CN111179639B

CN111179639B - 飞行管理系统和更新飞行计算的方法

Info

Publication number: CN111179639B
Application number: CN201911101126.7A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·亚历山大·施温特
Original assignee: GE Aviation Systems Ltd
Current assignee: GE Aviation Systems Ltd
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: CN111179639A; GB201818376D0; EP3657469A1; US20200148381A1; GB2578893B; US11597533B2; GB2578893A

Abstract

一种用于记录飞行器的飞行信息(例如位置，质量或类型)，以记录飞行器的尾流湍流的位置的方法和设备。天气信息可以记录为影响尾流湍流。可以将这种信息提供到模型或算法中以确定尾流湍流的路径。在飞行路径上遇到尾流湍流的飞行器可以确定尾流湍流的旋涡幅度，并确定如果旋涡幅度满足预定阈值，是否需要提供警示警报。

Description

飞行管理系统和更新飞行计算的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月12日提交的英国专利申请NO.1818376.4的优先权和权益，其全部内容合并于此。

技术领域

本公开涉及一种用于根据旋涡效应飞行飞行器的方法和飞行管理系统。

背景技术

飞行器在飞行时从机翼产生尾流湍流。尾流湍流会形成旋涡气流，该旋涡气流会留在飞行器的后面或尾流中。尾流湍流通常受到环境条件(例如天气，风，其他局部空气湍流，压力，科里奥利效应，温度或其他环境条件)的影响，这可能会影响湍流旋涡的消散率。

由飞行器产生的尾流湍流对区域内或后面的其他飞行器可能是危险的。尾流湍流的幅度可以是飞行器速度，大小和产生的升力的函数。特别地，较大的飞行器产生较大的尾流湍流。因此，来自较大飞行器的尾流湍流具有更大的幅度，这对于小型飞行器可能是有问题的。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种更新飞行计算的方法，该方法包括：沿当前飞行路径飞行飞行器；从在附近区域中操作的飞行器网络或地面站中的至少一个自动收集飞行器交通信息，该飞行器交通信息包括飞行器位置，类型，质量或质量类别中的至少一个；自动收集实时天气数据；预测当前飞行路径遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡；比较旋涡幅度和飞行器的预定阈值；基于比较确定旋涡幅度是否满足预定阈值，以指示旋涡幅度干扰当前飞行路径；如果旋涡幅度满足预定阈值，则自动启动以下中的至少一个：飞行器的系统上的警示警报，或在飞行器飞行显示器上显示建议的替代飞行路径。

在一个方面，本公开涉及一种飞行管理系统，该飞行管理系统包括：接收模块，该接收模块被构造为接收实时天气数据，并被构造为从在附近区域中操作的飞行器网络或地面站中的至少一个接收飞行器交通信息，该飞行器交通信息包括飞行器类型，质量或质量类别中的至少一个；路线模块，该路线模块用于基于实时天气数据和空中交通信息，预测飞行器的当前飞行路径遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡，并确定旋涡幅度是否满足预定阈值；警示模块，该警示模块被构造为基于确定来提供显示输出，显示输出包括以下中的至少一个：飞行器的系统上的警示警报，或在飞行器飞行显示器上显示建议的替代飞行路径。

附图说明

在附图中：

图1是产生尾流湍流旋涡的飞行器和遇到该旋涡的另一飞行器的示意性顶视图。

图2是包括飞行管理系统的飞行器的一部分的放大侧视图。

图3是用于在地面站和另一架飞行器之间报告并通信由飞行器产生的旋涡的通信系统的示意侧视图。

图4是基于所产生的旋涡来改变飞行路径的示意图。

图5是示出更新飞行计算的方法的流程图。

具体实施方式

本公开的各方面涉及用于记录，监测，报告和通信飞行器尾流湍流旋涡的系统和方法，以及鉴于产生的尾流湍流旋涡来更新飞行计算或飞行路径的方法。此外，将参考四维(4D)空间和4D空间中的点进行描述，四维(4D)空间和4D空间中的点包括经度，纬度，海拔以及时间维度。

如本文中所使用的，术语“前”或“上游”是指在朝着飞行器前部的方向上移动，或者与另一部件相比相对更靠近飞行器的前部的部件。与“前”或“上游”结合使用的术语“后”或“下游”是指朝向飞行器后部的方向或与另一部件相比相对更靠近飞行器的后部。此外，如本文所使用的，术语“组”或“一组”元件可以是任何数量的元件，包括仅一个。

所有方向参考(例如，径向，轴向，近端，远端，上，下，向上，向下，左，右，侧向，前，后，顶部，底部，上方，下方，竖直，水平，顺时针，逆时针，上游，下游，向前，向后等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于本文描述的本公开的方面的位置，取向或用途的限制。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接，联接，连接和接合)将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动。这样，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且处于彼此固定的关系，而是可以彼此通信。示例性附图仅用于说明的目的，并且所附附图中反映的尺寸，位置，顺序和相对大小可以变化。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接，联接，连接和接合)将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动。这样，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且处于彼此固定的关系。

同样如本文中所使用的，虽然传感器可以被描述为“感测”或“测量”相应的值，但是感测或测量可以包括确定指示相应值或与相应值有关的值，而不是直接感测或测量该值本身。感测或测量的值可以进一步提供给附加部件。例如，可以将该值提供给控制器模块或处理器，并且控制器模块或处理器可以对该值执行处理以确定代表值或代表所述值的电气特性。

如本文所使用的，“飞行管理系统”可以包括至少一个处理器和存储器。存储器的非限制性示例可以包括随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如盘，DVD，CD-ROM等，或这些类型存储器的任何合适的组合。处理器可以被构造为运行被设计为施行各种方法，功能，处理任务，计算等的任何合适的程序或可执行指令，以实现或完成本文所述的技术操作或操作。该程序可以包括计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括机器可读介质，该机器可读介质用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构。这样的机器可读介质可以是任何可用的介质，该介质可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问。通常，这样的计算机程序可以包括例程，程序，对象，部件，数据结构，算法等，其具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果。

关于阈值的术语“满足”在本文中用来表示感测，测量或确定的值等于或大于阈值，或在阈值范围内(例如，在公差内)。将理解的是，可以容易地改变这样的确定以通过正/负比较或真/假比较来满足。

现在参考图1，第一飞行器10被示为在第二飞行器14前方沿着第一飞行路径12飞行，第二飞行器14被示为在第二飞行路径16上飞行，该第二飞行路径16与第一飞行路径12的至少一部分相遇或重叠。尽管示出了第一飞行器10紧接在第二飞行器14的前方飞行，但是应当理解，图1是示意图，并且第二飞行器14可以在第一飞行器10的后方较大的距离，例如几个海里，甚至更多。类似地，尽管第一飞行路径12和第二飞行路径16用指向相同方向的箭头示出，但是应当理解，它们仅需要在某些点处重叠，并且第一飞行路径12和第二飞行路径16不需要相同。

在飞行期间，第一飞行器10产生尾流湍流，该尾流湍流形成为形成在每个翼尖20后面的旋涡18。每个旋涡18在由飞行器10产生之后保持在空域内，显示为在邻近第一飞行器10的第一旋涡18下游的第二组间隔的旋涡18。旋涡18可以形成为紧密地缠绕的基本旋涡流。旋涡18的幅度可以是飞行器类型，大小和速度的函数，以及飞行器10产生的升力的函数，而旋涡18的幅度可以通过机翼的改进以减小任何升力引起的阻力来部分减轻。因此，与较小飞行器相比，需要更大量升力的较大飞行器通常会产生较大，更强烈的旋涡18。在非限制性示例中，这种较大飞行器可以包括A350，A380，B777或B787。另外，旋涡18可能受到环境条件22(例如天气，温度，压力，风，科里奥利效应或地球自转，或旋涡18可能遇到的其他区域效应或条件)的影响。这样的环境条件22可以移动由第一飞行器10产生的旋涡18的位置并增加消散，否则旋涡18将大体保持静止并缓慢消散。如图1所示，与第二飞行器14相邻的旋涡18略小并且稍微向左对齐，这可以表示旋涡18随着时间以及环境条件22的消散和移动。

为了鉴于由第一飞行器10产生的旋涡18来操作第二飞行器14，第二飞行器14可以在第一飞行器10后面适当地间隔开，使得在第二飞行器14遇到旋涡18时已经发生了适当的旋涡消散。但是，这样的间隔限制了空域内行进的空中交通的能力；在交通繁忙的机场附近，这尤其是真实且成问题的。

替代地，第二飞行器14可以例如通过绕着旋涡18飞行而避开旋涡18。一个示例是，将飞行器10、14分隔到飞行通道，该飞行通道可以是彼此间隔1-3海里的飞行路径。然而，该选择可能需要第二飞行器14远离期望的飞行路径飞行适当的距离，以确保避开旋涡18，这例如在机场附近的繁忙区域中会使飞行交通模式复杂化。另外，该选择对第二飞行器14的特定燃料消耗具有负面影响，因为需要更多的燃料消耗来改变飞行路径以避开旋涡18，并且这也可能增加整体飞行时间。

现在参考图2，可以形成第一飞行器10或第二飞行器14的飞行器10可以包括具有接收模块34，路线模块36和警示模块38的飞行管理系统32。飞行管理系统32示出为被集成到飞行器10的电子和控制系统中。飞行管理系统32提供飞行器系统的控制，以及飞行器与外部源(诸如地面控制，空中交通管制或其他飞行器)之间的通信。飞行管理系统32可以利用测量或接收的到飞行器10的信息，以利用这种信息来操作飞行器10。另外，飞行管理系统32可以控制飞行器10的机载系统，例如电力。替代地，可以设想，飞行管理系统32或其部分可以远离飞行器10，并且经由通信链路50与飞行器10通信。

接收模块34可以提供飞行器10的双向通信，例如用于经由通信链路50发送或接收信息。为了能够与其他系统和装置进行无线链接，通信链路50可以包括但不限于，包括在高频(HF)和甚高频(VHF)范围内数据传输的分组无线电，卫星上行链路，无线保真(WiFi)，WiMax，AeroMACS，蓝牙，ZigBee，3G无线信号，码分多址(CDMA)无线信号，全球移动通信系统(GSM)，4G无线信号，长期演进(LTE)信号，以太网，或其任何组合。还应当理解，无线通信的特定类型或模式对于本发明的实施例不是关键的，并且肯定会在本发明的实施例的范围内考虑以后开发的无线网络。经由通信链路50通信到接收模块34的这种信息可以包括实时天气数据(例如由飞行器10记录的数据)，以及飞行器交通信息。在非限制性示例中，飞行器交通信息可以包括例如飞行器4D位置，飞行器类型，飞行器重量或质量，飞行器质量类别，飞行器升力，飞行器速度或飞行器飞行路径。接收模块34可以被构造为自动查询与飞行器10通信的信息源以获取天气数据或飞行器交通信息。

例如，可以在飞行器10上提供传感器40以用于进行测量，以记录可由接收模块34传输的任何这样的信息，例如局部，实时天气条件或实时天气数据，温度，压力，区域效应(例如相对于海平面的地形或地面高度)或飞行器交通信息(例如飞行器速度或升力)。此外，接收模块34可以基于飞行器的飞行路径，由另一飞行器产生的空域中的旋涡的位置，或旋涡幅度，发送或接收与旋涡有关的信息，例如由飞行器10产生的旋涡的位置。

路线模块36可以提供存储，映射，预测或以其他方式确定飞行器10的飞行路径。路线模块36还可以将所确定的飞行路径与旋涡的位置以及相同局部空域内的另一飞行器的飞行路径进行比较，在该局部空域中，基于另一飞行器的当前飞行路径，可能存在或将存在将来的旋涡。另外，路线模块36可以基于在接收模块34处接收到的信息来确定飞行器10可能遇到的旋涡的旋涡幅度。路线模块36还可以确定旋涡幅度是否满足预定阈值幅度。这样的预定阈值幅度可以基于被认为对于飞行器10而言太大而无法基于特定飞行器10穿越的旋涡幅度。在非限制性示例中，飞行器的这种规格可以包括尺寸，质量，重量或速度。

警示模块38可以被构造为发送信号或以其他方式提供或显示包括但不限于显示输出的输出。作为非限制性示例，这可以包括警示模块38可以提供听觉或视觉警报或显示飞行器10的替代飞行路径。例如，警示模块38可以将信号输出到飞行器10的警报系统42或飞行器飞行显示器44，例如飞行器10的驾驶舱48内的驾驶舱显示器46。在一个示例中，显示输出可以是显示的警示警报，建议穿越时间，4D位置或旋涡幅度。例如，警示警报可以是警告，或可以是建议的替代飞行路径。替代地，例如，显示输出可以被提供给远离飞行器10(例如地面站或空中交通管制处)的显示器。

现在参考图3，第一飞行器10可以沿着菱形点58所示的4D空间中的轨迹飞行，以限定第一飞行路径62或要改变的当前飞行路径。例如，飞行路径62可以在机场处终止。包括控制塔66和空中交通管制68的地面站64可以与第一飞行器10和第二飞行器14通信。地面站64不必在机场，而是可以在任何合适的位置以与一个或多个飞行器通信。另外，远程服务器70可以与地面站64或空中交通管制68进行通信。此外，可以预期，服务器70可以与一个或多个飞行器直接通信。

第一飞行器10可以在与第二飞行器14共有的空域内飞行。如上所述，这在诸如机场的飞行器枢纽处特别常见，但是普通飞行器的空域不限于机场。普通飞行器的这种空域可以限定在附近区域82或空域内操作，或地面站64本地操作的飞行器网络。在一个示例中，附近区域82可以在第一飞行器10的当前飞行路径的100英里内。进一步设想，附近区域82不必在地面站本地或在地理上受限制，而可以涵盖在较大地理区域内(例如在一个州，一个国家，半球或全球内)飞行的全部飞行器。包含在附近区域82内的飞行器可以限定飞行器的网络，包括沿着在附近区域82内或部分在附近区域82内的飞行路径飞行的一个或多个飞行器。另外，飞行器的网络可以包括空中交通管制68，地面站64，控制塔66，或在附近区域82内飞行器的飞行期间的任何其他通信源，使得该网络不必仅限于飞行器。

第一飞行器10产生尾流湍流18作为旋涡86。第二飞行器14可以沿着以4D点60示出的另一个或第二飞行路径84飞行，该飞行路径84可以遇到旋涡86。第一飞行器10的飞行路径62可以与第二飞行器14的飞行路径84相交，使得第二飞行器14遇到由第一飞行器10产生的旋涡86。因此，基于旋涡86的幅度，可以期望第一飞行器10避开旋涡86，或者如果不避开旋涡86，则指示遇到旋涡86的时间和幅度。

第一飞行器10，第二飞行器14，地面站64和远程服务器70都可以具有通信能力，每一个都能够彼此通信。第一飞行器10，第二飞行器14，地面站64和远程服务器70可以经由任何适当类型的无线信号(包括但不限于任何无线电信号，蜂窝信号，卫星通信，无线互联网通信或其组合)进行通信。以这种方式，在附近区域82内通信的飞行器10、14，地面站64或系统可以形成通信网络90。经由通信网络90，沿着第一飞行器10或第二飞行器14的飞行路径62或在第一飞行器10或第二飞行器14的飞行路径62附近的所有飞行器操作可以在附近区域82中的元件之间通信。这样的飞行器操作可以包括飞行信息，例如飞行路径，行进时间，速度，类似大小或质量的飞行器信息，以及诸如天气条件的附加信息。基于特定系统的特定能力，这些元件之间的通信网络90可以形成网状网络，例如在网络90中的所有元件之间发生互通，并且可以包括通过通信网络90的一个或多个系统之间的单向，双向或多向通信。例如，第一飞行器10可以同时与第二飞行器14，地面站64和远程服务器70通信。网状网络可以部分地形成全系统信息管理(SWIM)网络或作为其一部分，该全系统信息管理(SWIM)网络可以是多个飞行器，航空公司，机场，控制塔，服务器或任何其他信息或飞行分析源之间的整体通信。

利用通信网络90，沿着第一飞行路径62行进的第一飞行器10可以记录所产生的旋涡86的位置，以及旋涡86特有的信息，例如沿着第一飞行路径62的湍流幅度。另外，第一飞行器10可以同时且连续地记录沿第一飞行路径62的局部条件，例如环境或天气条件，例如温度，风速，天气，暴风雨，压力或可能影响旋涡86的其他因素。此外，第一飞行器10可以同时且连续地记录第一飞行器10的飞行信息，例如4D位置，飞行器速度，飞行器大小，飞行器重量，产生的升力，或与第一飞行器10有关的任何其他信息，这些信息可能与旋涡86的位置，移动，消散或幅度有关。

通信网络90可以接收第一飞行器10记录的全部信息作为数据集，该数据集可以沿通信网络90传递到通信中的一个或多个其他元件，例如第二飞行器14或地面站64，或其中包含的接收模块34。数据集可以被分析并分解为在飞行管理系统32内操作的模型；或更具体地，分解为在其中包含的路线模块36内操作的模型。路线模块36可以包含可包括模型的一组可执行指令，其可以利用从通信网络90传递来的数据集信息以输入模型。例如，飞行管理系统32的接收模块34可以接收数据集信息，并将其发送到路线模块36，以用于将该信息输入模型中。路线模块36可以利用该模型来记录旋涡86的位置，以及预测由环境因素影响的旋涡86的路径。以这种方式，模型可以表示飞行管理系统32中记录的旋涡86的4D路径和位置。以这种方式，第二飞行器14可以在遇到旋涡86之前被警告，或者可以在遇到旋涡86之前改变飞行路径以避开旋涡86。此外，当第二飞行器14将遇到旋涡86时，路线模块36可利用数据集或模型来确定旋涡86的旋涡幅度，该旋涡幅度可被用于确定旋涡幅度是否满足预定阈值。这样的旋涡幅度可受环境因素和旋涡86随时间的预期消散的影响。如果满足预定阈值，例如如果幅度超过阈值，则警示模块38可以基于确定显示显示输出，并且可以包括警示警报或建议的替代飞行路径以避开旋涡86。

以这种方式，飞行器的飞行管理系统32可以利用路线模块36来建模旋涡86的位置和路径，同时可以设想，远程系统(例如控制塔66或远程服务器70的远程系统)可以执行这种建模，因为飞行器10内的飞行管理系统32的计算能力可能受到限制。另外，历史数据可以存储在远程服务器70，其可以用于利用历史数据来开发和改进将来的模型。

现在参考图4，第一飞行器10沿着第一飞行路径62并产生尾流湍流旋涡86。第二飞行器14沿着第二飞行路径84，该第二飞行路径84可以在遇到第一飞行器10的旋涡86的路径上。

第一飞行器10可以产生并记录与旋涡86的产生，幅度，位置和移动有关的信息，并且可以形成确定旋涡86的位置，路径和幅度的模型。替代地，这种信息可以从第一飞行器10传输并由第二飞行器14在接收模块处接收，其中第二飞行器14可以在路线模块中对旋涡86建模。在另一个示例中，该信息可以被提供给地面站，控制塔或空中交通管制以执行旋涡86的建模和管理。基于所建模的旋涡86的幅度或强度，第二飞行器14可以确定该旋涡幅度是否满足第二飞行器14特有的旋涡幅度的预定阈值。如果旋涡幅度满足第二飞行器14的预定阈值，则第二飞行器14可以采取适当的动作以避开旋涡86。例如，如果第一飞行器10是小型飞行器，而第二飞行器14是大型飞行器，则旋涡86对第二飞行器14仅具有较小的影响，例如较小的湍流。在该示例中，由于旋涡86可能不满足预定阈值，因此可能不需要避开。然而，对第二飞行器14的警告(诸如来自警示模块的指示)可能是有益的，诸如戴上安全带并保持就座的指示。

然而，如果第一飞行器10是大型飞行器，而第二飞行器14是小型飞行器，则旋涡86会对第二飞行器14产生不利影响，并且可能需要避开。在该示例中，可以由第二飞行器14执行诸如策略性横向偏移程序(SLOP)110的回避以避开旋涡86，从而将第二飞行器14移动到将不会遇到旋涡86的4D横向位置。可以采取另外的回避动作(例如替代飞行路径，新飞行路径，高度的增加或减小，或移动到另一飞行通道，该另一飞行通道通常间隔到第一飞行器10的第一飞行路径62的一侧作为单独的飞行通道。例如，这样的飞行通道可以是基本上平行于初始飞行路径或通道布置的飞行路径。

现在参考图5，更新飞行计算的方法130可以包括：在132处，沿着当前飞行路径84飞行飞行器14；在134处，从在附近区域82中操作的网络90或飞行器10或地面站64中的至少一个自动收集飞行器交通信息，包括飞行器位置，类型，质量或质量类别中的至少一个。

在136处，可以例如利用接收模块34自动收集实时天气数据。在136处，收集实时天气数据可以包括风向，大气中的湍流水平，温度或压力中的至少一个。这可以从在附近区域82中操作的飞行器10、14的网络，飞行器10上的传感器40，或与飞行器10、14通信的地面站64，以及任何其他天气信息源中的至少一个收集。

在138处，可以预测当前飞行路径会遇到具有旋涡幅度的至少一个旋涡86。飞行管理系统32的路线模块36可以利用在接收模块34处接收到的信息来将该信息输入模型中。该模型可用于预测旋涡幅度以及旋涡86的路径。预测可以是由模型确定的随时间变化的旋涡86的确定的旋涡幅度和位置。另外，在138处，预测可以包括经由路线模块(诸如本文所述的路线模块36)利用4D路线算法，该4D路线算法用于识别飞行器14是否将穿越至少一个旋涡86。更具体地，路线模块36可以将飞行器14的飞行路径84与旋涡86的位置和路径进行比较，以预测两者之间的任何交点。此外，4D路线算法或模型可以基于天气条件或旋涡86通过大气中的湍流的消散速率来考虑旋涡86中的至少一个，以及确定可以随时间变化的旋涡幅度。

在140处，飞行管理系统32或路线模块可以将旋涡幅度与飞行器的预定阈值进行比较，以确定或指示旋涡幅度是否干扰当前飞行路径。干扰可能是沿着当前飞行路径遇到旋涡86，这可能会阻碍飞行器14或对飞行器14产生湍流。在一个示例中，可以基于当前飞行信息(例如飞行器大小，速度，重量或质量)为特定飞行器预定预定阈值。在142处，飞行管理系统32或路线模块36可以基于两者之间的比较来确定旋涡幅度是否满足预定阈值。

在144处，方法130可以包括如果旋涡幅度满足预定阈值，则自动启动飞行器14的飞行管理系统32上的警示警报或在飞行器飞行显示器44上显示建议的替代飞行路径中的至少一个。另外，在144处，警示警报可以指示飞行器14穿越旋涡86的时间。此外，建议的替代飞行路径可以包括策略性横向偏移程序110，其可以限定建议的替代飞行路径的一部分。此外，显示建议的替代飞行路径可以包括确定新的飞行路径以避开至少一个旋涡86。例如，这种新的飞行路径可以处于与当前飞行路径不同的高度。此外，可以与空中交通管制68自动协商新的飞行路径。

应当理解，本文讨论的概念提供了一种用于建模和记录由飞行器穿过空域而产生的尾流湍流旋涡的位置，路径和强度的系统和方法。这样的模型可以在通信网络上通信，以便更新飞行路径，从而在必要时避免遇到旋涡。这样的建模可以用来提高飞行操作的整体安全性和效率。此外，可以改善整体飞行交通管理。对旋涡进行建模可以减少或消除当前使用的飞行器之间的间距要求，这可以使空中交通整体增加，可以提高机场的效率。此外，确定旋涡幅度或强度可以确定是否有必要避免，这可以减少飞行器的整体间距或飞行路径的变化，从而提高效率，以及降低单个飞行器的燃料消耗并减少总飞行时间。

另外，应当理解，本文所述的系统和方法可以应用于空中交通管制(ATC)或地面控制系统。更具体地，可以通过ATC或地面控制来利用飞行管理系统，例如图2-3的飞行管理系统32。或者，ATC可以使用不同于飞行器的飞行管理系统的另一种类似的管理系统，例如交通管理系统。这样的交通管理系统可以和与ATC通信的飞行器的飞行管理系统通信地接口。交通管理系统执行的计算和分析将针对区域内并由ATC监督的所有空中交通，并提供给飞行器飞行管理系统以用作飞行或路线的输入。这样，ATC可以提供分布式处理，并使用飞行器飞行管理系统在机上进行路线或飞行计划。因此，应该理解的是，飞行管理系统可以与集中到ATC的交通管理系统互换使用，并且应当理解，该语言是简单地在集中到飞行器或空中交通管制的系统之间进行区分，而两者可以是彼此通信的独立系统。

飞行管理系统可以包括本文所述的接收模块，路线模块和/或警示模块，或者这样的元件可以远离飞行管理系统。接收模块可以提供ATC与其他源(例如飞行器)之间的双向通信。更具体地，传感器(诸如图2的传感器40)可以用于进行测量并且经由接收模块被传递至ATC。路线模块可以提供存储，映射，预测或以其他方式确定飞行器的飞行路径或4D位置或旋涡。警示模块可提供警报或为一架或多架飞行器重新规划路线，以便在提高整体飞行流量和效率的同时避免尾流湍流。这种用于ATC的飞行管理系统可以为给定的空域，区域或机场提供一组飞行器或飞行器系统的控制。

在附近区域82内的飞行器，ATC，地面站，塔或其他通信元件可以向ATC的飞行管理系统提供测量。例如，本地飞行器可以提供特定于飞行器或本地天气的信息和测量。更具体地，飞行器可以将诸如飞行器速度，大小或升力的这种信息传输到ATC，以便确定旋涡幅度。另外，飞行器可以传输4D位置，使得可以映射旋涡的位置。更进一步，飞行器或其他本地服务器可以提供本地天气信息，例如风速，温度或湍流。利用这些信息，空中交通管制的飞行管理系统可以映射旋涡的位置和幅度，以及旋涡的飞行路径和消散。另外，该信息可以覆盖有进出飞行器的飞行路径，以经由飞行器的飞行路径和旋涡的飞行路径的映射来确定与飞行器和旋涡的任何潜在相交。

通过这种映射，ATC可以更新飞行路径或飞行计划，使得在给定的空域或区域内与产生的旋涡发生最小的交叉或相交。旋涡的相遇的这种最小化可以利用减少的湍流提供更安全的飞行和更舒适的飞行。另外，可以改善和增加整体飞行流量，这可以用来减少整体燃料消耗和成本以及飞行时间。

本公开的各方面提供了用于监测，报告和避开飞行器中的尾流湍流旋涡的系统和方法。飞行器，地面控制，空中交通管制或能够通信的任何其他系统的网络可以记录与尾流湍流旋涡相关的数据，并将与其相关的这种信息提供给该区域中的其他飞行器，以避开这种尾流湍流旋涡并提高整体空中交通效率。技术效果是，本文所述的方面使得能够记录，建模，指示和避开飞行器中的尾流湍流旋涡。可以实现的一项优势是提高了整体安全性，以及增加了空中交通总量。另外，空中交通效率的这种提高可以提供改进的特定燃料消耗，更少的延误和改进的行进时间。此外，本公开的方面可以提供减小的飞行湍流，这提供了增加的整体乘坐舒适性和体验。

在尚未描述的范围，本公开的各种实施例的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。未在所有实施例中示出的一个特征并不意味着解释其不能有，而是为了描述简洁。因此，不管是否明确地描述了新的实施例，可以根据需要混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例。

尽管已经结合本公开的某些特定实施例具体地描述了本公开的各方面，但是应当理解，这是示例性的，而非限制性的。在不脱离所附权利要求书所限定的本公开的精神的情况下，在前述公开和附图的范围内可以进行合理的变化和修改。

本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：

1.一种更新飞行计算的方法，该方法包括：沿当前飞行路径飞行飞行器；从在附近区域中操作的飞行器的网络或地面站中的至少一个自动收集飞行器交通信息，该飞行器交通信息包括飞行器位置，类型，质量或质量类别中的至少一个；自动收集实时天气数据；预测当前飞行路径要遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡；比较旋涡幅度和飞行器的预定阈值；基于比较确定旋涡幅度是否满足预定阈值，以指示旋涡幅度干扰当前飞行路径；和如果旋涡幅度满足预定阈值，自动启动以下中的至少一个：飞行器的系统上的警示警报，或在飞行器飞行显示器上显示建议的替代飞行路径。

2.根据任一前述条项所述的方法，其中预测包括经由路线模块，利用4D路线算法来识别飞行器是否将穿越至少一个旋涡。

3.根据任一前述条项所述的方法，其中警示警报指示穿越时间。

4.根据任一前述条项所述的方法，其中自动收集实时天气数据包括来自在附近区域中操作的飞行器的网络，飞行器上的传感器或地面站中的至少一个的风向，湍流水平，温度或压力中的至少一个。

5.根据任一前述条项所述的方法，其中4D路线算法基于天气条件或旋涡通过湍流的消散速率来考虑旋涡中的至少一个。

6.根据任一前述条项所述的方法，其中显示建议的替代飞行路径进一步包括确定策略性横向偏移程序，该策略性横向偏移程序限定建议的替代飞行路径的一部分。

7.根据任一前述条项所述的方法，其中显示建议的替代飞行路径进一步包括确定新的飞行路径以避开至少一个旋涡。

8.根据任一前述条项所述的方法，其中新的飞行路径与当前飞行路径处于不同的高度。

9.根据任一前述条项所述的方法，其中预测，比较，确定和自动启动通过空中交通管制来执行。

10.一种飞行管理系统，包括：接收模块，该接收模块被构造为接收实时天气数据，并被构造为从在附近区域中操作的飞行器的网络或地面站中的至少一个接收飞行器交通信息，该飞行器交通信息包括飞行器类型，质量或质量类别中的至少一个；路线模块，该路线模块用于基于实时天气数据和空中交通信息，预测飞行器的当前飞行路径要遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡，并确定旋涡幅度是否满足预定阈值；警示模块，该警示模块被构造为基于确定来提供显示输出，显示输出包括以下中的至少一个：飞行器的系统上的警示警报，或在飞行器飞行显示器上显示建议的替代飞行路径。

11.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中飞行器交通信息进一步包括飞行器的四维位置。

12.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中附近区域在当前飞行路径的100英里内。

13.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中接收模块被构造为直接从飞行器的网络或从地面站接收实时天气数据。

14.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，进一步包括飞行器上的至少一个传感器，并且其中接收模块被构造为从飞行器上的至少一个传感器接收实时天气数据。

15.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中实时天气数据基于时间，距离或区域影响中的至少一个而被加权。

16.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中接收模块进一步被构造为自动查询实时天气数据。

17.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中路线模块利用4D路线算法来识别飞行器是否将穿越至少一个旋涡。

18.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，进一步包括驾驶舱显示器，并且其中警示警报在驾驶舱显示器上指示穿越时间。

19.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中实时天气数据包括风向，湍流水平，温度或压力中的至少一个，并且4D路线算法基于天气条件或旋涡通过湍流的消散速率来考虑旋涡的行进中的至少一个。

20.根据任一前述条项所述的飞行管理系统，其中显示建议的替代飞行路径进一步包括确定新的飞行路径或策略性横向偏移程序。

21.一种优化飞行系统的方法，该方法包括：从区域中的至少一个飞行器自动收集飞行器交通信息，该飞行器交通信息包括飞行器位置，类型，质量或质量类别中的至少一个；自动收集实时天气数据；预测至少一个飞行器要遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡；比较旋涡幅度和至少一个飞行器的预定阈值，以确定旋涡幅度是否满足预定阈值；和如果旋涡幅度超过预定阈值，更新至少一个飞行器的飞行路径。

22.根据任一前述条项所述的方法，其中该方法通过空中交通管制来执行。

23.根据任一前述条项所述的方法，其中至少一个飞行器包括在区域内存在的一组飞行器。

24.根据任一前述条项所述的方法，其中预测至少一个旋涡使用空中交通管制处的管理系统来完成。

25.根据任一前述条项所述的方法，其中管理系统与区域内的一组飞行器双向通信。

Claims

1.一种更新飞行计算的方法，其特征在于，所述方法包括：

从在附近区域中操作的飞行器的网络或地面站中的至少一个自动收集飞行器交通信息，所述飞行器交通信息包括飞行器位置、类型、速度、质量或质量类别中的至少一个；

自动收集实时天气数据；

基于自动收集的飞行器交通信息和自动收集的实时天气数据，预测飞行器当前飞行路径要遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡；

比较所述旋涡幅度和所述飞行器的预定阈值，其中，所述预定阈值基于所述飞行器的速度或被认为对于所述飞行器而言太大而无法穿越的旋涡幅度来设定；

基于所述比较确定所述旋涡幅度是否满足所述预定阈值，以指示所述旋涡幅度干扰所述当前飞行路径；和

如果所述旋涡幅度满足所述预定阈值，自动在飞行器飞行显示器上显示建议的替代飞行路径，其中所述显示所述建议的替代飞行路径进一步包括显示所建议的替代飞行路径的穿越时间和确定策略性横向偏移程序，所述策略性横向偏移程序限定所述建议的替代飞行路径的一部分；

其中所述自动收集实时天气数据包括来自在所述附近区域中操作的所述飞行器的网络，所述飞行器上的传感器或所述地面站中的至少一个的风向，湍流水平，温度或压力中的至少一个，

其中所述预测包括经由路线模块，利用4D路线算法来识别所述飞行器是否将穿越所述至少一个旋涡，

其中所述4D路线算法基于所述旋涡通过湍流的消散速率或天气条件来考虑所述旋涡中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中显示所述建议的替代飞行路径进一步包括确定新的飞行路径以避开所述至少一个旋涡。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述新的飞行路径与所述当前飞行路径处于不同的高度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述预测，所述比较，所述确定所述旋涡幅度是否满足所述预定阈值和所述自动在飞行器飞行显示器上显示建议的替代飞行路径通过空中交通管制来执行。

5.一种飞行管理系统，其特征在于，包括：

接收模块，所述接收模块被构造为接收实时天气数据，并被构造为从在附近区域中操作的飞行器的网络或地面站中的至少一个接收飞行器交通信息，所述飞行器交通信息包括飞行器类型、速度、质量或质量类别中的至少一个；

路线模块，所述路线模块用于基于所述实时天气数据和所述飞行器交通信息，预测飞行器的当前飞行路径要遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡，并确定所述旋涡幅度是否满足预定阈值，所述预定阈值基于所述飞行器的速度或被认为对于所述飞行器而言太大而无法穿越的旋涡幅度来设定；和

警示模块，所述警示模块被构造为基于所述确定来提供显示输出，所述显示输出包括以下中的至少一个：所述飞行器的系统上的警示警报，或在飞行器飞行显示器上显示建议的替代飞行路径，其中所述显示所述建议的替代飞行路径进一步包括显示所建议的替代飞行路径的穿越时间和确定策略性横向偏移程序，所述策略性横向偏移程序限定所述建议的替代飞行路径的一部分，其中当所述旋涡幅度超过所述预定阈值时，所述显示包括所述飞行器的新的飞行路径，

其中所述路线模块利用4D路线算法来识别所述飞行器是否将穿越所述至少一个旋涡，

其中所述实时天气数据包括风向，湍流水平，温度或压力中的至少一个，并且所述4D路线算法基于所述旋涡通过湍流的消散速率或天气条件来考虑所述旋涡的行进中的至少一个。

6.根据权利要求5所述的飞行管理系统，其特征在于，其中所述飞行器交通信息进一步包括飞行器的四维位置。

7.根据权利要求5所述的飞行管理系统，其特征在于，其中所述附近区域在所述当前飞行路径的100英里内。

8.根据权利要求5所述的飞行管理系统，其特征在于，其中所述接收模块被构造为直接从所述飞行器的网络或从所述地面站接收所述实时天气数据。

9.根据权利要求5所述的飞行管理系统，其特征在于，进一步包括所述飞行器上的至少一个传感器，并且其中所述接收模块被构造为从所述飞行器上的至少一个传感器接收所述实时天气数据。

10.根据权利要求5所述的飞行管理系统，其特征在于，其中所述实时天气数据基于时间或区域影响中的至少一个而被加权。

11.根据权利要求5所述的飞行管理系统，其特征在于，其中所述接收模块进一步被构造为自动查询所述实时天气数据。

12.根据权利要求5所述的飞行管理系统，其特征在于，进一步包括驾驶舱显示器，并且其中所述警示警报在所述驾驶舱显示器上指示穿越时间。

13.一种优化飞行系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

从区域中的至少一个飞行器自动收集飞行器交通信息，所述飞行器交通信息包括飞行器位置、类型、速度、质量或质量类别中的至少一个；

自动收集实时天气数据；

基于自动收集的飞行器交通信息和自动收集的实时天气数据，预测所述至少一个飞行器要遇到的具有旋涡幅度的至少一个旋涡；

比较所述旋涡幅度和所述至少一个飞行器的预定阈值，以确定所述旋涡幅度是否满足所述预定阈值，其中，所述预定阈值基于所述飞行器的速度或被认为对于所述飞行器而言太大而无法穿越的旋涡幅度来设定；和

其中所述自动收集实时天气数据包括来自在所述区域中操作的所述飞行器的网络，所述飞行器上的传感器或地面站中的至少一个的风向，湍流水平，温度或压力中的至少一个，

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中所述方法通过空中交通管制来执行。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中所述至少一个飞行器包括在所述区域内存在的一组飞行器。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中预测至少一个旋涡使用空中交通管制处的管理系统来完成。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其中所述管理系统与所述区域内的一组飞行器双向通信。