用于空中交通控制系统与通信模块之间的通信的方法与流程

本发明涉及一种用于空中交通控制系统和通信模块之间的通信的方法、相关联的空中交通控制系统和相关联的电子终端。

背景技术：

1、随着空中交通自其开始以来一直稳定地增加，由空中交通控制员经由空中交通控制系统执行的任务的工作负荷和数量是复杂的并且相应地增加。

2、需要以以便最好地管理可用空域和可用设备(诸如跑道)的方式改进飞行器飞行程序和飞行计划。

3、飞行计划是作为计划飞行的一部分的飞行器要遵循的路线的详细描述。它特别地包括通过其位置、其高度和其飞越时间描述的航路点的按时间顺序的序列。当构建飞行计划时，必须遵守一定数量的强制规则，以确保空域中的飞行器之间的距离。还实施检查，以确保提交的各种飞行计划彼此兼容。航路点构成飞行器要遵循的参考轨迹，具有最佳地符合其飞行计划的视图。在预期飞行器(例如飞机)的运动方面，该轨迹对于地面控制人员和飞行员都是有价值的帮助，并且因此确保最佳的安全水平，特别是在保持飞行器间距准则的背景下。飞行计划目前是在民用航空器上使用飞行管理系统(fms)来管理的，该飞行管理系统(fms)使得参考轨迹可用于机载人员和其他机载系统。因此，本质上为了安全，必须确保飞行器至少在地理和时间方面遵循飞行计划中描述的参考轨迹。

4、除了该安全问题外，人们还认识到空中交通对环境的影响。各种研究都已经强调了这种环境影响。

5、德国航空航天中心因此公布了关于该主题的工作，诸如出版物"mitigating theclimate impact from aviation:achievements and results of the dlr we careproject"。该出版物描述了其中飞行器的通过将对环境产生不利影响的限制气候区。

6、加泰罗尼亚大学在dalmau&prats(2015)中描述了生态意义上的完美飞行概念："fuel and time savings by flying continuous cruise climbs:estimating thebenefit pools for maximum range operations"。

7、这样的工作应当与自动汽车开发中的研究并行进行，诸如在saej3016中公布的“汽车操作设计领域”的定义(“给定驾驶自动化系统或其特征被具体设计为起作用的操作条件，包括但不限于环境、地理和一天中的时间限制、和/或某些交通或道路特性的必要存在或不存在”)。

8、目前通过飞行效率来解决这个环境优化问题，飞行效率在于采取尽可能短的轨迹。因此，飞行的生态方面仅通过由飞行器燃料消耗引起的co2排放水平的视角来考虑。各种参与者(航空公司、飞行员、空中交通控制员)尤其是出于经济原因而寻求将这种消耗最小化。在空中交通控制系统方面，目标尤其是确保飞行安全符合交通量方面的需求。因此，空中交通控制员的优先级首先是确保飞行的安全。由于其工作负荷，他们可能无法处理飞行的生态方面。此外，每个参与者(无论是飞行员还是空中交通控制员)仅对情况有零碎的观察。实际上，飞行员不知道空中交通控制系统的约束(空中交通控制工作负荷、技术问题等)，并且他们最多仅对周围交通有部分观察。从空中交通控制员的角度来看，他们不知道飞行员及其航空公司的约束(在到达延迟方面的操控裕度、优化轨迹的飞行意图等)。现在他们也不知道各种飞行器的特别是在性能方面的特性。

9、因此，需要提出一种通信方法，其一方面改进飞行员对约束和优化意图的考虑，并且另一方面改进空中交通控制员对约束和优化意图的考虑。

技术实现思路

1、本发明的目的是至少部分地弥补这种需要。

2、更具体地，本发明旨在允许空中交通控制系统定义和定期公布时空，在此期间促进符合环境准则的轨迹优化，并且以良好装备的方式支持所述优化所需的信息交换。

3、本发明的第一主题涉及一种用于空中交通控制系统与通信模块之间的通信的方法。所述通信模块被设计为由飞行器的飞行员用于协商对所述飞行器的飞行计划的改变，并且所述空中交通控制系统被设计为由空中交通控制员用于控制空域中的空中交通。所述空域被划分为多个飞行信息区域，每个飞行信息区域具有吸收所述空中交通的特定容量。所述通信方法包括基于各个飞行信息区域的空中交通吸收容量来确定环境优化时隙的步骤。所述环境优化时隙至少部分地覆盖所述空域的一个或多个飞行信息区域，每个环境优化时隙具有相关联的环境优化水平。所述方法还包括所述飞行员经由所述通信模块与所述空中交通控制系统之间的协商的步骤，以基于所述环境优化时隙和其相关联的环境优化水平来协商对所述飞行计划的改变。

4、因此，所述通信方法促进飞行员与空中交通控制员之间对新飞行计划的协商。实际上，通过确定环境优化时隙并通过确定与所述环境优化时隙相关联的环境优化水平，所述空中交通控制系统指示一个或多个空中交通控制员大致上可用于促进在给定飞行信息区域中的飞行计划的生态优化。然后鼓励机长和/或副飞行员分享他们关于如何改进其飞行的想法，特别是在生态足迹方面，具有被空中交通控制员考虑的更好机会。自然也鼓励空中交通控制员变得更加积极，以便处理该生态方面并向机长和/或副飞行员建议改变飞行计划。此外，飞行员经由电子终端以及优化中涉及的各个空中交通控制员经由空中交通控制系统以更高的效率共享他们知道的各种参数。这促进了各方之间在根据每个参与者的意图和可能性确定新的经优化和个性化的飞行计划方面达成共识。

5、在一个特定实施例中，所述通信模块是被设计为接收所述环境优化时隙的电子终端或具有数字或非数字语音链路的无线电终端。

6、电子终端对应于能够改进飞行员与所述控制系统之间的协商并且能够自动实施飞行器中的飞行计划改变的智能终端。无线电终端更传统，并且允许在飞行员与控制系统之间交换信息(例如，通过无线电、语音或数据链路)，但是飞行员手动地实施对飞行计划的协商改变。

7、在一个特定实施例中，所述环境优化时隙和相关联的效率水平基于从参数列表中选择的至少一个参数来确定，所述参数列表至少包括：

8、-环境目标；

9、-操纵裕度；

10、-所述空中交通控制员的可用性。

11、在一个特定实施例中，所述飞行信息区域的空中交通吸收容量基于空中交通量和/或所述空中交通的复杂性和/或天气条件来确定。

12、在一个特定实施例中，所述环境目标是从环境目标列表中选择的，所述环境目标列表至少包括：

13、-限制co2排放；

14、-限制nox排放；

15、-限制ch4排放；

16、-限制水蒸气排放；

17、-限制由凝结尾迹引起的影响。

18、在一个特定实施例中，从改变列表中选择对所述飞行计划的改变，所述改变列表至少包括：

19、-所述飞行器的轨迹的改变；

20、-所述飞行器的高度的改变；

21、-所述飞行器的速度的改变。

22、在一个特定实施例中，所述通信方法包括所述空中交通控制系统向所述通信模块发送atc许可消息的步骤，所述atc许可消息被设计为验证对所述飞行计划的改变，所述改变已经在所述协商步骤中协商。

23、在一个特定实施例中，所述通信模块与所述空中交通控制系统之间的协商的步骤在所述飞行器开始飞行之前和/或在飞行中执行。

24、本发明的另一主题涉及一种空中交通控制系统，其被设计为由空中交通控制员用于控制空域中的空中交通，所述空域被划分为多个飞行信息区域，每个飞行信息区域具有吸收所述空中交通的特定容量，所述空中交通控制系统包括：

25、-控制模块，所述控制模块被设计为确定每个飞行信息区域的空中交通吸收容量；

26、-环境模块，所述环境模块被设计为基于各个飞行信息区域的空中交通吸收容量来确定环境优化时隙，所述环境优化时隙至少部分地覆盖空域的一个或多个飞行信息区域，每个环境优化时隙具有相关联的效率水平，所述环境模块被设计为协商对旨在通过空域的飞行器的飞行计划的改变，所述改变基于所述环境优化时隙和所述环境优化时隙的效率水平来确定。

27、本发明的另一主题涉及一种电子终端，其被设计为由飞行器的飞行员用于协商对所述飞行器的飞行计划的改变，所述飞行器旨在通过空域，所述空域被划分为多个飞行信息区域，每个飞行信息区域具有特定空中交通吸收容量，所述电子终端包括：

28、-可视化块，所述可视化块用于对环境优化时隙和与所述时隙相关联的效率水平进行可视化，所述环境优化时隙至少部分地覆盖空域的一个或多个飞行信息区域，所述环境优化时隙和与所述环境优化时隙相关联的效率水平基于各个飞行信息区域的空中交通吸收容量来确定；

29、-协商块，所述协商块被设计为基于所述环境优化时隙和所述环境优化时隙的效率水平来协商对所述飞行器的飞行计划的改变。