CN105015787B - 防止跑道偏离的着陆警报 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为防止跑道偏离的着陆警报。提供辅助飞行器着陆的方法和系统。所述方法包括在飞行器接近着陆在跑道上期间基于飞行器特性和当前着陆情况测定跑道上的最迟降落点，所述最迟降落点被计算以允许在到达跑道的终点之前停止飞行器。计算机处理单元比较估计的着陆飞行器的最短时间(T1)与估计的到达最迟降落点的时间(T2)。当T1预计在T2的规定限度内时，向飞行器的操纵者发出警报。

Description

防止跑道偏离的着陆警报
技术领域
本公开涉及用于飞行器的着陆辅助系统。更具体地说，公开的实施方式涉及用于提高飞行的着陆阶段期间的安全性的系统和方法。
背景技术
飞行器，特别是固定翼飞机，通常通过着陆在细长跑道上终止任何给定的飞行。飞行员通常基于来自飞行管理计算机(FMC)的信息和计划的接近(approach)信息，以及来自地面管理员的关于跑道情况的信息计算飞行器安全着陆所需要的跑道距离的量。然后，飞行员利用仪器、经验和判断来确定安全地降落在跑道上的位置。跑道偏离，其中飞行器不能安全地停止在可利用的跑道上，是恒定的关注事项。当跑道情况和/或飞行器能量将不允许飞行器使用所有可利用的减速手段停止时进行着陆可引起这些事故。就安全完成飞行的最后接近阶段而言，需要辅助飞行员的系统和方法。理想地，这些方法和系统将是易于实施的，即使在定位于当前飞行器上的现有数据处理系统中。
发明内容
本公开提供辅助飞行器着陆的计算机实施的方法，该方法包括在飞行器接近着陆在跑道上期间测定跑道上的目标降落点，该目标降落点被计算以允许在到达跑道终点之前停止飞行器。然后，可以确定配置为允许在目标降落点处或其之前飞行器在跑道上安全接近并降落的边界下降路线(boundary descent path)。响应飞行器在边界路线的选定限度(selected margin)内横过，可向飞行器的操纵者发出警报。
在一些实施方式中，方法可包括在飞行器接近着陆在跑道上期间，基于飞行器特征和当前着陆情况测定跑道上的最迟降落点，该最迟降落点被计算以允许在到达跑道的终点之前停止飞行器。计算机处理器可比较估计的着陆飞行器的最短时间(T1)与估计的到达最迟降落点的时间(T2)，并且当T1预计在T2的规定限度内时，向飞行器的操纵者发出警报。
在一些实施方式中，辅助飞行器着陆的计算机系统可包括处理器；与处理器通信的存储器；和着陆警报程序，其包括由处理器执行的储存在存储器中的多个指令以进行以下步骤：在飞行器接近着陆在跑道上期间测定跑道上的最迟降落点，该最迟降落点被计算以允许在到达跑道的终点之前停止飞行器；比较估计的着陆飞行器的最短时间(T1) 与估计的到达最迟降落点的时间(T2)；和当T1预计在T2的规定限度内时，向飞行器的操纵者发出警报。
特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可以在又其它实施方式中被合并，其进一步详细说明可参考下面的描述和附图可见。
附图说明
图1是显示根据本公开方面的飞行器接近跑道的侧视图，以及与说明性的着陆警报系统相关的各方面和尺寸的图解。
图2是描绘由根据本公开方面的着陆警报系统的一个实施方式执行的操作的流程图。
图3是显示根据本公开方面的说明性着陆警报系统中部件之间关系的示意图。
图4A-4C是描绘根据本公开方面的用于视觉上指示与着陆警报系统相关信息的示例性显示的三个不同说明性状态的图解。
图5是根据本公开方面的适用于着陆警报系统的说明性数据处理系统的示意图。
具体实施方式
概述
用于防止跑道偏离的着陆警报系统和方法的各种实施方式在下面描述并在相关附图中图解。除非另有说明，着陆警报系统和/或其各个部件可以，但并不要求，包含本文描述、说明和/或合并的结构、部件、功能和/或变体的至少一种。此外，与着陆警报系统相连的本文描述、说明、和/或合并的结构、部件、功能和/或变体可以，但并不要求，包含在其它警报系统和过程中。各种实施方式的以下描述事实上仅是示例性的并且决不旨在限制本发明、其应用或用途。另外地，由下面描述的实施方式所提供的优点事实上是说明性的并且不是所有实施方式都提供相同的优点或相同程度的优点。
用于防止跑道偏离的着陆警报系统通常可以描述为计算机实施的过程，其中对于跑道上的一个或多个降落点，分析飞行器的高度和地速。着陆飞行器的时间基于由当前高度的预先确定的最大下降速度测定。到达跑道上一个或多个降落点的每个的时间还基于地速和距每个降落点的地理距离测定。然后，将着陆时间与到达降落点的时间相比较，并且如果着陆时间超过到达降落点的时间，向飞行器操纵者发出警报。在一些实例中，也更早向操纵者发出警报，比如响应着陆时间在到达降落点时间的预先确定限度内。
飞行器可以包括任何适合类型的飞行器，比如客机、货机、军用飞行器、无人驾驶的飞机、固定翼飞机、直升飞机、水上飞机、军用喷气机、或任何其它类型的飞行器。飞行器可以由航空公司或其它商业实体、军事单位或任何其它政府实体、或任何其它公众或私人实体操纵。此外，飞行器可以是有人驾驶的或无人驾驶的。如果飞行器是有人驾驶的，则它可以由飞行器上的一个或多个操纵者控制。如果飞行器是无人驾驶的，则一个或多个操纵者可以从远程位置——即不在飞行器上——控制飞行器。
相似地，跑道可包括任何适合的起落地带、停机坪、飞机场或具有边界的表面，超过该边界飞行器的着陆是不期望的或不安全的。着陆表面可以在陆地上、水上和/或另一个动力构件(craft)比如航空母舰的飞行甲板上。跑道可包括在商业机场处典型的铺砌的跑道。跑道可以具有长度和宽度，并且可以是大体平面的。跑道可以具有两个相对的终点，两者中的任何一个可以被指定为跑道的终点，取决于着陆飞行器的期望方向，其可能互换。在一些实例中，跑道的终点可以是指定的点或区域，并且可能不必需指明跑道表面的物理终点。这可能是这种情况，例如，当多个跑道重叠或通过间隙式的铺砌表面连接时。
依据本公开的方面的着陆警报系统可以在如下面进一步描述的数据处理系统中实施。在一些实例中，着陆警报系统可以至少部分地在现有飞行器计算机系统中实施。例如，飞机上的地形感知警告系统 (TAWS)可以被编程以执行与根据本公开方面的着陆警报系统相关的处理步骤。
定义
“空速”是飞行器的在飞行中相对于飞行器周围空气的速度。如果飞行器的空速太低，则飞行器可能失速(stall)。飞行器巡航飞行期间太高的空速可能导致颤动。接近着陆期间太高的空速可能导致损害飞行器襟翼或其它飞行器系统。
“地速”是飞行器相对于飞行器在其上飞行的地面或水的速度。在操纵飞行器期间的某些时间下，可能期望飞行器的地速不太高或不太低。例如，如果在接近和着陆操纵期间飞行器的地速太低，则飞行器飞过风切变情况的能力可能降低。如果在接近和着陆期间飞行器的地速太高，则飞行器可能超过跑道的终点着陆，或者可能着陆在跑道上的位置并且具有这样的速度：在飞行器到达跑道的终点之前，停止飞行器可能是困难的。
“拉平(flare)”指的是当飞行器到达最终着陆阶段并且使飞行器的前缘端上升以定向起落架从而适当地接触着陆表面时飞行器高度的变化。该阶段通常在预先确定的高度处进行，并且飞行器的下降角度在拉平阶段期间通常比不久之前的接近阶段期间小。
具体实例、主要部件和可选方案
实施例1：
该实施例描述了具有对应于一个或多个着陆点的多个警报的说明性着陆警报系统10；参见图1。
在该实施例中，飞行器12可以接近飞行器预期着陆在其上的跑道 14，该跑道具有起点或开端16和与开端相对的终点或末端18。如以上所描述，跑道的这两个端点根据期望的接近可以是可互换的，并且可以是虚拟的或指定的点而不是物理端点。飞行器12将具有地理位置20，其对应于飞行器目前位于其上的地面或水上的点。飞行器12的位置20 和地面上的第二位置之间的关系可对应于飞行器和所述第二位置之间的水平距离。相似地，飞行器的地速可用于测定飞行器在两点之间行驶的时间长度。因此，飞行器12在点20处已知的当前位置和跑道14上任何给定位置之间行驶的时间可通过将飞行器的地速除以两点之间的距离来测定或估算。该估算假设地速将保持恒定，并且只要满足假设或更新计算其是精确的。
飞行器——比如飞行器12——通常具有已知的或可预测的停止能力，这取决于这样的因素如制动能力、起落架特性、跑道情况、风速等等。典型地，飞行器的一个或多个停止距离基于至少部分由操纵者提供的当前情况和对应于期望的制动模式测定。例如，计算机系统可以基于使用的制动的量和类型——上至并包括飞行器的最大制动能力，测定各种停止距离。通常，飞行器的制动在减小的速度下执行以使对飞行器部件和内容物——比如乘客——的压力最小化。制动模式可以由操纵者选择，并且可以基于更新的情况或使用者选择改变。由操纵者或由计算机系统或控制器选择的制动模式可被称为计划的制动模式。
基于计划的制动模式，计划的停止距离22——其也被称为计划的着陆性能——可以基于已知的和可预测的飞行器性能能力测定。由于计划的停止距离22也考虑实时的因素比如跑道情况和风度以及方向，那么计划的停止距离22可以在着陆事件的过程中改变，并且可以通过计算机系统动态地更新。在一些实例中，比如跑道情况的因素可被分类。例如，跑道情况可落入预先确定的范畴，比如极好的、好的、中等的、差的等等。在这些实例中，离散值可分配给每一个范畴以便包括停止距离计算中的情况。在一些实例中，跑道情况可以实验地或经验地测定，例如通过测定刚好在着陆事件之前的跑道的摩擦系数。在那些实例中，来自基本上连续组的可能值的实际观察的数据点可以用于计算停止距离。相似地，最小停止距离24——其也被称为最小着陆性能——可以基于相同的因素但假设应用最大制动确定。
最迟着陆点，也被称为最迟降落(LTD)点，可以对应于计划的着陆性能22和/或最小着陆性能24确定。计划的LTD点26可以对应于自跑道终点18的计划停止距离22处的跑道14上的点。同样地，最大制动LTD 点28可以对应于自跑道终点18的最小停止距离24处的跑道14上的点。由于这些LTD点每个对应于如此位置，在该位置中到达跑道的终点之前仅剩下的空间是停止距离，所以每个LTD点可被认为是最后的点，在该点中飞行器可以降落并且仍然使用选择的制动模式停止在跑道上。
如上所述，飞行器12到达现在已知的计划LTD点26和/或最大制动 LTD点28的时间可以基于当前地理位置20和当前地速确定。因此，到达计划LTD点26的时间30和到达最大制动LTD点28的时间32可以比如通过计算机系统或处理器计算。
飞行器12在接近跑道期间可以具有实际的第一下降速度，可互换地被称为垂直速度，其将通常比最大可允许的或安全的下降速度显著地更平缓。另外，第二下降速度将在着陆的拉平阶段期间进行，通常比第一下降速度更平缓。飞行器高度和这些结合的下降速度将事实上对应于飞行器到达地面花费的时间长度。然而，假设的最大下降速度可用于测定飞行器到达地面的最小时间长度。该假设的最小时间长度可被称为着陆的最短时间，在图1中的34处显示。在一些实例中，假设的最大下降速度可以对应于警报条件或任何其它适合的最大可允许的或期望的下降速度。
图1上36处指示的曲线通常对应于在以上描述的假设最大下降速度下到达跑道14上某些点的边界条件或边界下降路线。如所指示的，以上预期的拉平高度38的最大下降速度比低于拉平高度38的最大下降速度更高。更具体地，路线或曲线40阐明了被配置为到达计划的LTD 点26的边界下降路线，并且路线或曲线42阐明了被配置为到达最大制动LTD点28的边界下降路线。相似地，可能期望偏移的边界下降路线以便在实际边界情况之前提供警报给操纵者。因此，路线或曲线44阐明了与路线40偏移和平行于路线40的劝告警报(advisory-alert)边界下降路线，并且路线或曲线46阐明了与路线42偏移和平行于路线42的告诫 (caution)边界下降路线。
曲线36是边界下降路线，其被配置为在相应的目标LTD点处或其之前允许飞行器12安全接近并降落在跑道上，并且系统10被配置为响应飞行器12横过这些边界路线的一个向操纵者发出警报。
系统10可以通过进行着陆的最短时间34和到达计划的LTD的时间 30或到达最大制动LTD的时间32之间的比较确定飞行器12是否在边界路线之一处或超过边界路线之一。例如，如果着陆的最短时间34(基于高度和最大下降速度)大于或等于到达计划的LTD的时间30(基于地速和至计划的LTD的距离)，则将向操纵者发出警报：飞行器将错过计划的LTD点并其以相对于计划制动模式不足的可利用跑道距离降落。同样地，如果着陆的最短时间大于或等于到达最大制动LTD的时间，则将向操纵者发出警报：安全着陆不再可能。相似地，如果比较显示飞行器12在刚刚描述的情况之一的预先确定的限度内，则系统10可以利用告诫或劝告向操纵者发出警报。例如，如果着陆的最短时间在到达计划LTD的10秒时间内，则操纵者可被告知那个事实。
实施例2
该实施例描述用于提供着陆警报以防止跑道偏离的说明性方法 100；参见图2。
图2是图解由着陆警报系统的一个实施方式执行的操作的流程图，并且可以不列举程序的完整过程或所有步骤。图2描绘方法100的多个步骤，其可以连同根据本公开方面的着陆警报系统和方法执行。虽然方法100的各步骤在下面描述并在图2中描绘，但是不必需执行所有的步骤，并且在一些情况下可以以与显示的顺序不同的顺序执行。
步骤102包括在着陆事件期间确定相关的飞行器在预期的下降路线顶部处。在步骤104中，比如通过飞行管理系统(FMS)或飞行管理计算机，可接收数据，其对应于计划的制动性能、最大手动减速性能、空速校正值、和/或类似物。该信息的一些或全部可以由操纵者输入。步骤106包括比如从飞行器的惯性参考单元接收在TAWS处对应于FMS 数据、地速的数据，和比如从跑道感知劝告系统(RAAS)接收跑道的位置。
步骤108包括确定飞行器在最初跑道接近高度或海拔处或其下面 (下文也被称为ALT接近)。该高度可被预先确定，和/或可由飞行器类型确定。如果飞行器被确定在最初跑道接近高度处或其下面，步骤110包括确定飞行器是否与跑道成一直线。如果没有，步骤112包括确定飞行器是否在地面上，在这种情况下禁止警报。如果飞行器不在地面上，则方法可在步骤110处等待直到飞行器对齐或在地面上。一旦飞行器被确定在空中并与跑道对齐，步骤114包括基于飞行器的当时 (then-current)地速调整着陆性能(即停止距离)。
在过程100中的该点处，在如以上所描述的着陆的最短时间和到达给定目标着陆点(LTD点)的时间之间进行比较。更具体地，着陆的最短时间34可以使用以下方程式计算。
方程式1：
这里，着陆的最短时间34(着陆时间最小值)通过增加以下两个部分或两项确定：(a)当前或实际高度(ALTA)和拉平高度(ALTF)之间下降的时间(即最左边的部分或项)；和(b)拉平高度和跑道之间下降的时间(即最右边的部分或项)。
方程式1中最左边的部分对应于从ALTA到ALTF经过的时间。具体地，分子等于0和ALTA与ALTF之间差的最大值。因此，该分子项是大于 ALTF的飞行器高度，直到ALTA＝ALTF，在该点处该项变为0。方程式1 的最左边部分的分母对应于最大可允许的或最大期望的下降速度，也被称为垂直速度(VS最大值)。取决于这样的因素比如实际高度、飞行器类型和/或飞行器特性，该值将被预先确定和/或是可计算的。在一些实例中，VS最大值可以是恒定的。在一些实例中，当飞行器在接近高度和拉平高度之间时，VS最大值可以基于比如以下方程式变化：
方程式1A
这里，最大垂直速度(VS最大值)在由以下两个常量限制的范围内连续变化：接近高度处的最大垂直速度和拉平高度处的最大垂直速度。如方程式1A中所示，该实施方式中的最大垂直速度基于接近-至-拉平(approach-to-flare)窗内的飞行器高度作为一种插值变化。
不管方程式1A或一些其它适合的方法是否用于测定VS最大值，将为拉平高度以上的垂直距离的方程式1的分子除以为最大垂直速度的分母，产生当前高度和拉平高度之间经过的时间。
方程式1中最右边的部分对应于从拉平高度(ALTF)到地面(即0 高度)经过的时间。具体地，分子等于拉平高度(ALTF)和当前实际高度(ALTA)的最小值。这意味着分子项将被设定为拉平高度直到实际高度达到拉平高度，在这之后分子将等于实际高度。方程式1的最右边部分的分母对应于拉平阶段期间的下降速度。在一些实例中，该下降速度可以被设定为最大可允许的或最大期望的垂直速度，如在最左边部分中的。在显示的实施例中，最右边部分的分母中的下降速度被设定为拉平高度(ALTF)除以到达拉平高度后着陆的预期时间(TF)。换句话说，简短的拉平阶段具有期望的下降速度，并且该预期的下降速度用作该实施例中的分母。因此，将为在拉平阶段中保持的实际高度的分子除以为拉平阶段期间的预期下降速度的分母，产生拉平阶段期间到达地面的剩余时间(remaining time)。如果拉平阶段还没有达到，则该剩余时间将等于从拉平高度到地面经过所花费的全部时间。
同时增加这两个时间导致飞行器从当前实际高度到达地面所花费的最小时间可以预期。
在另一个实施方式中，额外的信息可以用于进一步提高方程式1的计算。例如，飞行器的飞行航迹角(FPA)θ可用于更好地估计飞行器当前正如何下降，并且该信息可用于预测飞行器是否或多或少可能截断边界下降路线。飞行器的FPA是飞行器的飞行路线和水平面之间形成的角，其区别于飞行器的节面角(pitch angle)，后者更与飞行器本身的方位而不是飞行路线有关。返回说明性实施例，可以假设飞行器将沿着FPA行进某一段时间(例如五秒)。可以假设更短或更长的时间段，这取决于高度或其它预先确定的考虑事项。使用假设的时间段，并记住着陆的最短时间34基于飞行器的垂直运动，可以计算飞行路线的垂直矢量。换句话说，如果假设FPA继续不改变持续例如五秒，将该时间乘以FPA的正弦将显示五秒的哪一部分将花费在垂直地下降而不是水平地下降。然后，这个第三项可作为在从当前高度着陆之前的额外时间长度加入到公式。
方程式1B：
在方程式1B中，前两项与方程式1的那些相同。第三项考虑FPA(θ) 并计算前瞻(lookahead)时间(时间前瞻)的垂直矢量。前瞻时间可以是任何适合的值。例如，基于任何适合的因素，前瞻时间可以是五秒、两秒或可变数字。在一些实例中，当飞行器在接近高度和拉平高度之间时，前瞻时间可以基于与方程式1A相似的方程式计算。例如：
方程式1C：
这里，前瞻时间(时间前瞻)在由以下下面两个常量限制的范围内连续变化：接近高度处的前瞻时间(时间接近)，例如五秒；和拉平高度(时间F)处的前瞻时间，例如两秒。如方程式1C中显示，并且与方程式1A 相似，该实施方式中的前瞻时间基于接近-到-拉平窗内飞行器的高度作为一种插值变化。拉平高度之下，前瞻时间可以变化或者可以是常量。例如，前瞻时间可在时间F处保持不变。
飞行器到达给定目标LTD点的时间可以使用以下方程式计算。
方程式2：
这里，至给定LTD点的时间可以通过将从飞行器的地理位置20到该LTD 点的距离除以飞行器的当前地速(地速A)确定。这是简单的(时间＝距离/速度)方程式。可以对多个感兴趣的LTD点计算时间。例如，可以计算对应于到达计划LTD点的时间30和/或到达最大制动LTD点的时间32等的时间
如上所述，其它信息可用于进一步提高或改进方程式2中确定的值。如解释的，FPAθ可用于基于飞行器的目前下降角分析形势。由于至目标LTD点的时间基于水平距离确定，前瞻时间的水平矢量可计算并在公式中考虑。例如，方程式2的改进版本可以包括以下。
方程式2A
在方程式2A中，项与方程式2的项相同。第二项考虑FTP(θ)并计算前瞻时间(时间前瞻)的水平矢量。前瞻时间可以是任何适合的值。例如，前瞻时间可以是五秒。对于方程式1B和2A，必需使用相同的前瞻时间，因为这两个所得的值将在稍后步骤中直接比较。
一旦这些值被确定，可以如下面方程式中显示的，比较时间。注意，可以参考方程式1和方程式2，但是方程式1B和2A可代替使用，这取决于设计偏好。还应当理解方程式1旨在与方程式2一起使用，并且方程式1B旨在与方程式2A一起使用。
方程式3：
着陆时间最小值≤至目标LTD点的时间
方程式4：
着陆时间最小值≤(至目标LTD点的时间-限度)
步骤116包括使用最大制动LTD点28作为目标LTD点对方程式3进行比较。如果着陆的最短时间34大于到达最大制动LTD点的时间32，则步骤118包括向操纵者发出警报。该警报可以采取视觉和听觉警告的形式，和/或可以包括警告或劝诫短语比如“跑道太短”和/或“停下”。
步骤120包括使用最大制动LTD点28作为目标LTD点对方程式4进行比较，并且包括预先确定的限度时间。换句话说，着陆的最短时间在至目标LTD点的时间的某一限度内。例如，这可以进行以允许操纵者在实际的不安全条件存在之前具有采取校正动作的时间。因此，可以使用任何适合的限度。例如，可以使用五秒至十秒限度。如果着陆的最短时间34在到达最大制动LTD点28的时间32的限度(例如五秒)内，则步骤122包括基于该条件确定系统是否需要告诫警报。例如，如果告诫警报由于另一条件——比如下面步骤126中描述的——已经正在被提供，则没有必要进一步行动。另一方面，如果需要告诫警报并且还没有提供，那么步骤124包括向操纵者提供告诫级警告。例如，可以呈现视觉或听觉告诫，其可包括短语比如“小心短跑道”和/或“短跑道”。
步骤126包括使用计划的LTD点26作为目标LTD点对方程式3进行比较。如果着陆的最短时间34大于到达计划的LTD点的时间30，则步骤 124(上面描述)包括向操纵者发出警报。
步骤128包括使用计划的LTD点26作为目标LTD点对方程式4进行比较，并且还包括预先确定的限度时间。如以上所描述，可以使用任何适合的限度。例如，可以使用五秒至十秒限度。如果着陆的最短时间34在到达计划的LTD点26的时间30的限度(例如五秒)内，则步骤130 包括向操纵者提供劝告警报。例如，可以呈现视觉和/或听觉劝告，其可包括短语比如“长着陆”。
这些步骤可以重复，在每个循环中或如期望的动态更新数据。例如，高度、着陆性能和/或最大期望下降速度可以周期性地(例如一次/ 秒)更新。因此，返回参考图1，当更新着陆性能22和24时，LTD点26 和28可以朝向和远离跑道的终点移动，并且一个或多个曲线36的斜率可以取决于条件动态地改变。每个循环可以重复步骤112，并且一旦确定飞行器在地面上，可以关闭或禁止该过程。
实施例3
该实施例描述了适合执行方法100的说明性着陆报警系统200，以及各说明性部件之间的关系；参见图3。
在该实施例中，系统200包括多功能控制和显示单元(MCDU)202、飞行管理计算机(FMC)204、TAWS计算机206、大气数据惯性参考单元(ADIRU)208、显示器210和飞行甲板音频系统212。
操纵者可以经由MCDU 202输入信息由FMC 204使用，并且因此 MCDU 202将与FMC204通信。例如，操纵者可以输入数据比如跑道情况、自动制动器设置、反推力装置使用和/或类似物。这些数据点可以由FMC利用来计算停止距离(着陆性能)。在一些实例中，着陆性能代替地由操纵者测定并直接输入。操纵者也可以输入其它数据比如空速校正值。MCDU202可包括能够通信信息至FMC的任何适合的用户界面。
FMC 204可包括典型的飞行管理计算机或系统，并且可以包括任何适合的计算器，其配置为基于由操纵者和/或其它传感器和/或部件输入的因素测定着陆性能。FMC 204可提供着陆性能值至TAWS 206。
TAWS 206可包括任何适合的地形感知和警告系统。例如，TAWS 206可包括加强的近地警告系统(EGPWS)。TAWS 206可被配置为从 FMC接收着陆性能数据以及从ADIRU接收环境和其它数据，比如地速、 FPA和风信息。然后，TAWS 206可以计算警报范围(envelope)，即以上描述的各种计算值，其确定何时以及是否警报得以保证。一旦警报被确定是必要的，则TAWS可以经由视觉显示系统210比如主飞行显示器(PFD)或平视显示器(HUD)和/或经由音频系统212通信所述警报至操纵者。
实施例4
该实施例描述适合与实施例1至3中描述的着陆警报系统一起使用的显示器300；参见图4A-4C。
类似于以上简要描述的显示器210，一个或多个警报可以通过可视显示器单元比如显示器300呈现给操纵者。显示器300可以是飞行员熟悉的典型的滑道显示器的修改版本。
显示器300可包括屏幕302，其上是实际滑行路线(glide path)指示器 304、指示器304上面或下面的多个规律地隔开的圆点306、指示期望滑道的滑道指针308和一个或多个警报指示器比如告诫指示器310和警告指示器312。
实际滑行路线指示器304指示如行进方向中观察的飞行器的实际滑行路线，并且因此相对于屏幕302固定，屏幕302相对于飞行器固定。圆点306是固定的并且被规律地隔开以提供自中央指示器(304)变化的指示。指示器304和圆点306在屏幕302上不移动，而是提供关于飞行器的参考系，在其上其它信息可以叠加。
滑道指针308，这里显示为钻石形图标，视觉上指示期望滑行路线相对于飞行器实际路线的位置。例如，当指针308如图4B中所显示低于指示器304时，这向操纵者指示需要校正，比如使飞行器的前缘端下降，使得实际滑行路线实际下降以满足期望的滑行路线。在采取上述行动之后，指针308可以叠加在指示器304上，如图4A中显示。如果继续行动，指针308可以继续上升，指示飞行器目前低于期望滑行路线。
相似地，指示器310和312可以“浮”在显示器上。不是指示接近期望的滑行路线，这些警报可以指示接近图1中显示的曲线36之一。换句话说，如果告诫指示器310接近路线指示器304，如图4C所示，其指示飞行器正在接近，例如，边界路线46。同样地，如果告诫指示器310 通过路线指示器304的下面并且警告指示器312接近中心，则飞行器在限度内并且正在接近，例如，边界路线42。其它视觉和/或听觉警报可以伴随每种情况。
实施例5：
该实施例描述依据本公开方面的数据处理系统900。在这个实施例中，数据处理系统900是用于实施图1中系统10、图2中方法100和/ 或图3中系统200的部分的说明性数据处理系统；参见图5。
在此说明性实施例中，数据处理系统900包括通信框架902。通信框架902提供处理器单元904、存储器906、永久存储体908、通信单元910、输入/输出(I/O)单元912和显示器914之间的通信。存储器 906、永久存储体908、通信单元910、输入/输出(I/O)单元912和显示器914是经由通信框架902通过处理器单元904可访问的资源的实例。
处理器单元904用来运行可以载入存储器906的软件的指令。处理器单元904可以是多个处理器、多元处理器核心或一些其它类型的处理器，这取决于具体的实施。进一步，处理器单元904可以使用许多多相处理器系统实施，其中主处理器与第二处理器存在于单一芯片上。作为另一个说明性实例，处理器单元904可以是包含相同类型的多个处理器的对称的多元处理器系统。
存储器906和永久存储体908是存储设备916的实例。存储设备是任一块硬件，其能够储存信息，比如，例如，不限制于数据、函数形式的程序代码以及其它临时基础或永久基础的适合的信息。
在这些实例中，存储设备916也可被称为计算机可读存储设备。例如，在这些实例中，存储器906可以是随机存取存储器或任何其它适合的短暂的或非短暂的存储设备。永久存储体908可以采用各种形式，这取决于具体的实施。
例如，永久存储体908可包含一个或多个部件或设备。例如，永久存储体908可以是硬盘、闪存、可重写光盘、可重写磁带或以上的一些组合。永久存储体908使用的介质也可以是可拆卸的。例如，可移动的硬盘可用于永久存储体908。
在这些实例中，通信单元910提供与其它数据处理系统或设备的通信。在这些实例中，通信单元910是网络接口卡。通信单元910可以通过使用物理的或无线通信链路或其二者提供通信。
输入/输出(I/O)单元912允许利用可以连接至数据处理系统900 的其它设备输入和输出数据。例如，输入/输出(I/O)单元912可以通过键盘、鼠标和/或一些其他适合的输入设备为用户输入提供连接。进一步，输入/输出(I/O)单元912可以发送输出至打印机。显示器914 为用户提供显示信息的机构。
操作系统、应用和/或程序的指令可以位于存储设备916中，其通过通信框架902与处理器单元904通信。在这些说明性实例中，指令是以函数形式在永久存储体908中。这些指令可以通过处理器单元904 载入存储器906中用于执行。不同实施方式的过程可以通过处理器单元904使用计算机实施的指令执行，所述指令可位于存储器比如存储器906中。
这些指令被称为程序指令、程序代码、计算机可用的程序代码或计算机可读程序代码，其可以通过处理器单元904中的处理器读取并执行。不同实施方式中的程序代码可呈现在不同的物理或计算机可读存储介质比如存储器906或永久存储体908中。
程序代码918，比如着陆警报程序，以函数形式位于可选择性地拆卸的计算机可读介质920上，并且可以通过处理器单元904载入或转移至数据处理系统900用于执行。在这些实例中，程序代码918和计算机可读介质920形成计算机程序产品922。在一个实例中，计算机可读介质920可以是计算机可读存储介质924或计算机可读信号介质 926。
计算机可读存储介质924可包括，例如，插入或放置在驱动器或其它设备内——其为永久存储体908的部分——的光盘或磁盘，用于转移到存储设备——其是永久存储体908的部分，比如硬盘上。计算机可读存储介质924也可以采取永久存储体的形式，比如硬盘、拇指驱动器或闪存，其连接至数据处理系统900。在一些例子中，计算机可读存储介质924可以不是可从数据处理系统900拆卸的。
在这些实例中，计算机可读存储介质924是用于储存程序代码918 的物理的或有形的存储设备，而不是传播或传输程序代码918的介质。计算机可读存储介质924也被称为计算机可读有形存储设备或计算机可读物理存储设备。换句话说，计算机可读存储介质924是可以被人触摸的介质。
可选地，程序代码918可以使用计算机可读信号介质926被转移到数据处理系统900。计算机可读信号介质926可以是，例如，包含程序代码918的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质926可以是电磁信号、光信号和/或任何其它适合类型的信号。这些信号可以通过通信链路，比如无线通信链路、光纤光缆、同轴电缆、有线和/或任何其它类型的通信链路，进行传输。换句话说，在说明性实例中，通信链路和/或结合可以是物理的或无线的。
在一些说明性实施方式中，程序代码918可以经由网络从另一设备或数据处理系统通过计算机可读信号介质926下载至永久存储体 908，在数据处理系统900内使用。例如，服务器数据处理系统中的计算机可读存储介质中储存的程序代码可以从服务器经由网络下载至数据处理系统900。提供程序代码918的数据处理系统可以是服务器计算机、客户端计算机或能够储存并传输程序代码918的一些其它设备。
对数据处理系统900阐明的不同部件不意味着对可实施不同实施方式的方式提供结构限制。不同的说明性实施方式可以在数据处理系统中实施，所述数据处理系统包含除了和/或代替对数据处理系统900 阐明的那些部件之外的部件。图5中显示的其它部件可以不同于所显示的说明性实施例。不同的实施方式可以使用能够运行程序代码的任何硬件设备或系统实施。作为一个实例，数据处理系统900可包括与无机部件整合的有机部件和/或可完全地由除人之外的有机部件构成。例如，存储设备可由有机半导体构成。
在另一个说明性实例中，处理器单元904可以采取具有电路——其被制造或被配置用于具体用途——的硬件单元的形式。这种类型的硬件可执行操作而不需要程序代码从被配置为执行操作的存储设备载入存储器中。
例如，当处理器单元904采取硬件单元的形式时，处理器单元904 可以是电路系统、专用集成电路(ASTC)、可编程逻辑设备或被配置为执行许多操作的一些其它适合类型的硬件。利用可编程的逻辑设备，该设备被配置为执行许多操作。该设备可在以后的时间重新配置或者可以永久地被配置为执行许多操作。可编程的逻辑设备的实例包括，例如，可编程的逻辑阵列、可编程的阵列逻辑(programmable array logic)、现场可编程的逻辑阵列、现场可编程的门阵列和其它适合的硬件设备。利用这种类型的实施，可以省略程序代码918，因为用于不同实施方式中的过程在硬件单元中实施。
在仍然另一个说明性实例中，处理器单元904可以使用在计算机中发现的处理器和硬件单元的组合实施。处理器单元904可具有许多硬件单元和许多被配置为运行程序代码918的处理器。利用该描绘的实例，一些过程可以在许多硬件单元中实施，而其他过程可以在许多处理器中实施。
在另一个实施例中，总线系统可用于实施通信框架902并且可以由一个或多个总线比如系统总线或输入/输出总线构成。当然，总线系统可以使用在连接至总线系统的不同部件或设备之间提供数据转移的任何适合类型的结构实施。
另外地，通信单元910可包括许多传输数据、接收数据或传输和接收数据二者的设备。通信单元910可以是，例如，调制调节器或网络适配器、两个网络适配器或其一些组合。进一步，存储器可以是，例如，存储器906或高速缓冲贮存器，比如在接口和存储控制集线器(hub)发现的，其可以存在于通信框架902中。
本文中描述的流程图和方框图阐明依据各种说明性实施方式的系统、方法以及计算机程序产品的可能实施的结构、功能和操作。就此而言，流程图或方框图中的每个方框可代表模块、段或代码部分，其包括一个或多个可执行的指令，用于实施规定的逻辑功能或多个功能。还应当注意，在一些可选的实施中，方框中标记的功能可以不以附图中标记的顺序发生。例如，连续显示的两个方框的功能可基本上同时被执行，或者方框的功能有时可以以相反的顺序执行，这取决于包含的功能。
实施例6
这部分描述着陆警报系统的额外部分和特征，非限制地作为一些列编号的段落呈现。这些段落的每一个可以与一个或多个其它段落结合，和/或与本申请中别处的公开内容结合，其包括以任何适合的方式在交叉引用中通过引用并入的材料。下面的一些段落明确地引用并进一步限制其它段落，其非限制性地提供一些适合组合的实例。
A.在计算机系统中实施的辅助飞行器着陆的方法，该方法包括在飞行器接近着陆在跑道上期间确定跑道上的目标降落点，该目标降落点被计算以允许在到达跑道的终点之前停止飞行器；确定边界下降路线，其被配置为在目标降落点处或其之前允许飞行器安全接近并降落在跑道上；以及响应飞行器在边界路线的选择限度内横过，向飞行器的操纵者发出警报。
B.段落A的方法，其中目标降落点被计算为跑道上的最迟降落点，其将使用最大减速能力允许安全着陆并停止飞行器。
C.段落A的方法，其中目标降落点被计算为跑道上的最迟降落点，其将使用小于最大减速能力的计划减速允许安全着陆并停止飞行器。
D.段落A的方法，其中选择限度是非零时间段，并且向操纵者发出警报包括提供告诫或劝告警报。
E.段落A的方法，其中边界下降路线对应于飞行器的最大可允许的下降速度。
F.段落E的方法，其中飞行器的最大可允许的下降速度根据高度变化。
G.段落A的方法，其中目标降落点计算以预先确定的间隔动态地更新。
H.段落A的方法，其中边界下降路线以预先确定的间隔动态地更新。
I.段落A的方法，其中边界下降路线的接近度至少部分通过分析飞行器的当前飞行航迹角确定。
J.辅助飞行器着陆的方法，该方法包括在飞行器接近着陆在跑道上期间基于飞行器特性和当前着陆情况测定在跑道上的最迟降落点，该最迟着陆在被计算以允许到达跑道的终点之前停止飞行器；通过计算机处理器将估计的着陆飞行器的最短时间(T1)与估计的到达最迟降落点的时间(T2)进行比较；以及当T1预计在T2的规定限度内时向飞行器的操纵者发出警报。
K.段落J的方法，其中T2使用飞行器的当前地速进行估算。
L.段落J的方法，其中T1使用最大可允许的下降速度进行估算。
M.段落J的方法，其中警报步骤包括当T1预计大于T2时提供警报信号。
N.段落J的方法，其中测定步骤包括假设跑道上的计划减速小于飞行器的最大减速。
O.段落J的方法，进一步包括接收以下输入的一个或多个：(a) 跑道情况，(b)自动制动器设置，(c)反推力装置使用，(d)着陆性能计算，和(e)空速校正值。
P.段落J的方法，进一步包括在滑道指示器上显示警报指示。
Q.段落J的方法，其中T1使用飞行器的当前飞行航迹角进行计算。
R.辅助飞行器着陆的计算机系统，该计算机系统包括处理器；与处理器通信的存储器；和着陆警报程序，其包括存储器之中储存的由处理器执行以进行以下步骤的多个指令：在飞行器接近着陆在跑道上期间测定跑道上的最迟降落点，该最迟降落点被计算以允许在到达跑道的终点之前停止飞行器，比较估计的着陆飞行器的最短时间(T1) 与估计的到达最短降落点的时间(T2)，以及当T1预计在T2的规定限度内时向飞行器的操纵者发出警报。
S.段落R的系统，其中指令进一步被执行以便以选择的间隔动态地更新T1和T2。
T.段落R的系统，进一步包括与处理器通信的显示器，该显示器被配置为基于T1和T2之间的关系视觉上指示警报。
优点、特征、益处
本文表述的用于防止跑道偏离的着陆警报系统的不同实施方式提供超过已知方案的数个优点。例如，本文描述的着陆警报系统的说明性实施方式允许实际的跑道情况和其它实时因素被以动态方式考虑。另外地，本文描述的着陆警报系统的说明性实施方式允许基于直观的边界下降路线的接近度和并入常用显示器的相同信息的直观显示，向操纵者发出警报，等等益处。没有已知的系统或设备可以执行这些功能，特别是利用通常例如在商业飞行器中存在的现有计算机系统。因此，本文描述的说明性实施方式对于辅助商业飞行器的着陆是特别有用的。然而，不是所有本文描述的实施方式都提供相同的优点或相同程度的优点。
结论
以上陈述的公开内容可以包含具有独立应用的多个不同的发明。虽然这些发明的每一个都已经以其优选的形式(一个或多个)被公开，但是如本文公开并阐明的其具体实施方式不被以任何限制意义考虑，因为许多变体是可能的。本发明的主题包括本文公开的各种元件、特征、功能和/或性能的所有新型和不显而易见的组合以及子组合。所附权利要求特别指出被认为是新型的和不显而易见的某些组合以及子组合。在特征、功能、元件和/或性能的其它组合和子组合中体现的发明可以在来自本申请或相关申请的申请要求优先权的申请中要求保护。这样的权利要求书，无论是否涉及不同发明或相同发明，并且无论在范围上比原权利要求书更宽、更窄、相同或不同，也被认为包括在本公开的发明主题之内。

Claims (8)

1.辅助飞行器(12)着陆的计算机实施的方法(100)，所述方法包括：
在所述飞行器接近着陆在跑道(14)上期间，基于飞行器特性和当前着陆情况测定在所述跑道上的最迟降落点(26或28)，所述最迟降落点被计算以允许在到达所述跑道的终点(18)之前停止所述飞行器，
通过处理器单元(904)将估计的着陆所述飞行器的最短时间T1与估计的到达所述最迟降落点的时间T2进行比较(116、126)，其中T1基于所述飞行器的最大可允许的下降速度和所述飞行器的当前高度进行测定，和其中T2基于所述飞行器的当前地速和所述飞行器距所述最迟降落点的地理距离进行测定；
确定边界下降路线，其被配置为在目标降落点处或其之前允许所述飞行器安全接近并降落在所述跑道上，其中所述目标降落点被计算为所述跑道上的所述最迟降落点；
响应所述飞行器在所述边界下降路线的选择限度内横过，向所述飞行器的操纵者发出警报；
响应T1在T2的预定限度内，向所述飞行器的操纵者发出警报(122、130)；和
响应T1大于T2，向所述飞行器的操纵者发出警报(118、124)。
2.权利要求1所述的方法(100)，其中所述测定在所述跑道上的最迟降落点的步骤包括假定在所述跑道(14)上的计划减速小于所述飞行器(12)的最大减速。
3.权利要求1所述的方法(100)，进一步包括接收(104)以下输入的一个或多个：(a)跑道情况，(b)自动制动器设置，(c)反推力装置使用，(d)着陆性能计算，和(e)空速校正值。
4.权利要求1所述的方法(100)，进一步包括在滑道指示器上显示警报指示。
5.权利要求1所述的方法(100)，其中T1使用所述飞行器(12)的当前飞行航迹角(θ)进行估算。
6.用于辅助飞行器(12)着陆的数据处理系统(900)，所述数据处理系统包括：
处理器单元(904)；
存储器(906)，其配置为与所述处理器单元通信；和
着陆警报程序(918)，其包括配置为由处理器单元执行的储存在所述存储器中的多个指令以进行以下步骤：
在所述飞行器接近着陆在跑道(14)上期间，基于飞行器特性和当前着陆情况测定所述跑道上的最迟降落点(26或28)，所述最迟降落点被计算以允许在到达所述跑道的终点(18)之前停止所述飞行器，
比较(116、126)估计的着陆所述飞行器的最短时间T1与估计的到达所述最迟降落点的时间T2，其中T1基于所述飞行器的最大可允许的下降速度和所述飞行器的当前高度进行测定，和其中T2基于所述飞行器的当前地速和所述飞行器距所述最迟降落点的地理距离进行测定；
确定边界下降路线，其被配置为在目标降落点处或其之前允许所述飞行器安全接近并降落在所述跑道上，其中所述目标降落点被计算为所述跑道上的所述最迟降落点；
响应所述飞行器在所述边界下降路线的选择限度内横过，向所述飞行器的操纵者发出警报；
响应T1在T2的预定限度内，向所述飞行器的操纵者发出警报(122、130)；和
响应T1大于T2，向所述飞行器的操纵者发出警报(118、124)。
7.权利要求6所述的系统(900)，其中所述指令被进一步执行以便以选择的间隔动态地更新T1和T2。
8.权利要求6所述的系统(900)，进一步包括：
与所述处理器单元(904)通信的显示器(914、300、210)，所述显示器被配置为基于T1和T2之间的关系视觉上指示警报。
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