CN101093617B - 远程引航系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及远程引航系统，包括一架可飞行飞机或多架可飞行飞机、动态模拟可飞行飞机的显示和控制的陆基飞机仿真器或者多个陆基仿真器、位于飞机上的传感器多路复用接收器和发射器装置、配置来提供计算和转换能力的陆基飞机仿真器的数字处理器/计算机、远程引航控制电子设备一陆基飞机仿真器飞行控制单元、远程引航电子接口单元、其提供接口连接来控制飞机的飞行控制单元的远程引航电子接口单元、陆基飞机仿真器、唯一飞机标识ID和配置系统、基于飞机唯一ID的中心陆基处理站中的解析系统、地对空和空对地的双向RF通信系统以及远程飞行员显示器，置于陆基仿真器。本发明允许飞机在高度拥挤空域中可以被远程安全操控，减少了飞行成本。

Description

远程引航系统

技术领域

本发明涉及一种位于地面上的远程飞行员，在一个高保真虚拟现实仿真器上，控制民用或者军事飞机，诸如商务飞机(小到中型)、客/运输机和货运飞机，以便向飞机飞行员提供救助或者帮助飞机安全着陆，而使得当飞机偏离认可的安全航道和/或认可的飞行计划的空中交通管制时，在飞机上生命损失和财产损失最小。

背景技术

驾驶着的飞机使公众处于危险的形势在上升。这可能源自于不可靠的飞行员、恐怖分子和/或在飞机上的问题，该问题使得航班全体乘务员不能安全引航该飞机(如：意外降压)。上述问题的一个例子就是发生在2001年9月11日的飞机劫持，两架商务运输机驶向世界贸易中心，另一架商务运输机驶向五角大楼，当第四架商务运输机的乘客们试图从劫机者手中抢回控制权时，在宾夕法尼亚州坠毁。

美国专利5,890,079和5,974,349的专利提供了一种传送飞行记录器信息给中心陆基处理站(Central Ground-Based Processing Station)的方法。这种实时信息包括重要的操作飞机数据，该数据在一个安全的高保真虚拟现实远程导航陆基仿真器上，接收命令重演飞行情况。同样，美国专利5,890、079和5,974,349也建立了一个强制的实时双向射频(RF)遥测(飞机至地面和地面至飞机)通讯，能够控制交通管制/管理(Air TrafficControl/Management，简称ATC/M)。然而上述引用的专利没有在机上的飞机电子接口，该电子接口是能使飞机远程引航必需的。它们也没有提供高保真虚拟现实的安全飞机飞行员座舱仿真器，该仿真器是在拥挤的空域，安全远程引航飞行的飞机必需的。

美国专利5,067,674把取自飞机的视频数据和取自数据库的地形数据混合，来发射飞机的三维显示给位于远程的飞行员。该专利仅仅使用了所需数据的一个小子集来安全控制，在一个严重拥挤的空域或者在地面上滑行过程中的商业运输飞机。该专利也没有提供一个由单独的远程飞行员能同时控制数架飞机的方法。

美国专利4,964,598也论述了控制飞机的装置，尤其是远程控制飞机。该装置传输飞机的一些重要飞行控制数据给远程位置的飞行员，该飞行员控制飞机，并且有能力传输一些重要的控制数据给飞机来控制它。该专利没有提供必要的安全措施，来控制在地面或者在一个拥挤空域的运输飞机。美国专利4,964,598也没有提供单独远程飞行员安全同时地控制多架飞机。

上面引述的专利都没有提供必要的安全措施给运行在非常拥挤的民用空域和机场的大型商用和/或军用飞机的远程控制，上述专利目前使用了两个飞行员(驾驶员/副驾驶员)。所必需的是一位远程飞行员，该飞行员具有一种提供安全措施的能力，将飞行安全提高到一级别，该安全级别不仅提高在机乘客的安全，也能提高地面人员的安全以及保护重要建筑物远离飞行错误和/或恐怖行动。总之，在这些专利申请中所相关的范围内，没有其他之前能力发展过的飞机远程飞行员提供必要的安全措施，以及允许在机飞行员和基陆基远程飞行员之间，引航功能的自动转移的能力，以便控制商务(小到中型)飞机，客/运飞机、货运飞机和大型军用飞机。

发明内容

本发明的几个目的和优点是通过提供一种提高飞机空中的安全、在地面的安全和保险性的手段。通过减少飞行安全的成本以及减少飞机成本、原油和引航，安全着陆器也大大地降低了空中旅行的整个成本。

本发明通过远程飞行员，允许在位于地面上的，在一个高保真虚拟现实仿真器上，装备有一飞行控制单元、仪器导航着陆系统和自动驾驶仪的飞机安全着陆。

本发明在成本、安全以及保险上，比现有的控制大型的军用、商用(小到中型)飞机、客/运飞机以及货运飞机的方法具有优势。它节省了在商务飞机上部署武装空警的成本，并排除了准许枪支在商务飞机上的需要，以及消除了随之带来的安全和保险问题。在改变异常的飞机飞行轨道与武装好战者飞机截取和可能的异常飞机击落相比，通过提供更安全、更人道、更有效率、不昂贵和更快的响应时间，安全着陆器提高了安全和保险。

在911这种情况下，使用在地面的安全着陆器远程领航并使用加密遥感，飞机将会被引航远离大都市的区域，以及安全着陆在飞机场，这样使在飞机上的人和在地面上的人的丧生的可能性最小。尽管安全着陆器有可能不能拯救所有的生命，但是它充分减少了灾难的数量。

由于安全着陆器消除了劫机犯造成大范围死亡和/或摧毁重要建筑物的能力，因此它也充当了一种对劫机有效的威慑物。

通过允许单个的飞行员在驾驶飞机、客/运飞机、货运飞机和大型军事飞机上，本发明的实质经济效益在于减小飞行成本。传统上，这些飞机在航班全体乘务员里有两个飞行员(如：驾驶员和副驾驶员)。随着现代遥感、通信、高保真虚拟现实仿真器，自动驾驶仪以及仪器着陆系统的到来，以一个在机飞行员以及使用一个陆基的高保真虚拟现实飞机飞行员座舱仿真器内的远程飞行员，飞机能够被安全驾驶。

1、远程飞行员给在机飞行员提供了救助和/或，当机上飞行员没有能力能处理紧急事件时；

2、远程飞行员是一个有经验的并且获得许可的飞行员，该飞行员是在紧急程序的处理以及各种型号飞机的着陆严格培训过的；

3、远程飞行员备有与空中交通管制、制造商、安全人员、航空公司人员实时通讯的能力，以便提供最安全的指挥/导航和飞机的着陆。

4、远程飞行员能够同时安全地控制多架飞机。

安全着陆器允许飞机，如上述的，在高度拥挤空域中可以被远程安全操控。当操作模式选定，它也允许这些飞机能由单个在机飞行员安全地引航。当提高飞行安全时，安全着陆器充分地减少了飞行成本和提供国内和飞行安全的成本。

通过下面的说明书和附图的研习，本发明的目的和优点仍将会被进一步的明晰。

附图说明

图1所示通讯系统，图示了在提供虚拟现实的飞行员座舱的安全飞机仿真器上，进行操作的远程飞行员如何与待远程控制的飞机通信和接口连接；也图示了一些既提供给飞机也提供给远程飞行员操作的飞机仿真器的数据。

图2所示为飞机装备有的远程引航电子接口，该远程引航电子接口允许将飞机飞行员看见的数据被传输给地面，以便远程飞行员使用；也图示了在所述飞机上的控制系统接口，该控制系统接口允许远程飞行员仿真器传输，将被所述飞机接收和使用的控制信号，以实现指挥/导向飞机。

图3所示为地面处理以及加密的、防拥堵和防诈数据遥测传输系统，该数据遥测传输系统允许安全着陆器从多个来源安全地接收数据，以及允许传输来自飞机仿真器的飞机指挥控制数据，以便商务飞机(小至中型)、客/运输机、货运飞机和大型军用飞机的远程引航。

图4所示为安全着陆器仿真器集成进商务飞机(小至中型)、客/运输机、货运飞机和大型军用飞机的陆基数据分发系统。

附图标记：

1：全球卫星双向加密数字数据通信链路

2：能被远程控制的飞机

3：双向飞机-地面直接加密数字数据通信链路

4：ATC/M、气象、地图、地形及安全性数据

5：双向安全地面加密数字数据链路

6：仿真器处理器

7：远程引航安全飞机仿真器(高保真虚拟现实飞行员座舱)

8：射频(RF)天线

9：GPS/GLONASS导航卫星

10：GPS/GLONASS导航接收器

11：飞机性能和控制传感数据

12：传感器多路复用收发器

13：远程引航电子接口(FCU、ILS、自动驾驶仪接口)

14：视频数据

15：音频数据

16：咨询系统

18：数据存储器

19：ATC/M模块

20：航空公司和飞机制造商通信模块

21：CGBS处理器

22：显示和控制系统

23：天线控制和RF接口(加密、防堵塞和防诈通信)

25：TRACON ATC/M

26：地图数据库

27：气象数据库

28：地形数据库

29：En-route ATC/M

30：航空公司和飞机制造商设备

紧急事件和维护、预告/警告、仿真

具体实施方式

图1所示安全着陆器通讯系统。天线8发送和接收数字数据，从在安全飞机仿真器7中的远程飞行员至全球加密通信数据链路1。全球卫星通信数据链路1转发数据来自/到位于安全飞机仿真器7中的远程飞行员到/来自飞机2(只图示了单一架飞机，但是表示多架飞机能够同时被操控)。用于引航飞机的控制数据显示在远程引航仿真器7上，并且当位于仿真器7的远程飞行员控制飞机2时，命令指挥数据被发传输给飞机2。在许多例子中，实际存在，不需要全局数据。图1也显示了在飞机2和仿真器7之间的直接加密数字数据双向通信链路3。仿真器处理器6提供带有/不带有综合视频显示器的扩展的数字计算机，该计算机具有必须控制高保真虚拟现实飞行员座舱环境的能力。仿真器7也接收空1中交通管制/管理数据(air trafficcontrol/management data，ATC/M)，如果在安全地面加密双向数字数据链路5上，存在气象、地图和地形数据以及安全数据4。在链路5上发送/接收的数字数据的子集，也可以通过全球加密通信数字数据连路1被飞机2发送/接收。通过地面链路5的接口到全球通信链路1，仿真器7中的远程飞行员能够直接与飞机2通信。

图2所示为一安全着陆器航空电子系统。飞机2被配置来接收GPS/GLONASS卫星9的信号。飞机2载有一全球定位系统/全球导航卫星系统(GPS/GLONASS)接收器10来接收3维(纬度、经度和高度)位置数据也包括3维(北/南、东/西和垂直)速度数据。飞机2也有多个监控到的性能和控制飞行信号，该信号去向飞机的飞行控制单元、仪器导航着陆系统、飞行数据记录器和自动驾驶仪等等。这些性能和控制传感数据11信号被传送给传感器多路复用收发器12，以便陆基飞机仿真器7加密遥测。由于有多个飞机2存在，每个目标飞机有唯一的标识(ID)。每个特定/唯一的飞机的传感器多路复用收发器12，利用它唯一的ID来辨识和使用专门传递给目标飞机的单独信息，作为它的来自中心陆基处理站(central ground-basedprocessing station，简称CGBS)的天线8(图3所示)的指定数据。传感器多路复用收发器12在美国专利号5,974,349中的图1所示的较佳实施例中详细描述了。在美国专利号5,974,349传感器多路复用收发器12标注为传感器多路复用接收器和发射器(Sensor Multiplexer Receiver andTransmitter，SMART)。

当飞机发送它的数据给CGBS天线8(图3所示)时，为了CGBS能够解析数据流并能识别数据流来自一个特定/唯一的飞机，飞机的传感器多路复用收发器12把它的唯一飞机标识(ID)加进数据流。在仿真器7中信号被用来重演飞机2的环境。为了允许飞机2的远程引航，图中也显示了远程引航电子接口13，该远程引航电子接口13用来接收来自陆基仿真器7的远程飞行员的信号。通过与飞机的飞行控制单元(Flight Control Unit，FCU)、仪器导航着陆系统(Instrument Landing System，ILS)和自动驾驶仪接口连接完成了远程引航。该在飞机2上的远程引航电子接口13能被认作远程引航安全飞机仿真器7的遥测扩展。该远程引航电子接口13获得位于仿真器7的远程飞行员给出的实际指挥行为和命令，并且将他们转换为飞机2的实际控制和指挥命令来指挥飞机2。远程引航电子接口13提供一种机制给远程飞行员来改变飞机2的轨道和角位移，就像在机飞行员给出这些轨道和角位移时。远程引航电子接口13提供必要的用于位于仿真器7的远程飞行员，对飞机2的ILS、自动驾驶仪/飞行指挥仪(Flight Director，FD)、自动油门、自动制动、驾驶控制和起落架控制的次级控制的电子信号。因此，通过遥测方式，远程引航仿真器是飞机2的飞行员座舱的复制品，由于通过传感器多路复用收发器12，它显示了飞机2的实际的实时控制数据，并且通过远程引航电子接口13，远程远航仿真器能够实时控制飞机2的轨道、高度、刹车、节气门/推力和起落架。当远程飞行员获得飞机2的指挥控制时，使得在机飞行员的指挥功能无效。这种状态一直有效，直到远程飞行员决定把飞机2的指挥控制让出给在机飞行员。因此，在任何给定时间内，只有单一个飞行员指挥飞机2。

对于装备有视频数据14的飞机，这种数据也传送给陆基仿真器7用以情况警示。飞机音频数据15也从飞机2传输给仿真器7。位于飞机2的飞行员座舱内的显示情况的咨询系统16，来在仿真器7和飞机2之间提供显示和键盘输入交互。在图2中也显示了全球通信链路1，用于在飞机2和仿真器7之间提供加密遥测。

图3所示为中心陆基处理站(central ground-based processingstation，CGBS)用于收集和分发来自多架飞机和航空源的数字数据。CGBS数字地处理这些资源，然后加密该数字数据，致使能够被目标飞机2专有地/唯一地/单独地使用。也图示了天线8，用于在CGBS和目标飞机2之间，传输和接收射频(RF)加密双向数字数据。由于多架飞机2的存在，每架目标飞机具有一唯一的标识(ID)，该标识允许CGBS处理每个单独飞机2为唯一的运载体。通过增加唯一的飞机ID进入它的传输数据流，CGBS能够把数据传送给特定/唯一的飞机，或者发送常规消息给一组飞机，或者一全球消息给所有飞机。为了确保发往和来自所有飞机2的重要数字数据的完整性、安全性和唯一性，天线控制和RF接口23执行加密/解密、防堵塞和防诈控功能。所有发往和来自飞机2和其他飞机的通讯，存放在CGBS数据存储18部分用以归档提取，这些对过去飞行分析变得必要。CGBS也充当通信控制单元，用于空中交通管制/管理(air traffic control/management，ATC/M)单元19数据和空中运输和飞机制造商通信模块20。为了CGBS处理大量的数字数据，通信和加密信息，处理器21充当智能控制器。通过一个显示控制系统22，CGBS提供可见度给发生在这个位置上的许多事件。远程引航仿真器7通过ATC/M模块19与飞机2通信。通过安全的地面数字数据5，远程引航仿真器7发往/来自ATC/M模块19与飞机2通信，包括飞机控制参数(如：飞机ID、3-D位置、3-D速度、航行、速度、目标状态和目标改变报告-轨迹等等)。来自ATC/M模块19的ATC/M气象、地图、地形和安全通信4在安全地面数字数据链路5上传送/接收。来自多个CGBS的ATC/M19和飞机数据也在安全地面数字数据链路上被分发。

图4所示为陆基数据分发系统。处理器21将空中交通管制/管理(ATC/M)模块与空中运输和飞机制造商通信模块20集成。ATC/M模块28将终端雷达通路控制(Terminal Radar Approach Control，TRACON)ATC/M25数字数据与数字地图数据库26、气象数据库27、数字地形数据库28和航路(En-route)ATC/M 29数据同化。空中运输和飞机制造商通信模块20整合所有的空中运输和飞机紧急事件和维护、预告/警告、仿真30和远程引航安全飞机仿真器7。为了培训目的，其中，远程引航仿真器7也能接口连接，位于航空公司或飞机制造设备30的飞机制造商的仿真器。这允许位于陆基远程引航仿真器7的远程飞行员，使用源自飞机制造商或者航空公司仿真器的数据代替可飞行的飞机数据，在任何实际飞机问题之前经受紧急事件培训。它允许远程飞行员有机会实践变化的紧急事件着陆过程以及在自动驾驶仪上操作飞行中的飞机例如飞机2。由于经历着很多着陆问题的许多飞机能够在自动驾驶仪上被操控，在试图去着陆所述飞机之前作为飞行时间的实质部分，这个也许是一个很重要的能力。该技术使经历着陆相关问题的飞机的成功着陆最优化。

操作

本发明安全着陆器的一个较佳实施例，从陆基仿真器7上，远程飞行员能够执行操作飞机的引航功能。为了确保仿真器7是由授权的远程飞行员操纵的，电子标识如指纹、和/或眼睛、和/或脸部识别等等，与键盘输入接入码一起使用。仿真器7位于高度安全位置，来进一步防止它被未授权的职员使用或者被破坏使用。为了确保数据完整性，安全着陆器使用一个周期性变化的加密码，该加密码。这个码是用于加密所有发向和来自图2所示飞机2(多架操作飞机的代表)和CGBS(多个CGBS的代表)的遥测数据。位于仿真器7中的远程飞行员，是一个经过培训的并且获得指定飞机2的许可飞行员，该飞行员采取引航功能，并且也是在处理紧急事件状况下，高度培训过的。位于仿真器7中的飞行员是在地面设备中，该地面设备允许在高速安全地面加密数字数据链路5上，与专家直接通信来使损伤、灾难和破坏最小。

航空安全或者ATC/M职员相信飞机如飞机2相当大地偏离一个安全的认可的飞行计划轨道，通过安全地面数字数据链路5，他们能够请求仿真器7中的远程飞行员承担飞机2的控制并且将飞机着陆到一指定的飞机场。选择的飞机场可以为在飞机2的可飞行计划中指定的起始机场，或者可以为制定定的机场，可使飞机2的轨道远离人口稠密或者战略重要的大建筑物，和/或安全和紧急中心职员能够截取飞机2的飞机场。位于仿真器7中的远程飞行员可以甚至改变着陆时间来确保安全和紧急职员已到位。

当飞机2在机场终点或者在跑道上，位于仿真器7的远程飞行员能够阻止飞机2移动，或者使它滑行到在机场的隔离区，该机场是选择出的用于处理问题飞机的最安全的地方。

在另一个相似的方式中，大多数飞机如飞机2装备有一个飞行员，该飞行员启动紧急按钮使得发射到地面。在接收到这个信号以及在安全人员和航空公司人员的帮助下，做出让远程飞行员控制这个危险飞机2的决定。位于仿真器7中的远程飞行员，在安全和航空公司人员的帮助下，可以决定交回飞机2的控制权给飞机2上的在机飞行员，这样做被认为应当的事。这样，安全着陆器提供一个更加人性、更为安全、以及更低成本可以选择用于控制危险飞机2的方法比现在现存的方法(比如：在空中大量的武装战斗机来击落飞机如飞机2，或者大量的武装机组人员或者安全人员在飞行中的飞机如飞机2上开火)。

本发明的另一个经济优势是减少大型飞机上的机组人员，从一个驾驶员和一个副驾驶员减少到一个在机飞行员。使用安全着陆器，需要休息的飞行员，通过飞行功能够通知位于仿真器7的远程飞行员。直到在机飞行员重新到位，位于仿真器7的远程飞行员将交回飞行功能。在这时，飞机2的在机飞行员将会给位于仿真器7的远程飞行员，发射信号请求恢复飞机2的飞行功能。位于仿真器7的远程飞行员将会授以和返回飞行能力给飞机2的在机飞行员。大多数大型飞机，与战斗机或小型民用飞机相反，目前使用两个飞行员(驾驶员和副驾驶员)用以飞机的飞行功能。安全着陆器能够允许大型飞机只有一个在机飞行员操作，并仍然提供提高了的安全性给位于仿真器7的远程飞行员，该远程飞行员有权使用高级的安全设备。使用一个在机飞行员节省了副驾驶员的工资/成本，并且允许飞机在飞行员座舱中仅安装单一的飞行台。配备有单一飞行台的飞机减少了飞机重量和昂贵的电子设备。本发明的这些特征减少了飞行成本，然而依旧提高了安全性和保险性。

在现存的大型飞机系统中，安全着陆器提供了有效的安全性以及相应的经济效益。许多次飞机经历着可怕的着陆问题。在飞机2上的飞行员/飞行员们可以不再经历如事故等问题。关于表示最安全的方式来处理飞行中的飞机上的问题的决定是很复杂的。在这个发明中，飞机问题能被报告给位于仿真器7的远程飞行员。位于仿真器7的远程飞行员然后可以与航空公司和飞机制造商30通信和协助，来计划处理情况最安全的方法。这些可能甚至让远程飞行员的仿真器7的显示器和指示器，受航空公司和/或飞机制造商装置30发出的仿真程序驱动。然后几个飞行场景能由位于仿真器7的远程飞行员尝试和实践来决定处理情况最安全的方式。在这个过程中，以一种最安全的方式，位于仿真器7的远程飞行员将会动态地受训来驾驶飞机2着陆。基于与飞机2中的在机飞行员的秘密通信，为了乘客和地面人员的安全，航空公司、飞机制造商、安全人员和ATC将会决定位于仿真器7的远程飞行员控制飞机2。也可能决定位于仿真器7的远程飞行员通过通信帮助飞机2的在机飞行员，关于最安全的方式来处理情况。因此，安全着陆器将会减少坠毁灾祸，商务飞机遭受重创，以及传统被指为“飞行错误”灾祸的数目。

在航空世界中，安全着陆器带来了由远程位置的飞行员，在仿真器7高保真虚拟现实飞行员驾驶舱中操作，安全引导商用和大型军事飞机的技术。为了完成这个，位于仿真器7的远程飞行员，有必要与现有的ATC/M模块航空公司和飞机制造商通信模块接口连接，这图示于图4，接口连接。在虚拟现实飞机驾驶舱中，位于仿真器7的远程飞行员将会经历，和飞机2飞行员相同的环境，除了感受气温、压力和重力的影响。安全着陆器的仿真器7能被制作来模拟飞机2的气温、压力和重力影响，但是本发明不包括这个功能，由于主要目的是提高飞机2的安全。位于仿真器7的远程飞行员能够更加有效地操作来确保飞机2的安全性，通过不遭受极端的压力、气温和重力干扰。这也是安全着陆器的一个优点。

由于为了阻止碰撞等等，反应了飞机2的飞机驾驶舱通信的虚拟现实飞机座舱和操作是需要的，这对空中交通控制是很重要的，该安全着陆器的仿真器7通信通过ATC/M模块19，如图3所示。同样，由于对于处理问题过去飞行数据的档案恢复是必要的，标识和改正也是必要的，这种数据存储能力在图3所示的数据存储单元18。安全着陆器比现有的在机飞行纪录器系统，提供了事件的更加完整的纪录，由于所有数据实时安全地存储在CGBS图3所示。在许多事件中，能够消除获取在机飞行纪录器数据的必要。集中的纪录能力是安全着陆器发明的另外一个经济益处。

基本操作是远程飞行员就座于安全着陆器的仿真器7中，有一个与飞机2的在机飞行员经历相同的，飞机2的虚拟飞机座舱显示。由于飞机2的性能和控制传感数据11在传感器多路复用收发期12中组合是可能的，然后通过地空数字数据链路1到远程飞行员仿真处理器6，发射给地面。飞机2的控制和传感数据11然后驱动安全着陆器的虚拟现实仿真器7的显示和控制来重演飞机2中的显示和操作。远程飞行员控制飞机2的飞行功能的需要在上升，这能够通过发送经过遥测、加密的控制信号，穿过数字数据链路8上行给飞机2来完成。经过远程引航电子接口13，这些信号允许与飞机2的接口连接。飞机2装备有接口13，致使接收来自位于仿真器7的安全着陆器远程飞行员的命令，飞机2跟随着飞行，被位于仿真器7的远程飞行员，而不是飞机2的在机飞行员。就座于安全着陆器仿真器7的远程飞行员有飞行控制系统的高保真虚拟现实重演，并且现在控制着飞机2，就像位于仿真器7的远程飞行员正就座于并指挥着飞机。

位于仿真器7的远程飞行员有权使用ATC/M、气象、地图、地形和安全数据4，这些数据需要来安全引航飞机2，并且直接与ATC/M人员接口连接，就像他是在机飞行员。ATC/M人员处理与位于仿真器7的远程飞行员的通信，就像远程飞行员就是飞机2的在机飞行员一样的方式。有一除外ATC/M指导飞机2正在被远程驾驶。

基于安全、ATC/M、航空公司和飞机制造商人员的建议，位于仿真器7的远程飞行员想要让出飞机2的控制给在机飞行员，他能够完成该操作通过加密数据1传输给飞机2。一旦位于仿真器7的远程飞行员让出控制权给在机飞行员，在机飞行员取得飞机2的飞行功能。只要想要做，飞机2的飞行功能(代表多架飞机的一架)能在飞机2在机飞行员和位于仿真器7的远程飞行员之间，来回转送。安全着陆器仿真器7代表多个仿真器中的一个。安全着陆器仿真器7的数目仅仅是，与飞机2相似的操作飞机的一小部分。本发明首选实施例中引述的通信链路1提供了全球能力但也局限于当地或国家覆盖(加密数字数据通信链路3)。

通过选择每个飞机的安全轨道，安全着陆器允许远程飞行员来控制几架空中飞机的飞行功能；然后将他们置于自动驾驶仪上。一旦这个完成，远程飞行员能够连续地选择、直接控制、飞行和着陆每个单独的飞机。

总而言之，没有其他之前发展过能力的或者授予专利其他的飞机远程飞行员，提供了必要的安全保卫，以及允许在机飞行员和陆基飞行员之间的飞行功能的动态转移，用以商务飞机(小至中型)、客/运输机、货运飞机和大型军用飞机的控制。本发明允许在高度堵塞的空域中的上述飞机能被远程地安全地控制，并且减小由于偏离空中交通管制认可的飞行计划的飞机，所导致的丧生和财产损失。本发明也允许上述飞机能够由单一的在机飞行员进行安全飞行。因此，本发明提高了飞行安全和国家安全，从而实质上减小了连同提供国家安全伴随而生的成本的飞行成本。

很明显，在本发明的形式上和结构上的很小改动，不脱离本发明实质精神。但这不是限制本发明于在此所展示和描述的正确形式，而是要来包括所有的在适当的主张的范围内。

Claims (36)

1.一种远程引航系统，配置于机载的、有人驾驶的飞机和/或无人飞机，其包括：

a)一架可飞行飞机或多架可飞行飞机，配置来与陆基飞机仿真器接口连接；

b)一陆基飞机仿真器或者多个陆基仿真器，该仿真器动态模拟可飞行飞机的显示和控制，并且配置用于在仿真器中的飞行员来远程接管可飞行飞机的引航功能；

c)一位于飞机上的传感器多路复用接收器和发射器装置，用于接收所述飞机性能和控制参数，所述飞机性能和控制该参数是陆基仿真器来再现飞机的主要控制和性能状态所需的，然后，必要时转换所述性能和控制参数为数字格式，在待发出的射频RF信号中增加一唯一的飞机标识ID，以及广播所述待发出的RF信号给中心陆基处理站，该中心陆基处理站然后存储/记录且转发飞机性能和控制数据给陆基飞机仿真器；

d)一陆基飞机仿真器的数字处理器/计算机，配置来提供计算和转换能力，在仿真器的显示器上动态地再现在可飞行飞机存在的显示，并且转换陆基仿真器的远程引航控制，用于指挥/引导可飞行飞机；

e)远程引航控制电子设备，其允许座于陆基飞机仿真器中的飞行员控制可飞行飞机的领航；

f)一陆基飞机仿真器飞行控制单元，和/或下述的任意组合：

1、仪器导航着陆系统，

2、自动驾驶仪/飞行指挥仪，

3、自动油门，

4、自动制动装置，

5、推力控制器，

6、转向器控制器，以及

7、起落架控制器

配置来由远程飞行员使可飞行飞机安全着陆及停止；

g)一远程引航电子接口单元，其置于飞机上，识别远程引航飞机仿真器有唯一特定和选择的飞机，当飞机被远程引航时，基于电子接口单元从多架可飞行飞机中识别可飞行飞机的唯一ID；

h)一远程引航电子接口单元，其提供接口连接来控制飞机的飞行控制单元和/或下述的任意组合：

1、仪器导航着陆系统，

2、自动驾驶仪/飞行指挥仪，

3、自动油门，

4、自动制动装置，

5、推力控制器，

6、转向器控制器，以及

7、起落架控制器

配置来由远程飞行员使可飞行飞机安全着陆及停止；

i)陆基飞机仿真器，其经过地面至空中遥测，由中心陆基处理站指挥，具有可飞行飞机和电子接口，并且存储/记录以及提供电子数据，该电子数据控制可飞行飞机的飞行控制单元和/或下述的任意组合：

1、仪器导航着陆系统，

2、自动驾驶仪/飞行指挥仪，

3、自动油门，

4、自动制动装置，

5、推力控制器，

6、转向器控制器，以及

7、起落架控制器

配置来使可飞行的飞机安全着陆在远程飞行员指定的机场并停止；

j)一唯一飞机标识ID和配置系统，该配置系统允许在陆基飞机仿真器和特定可飞行飞机之间的双向RF通信，所述特定可飞行飞机是在多架可飞行飞机中正在运行的飞机；

k)一基于飞机唯一ID的中心陆基处理站中的解析系统，该解析系统允许解析去向中心陆基处理站的信息，致使飞机在多个可飞行飞机中是唯一标识的，并且在远程引航仿真器中使用；

l)一地对空和空对地的双向RF通信系统，该系统基于可飞行飞机的唯一ID，允许在特定可飞行飞机和陆基飞机仿真器之间唯一通信；以及

m)远程飞行员显示器，置于陆基仿真器，用于动态模拟可飞行飞机的重要指挥显示。

2.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，陆基仿真器与空中交通管制/管理有语音和/或数字数据通信。

3.如权利要求1所述的远程引航系统，配置有在可飞行飞机上的飞机显示和控制咨询系统，其中：

a)可飞行飞机在机飞行员通过通信，通知位于陆基仿真器的远程飞行员，在机飞行员想要远程飞行员获取可飞行飞机的引航功能；

b)位于陆基仿真器的远程飞行员通过通信，通知可飞行飞机的在机飞行员，远程飞行员接管了引航功能，并且可飞行飞机的引航功能在远程飞行员的控制下；

c)位于陆基仿真器的远程飞行员通过通信，通知可飞行飞机的在机飞行员，可飞行飞机的引航功能将会在一指定时间内委派回在机飞行员；以及

d)可飞行飞机在机飞行员通过通信，通知陆基仿真器的远程飞行员，在机飞行员想要获取可飞行飞机的引航功能。

4.如权利要求1所述的远程引航系统，配置有在可飞行飞机上的飞机显示和控制咨询系统，其中可飞行飞机在机飞行员使用恐怖分子的编码消息通过通信，通知陆基仿真器的远程飞行员来立即获取可飞行飞机的引航功能。

5.如权利要求1所述的远程引航系统，配置有在可飞行飞机上的飞机显示和控制咨询系统，其中可飞行飞机在机飞行员使用紧急飞机问题的编码消息通过通信，通知陆基仿真器的远程飞行员来立即获取可飞行飞机的飞行功能。

6.如权利要求1所述的远程引航系统，配置有在远程引航仿真器内的远程飞行显示和控制咨询系统，其中：

a)可飞行飞机在机飞行员通过通信，通知位于陆基仿真器的远程飞行员，在机飞行员想要远程飞行员获取可飞行飞机的引航功能；

b)位于陆基仿真器的远程飞行员通过通信，通知可飞行飞机的在机飞行员，远程飞行员接管了引航功能，并且可飞行飞机的引航功能在远程飞行员的控制下；

c)位于陆基仿真器的远程飞行员通过通信，通知可飞行飞机的在机飞行员，可飞行飞机的引航功能将会在一指定时间内委派回在机飞行员；以及

d)可飞行飞机在机飞行员通过通信，通知陆基仿真器的远程飞行员，在机飞行员想要获取可飞行飞机的飞行功能。

7.如权利要求1所述的远程引航系统，其中空中交通管制/管理、气象、地图、地形、安全和航空通信系统允许远程飞行员的仿真器来重现权利要求1的可飞行飞机中的通信、数据和显示。

8.如权利要求1所述的远程引航系统，其中仿真器中远程飞行员能够通过陆基数字数据链路直接与空中交通管制/管理、气象源、地图源、地形源、安全当局、航空公司和飞机制造商通信。

9.如权利要求1所述的远程引航系统，其中在远程飞行员和可飞行飞机之间的RF数字双向通信系统是一个小于1000英里的地区数字数据链路。

10.如权利要求1所述的远程引航系统，其中：

a)在远程飞行员和可飞行飞机之间的RF数字双向通信系统是一个国家范围的数字数据链路；以及

b)通信系统至少超过国界500英里。

11.如权利要求1所述的远程引航系统，其中：

a)在远程飞行员和可飞行飞机之间的RF数字双向通信系统是一个全球范围的数字数据链路；以及

b)通信系统当通过全球卫星数据链路或者从地面直接到飞机，由大气RF通信构成，或者大气RF通信和地面数字数据链路的组合，地面数字数据链路由光纤和有线数字数字传输构成。

12.如权利要求1所述的远程引航系统，其中用于紧急事件缓解、发展和培训目的的陆基远程飞行员仿真器，直接接口连接可飞行飞机和/或航空公司或飞机制造商的仿真能力，以便其人工产生计算机生成飞机飞行环境。

13.如权利要求1所述的远程引航系统，其中地对空RF通信系统允许从远程飞行员仿真器到所有可飞行飞机的紧急事件或警告消息的同时通信。

14.如权利要求1所述的远程引航系统，其中RF通信和地面通信是安全的，并且具有以下之一或者任意组合：

a)加密通信系统，其允许周期性改变在通信系统中的将被使用的码；

b)防诈通信系统，其阻止数据被错误解释；以及

c)防堵塞通信系统，其阻止数据通信被有意地堵塞，或者阻止数据通信被自然地出现RF噪声/干扰信号而堵塞。

15.如权利要求1所述的远程引航系统，其还具有：

a)一远程引航仿真器，其模拟飞机的控制面、推力控制器、起落架控制器、转向器控制器和制动控制器等的控制，致使允许远程飞行员通过遥测到飞机，接管飞机的手动控制，就像远程飞行员就是在机飞行员；以及

b)可飞行飞机接口，包括飞机的控制面、推力控制器、起落架控制器、转向器控制器和制动控制器等，致使允许来自远程飞行员的信号，通过遥测到飞机，在地面滑行及在飞行中，由远程飞行员手动控制。

16.如权利要求1所述的远程引航系统，其中：

a)远程飞行员能够指挥飞行中的可飞行飞机置于自动驾驶仪；

b)受指挥的飞机将会保留最后一个远程飞行员的指令，存储之，以及停在远程飞行员指定的轨道上，直到它接受到另一个远程飞行员的指令来改变指定的轨道；

c)远程飞行员能够同时和/或连续地指挥多架飞机，通过把每一个唯一的ID飞机置于自动驾驶仪上，来改变轨道；

d)远程飞行员能够单独控制置于自动驾驶仪的唯一ID可飞行飞机；而其他飞机留在自动驾驶仪上，然后获取唯一可飞行飞机的引航功能，以便将它着陆；以及

e)从多架可飞行飞机中，远程飞行员能够对每一个唯一ID可飞行飞机，单独和连续地重复着陆过程，直到每一个唯一ID飞机已经着陆。

17.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，远程飞行员仿真器具有以下任意组合：

a)飞机模式控制面板/飞行控制单元和/或控制显示单元的模拟，来传送数据给自动驾驶仪/飞行指挥仪，自动油门等；

b)电吸收目标状态报告和/或轨道改变用以传送给空中交通管制/管理；并且

c)电传送自动非独立监测广播(Automatic Dependent SurveillanceBroadcast，ADS-B)的最小航空系统参数标准(Minimum Aviation SystemPerformance Standards)ADS-B)给空中交通管制/管理。

18.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，仿真器提供双重引航控制功能，该功能允许仿真器有人操作并且由远程飞行员或者远程副飞行员控制。

19.如权利要求1所述的远程引航系统，仅当在机飞行员或远程飞行员通知其他方开始数据传输时，其通过可飞行飞机开始传输它唯一的飞机标识ID和性能以及控制传感数据给中心陆基处理站，配置来节省通信系统带宽。

20.如权利要求1所述的远程引航系统，其中具有多个远程飞行员仿真器，其能够同时接管特定数目的可飞行飞机的引航。

21.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，对于商务飞机、客/运输机、货运飞机和大型军用飞机，可飞行飞机被设计或修改成只有一个飞行员座位。

22.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，对于商务飞机、客/运输机、货运飞机和大型军用飞机，可飞行飞机被设计或修改成只有一套飞行控制电子设备。

23.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，对于商务飞机、客/运输机、货运飞机和大型军用飞机，可飞行飞机显示器和控制器从双重引航系统减少到只有一套飞行显示器和控制器。

24.如权利要求1所述的远程引航系统，还附设有通过遥测对位于机场停机坪上的特定的固定飞机的一远程飞行指令，其关闭和/或阻止飞机引擎被启动。

25.如权利要求1所述的远程引航系统，其中远程飞行员关闭和/或阻止在机场上或多个机场上的多架飞机引擎被启动。

26.如权利要求1所述的远程引航系统，其中远程飞行员必须通过键盘输入唯一的飞行员标识码来操作高保真虚拟现实仿真器。

27.如权利要求1所述的远程引航系统，其中仿真器必须识别授权飞行员唯一指纹、和/或声音印章、和/或脸部特征和/或眼睛特征来操作高保真虚拟现实仿真器。

28.如权利要求1所述的远程引航系统，其中高保真虚拟现实仿真器位于高度安全位置，该位置仅让授权人员进入。

29.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，权利要求14的加密码能够由远程飞行员周期性的改变，该加密码用于地面至飞机和飞机至地面的双向通信。

30.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，安装一飞行前检查模式，致使通过检查飞机对指令的应答，在机飞行员能够确保远程引航模式是可飞行和具有运行功能的。

31.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，安装一飞行中检查模式，致使通过检查飞机对指令的应答，在机飞行员能够确保远程引航模式是可飞行和具有运行功能的。

32.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，安装一飞行前检查模式，致使通过检查飞机对指令的应答，远程飞行员能够确保远程引航模式是可飞行和具有运行功能的。

33.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，安装一飞行中检查模式，致使通过检查飞机对指令的应答，远程飞行员能够确保远程引航模式是可飞行和具有运行功能的。

34.如权利要求1所述的远程引航系统，其中，为了节省RF带宽，需要用于飞机远程控制并连续传输给地面的飞机性能和控制参数，是仅限于唯一飞机标识(ID)和ATC/M需要的性能和控制参数，用以追踪飞机的轨道，直到在机飞行员通知远程飞行员在机飞行员想要远程飞行员获取飞机的引航功能，或者远程飞行员通知在机飞行员远程飞行员将会获取飞机的引航功能，或者在机飞行员通知ATC/M在飞机上的紧急事件。

35.如权利要求1所述的远程引航系统，配置有高保真综合视觉远程引航仿真器挡风玻璃显示器或者挡风玻璃包着的显示器，或者具有分辨率和刷新率的风镜/眼镜，用以精确动态并实时地描述数字地图数据或地形数据或地貌数据或高度数据或机场地面交通数据或空中交通数据或者所述数据的任意组合。

36.如权利要求1所述的远程引航系统，其中配置数字处理器/计算机程序用以精确地动态并实时地描述数字地图数据或地形数据或地貌数据或高度数据或机场地面交通数据或空中交通数据或者所述数据的任意组合。

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