飞行员和/或乘客的态势感知的飞行路径等待航线系统和方法。例如，所述飞行路径等待航线系统和方法允许实时更新飞机的到达时间，诸如可以被显示在驾驶舱内的飞行计算机、内部座舱内的机上娱乐显示器和/或类似物上。而且，由于对于有关等待航线与飞行员的语音通信的需要减少，所述飞行路径等待航线系统和方法允许空中交通管制员集中于其它职责。
本公开的某些实施方式提供了通过利用有关接近于机场的空中交通的航班跟踪信息(诸如自动相关监视-广播(ADS-B)信息)来动态地确定等待航线的系统和方法。所述系统和方法利用诸如来自ADS-B跟踪系统的飞机的实时位置信息。所述系统和方法系统准确地预测飞机到达时间作为用于机场的协调空中交通管理系统的一部分。
本公开的某些实施方式提供被配置为使用与当前空中交通信息组合的历史信息和当前天气信息来增强等待航线的效率以为接近于目的地机场的飞机动态地创建等待位置的系统和方法。所述系统和方法使用历史数据和学习算法来开发和生成节省燃料并改进机场吞吐量的实时等待航线。
图1是根据本公开的实施方式的与飞机102通信的飞行路径等待航线系统(或等待航线确定系统)100的示意表示。在至少一个实施方式中，飞行路径等待航线系统100包括跟踪子系统104，该跟踪子系统104被配置为跟踪接近于目的地机场的飞机102和其它飞机的当前位置。在至少一个实施方式中，该飞行路径等待航线系统也包括天气确定子系统105，该天气确定子系统105被配置为确定在目的地机场处和接近于目的地机场(诸如在目的地机场的150英里或更少英里内)的当前天气状况。
飞行路径等待航线系统100包括等待航线确定单元106，该等待航线确定单元106诸如通过一个或更多个有线或无线连接与跟踪子系统104通信。例如，等待航线确定单元106可以通过一个或更多个收发器、无线电单元和/或类似物以无线方式与跟踪子系统104进行通信。等待航线确定单元106也通过一个或更多个有线或无线连接与飞行计划数据库108通信。可选地，飞行路径等待航线系统100可以不包括飞行计划数据库108。
等待航线确定单元106也诸如通过一个或更多个有线或无线连接与天气确定子系统105通信。天气确定子系统105将在一个或更多个目的地机场处和接近于一个或更多个目的地机场的当前天气传送到等待航线确定单元106。例如，天气确定子系统105可以是与等待航线确定单元106通信的气象和天气服务。在至少一个其它实施方式中，天气确定子系统105可以是独立的天气确定和预测系统和/或服务。例如，天气确定子系统105可以包括一个或更多个多普勒雷达设施。
等待航线确定单元106也通过一个或更多个有线或无线连接与等待时间预测单元110通信。等待航线确定单元106和等待时间预测单元110也诸如通过一个或更多个有线或无线连接与历史等待航线数据库112通信。
跟踪子系统104、天气确定子系统105、等待航线确定单元106、飞行计划数据库108、等待时间预测单元110和历史等待航线数据库112可以在公共位置处，诸如在中央监控中心处。在至少一个实施方式中，跟踪子系统104、天气确定子系统105、等待航线确定单元106、飞行计划数据库108、等待时间预测单元110和历史等待航线数据库112可以是公共位置处的单个公共计算系统的一部分。可选地，跟踪子系统104可以远离飞行路径等待航线系统100的其它组件。另外，可选地，天气确定子系统105可以远离飞行路径等待航线系统100的其它组件。另外，可选地，等待航线确定单元106和等待时间预测单元110可以是单个控制或处理单元的组件，和/或单独的且不同的控制和处理单元。此外，例如，飞行计划数据库108和历史等待航线数据库112可以是单个存储器的不同部分，和/或单独的且不同的存储器。
飞机102包括限定内部座舱116的主体或机身114，该内部座舱116包括驾驶舱并且也可以包括乘客座位区域。内部座舱116内的飞行计算机118包括显示器120和/或扬声器122。多个乘客显示器124(诸如机上娱乐显示器)可以被定位在内部座舱116内，诸如在乘客座椅头枕的后部上。
飞机102也可以包括位置传感器126，诸如全球定位系统传感器、自动相关监视-广播(ADS-B)传感器和/或类似物。位置传感器126输出指示飞机102的位置、高度、航向、加速度、速度和/或类似物中的一个或更多个的信号。另选地，飞机102可以不包括位置传感器126。飞机102也包括使得飞机102能够以无线方式与跟踪子系统104的类似通信设备130进行通信的通信设备129，诸如收发器、无线电单元和/或类似物。
跟踪子系统104被配置为跟踪飞机102的当前位置。在至少一个实施方式中，跟踪子系统104是ADS-B跟踪子系统。在这种实施方式中，ADS-B跟踪子系统104通过由位置传感器126输出的飞机102的位置信号来经由卫星导航确定飞机的当前位置。位置传感器126可以是或者包括发射器，该发射器周期性地输出关于飞机102的信息，诸如识别细节、当前位置、当前高度和当前速度。跟踪子系统104从位置传感器126接收所发送的位置信号以确定飞机102的当前和实时位置、航向、速度等。另选地，跟踪子系统104可以是被配置为跟踪飞机的位置的雷达系统或其它这种系统。
如图所示，飞行路径等待航线系统100可以与飞机102分开并且不同。例如，飞行路径等待航线系统100可以位于陆基监控中心处。在至少一个其它实施方式中，飞行路径等待航线系统100可以在飞机102、另一飞机、船只、航天器(例如，卫星)和/或类似物上。
在操作中，跟踪子系统104诸如通过ADS-B信号和/或信息来跟踪飞机102的当前位置。等待航线确定单元106与跟踪子系统104通信并且将飞机102的当前位置(如由跟踪子系统104确定)与如存储在飞行计划数据库108中的飞机102的飞行计划相比较。如果飞机102的当前位置在所存储的飞机102的飞行计划上或者为其另外的部分(在某些余量内)，则等待航线确定单元106确定飞机102正在根据飞行计划飞行，并且飞机102不在等待航线中。然而，如果等待航线确定单元106将飞机102的当前位置与飞行计划相比较并且确定该飞机不在所存储的飞行计划上的位置处或者为其另外的部分(即，它已偏离飞行计划)，则等待航线确定单元106确定飞机102在等待航线中。
飞行路径等待航线系统100可以诸如通过所存储的飞机102的飞行计划及其当前位置的比较来自动地生成飞机102何时进入等待航线，或者飞行路径等待航线系统100可以被通知飞机102正在转移到等待航线中。在确定飞机102将被转移到等待航线中时，等待航线确定单元106它本身自动地生成或以其它方式制定等待航线。例如，等待航线确定单元106确定等待航线的形状、等待航线的高度、等待航线内的飞行时间等中的一个或更多个。
等待航线确定单元106分析存储在等待航线数据库112内的历史等待航线。历史等待航线数据库112存储有关飞机相对于特定目的地机场的等待航线的历史数据。例如，历史等待航线数据库112可以存储在当日、周、月、年或更长时间内在目的地机场处着陆的航班的等待航线数据。基于历史等待航线，等待时间预测单元110预测用于飞机102的等待航线的时间。例如，基于存储在所存储的历史等待航线数据库112内的数据，等待时间预测单元110可以确定飞机将被清除以在某个时间段(诸如从飞机102转移到等待航线中那时起十分钟)开始从等待航线中退出并开始其着陆进场。
等待时间预测单元110也从跟踪子系统104接收接近于目的地机场的当前空中交通信息，所述跟踪子系统104跟踪接近(诸如在150英里或更少英里内)于机场的所有飞机。等待时间预测单元110基于在机场附近的当前空中交通和存储在历史等待航线数据库112中的历史等待航线时间来预测等待航线的时间。
此外，等待时间预测单元110可以与跟踪子系统104通信以确定其它航班关于目的地机场是否当前在等待航线中。基于当前在等待航线中(并且可能在飞机102之前排队着陆)的航班的数量以及如根据存储在历史等待航线数据库112中的等待航线数据所确定的等待航线的平均持续时间，等待时间预测单元110然后可以预测飞机102的等待航线的持续时间。另选地，等待时间预测单元110可以基于被安排在飞机102之前着陆的飞机的数量和/或接近于目的地机场的在等待航线中的飞机的数量(在不使用先前航班的历史数据的情况下)预测等待航线的持续时间。
在至少一个实施方式中，等待时间预测单元110可以关于预先确定的时间段和/或预先确定的类似天气状况而基于存储在历史等待航线数据库112中的等待航线时间数据来确定飞机相对于目的地机场的典型(诸如平均或中间)等待时间是十分钟。因此，等待时间预测单元110然后可以预测飞机102的等待航线的持续时间将是从飞机102从飞行计划转移那时起10分钟，然后相应地更新预测着陆时间。等待时间预测单元110可以基于被安排在飞机102之前着陆的其它航班和/或当前在等待航线中的那些航班的数量来延长或者缩短等待航线的预测持续时间。例如，如果没有其它航班当前在等待航线中，则等待时间预测单元110可以将等待航线的预测持续时间减小预先确定的时间(诸如一或两分钟)。相反地，等待时间预测单元110可以针对在等待航线内的被安排在飞机102之前在目的地机场处着陆的各个其它飞机将等待航线时间的预测持续时间延长预先确定的时间(诸如一或两分钟)。
等待时间预测单元110也基于如从天气确定单元105所接收到的当前天气数据来适配预测等待时间。例如，如果接近于机场的当前天气导致能见度降低(诸如由于下雨或下雪)，则等待时间预测单元110可以基于在此类状况下使飞机着陆之间的优选分隔时间来增加等待时间。
天气确定子系统105可以将各种天气参数输出到等待航线确定单元106。天气参数可以由飞行路径等待航线系统100分析以至少部分地确定等待航线及其时间。天气参数可以包括上升限度、露点、温度、能见度、阵风、风速以及雾、雨、薄雾、雪和雷暴的值。
基于当前空中交通、历史等待航线和/或当前天气状况，等待时间预测单元110诸如通过一个或更多个算法、公式和/或类似物来确定飞机102的等待时间。例如，等待时间预测单元110可以基于线性回归分析、随机森林分析、集成方法和/或类似物来确定等待航线的预测时间。
在至少一个其它实施方式中，不是等待时间预测单元110自动地预测或者以其它方式确定等待航线的时间，而是可以将等待时间输入到等待航线确定单元106中。例如，空中交通管制员可以将用于飞机102的等待航线的时间输入到等待航线确定单元106中。在至少一个其它实施方式中，代替单独的且不同的等待时间预测单元110，等待航线确定单元106可以用于基于当前空中交通、存储在历史等待航线数据库112内的历史等待航线数据和/或如由天气确定子系统105所输出的在目的地机场处和接近于目的地机场的当前天气来预测等待时间。
在等待航线的时间已经被输入到等待航线确定单元106中(或者可选地由等待航线确定单元106确定)(无论经由通过等待时间预测单元110的自动输入还是经由诸如通过空中交通管制员的手动输入)之后，等待航线确定单元106确定等待航线的一个或更多个参数以便高效地使飞机102从等待航线过渡到退出航点到着陆进场进入目的地机场。在至少一个实施方式中，等待航线确定单元106基于等待航线的预测时间来确定等待航线的形状。等待航线确定单元106确定等待航线的特定形状以高效地使飞机102同步以在等待时间完成(即，等待航线的结束时间)时在从等待航线到着陆进场的理想退出航点处。在至少一个实施方式中，等待航线确定单元106对等待航线进行整形，使得当等待时间期满时以特定速度和高度飞行的飞机102在退出航点处。
在至少一个实施方式中，等待航线确定单元106基于等待航线的预测时间来确定飞机102在等待航线内的平均速度。等待航线确定单元106确定飞机102在等待航线内的平均速度以高效地使飞机102同步以在等待时间结束时在离开等待航线的退出航点处。等待航线确定单元106确定等待航线的形状和/或飞机102在等待航线内飞行的速度中的一个或两个，使得当等待时间期满时飞机102在退出航点处。
在至少一个实施方式中，等待航线确定单元106基于等待航线的预测时间来确定等待航线的高度。等待航线确定单元106确定等待航线的高度以高效地使飞机102同步以在等待时间结束时在离开等待航线的退出航点处。等待航线确定单元106确定等待航线的形状、飞机102在等待航线内飞行的速度和等待航线的高度中的一个或更多个，使得当等待时间期满时飞机102在退出航点处。
等待航线确定单元106可以在等待时间期间改变等待航线的高度。例如，等待航线确定单元106可以确定飞机102将在等待航线开始时在第一高度下，而在等待航线的退出点处在低于第一高度的第二高度下。等待航线确定单元106可以确定等待航线的形状以在等待航线的某些设定时段改变高度。例如，等待航线确定单元106可以确定等待航线在等待航线的特定时间段的高度及其之间的过渡。在至少一个实施方式中，等待航线确定单元106可以对等待航线进行整形以随着时间的推移而从第一高度逐渐地改变到第二高度，从而形成以接近于机场的特定点为中心的螺旋形等待航线。通过将等待航线的高度从初始高高度改变到稍后较低高度，飞机102保存燃料，因为在较高高度下飞行的飞机比在较低高度下消耗更少的燃料(由于在较高高度下气压和阻力较低)。
在至少一个实施方式中，等待航线可以包括高高度以及从等待航线朝向退出点的陡降。然而，这种陡降可以令某些乘客感到不安。因此，等待航线可以包括从等待航线逐渐地螺旋向下到退出点的初始高高度。
在至少一个实施方式中，飞行路径等待航线系统100基于等待航线形状、等待航线高度、等待航线内的飞机速度和天气状况中的一个或更多个来确定等待时间和航线(例如，以避开恶劣天气的区域)以高效地使等待航线内的飞机102过渡到离开等待航线的退出点直到在目的地机场处着陆的进场序列。飞行路径等待航线系统100可以将等待航线输出到飞机102的飞行计算机118。飞机102可以根据从飞行路径等待航线系统100接收到的等待航线自动地飞行。可选地，操作飞机102的飞行员可以根据从飞行路径等待航线系统100接收到的等待航线来操作飞机102。
在至少一个实施方式中，飞行路径等待航线系统100可以基于线性回归分析、随机森林分析、集成方法和/或类似物来确定等待航线和时间，以便开发用于等待航线的模型。等待航线确定单元106可以开发模型，并且定期地更新模型(诸如一日、周、月等一次)以便适应变化的状况。
飞行路径等待航线系统100可以基于以下考虑事项来为飞机确定等待航线：
飞行路径等待航线系统100可以基于各种参数(包括等待航线内的飞机高度、飞机的平均速度、飞机的持续时间、飞机在等待航线的各个时间段的位置、天气状况(WXparams))来确定等待航线以便保存飞机的燃料消耗。例如，各种参数由飞行路径等待航线系统100关于历史燃料燃烧计算和映射函数而分析。通过汇总关于(n)个目的地的(m)个航班(如方阵中所示)，飞行路径等待航线系统可以确定各个飞机的实际燃料消耗，并且估计等待航线内的飞机的燃料燃烧。以这种方式，飞行路径等待航线系统100可以分析各种参数以生成用于各个飞机102的等待航线(包括其时间)以保存尽可能多的燃料。
在至少一个实施方式中，飞行路径等待航线系统可以分析当前和历史等待参数(诸如高度、平均速度、持续时间、位置、天气等)的加权集并且使用下式来确定具有最小燃料燃烧的等待航线和时间：
min[w1*(历史高度-当前高度)+w2
*(历史平均速度-当前速度)+…
+wk(历史WX-当前WX)+w*历史燃料燃烧]m
其中W表示预先确定的权重，WX表示天气状况，历史平均速度是接近于机场的先前已在等待航线中飞行的飞机在预先确定的时间段期间的平均速度，当前速度是飞机在等待航线中的当前速度，并且历史燃料燃烧是有关由接近于机场的在等待航线中飞行的先前飞机燃烧的燃料的历史数据。
飞行路径等待航线系统100可以与目的地机场处的空中交通管制员通信以确定等待航线当前被设定在的高度。飞行路径等待航线系统100也可以确定当前由空中交通管制正在使用的航点(例如，从等待航线退出)。飞机102的飞行员可以联系空中交通管制以询问飞机102是否可在作为优选选项的某个高度、速度和航点下飞行。一般而言，如上所述，飞行路径等待航线系统100可以被配置为确定燃烧最少量燃料的等待航线中的高度和速度的最佳组合。
在至少一个实施方式中，飞行路径等待航线系统100可以被配置为接近于最近航点等待以保存“暴突(bug out)”燃料的量，这是得以从特定点(位置)到另一目的地所需的燃料的量。简言之，暴突燃料是飞机需要从到当前目的地机场的一位置转移到另一机场的备用燃料。
在至少一个实施方式中，如上所述，飞行路径等待航线系统100被配置为至少部分地基于飞机的最小燃料消耗来确定用于接近于机场的飞机的等待航线。也就是说，飞行路径等待航线系统100可以为飞机确定等待航线以确保飞机消耗最少量的燃料。
在飞行路径等待航线系统100为飞机102确定等待航线之后，飞行路径等待航线系统100可以向飞机102输出等待航线信号。等待航线信号由飞机102接收。飞行计算机118可以在显示器120上(诸如经由文本、图形或视频)向飞机102的飞行员显示等待航线。可选地，飞行计算机118可以通过扬声器122将等待航线广播给飞行员。此外，可以将等待航线输出到乘客显示器124，以便使乘客知道飞机102的位置和等待航线的持续时间和/或着陆的预测时间。
如图1所示，飞行路径等待航线系统100被配置为跟踪飞机102的当前位置并且为飞机102确定等待航线以便高效地使飞机102过渡离开等待航线进入着陆进场。虽然在图1中示出了仅一个飞机102，但是应当理解的是，飞行路径等待航线系统100也被配置为跟踪多个飞机的当前位置，并且确定用于多个飞机的等待航线。
飞行路径等待航线系统100基于存储在历史等待航线数据库112中的历史等待航线数据、如由跟踪子系统104所检测到的接近于目的地机场的当前空中交通、如由天气确定子系统105所检测到的接近于目的地机场的当前天气状况和/或针对飞机102的燃料消耗考虑事项来为飞机确定等待航线的一个或更多个参数。
如本文所使用的，术语“控制单元”、“中央处理单元”、“单元”、“CPU”、“计算机”等可以包括任何基于处理器的或基于微处理器的系统，包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路以及包括能够执行本文所描述的功能的硬件、软件或其组合的任何其它电路或处理器的系统。此类仅是示例性的，并且因此不旨在以任何方式限制此类术语的定义和/或含义。例如，如上所述，等待航线确定单元106和等待时间预测单元110可以是或者包括被配置为控制飞行路径等待航线系统100的操作的一个或更多个处理器。如所指示的，等待航线确定单元106和飞行路径等待航线系统100可以是单独的且不同的控制单元，或者可以是同一控制单元的一部分。
等待航线确定单元106和等待时间预测单元110被配置为执行被存储在一个或更多个数据存储单元或元件(诸如一个或更多个存储器)中的一组指令，以便处理数据。例如，等待航线确定单元106和等待时间预测单元110可以包括或者连接到一个或更多个存储器。数据存储单元也可以视需要而定或按需存储数据或其它信息。数据存储单元可以形式为处理机器内的信息源或物理存储器元件。
该组指令可以包括指示等待航线确定单元106和等待时间预测单元110作为处理机器执行诸如本文所描述的主题的各种实施方式的方法和过程的特定操作的各种命令。该组指令可以形式为软件程序。软件可以具有各种形式，诸如系统软件或应用软件。此外，软件可以形式为单独的程序的合集、更大程序内的程序子集或程序的一部分。软件也可以包括形式为面向对象编程的模块化编程。由处理机器对输入数据进行处理可以响应于用户命令，或者响应于先前处理的结果，或者响应于由另一处理机器做出的请求。
本文实施方式的图可以例示一个或更多个控制或处理单元，诸如等待航线确定单元106和等待时间预测单元110。应当理解的是，处理或控制单元可以表示可以作为具有执行本文所描述的操作的相关指令(例如，存储在有形和非暂时性计算机可读存储介质(诸如计算机硬盘驱动器、ROM、RAM等)上的软件)的硬件被实现的电路、电路系统或其各部分。硬件可以包括硬连线以执行本文所描述的功能的状态机电路系统。可选地，硬件可以包括电子电路，所述电子电路包括和/或连接到一个或更多个基于逻辑的器件，诸如微处理器、处理器、控制器等。可选地，等待航线确定单元106和等待时间预测单元110可以表示处理电路系统，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、微处理器和/或类似物中的一个或更多个。各种实施方式中的电路可以被配置为执行一个或更多个算法以执行本文所描述的功能。所述一个或更多个算法可以包括本文所公开的实施方式的各方面，而无论是否在流程图或方法中明确地识别。
如本文所使用的，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在数据存储单元(例如，一个或更多个存储器)中以供由计算机执行的任何计算机程序，所述数据存储单元包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。以上数据存储单元类型仅是示例性的，并且因此关于可用于存储计算机程序的存储器的类型不是限制性的。
图2是根据本公开的实施方式的关于目的地机场204的用于飞机102的等待航线200的顶视图的简化图示。参照图1和图2，飞行路径等待航线系统100基于包括预测等待时间、飞机102的速度、飞机102的高度、接近于机场204的天气状况、针对飞机102的燃料消耗考虑事项和/或类似物的各种参数来确定等待航线200的形状。飞机102在诸如等待航线200的进入航点206处进入等待航线。等待航线可以被以任何方式整形或者调整大小以高效地且安全地使飞机102过渡到机场204的进场208。退出航点可以在与进入航点206相同的位置处。可选地，退出航点可以不同于进入航点206。
如图2所示，等待航线200可以包括进入航点206与退出航点之间的单个回路210或路径。可选地，等待航线200可以包括进入和退出航点之间的多个回路或路径。
进入航点206与退出航点(与进入航点206相同，如图2所示)之间的等待航线200可以在同一高度。可选地，等待航线200可以包括不同的高度。
飞行路径等待航线系统100基于用于等待的预测时间、如由跟踪子系统104所确定的接近(诸如在100英里内)于目的地机场204的当前空中交通以及如由天气确定子系统105所检测到的天气状况来动态地确定最佳等待航线200。飞行路径等待航线系统100也可以分析飞机102的燃料消耗并且基于燃料消耗考虑事项(例如最小化或以其它方式减少燃料消耗)来确定等待航线200。
在至少一个实施方式中，飞行路径等待航线系统100确定等待航线，使得当等待时间结束时飞机102在退出航点处。以这种方式，飞机102从退出航点无缝过渡到进场208中，而不是继续在等待航线中飞行和/或从等待航线200的远端点向退出航点飞行。因此，飞机102消耗更少的燃料，并且总飞行时间减少。
图3是根据本公开的实施方式的关于目的地机场204的用于飞机102的等待航线300的顶视图的简化图示。参考图1和图3，飞行路径等待航线系统100可以创建具有多个回路302和304的等待航线300。外部回路302比内部回路304大。再次，飞行路径等待航线系统100基于包括预测等待时间、飞机102的速度、飞机102的高度、接近于机场204的天气状况、针对飞机102的燃料消耗考虑事项和/或类似物的各种参数来确定等待航线300的形状。
等待航线300可以包括比所示更多的回路或路径。例如，等待航线300可以包括三个或更多个回路，其中的每一个可以在大小和形状上不同。
进入航点206与退出航点(与进入航点206相同，如图3所示)之间的等待航线300可以在单个高度。可选地，等待航线300可以包括不同的高度。例如，回路302可以在比回路304的高度更高的高度(或者反之亦然)。再次，飞机102从退出航点无缝地过渡到进场208中。
图4是根据本公开的实施方式的关于目的地机场204的用于飞机102的等待航线400的顶视图的简化图示。参照图1和图4，飞行路径等待航线系统100确定等待航线400的形状以避开恶劣天气的区域402。再次，飞机102从退出航点无缝地过渡到进场208中。
图5是根据本公开的实施方式的关于目的地机场204的用于飞机102的等待航线500的侧视图的简化图示。参考图1和图5，飞行路径等待航线系统100确定具有多个高度回路502、504、506和508的等待航线500。高度回路502在第一高度A1。高度回路504在低于A1的第二高度A2。高度回路506在低于A2的第三高度A3。高度回路508在低于A3的第四高度A4。飞机102可以在各个回路502、504、506和508内维持特定高度。等待航线500可以包括比所示更多或更少的高度回路。如图所示，等待航线500可以包括连接回路502和504的下降512、连接回路504和506的下降514以及连接回路506和508的下降516。各个回路502、504、506和508大小和形状可以相同。可选地，回路502、504、506和508中的至少两个可以在大小和形状中的一个或两个上不同。
可以同时使多个飞机转移到等待航线500中。例如，接近于退出航点510的飞机可以在最低回路508内，然而进入进入航点512的飞机可以在最高回路502处。可以基于(例如)可以基于着陆考虑事项、天气等的预先确定的分隔时间像由飞行路径等待航线系统100所确定的那样引导多个飞机102进出等待航线500。例如，在任何一个时间，至少两个或更多个飞机可以在等待航线500内。各个飞机可以沿着等待航线分开预先确定的间距，使得不同的飞机以预先确定的时间间隔(诸如3分钟，或者例如，取决于天气考虑事项而更长或更短)通过等待航线内的特定点。可以引导多个飞机进出本公开的示例中的任一个的等待航线中的任一个。
图6是根据本公开的实施方式的关于目的地机场204的用于飞机102的等待航线600的侧视图的简化图示。除了等待航线600包括进入航点612与退出航点614之间的逐渐地下降的螺旋之外，等待航线600与等待航线500类似。等待航线600从进入航点612向退出航点614连续地下降，而不是维持特定高度。
图7是根据本公开的实施方式的示出接近于目的地机场204的多个飞机的标记700的显示器701的前视图的图示。参考图1和图7，飞行路径等待航线系统100被配置为跟踪如由标记700所示的多个飞机，并且确定用于各个飞机的等待航线。
在至少一个实施方式中，等待航线确定单元106可以被配置为检测用于接近于目的地机场204的一个或更多个飞机的等待航线。例如，等待航线确定单元106可以被配置为检测用于在目的地机场204的预定义范围内的飞机的等待航线。预定义范围可以是一百英里。可选地，预先确定的范围可以小于一百英里(诸如五十英里)，或者大于一百英里(诸如二百英里)。
图8是根据本公开的实施方式的飞机102的正面立体图的图示。例如，飞机102包括推进系统812，该推进系统812可以包括两个涡轮风扇发动机814。可选地，推进系统812可以包括比所示的更多的发动机814。发动机814由飞机102的机翼816承载。在其它实施方式中，发动机814可以由机身818和/或尾翼820承载。尾翼820也可以支撑水平稳定翼822和垂直稳定翼824。飞机102的机身818限定内部座舱，该内部座舱可以包括驾驶舱830、一个或更多个工作区段(例如，厨房、人员随身行李区域等)、一个或更多个乘客区段(例如，头等舱、商务舱和二等舱区段)以及尾部休息区域组件可以被定位于其中的尾部区段。
图9例示了根据本公开的实施方式的为飞机确定等待航线的方法的流程图。参照图1和图9，在900处，等待航线确定单元106接收关于目的地机场的当前空中交通数据。当前空中交通管制数据表示接近于目的地机场的当前空中交通(包括进港和出港航班)。在至少一个实施方式中，等待航线确定单元100从跟踪子系统104接收当前空中交通管制数据。
在902处，等待航线确定单元106接收关于目的地机场的历史等待航线数据。历史等待航线数据表示在预先确定的时间段(诸如一周、一个月、一年等)期间关于目的地机场的用于飞机的先前等待航线(包括等待时间)。历史等待航线数据可以被存储在历史等待航线数据库112中。在至少一个实施方式中，历史等待航线数据可以被存储在等待航线确定单元106中。
在904处，等待航线确定单元106接收关于目的地机场的天气数据。天气数据表示接近于目的地机场(诸如在可能发生等待航线的区域内)的天气。在至少一个实施方式中，等待航线确定单元从天气确定子系统105接收天气数据。
在906处，等待航线确定单元106接收有关飞机的燃料消耗数据。燃料消耗数据表示由飞机消耗的实际燃料、飞机的燃料效率性能、基于该飞机或一个或更多个其它飞机的先前性能的估计燃料消耗等。可以从飞机102、飞机102的燃料消耗数据库和/或单独的且不同的燃料消耗数据库接收燃料消耗数据。
另选地，该方法可以包括900、902、904和906中的至少一个，但并非全部。例如，等待航线确定单元106可以仅接收空中交通数据和历史等待航线数据。
在908处，等待航线确定单元106基于当前空中交通数据、历史等待航线数据、天气数据和/或燃料消耗数据中的一个或更多个而生成有关飞机的等待航线的等待航线数据(包括等待航线的形状和等待航线的等待时间)。例如，等待航线数据可以包括针对飞机速度和高度的指令。在910处，等待航线确定单元将等待航线数据输出到飞机102。飞机102的飞行员可以根据如由等待航线数据所定义的等待航线使飞机102飞行。在至少一个其它实施方式中，飞机102的飞行计算机118可以接收等待航线数据，并且根据等待航线数据自动地使飞机102飞行。
在912处，等待航线确定单元106确定飞机102是否已着陆或者进入着陆进场(例如，在遵循所规定的等待航线之后)。如果不是，则该方法返回到908，在此处等待航线确定单元106可以基于变化的参数(诸如变化的当前空中交通或天气)来适配等待航线数据。然而，如果飞机102已着陆(或者以其它方式退出等待航线进入着陆进场)，则该方法针对该飞机在914处结束，并且针对接近于目的地机场的其它飞机重复该过程。
参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，本公开的实施方式提供了允许计算设备快速地且高效地分析大量数据的系统和方法。例如，许多飞机可以接近于目的地机场，其中的每一个被安排着陆。因此，大量数据在被跟踪和分析。如上所述，海量数据由飞行路径等待航线系统100高效地组织和/或分析。飞行路径等待航线系统100在相对较短的时间内分析数据以便快速地且高效地输出针对在目的地机场附近的各种飞机的等待时间预测。例如，飞行路径等待航线系统100分析当前飞行数据并且实时地输出用于各种飞机的等待航线。人类不能在这样短的时间内高效地分析这样的海量数据。因此，本公开的实施方式相对于先前的计算系统提供增加的且高效的功能性，并且关于人类分析海量数据提供非常优越的性能。简言之，本公开的实施方式提供了分析人类不能高效地、有效地和准确地管理的数千(如果没有数百万)个核算和计算的系统和方法。
如上所述，本公开的实施方式提供了被配置为为飞机确定等待航线的飞行路径等待航线系统和方法。所述飞行路径等待航线系统和方法基于历史等待航线信息、关于目的地机场的当前空中交通、当前天气状况和/或飞机的燃料消耗考虑事项中的一个或更多个自动地且动态地创建等待航线。所述飞行路径等待航线系统和方法可以指示飞机在等待航线内更改速度或高度中的一个或两个以便高效地使飞机过渡离开等待航线。
本公开的实施方式提供了用于高效地确定等待航线的系统和方法。本公开的实施方式提供了用于在无需与空中交通管制员进行通信的情况下更新有关等待航线的飞机的领航的系统和方法。本公开的实施方式提供了用于动态地制定等待航线的系统和方法，该等待航线高效地使飞机从等待航线过渡到着陆进场。
虽然可以使用诸如顶部、底部、下部、中部、横向、水平、垂直、前部等的各种空间和方向术语来描述本公开的实施方式，但是应理解的是，此类术语仅仅相对于附图所示的定向来使用。定向可以被倒置、旋转或以其它方式改变，使得上部部分是下部部分，并且反之亦然，水平变成竖直等。
如本文所使用的，被“配置为”执行任务或操作的结构、限制或元件是按照与该任务或操作对应的方式特别在结构上形成、构造或适配的。出于清楚和避开疑问的目的，仅仅能够被修改为执行任务或操作的对象未被“配置为”执行如本文所使用的任务或操作。
应当理解的是，以上描述旨在为例示性的，而不是限制性的。例如，上述实施方式(和/或其各方面)可以彼此相结合地使用。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情形或材料适应本公开的各种实施方式的教导。虽然本文所描述的材料的尺寸和类型旨在限定本公开的各种实施方式的参数，但是这些实施方式决不是限制性的并且是示例性实施方式。许多其它实施方式对于回故了以上描述的本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，应该参照所附权利要求以及此类权利要求所享有的等同物的完全范围来确定本公开的各种实施方式的范围。在所附权利要求书中，术语“包括”和“在其中”被用作相应的术语“包含”和“其中”的简明英语等同物。而且，术语“第一”、“第二”和“第三”等被仅仅用作标签，而不旨在对其对象强加数值要求。此外，所附权利要求的限制不是以手段加功能格式书写的，并且不旨在基于美国法典第35条第112(f)款来解释，除非此类权利要求限制明确地使用了后面有功能而没有进一步结构的陈述的短语“用于……的手段”。
此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1.一种被配置为为飞机生成高效的等待航线的飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统包括：
等待航线确定单元，该等待航线确定单元被配置为为所述飞机自动地生成所述等待航线，其中，所述等待航线确定单元基于关于目的地机场的当前空中交通、关于所述目的地机场的历史等待航线、关于所述目的地机场的当前天气状况以及所述飞机和至少一个其它飞机中的一者或两者的燃料消耗中的一个或更多个为所述飞机自动地生成所述等待航线。
条款2.根据条款1所述的飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统还包括跟踪子系统，该跟踪子系统被配置为跟踪关于所述目的地机场的所述当前空中交通，其中，所述跟踪子系统向所述等待航线确定单元发送表示所述当前空中交通的当前空中交通数据。
条款3.根据条款2所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述跟踪子系统包括自动相关监视-广播(ADS-B)跟踪子系统。
条款4.根据条款1至3中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统还包括历史等待航线数据库，该历史等待航线数据库存储表示关于所述目的地机场的所述历史等待航线的历史等待航线数据，其中，所述等待航线确定单元与所述历史等待航线数据库通信。
条款5.根据条款1至4中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统还包括天气确定子系统，该天气确定子系统被配置为确定关于所述目的地机场的所述当前天气状况，其中，所述天气确定子系统向所述等待航线确定单元输出表示所述当前天气状况的天气数据。
条款6.根据条款1至5中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述飞机向所述等待航线确定单元输出表示所述燃料消耗的燃料消耗数据。
条款7.根据条款1至6中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述等待航线确定单元确定所述等待航线的形状、持续时间和高度中的一个或更多个。
条款8.根据条款1至7中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述等待航线确定单元确定所述飞机要在所述等待航线内飞行的速度。
条款9.根据条款1至8中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述待航线确定单元确定所述等待航线以高效地使所述飞机过渡到进入所述目的地机场的着陆进场中。
条款10.根据条款1至9中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述等待航线确定单元改变所述等待航线的形状和高度中的一个或两个。
条款11.根据条款1至10中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述等待航线包括多个高度。
条款12.根据条款1至11中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述等待航线确定单元在所述等待航线的总时间被确定之后生成所述等待航线。
条款13.根据条款12所述的飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统还包括等待时间预测单元，其中，所述等待时间预测单元基于所述当前空中交通、所述历史等待航线、所述当前天气状况和所述燃料消耗中的一个或两个来确定所述等待航线的总时间。
条款14.一种飞行路径等待航线方法，该飞行路径等待航线方法包括：
使用等待航线确定单元来基于关于目的地机场的当前空中交通、关于所述目的地机场的历史等待航线、关于所述目的地机场的当前天气状况以及所述飞机和至少一个其它飞机中的一者或两者的燃料消耗中的一个或更多个为所述飞机自动地生成所述等待航线。
条款15.根据条款14所述的飞行路径等待航线方法，该飞行路径等待航线方法还包括：
使用跟踪子系统来跟踪关于所述目的地机场的所述当前空中交通；
从所述跟踪子系统向所述等待航线确定单元发送表示所述当前空中交通的当前空中交通数据。
条款16.根据条款14至15中的任一项所述的飞行路径等待航线方法，该飞行路径等待航线方法还包括将表示关于所述目的地机场的所述历史等待航线的历史等待航线数据存储在通信地连接到所述等待航线确定单元的历史等待航线数据库中。
条款17.根据条款14至16中的任一项所述的飞行路径等待航线方法，该飞行路径等待航线方法还包括：
使用天气确定子系统来确定关于所述目的地机场的所述当前天气状况；以及
从所述天气确定子系统向所述等待航线确定单元输出表示所述当前天气状况的天气数据。
条款18.根据条款14至17中的任一项所述的飞行轨迹等待航线方法，该飞行轨迹等待航线方法还包括从所述飞机向所述等待航线确定单元输出表示所述燃料消耗的燃料消耗数据。
条款19.根据条款14至18中的任一项所述的飞行路径等待航线方法，其中，所述自动地确定包括确定所述等待航线的形状、持续时间和高度。
条款20.根据条款14至19中的任一项所述的飞行路径等待航线方法，其中，所述自动地确定包括确定所述飞机要在所述等待航线内飞行的速度。
条款21.根据条款14至20中的任一项所述的飞行路径等待航线方法，其中，所述自动地确定包括改变所述等待航线的形状和高度中的一个或两个。
条款22.根据条款14至21中的任一项所述的飞行路径等待航线方法，其中，所述自动地确定包括确定用于所述等待航线的多个高度。
条款23.根据条款14至22中的任一项所述的飞行路径等待航线方法，该飞行路径等待航线方法还包括确定所述等待航线的总时间，其中，所述自动地确定在所述确定总时间之后发生。
条款24.根据条款23所述的飞行路径等待航线方法，该飞行路径等待航线方法还包括使用等待时间预测单元来基于所述当前空中交通、所述历史等待航线、所述当前天气状况和所述燃料消耗中的一个或两个来确定所述等待航线的所述总时间。
条款25.一种飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统包括：
等待航线确定单元，该等待航线确定单元被配置为为飞机自动地生成等待航线；
自动相关监视-广播(ADS-B)跟踪子系统，该ADS-B跟踪子系统被配置为跟踪关于目的地机场的当前空中交通，其中，所述ADS-B跟踪子系统向所述等待航线确定单元输出表示所述当前空中交通的当前空中交通数据；
历史等待航线数据库，该历史等待航线数据库存储表示关于所述目的地机场的历史等待航线的历史等待航线数据，其中，所述等待航线确定单元与所述历史等待航线数据库通信；以及
天气确定子系统，该天气确定子系统被配置为确定关于所述目的地机场的当前天气状况，其中，所述天气确定子系统向所述等待航线确定单元输出表示所述当前天气状况的天气数据，
其中，所述等待航线确定单元基于关于所述目的地机场的所述当前空中交通、关于所述目的地机场的所述历史等待航线、关于所述目的地机场的所述当前天气状况以及所述飞机和至少一个其它飞机中的一者或两者的燃料消耗为所述飞机自动地生成所述等待航线，其中，所述等待航线确定单元确定所述等待航线的形状、持续时间和高度，其中，所述等待航线确定单元确定所述飞机要在所述等待航线内飞行的速度，其中，所述等待航线确定单元确定所述等待航线以高效地使所述飞机过渡到进入所述目的地机场的着陆进场中。
条款26.根据条款25所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述等待航线确定单元改变所述等待航线的形状和高度中的一个或两个。
条款27.根据条款25至26中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，其中，所述等待航线包括多个高度。
条款28.根据条款25至27中的任一项所述的飞行路径等待航线系统，该飞行路径等待航线系统还包括等待时间预测单元，其中，所述等待时间预测单元基于所述当前空中交通、所述历史等待航线、所述当前天气状况和所述燃料消耗中的一个或两个来确定所述等待航线的总时间。
本撰写的说明书使用示例来公开本公开的各种实施方式，包括最佳模式，并且也使得本领域任何技术人员能够实践本公开的各种实施方式，包括制作和使用任何设备或系统以及执行任何并入的方法。本公开的各种实施方式的可取得专利的范围由权利要求书限定，并且可以包括被本领域技术人员想到的其它示例。如果示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果示例包括与权利要求书的字面语言无实质区别的等同结构元件，则此类其它示例旨在位于权利要求书的范围内。