CN109697765B - 用于监视与空中交通管制指令的依从性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于监视与空中交通管制指令的依从性的系统和方法。提供了一种用于监视飞行器的机组人员与空中交通管制（ATC）指令的依从性的方法。首先，由位于飞行器机载的ATC指令仲裁者支持系统（AIMSS）接收语音和文本ATC命令。由AIMSS将语音和文本ATC命令转换为数据格式。ATC命令用于确定预期飞行器状态，而由飞行器传感器确定当前飞行器状态。将当前飞行器状态与预期状态进行比较并确定当前飞行器状态是否依从。如果当前状态不依从，则确定该不依从是否是可允许的，并然后将其分类为机组人员的无动作或不正确动作。最后，利用AIMSS生成不依从的警报。

Description

用于监视与空中交通管制指令的依从性的系统和方法

技术领域

本发明一般地涉及飞行器操作，并且更特别地涉及用于监视飞行器的组员与空中交通管制指令的依从性的系统和方法。

背景技术

人为错误被假定为偏离关于飞行操作的空中交通管制（ATC）指令和引导的主要原因。大多数情况下，ATC提供飞行员依从的语音或数据格式指令。然而，归因于包括驾驶舱工作量的若干因素，从ATC传递的一些信息可能被错过。因此，存在对用于监视与ATC指令的依从性的系统和方法的需求。

发明内容

提供本发明内容用于以简化的形式描述在具体实施方式中进一步描述的选择概念。本发明内容不意图标识所要求保护的主题的关键或必要特征，它也不意图用作对确定所要求保护的主题的范围的帮助。

提供一种用于监视飞行器的机组人员与空中交通管制（ATC）指令的依从性的方法。所述方法包括：利用飞行器机载的ATC指令仲裁者支持系统（AIMSS）来接收语音和文本ATC命令；利用AIMSS将语音和文本ATC命令转换为数据格式；基于数据格式化的ATC命令，利用AIMSS确定预期飞行器状态；基于飞行器机载的飞行性能传感器，利用AIMSS确定当前飞行器状态；确定当前飞行器状态是否不依从预期飞行器状态；基于对ATC命令的预定例外来确定该不依从是否是可允许的，其中如果该不依从是可允许的，则不生成针对机组人员的警报；将机组人员的不依从分类为无动作或不正确动作；以及如果当前飞行器状态不依从预期飞行器状态，则利用AIMSS生成针对机组人员的具有不依从分类的警报。

提供一种用于监视飞行器的机组人员与空中交通管制（ATC）指令的依从性的系统。所述系统包括：飞行器机载的无线电装置，其接收语音和文本ATC命令；飞行器机载的飞行传感器，其收集反映飞行器的当前状态的飞行数据；飞行器机载的ATC指令仲裁者支持系统（AIMSS），其接收语音和文本命令，将语音和文本ATC命令转换为数据格式，基于数据格式化的ATC命令来确定预期飞行器状态，从飞行传感器接收飞行器的当前状态并将飞行器的当前状态与飞行器的预期状态进行比较，以及如果飞行器的当前状态不依从飞行器的预期状态则生成警报；以及组员接口，其接收警报并向机组人员显示警报。

此外，根据结合附图和前述背景技术进行的后续详细描述和所附权利要求，系统和方法的其他期望特征和特性将变得清楚。

附图说明

在后文中将结合以下附图来描述本发明，附图中同样的数字标示同样的要素，并且其中：

图1示出了根据一个实施例的ATC指令仲裁者支持系统（AIMSS）的框图；

图2示出了根据一个实施例的用于监视与ATC指令的依从性的系统的框图；

图3示出了根据一个实施例的用于监视与ATC指令的依从性的方法的流程图；

图4A-4C示出了根据一个实施例的对于与针对飞行器航向的ATC命令依从和不依从的一系列显示；以及

图5A-5C示出了根据一个实施例的对于与针对飞行器高度设置的ATC命令依从和不依从的一系列显示。

具体实施方式

以下具体实施方式在本质上仅是示例性的并且不意图限制本发明或本发明的应用和用途。如本文所使用的词语“示例性”意指“充当示例、实例或说明”。因此，本文描述为“示例性”的任何实施例不一定要诠释为比其他实施例优选或有利。本文描述的所有实施例是示例性实施例，其被提供来使本领域技术人员能够做出或使用本发明，并且不限制由权利要求限定的本发明的范围。此外，不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论所约束。

已经开发了用于监视飞行器的机组人员与ATC指令的依从性的系统和方法。首先，由位于飞行器机载的ATC指令仲裁者支持系统（AIMSS）接收语音和文本ATC命令。语音和文本ATC命令利用AIMSS被转换成数据格式，并用于根据命令来确定预期飞行器状态。AIMSS还从飞行器机载的性能传感器确定当前飞行器状态。由AIMSS将当前状态与预期状态进行比较。如果飞行器不依从预期飞行器状态，则AIMSS基于对ATC命令的预定例外来确定该不依从是否是可允许的。如果该不依从是可允许的，则不生成针对机组人员的警报。而且，将该不依从分类为机组人员未采取动作或机组人员采取不正确动作。如果发现与预期状态的不依从不是可允许的，那么AIMSS生成针对机组人员的警报。

现在转向图1，示出了根据一个实施例的用于监视与ATC指令的依从性的AIMSS的框图100。首先，ATC地面站发出由飞行器机载的VHF无线电装置104接收的语音或文本命令。由机组人员106直接从无线电装置104接收语音命令。此外，在语音到文本转换器108上处理语音命令并将语音命令连同ATC文本命令一起显示在组员接口系统112上。AIMSS 110经由语音到文本转换器108监视机组人员106的动作连同来自无线电装置104和接口112的语音或文本命令。如果AIMSS 110从ATC命令检测到与飞行器的预期状态的任何不依从，则将发送警报到组员接口112。还可以经由无线电装置104将警报的通知发送到ATC地面站。

现在转向图2，示出了根据可替换实施例的用于监视与ATC指令的依从性的系统的框图200。由地面站202向飞行器机载的接收器204传输语音和文本ATC命令。文本命令例如由控制器-飞行员数据链路通信（CPDLC）系统206来接收，而语音命令例如由VHF无线电系统208来接收。语音命令由语音到文本处理器214处理，并连同文本消息一起传输到AIMSS216。AIMSS 216使用该信息来确定飞行器220的预期状态。为了语音和文本命令的依从，语音和文本命令被同时传输到机组人员。机组人员对命令的响应210由飞行器212机载的传感器和航空电子设备来指示。

AIMSS 216监视这些传感器212并确定飞行器的当前状态218。如果飞行器的当前状态218不依从飞行器的预期状态220，则AIMSS 216将首先基于对ATC命令的预定例外来确定该不依从是否是可允许的。预定例外的示例可以包括：受控飞行进入地形（CFIT）警报；由交通碰撞避免系统（TCAS）提供的解脱咨询（RA）；预选择器高度（PSA）对错过的进场高度的设置；以及在正常飞行器操作期间对于飞行器的任何其他标准操作程序（SOP）。如果该不依从是对其ATC命令的有效预定例外，则AIMSS 216将不发送警报。此外，AIMSS 216将在限定的时间段内延迟生成警报，以便给机组人员充足的时间来在机组人员确认ATC命令之后使当前飞行器状态成为与空中预期飞行器状态依从。

在一些实施例中，AIMSS 216还可以将不依从分类为关键的或非关键的。在其他实施例中，AIMSS 216可以将不依从分类为归因于关于机组人员方的不正确动作或者关于机组人员方的无动作。而且，AIMSS 216可以为机组人员确定期望校正动作以校正不依从。可以从机载规则数据库中选择这些校正动作。规则数据库可以将当前飞行器状态合并到对期望校正动作的选择中。

在检测到不依从之后，AIMSS 216可以向机组人员发出警报222，所述警报222由飞行器机载的组员接口接收并显示。警报可以是视觉显示、文本消息或听觉警报中的一种或各种组合。对于非关键组件不依从的警报可以是简单的视觉提示。在其他实施例中，除了机组人员之外，还可以将不依从警报传输到ATC地面站202。

现在转向图3，示出了根据可替换实施例的用于监视与ATC命令的依从性的方法的流程图300。在该实施例中，由飞行器接收要求飞行器状态改变的ATC命令（语音和文本）302。AIMSS接收并分析ATC命令以确定飞行器状态中的预期改变304。在限定的时间段内采取暂停306以允许机组人员确认并依从ATC命令。AIMSS在暂停后确定当前飞行器状态308。如果当前状态不依从预期状态，则查阅机载规则数据库310以选择关于机组人员方的期望校正动作。可以参考当前飞行器状态来选择期望校正动作。AIMSS监视与ATC指令和期望校正动作的依从性312。如果与预期状态的不依从仍然有效，那么向机组人员发出警报314。如果达到与预期状态的依从，则针对改变飞行器状态的另外命令来持续监视与ATC的通信。

现在转向图4A-4C，示出了展示与针对飞行器航向的ATC命令依从和不依从两者的示例的一系列显示。图4C示出了具有172°的当前航向的飞行器的显示400。此时，ATC指令飞行器将航向改变为223°并且组员确认该命令。在图4B中，当机组人员将飞行器航向设置为223°时，显示402示出与ATC命令依从。相反，图4C示出了显示404，其中组员确认ATC命令但是将飞行器航向设置为285°而不是所指令的223°的航向。

现在转向图5A-5C，示出了展示与针对飞行器高度设置的ATC命令依从和不依从两者的示例的一系列显示。图5A示出了在4600英尺的高度飞行的飞行器的显示502。机组人员接收到上升到12000英尺的ATC命令并且机组人员确认该命令。在图5B中，当组员将选择器的高度设置为12000英尺时，显示504示出与ATC命令依从。相反，图5C示出了显示506，其中组员确认ATC命令但是将高度选择器设置为8000英尺而不是所指令的12000英尺的高度。

本领域技术人员将领会，结合本文公开的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。以上在功能和/或逻辑块组件（或模块）和各种处理步骤方面描述了一些实施例和实现方式。然而，应当领会，这类块组件（或模块）可以由被配置为执行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。为了清晰地说明硬件和软件的该可互换性，上面已经对各种说明性的组件、块、模块、电路和步骤大体在它们的功能性方面进行了描述。将这类功能性实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以变化的方式实现所描述的功能性，但是这类实现决定不应被解释为导致脱离本发明的范围。例如，系统或组件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、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下施行各种功能。此外，本领域技术人员将领会，本文描述的实施例仅是示例性实施方式。

结合本文公开的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以用设计成执行本文所述功能的以下各项来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或它们的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是在可替换方式中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核的一个或多个微处理器或任何其他这类配置。

结合本文公开的实施例所描述的方法或算法的步骤可以直接体现在硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息并向存储介质写入信息。在可替换方式中，存储介质可以与处理器整合。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在可替换方式中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在本文档中，诸如第一和第二等的关系术语可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或暗示这类实体或动作之间的任何实际的这类关系或顺序。除非由权利要求语言具体限定，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”等数字序数仅仅标示多个个体中的不同个体，并且不暗示任何顺序或次序。除非由权利要求的语言具体限定，否则任何权利要求中的文本的次序不暗示必须根据这类次序以时间或逻辑顺序来执行处理步骤。在不脱离本发明的范围的情况下，处理步骤可以以任何顺序互换，只要这类互换不与权利要求语言矛盾并且不是逻辑上无意义的。

此外，取决于上下文，在描述不同元件之间的关系时使用的诸如“连接”或“耦合到”的词语不暗示必须在这些元件之间做出直接物理连接。例如，两个元件可以通过一个或多个附加元件物理地、电子地、逻辑地或以任何其他方式彼此连接。

虽然在本发明的前述具体实施方式中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应当领会存在大量的变型。还应当领会，该示例性实施例或多个示例性实施例只是示例，并不意图以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前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便利路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以在示例性实施例中描述的元件的功能和布置方面做出各种改变。

Claims (5)

1.一种监视飞行器的机组人员与空中交通管制（ATC）指令的依从性的方法，包括：

利用飞行器机载的ATC指令仲裁者支持系统（AIMSS）来接收语音和文本ATC命令；

利用AIMSS将语音和文本ATC命令转换为数据格式；

基于数据格式化的ATC命令，利用AIMSS来确定预期飞行器状态；

基于飞行器机载的飞行性能传感器，利用AIMSS来确定当前飞行器状态；

确定当前飞行器状态是否不依从预期飞行器状态；

基于对ATC命令的预定例外来确定所述不依从是否是可允许的，其中如果所述不依从是可允许的，则不生成针对机组人员的警报；

将机组人员的所述不依从分类为无动作或不正确动作；以及

如果当前飞行器状态不依从预期飞行器状态，则利用AIMSS生成针对机组人员的具有不依从分类的警报，其中对ATC命令的预定例外包括以下项目中一个或多个：受控飞行进入地形（CFIT）警报、由交通碰撞避免系统（TCAS）提供的解脱咨询（RA）和预选择器高度（PSA）对错过的进场高度的设置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在限定的时间段内延迟生成警报，以便给机组人员充足的时间确认ATC命令并使当前飞行器状态成为与预期飞行器状态依从。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

如果当前飞行器状态不依从预期飞行器状态，则利用AIMSS生成针对ATC地面站的具有不依从分类的ATC警报。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将机组人员的所述不依从分类为关键的或非关键的。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定对于机组人员的期望校正动作以校正与预期飞行器状态的不依从，并且在由机组人员确认ATC命令后显示期望校正动作。

Images