BR102016002602A2 - método para fornecer informações e sistema de conhecimento de situação - Google Patents

Abstract

método para fornecer informações e sistema de conhecimento de situação a presente invenção se refere a um sistema e métodos para fornecer informações de conhecimento de situação a uma tripulação de uma aeronave que inclui projetar no espaço, a partir de um gerador de grade na zona de aterrissagem, um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa e é codificado com dados de grade e configurado para identificar pontos predeterminados na grade de navegação relativa que fornecem conhecimento de situação, detectar, com um módulo detector na aeronave, uma localização da aeronave dentro da grade e gerar e exibir informações de conhecimento de situação com base na localização detectada.

Description

“MÉTODO PARA FORNECER INFORMAÇÕES E SISTEMA DE CONHECIMENTO DE SITUAÇÃO” Antecedentes da Invenção [001] Sistemas de navegação relativa são úteis para várias aplicações como navegação autônoma de veículos como em um ambiente de um armazém ou fábrica, reabastecimento em pleno ar e docagem espacial. Em algumas aplicações, apenas a posição tridimensional (Px, Py e Pz, ou Azimute, Elevação e Faixa de Inclinação) entre dois objetos é exigida. Em outras aplicações, a faixa relativa, assim como a velocidade relativa (Vx, Vy, Vz, ou Taxa de Azimute, Taxa de Elevação, Taxa de Faixa de Inclinação) e as atitudes relativas (passo, rolamento e guinada) entre dois objetos são exigidas. Sistemas de navegação relativa podem ser particularmente úteis quando uma aeronave aterrissa em uma estrutura em movimento, como um navio, veículo ou plataforma de petróleo devido ao fato de que auxílios de aterrissagem convencionais exigem infraestrutura significativa e são destinados a ser usados em estruturas estacionárias e não compensam o movimento do veículo ou estrutura em que a aeronave aterrissa. Em algumas situações pode ser difícil navegar em uma aeronave quando não há auxílios de aterrissagem convencionais como luzes de pista de decolagem de pouso, etc.

Descrição Resumida da Invenção [002] Em um aspecto, uma realização da invenção se refere a um método para fornecer informações de conhecimento de situação a uma tripulação que inclui projetar no espaço, a partir de um gerador de grade, um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa e é codificado com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade de navegação relativa, detectar, com pelo menos um módulo detector na aeronave, uma localização da aeronave dentro da grade, gerar informações de conhecimento de situação, o que inclui pelo menos uma das informações de orientação ou desvio para pelo menos um ponto de referência para uma aproximação para aterrissagem, com base na localização detectada e exibir, em um visor da aeronave, as informações de conhecimento de situação geradas.

[003] Em outro aspecto, uma realização da invenção se refere a um sistema de conhecimento de situação que inclui um gerador de grade configurado para projetar no espaço um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa, pelo menos um módulo detector configurado para gerar uma saída de sensor com base em uma localização do módulo detector na grade de navegação relativa, um visor localizado pelo menos dentro de uma cabine de uma aeronave ou em um sistema de exibição localizado de modo remoto e um processador configurado para receber a saída de sensor, determinar uma localização da aeronave dentro da grade, gerar informações de conhecimento de situação para pelo menos um ponto de referência para uma aproximação para aterrissagem com base na localização determinada e exibir as informações de conhecimento de situação geradas.

Breve Descrição Dos Desenhos [004] Nos desenhos: - A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um helicóptero e um gerador de grade de acordo com uma realização da invenção. - A Figura 2 é uma vista esquemática do gerador de grade da Figura 1 montado em uma plataforma de petróleo e o helicóptero da Figura 1. - A Figura 3 é um fluxograma de um método que exibe informações de conhecimento de situação. - A Figura 4 é uma vista esquemática de informações de conhecimento de situação que podem ser exibidas em um visor do helicóptero da Figura 2. - A Figura 5 é uma vista esquemática de duas projeções de grade que podem ser formadas pelo gerador de grade da Figura 2 enquanto a plataforma de petróleo se move. - A Figura 6 é uma vista esquemática das duas projeções de grade da Figura 5 com dados de grade alterada.

Descrição das Realizações da Invenção [005] As realizações da presente invenção são relacionadas a métodos e aparelhos para fornecer conhecimento de situação e informações de orientação para uma tripulação de uma aeronave, que podem ser usados para qualquer tipo de aeronave. A Figura 1 ilustra uma realização de um gerador de grade 10 que pode projetar uma grade, como um conjunto de linhas interseccionais, no espaço dentro de um campo em consideração (FOR) 14. Mais especificamente, o gerador de grade 10 projeta repetidamente a grade no espaço tridimensional para definir um FOR 14 delimitado pela grade. Será entendido que projetar repetidamente pode incluir projetar conjuntos de linhas em intervalos de tempo predeterminados, projetar conjuntos de linhas aleatoriamente, e projetar conjuntos de linhas de qualquer maneira adequada de modo que o FOR 14 seja definido e possa ser utilizado em um sistema de navegação relativa. Os detalhes gerais de como projetar a grade são conhecidos na técnica, os quais incluem a revelação em U.S. 7.681.839, concedido em 23 de março de 2010, intitulado Optical Tracking System For Refueling”, e Patente n- U.S. 8.386.096, concedida em 26 de fevereiro de 2013, intitulada “Relative Navigation System”, ambos os quais são incorporados a título de referência. Portanto, os detalhes gerais da geração de grade não serão descritos completamente neste pedido.

[006] Conforme ilustrado, a grade projetada compreende linhas interseccionais. A uma distância do gerador de grade 10, essas linhas interseccionais são observadas como uma grade no espaço, sendo que o tamanho da grade aumenta com a distância do gerador de grade 10. A grade no espaço gerada pelo gerador de grade 10 pode ser detectada por um módulo detector 16 de um objeto móvel, que pode então se manobrar com base na grade detectada. Para propósitos desta discussão, o objeto móvel será descrito como um helicóptero 18 que tem o módulo detector 16. Para navegação relativa entre o gerador de grade 10 e o helicóptero 18 é presumido que o módulo detector 16 do helicóptero 18 reside dentro do campo de transmissão do gerador de grade 10, o que possibilita que o módulo detector 16 "veja" a grade.

[007] Para propósitos de descrição, o gerador de grade 10 pode ser imaginado como linhas interseccionais em projeção substancialmente na direção y do sistema de coordenadas. Se a projeção de linhas interseccionais for observada no plano x-z a uma distância R2 distante do gerador de grade 10, uma primeira grade 20 seria observada. Se a mesma projeção de linhas interseccionais for observada a uma distância R3, que é maior que a primeira distância R2 no plano x-z, uma segunda grade 30 seria observada, a qual parece relativamente maior que a primeira grade 20.

[008] A primeira grade 20 a uma distância R2, distante do gerador de grade 10, é espacialmente delimitada na direção horizontal por uma primeira linha vertical 22 e uma segunda linha vertical 24. Existe uma pluralidade de linhas verticais geradas espacial e temporariamente entre a primeira linha vertical 22 e a segunda linha vertical 24. A primeira grade 20 a uma distância R2, distante do gerador de grade 10, é espacialmente delimitada na direção vertical por uma primeira linha horizontal 26 e uma segunda linha horizontal 28. Existe um conjunto de linhas horizontais geradas espacial e temporariamente entre a primeira linha horizontal 26 e a segunda linha horizontal 28. A distância R2 pode ser qualquer distância entre a primeira grade 20 e o gerador de grade 10.

[009] A segunda grade a uma distância R3 distante do gerador de grade 10 é, para todos os propósitos práticos, a mesma que a primeira grade 20, mas a uma distância maior do gerador de grade 10 do que a primeira grade 20. A grade 30 é espacialmente delimitada na direção horizontal por uma primeira linha vertical 32 da segunda grade 30 e uma segunda linha vertical 34 da segunda grade 30. Existe um conjunto de linhas verticais geradas espacial e temporariamente entre a primeira linha vertical 32 da segunda grade e a segunda linha vertical 34 da segunda grade. A segunda grade 30 em uma distância R3, distante do gerador de grade 10, é espacialmente delimitada na direção vertical por uma primeira linha horizontal 36 da segunda grade 30 e uma segunda linha horizontal 38 da segunda grade 30. Existe um conjunto de linhas horizontais gerado espacial e temporariamente entre a primeira linha horizontal 36 da segunda grade e a segunda linha horizontal 38 da segunda grade.

[010] A similaridade das grades 20 e 30 se torna aparente no caso de linhas de grade projetadas, em que a grade 30 é formada pelas mesmas linhas que formam a grade 20, exceto que a grade 30 é observada a uma distância maior do gerador de grade 10, fazendo com que a grade 30 pareça maior do que a grade 20. Neste sentido, a grade 30 é a aparência das linhas de grade geradas pelo gerador de grade à distância R3, enquanto a grade 20 é a aparência das linhas de grade à distância R1.

[011] As grades 20 e 30 podem ter qualquer número de linhas. Conforme ilustrado, as mesmas incluem dez linhas verticais por dez linhas horizontais. Uma grade que inclui um número maior de linhas interseccionais pode resultar em detecção melhorada para um FOR 14 e distância do módulo detector 16 do que uma grade que inclui menos números de linhas interseccionais. As grades 20 e 30 são retratadas como um formato quadrado, mas isso não é uma exigência. A grade pode ser de qualquer formato que inclui retangular, oval ou circular. Adicionalmente, as linhas interseccionais das grades 20 e 30 são retratadas como ortogonais; entretanto, isso não é uma exigência. Os ângulos entre as linhas interseccionais podem ser ângulos retos, agudos ou obtusos em partes diferentes da grade.

[012] As linhas verticais e horizontais podem ser formadas de qualquer maneira adequada pelo gerador de grade 10. Por exemplo, todas as linhas podem ser formadas sequencialmente ou todas de uma só vez. Qualquer uma das linhas verticais ou linhas horizontais pode ser formada antes da outra. O gerador de grade pode alternar entre linhas verticais e horizontais. Quando o gerador de grade 10 usa um laser de varredura para formar a grade, o laser formará sequencialmente uma das linhas verticais e horizontais, seguida pela formação sequencial da outra das linhas verticais e horizontais. A taxa em que as linhas são sequencialmente formadas pode ser tão rápida que, para propósitos práticos, é como se todas as linhas de grade fossem formadas simultaneamente. A fonte de radiação para o conjunto das linhas projetadas pode ser uma fonte de radiação coerente ou incoerente. Por exemplo, quando a fonte de radiação é uma fonte coerente, a mesma pode ser um laser de estado sólido que emite radiação em um comprimento de onda na faixa próxima ao UV. Adicionalmente, a frequência e/ou intensidade de radiação pode ser selecionada ou atenuada pelo uso de um filtro óptico, para reduzir o risco de dano aos olhos. A grade de linhas projetadas interseccionais pode ser gerada varrendo-se por rastreio as linhas ou projetando e varrendo-se um feixe de radiação alongado. Quaisquer métodos e aparelhos adequados para gerar as linhas interseccionais podem ser usados.

[013] Embora os exemplos mostrados usem coordenadas cartesianas, qualquer sistema de coordenadas apropriado pode ser usado, o que inclui sistemas de coordenadas polares, cilíndricas ou esféricas tanto para geração de grade quanto para detecção de grade. Por exemplo, para formar uma grade que favorece representação de coordenadas polares, uma série de círculos concêntricos e linhas que irradiam para fora do centro desses círculos podem ser projetadas pelo gerador de grade no espaço.

[014] Dados de grade podem ser incluídos, incorporados ou codificados de outro modo em uma ou mais localizações da grade. Por dados de grade, entende-se que a estrutura ou característica da grade fornece dados ou informações que podem ser lidos ou detectados pelo módulo detector 16. Em uma realização, as linhas projetadas que incluem séries de linhas interseccionais projetadas são codificadas adicionalmente com dados de grade diferentes em regiões diferentes da grade para indicar regiões dentro da grade de linhas interseccionais. Uma maneira de codificar os dados de grade é modulando-se o feixe no caso de um laser ser usado para formar a grade. A modulação é alcançada mudando-se a intensidade do feixe e/ou bloqueando-se o feixe com alguma periodicidade. Tais dados de grade podem incluir um número e as linhas de grade podem incluir um número, que identifica a linha de grade ao módulo detector 16 do helicóptero 18.

[015] É contemplado que o gerador de grade 10 conforme descrito acima pode ser localizado em ou próximo a uma zona de aterrissagem 40 e que a zona de aterrissagem 40 pode se mover, como, por exemplo, quando está localizada em uma plataforma de óleo 42 conforme ilustrado na Figura 2. Conforme descrito acima, o gerador de grade 10 pode ser configurado para projetar no espaço um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa. Realizações da invenção incluem que módulos detectores instalados em aeronave 16 podem ler os dados de grade e um processador configurado para receber os dados de sensor poderá determinar precisamente qual a posição, velocidade, atitude ou pose da aeronave está em relação ao gerador de grade 10. Pontos de referência, orientação a tais pontos de referência, pista de decolagem simulada e luzes de pista, trajetórias de aproximação e outras informações que fornecem conhecimento de situação acentuado podem ser definidos pelo helicóptero 18 com base na localização determinada e nas informações de ponto de referência predefinidas. Dessa maneira, o gerador de grade 10 pode fornecer informações a uma aeronave, como o helicóptero 18, de modo que as mesmas possam ser utilizadas em um sistema de conhecimento de situação para auxiliar o helicóptero 18 na aterrissagem na zona de aterrissagem em movimento. Embora um helicóptero 18 tenha sido ilustrado, será entendido que realizações da invenção podem ser utilizadas com qualquer aeronave.

[016] O helicóptero 18 inclui pelo menos um módulo detector 16 configurado para fornecer uma saída de sensor em relação a uma localização do módulo detector 16 dentro da grade de navegação relativa produzida pelo gerador de grade 10. Provavelmente, o helicóptero 18 incluirá múltiplos módulos detectores 16 para aumentar a continuidade, integridade, disponibilidade e precisão (CIAA) de navegação quando o sistema de navegação relativa for utilizado. É notado que essas informações de CIAA representam o Desempenho de Navegação Real (ANP) do sistema, que pode ser comparado continuamente ao Desempenho de Navegação Exigido (RNP) especificado para conduzir a operação de aterrissagem, contribuindo, desse modo, para assegurar a segurança da operação. Será entendido que o helicóptero 18 pode incluir qualquer número de sistemas para auxiliar em sua operação. A título de exemplo não limitante, um visor 50 foi ilustrado como localizado dentro de uma cabine 52 do helicóptero 18. O visor 50 pode ser qualquer visor adequado que inclui, mas sem limitação, um heads up display que pode ser montado tanto ao capacete do piloto quanto a parte da cabine de pilotagem. No caso de veículos pilotados remotamente, essas informações podem ser difundidas sobre um enlace de dados ao operador ou piloto remoto de modo a facilitar a conhecimento de situação melhorada. De modo similar, no caso em que o veículo aéreo opera de modo autônomo sem um piloto, tais informações podem ser disponibilizadas a um piloto automático a bordo para conhecimento de situação melhorado. Adicionalmente, um processador 54 pode ser incluído no helicóptero 18 e pode ser acoplado de modo operável tanto ao(s) módulo(s) detector(detectores) 16 quanto ao visor 50. O processador 54 pode ser configurado para receber a saída de sensor a partir do(s) módulo(s) detector(detectores) 16 e pode determinar uma localização do helicóptero 18 dentro da grade com base na mesma. O processador 54 também pode gerar informações de conhecimento de situação, que incluem informações de orientação ou desvio para pelo menos um ponto de referência para uma aproximação para aterrissagem, com base na localização determinada. O processador 54 pode ser configurado para exibir, no visor 50, as informações de conhecimento de situação geradas.

[017] O helicóptero 18 também pode incluir sistemas de aterrissagem por instrumentos (ILS) convencionais, sistemas de aterrissagem de GPS e similares, que não foram ilustrados por questão da clareza. Tais sistemas de navegação convencionais podem fornecer uma variedade de informações que incluem, mas sem limitação, velocidade, rumo, altitude, etc. O helicóptero 18 também pode incluir um enlace de dados 56 (Figura 1) que pode ser configurado para fornecer o helicóptero 18 com informações de identificador indicativas de uma localização do gerador de grade 10. Por meio de um exemplo não limitante, tais informações de identificador podem incluir informações em relação à identidade da plataforma de óleo 42 que o helicóptero 18 se aproxima, como um número de plataformas de óleo que podem ser localizadas juntas.

[018] Aterrissagens de helicóptero em plataformas em movimento que incluem, mas sem limitação, a plataforma de óleo 42, navios em movimento e veículos em movimento podem ser difíceis devido à falta de indicações de orientação e outros auxílios de conhecimento de situação como sistemas de iluminação por aproximação de pista de decolagem e pouso, indicadores de trajetória de aproximação de precisão, indicadores de declive de aproximação visual, etc., que são fornecidos comumente por ILS convencionais. Tipicamente, a aproximação de helicóptero flui ao longo de um curso geralmente paralelo à plataforma de petróleo 42 de modo que o helicóptero nunca seja apontado diretamente à plataforma de petróleo devido ao fato de que a iluminação na plataforma causa a distração do piloto e desorientação espacial que leva a dificuldades adicionais em orientação, especialmente em aterrissagens noturnas. Aterrissagens de helicóptero em plataformas de petróleo, como a plataforma de petróleo 42, são comumente conduzidos a um ponto de decisão de aterrissagem (LDP) localizado 15,24 m (50 pés) acima, 15,24 m (50 pés) deslocado para a esquerda ou direita, e 15,24 m (50 pés) na frente do ponto de aterrissagem destinado. A transição de um ponto de aproximação inicial (IAP), localizado comumente 60,96 m (200 pés) acima e 0,80 a 1,20 km (1/2 a 3/4 milhas) do LDP, para o LDP pode ser difícil quando ILS convencionais dependem do mesmo, e a localização remota de um ambiente offshore torna o uso de ILS e iluminação de pista de decolagem e pouso impraticáveis ou impossíveis. Realizações da invenção permitem que informações de conhecimento de situação sejam geradas a partir da localização determinada do helicóptero 18 dentro do FOR 14.

[019] A Figura 3 ilustra um método 100 para fornecer informações de conhecimento de situação para a tripulação de uma aeronave de acordo com uma realização da invenção. O método 100 começa em 102 projetando-se a partir de um gerador de grade, como o gerador de grade 10, um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa, com as linhas codificadas com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade de navegação relativa. Isso pode incluir que o gerador de grade 10 pode projetar repetidamente a grade no espaço dentro do FOR 14.

[020] Em 104,o helicóptero 18 pode detectar sua localização dentro da grade. Conforme descrito acima, as informações que podem ser lidas ou detectadas pelo módulo detector 16 podem permitir que o helicóptero 18 determine sua localização dentro da grade devido à disponibilidade de informações de navegação relativas precisas computadas pelo processador 54. O helicóptero 18 pode determinar a partir do módulo detector 16 os dados de posição, velocidade e ângulo altamente precisos ou dados de orientação em relação à localização do helicóptero 18.

[021] O helicóptero 18 pode então gerar informações de conhecimento de situação com base em sua localização detectada em 106. Mais especificamente, com base em suas informações de navegação relativas computadas pelo processador 54, informações de conhecimento de situação e imagens podem ser geradas para exibição à tripulação em relação a sua situação de navegação relativa geral. Por exemplo, o processador 54 pode determinar a localização do helicóptero 18 a partir das informações de grade detectada e pode gerar informações de orientação ou desvio a localizações de ponto de referência predefinida para guiar a tripulação à zona de aterrissagem 40. As localizações de ponto de referência predefinidas podem ser definidas com base em informações de banco de dados a bordo ou podem ser um conjunto pré-programado de pontos de referência. O processador 54 pode exibir informações de conhecimento de situação para auxiliar em guiar a tripulação às localizações de ponto de referência.

[022] As informações de conhecimento de situação podem incluir quaisquer informações adequadas para auxiliar a tripulação ao guiar o helicóptero 18. As informações de conhecimento de situação podem incluir, mas sem limitação, informações de posição, informações de velocidade, atitude em relação a pontos de referência, locais de aterrissagem, informações de conhecimento de situação que retratam uma trajetória de aproximação, retratam um ponto de referência fixo de aproximação final (FAF), retratam um ponto de referência de ponto em descida de aterrissagem (LDP), retratam uma superfície do mar ou superfície terrena ou retratam iluminação por aproximação de pista de decolagem e pouso. A título de exemplo não limitante adicional, as informações de conhecimento de situação podem incluir orientação a um conjunto de pontos de referência para uma aproximação para aterrissagem com base na localização detectada. O conjunto de pontos de referência pode incluir um ponto de referência único para uma aproximação para aterrissagem ou múltiplos pontos de referência podem ser usados para uma aproximação para aterrissagem com base na localização detectada. Em 108 o helicóptero pode exibir, no visor 50, as informações de conhecimento de situação geradas em 106.

[023] No exemplo em que as informações de conhecimento de situação incluem múltiplos pontos de referência para uma aproximação para aterrissagem, as informações de conhecimento de situação geradas podem incluir que os múltiplos pontos de referência são ligados visualmente para definir, visualmente, uma aproximação para aterrissagem. Por exemplo, a Figura 4 ilustra informações de conhecimento de situação que podem ser exibidas no visor 50. Mais especificamente, as informações de conhecimento de situação podem incluir uma retratação da zona de aterrissagem 40 e plataforma de petróleo 42 assim como múltiplos pontos de referência 60, 62, 64 que são ligados visualmente para definir uma aproximação para aterrissagem. Por exemplo, as informações de conhecimento de situação exibidas exemplificativas incluem um ponto de referência IAP 60, um ponto de referência FAF 62 e um ponto de referência LDP 64. A aproximação para aterrissagem ilustrada inclui uma primeira perna 69 geralmente paralela à zona de aterrissagem 40 e uma segunda perna 70 inclinada em direção e que leva à zona de aterrissagem 40. Tal aproximação para aterrissagem permite que operações de aproximação sejam conduzidas geralmente paralelas à plataforma de petróleo 42 oposta diretamente á zona de aterrissagem 40 para propósitos de facilitar operações de aproximação perdidas em que o helicóptero 18 não deve ser apontado diretamente na zona de aterrissagem 40, que é modelada para excluir colisão com a plataforma de petróleo 42. O ponto de referência LDP 64, por meio de exemplos não limitantes, pode ser 9,14 a 15,24 m (30 a 50 pés) a partir da zona de aterrissagem 40 e o helicóptero 18 pode então manobrar uma perna final 72 a partir do ponto de referência LDP 64 à plataforma de aterrissagem 40.

[024] Adicionalmente, a aproximação para aterrissagem de helicóptero ilustrada nunca é apontada diretamente na plataforma de petróleo 42 devido ao fato de que a iluminação na plataforma de petróleo 42 pode causar distração de piloto e desorientação espacial. A trajetória de aproximação geralmente paralela da aproximação para aterrissagem de helicóptero ilustrada facilita a aproximação perdida à frente. Ainda adicionalmente, informações de iluminação por aproximação 76 e/ou de conhecimento de situação adicionais podem ser incluídas no visor 50. Isso pode ser particularmente útil ao passo que as informações de conhecimento de situação exibidas podem simular a sensação de uma aterrissagem normal quando o helicóptero 18 voa meramente a um ponto específico.

[025] Deve ser notado que a sequência retratada é para propósitos ilustrativos apenas e não é destinada a limitar o método 100 em qualquer maneira. Deve ser entendido que as poções do método podem proceder em uma ordem lógica diferente, porções adicionais ou de intervenção podem ser incluídas, ou porções descritas do método podem ser divididas em múltiplas porções, ou porções descritas do método podem ser omitidas sem se desviar do método descrito. Os métodos descritos acima são apenas para propósitos exemplificativos e não são destinadas para limitar as realizações inventivas de qualquer maneira conforme é entendido que as porções do método podem proceder em uma ordem lógica diferente, porções adicionais ou de intervenção podem ser incluídas, ou porções descritas do método podem ser divididas em múltiplas porções, ou porções descritas do método podem ser omitidas sem se desviar do método descrito. Por exemplo, inicialmente, o helicóptero 18 pode navegar em direção a IAP através de meios convencionais de navegação como GPS. Durante esse tempo, o helicóptero 18 pode determinar um desempenho de navegação real com base em informações do(s) módulo(s) detector(es) 16. Mais especificamente, uma qualidade do sistema de navegação relativa pode ser determinada com base nas informações do(s) módulo(s) detector(es) 16. Por exemplo, o processador 54 pode determinar se a precisão fornecida pelo(s) módulo(s) detector(es) 16 ou o desempenho de navegação real satisfazem um limiar de desempenho de navegação exigido. O helicóptero 18 pode ser configurado para trocar de meio convencional de navegação como GPS para exibir as informações de conhecimento de situação quando um limiar de desempenho de navegação exigido é satisfeito.

[026] A título de exemplo adicional, o método 100 pode incluir o gerador de grade 10 que pode ser configurado para determinar uma mudança em uma moldura de referência do gerador de grade em relação a uma projeção de grade anterior e com base na mudança determinada pode ser configurado para alterar os dados de grade da projeção de grade subsequente de modo que a projeção de grade subsequente pareça estabilizada em relação à projeção de grade anterior. É contemplado que o gerador de grade 10 pode incluir um conjunto de sensores inerciais, que podem incluir, a título de exemplos não limitantes, giroscópios e acelerômetros (não mostrados) para medir moção angular e linear. Ao passo que a plataforma de óleo 42 se move, o gerador de grade 10 se move, a moldura de referência 80 definida pelo gerador de grade 10 se move, e as projeções de grade repetidas produzidas pelo gerador de grade 10 também se movem. Ao passo que uma grade completa pode ser projetada múltiplas vezes por segundo, a grade, conforme detectado pelo módulo detector 16 pode parecer saltar ou tremer, o que dificulta para o helicóptero 18 seguir a grade. No caso em que informações de conhecimento de situação são geradas com base nas informações de grade, isto pode levar a soluções de navegação em constante mudança devido ao fato de que a posição do helicóptero 18 em relação ao gerador de grade 10 parecería estar em mudança. Dessa maneira, a aterrissagem do helicóptero 18 pode ser problemática visto que o helicóptero 18 pode tentar se alinhar constantemente com a projeção de grade em movimento ao passo que a plataforma de petróleo 42 e o gerador de grade 10 se movem.

[027] A título de exemplos não limitantes, a Figura 5 ilustra uma projeção de grade anterior 82 e uma projeção de grade subsequente 84 que podem resultar do movimento do gerador de grade 10 quando o mesmo forma projeções de grade repetidas. A projeção de grade subsequente 84 tem uma mudança tanto em passo quanto em guinada da projeção de grade anterior 82. Será entendido que a grade pode se mover em qualquer direção dada, o que inclui rotação até passo, guinada e rolagem. Por exemplo, a plataforma de óleo 42 pode rolar, o que causa uma troca em ambas as linhas horizontal e vertical de uma projeção de grade subsequente. Alternativamente, a plataforma de petróleo 42 pode se mover de modo que a mesma se mova em apenas uma única direção.

[028] Por exemplo, na Figura 5, as linhas podem ser codificadas com dados que rotulam as linhas verticais e linhas horizontais e/ou rotulam um ou mais pontos na grade. Será entendido que todas as linhas que são projetadas não precisam ser codificadas com dados. Para propósitos desta descrição, pode ser entendido que pontos predeterminados na projeção de grade anterior 82 e na projeção de grade subsequente 84 podem ser codificados. Tais pontos predeterminados podem ser identificados desse modo. Tais pontos predeterminados podem ser considerados como pontos de referência em torno dos quais as projeções de grade podem ser estabilizadas. A título de exemplo não limitante, um centro 86 da projeção de grade anterior 82 e um centro 88 da projeção de grade subsequente 84 foram ilustrados como pontos de referência predeterminados.

[029] Entre a projeção de grade anterior 82 e a projeção de grade subsequente 84, uma realização do método de estabilização inclui determinar uma mudança em uma moldura de referência 80 do gerador de grade 10 em relação à projeção de grade anterior 82. Ao observar a aproximação a partir da aproximação bidimensional simples da Figura 5, uma mudança espacial na localização da moldura de referência 80 definida pelo gerador de grade 10 é determinada. Tal mudança espacial é determinada entre a moldura de referência 80 quando a projeção de grade anterior 82 foi projetada e a moldura de referência 80 quando a projeção de grade subsequente 84 foi projetada. Com base na mudança espacial determinada, os dados de grade da projeção de grade subsequente 84 são alterados de modo que a projeção de grade subsequente 84 pareça espacialmente estabilizada em relação à projeção de grade anterior 82. Isto é, os dados de grade da projeção de grade subsequente 84 são modificados de modo que a grade pareça estabilizada em espaço ao módulo detector 16 do helicóptero 18.

[030] Para cumprir a estabilização no exemplo bidimensional da Figura 5, os dados de grade da projeção de grade subsequente 84 podem ser alterados de modo que os dados codificados indiquem que os dados são iguais ao ponto de grade espacialmente mais próximo da projeção de grade anterior 82. No exemplo ilustrado, os dados de grade da projeção de grade subsequente 84 podem ser alterados para indicar que o centro da grade 48 está real e espacialmente localizado onde o centro 86 está ou está o mais próximo possível do mesmo. Por exemplo, a Figura 6 mostra que o centro da projeção de grade subsequente 84 pode ser codificado em 88' em vez de no ponto 88 devido ao fato de que 88' é o ponto mais próximo na projeção de grade subsequente 84 ao centro 86 da projeção de grade anterior 82. Deve ser notado que o centro da projeção de grade subsequente 84 pode ser codificado em qualquer um dos pontos alternativos 90 devido ao fato de que os pontos 90 são todos equidistantes com 88' ao centro 86 da projeção de grade anterior 82. Também é contemplado que quaisquer outros dados de grade codificados na projeção de grade subsequente 84 podem ser alterados para corresponder a tal mudança. Também é contemplado que apenas a porção da projeção de grade subsequente 84, que está dentro da projeção de grade anterior 82 conforme ilustrado pelo quadriculado, pode ser codificada. Devido ao fato de que os dados de grade foram alterados, a grade que é visualmente fornecida à tripulação não parece ter se movido independente do quanto que a grade realmente se moveu.

[031] É contemplado que o método de estabilização da projeção de grade pode incluir o movimento tridimensional do gerador de grade, que pode ser representado, a título de exemplo não limitante, determinando mudanças angulares em rolamento, passo e guinada da moldura de referência 80. Nesse caso, alterar os dados de grade pode incluir converter as mudanças angulares de rolamento, passo e guinada em ajustes de linha de grade para os dados de grade da projeção de grade subsequente. Alternativamente, no caso em que a grade inclui um ponto de referência conforme descrito acima, determinar uma mudança na moldura de referência 80 do gerador de grade 10 em relação à projeção de grade anterior pode incluir determinar uma mudança na moldura de referência 80 em relação ao ponto de referência. Uma determinação com base em vetor pode ser usada para determinar a mudança na moldura de referência 80 do gerador de grade 10 em relação à projeção de grade anterior e métodos para estabilizar uma grade projetada com uma determinação com base em vetor são descritos na revelação de U.S. n-8.872.081, concedida em 28 de outubro de 2014, intitulada “Methods for Adjusting a Relative Navigation System”, a qual é incorporada a título de referência no presente documento.

[032] As realizações descritas acima fornecem um número de benefícios incluindo, mas sem limitação, fornecer informações de conhecimento de situação à tripulação, que podem ser usadas para operações de voo que incluem tripulações que conduzem operações de aproximação perigosa, aterrissagem e decolagem como aterrissagem noturna em más condições climáticas em plataformas de petróleo offshore. As realizações descritas acima possibilitam um sistema de visão sintética ou HUD para fornecer retroalimentação visual como zonas de aterrissagem e desvios de curso similares àqueles de sistemas de aterrissagem convencionais, o que coloca o piloto em cercanias familiares, levando ao conhecimento de situação acentuado. As realizações descritas acima fornecem a habilidade para gerar indicações sintéticas como orientação de aproximação, iluminação de pista de decolagem e pouso, altura acima da superfície do mar, etc., que acentuam a segurança das operações. No caso de aterrissagem da aeronave em uma plataforma de petróleo, a habilidade para concluir as operações de aterrissagem resulta de modo seguro em economias de custo significantes para produtores de petróleo e gás. Adicionalmente, estabilizar a grade projetada remove a moção de grade indesejável que tornaria a grade projetada difícil de rastrear por uma aeronave.

[033] Até o ponto ainda não descrito, os recursos e estruturas diferentes das várias realizações podem ser usados em combinação entre si conforme desejado. O fato de que um recurso possa não estar ilustrado em todas as realizações não deve ser interpretado como significando que o mesmo não possa ser, porém, isso ocorre visando a brevidade da descrição. Desse modo, os vários recursos das diferentes realizações podem ser misturados e combinados conforme desejado para formar novas realizações, se as novas realizações estiverem expressamente descritas ou não. Todas as combinações ou permutações de recursos descritas no presente documento são cobertas por esta revelação.

[034] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, inclusive o melhor modo, e também para capacitar qualquer versado na técnica a praticar a invenção, o que inclui fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas, e a realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram para as pessoas versadas na técnica. Tais outros exemplos estão destinados a serem abrangidos pelo escopo das reivindicações caso tenham elementos estruturais que não se diferem da linguagem literal das reivindicações ou caso incluam elementos estruturais equivalentes às diferenças não substanciais das linguagens literais das reivindicações.

Reivindicações

Claims (20)

1. MÉTODO PARA FORNECER INFORMAÇÕES, de conhecimento de situação à tripulação aérea de uma aeronave, durante aterrissagem em uma zona de aterrissagem, caracterizado pelo fato de que o método compreende: - projetar no espaço, a partir de um gerador de grade na zona de aterrissagem, um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa e é codificada com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade de navegação relativa; - detectar, com um módulo detector na aeronave, uma localização da aeronave dentro da grade; - gerar informações de conhecimento de situação, o que inclui pelo menos uma das informações de orientação ou desvio para pelo menos um ponto de referência para uma aproximação para aterrissagem, com base na localização detectada; e - exibir, em um visor da aeronave, as informações de conhecimento de situação geradas.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as informações de conhecimento de situação incluem múltiplos pontos de referência para uma aproximação para aterrissagem com base na localização detectada.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os múltiplos pontos de referência são ligados visualmente no visor para definir, visualmente, uma aproximação para aterrissagem.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a aproximação para aterrissagem tem uma primeira perna geralmente paralela à zona de aterrissagem.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a aproximação para aterrissagem tem uma segunda perna inclinada em direção à zona de aterrissagem.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, determinar quando a zona de aterrissagem se move determinando-se uma mudança em uma moldura de referência do gerador de grade em relação a uma projeção de grade anterior.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, alterar os dados de grade de uma projeção de grade subsequente, com base na mudança determinada, de modo que a projeção de grade subsequente pareça ser estabilizada em relação à projeção de grade anterior.

8. MÉTODO PARA FORNECER INFORMAÇÕES, sobre conhecimento de situação, caracterizado pelo fato de que o método compreende: - projetar no espaço, a partir de um gerador de grade, um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa e é codificada com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade de navegação relativa; - detectar, com pelo menos um módulo detector em uma aeronave, uma localização da aeronave dentro da grade; - gerar informações de conhecimento de situação para a aeronave com base na localização detectada; e - exibir, em um visor da aeronave, as informações de conhecimento de situação geradas.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, determinar um desempenho de navegação real com base nas informações de múltiplos módulos detectores na aeronave.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a aeronave troca de um convencional meio de navegação a um sistema de navegação relativa quando o desempenho de navegação real determinado satisfaz um limiar de desempenho de navegação exigido.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as informações de conhecimento de situação incluem informações de conhecimento de situação que retratam uma trajetória de aproximação, que retratam um ponto de referência fixo de aproximação final, que retrata um ponto de referência de ponto de decisão de aterrissagem, que retrata uma superfície do mar ou superfície terrena, ou retrata iluminação por aproximação de pista de decolagem e pouso.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, determinar quando o gerador de grade se move determinando-se uma mudança em uma moldura de referência do gerador de grade em relação a uma projeção de grade anterior.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, alterar os dados de grade de uma projeção de grade subsequente, com base na mudança determinada, de modo que a projeção de grade subsequente pareça ser estabilizada em relação à projeção de grade anterior.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a alteração dos dados de grade inclui os dados de grade da projeção de grade subsequente que indica que os dados são os mesmos que um ponto de grade espacialmente mais próximo da projeção de grade anterior.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a determinação da mudança inclui determinar mudanças angulares em rolamento, passo e guinada da moldura de referência, e a alteração dos dados de grade inclui converter as mudanças angulares de rolamento, passo e guinada em ajustes de linha de grade.

16. SISTEMA DE CONHECIMENTO DE SITUAÇÃO, caracterizado pelo fato de que compreende: - um gerador de grade, em uma zona de aterrissagem, configurado para projetar no espaço um conjunto de linhas que define uma grade de navegação relativa e é codificada com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade de navegação relativa; - pelo menos um módulo detector configurado para gerar uma saída de sensor com base em uma localização do módulo detector na grade de navegação relativa; - um visor localizado pelo menos um dentre uma cabine de uma aeronave ou em um sistema de exibição localizado de modo remoto; e - um processador configurado para receber a saída de sensor, determinar uma localização da aeronave dentro da grade, gerar informações de conhecimento de situação para pelo menos um ponto de referência para uma aproximação para aterrissagem com base na localização determinada e exibir, no visor, as informações de conhecimento de situação geradas.

17. SISTEMA DE CONHECIMENTO DE SITUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, um enlace de dados configurado para fornecer a aeronave com informações de identificador que indicam uma localização do gerador de grade.

18. SISTEMA DE CONHECIMENTO DE SITUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a aeronave é configurada para trocar de sistemas de navegação convencional para exibir as informações de conhecimento de situação quando um limiar de desempenho de navegação exigido é satisfeito.

19. SISTEMA DE CONHECIMENTO DE SITUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a zona de aterrissagem se move.

20. SISTEMA DE CONHECIMENTO DE SITUAÇÃO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o gerador de grade é configurado para determinar uma mudança em uma moldura de referência do gerador de grade em relação a uma projeção de grade anterior e, com base na mudança determinada, é configurado para alterar os dados de grade da projeção de grade subsequente de modo que a projeção de grade subsequente pareça ser estabilizada em relação à projeção de grade anterior.