CN111301696B - 飞行器和控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制飞行器的方法，包括在飞行器的飞行期间使用至少一个传感器追踪飞行员的输入或第一飞行员的生物特征参数之一。该方法还包括基于生物特征参数确定飞行员缺乏注意力或飞行员的睡眠深度。

Description

飞行器和控制方法
技术领域
本公开涉及一种追踪飞行员的缺乏注意力或睡眠深度的飞行器或系统，以及基于追踪来操作飞行器的方法。
背景技术
当代飞行器的行进飞行路线通常包括爬升，巡航和下降。飞行员与飞行管理系统(FMS)一起实施飞行计划。FMS可以通过考虑特定于飞行器和飞行条件的参数(例如有效载荷，飞行器重量，机载燃油量，温度，风，高度等)以及空中交通管制施加的时间限制来生成飞行计划。飞行计划可以描述飞行器要经过的所有航路点或位置，以及每个航路点的高度和相应速度。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种控制飞行器的方法。该方法包括：使用至少一个传感器，在飞行器的飞行期间追踪第一飞行员的输入或第一飞行员的生物特征参数中的一个；使用可操作地连接到至少一个传感器的控制器，基于生物统计参数，确定第一飞行员的缺乏注意力或第一飞行员的睡眠深度，允许第一飞行员预定程度的缺乏注意力或受控休息；以及当所确定的缺乏注意力或所确定的睡眠深度满足预定阈值时，控制飞行器的至少一个系统。
附图说明
在附图中：
图1是根据本文所述的各个方面的飞行器的一部分的俯视示意图。
图2是根据本文描述的各个方面的包括注意力追踪系统的图1的飞行器的驾驶舱的透视图。
图3是根据本文描述的各个方面的图2的注意力追踪系统的示意图。
图4是示出根据本文描述的各个方面的控制图1的飞行器的方法的流程图。
图5是示出根据本文描述的各个方面的控制图1的飞行器的另一种方法的流程图。
具体实施方式
本公开的各方面针对一种控制飞行器的方法。在飞行器的操作过程中，飞行计划的某些部分(例如起飞或着陆)可能需要操作员很大的注意力或操作警觉性。飞行计划的其他部分(例如长途飞行中的巡航)可能会使飞行员对飞行器操作的注意力或警觉性降至最低。允许飞行员在飞行员疲劳的情况下在飞行的适当部分期间休息，以及检测飞行员在飞行过程中的疲劳或不能胜任(incapacitation)可能是有益的。
飞行员不能胜任可能是由于降压，或飞行员生病或疲劳等事件引起的。在飞行员疲劳的示例中，飞行员的不能胜任可以采取不受控制的深度睡眠或“微睡眠”的形式，其中看来清醒的飞行员实际上正在经历短暂的睡眠(约1-10秒)或失去注意力。追踪飞行员的注意力水平或检测飞行员不能胜任并据此采取行动可能是有益的。
在长途飞行中或在给定飞行的特定部分中，可以允许飞行员进行受控休息(也称为“受控睡眠”或“座位内休息”)，以减轻操作员的疲劳感。通常，副驾驶员将在飞行员短暂入睡时接管飞行器的控制权。乘务员的成员还可以在此期间定期致电副驾驶员，以确保副驾驶员的机敏性。
在受控休息期间，飞行员的睡眠水平从清醒过渡到睡眠时会进入“阶段1”或昏昏欲睡的睡眠，然后进入“阶段2”或浅睡眠。可以想到，飞行员可能会经历“睡眠惯性”的过渡期，在这种过渡期中，醒来后其性能，机敏性或判断力会暂时削弱，并且可以为飞行员分配20-30分钟的恢复时间，使其在受控休息后完全恢复机敏。如果允许飞行员进入更深的睡眠阶段，则睡眠惯性可能会对飞行员产生更大的影响或持续更长的时间。有利的是，防止飞行员在受控休息期间进入深度睡眠，以使这种睡眠惯性不会产生太大影响。
为了说明的目的，将在飞行器环境中的飞行管理系统的背景下描述本公开。然而，将理解的是，本公开内容不限于此，并且可以在诸如其他移动应用之类的非飞行器应用中具有普遍适用性。
如本文所使用的，“一组”可以包括任意数量的分别描述的元素，包括仅一个元素。所有方向参考(例如，径向，轴向，近端，远侧，上，下，向上，向下，左，右，侧向，前，后，顶，底，上方，下方，垂直，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，尤其是对于本公开的位置，方向或用途。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接，耦接，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运动。这样，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此成固定关系。示例性附图仅出于说明的目的，所附附图中反映的尺寸，位置，顺序和相对尺寸可以变化。
如本文所使用的，“控制器”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)，或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，诸如盘，DVD，CD-ROM等，或这些类型的存储器的任何合适的组合。处理器可以被配置为运行被设计为执行各种方法，功能，处理任务，计算等的任何合适的程序或可执行指令，以能够实现或达到本文所述的技术操作。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，其可以被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，组件，数据结构，算法等，其具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果。
图1示意性地示出了根据本文所述的各个方面的飞行器10。一个或多个推进发动机12可以联接至机身14，驾驶舱16可以定位在机身14中，并且机翼组件18可以从机身14向外延伸。可以包括使飞行器10能够正确操作的多个飞行器系统20以及飞行控制计算机22(或“计算机”22)。尽管已经示出了商用飞行器，但是可以预期的是，本公开的方面可以用于任何类型的传统飞行器中，例如但不限于固定翼，旋转翼，火箭或个人飞行器。
多个飞行器系统20可以驻留在驾驶舱16内，电子设备和设备舱23内，或者在整个飞行器10的包括它们可以与发动机12相关联的其他位置内。这样的飞行器系统20可以包括但不限于：电气系统，氧气系统，液压和/或气动系统，燃料系统，推进系统，导航系统，飞行控制，音频/视频系统，综合车辆健康管理(IVHM)系统以及与飞行器10的机械结构相关联的系统。为了示例性目的，已经示出了各种飞行器系统20，并且应当理解，它们只是可以被包括在飞行器10中的系统中的一些。
可以包括数据网络26，多个飞行器系统20可以通过该数据网络26彼此通信并向飞行器10的机组人员提供信息。例如，飞行器系统20可以将各种信息输出到位于飞行器10的驾驶舱16中的飞行驾驶台30。
通信接口40可以位于飞行器10内并且可操作地耦接到多个飞行器系统20中的至少一些。通信接口40已经示出为包括在驾驶舱16中。可以预期，通信接口40可以位于飞行器10内的其他位置，包括电子设备和设备舱23内。尽管仅示出了一个通信接口40，但是可以预期飞行器10可以具有多个通信接口。在非限制性示例中，通信接口40可以用于与其他飞行器或地面站(未示出)进行通信，例如通过无线电接触。另外，通信接口40可以发送或接收数据，包括适当的音频或视觉数据。
图2示出了飞行器10的驾驶舱16的一部分以及具有各种仪器50和飞行显示器52的示例性飞行驾驶台30。第一飞行员(在此为“飞行员”)可以出现在驾驶舱16左侧的座椅54中，第二飞行员(在此为“副驾驶员”)可以出现在驾驶舱16右侧的座椅55中，并且飞行驾驶台30可以位于飞行员和副驾驶员的前面，并且可以向飞行机组人员提供信息以帮助操作飞行器10。飞行显示器52可以包括主要飞行显示器或多功能显示器，并且可以显示大范围的飞行器，飞行，导航以及在飞行器10的操作和控制中使用的其他信息。此外，飞行驾驶台30的各种仪器50和飞行显示器52两者都可以提供指示一个或多个飞行器系统20的相应健康状况的一个或多个视觉标记。
仪器50和飞行显示器52可以以任何方式布置，包括具有更少或更多的仪器或显示器。此外，飞行显示器52不必是共面的，也不必是相同的尺寸。触摸屏显示器或触摸屏表面可以被包括在飞行显示器52中，并且可以被一个或多个飞行机组人员(包括飞行员和副驾驶员)用来与飞行器10的系统进行交互。这样的触摸屏表面可以采取包括液晶显示器(LCD)的任何合适的形式，并且可以使用各种物理或电气属性来感测来自机组人员的输入。可以预期，飞行显示器52可以是动态的，并且一个或多个光标控制设备56和/或一个或多个多功能键盘58可以包括在驾驶舱16中，并且可以由一个或多个飞行机组人员使用，以与飞行器10的系统进行交互。如此，飞行驾驶台30可以被认为是用于飞行器系统20和飞行器10的用户界面。
飞行控制计算机22可以可操作地耦接到飞行器10的部件，包括飞行器系统20，仪器50，飞行显示器52，触摸屏表面，光标控制装置56，键盘58等。飞行控制计算机22可以接收来自任何数量的飞行器系统20的输入或负责管理数据的获取和存储的软件程序。飞行控制计算机22也可以是控制器的形式，并且可以与飞行器10的其他控制器连接。飞行控制计算机22可以包括存储器60和处理单元62，其可以运行任何合适的程序以实现图形用户界面(GUI)和操作系统。飞行控制计算机22可以包括任何适当数量的单独的微处理器，电源，存储设备，接口卡，自动飞行系统，飞行管理计算机和其他标准组件或与之关联。飞行控制计算机22可以包括或与任何数量的软件程序(例如，飞行管理程序)或指令协同工作，所述软件程序或指令被设计为执行飞行器10的操作所必需的各种方法，进程任务，计算和控制/显示功能。
通信接口40可以可通信地耦接至飞行器10的飞行控制计算机22或其他处理器，以及任意数量的多个飞行器系统20，以在飞行器10上和下传递信息。通信接口40可以包括能够与其他系统和设备无线链接的任何期望的通信机制，例如在非限制性示例中通过无线电接触。例如，飞行器系统20之一可以是遇险追踪器21的形式，该遇险追踪器21被配置成传送飞行器遇险状态(例如，“正常”，“异常”或“遇险”)。
飞行员注意力追踪系统或追踪系统100被示为与飞行控制计算机22通信。将理解的是，追踪系统100可以硬连线到飞行控制计算机22，或者可以以任何合适的方式与飞行控制计算机22通信，包括经由无线通信。可替代地，追踪系统100可以作为模块被包括在飞行控制计算机22内。
追踪系统100可以包括至少一个成像模块102和至少一个音频模块104。成像模块102可以包括图像传感器103，该图像传感器103被配置为感测关于飞行员或副驾驶的视觉信息，例如眼睛睁开或闭合，凝视的方向，或者诸如眉毛升高或降低的脸部状态，通过这些非限制性示例，并基于其提供输出信号。成像模块102或飞行控制计算机22还可以与任何飞行显示器52进行信号通信，例如基于从成像模块102感测到的视觉信息来显示视觉指示。
音频模块104可以包括音频传感器105，该音频传感器105被配置为感测关于飞行员或副驾驶员的音频信息，诸如在驾驶舱16中说的语言，语音音量，含糊或改变的语音，语音模式，或由于飞行员或副驾驶员与飞行器系统20的交互而可能发生的声音，例如敲击飞行驾驶台30或在多功能键盘58上打字，并基于其提供输出信号。音频模块104还可以例如通过安装在驾驶舱内的扬声器或通过飞行员或副驾驶员佩戴的耳机向飞行员或副驾驶员提供音频反馈或声音。此外，音频模块104可以与成像模块102进行信号通信。例如，成像模块102可以提供用于通过音频模块104传输的指示，诸如在驾驶舱16内的低可见性环境中的口头命令。音频模块104还可以提供用于经由成像模块102传输的信号，例如闪光灯显示或基于文本的指示器，以供飞行员或副驾驶员读取。
追踪系统100中可以包括至少一个被配置为感测飞行员或副驾驶员的生物特征参数的生物特征传感器106。例如，位于第一座位54上的生物特征传感器106可以被配置为当飞行员坐在第一座位54中时感测或检测飞行员的心率，呼吸速度，出汗率或身体运动。可替代地，生物特征传感器106可以被定位在诸如腕带或头带的可穿戴设备上。在又一个示例中，生物特征传感器106可以是光学传感器的形式，例如监测飞行员或副驾驶员的摄像机。
另外，座椅追踪模块108可以控制第一座椅54和飞行驾驶台30之间的座椅距离110。尽管未示出，但是第二座椅55也可以包括这种座椅追踪模块108。此外，安全带传感器112可以感测安全带70在第一座椅54或第二座椅55上的位置，例如安全带70被扣紧或解开。
触觉反馈生成器114可以与第一座椅54和第二座椅55中的一个或两个耦接或集成。触觉反馈生成器114可以被配置为振动，诸如稳定的或变化的振动模式，以向飞行员或副驾驶员提供反馈。在飞行器10在低能见度条件下飞行期间不是水平的非限制性示例中，触觉反馈生成器114可在座椅54、55的右手部分或左手部分上振动，以指示飞行员或副驾驶员在飞行时使飞行器10向哪个方向倾斜转弯以获得正确的取向。
计时器115也可以包括在追踪系统100中，并且被示为联接至飞行驾驶台30。计时器115可以定位在驾驶舱16之内或之外的任何地方。计时器115可以被配置为追踪事件的经过时间或者在预定时间提供警报或其他指示。可以使用计时器115的非限制性示例包括追踪飞行经过时间，飞行员与飞行器系统20进行交互的经过时间(例如经由多功能键盘58更新飞行记录)，追踪睡眠的经过时间，指示用于改变飞行方向的时间，或指示唤醒时间。
具有处理器122和存储器124的附加控制器120也可以包括在追踪系统100中。控制器120被示为耦接至飞行驾驶台30，并且与飞行控制计算机22，仪器50，飞行显示器52，存储器60，处理单元62，成像模块102，音频模块104，生物特征传感器106，座椅追踪模块108，安全带传感器112，触觉反馈生成器114或计时器115进行信号通信。虚线已用于说明上述组件之间的信号连接的一部分。为了附图清楚起见，没有用于信号连接的虚线，并且应当理解，未通过虚线连接的部件仍然可以进行信号通信。
图3示意性地示出了示例性通信连接中的追踪系统100的部件，其中示出了与上述各种模块和传感器信号连接的单独的控制器120。可替代地，将理解，可以利用飞行控制计算机22，或者每个模块或模块的任何组合可以包括它们自己的控制器，处理器或存储器。已经包括箭头以指示示例性信号或控制方向，并且为了讨论清楚起见提供了箭头。应该理解，图3中连接的部件之间的任何信号通信或控制都可以沿任一方向传输，箭头所示方向并不意味着单向信号或控制方向。
具有门锁传感器117的门锁模块116可以进一步包括在追踪系统100中。例如，驾驶舱门72可以包括门锁模块116，门锁模块116被配置为感测门72是被锁定还是被解锁。模块116还可以基于追踪系统100内的控制信号自动锁定或解锁门72。
控制器120可以可操作地连接到飞行控制计算机22，图像传感器103，音频传感器105，生物特征传感器106，座椅追踪模块108，安全带传感器112，触觉反馈生成器114，计时器115或门锁模块116中的任何一个或全部，并从中接收输入。控制器120接收到的任何输入都可以存储在存储器124中。例如，存储器124可以存储来自驾驶舱16内收集的数据的音频输入或记录的历史，或者自飞行员最后一次与飞行显示器52(图2)进行交互以来的经过时间。
控制器120的处理器122可以将信号或控制命令发送到成像模块102，音频模块104，座椅追踪模块108，触觉反馈生成器114或门锁模块116中的任何一个或全部。在一个非限制性示例中，在从生物特征传感器106和计时器115接收到飞行员的眼睛已经闭合了预定的持续时间的组合输入之后，处理器122可以向触觉反馈生成器114发出命令，以使座椅54、55(图2)中的一个或两个振动，以增加飞行员或副驾驶员的警觉度。在另一个非限制性示例中，处理器122可以向成像模块102发送信号，例如由飞行员或副驾驶员在飞行显示器52上读取的视觉消息，或者用于启用或禁用图像传感器103的命令。
进一步预期，追踪系统100的控制器120可以经由飞行控制计算机22向另一飞行器系统，例如通信接口40，发出信号或命令。在这种情况下，控制器120可以与外部飞行器或地面站(未示出)通信。控制器120还可以根据需要与任何其他飞行器系统20通信耦接。
现在参考图4，示出了控制飞行器10的方法140。方法140从141开始，其中使用追踪系统100中的至少一个传感器追踪第一飞行员(例如位于座位54内的飞行员)的输入，或者在飞行器10的飞行过程中追踪第一飞行员的生物特征参数。追踪飞行员输入可以经由图像传感器103完成，例如在视觉上检测飞行员与键盘58或飞行显示器52交互的手。在飞行显示器52包括触摸屏的示例中，控制器120可以检测飞行员已经触摸了触摸屏飞行显示器52或与之交互。追踪飞行员输入也可以经由通信地耦接到控制器120的飞行控制计算机22来完成，包括追踪飞行员已经与任何驾驶舱系统进行交互或输入到任何驾驶舱系统，例如，键盘58或光标控制装置56。可以经由如上所述的至少一个生物特征传感器106来完成对飞行员的生物特征参数的追踪，例如心率，呼吸速率，皮肤温度等。
在142，控制器120可以基于来自141的追踪到的飞行员输入或生物特征参数来确定第一飞行员缺乏注意力或睡眠深度。例如，计时器115与飞行控制计算机22结合可以向控制器120指示飞行员在大于阈值时间的时间长度(例如十分钟)内未与任何驾驶舱系统进行交互。控制器120然后可以相应地确定飞行员的缺乏注意力。在142处，控制器120还可以或者可选地基于生物特征参数来确定飞行员的缺乏注意力或睡眠深度。例如，图像传感器103，音频传感器105或生物特征传感器106中的任何一个或全部可以确定飞行员的眼睛是闭合的并且快速移动(例如，在REM睡眠期间)，可以确定飞行员的眼睛是张开的但稳定地向前凝视(例如(如微睡眠期间)，可以确定飞行员的呼吸速率已减慢，或者可以确定飞行员未产生任何噪声。
在143处，追踪系统100可以允许飞行员预定程度的缺乏注意力或飞行员的受控休息。这种允许的缺乏预定的注意力可以允许飞行员的短暂缺席，例如洗手间休息，或者允许飞行员有意地失去注意力，例如在受控休息期间。在一个示例中，控制器120可以从飞行控制计算机22接收飞行计划，并且识别飞行计划的一部分，在该部分中可以允许飞行员缺乏注意力或受控的休息。这部分可能是当处于巡航高度时，在该巡航高度，没有报告恶劣的天气或湍流，并且预计航向不会改变。当飞行器10到达飞行计划的预先识别的部分时(例如，如飞行控制计算机22所指示的)，控制器120可以提供受控休息是允许的指示(例如，经由音频模块104或成像模块102)。
进一步预期，在向飞行员或副驾驶员提供允许受控休息的指示之前，控制器120还可以验证与受控休息有关的次要条件。例如，控制器120可以验证驾驶舱16中存在第二飞行员(例如座椅55中的副驾驶员(图3))，没有睡觉，足够警觉，并且在指示飞行员的受控休息是允许的之前，验证副驾驶员的安全带是扣紧的(例如，经由安全带传感器112)。在另一个示例中，控制器120可以验证飞行员的座椅(例如，座椅54)的位置远离任何控件，以使得在指示飞行员的受控休息是允许的之前，飞行员的无意移动不会调整飞行器的操作。这样的验证可以包括验证座位距离110(图3)大于预定值，或者验证脚踏板(未显示)从飞行员的脚移开。
另外，该方法可以包括基于开始缺乏注意力或受控休息来设置计时器115。计时器115也可以基于生物特征参数来设置。在非限制性示例中，可以将飞行员计划的受控休息安排为在上午11:00开始，并允许20分钟的睡眠，然后进行20分钟的恢复期。来自生物特征传感器106的输入可以向控制器120指示飞行员直到上午11:10才真正开始睡眠。在这种情况下，计时器115可以从上午11:10或飞行员实际入睡时开始计划的20分钟倒计时。可以理解的是，定制基于实际的睡眠开始的计时器可以减少睡眠惯性，因为飞行员可以在进入更深的睡眠阶段之前被唤醒。
当计时器115达到预定时间(例如20分钟的受控休息)时，控制器120可以启动唤醒程序，以使飞行员的注意力或机敏性恢复到可接受的水平。唤醒程序可以包括以下中的至少一项：例如经由音频模块104激活飞行器上的可听信号，或经由触觉反馈生成器114振动飞行员的座位。可以理解的是，唤醒程序可以防止飞行员进入REM阶段睡眠或其他较深的睡眠阶段，这可能会在唤醒时导致不良的睡眠惯性水平。
另外，控制器120可以配置为一旦确定飞行员的不能胜任或不可接受的缺席时就自动启动恢复程序。恢复程序可以包括能够纠正飞行员不可接受的缺席的任何程序(例如，飞行员返回驾驶舱16)或使飞行员回到警戒状态(例如，使正在睡觉的飞行员醒来，或者重新与注意力不集中的飞行员进行交互)。例如，恢复程序可以包括以下中的至少一项：经由音频模块104激活飞行器10上的可听信号，经由触觉反馈生成器114使飞行员的座位振动，经由门锁模块116使驾驶舱门72解锁以允许授权人员进入驾驶舱，经由例如飞行控制计算机22的飞行系统执行自动着陆，允许经由地面系统远程控制飞行器10，或者激活飞行器10的遇险追踪器21。在另一个示例中，恢复程序可以包括经由通信接口40将消息发送到另一飞行器或地面系统(未示出)。进一步预期，允许飞行器10的远程控制还包括自动更新飞行器10的飞行计划并执行更新的飞行计划。
在追踪系统100确定对另外醒着的飞行员缺乏注意力的另一非限制性示例中，控制器120可以被配置为向飞行员呈现至少一个任务或认知挑战，以重新吸引飞行员的注意力。这样的任务可以包括更新飞行日志，通过预定模式移动光标控制装置56(图2)，解决飞行显示器52(图2)上的简短难题等等。可选地，控制器120可以在整个飞行计划的持续时间内，或者在如追踪系统100所确定的可能缺乏注意力的时期内，以规则的间隔向飞行员或副驾驶员呈现任务或认知挑战。
在144处，当所确定的缺乏注意力或所确定的睡眠深度满足指示飞行员的不可接受的缺席或飞行员的不能胜任的预定阈值时，控制器120可以控制至少一个飞行器系统20。预定阈值的非限制性示例包括：在驾驶舱16中存在副驾驶员的情况下，驾驶员离开驾驶舱16超过20分钟；或者在音频模块104播放警报音，并且触觉反馈生成器114振动飞行员的座位时，驾驶员在2分钟内未与任何飞行器系统进行交互。此外，飞行计划可以被自动更新，以将飞行器10引导到合适的替代位置，并且自动驾驶仪被命令执行自动着陆；还可以将飞行器10的控制交给远程站着陆。另外，对驾驶舱门72的控制(例如，锁定或解锁)可以使飞行器上的任何其他飞行员进入驾驶舱并试图着陆飞行器10。
所描绘的序列仅用于说明性目的，并不意味着以任何方式限制方法140。将理解的是，方法140的各部分可以以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介入的部分，或者可以将该方法的所描述的部分划分为多个部分，或者可以省略该方法的所描述的部分，而不会减损所描述的方法。
参看图5，示出了控制飞行器10的另一种方法150。该方法包括，在151处，在飞行器10的飞行期间，例如经由如上所述的生物特征传感器106，追踪飞行员的生物特征参数。在152处，控制器120可基于传感器输入，基于生物特征参数来确定飞行员缺乏注意力或睡眠深度。在153处，控制器120可以允许飞行员预定程度的缺乏注意力或睡眠深度，包括如上所述识别飞行计划的一部分，在该一部分中允许受控休息。在允许飞行员缺乏预定的注意力或睡眠深度之前，可以通过控制器来验证次要条件，包括验证存在副驾驶，没有睡觉或系安全带。此外，在飞行员的受控休息期间，追踪系统100可以追踪副驾驶员与驾驶舱系统的交互。
在154处，当飞行员缺乏注意力的量或睡眠深度满足预定阈值时，控制器120可以修改对飞行器10的系统的访问。例如，预定阈值可以包括飞行员已经开始了睡眠阶段，例如在允许的受控休息期间。在修改的系统访问的一个示例中，可以指示座椅追踪模块108将飞行员的座椅从飞行驾驶台30附近的第一位置109移动到远离飞行驾驶台30的第二位置111，从而增加了距飞行驾驶台30或其上任何灵敏控件的座位距离110(图2)。增加座位距离110可以防止飞行员与附近的(例如，腿，脚或手附近的)任何控件或飞行器系统进行交互。修改的系统访问的另一个示例包括锁定飞行员，使其不与任何飞行显示器52交互，不经由键盘58输入数据，或者不经由光标控制设备56(图2)调整飞行系统。以这种方式，可以拒绝飞行员在预定的时间量内访问系统，例如在受控休息时间段内，在苏醒之后的恢复时间段内或在这两者期间。在另一个示例中，可以在受控休息时间段内拒绝飞行员访问所有系统，并在唤醒后的恢复时间段内为飞行员提供有限的系统访问权限。在又一示例中，如果追踪系统100确定了足够的警觉性或清醒性证明，例如在紧急情况下被唤醒，则可以拒绝飞行员在受控休息时间段内访问所有系统，但是在受控休息时间段结束之前向飞行员授予完全访问权限。警觉性或清醒性证明的非限制性示例包括对由飞行显示器52呈现的一系列问题的正确响应，在指定时间段内使用光标控制装置56准确地选择一系列对象，经由多功能键盘58的无误的数据输入，或经由生物特征传感器106进行的生物特征确定，例如眼睛追踪，心率追踪或与“警报”或“清醒”的预定阈值一致的移动或手势追踪。
所描绘的序列仅用于说明性目的，并不意味着以任何方式限制方法150。将理解的是，方法150的各部分可以以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介入的部分，或者可以将该方法的所描述的部分划分为多个部分，或者可以省略该方法的所描述的部分，而不会减损所描述的方法。
技术效果是，上述方面使得能够确定飞行员的不能胜任，允许飞行员缺乏注意力或一些睡眠，并基于该确定来控制飞行器。上述方面还使得能够追踪飞行员的注意力，输入或生物特征参数，并基于追踪来控制飞行器或修改对飞行器系统的访问。上述方面的优点或益处包括飞行期间增加的安全性和改进的飞行员不能胜任的检测。可以理解，飞行员对驾驶舱系统任何部分的输入可以被追踪并确认为对应于正常活动。如果未检测到任何活动(例如，操纵杆/操纵轭的移动或显示系统中的命令输入)，则可以向认知请求提供确认请求，以确保飞行员的机敏性。驾驶舱传感器可以提供对飞行员或副驾驶员状态的进一步验证，例如眼睛追踪，姿势追踪，脉搏或呼吸。本公开的其他方面允许计划的缺乏注意力或故意的失去注意力，例如受控的休息，并且本文公开的追踪系统可以在发出警报或启动恢复程序之前解决这种计划的失去注意力。
在受控休息的情况下，本公开的各方面还可以防止熟睡的飞行员进入深度睡眠或REM睡眠，否则会导致飞行员迷失方向。此外，在确认或确定飞行员的不能胜任的情况下，本公开的各方面提供了一种恢复程序，该程序涉及将声音警报，振动座椅或自动遇险追踪器中的任何一个或全部设置为增加的级别，例如“不稳定”或“遇险”，以与外部飞行器或地面系统进行通信。可以理解，所描述的这些方面可以减少飞行员疲劳并提高机敏性。
在尚未描述的范围内，各种实施例的不同特征和结构可以根据需要组合使用或彼此替代。在所有实施例中未示出一个特征并不意味着不能这样示出，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，不同实施例的各种特征可以根据需要被混合和匹配以形成新的实施例。本文所描述的特征的所有组合或置换都被本公开覆盖。
本发明的其他方面由以下条款的主题提供：
1.一种控制飞行器的方法，包括：在飞行器的飞行期间，使用至少一个传感器追踪飞行员的输入或飞行员的生物特征参数之一；使用与至少一个传感器可操作地连接的控制器，基于生物特征参数确定飞行员的缺乏注意力或飞行员的睡眠深度；允许飞行员预定程度的缺乏注意力或受控休息；以及当所确定的缺乏注意力或所确定的睡眠深度满足预定阈值时，控制飞行器的至少一个系统。
2.根据任何在前条项的方法，其中预定阈值指示飞行员的不可接受的缺席或不能胜任之一。
3.根据任何在前条项的方法，进一步包括在确定不可接受的不能胜任失能时自动启动恢复程序。
4.根据任何在前条项的方法，其中所述恢复程序包括以下中的至少一个：激活飞行器上的音频信号，使飞行员的座位振动，解锁驾驶舱门，经由飞行系统执行自动着陆，允许对飞行器进行远程控制，或激活飞行器的遇险追踪器。
5.根据任何在前条项的方法，其中允许对飞行器进行远程控制还包括自动更新飞行器的飞行计划并执行更新的飞行计划。
6.根据任何在前条项的方法，其中由飞行员追踪输入包括，追踪到任何驾驶舱系统的输入。
7.根据任何在前条项的方法，其中允许的预定程度的缺乏注意力允许短暂缺席和故意的失去注意力。
8.根据任何在前条项的方法，进一步包括识别所述飞行器的飞行计划中的允许缺乏注意力或受控休息的一部分。
9.根据任何在前条项的方法，进一步包括在所述飞行器的驾驶舱内提供允许所述受控休息的指示。
10.根据任何在前条项的方法，进一步包括基于缺乏注意力或受控休息的开始来设置计时器。
11.根据任何在前条项的方法，进一步包括：当计时器达到预定时间时，提供唤醒程序，其中，唤醒程序包括以下中的至少一个：激活飞行器上的音频信号或振动飞行员的座位。
12.一种控制飞行器的方法，方法包括：使用至少一个传感器在飞行器的飞行期间追踪第一飞行员的生物特征参数；使用与至少一个传感器可操作地连接的控制器，基于生物特征参数确定第一飞行员的缺乏注意力或睡眠深度；允许预定程度的缺乏注意力或睡眠深度；以及当缺乏注意力或睡眠深度的程度满足预定阈值时，修改对飞行器的系统的访问。
13.根据任何在前条项的方法，进一步包括识别所述飞行器的飞行计划中的允许受控休息的一部分。
14.根据任何在前条项的方法，进一步包括在飞行器的驾驶舱内提供允许所述受控休息的指示。
15.根据任何在前条项的方法，进一步包括：在提供指示之前，验证与受控休息有关的次要条件。
16.根据任何在前条项的方法，其中次要条件包括验证以下至少一个：存在第二飞行员，第二飞行员没有睡觉，或者第二飞行员戴着安全带。
17.根据任何在前条项的方法，进一步包括在第一飞行员的受控休息期间追踪第二飞行员与驾驶舱系统的交互。
18.根据任何在前条项的方法，进一步包括：基于生物特征参数来设置计时器。
19.根据任何在前条项的方法，进一步包括：提供唤醒程序以防止第一飞行员进入REM阶段睡眠，并且其中，唤醒程序包括以下中的至少一个：激活飞行器上的音频信号或振动第一飞行员的座位。
20.根据任何在前条项的方法，进一步包括提供唤醒程序以防止第一飞行员进入REM阶段睡眠。
21.根据任何在前条项的方法，其中唤醒程序包括以下中的至少一个：激活飞行器上的音频信号或振动飞行员的座位。
22.根据任何在前条项的方法，其中对系统访问的修改包括以下中的至少一个：移动第一飞行员的座位或在预定时间内拒绝对系统的访问。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则意图将这些其他示例包括在权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种控制飞行器的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述飞行器的飞行期间，使用至少一个传感器追踪飞行员的输入或飞行员的生物特征参数之一；
使用与所述至少一个传感器可操作地连接的控制器，基于所述生物特征参数确定所述飞行员缺乏注意力或所述飞行员的睡眠深度；
基于所述飞行员的所述缺乏注意力或受控休息定制计时器；
当预定程度的缺乏注意力或预定睡眠深度满足预定阈值时，控制所述飞行器的至少一个系统；
基于所述缺乏注意力的开始或所述受控休息来设置所述计时器；以及
当所述计时器达到预定时间时提供唤醒程序，以防止醒来时的睡眠惯性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述预定阈值指示所述飞行员的不可接受的缺席或不能胜任之一。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括在确定所述不可接受的缺席或所述不能胜任时自动启动恢复程序。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述恢复程序包括以下中的至少一个：激活所述飞行器上的音频信号，使所述飞行员的座位振动，解锁驾驶舱门，经由飞行系统执行自动着陆，允许对所述飞行器进行远程控制，或激活所述飞行器的遇险追踪器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中允许对所述飞行器进行远程控制还包括自动更新所述飞行器的飞行计划并执行更新的飞行计划。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，其中追踪所述飞行员的所述输入包括，追踪到任何驾驶舱系统的输入。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括识别所述飞行器的飞行计划中的允许缺乏注意力或受控休息的一部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述飞行器的驾驶舱内提供允许所述受控休息的指示。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述唤醒程序包括以下中的至少一个：激活所述飞行器上的音频信号，或振动所述飞行员的座位。
10.一种控制飞行器的方法，其特征在于，所述方法包括：
使用至少一个传感器在所述飞行器的飞行期间追踪第一飞行员的生物特征参数；
使用与所述至少一个传感器可操作地连接的控制器，基于所述生物特征参数，确定所述第一飞行员的睡眠深度；
允许预定程度的睡眠深度；
提供唤醒程序以防止所述第一飞行员进入REM阶段睡眠，以防止醒来时的睡眠惯性；以及
当睡眠深度的程度满足预定阈值时，修改对所述飞行器的系统的访问。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括识别所述飞行器的飞行计划中的允许受控休息的一部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述飞行器的驾驶舱内提供允许所述受控休息的指示。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：在提供所述指示之前，验证与所述受控休息有关的次要条件。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中所述次要条件包括验证以下中的至少一个：存在第二飞行员，第二飞行员没有睡觉，或者第二飞行员戴着安全带。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述第一飞行员的受控休息期间追踪第二飞行员与驾驶舱系统的交互。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：基于所述生物特征参数来设置计时器，并且当所述计时器达到预定时间时提供唤醒程序，并且其中，所述唤醒程序包括以下中的至少一个：激活所述飞行器上的音频信号，或振动所述第一飞行员的座位。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中，所述唤醒程序包括以下中的至少一个：激活所述飞行器上的音频信号，或振动所述第一飞行员的座位。
18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中对所述系统访问的修改包括以下中的至少一个：移动所述第一飞行员的座位，或在预定量时间内拒绝对所述系统的访问。
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