CN107408194B - 经由位于飞机上的通信装置获取和呈现湍流数据的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于通过位于机载飞机上的通信装置来获得和处理湍流数据的装置、系统和方法。可以接收由飞行期间在多个飞机中相应的飞机上的多个通信装置获得的湍流数据。湍流地图数据可以通过将从多个通信装置接收的湍流数据叠加在单个时空参考帧上来生成。湍流地图数据可以分配给一个或多个通信装置。还提供了用于生成可以减少或消除“假阳性”湍流事件的湍流地图数据的装置、系统和方法。可以基于不同湍流值的最小值生成用于空域区域的湍流地图数据。至少空域区域的湍流地图数据可以基于湍流值的最小值传输给一个或多个通信装置。
Description
技术领域
本发明的实施例总体上涉及众包(crowdsourcing)领域，更具体地，涉及经由通信装置沿飞行路线获得湍流数据(turbulence data)。
背景技术
在阐述本发明的背景之前，对将在下文中使用的某些术语的定义进行阐述可能是有帮助的。
本文所使用的术语“湍流”是指在飞行期间影响飞机的压力和流速在空间和时间上的快速变化。湍流影响飞行的乘客的舒适度，也可能影响飞行的安全。此外，湍流可能会影响飞机的燃油消耗。晴空湍流(CAT)是在没有任何视觉提示(例如，云)的情况下的空气质量的湍流运动，并且是以差距相当大的不同速度运动的空气的主体相遇时引起的。因此，CAT事件明显更难以检测。
本文所使用的术语“通信装置”是指具有通常但不完全通过通信网络传输和接收数据的能力的任何电子装置。通信装置可以包括诸如手持式移动装置等用户设备(UE)，这些装置不是飞机必不可少的部分并且可以被携带出入飞机，例如包括智能电话、平板个人电脑(PC)和膝上型PC。用户设备(UE)可以例如由飞行员、飞行机组成员或乘客操作，例如，可释放地固定到驾驶舱中的仪表板安装件，使得用户设备具有相对于飞机大致固定的位置。此外或替代地，通信装置可以是被嵌入飞机内、不可分离地安装到飞机中或整合到飞机的嵌入式飞机通信系统的一部分。嵌入式飞机通信装置例如可以包括发射机应答器(转发器)，例如，模式C转发器或模式S转发器或通用接入收发器(UAT)。通信装置可以包括或可以可操作地连接到一个或多个湍流传感器、包括天线的通信电路、存储器、处理器和显示器，其任何组合可以作为单个装置集成到一个壳体内，或者可以分成不同的装置。可以通过一个或多个无线网络(包括例如无线电、卫星、Wi-Fi(例如，IEEE 802.11系列)、诸如3G等蜂窝、或长期演进(LTE)或其任何组合)在用户设备、嵌入式飞机通信装置、卫星、地面通信装置或其任何组合之间传输数据。
图1是示出通过预测模型获得的湍流数据的地图示图。地图10示出了可能受湍流影响的地区。较暗的模式表明有相当严重的湍流水平的可能性，而较浅的模式表明相对中等程度的湍流的可能性。从预测模型获得的数据可以定期更新，并且通常基于数学模型。可以为不同的时隙和高度范围生成数据，以便相应地计划和修改飞行路线。
通常基于天气条件经由预测模型生成这些地图，但是由于不能正确地估计各种天气条件对湍流的影响，这些地图具有严重的不精确性。首先，并不是所有的云都会导致湍流，其次，无法准确地预测诸如晴空湍流(CAT)等各种条件。因此，目前用于获取和呈现湍流数据的可用解决方案往往受到“无检测”场景和“假警报”场景的影响，这些场景通常会破坏湍流监测的可靠性。
发明内容
提供了一种用于生成湍流地图数据的装置、系统和方法。可以使用本发明的一些实施例来例如生成具有更少或没有“假阳性”湍流事件的湍流地图数据。
根据本发明的实施例，可以在预定时间段内一个或多个飞机行进通过单个空域区域时，接收由一个或多个飞机获得的多个湍流值。湍流值中的至少两个可以是不同的。可以基于不同湍流值的最小值生成用于空域区域的湍流地图数据。可以基于湍流值的最小值将至少空域区域的湍流地图数据传输到一个或多个通信装置。
根据本发明的实施例，可以在第一飞机行进通过空域区域时，接收由飞行期间在第一飞机上的第一通信装置获得的湍流值。本发明的实施例可以在获得湍流值之后设置预定的锁定时间段，在此期间，湍流值可以仅减小而不增大。在预定的锁定时间段期间，如果(例如，只要)后续湍流值小于由第一通信装置获得的湍流值，可以基于在行进通过相同的空域区域时，由飞行期间在相同或不同的飞机上的相同或不同的通信装置获得的随后接收的湍流值来调整湍流值。可以将包括为空域区域设置的湍流值的湍流地图数据传输到一个或多个通信装置。
根据本发明的实施例，可以接收由飞行期间在预定时间段内行进通过单个空域区域的相同或不同的飞机上的多个通信装置获得的湍流值。在接收到湍流值中的第一湍流值之后，如果随后接收到的一个湍流值低于第一湍流值，则可以基于随后接收到的湍流值来设置或降低空域区域的湍流值，而如果第一湍流值大于随后接收的湍流值，则可以基于第一湍流值保持或设置空域区域的湍流值。可以基于为空域区域设置的湍流值将空域区域的湍流地图数据传输到一个或多个通信装置。
附图说明
在说明书的结论部分中特别指出并明确地要求保护被认为是本发明的主题。然而，当结合附图阅读时，可以通过参考以下详细描述而在组织和操作方法上与目标、特征和优点一起最佳地理解本发明，其中：
图1是示出通过预测模型获得的湍流数据的地图示图；
图2是根据本发明的实施例的用于监测湍流数据的系统的示意图；
图3A是示出根据本发明的实施例的用于监测湍流数据的方法的流程图；
图3B是示出根据本发明的实施例的用于获取和传送湍流数据的方法的流程图；
图4是示出根据本发明的实施例的转换处理的流程图；
图5是示出根据本发明的实施例的在几个飞行路线期间获得的用于获得湍流数据的特定区域的覆盖范围的多个湍流数据样本的示意图；
图6是根据本发明的实施例的用于叠加从多个通信装置接收的湍流数据的示图；
图7是示出根据本发明的实施例的湍流数据的视觉表示的地图示图；以及
图8是示出根据本发明的实施例的用于校正“假阳性”湍流事件的方法的流程图。
应当理解，为了简单并清楚地说明，附图中所示的元件不必按比例绘制。例如，为了清楚起见，某些元件的尺寸可能相对于其他元件夸大。此外，在认为适当的情况下，可以在附图中重复附图标记，以指示对应的或类似的元件。
具体实施方式
在下面的描述中，将描述本发明的相应方面。为了说明的目的，阐述了具体的配置和细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说，显而易见的是，可以在没有本文给出的具体细节的情况下，实践本发明。此外，为了不使本发明变得模糊，可以省略或简化众所周知的特征。
除非另有明确说明，从以下讨论中显而易见，要理解的是，在整个说明书中，使用诸如“处理”、“估算”、“计算”、“确定”等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似的电子计算装置的活动和/或处理，其将表示为计算系统的寄存器和/或存储器内的物理(例如，电子)量的数据操作和/或变换为类似地表示为计算系统的存储器、寄存器、或其他此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其他数据。
图2是根据本发明的实施例的用于监测湍流数据的系统的示意图。该系统可以包括多个通信装置30，这些通信装置分别位于多个飞机10A-10F上并且被配置为通过通信信道获得和传输与影响相应飞机10A-10F的湍流70有关的湍流数据。通信装置30可以包括或可操作地连接到传感器或检测器，例如，用于收集和记录湍流数据的加速度计、具有用于与其他装置通信的天线的通信电路、用于存储湍流数据和处理指令的存储器32、用于执行指令的处理器34、和/或用于显示湍流数据或地图的显示器。通信装置30可以由用户携带到飞机上，或者可以形成在飞机上的嵌入式通信系统中的飞机的组成部分。通信装置30可以包括例如手持移动装置或用户设备，例如，由用户50(例如，在仪表板上保持或安装装置的飞行员)保持的平板PC。通信装置30可另外或替代地是一个或多个飞机10A-10F中的嵌入式飞机通信系统的一部分。嵌入式飞机通信系统可以包括多个组件(例如，诸如模式C转发器或模式S转发器等的转发器、通用接入收发器(UAT)、存储器、处理器、显示器、气象雷达等)，这些组件可以装入一个壳体内或嵌入在飞机内部或外部的几个不同位置。
诸如手持式用户设备的通信装置30可以经由可以在飞机10A的飞行期间(或在飞机着陆时的飞行之后)连续或间歇地可用的Wi-Fi接入点40进行通信。接入点40可以与通信卫星20B进行通信，通信卫星20B进而将数据传输到通过网络90连接到远程服务器100的地面站80，网络90可以是但不一定是互联网。另外或替代地，诸如嵌入在嵌入式飞机通信系统内的转发器的通信装置30可以经由无线电或卫星将湍流数据传输到地面控制装置。例如，当检测到的湍流值中存在阈值变化时，和/或如果通信暂时不可用，则当重新建立连接时，可以通过这些通信信道传输湍流数据。
虽然大多数飞机10A-10E经由通信卫星20A进行通信，但是一些飞机(例如，10F)可以经由用作飞机10F和通信卫星20A之间的网络节点的另一飞机10E进行通信(可能使用飞机间通信系统)。此外，一些通信装置33、35和37可以远程位于飞机外部，作为其上显示数据的静止数据源或终端(例如，气象站、航空公司操作终端和/或地面控制终端)。在一些实施例中，湍流数据可以手动地或自动地从通信装置33、35和/或37获得，例如，作为除了飞行中通信装置之外的第三方来源。
远程服务器100可以包括用于存储湍流数据和处理指令的存储器102或数据库110以及用于执行指令的处理器104。远程服务器100可以被配置为通过通信信道从飞机10A-10F上的通信装置30接收湍流数据。远程服务器100可以通过将从多个通信装置30接收的湍流数据叠加(或映射)到单个时空参考帧上来生成并稍后更新时空湍流数据库110。湍流数据可以例如由识别强度、数据来源(手动或自动)、时间以及描述湍流数据的另外的元数据的值表示。在一些实施例中，由通信装置30记录的和/或由远程服务器100接收的每个湍流数据样本可以由记录数据的位置和时间的坐标索引或识别。例如，数据库110可以存储表示将全球定位系统地理坐标(x，y)、高度(z)和时间(t)映射到湍流数据内的四维数据阵列的信息。另外或替代地，通信装置30可以记录并且远程服务器100可以通过例如恒定速度和/或加速度并且在记录每个记录的时间接收每个不同的线性或曲线飞行路径的预定义飞行轨迹，远程服务器100可以从其计算每个湍流数据样本的位置。远程服务器100可以累积和组合来自不同轨迹和来自不同飞机的读数，例如，通过相对于一组共同的坐标轴根据每个不同的轨迹旋转每个样本组的轴，以在湍流地图或图表中共同配合。
然后，远程服务器100可以将存储在时空数据库110上的累积的湍流数据分配给通信装置30。所分配的数据可以以各种处理形式来提供。在一个实施例中，远程服务器100可以分配例如从在所有可用飞机10A-10F上或用于所有可用区域、时间和/或高度范围的通信装置30累积的整组湍流数据。在另一个实施例中，响应于一个或多个通信装置30做出的指定请求，或者仅针对新湍流数据值或湍流数据值的变化，远程服务器100可以仅分配在数据库110上存储的例如用于飞机10A-10F的子集、区域、时间和/或高度范围的湍流数据的子集。例如，远程服务器100可以沿着装置所在的飞机的路线分配湍流数据的子集(例如，当重新路由时可以自动预定义和/或更新所述路径)。在其他实施例中，远程服务器100可以将来自其他通信装置的原始湍流数据分配到通信装置30，然后通信装置30可以将所接收的湍流数据与其自身在本地存储的湍流数据累积。下文将更详细地描述用于存储湍流数据及其视觉表示的数据结构的实例。
例如，可以在传输和/或接收装置处使用数据认证或加密机制，例如，密码保护登录、公钥和私钥、加密功能、数字签名、数字证书、防火墙或其他安全机制，在通信装置30、接入点40、卫星20A-20B和/或地面站80之间安全地传输数据。在一个实施例中，可以使用超文本传输协议安全(HTTPS)或安全套接层(SSL)通信(例如，在HTTPS通信不可用的情况下)以安全的方式来传输湍流数据。在启动应用程序时，处理器(例如，处理器34或104)可以请求和接收由用户50输入的用户登录凭证，例如，用户名和密码。在一些实施例中，存储器(例如，存储器32、102或数据库110)可以存储处理器(例如，处理器34或104)预先登记为允许或禁止的一个或多个用户标识(ID)、装置ID或飞行ID的列表。在一些实施例中，处理器可以请求和接收用户的飞行信息，并且例如与用户的用户名和密码一起可以请求航空公司验证用户的证书和/或飞行的具体细节，包括路线和航点，可以在飞行期间检查用户的位置数据。
图3A是示出根据本发明的实施例的用于监测湍流数据的方法300A的流程图。方法300A可以使用与多个飞行中通信装置(例如，图2的通信装置30)通信并远离多个飞行中通信装置的处理器(例如，图2的服务器处理器104)来执行。
在操作310A中，处理器(例如，图2的处理器104)可以接收由飞行期间在多个飞机(例如，图2的飞机10A-10F)的相应飞机上的多个通信装置(例如，图2的通信装置30)获得的湍流数据。多个通信装置中的每一个可以独立地接收或记录影响飞行中飞机的湍流。通信装置可以经由来自人类用户的输入手动地或者通过测量施加到通信装置的传感器的时间加速力来自动地接收湍流数据。
在操作320A中，处理器可以通过将从多个通信装置接收的湍流数据叠加到单个时空参考帧上来生成累积的时空湍流信息。
在操作330A中，处理器可以将累积的时空湍流数据信息分配给一个或多个通信装置。
根据本发明的一些实施例，处理器可以分配要在通信装置上显示的累积的湍流数据。在一些实施例中，处理器可以将飞行和湍流数据划分并分配至时间段。每个段可以表示单个湍流水平(例如，在0-5的范围内)，并且如果处理器检测到湍流水平的变化和/或飞行过程/方位的变化超过预定阈值量(例如，2°)，则处理器可以创建新段。每个段可以包括以下中的一个或多个：开始和结束坐标、开始和结束高度、开始和结束时间戳以及方位。段可能具有最大持续时间(例如，15分钟)，例如，以使处理器能够响应基于时间的查询，例如“显示过去45分钟内的湍流”。
根据本发明的一些实施例，湍流数据可以包括例如湍流的强度水平、湍流的地理或空间坐标、飞行的轨迹、湍流的高度和/或湍流的时间。
图3B是示出根据本发明的实施例的用于获取和传送湍流数据的方法300B的流程图。方法300B可以使用处理器(例如，图2的通信装置处理器34)来执行，该处理器与集中式处理和分配位置(例如，图2的服务器110)通信并远离该位置。
在操作310B中，处理器(例如，图2的通信装置处理器34)可以在飞机(例如，图2的飞机10A)上飞行期间获得湍流数据。在飞机在飞行中时，多个通信装置中的每一个可以独立地接收或记录湍流数据。通信装置可以经由来自人类用户的输入手动地或通过测量施加到通信装置的传感器的时间加速力来自动地接收湍流数据。
在操作320B中，通信装置(例如，图2的通信装置30)可以将湍流数据传输到远程位置(例如，图2的服务器110)。
在操作330B中，通信装置(例如，图2的通信装置30)可以接收在远程位置(例如，图2的服务器100)处生成的累积的时空湍流信息。累积的时空湍流信息可以是从通信装置接收的湍流数据与从飞行期间在其他飞机(例如，图2的飞机10B-10F)上的一个或多个其他通信装置接收的湍流数据一起在单个时空参考帧(例如，如图3A的操作320A中生成的)上的叠加。
在操作340B中，显示器(例如，图2的通信装置30的显示器)可以显示与包围或沿着通信装置的飞机和/或其他飞机的路线的区域相关联的累积的时空湍流信息。
根据本发明的一些实施例，例如，可以通过分别通过获得与通信装置相关联的空间加速度数据并基于参照图4描述的转换处理将空间加速度数据转换成湍流数据来生成湍流数据。
图4是示出根据本发明的实施例的转换处理400的流程图，其中，诸如加速度的运动学数据被转换成湍流值或水平。可以使用处理器(例如，图2的服务器处理器104和/或客户端装置处理器34)来执行处理400。
在操作410中，处理器(例如，图2的通信装置处理器34)可以测量，或者处理器(例如，图2的服务器处理器104)可以接收通信装置(例如，图2的通信装置30)的空间取向数据。
在操作420中，处理器可以使用随时间测量的空间取向数据来识别湍流事件或排除非湍流事件，例如，独立于和/或相对于飞机的通信装置的移动。
在操作430中，处理器可以在湍流事件期间测量通信装置的空间加速度。
在操作440中，处理器可以确定加速度变化沿着其是最大的矢量。在一些实施例中，另外或替代地，处理器可以相对于飞机和/或地球的坐标空间预先选择固定矢量，例如，垂直矢量，并且确定沿着(仅)该矢量的最大加速度变化。
在操作450中，处理器可以基于预定义的映射将随时间的最大加速度变化转换成湍流强度水平。
根据本发明的一些实施例，可以执行加速度变化沿着其是最大的矢量的确定(操作440)，以便检测湍流的全部效果，因为湍流事件用混乱的加速度变化表征，并且可能需要检测湍流的全部大小，以将正确的强度水平与传输的湍流数据相关联(操作450)。为了实现这一点，转换处理可以包括分别测量或接收通信装置的空间取向(操作410)，并且考虑测量的空间取向确定加速度变化(操作430)。可能的情况是湍流事件是垂直的，因此一些取向测量是针对沿着飞机的垂直轴定位加速度分量。
根据本发明的一些实施例，使用随时间测量的空间取向的一个目的是识别湍流事件或排除非湍流事件(操作420)。在非湍流事件期间取向的变化可能是由于用户独立于飞机的运动而移动通信装置。这些运动通常具有自己的运动模式，并且其效果可以从加速度的整体变化中滤除，以提供正确的湍流值。在一些实施例中，处理器(例如，图2的通信装置处理器34或远程服务器处理器104)可以通过测量装置取向的快速变化来识别通信装置(例如，图2的通信装置30)相对于飞机的移动。在任何给定时刻，处理器可以请求和/或接收关于其在空间中的取向的信息，例如，包括沿其三个轴的角度。当通信装置处于静止状态(通过沿其所有轴的加速度的非常小的变化来识别)时，处理器测量沿其三个轴的角度。当处理器识别出其中一个角度有变化时，开始测量时间。当变化停止时，处理器检查其中一个角度是否已经变化超过预定阈值配置值。如果变化较高，则处理器通过测量时间差来检查变化的速度。如果速度高于配置值，则处理器可以确定变化是由通信装置而不是飞机的移动引起的，并且可以作为非湍流事件被排出。在检测到非湍流事件之后，如果处理器在至少预定时间量内未检测到正在进行的取向变化，则处理器可以确定通信装置再次处于静止状态。在识别第一运动之前，处理器可以在预配置的周期内将所有湍流数据重置为无湍流。处理器还可以在运动结束之后在预先配置的周期内将湍流数据的所有样本重置为无湍流。在一个示例中，通信装置可以平放，使得处理器沿X和Y轴检测的角度为零。如果用户拿起并观察通信装置，则该移动可以在约1或2秒的过程中沿着Y轴将角度从零变为约30-40度。处理器将角度的快速变化识别为装置运动事件，而不是湍流事件。在装置静止预定的时间阈值(例如，3秒)之后，处理器可以清除或取消在预定的过去时间段(例如，3分钟)和/或未来时间段(例如，1分钟)中记录的湍流数据。在某些情况下，例如，如果预定的过去时间段大于周期性传输间隔，则在识别之前，通信装置可以向远程服务器传输非湍流运动数据。然后，处理器可以向远程服务器传输撤销信号，以删除或忽略非湍流数据段。在一些实施例中，处理器可以识别装置被固定或安装到飞机(例如，可释放地固定到驾驶舱中的仪表板安装件)的时间，并且可以停用或跳过非湍流运动检测处理。
根据一些实施例，除了或者代替上述实施例，通过比较来自多个通信装置的湍流数据，可以将湍流事件与非湍流事件区分开(操作420)。在一个实施例中，三维(3D)地图可以被划分为地球上地理区域上方的空域的小区、区域或“片(tile)”。片可以是3D形状(例如，当以透视方式观察时)或2D形状(例如，当沿恒定高度横截面、恒定纬度横截面或恒定经度横截面观察时)。在一个实例中，空域地图可以被划分为根据纬度而变化的立方体(3D)或正方形(2D)片(较低纬度片具有较小尺寸，例如，153英里，以及较高纬度片具有较大尺寸，例如，353英里)。在其他实施例中，片可以具有圆柱形(3D)或圆形(2D)形状、矩形棱镜(3D)或矩形(2D)形状或任何其他形状。片的尺寸、维度或纵横比可以是固定的或设置为可调参数，用于更高或更低的湍流数据分辨率。湍流数据在每个片上可以是恒定的，并且可以由离散值(例如，等级0-5)或连续值来定义。湍流数据在湍流地图上可以通过对应于离散或连续值的颜色来可视化。每个通信装置记录表示其所在区域的片的湍流值，例如，沿其轨迹分配值或将片“着色”。
本发明的实施例可用来校正“假阳性”湍流事件(例如，当没有湍流的情况下检测到湍流时，或者检测到比存在的湍流更高水平的湍流)。例如，当记录装置相对于飞机独立移动时(例如，装置速度不同于飞机速度(Vdevice≠Vairplane)，并且其独立运动类似于飞机湍流)，可能会发生假阳性。例如，假阳性可能由在飞行中人体运动，用装置打字或玩游戏，放下装置，推动装置或以其他方式移动装置而导致。本发明的实施例认识到，虽然假阳性湍流事件是可能的，但是“假阴性”湍流事件是罕见的或不可能的。在湍流期间，难以或不可能稳定装置以减少或消除湍流。即，当湍流存在时，人不能假装平滑运动。本发明的实施例利用这种理解，在较高的湍流测量中优先化或选择性地报告较低的湍流测量。
处理(例如，操作420)或处理器(例如，处理器34和/或104)可以将每个区域或片中的湍流值设置为在预定时间段内行进通过该区域的一个或多个飞机上的所有通信装置检测到的最低或最小的报告的湍流值。在一些实施例中，处理或处理器可以选择性地更新区域的湍流值，例如，在停止或锁定时间段(例如，1到30分钟)内，在随后报告较低值的情况下仅降低该值，而不增大该最小值。在一些实施例中，处理或处理器可以等待到锁定时间段期满并将空域区域的湍流值设置为锁定时间段内该区域的最小报告值。在一些实施例中，处理或处理器可以基于在预定时间段内针对该区域的报告值的绝对或加权平均值来确定空域区域的湍流值。加权平均值可以将较高的权重分配给较低的湍流值，并将较低的权重分配给较高的湍流值。在另一个实施例中，湍流值可以基于该区域的报告值的子集来平均，例如，仅平均在预定时间内该区域的最低(或中等)报告的湍流值的预定范围内的值。
锁定时间段的持续时间可以是预设/固定的或可调节的/动态的。例如，锁定时间段的持续时间可以与空气模式改变的时间量相当，并且可以是典型或平均空气模式变化的静态预设持续时间，或者可以是动态的，例如，基于实时天气模式而改变。
根据一些实施例，处理或处理器可以选择性地校正湍流事件，仅更新在该时间段内减少(不增加)相同空域区域的湍流值的湍流事件。例如，在该时间段内穿过空域区域的第一飞机可以具有检测湍流值(例如，3级湍流)的机载通信装置。该空域区域的湍流值可以立即或者在该时间段期满时设置(例如，设置为等级3，由湍流地图上的相应颜色表示)。如果第二架飞机穿过空域区域并且具有记录比在第一飞机上记录的湍流值更低的湍流值(例如，1级湍流)的机载通信装置，则该处理或处理器可以用该空域区域的第二飞机的较低值来降低或减少第一飞机的较高值。然而，如果第二飞机上的通信装置记录大于(或等于)第一飞机的湍流值(例如，5级湍流)的湍流值，则第二飞机的较大(或相等)值将被忽略，而不是覆盖第一飞机的较低值。覆盖指令可以由处理器执行或用于处理，例如：
//对于在预定时间段内在同一空域区域中的两个或多个相应飞机上(或同一飞机上)的两个或多个通信装置测量的两个或多个湍流值：
//如果由一个通信装置在第二随后时间测量的第二湍流值大于或等于由不同通信装置在第一先前时间测量的第一湍流值，则不覆盖第一湍流值(忽略第二湍流值)；
//如果第二湍流值小于第一湍流值，则用第二湍流值覆盖第一湍流值；
//如果第二湍流值等于第一湍流值，则验证第一湍流值或不执行任何操作。
因此，本发明的实施例可以受益于用于验证或覆盖彼此的湍流数据的多个通信装置。多个通信装置可以在不同的飞机上或在同一(单个)飞机上。
单个装置也可以覆盖其自身的湍流测量。例如，在相同空域区域内的时间段内，单个通信装置可以检测或报告多个湍流测量。处理或处理器可以仅接受这些测量的最小值，并忽略所有大于或等于的测量(如果所有测量都被立刻接收)，或者如果(例如，且只要)随后测量的值小于先前测量的值(如果顺序报告或检测测量结果)，可以选择性地更新该区域的湍流值。
在本发明的一些实施例中，该时间段可以是恒定的(例如，每隔预设的分钟重置)。在本发明的其他实施例中，可以在每次新的测量(例如，从最近的记录开始持续预设持续时间)时重置时间段。
根据本发明的一些实施例，可以响应于通信装置的相应用户的手动输入来执行获得湍流数据。在这种实施例中，用户(例如，飞行员)可以在经历时报告湍流。在另外的实施例中，手动输入可以包括与除湍流之外的潜在飞行扰动有关的额外数据，例如，云覆盖或风切变。
图5是示出根据本发明的实施例的在几个飞行路线期间获得的用于获得覆盖特定区域的湍流数据的多个湍流数据样本的示意图。图5示出了根据本文所述的实施例的表示在期间收集湍流数据的飞行的五个不同飞行路线510-550的地图500。区域560示出了从各个飞行路线510-550累积的湍流数据，以便在比使用单个飞行路线提供的更大的区域上提供湍流数据。在图4的实例中，区域560包含指示“4级”湍流的湍流数据样本。关于区域560的湍流数据可以由在路线570(实线)上的飞机的飞行员使用，以转向替代路线(虚线)，从而避免湍流区域560。
根据本发明的一些实施例，处理器(例如，处理器34和/或104)可以使用来自相同空域区域内的不同飞机(或在单个飞机内)的多个通信装置的湍流数据来验证或覆盖彼此的测量，例如，以避免“假阳性”湍流数据。在图5的实例中，如果在飞行520之后，记录区域560中的湍流值(例如，等级4)，则飞行570穿过区域560并记录比飞行520更低的湍流值(例如，等级3)，处理器将区域560的湍流值更新为多个湍流值中的较低值(例如，等级3)。然而，如果飞行570记录比飞行520(例如，等级5)更大(或相等)的湍流值，则处理器将忽略飞行570测量。
在一些实施例中，可以使用来自各个飞行的湍流数据来验证来自数据的邻近位置和采样时间的湍流样本。应当理解的是，可以使用多个飞行来收集用于更新远程服务器处的数据库的湍流数据，用于累积和进一步分析，如下面将要说明的。
图6是根据本发明的实施例的用于叠加从多个通信装置接收的湍流数据的图形600。图形600可以以三维阵列的形式表示数据，其中，轴线x和y表示纬度和经度地理坐标，z轴表示高度。当接收到湍流数据时，可以将数据映射到公共参考帧，可能在样本610、620和630的簇中，每个样本表示来自空间或时间上彼此靠近的多个飞行的湍流数据。每个样本与几个属性(例如，湍流强度、高度和收集时间)相关联。可以存储其他非湍流数据，例如，云覆盖或可见度640和650。图6的左下角的图例示出了可能与湍流数据样本相关联的实例和非限制性属性。
图7是示出根据本发明的实施例的湍流数据的视觉表示的地图示图。地图示图可以基于由远程服务器(例如，图2的服务器100)分配的数据来生成，并且可以显示在一个或多个通信装置(例如，图2的通信装置30)上。在图7的实例中，飞行路线740被示出为在避免高水平湍流的集群720的同时进入所有低水平湍流的视觉指示符710的集群。也可以显示可能由第三方来源识别的火山灰区域770以及云覆盖730，指示其相应高度。
图8是示出根据本发明的实施例的用于避免或校正“假阳性”湍流事件的方法800的流程图。可以使用处理器(例如，图2的服务器处理器104)来执行方法800。
在操作810中，处理器(例如，图2的服务器处理器104)可以接收由飞行期间在预定的时间量(例如，锁定时间段)内在行进通过相同的空域区域(例如，图5的区域560)的一个或多个飞机(例如，图2的飞机10A-F)上的一个或多个通信装置(例如，图2的通信装置30)获得的多个不同的湍流值。可以接收多个湍流值，作为来自单个飞机上的单个通信装置、来自同一飞机上的不同通信装置、或者来自多个不同飞机中相应飞机上的不同通信装置的顺序读数。在操作810之前，如果未记录预定时间段内空域区域的湍流值，则处理器例如可以立即或者在预定时间段期满时基于在操作810中接收到的湍流值来设置空域区域的湍流值或水平。
在操作820中，处理器(例如，图2的服务器处理器104)可以基于在操作810中接收到的不同湍流值的最小值来生成用于空域区域的湍流地图数据。在一个实施例中，处理器可以将空域区域的湍流值设置为在预定时段期间接收的最小值，并且可以例如仅基于最小湍流值忽略任何非最小湍流值。在一个实施例中，处理器可以通过在随后接收到较低值的情况下仅降低湍流值，而不在随后接收到较高值的情况下增大湍流值，来选择性地更新空域区域的湍流值。在一个实施例中，处理器可以等待到预定时间段期满，并将空域区域的湍流值设置为湍流值的最小值。例如，如果处理器已经将空域区域的湍流值设置为第一较高的湍流值，则处理器可以将分配给空域区域的湍流值减小为等于随后接收的较低的湍流值或者作为该湍流值的衍生。如果在预定时间段内没有为空域区域设置湍流值，则处理器可以选择最小湍流值，即，后续较低值，作为空域区域的湍流值，并且可以忽略或删除以前接收到的较高的湍流值。在一个实施例中，处理器可以基于例如在湍流值的最小值的预定范围内的多个湍流值的全部湍流值或一个子集的平均值生成湍流地图数据。平均值可以是加权平均值，其中，相对较高的权重被分配给相对较低的湍流值，并且相对较低的权重被分配给相对较高的湍流值。在一些实施例中，湍流值的子集可排除最大湍流值。
在操作830中，处理器(例如，图2的服务器处理器104)可以基于在操作820中生成的最小湍流值将至少单个空域区域的湍流地图数据传输到一个或多个通信装置(例如，与操作810中从其接收湍流值的通信装置相同或不同)。通信装置可以显示与包围或沿着通信装置的飞机和/或其他飞机的路线的区域相关联的湍流地图数据。
根据本发明的一些实施例，视觉表示可以包括根据获取或记录湍流数据的相应位置叠加在地图上的多个指示符。
根据本发明的一些实施例，指示符在各种水平的湍流强度之间在视觉上区分开。这可以被实现，如此处通过使用预定义的颜色、模式或图标方案所示。相同的方案可以用于所有通信装置，或者可以针对不同的相应通信装置使用或改变不同的方案。
根据本发明的一些实施例，指示符可以进一步在以下中的至少一个之间在视觉上区分：湍流数据的采样时间以及是手动地还是通过测量相应通信装置的加速度获得湍流数据。
根据本发明的一些实施例，可以响应于用户选择来改变视觉表示，例如，仅在指定的半径或飞行路线内或在指定的时间段内显示指定的高度范围的指示符。
根据本发明的一些实施例，可以改变视觉表示，可能响应于用户选择使用图形用户界面(GUI)来仅显示湍流水平的指定水平或范围、或指定的高度范围(非限制性实例可以包括GUI栏750)、或指定的时间范围(非限制性实例可以包括GUI栏760)的指示符。
虽然根据本发明的一些实施例，通信装置和远程服务器之间的网络连接可以是连续的，但是在至少一些通信装置不能临时建立与远程位置的通信信道的情况下，或者在整个飞行中没有通信可用的情况下，至少一些通信装置对湍流数据的传输可以被延迟到当通信信道变得可用时(例如，当飞机接入点在获得对通信网络的访问时在飞行中或者在着陆之后被激活时)。此时，整个飞行或连接不可用的时间段的湍流数据都可以传输到服务器。服务器可以应用过去的湍流数据，以显示沿着其他飞机当前或预计通过的飞行路径的区域的湍流。
在上述说明中，实施例是本发明的实例或实现方式。“一个实施例”、“实施例”或“一些实施例”的各种呈现不一定都指相同的实施例。
尽管可以在单个实施例的上下文中描述本发明的各种特征，但是也可以单独地或以任何合适的组合提供特征。相反，尽管为了清楚起见在本文中可以在单独的实施例的上下文中描述本发明，但是本发明也可以在单个实施例中实现。
说明书中对“一些实施例”、“实施例”、“一个实施例”或“其他实施例”的参考表示结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一些实施例中，但不一定是所有实施例。
将理解的是，本文采用的措辞和术语不应被解释为限制性的并且仅用于描述目的。
参考所附描述、附图和实施例可以更好地理解本发明的教导的原理和用途。
将理解的是，本文中阐述的细节不解释为对本发明的应用的限制。
此外，将理解的是，本发明可以以各种方式进行或实施，并且本发明可以在除上述描述中概述的实施例之外的实施例中实现。
将理解的是，术语“包含”、“包括”、“组成”及其语法变体不排除添加一个或多个组件、特征、步骤或整体或其组，并且术语将被解释为指定组件、特征、步骤或整体。
如果说明书或权利要求书涉及“额外”元件，则不排除存在不止一个额外元件。
将理解的是，在权利要求或说明书提及“一个(a)”或“一个(an)”元件的情况下，这种参考不应被解释为仅存在一个该元件。
将理解的是，说明书声明“可”、“可能”、“能够”或“可以”包括组件、特征、结构或特性，并不要求包括特定组件、特征、结构或特性。
在适用的情况下，尽管可以使用状态图、流程图或这两者来描述实施例，但是本发明不限于这些图或对应的描述。例如，流程不需要移动通过每个所示的方框或状态或者与所说明和描述的顺序完全相同的顺序。
本发明的方法可以通过手动地、自动地或者其组合执行或完成选择的步骤或任务来实现。
在权利要求和说明书中呈现的描述、示例、方法和材料不应被解释为限制性的，而是仅作为说明性的。
除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语的含义通常如本发明所属领域的普通技术人员所理解的。
本发明可以在与本文所述的方法和材料等效或类似的方法和材料的测试或实践中实现。
虽然已经关于有限数量的实施例描述了本发明，但是这些实施例不应被解释为对本发明的范围的限制，而是作为一些优选实施例的示例。其他可能的变化、修改和应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应受到迄今所描述的内容的限制，而是由所附权利要求及其合法等效物限制。
Claims (28)
1.一种用于生成湍流地图数据的方法，其特征在于，包括：
接收包括在湍流地图的一个或多个区域中的每一个内的多个不同湍流水平的湍流数据，所述湍流数据由飞行期间在多个飞机中的相应一个上的多个通信装置获得；
其中，通过以下方式获得所接收的湍流数据：获得影响所述多个通信装置中的每一个的空间加速度数据，并且基于转换处理，将所述空间加速度数据转换成湍流数据；
通过将从所述多个通信装置接收的包括在所述一个或多个区域中的每一个内的所述多个不同湍流水平的所述湍流数据叠加在单个时空参考帧上，来生成湍流地图数据，所述湍流地图数据包括用于所述一个或多个区域中的每一个的单个湍流水平的累积的时空湍流信息；
将包括所述累积的时空湍流信息的湍流地图数据分配给所述多个通信装置中的一个或多个；并且
显示所述湍流地图数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，从一个或多个手持式用户通信装置接收所述湍流数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，从一个或多个嵌入式飞机通信装置接收所述湍流数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，从至少一个手持式用户通信装置和至少一个嵌入式飞机通信装置接收所述湍流数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述湍流数据包括：湍流的强度水平；湍流的地理坐标；湍流的高度；以及湍流的时间。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转换处理包括确定加速度的变化沿着其是最大的矢量，并且随时间测量所述变化。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转换处理包括获得所述多个通信装置中的每一个的空间取向，并且考虑其所测量的空间取向，确定所述多个通信装置中的每一个的加速度变化。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：随时间使用所测量的空间取向排除非湍流事件。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于以下中的一个或多个的相应用户的手动输入来执行所述湍流数据的获取：在飞机上的多个通信装置和远离飞机定位的装置。
10.一种用于生成湍流地图数据的方法，其特征在于，包括：
获得包括湍流地图的一个或多个区域内的一个或多个湍流水平的湍流数据，所述湍流数据由飞行期间在飞机上的通信装置获得；
其中，获得湍流数据包括：获得影响所述通信装置的空间加速度数据，并且基于转换处理将所述空间加速度数据转换成湍流数据；
将所述湍流数据从所述通信装置传输到远程位置；
接收湍流地图数据，所述湍流地图数据包括通过将从所述通信装置接收的包括在所述一个或多个区域内的所述一个或多个湍流水平的所述湍流数据叠加在单个时空参考帧上来在远程位置处生成的所述一个或多个区域中的每一个的单个湍流水平的累积的时空湍流信息，其中，湍流数据包括从飞行期间在其他飞机上的一个或多个其他通信装置接收的一个或多个区域内的一个或多个不同的湍流水平；
显示与所述通信装置的飞机和其他飞机周围的一个或多个区域相关联的累积的时空湍流信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述飞机上的通信装置和其他飞机上的一个或多个其他通信装置包括一个或多个手持式用户通信装置或嵌入式飞机通信装置。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述累积的时空湍流信息根据获得所述湍流数据的相应位置以包括叠加在地图上的多个指示符的视觉表示显示。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述指示符在不同水平的湍流强度之间在视觉上进行区分。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述指示符在以下中的至少一个之间在视觉上进行区分：湍流数据的采样时间以及是经由用户输入手动地获得所述湍流数据还是经由测量相应通信装置的加速度自动地获得所述湍流数据。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，响应于用户选择来改变视觉表示，以仅显示指定高度范围、指定时间范围和指定湍流水平范围中的至少一个的视觉指示符。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，由所述通信装置传输所述湍流数据被延迟到每当通信信道变得可用时。
17.一种用于生成湍流地图数据的装置，其特征在于，包括：
处理器；
存储器；以及
一个或多个指令，存储在存储器中并且可由处理器执行，在被执行时所述指令配置所述处理器：
接收包括在湍流地图的一个或多个区域中的每一个内的多个不同湍流水平的湍流数据，所述湍流数据由飞行期间在多个飞机中相应的飞机上的多个通信装置获得；
其中，所述处理器被配置为通过以下方式来接收湍流数据：获得影响所述多个通信装置中的每一个的空间加速度数据，并且基于转换处理，将所述空间加速度数据转换成湍流数据；
通过将从所述多个通信装置接收的包括在所述一个或多个区域中的每一个内的多个不同湍流水平的湍流数据叠加在单个时空参考帧上，来生成湍流地图数据，所述湍流地图数据包括用于所述一个或多个区域中的每一个的单个湍流水平的累积的时空湍流信息；并且
将包括所述累积的时空湍流信息的湍流地图数据分配给所述多个通信装置中的一个或多个。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述多个通信装置包括一个或多个手持式用户通信装置或嵌入式飞机通信装置。
19.根据权利要求17所述的装置，其中，所述湍流数据包括：湍流的强度水平；湍流的地理坐标；湍流的高度；以及湍流的时间。
20.根据权利要求17所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过确定加速度的变化沿着其是最大的矢量并且测量随时间的所述变化，来执行所述转换处理。
21.根据权利要求17所述的装置，其中，所述处理器被配置为通过获得所述多个通信装置中的每一个的空间取向并且考虑所测量的其空间取向确定所述多个通信装置中的每一个的加速度变化，来执行所述转换处理。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述处理器还被配置为随时间使用所测量的空间取向排除非湍流事件。
23.根据权利要求17所述的装置，其中，所述处理器被配置为响应于在所述飞机上的所述多个通信装置以及远离所述飞机定位的装置中的一个或多个的相应用户的手动输入来获得所述湍流数据。
24.一种通信装置，包括：
处理器；
存储器；以及
一个或多个指令，存储在存储器中并且可由处理器执行，在被执行时，所述指令将所述处理器配置为：
获得包括湍流地图的一个或多个区域内的一个或多个湍流水平的湍流数据，所述湍流数据在飞机上飞行期间获得，其中，所述处理器被配置为通过以下方式获得湍流数据：获得影响所述多个通信装置中的每一个的空间加速度数据，并且基于转换处理将所述空间加速度数据转换成湍流数据；
将所述湍流数据从所述通信装置传输到远程位置；
接收湍流地图数据，所述湍流地图数据包括通过将从所述通信装置接收的包括在所述一个或多个区域内的一个或多个湍流水平的湍流数据叠加在单个时空参考帧上来在远程位置处生成的用于所述一个或多个区域中的每一个的单个湍流水平的累积的时空湍流信息，其中，湍流数据包括从飞行期间在其他飞机上的一个或多个其他通信装置接收的所述一个或多个区域内的一个或多个不同的湍流水平；并且
显示与所述通信装置的所述飞机和所述其他飞机周围的一个或多个区域相关联的所述累积的时空湍流信息。
25.根据权利要求24所述的通信装置，其中，所述飞机上的所述通信装置和其他飞机上的所述一个或多个其他通信装置包括一个或多个手持式用户通信装置。
26.根据权利要求24所述的通信装置，其中，所述飞机上的所述通信装置和其他飞机上的所述一个或多个其他通信装置包括一个或多个嵌入式飞机通信装置。
27.根据权利要求24所述的通信装置，其中，所述飞机上的所述通信装置和其他飞机上的所述一个或多个其他通信装置包括至少一个手持式用户通信装置和至少一个嵌入式飞机通信装置。
28.根据权利要求24所述的通信装置，其中，所述累积的时空湍流信息根据获得所述湍流数据的相应位置以包括叠加在地图上的多个指示符的视觉表示显示。
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