CN106297421A - 改善机场交通管理的飞行器系统和方法 - Google Patents

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CN106297421A CN201610642257.6A CN201610642257A CN106297421A CN 106297421 A CN106297421 A CN 106297421A CN 201610642257 A CN201610642257 A CN 201610642257A CN 106297421 A CN106297421 A CN 106297421A
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Abstract

本发明一般地涉及改善机场交通管理的飞行器系统和方法。一种飞行器系统包括处理单元，其配置为在机场的地面操作期间识别机场标志。所述处理单元进一步配置为在相对于机场标志的预定位置，基于机场标志自动地生成报告消息。该飞行器系统进一步包括通信单元，其耦合到处理单元并且配置为发送所述报告消息。

Description

改善机场交通管理的飞行器系统和方法
技术领域
本发明一般地涉及改善机场交通管理的飞行器系统和方法。
背景技术
在机场环境中，空中交通管制和个体的飞行器使用各种各样的系统和协议以试图有效地在无事故的情况下协商机场跑道和滑行道。例如，飞行器系统可以包括具有机场移动地图显示器的合成视觉系统(SVS)，其在显示器上呈现来自机场地图数据库(airportmapping database)的数据，以改善空中交通管制和/或飞行器操作者的态势感知。空中交通管制系统可以包括机场地面检测设备(ASDE-X)、机场移动区域安全系统(AMASS)、和/或机场地面监视能力系统(ASSC)，其可以检测和显示地面交通。在一些系统中，空中交通管制和飞行器可以使用安装在机场内不同位置的灯光、标记和标示来协助机场交通的有序管理。然而，一些常规系统在低能见度条件期间的实施可能更具挑战性，其中飞行器操作者和/或空中交通管制可能难以识别有关功能以及生成适当响应。虽然常规显示系统提供关于飞行环境的各种类型的信息，但是这样的显示器和相关联的系统在机场环境期间可能没有帮助。
因此，期望提供改善态势感知并且协助机场环境中的飞行器操作者和/或空中交通管制以改善机场交通的管理的系统和方法。此外，根据随后的本发明的详细描述和所附权利要求，结合附图和本发明的此背景技术，本发明的其他可取的特征和特性将变得显而易见。
发明内容
根据一个示例性实施例，一种飞行器系统包括处理单元，其配置为在机场的地面操作期间识别机场标志。所述处理单元进一步配置为在关于机场标志的预定位置，基于机场标志自动地生成报告消息。所述飞行器系统进一步包括通信单元，其耦合到处理单元并且配置为发送所述报告消息。
根据本发明的另一个示例性实施例，提供一种用于报告飞行器位置信息的方法。所述方法包括在地面操作期间通过飞行器识别机场标志，格式化与机场标志相关的消息，并且当到达关于机场标志的预定位置时，基于机场标志发送消息以报告有关飞行器的位置信息。
附图说明
下面将结合以下附图对本发明进行描述，其中相似的数字表示相似的元件，并且其中：
图1是适合使用根据示例性实施例的飞行器系统和方法的机场地面环境；
图2是根据示例性实施例的飞行器系统的功能框图；
图3是根据示例性实施例的管理机场交通的方法的流程图；以及
图4是可以根据示例性实施例的图2的系统和图3的方法而生成的简化交通显示。
具体实施方式
下面的具体实施方式在本质上仅仅是示例性的，并且未意图限制本发明或者本发明的应用和使用。此外，未意图受到在前述背景技术或以下具体实施方式中所提出的任何理论的约束。
概括地，本文所述的示例性实施例提供了用于管理机场交通的飞行器系统和方法。更具体地，系统和方法(例如，利用传感器或数据库数据来)检测和识别机场标志。当到达指定标志处或指定标志之前的预定位置时，飞行器系统生成并发送与机场标志相关的消息到空中交通管制和/或其他飞行器操作者。这个信息可以协助飞行器操作者(例如，飞行器飞行员或飞行器机组人员)和/或空中交通管制来定位飞行器和采取适当行动。
图1是机场环境(或机场地面环境)100的简化图，诸如下面所讨论的飞行器系统和方法可以在其中操作的机场环境。如图所示，机场环境100可以包括一个或多个飞行器110以及滑行道120。飞行器110可以在机场环境100中以各种模式进行操作，包括起飞、滑行、滑跑或空闲。在图1的特定情境下，飞行器110在滑行道120上航行。一般情况下，当飞行器110在机场环境100中移动或静止在地上时，飞行器110被认为是进行“地面操作”。如所示，并且如下面更详细的讨论，飞行器110可以与空中交通管制130和/或其他飞行器操作者进行通信。
如对于许多机场环境是典型的是，图1还描绘了各种类型的标示、标记和灯光以协助操作者(例如，飞行员)进行机场导航。一般来说，被安装、绘画、或以其他方式在机场提供的此类信息可以被称为“机场标志”。例如，图1的机场环境100包括地理位置标记150、飞行许可条(clearance bar)152、以及中间保持位置标记154。图1中其他类型的机场标志包括滑行道中线灯156、滑行道中线标记158、以及标示160。可以提供其他类型的机场标志。
简单地说，地理位置标记150指示机场地面上的特定位置，并且可以起空中交通管制位置报告点和/或保持点的作用。在实践中，每个地理位置标记150可以是由黑色和白色圆圈标出轮廓的粉色圆圈，并且被以字母、数字或其两者来指定。保持位置标记154是地面标记，其指示飞行器的保持位置，并且可以与飞行许可条152和/或地理位置标记150核对。图1中所描绘的保持位置标记154可以被视为中间位置保持标记。也可以视情况提供其他类型的保持标记或停止标记(诸如，跑道保持位置标记、ILS/MLS保持位置标记等)。飞行许可条152可以与地理位置标记150和/或中间保持位置标记154搭配。特别地，作为来自FAA的规定的示例，对于指定用于能见度低于600RVR的滑行路线，地理位置标记可以与中间保持位置标记以及由三个黄色灯光形成的飞行许可条搭配。本文所讨论的示例性实施例还可以适用于其他情境。
虽然没有示出，但是其他类型的机场标志可以包括跑道入口标记、跑道名称标记、跑道瞄准点标记、跑道着陆区域标记、跑道中线标记、跑道边线标记、跑道灯光、以及各种类型的标示。机场标志可能受制于由国际民航组织和/或联邦航空管理局所提出的标准和要求。图1中所描绘以及下面所讨论的机场标志仅仅是示例，并且下面讨论的示例性实施例适用于任何合适类型的机场标志。
在很多机场环境中，个体的飞行器和空中交通管制使用机场标志来确保交通流的有序管理。例如，某些标记可能需要对飞行器的部分的特定动作，诸如来自空中交通管制的暂停、停止、报告、和/或等待肯定飞行许可或其他指令。在低能见度情况(诸如雪或雾)期间，机场标志对飞行器操作者来说可能很难从视觉上识别。下面讨论的示例性实施例解决了这些挑战。
在一个示例性实施例中，在低能见度条件下机场标志可以起机场地面管理指导和控制系统(SMGCS)的部分的作用，其中地理位置标记150是沿着低能见度路线的位置报告点，其协助空中交通管制跟踪飞行器的位置，进而维持地面交通分离，避免任何潜在的跑道入侵，并且增强针对地面操作的交通流量，作为示例。如上所述，在一些十字路口，地理位置标记150可以与中间保持位置标记154以及飞行许可条152(例如，三个黄色灯光，在一个示例中)搭配。
图2是根据示例性实施例的飞行器系统200的框图。应当理解的是，出于解释和易于描述的目的，图2是系统200的简化表示。系统200的其他示例性实施例可以包括用于提供其他功能和特性的额外或其他装置和组件。系统200可以在飞行器(诸如直升机、飞机或无人驾驶交通工具)中使用。此外，系统200的示例性实施例还可以在航天器、船舶、潜艇和其他类型交通工具(包括陆地车辆)中使用。为简单起见，下面关于“飞行器”来描述示例性实施方式。
在图1所描绘的机场环境100中，系统200可以被安装在飞行器110中，以在机场地上的地面操作期间使用，特别是在低能见度条件期间来协助交通管理。如上所述，系统200可以用于在指定的机场位置(例如，位于或靠近地理位置标记处)识别、评估和报告位置，但是本文讨论的示例性实施例适用于任何类型的机场标志以及任何相关场景。在系统200组件的简要介绍之后，在下面提供关于系统200操作的附加细节。
如图2中所示，系统200包括以任何适当方式(诸如利用数据总线)耦合在一起的处理单元210、数据库220、导航系统230、飞行管理系统240、传感器250、通信单元260、和显示装置270。虽然图2中出现的系统200被布置为集成系统，但是系统200并未被如此限制以及还可以包括布置，由此系统200的一个或多个方面是单独的组件或位于飞行器上或飞行器外部的另一个系统的子组件。
处理单元210可以是与任何可适用的飞行器系统(例如，包括飞行管理系统240或单独的系统)相关联的计算机处理器。在一个示例性实施例中，处理单元210起至少接收和/或检索飞行器管理信息(例如，从飞行管理系统240)、导航和控制信息(例如，从导航系统230)以及机场、着陆、目标和/或地形信息(例如，从数据库220、传感器250和/或通信单元260)的作用。如下所描述，处理单元210还处理此信息以识别机场标志以及开始适当的行动，包括与空中交通管制或其他飞行器操作者进行通信。特别地，处理单元210可以基于机场标志，为空中交通管制或其他飞行器操作者而格式化适当消息，例如当靠近或到达指定机场标志时提供位置报告的有条件传输。
在一些实施例中，除其他功能外，下面讨论了进一步的细节，处理单元210可以另外计算和生成与飞行或机场环境相关联的显示命令。同样地，处理单元210可以起图形显示生成器的作用，以基于存储在处理单元210或在单独存储器组件中的算法或其他机器指令生成显示命令。处理单元210然后发送所生成的显示命令到显示装置270以便呈现给用户。在一些实施例中，系统200的处理单元210可以包括或者与合成视觉系统(SVS)、增强视觉系统(EVS)(或增强飞行视觉系统(EFVS))、或结合视觉系统(CVS)相集成。一般来说，SVS被配置为接收飞行管理信息和位置信息(例如，从导航系统230和飞行管理系统240)和地形信息或机场地势信息(通常从数据库220)以生成三维图像，所述三维图像示出了地势环境，从坐在飞行器驾驶舱中的人的视角看，飞行器通过所述地形环境而飞行或行驶。一般地，EVS接收飞行管理信息和位置信息(例如，从导航系统230和飞行管理系统240)和机场信息(通常从传感器250)以形成可以显示给飞行员的图像。CVS是EVS和SVS的组合，其中增强和合成元素的方面被显示在共同的显示器上。虽然处理系统210可以操作来向飞行器操作者和/或空中交通管制显示机场环境的方面，这种显示对于飞行器和空中交通管制之间消息的生成和接收并不是必要的。
根据实施例，处理单元210可以用通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、合适的可编程逻辑器件、离散门逻辑或晶体管逻辑、处理核心、离散的硬件组件或其任何组合来实施或实现。在实践中，处理单元210包括处理逻辑，其可被配置为执行与系统200的操作相关联的功能、技术以及处理任务或方法。计算机可读指令、固件和软件程序被有形体现在任何适当介质上，所述介质用于存储计算机可读指令，其包括但不限于，所有形式的非易失性存储器包括(举例来说并且不受限制)半导体存储装置，诸如EPROM、EEPROM和闪存装置；磁盘(诸如内部硬盘和可移动磁盘)；磁光盘；以及DVD盘。
虽然未示出，处理单元210可以包括耦合到处理单元210的用户接口，以允许用户与显示装置270和/或系统200的其他元件进行交互。用户接口可以被实现为小键盘、触摸板、键盘、鼠标、触摸面板、操纵杆、旋钮、行选择键或者适于接收来自用户的输入的另一合适装置。在一些实施例中，用户接口可以被结合到显示装置270中，诸如触摸屏。在进一步的实施例中，用户接口被实现为音频输入和输出装置，诸如扬声器、麦克风、音频转换器、音频传感器等。
数据库220耦合到处理单元210，并且可以是存储装置(例如，非易失性存储器、磁盘、驱动器、磁带、光存储装置、大容量存储装置等)，其存储数字机场、着陆、路径点、目标位置以及地形数据作为绝对坐标数据或作为飞行器位置的函数，其能够构建飞行器操作环境的合成或增强表示。例如，数据库220可以包括与机场地面标记、灯光和针对地面导航的标示相关联的信息。数据库220可以额外地包括关于机场标志评估和显示的其他类型的导航和/或操作数据。此外，鉴于标志的性质、能见度条件和其他注意事项，数据库220可以包括与机场标志的因果关系(consequence)相关联的数据。
数据库220中的机场数据可以从机场、跑道意识和咨询系统(RAAS)、机场地图数据库(AMDB)和/或联邦航空管理局(FAA)获得。机场数据还可以包括与机场相关联的地图和地势信息，其包括限定机场跑道和滑行道的数据，包括上述机场标志。这些数据可以用于识别机场标志，确定飞行器位置，以及通过监控和评估机场交通以其他方式协助操作者或空中交通管制，如下面所讨论的。数据库220中的数据可以在飞行前被上传或者从外部来源(诸如机场发射器或机载传感)接收。
导航系统230被配置为向处理单元210提供实时导航数据和/或关于飞行器操作的信息。导航系统230可以包括或与全球定位系统(GPS)、惯性参考系统(IRS)、大气数据航向参考系统(AHRS)、或者基于无线电的导航系统(例如，甚高频全向信标(VHF omni-directional radio range)(VOR)或长距离导航辅助设备(long range aid tonavigation)(LORAN))合作。导航系统230能够获得和/或确定飞行器的当前状态，包括位置(例如，经度和维度)、海拔或高出地面(above ground level)、空速、俯仰、滑翔范围、航向、以及其他相关飞行或操作信息。
飞行管理系统240支持导航、飞行计划和其他飞行器控制功能，以及提供实时数据和/或关于飞行器操作状态的信息。飞行管理系统240可以包括或以其他方式访问以下中的一个或多个：天气系统、空中交通管理系统、雷达系统、交通防撞系统、自动驾驶系统、自动推力系统、飞行控制系统、液压系统、气动系统、环境系统、电气系统、发动机系统，平衡系统、照明系统、机组报警系统，电子检查表系统、电子飞行包和/或其他合适的航空电子系统。例如，飞行管理系统240可以识别飞行器操作状态，诸如引擎操作和当前飞行器配置状态，包括关于当前襟翼配置、飞行器速度、飞行器俯仰、飞行器偏航、飞行器滚动等的信息。此外，飞行管理系统240可以识别或以其他方式确定在飞行器当前位置或附近的环境条件，诸如例如，当前温度、风速、风向、气压和湍流。飞行管理系统240还可以识别优化速度、剩余距离、剩余时间、交叉跟踪偏差、航行性能参数和其他行驶参数。
系统200可以包括或以其他方式接收来自一个或多个传感器250的信息。在一个示例性实施例中，传感器250可以包括配置用于检测源自飞行器外部的光签名(signature)的传感器，诸如可见低光电视相机、红外相机、以及毫米波(MMW)相机或能够检测可见光谱内部或外部的光的任何其他光感测装置。其他传感器250可以包括，例如，可以向系统200提供信息的雷达、激光雷达、声纳、和/或天气传感器。在一些实施例中，传感器250可以被结合到增强视觉系统、导航系统230和/或飞行管理系统240。如下面所描述，传感器250可以特别用以收集关于机场标志的信息。
通信单元260可以是用于发送信息到系统200和从系统200接收信息的任何合适装置。在一些实施例中，通信单元260可以被配置为接收无线电频率传输、卫星通信传输、光传输、激光传输、声波传输或数据链路的任何其他无线形式的传输。在一个示例性实施例中，通信单元260可以包括，例如，自动相关监视广播(ADSB)收发器。在一个示例性实施例中，通信单元260被配置为发送和/或接收来自机场和/或空中交通管制的信息。处理单元210和/或通信单元260可以包括通信管理单元(CMU)以促进在飞行器和空中交通管制之间发送和接收信息。
如下更详细的描述，通信单元260可以形成各种类型的通信系统的一部分，以及处理单元210被配置为适当地准备和格式化与各种类型的系统相关联的消息。例如，通信单元260、处理单元210和显示单元270可以操作为管制员飞行员数据链路通信(CPDLC)系统的部分，其使空中交通管制能够通过数据链路与一个或多个飞行器交换消息。除了空中交通管制外，根据本文所讨论的示例性实施例，通信单元260、处理单元210和显示单元270可以进一步操作来以任何合适的协议或系统与其他飞行器操作者交换消息。
一般地，CPDLC是飞行器和空中交通管制之间的视觉或基于文本的通信的格式或协议。例如，由处理单元210实现的CPDLC应用可以包括一组预定的消息元素，其可以对应于由空中交通管制程序通常采用的语音措辞(voice phraseology)。CPDLC系统能够发布很多不同类型的消息，包括水平分配、交叉约束、横向偏差，路线改变和飞行许可、速度分配、无线电频率分配以及对信息的各种要求，其可以被广播给指定区域内的每架飞行器，飞行器子集，或特定飞行器。类似地，CPDLC系统使飞行器能够响应消息、要求飞行许可和信息、报告信息以及声明/取消急救。除了预定义消息元素外，CPDLC消息还可以包括“自由文本”部分，其能够交换不符合预定格式的信息。CPDLC消息可以由处理单元210生成和格式化，并且由通信单元260发送。发送和/或接收的消息可以为飞行器操作者显示到装置270上。特别如下所述，系统200可以关于机场标志而发送和接收CPDLC消息给空中交通管制。这样的CPDLC消息可以在相对于机场标志的预定位置处自动生成和发送。
CPDLC消息可以通过未来航空导航服务(FANS)或航空电信网络(ATN)进行传送。FANS使用飞行器通信寻址与报告系统(ACARS)网络用于传送CPDLC消息，而ATN是高速数字网络，其可以通过传统ACARS网络提供更快的速度。一般来说，FANS ACARS和ATN网络使用直接数据链路系统用于飞行器和空中交通管制之间的短消息的传送。
系统200还包括耦合到处理单元210的显示装置270。显示装置270可以包括适于显示各种类型计算机生成的符号以及上述飞行信息的任何装置或设备。使用从数据库220、导航系统230、飞行管理系统240、传感器250和/或通信单元260检索(或接收)的数据，处理单元210执行一个或多个算法(例如，在软件中实现)以确定显示装置270上各种类型的所期望信息的位置。如上所述，处理单元210然后生成表示此数据的显示命令，并且发送显示命令到显示装置270。
在各种示例性实施例中，所渲染的图像可以是二维横向视图、二维垂直剖面视图或三维透视视图。可以提供能够视觉上地呈现多色或单色飞行信息给飞行员或其他飞行机组成员的任何合适类型的显示介质，诸如例如，各种类型的CRT显示器、LCD、OLED显示器、等离子显示器、投影显示器、HDD、HUD等。
因此，系统200用以特别是在低能见度操作期间在相对于机场标志的预定位置上生成自动位置报告消息，并且提供这些消息给空中交通管制以便协助飞行器操作者和/或空中交通管制进行飞行器导航和交通管理。下面参照图3提供了系统200的操作的更详细描述。
图3是用于监控机场交通的方法300的流程图。在一个示例性实施例中，方法300在飞行器上实现，尽管在其他实施例中，方法300可以从飞行器外部的操作者(诸如空中交通管制)的视角来实现。作为一个示例，方法300可以在图1的环境100中由图2的系统200来实现。照此，在下面的讨论中参考图1-3。应当领会的是，方法300可以包括任何数量的额外或替代任务，并且图3中所示出的任务无需按所图示的顺序执行。
在第一步骤305中，系统200被激活。在一个示例性实施例中，系统200可以在飞行器在机场环境100内进行地面操作的任何时候进行操作。在其他实施例中，系统200基于天气或能见度条件来进行操作。例如，如上所述，飞行管理系统240可以包括或能够访问来自天气系统的能见度数据，或者可以从空中交通管制接收这样的信息。作为响应，操作者可以手动地激活系统200或者系统200可以自动地开始操作。
在步骤310中，系统200用以识别机场标志，例如图1中所描绘的机场标志中的一个。系统200可以以任何适当方式来识别机场标志。在另一个示例性实施例中，系统200可以用传感器250中的一个(诸如形成增强视觉能力的部分的光学相机和/或红外传感器)来检测机场标志。在一个示例性实施例中，系统200可以基于(例如，由飞行管理系统240所提供的)飞行器当前位置以及数据库220中的机场数据来识别机场标志。在进一步的示例性实施例中，系统200可以通过基于来自传感器250的数据的图案和/或字符识别来识别机场标志。例如，系统200可以基于来自传感器250的传感器数据来确定标识了特定的机场标志的灯光的数量和排列。在一些实施例中，传感器数据可以与数据库220中的数据(诸如合成视觉数据)进行比较。在其他实施例中，可以用光学传感器数据来直接确定机场标志，例如，通过解析和识别包含在机场标志中的信息(诸如，字母数字标识符)。在识别机场标志的情况下，在一些示例性实施例中，系统200可以向飞行器操作者显示机场标志。例如，系统200可以在显示装置270上生成表示机场标志的合成图像或增强图像的显示信号。在一个示例性实施例中，机场标志可以被呈现在主飞行显示器上。
在步骤315中，系统200可以监控飞行器当前位置和机场标志之间的距离。在一个示例性实施例中，系统200可以基于飞行器的(例如，来自飞行管理系统240的GPS的)已知当前位置和机场标志的已知固定位置(例如，根据数据库220中存储的机场数据来确定)来确定这个距离。在其他示例性实施例中，系统200可以用传感器250中的一个或多个(例如，用雷达或红外传感器)来确定这个距离，当飞行器靠近所述标志时，所述传感器250中的一个或多个可以计算传感器和机场标志之间的距离。
事实上，步骤315引入了针对系统200的条件，其中只在到达预定位置时采取进一步的行动，如以下所描述。在一些示例性实施例中，步骤315可以被省略，以及方法300在步骤310中识别机场标志时可以立即继续进行后续步骤。
在步骤320中，当到达相对于机场标志的预定位置时，系统200确定飞行器的当前位置。预定位置可以是距机场标志的预定距离(例如，距机场标志100英尺)或者位于机场标志处(例如，距机场标志0英尺)。在一些示例性实施例中，系统200可以基于机场标志的固定位置(例如，基于在数据库220中存储的机场数据和传感器数据)来确定该位置。在其他示例性实施例中，所述位置可以由(例如)来自飞行管理系统240的GPS数据来确定。
在一个示例性实施例中，可以用地理位置标记来识别飞行器位置。在一些情境下，地理位置标记对应于在步骤310和315中识别和监控的机场标志。在其他实施例中，地理位置标记可以与步骤310和315中识别和监控的机场标志相关联或以其他方式与其搭配。例如，地理位置标记可以搭配中间保持位置标记和/或飞行许可条。因此，如果地理位置标记被识别为在步骤310和315中识别和监控的机场标志，那么系统200认识到中间保持位置标记连同飞行许可条也可能存在，使得其他报告步骤可能是必要或期望的，如下面所讨论。
在步骤325中，系统200可以视情况为空中交通管制或其他飞行器操作者准备报告消息。如上所述，当机场标志是地理位置标记时，这样的报告消息可能是必要或期望的。用于报告的协议或程序可以由机场、公司政策和/或政府监管来设定。在一个示例性实施例中，可以由系统200来自动生成报告消息和将报告消息发送到空中交通管制。换句话说，就飞行器操作而言不需要采取行动。在其他实施例中，消息可以由飞行器的操作者手动发起和/或根据来自空中交通管制的请求而生成。
在一个示例性实施例中，在步骤310、315、320和325中的机场标志(并因此，机场位置)可以由飞行器操作者来指定，例如基于在处理单元210的用户接口处的输入。例如，飞行器操作者可以识别飞行器标志的类型，其应该被识别、监控和报告给空中交通管制和/或其他飞行器操作者。在其他实施例中，这种指定可以由公司政策、规则和/或机场来设定。
在一个示例性实施例中，报告消息可以包括关于机场标志的识别和附加信息。如上所述，系统200可以从机场标志的图像、从数据库220或从其组合提取关于机场标志的信息，其中来自传感器150和来自数据库220的数据进行比较以确认机场标志。例如，处理单元210可以(例如)用光学字符识别算法从机场标志提取字母数字信息或其他类型的符号。
报告消息可以采取任何适合的格式。在一个示例性实施例中，消息可以是CPDLC消息。如上所述，CPDLC消息是基于文本的消息，其可以提供相对传统语音通信的优势，特别是相对于自动消息生成。
CPDLC消息可以具有以下格式：【飞行器呼号】【飞行器位置】【时间戳】【描述机场标志和/或相对于机场标志的位置的CPDLC自由文本】。例如，如果飞行器在4A GPM后面100米，CPDLC消息的自由文本部分可以被格式化为“在4A后面100米”。飞行器位置可以提供有经纬度坐标和/或其他格式，诸如相对于机场坐标。还可以提供任何其他合适的格式。CPDLC消息的自由文本部分可以提供方便的地方来描述与机场标志相关联的信息，其要被包含在CPDLC消息协议的其他预置消息元素中。
如上所述，所述消息可以包括从机场标志提取的信息，诸如从增强或合成视觉数据提取的字母数字信息或识别机场标志的其他特征，由传感器识别和/或从数据库检索的数据。这个信息可以被编码到CPDLC消息的自由文本部分，连同上述其他信息。在表1中，与各种类型的机场标志相关联的消息的自由文本部分的示例和/或描述仅作为可能自由文本的子集呈现在下面，其可以被发送以识别机场标志。
表1
在一些示例性实施例中，系统200可以还包括具有消息的机场标志图像。例如，处理单元210可以使用增强视觉系统和/或合成视觉系统以生成和/或增强合适的图像，其可以改善空中交通管制和/或操作者考虑机场标志的能力以。除上面讨论的CPDLC消息外或代替上面讨论的CPDLC消息，这样的图像可以通过无线媒介被发送，其中CPDLC消息的自由文本部分可以用于识别标志以及标志的字母数字部分。
在步骤330中，系统200发送报告消息到航空交通管制。如上所述，所述消息，特别是CPDLC消息，可以用FANS或ATN网络传输到空中交通管制，其可以把飞行器位置的更可靠和有效的报告提供给空中交通管制。由于此步骤，空中交通管制接收飞行器在预定位置的通知，例如在沿着SMGCS低能见度滑行路径的地理位置标记部分，从而确保空中交通管制意识到沿着针对飞行器的滑行路径的点序列。因此，空中交通管制可以解析或以其他方式解译和评估消息，并且视情况采取行动。例如，所述消息可以被结合到用于空中交通管制的交通显示器中，以查看和监控所有机场交通。这样的视角还可以作为交通显示的部分被提供给飞行器。
简要地参考图4，其是简化交通显示器400，其可以呈现给空中交通管制。如上所述，呈现在显示器400中的信息可以被解析或以其他方式至少部分基于方法300(图3)的消息而生成。显示器400仅是示例，以及可以提供来自所述消息的信息的其他使用或呈现。在一个示例性实施例中，显示器400可以是机场地面检测设备、X型(ASDE-X)系统或程序的部分。如图所示，交通显示器400可以类似具有机场各个方面表示的机场地图，机场各个方面包括建筑物402以及跑道和滑行道系统404。在这个示例中，跑道和滑行道系统404包括地理位置标记406，其提供位置坐标或机场内的位置，并且可以对应于上述地理位置标记150(图1)。显示器400可以进一步包括飞行器图标410、411、412，其表示正在机场内导航的飞行器的当前位置。可以提供关于每架飞行器的各种类型的信息。在一个示例性实施例中，来自步骤325和330中生成和发送的消息(例如，CPDLC消息)的信息可以呈现在显示器400中。例如，在图4中，与图标410相关联的飞行器已经发送消息到空中交通管制，并且作为响应，显示器400呈现消息信息420。在这个示例性实施例中，消息信息420包括机场标识符以及识别相对于机场标志的飞行器位置(例如，地理位置标记)的消息的自由文本部分。可以提供其他类型的信息。如上所述，这个信息可以根据来自飞行器的消息而被解析并且为了显示器400格式化。此外，在一些实施例中，消息的内容(例如，由于在消息中的报告位置和/或其他信息)可以生成警告430，其还可以被提供在显示器400上。可以提供视觉或听觉警告。
在步骤335中，系统200从空中交通管制接收适当确认或指令。例如，如果机场标志是保持位置，则可能必须从空中交通管制接收适当的飞行许可以继续进行。如果不需要或者不期望飞行许可，那么该步骤可以省略。可替代地或此外，系统200可以用合规性消息和/或其他消息来响应空中交通管制指令。在一些示例性实施例中，系统200可以向操作者显示警告。这种警告可以由系统200自动生成，或者所述警告可以基于来自空中交通管制的通信。
因此，示例性实施例可以减少飞行器操作者的工作量，并且协助空中交通管制在低能见度操作下更有效地跟踪飞行器。例如，上述一个特定示例性实施例可以提供飞行器位置的自动报告给空中交通管制，例如包括当到达地理位置标记时使用CPDLC。除了地理位置标记外，示例性实施例可以适用于其他类型的机场标志，诸如ILS临界区域、滑行道表面绘画位置标志、跑道入口标记、跑道瞄准点、保持位置标记等，使得当在机场地面导航期间飞行器到达这些点的每个时，可以告知空中交通管制。示例性实施例可以是对现有系统的增强，现有系统诸如霍尼韦尔SmartViewTM系统。
此外，示例性实施例在很少或没有就飞行器和/或机场而言的附加硬件的情况下提供改善的地面操作。例如，示例性实施例可以不需要额外的发射机形式的硬件，其用沿着机场灯光、标示和标记的安装在机场地面上的指定位置来编码，也不需要飞行器上的额外设备，因为很多飞行器已经配备了用于其他目的的红外相机和合成视觉数据库。然而，这些方面可以被视情况结合到示例性实施例中。又例如，示例性实施例可以不需要额外的通信硬件或协议，因为示例性实施例可以使用CPDLC消息和/或现有网络。
示例性实施例可以提供更可靠和更快速的位置报告传输到空中交通管制或其他飞行器，从而能够更可靠和更快速地管理机场交通。在一些实施例中，上述系统和方法可以提供优于常规系统的优势，特别是基于机场标志的位置报告视情况被自动地传达到空中交通管制的实施例。如上所述，这些报告可以是以基于文本的CPDLC消息的形式，该基于文本的CPDLC消息通过FANACARS或ATN消息来发送。例如，这些示例性实施例可以不需要雷达技术或者不受到分辨率或覆盖度不足、信号强度、衰减指标、不准确检测、错乱以及故障和超范围检测的影响。一些示例性实施例可以不需要GPS系统，其可能受到信号精度和频率问题和中断的影响。示例性实施例可以防止操作者在地理位置标记和其他重要机场标志处丢失和/或未能适当地定位和/或报告飞行器的位置。示例性实施例可能不依赖于语音通信和关于可靠性和清晰度的相关问题。在一些情境中，上述系统和方法可以起“故障安全”机制的作用以防止跑道侵入和避免险些错过的(near-miss)事故。
本发明的实施例可以依据功能块图和各种处理步骤来描述。应该领会的是，这样的功能块可以通过配置为执行各种功能的硬件、固件和/或软件组件的许多不同形式来实现。例如，本发明的实施例可以采用各种集成电路组件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行多种功能。这种通用技术对于本领域技术人员来说是已知的且并未在本文进行详细描述。
虽然在本发明的前述具体实施方式中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当领会的是，存在大量的变型。还应当领会的是，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并非意在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，上述具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的方便路线图。应当理解的是，在不脱离所附权利要求中所阐述的本发明的范围的情况下，可以对示例性实施例中所述的元件的功能和排列进行各种改变。

Claims (10)

1.一种飞行器系统，包括：
处理单元，其配置为在机场的地面操作期间识别机场标志，所述处理单元进一步配置为在相对于机场标志的预定位置处，基于机场标志自动地生成报告消息；以及
通信单元，其耦合到处理单元并且配置为发送所述报告消息。
2.权利要求1的飞行器系统，其中所述预定位置是在机场标志或距机场标志预定距离处。
3.权利要求1的飞行器系统，其中所述处理单元配置为根据控制器飞行员数据链路通信(CPDLC)标准来格式化所述报告消息。
4.权利要求3的飞行器系统，其中所述报告消息包括自由文本部分，并且其中所述处理单元配置为生成报告消息，所述报告消息具有关于机场标志的信息作为自由文本部分。
5.权利要求4的飞行器系统，其中所述处理单元进一步配置为生成报告消息，所述报告消息具有飞行器标识符和飞行器位置。
6.权利要求3的飞行器系统，其中通信单元配置为通过未来航空导航服务(FANS)网络或航空电信网络(ATN)发送报告消息。
7.权利要求3的飞行器系统，其中通信单元配置为通过飞行器通信寻址与报告系统(ACARS)网络发送报告消息。
8.权利要求1的飞行器系统，其中机场标志是保持位置标记或地理位置标记。
9.权利要求1的飞行器系统，进一步包括增强视觉传感器，其耦合到处理单元并且配置为提供传感器数据到处理单元，其中所述处理单元配置为基于传感器数据来识别机场标志，以及其中所述处理单元配置为从机场标志提取字母数字识别信息以识别机场标志。
10.权利要求1的飞行器系统，进一步包括数据库，其耦合到处理器单元并且包含机场标志数据，其中所述处理单元配置为基于来自数据库的机场标志数据来识别机场标志。
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程学军: ""新航行系统及其在航空电子系统中的应用"", 《电讯技术》 *
程学军: ""新航行系统及其在航空电子系统中的应用"", 《电讯技术》, vol. 49, no. 5, 31 May 2009 (2009-05-31) *
陈绍炜等: ""CPDLC交互通信人机界面设计研究"", 《西北工业大学学报》 *
陈绍炜等: ""CPDLC交互通信人机界面设计研究"", 《西北工业大学学报》, vol. 20, no. 3, 31 August 2002 (2002-08-31) *

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