CN111798703A - 概率性地确定飞机预期飞行路线的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明题为“概率性地确定飞机预期飞行路线的系统和方法”。一种由本飞机可执行的用于概率性地确定在本飞机附近的另一个飞机的预期飞行路线，该方法包括：在第一时间点接收关于另一个飞机的第一位置信息，在第一时间点之后的第二时间点接收关于另一个飞机的第二位置信息以及基于第一位置信息和第二位置信息确定另一个飞机的历史飞行路径。此外，该方法还包括将另一个飞机的历史飞行路径与多个导航路线进行比较，并且基于该比较，概率性地确定多个导航路线中的一个导航路线作为另一个飞机的预期飞行路线。

Description

概率性地确定飞机预期飞行路线的系统和方法

技术领域

本公开内容总体涉及飞机显示器和空中交通冲突感知系统及方法。更具体地讲，本公开内容总体涉及用于概率性地确定飞机预期飞行路线的系统和方法。

背景技术

飞机(“本飞机”)机组人员普遍关注是否具有关于本飞机附近另一个(例如，“入侵者”)飞机的态势感知。这种态势感知不仅包括另一个飞机参照本飞机的方位、距离和垂直间隔，还包括另一个飞机的预期飞行路线。本飞机机组人员能使用该信息来确定本飞机与另一个飞机之间是否存在或可能存在交通冲突，如果存在，则据此采取纠正行动。

虽然机组人员过去一直使用基于雷达的空中交通管制服务来获取上述态势感知，但在许多飞行场景下没有基于雷达的空中交通管制服务可供使用。例如，这些场景包括在离开或进入雷达覆盖范围之外的机场、海洋领空时，以及在雷达服务有限或不可靠的国家/地区飞行时。此外，预计未来的空中交通管理方案将会更多地依赖“自由飞行”的概念，在此概念下，本飞机机组人员可以选择自己的首选路线，但要承担与另一个飞机保持足够间距的责任。

要在上述非雷达场景下实现关于另一个飞机的态势感知，所开发的机载系统允许飞机独立地向附近的另一个飞机报告其方位，进而接收来自另一个飞机的此类报告。就本飞机而言，另一个飞机显示为其某个驾驶舱显示器上的符号。自动相关监视-广播(“ADS-B”)便是此类系统之一，它由两种不同但相关的服务组成：ADS-B“Out”和ADS-B“In”。每架飞机使用ADS-B Out，通过机载的发射器周期性地广播关于其自身的信息，包括标识、当前方位、高度和速度。ADS-B Out向附近的空中交通控制器和另一个飞机提供本飞机的实时方位信息，大多数情况下，这些信息比当前基于雷达的系统提供的信息更加准确。ADS-B In用于接收本飞机附近另一个飞机的该类实时方位信息并显示给机组人员。

ADS-B提供的另一个飞机的实时方位、高度和速度毫无疑问可以帮助本飞机机组人员确定是否存在或可能存在交通冲突，但需要注意的是，飞机并非仅仅沿直线飞行。相反，典型的飞行路线包含一系列相连的区段，其中每个区段可能要求飞机以不同的航向飞行或维持不同的高度。因此，在某个时间点于本飞机机组人员看来似乎正在偏离本飞机的飞机，有可能在后一个时间点根据其预期飞行路线进行转向或其他操作，从而造成交通冲突。目前而言，使用ADS-B Out或任何其他系统的飞机都不会广播此类预期飞行路线信息。

因此，可取的做法是向本飞机机组人员提供改进的关于本飞机附近另一个飞机的态势感知。这种改进的态势感知最好包括概率性地独立确定另一个飞机的预期飞行路线，以便机组人员能够预见到无法通过ADS-B In接收的实时方位、高度和速度信息立即显现的未来交通冲突。此外，最好同时向机组人员显示另一个飞机的预期飞行路线，作为驾驶舱移动地图显示器的一项附加功能。此外，根据随后的具体说明和所附权利要求，结合附图、发明内容、技术领域和本背景技术，将逐步展开本公开内容的其他期望特征和特性。

发明内容

本文公开了用于概率性地确定飞机预期飞行路线的系统和方法。根据一个示例性实施例，一种由本飞机可执行的用于概率性地确定在本飞机附近的另一个飞机的预期飞行路线的方法，该方法包括在第一时间点接收关于另一个飞机的第一位置信息，在第一时间点之后的第二时间点接收关于另一个飞机的第二位置信息，并基于第一位置信息和第二位置信息确定另一个飞机的历史飞行路径。此外，该方法还包括将另一个飞机的历史飞行路径与多个导航路线进行比较，并且基于该比较，概率性地确定多个导航路线中的一个导航路线作为另一个飞机的预期飞行路线。

根据另一个示例性实施例，一种在本飞机上可执行的用于概率性地确定本飞机附近另一个飞机的预期飞行路线的系统，该系统包括一个空中交通监视系统，该空中交通监视系统(1)在第一时间点接收关于另一个飞机的第一位置信息，(2)在第一时间点之后的第二时间点接收关于另一个飞机的第二位置信息。该系统还包括处理系统，该处理系统(3)基于第一位置信息和第二位置信息确定另一个飞机的历史飞行路径，(4)将另一个飞机的历史飞行路径与多个导航路线进行比较，以及(5)基于该比较，概率性地确定多个导航路线中的一个导航路线作为另一个飞机的预期飞行路线。

提供本发明内容是为了以简化形式描述精选概念，这些精选概念将在具体实施方式中根据涵盖发明内容中所述的概念的各种实施方案进一步描述。本发明内容不旨在通过参考权利要求或以其他方式识别本公开的主题的关键或基本特征，本发明内容也不旨在用作确定所公开的主题的完整范围的辅助，所公开的主题的完整范围通过参考本公开的各种实施方案来适当确定。

附图说明

可从附图得出对本公开的更完整的理解，其中类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：

图1显示了根据本公开内容的各种实施例的包括各种系统和数据库的飞机功能框图；

图2显示了根据本公开内容的各种实施例的用于概率性地确定图1所示飞机附近的另一个飞机的预期飞行路线的方法流程图；并且

图3至图6为根据本公开内容的各种实施例的示出另一个飞机概率性的预期飞行路线的驾驶舱图形显示器的非限制性示例。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。如本文所用，词语“示例性”是指“用作示例、实例或例证”。因此，本文中描述为“示例性”的任何飞行显示系统或方法实施例不一定理解为比其他实施方案优选或有利。本文描述的所有实施方案是为使得本领域的技术人员能够制作或使用本发明而提供的示例性实施方案，而不限制由权利要求书限定的本发明的范围。

本文可就功能和/或逻辑块部件以及各种处理步骤方面描述本公开的实施方案。应当理解，此类块部件可以通过被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本公开内容的实施例可以采用各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，它们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。此外，本领域的技术人员将会知道，本公开的实施方案可以与任何数量的系统结合实施，并且本文所述的系统仅仅是本公开的示例性实施方案。

本公开内容为用于概率性地确定本飞机附近飞机的预期飞行路线的系统和方法，目的在于为本飞机机组人员提供经改进的关于潜在交通冲突的态势感知。本飞机包括ADS-B In系统以及导航数据库，后者包括导航路点、航路和程序。本公开内容的系统和方法将ADS-B In系统收到的有关另一个飞机的历史和实时方位、高度和速度信息与来自导航数据库的路点、航路和程序结合使用，以概率性地确定另一个飞机的预期飞行路线。本飞机机组人员可通过选择驾驶舱显示器的适当功能，获取该预期飞行路线。

根据本公开内容的一个实施例，图1示出的飞机100包括了处理系统105、飞行管理系统(FMS)110、方位确定系统120、ADS-B系统130、驾驶舱显示系统140、数据链路系统150、气象雷达系统160和导航数据库170。请注意，飞机100还包括所示系统105-160和数据库170之外的更多功能特性(系统、数据库等)。出于简化示出和讨论的目的，所示飞机100省略了这些额外的功能特性。

飞机100可以是能够在空中行进(即，不与地表或水域发生物理接触)的任何运载工具。因此，飞机100可以是任何类型的飞机(不论规格或推进装置，从大型、涡轮动力商用飞机到小型电动无人机)、旋翼飞机(直升机、旋翼机)、轻于空气的飞艇(热气球、软式气艇)或滑翔机，等等。飞机100可以是传统意义上存在机组人员的“载人”飞机，也可以是远程操控的飞机。

处理系统105用于在飞机100的操作期间接收和处理来自飞机100的各种系统和数据库(例如，系统110-160和数据库170)的数据。处理系统105通常代表配置的硬件、软件和/或固件部件，用于协助飞机100的组件之间的通信和/或交互，以及执行支持飞机100操作的更多任务和/或功能。根据实施例，处理系统105可以使用通用处理器、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、合适的可编程逻辑设备、分立的栅极或晶体管逻辑、处理核心、分立的硬件部件或以上各项的任何组合来实施或实现。处理系统105也可以实现为计算设备的组合，例如，多个处理核心、数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与数字信号处理器核心的结合，或者任何其他此类配置。实际上，处理系统105包括处理逻辑，该处理逻辑能被配置为执行与飞机100的操作，尤其是与概率性地确定另一个飞机的预期飞行路线相关的功能、技术和处理任务。因此，处理系统105可内置数据处理功能，这些功能使用任何定制或可商购的处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(微芯片或芯片组形式)、宏处理器、以上各项的任何组合，或任何用于执行电子指令的一般装置。此外，处理系统105还可内置使用易失性和/或非易失性存储的数据存储功能，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(ROM)、磨损修正系数存储器(KAM)，并且可使用多种已知存储器设备实现，例如PROM(可编程只读存储器)、EEPRM(可电擦除的PROM)、闪速存储器，或任何其他能够存储数据的电、磁、光学或组合存储器设备。

飞行管理系统110为飞机100提供基本导航、飞行规划以及路线确定和航途中引导。飞行管理系统110可向处理系统105提供与飞机的当前方位和飞行方向(例如，航向、航路、轨迹等)相关的导航数据。如果需要，提供给处理系统105的导航数据还可以包括关于飞机空速、地速、高度(例如，相对于海平面)、俯仰角的信息，以及其他重要的飞行信息。任何情况下，在此示例性实施例中，飞行管理系统110可包括任何合适的方位和方向确定装置，这些装置至少能够为处理系统105提供飞机的当前方位(例如，经度和纬度形式)、飞机在其飞行路径上的实时方向(航向、航线、轨迹等等)，以及其他重要的飞行信息(例如，空速、高度、间距、姿态等等)。飞行管理系统110和处理系统105在所有操作阶段合作引导和控制飞机100，并为飞机100的其他系统(例如ADS-B系统130)提供飞行管理系统110生成或推导的飞行数据。

方位确定系统120与处理系统105可操作地连接，并与飞行管理系统110协同操作。方位确定系统120被配置为获取与飞机100的操作相关的一个或多个导航参数。方位确定系统120可实现为一个或多个全球定位系统(GPS)、惯性参考系统(IRS)或基于无线电的导航系统(例如，VHF全向无线电范围(VOR)或远程助航设备(LORAN))，并且可以包括一个或多个导航无线电或其他适当配置的传感器，用于支持飞机100的操作。在一些实施例中，方位确定系统120还可使用磁体罗盘或磁力计等来获取和/或确定飞机100的航向(即，飞机100相对于某个参照物的行进方向)。方位确定系统120还可包括气压测高计，以便还能参考气压高度确定飞机100的方位。在一些实施例中，可选用或增加GPS作为方位确定系统120的一部分来提供高度信息。因此，在一个示例性实施例中，方位确定系统120能够获取和/或确定飞机100的瞬时方位和高度，即飞机100的当前位置(例如，纬度和经度)以及飞机100的高度和航向。如上所述，方位确定系统120可将此信息提供给处理系统105和飞行管理系统110以支持其操作。

ADS-B系统130与处理系统105可操作地连接，并且可从飞行管理系统110和方位确定系统120接收信息以及向其提供信息。在一些示例中，ADS-B系统130可内置到飞机100的转发器或作为该转发器的一部分。ADS-B系统130提供监视功能，凭借此功能，飞机100使用方位确定系统120来确定其方位并周期性地向协同的ADS-B接收器广播其方位，从而实现实时或近乎实时地跟踪飞机。方位信息可被空中交通管制地面站或另一个飞机的ADS-B接收器接收。由飞机100附近另一个飞机的ADS-B生成的飞机方位信息可被飞机100接收，以向飞机100的机组人员提供态势感知。就本文而言，术语“附近”是指ADS-B系统130的可检测范围以内。此外，来自另一个飞机的方位信息为本公开内容的系统和方法提供了输入，用于概率性地确定飞机100附近的飞机的预期飞行路线，同样，ADS-B系统130会将该信息提供给处理系统105。

驾驶舱显示系统140可内置电子显示器，该显示器被配置为以图形方式显示与飞机100的操作相关的飞行信息、交通信息或其他数据。就此而言，显示系统140可操作地连接到处理系统105，并且可接收和以图形方式显示来自飞行管理系统110(如飞行计划)、方位确定系统120(如飞机100的方位、高度和航向)和ADS-B系统130(如飞机100附近的另一个飞机)的信息。驾驶舱显示系统140可位于飞机100的驾驶舱内。驾驶舱显示系统140可实现为一个或多个任何类型的物理显示设备，并且可以包括可调整的用户界面，以便用户(例如，机组成员)与显示系统140交互(更普遍的情况下与FMS 110交互)。这种显示设备的非限制性示例包括各种阴极射线管(CRT)显示器，以及各种平板显示器，诸如各种类型的LCD(液晶显示器)和TFT(薄膜晶体管)显示器、仪表板显示器和平视显示器(HUD)投影。此类用户界面的非限制性示例包括各种小键盘、触摸板、键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、麦克风，或其他适用于接收用户输入的装置。驾驶舱显示系统还可包括未实际整合到飞机100中的其他装置，例如电子飞行工具包(EFB)等。下文将会更详细地介绍，机组人员可使用显示系统140与附近另一个飞机的图形显示器进行交互，以获取另一个飞机概率性的路线信息。因此，在示例性实施例中，驾驶舱显示系统140和处理系统105的用户界面采用协同配置，以使用户能够指示、选择或以其他方式操纵驾驶舱显示系统140上显示的一个或多个项目，例如访问与另一个飞机相关的预期飞行路线信息。

数据链路系统150与处理系统105可操作地连接，并且可从飞机100的系统接收信息或向其提供信息。例如，数据链路系统150可以是卫星数字通信服务提供商或基于地面的数字通信服务提供商，它们可通过卫星或地面站向飞行中的飞机100提供可能包括宽带互联网连接在内的数据通信。数据链路系统150可实现飞机100与远离飞机100的任何服务器或数据源之间的数据通信。在一些实施例中，飞机100可利用数据链路系统150来获取与飞机100的操作相关的任何信息，例如路线放行许可信息(可提供给飞行管理系统110)、航途中或出发地或目的地机场的天气信息，以及空中交通管制指令。此外，飞机100可利用数据链路系统150来获取关于飞机100附近另一个飞机可公开获取的信息，例如可供处理系统105使用的存档的飞行计划信息(详细说明请参见下文)，用于概率性地确定另一个飞机的预期飞行路线。

气象雷达系统160与处理系统105和驾驶舱显示系统140可操作地连接，以向飞机100的机组人员提供气象雷达数据。一般而言，气象雷达系统160可以是任何可操作的合适雷达系统，用于检测飞机100可探测范围(例如100英里或更大范围)内的气候。气象雷达系统160被配置为感测足够的气象雷达返回信息，以便确定给定三维空域内的水量。气象雷达系统160可包括可操作的天线，以发射雷达脉冲并接收雷达返回信号。天线可按前后运动和上下运动(俯仰，可选)进行可操作的扫描，以便气象雷达系统160能够扫描飞机附近感兴趣的空域。可将此类雷达返回信号提供给处理系统105，用于显示在驾驶舱显示系统140上。

在一个实施例中，导航数据库170将导航数据提供给处理系统105，以供飞行管理系统110和驾驶舱显示系统140使用。导航数据库170可包括其中存储的各种类型的导航相关数据。导航数据库170可以是飞机100携带的机载数据库。导航相关数据可包括各种飞行计划相关的数据，例如：地理路点的路点位置数据；路点之间的距离；路点之间的轨迹；航站程序；进场/离场程序；航路；与不同机场有关的数据；助航设备；障碍物；可视化报告点；特殊用途空域；行政区划；和通信频率。飞机程序信息可由政府或监管机构(例如美国联邦航空管理局)提供或以其他方式获取。在示例性实施例中，飞机程序信息包括仪表程序信息，例如仪表进场程序、标准航站到达航线、仪表离场程序、标准仪表离场航线、障碍物离场程序等，这些信息通常显示在发布的图上，例如仪表进场程序(IAP)图、标准航站到达(STAR)图或航站到达区域(TAA)图、标准仪表离场(SID)航线、离场程序(DP)、航站程序、进场图，等等。导航数据库170还可包括关于导航参考点(例如，路点、方位修正、无线电地面站(VOR、VORTAC、TACAN等)、距离测量设备、全向信标等)的信息。导航数据库170还可包括地形信息和关于障碍物高度和地理位置的信息。导航数据库170中的任何数据均可提供给飞行管理系统110，用于确定或飞行特定路线。该数据也可提供给驾驶舱显示系统140，用于以图形形式向机组人员显示导航相关的数据。此外，处理系统105可使用来自导航数据库170的数据，来概率性地确定飞机100附近另一个飞机的预期飞行路线，详细说明请参见下文。

当飞机100正在飞行时，本公开内容的系统和方法使用处理系统105进行操作。即，飞机100可根据存储在飞行管理系统110中并且以图形方式显示在驾驶舱显示系统140上的飞行计划飞行，同时参考从导航数据库170接收的导航路点。飞机100可从方位确定系统120获取诸如地理位置、高度和航向之类的方位信息，这些信息可以图形方式显示在驾驶舱显示系统140上。飞机100还可在ADS-B系统130接收来自附近另一个飞机的ADS-B Out传输，并且这些飞机可通过显示系统140以图形方式显示给机组人员。根据飞机100飞行通过的大气环境，它还可以从气象雷达系统160接收气候信息(雷达返回信号)，该气候信息可通过显示系统140以图形方式显示给机组人员。此外，在整个飞行期间的不同时间，飞机100可使用数据链路系统150向卫星或陆地数据源传送信息或接收来自卫星或陆地数据源的信息。

根据示例性实施例，在上述飞行场景上下文中继续参考图1，而图2所示的流程图则示出了方法200，用于概率性地确定飞机100附近另一个飞机的预期飞行路线。所示方法200按特定顺序显示了一系列步骤；但需要注意的是，这些步骤可按替代顺序执行，并且在替代实施例中可以包括更多或更少的步骤。如上所述，在步骤205的第一时间点，当飞机100正在飞行时，ADS-B系统130收到飞机100附近另一个飞机的第一个ADS-B Out传输。第一个ADS-B Out传输至少包括另一架飞机的标识、地理方位和高度，但也可包括其航向和地速等信息。

其后，在步骤210，即第一时间点之后的第二时间点，ADS-B系统收到附近另一个飞机的第二个ADS-B Out传输。此第二个ADS-B Out传输也包括另一个飞机的方位、高度和其他可选信息。第二时间点在第一时间点之后，时差可介于连续ADS-B Out传输的传输间隔到任意秒数或分钟数之间。当然，本公开内容并不限于仅接收另一个飞机的两次ADS-B Out传输；相反，可接收和使用任意数量的传输，详细说明请参见下文。

在方法200的步骤215，将来自步骤205和210的第一和第二(可选择更多)ADS-BOut传输从ADS-B系统130发送至处理系统105。在处理系统105处，ADS-B Out传输被用于计算另一个飞机的行进方向和历史飞行路径，还可选择计算其他信息，例如另一个飞机的地速。处理系统105使用传统的几何和物理学原理来执行该计算：每个ADS-B Out传输代表空间的一个地理“点”，连接这些地理“点”的线段代表历史飞行路径；该线段具有长度，该长度可除以传输之间的时间间隔以确定地速；此外，该线段具有关于空间坐标(例如磁方位)的取向，此取向可用于确定参考该坐标系的行进方向。可进一步通过补充参考(即，验证)上述ADS-B Out传输中的可选信息(如果提供的话)来确定行进方向和地速。

现在参考方法200的步骤220，处理系统105访问导航数据库170，以获取在步骤215确定的另一个飞机的历史飞行路径区域中的任何导航路线。这些导航路线通常包括至少定义了两个地理点之间一个线段的任何飞行路径或程序。导航路线的示例包括航路(高空和低空)、海洋航线、进场和离场程序、仪器和视觉进场，以及障碍程序等等。处理系统105可包括用于确定要选择和访问的路线的逻辑。例如，处理系统105可以仅访问符合以下条件的导航路线：至少包括一个空间点，该点与另一个飞机的历史飞行路径上的任意点的距离不超过预先确定的距离(例如任意英里数)。保留符合该选择标准的任何导航路线以用于进一步处理。

此外，在方法200的步骤225，处理系统105使用来自步骤220的保留导航路线，与另一个飞机的行进方向和历史飞行路径进行比较，以概率性地确定另一个飞机的预期飞行路线。就本文而言，术语“概率性的预期飞行路线”是指处理系统105确定另一个飞机最有可能遵循的保留导航路线中的特定导航路线。因此，“概率性的预期飞行路线”是预测性的，在一定意义上提供了另一个飞机在确定之后的时间最有可能遵循的飞行路线。处理系统105基于如下所述的多个因素做出此概率性的确定。

其中一个因素可能是所考虑的保留导航路线的飞行路径区段的取向相较于另一个飞机的历史飞行路径的取向。例如，一条保留的导航路线可能包括介于两个路点之间一个东/西方向(即，方位角为90°或270°)的区段。可将另一个飞机的历史飞行路径取向与该导航路线的取向进行比较，以获得按度计算的取向差，其中0°差(平行)将是该因素的最高概率，而90°差(垂直)将是最低概率。

另一个因素可能是所考虑的保留导航路线的飞行路径区段与另一个飞机的历史飞行路径的距离。例如，可将历史飞行路径中的每个点与一个保留导航路线上的最近点进行比较，以确定历史飞行路径与该导航路线之间的平均距离。根据步骤220中的路线选择标准，平均距离0英里将是该因素的最高概率，而接近于最大距离的平均距离将是最低概率。

另一个因素可能是，在预期仅沿一个方向行进的导航路线(例如离场或到达程序)的上下文中，另一个飞机的行进方向与所考虑的保留导航路线的行进方向的比较。该因素的比较与取向因素类似，不同的是，另一个飞机的行进方向与导航路线的行进方向为180°差(即，表示在相反方向上行进)时将是最低概率。

另一个因素可能需要使用飞机100的气象雷达系统160。例如，气象雷达系统160可向处理系统105提供雷达返回数据，该返回数据指示所考虑的一个保留导航路线的某个区段上存在雷暴。当然，需要注意的是，即使另一个飞机“打算”飞行该导航路线(因为该路线被包括在该飞机的飞行计划内)，该飞机也可能会偏离导航路线以避开雷暴。因此，对于气象雷达系统160指示存在雷暴的任何导航路线，可提供对前述距离和取向因素的概率补偿或调节(即，当存在雷暴时，预期存在相对导航路线若干英里的横向偏移；另一个飞机在遇到雷暴之前转向以偏离导航路线，或在通过雷暴之后转向以重新汇入导航路线时，预期存在一定的取向差)。补偿或调节的数量(即，使该路线更可能成为另一个飞机的预期飞行路线)可基于观察到的雷暴规模(横向尺寸)、雷暴与另一个飞机当前方位的距离和/或雷暴相对于导航路线的位置来确定。此外，当识别到与所考虑的保留导航路线的此类横向偏移时，处理系统105可基于偏移量和另一个飞机的行进方向来构造人工路线(即，导航数据库170中未找到的路线)，此路线可在某个未来的位置或路点重新汇入所考虑的保留导航路线之一，并将其确定为另一个飞机的预期飞行路线。

还有一个因素可能需要使用飞机100的数据链路系统150。如前所述，一些飞机的飞行计划可供公众查阅。飞行计划包括飞机建议的从出发地机场到目的地机场的导航路线，并可包括离场程序、航路和到达程序等。ADS-B Out传输可包括另一个飞机的标识(例如，机尾数字或飞机呼号)。相应地，在一个实施例中，ADS-B系统130可向处理系统105提供另一个飞机的呼号，该处理系统继而向数据链路系统150提出请求，与提供飞机飞行计划的远程数据源通信以及访问该远程数据源。如果另一个飞机的飞行计划可用，则数据链路系统可向处理系统105提供该信息。然后，处理系统105可将另一个飞机存档的飞行计划与所考虑的来自步骤220的任何保留导航路线进行比较。如果飞行计划中包括的任何导航路线与任何保留导航路线之间存在匹配，则可以为此类匹配路线提供概率调节(即，使得该路线更有可能成为另一个飞机的预期飞行路线)。

上述关于处理系统105用于概率性地确定另一个飞机的预期飞行路线的因素的表述不应视为排他性列表。相反，替代实施例中可能包括其他因素。此外，任何给定的确定中不必包括所述的每个因素。而且，所述因素的相对重要性也不必相同。例如，可以基于特定因素对概率性地确定的相对重要性来为每个因素提供“加权”。权重可根据不同的实施例而变化。因此，根据前述实施例，可通过按照上述方法确定每个因素的值，将每个这样的值乘以权重(可选)，然后将所有值(或加权值)求和以确定综合概率，在处理系统105处完成方法200的步骤225。在实施例中，具有最高综合概率(可能为最高总值或最低总值，具体取决于因素的求值方式)的导航路线因而被处理系统105确定为另一个飞机概率性的预期飞行路线。

当然，所考虑的保留航行路线中有可能没有任何一条是另一个飞机的预期飞行路线。因此，在一些实施例中，特定的导航路线要被处理系统105确定为另一个飞机概率性的预期飞行路线，可能需要达到最小阈值概率值。当某个导航路线至少达到该最小概率值并且是所考虑的保留导航路线中最有可能的路线时，处理系统105便会确定此类路线是另一个飞机概率性的预期飞行路线。相反，如果某个导航路线达到了最高综合概率但未达到最小阈值概率，则系统105不会将概率性的预期飞行路线与另一个飞机相关联。最小阈值概率值可根据不同的实施例而变化。

当前还设想了本公开内容的替代实施例。例如，需要注意的是，ADS-B Out传输并不是飞机100接收关于附近另一个飞机的方位信息的唯一方式，尤其当另一个飞机未配备ADS-B Out功能时。相反，飞机100可选择配备交通防撞系统(TCAS)。TCAS能够询问另一个飞机的应答机，并使用询问应答来确定另一个飞机的方位角、距离和高度(对于支持C模式和S模式的应答机)。将此信息与配备了TCAS的飞机的当前方位进行比较，可以构建另一个飞机的历史飞行路径信息，并如上述方法200中所述，用于替代直接从另一个飞机的ADS-B Out传输收到的信息。飞机100还可以选配或增配交通信息服务-广播(TIS-B)系统。在此实施例中，空中交通管制雷达信息被广播到飞机100并由其数据链路系统150接收。空中交通管制雷达信息包括空中交通管制雷达观测到的飞机100附近另一个飞机的地理位置和(如果有)高度。同样，这时可以利用此信息构建另一个飞机的历史飞行路径信息，并如上述方法200中所述，用于替代直接从另一个飞机的ADS-B Out传输收到的信息。

例如，可以使用驾驶舱显示系统140的上述图形显示和用户输入功能，将处理系统105所确定的另一个飞机概率性的预期飞行路线提供给飞机100的机组人员使用。在一个实施例中，ADS-B系统130将关于附近另一个飞机位置的信息提供给驾驶舱显示系统140，用于移动地图上的图形显示或其他形式的显示(可选择合并从导航数据库170获取的导航信息和/或从飞行管理系统110获取的飞机100的飞行路线信息和/或来自气象雷达系统160的气象雷达返回信息)。另一个飞机的位置可使用此项技术已知的指示该飞机的航向、速度和高度的符号体系来显示。

例如，基于此显示，如果感知到潜在的交通冲突，则机组人员可能会关注其他一架或多架飞机，获取关于其预期飞行路线的更多信息。机组人员可使用驾驶舱显示系统140的用户输入功能来指示或以其他方式“选择”其他一架或多架飞机。进行此类指示或选择后，可将另一个飞机概率性的预期飞行路线提供给机组人员。可以图形方式(例如，将概率性的预期飞行路线叠加在显示系统140的任何显示设备上)或以文本方式(例如，以文本方式在显示系统140的任何显示设备上标识飞行路线或其路点)或两者的任意组合来提供此信息。本文还设想了提供此信息的其他方式，例如使用音频或符号体系。

此外，在各种实施例中，可按上述任何方式将概率性的预期飞行路线的全部或任何较小部分提供给机组人员。例如，一些导航路线，尤其是航路，包括了许多路点。因此，机组人员最感兴趣的预期飞行路线部分可能是另一个飞机将要到达的下一个(连续)路点。相应地，在一些实施例中，驾驶舱显示器140可仅提供下一个或下几个路点，同时省略对另一个飞机预期飞行路线的其余部分的表示/描述。如果另一个飞机的地速可用，处理系统105可以选择在所示/所述路点(例如，在显示系统140上以文本方式)补充另一个飞机的预计到达时间(ETA)，以协助机组人员执行防撞/态势感知，尤其在飞机100的飞行路线中包括相同路点的场景下。

例证

现在通过以下非限制性示例来讲解本公开内容，其中驾驶舱显示器提供了本飞机附近另一个飞机概率性的预期飞行路线。需要指出的是，在不偏离所附权利要求书中限定的本公开内容的范围的情况下，以下示例可应用各种变化和修改。因此，需要指出的是，以下示例应仅仅解释为例证，并且不具备任何意义上的限制。

图3根据本公开内容的一个实施例，示出了驾驶舱显示系统140的示例性移动地图显示器300。显示器300包括本飞机310和本飞机310附近的另一个飞机320。本飞机的飞行路线315(“航路1”)用实线示出，并包括本飞机飞行路线330上的下一个路点(“K63”)的表示。在该示例中，本飞机310的机组人员使用驾驶舱显示系统140的用户输入功能适当选择了另一个飞机320，因而处理系统105计算了另一个飞机概率性的预期飞行路线325(虚线；“航路2”)，并将其提供给显示系统140。另一个飞机概率性的预期飞行路线325包括其下一路点335的表示。飞行路线315和325与本飞机310相关，并在路点330处汇合，因此这两架飞机在路点340之后将共用同一路线330。需要注意的是，传统显示器仅包括飞机310和320以及本飞机的飞行路线315，因此基于当前表示的航向，看起来本飞机310将会在与另一个飞机320汇合之前，提前在路点330转向。这种传统显示器会给本飞机310的机组人员留下与另一个飞机320之间没有交通冲突的印象。然而，如图所示，通过包括另一个飞机概率性的预期飞行路线325，本飞机310的机组人员可以清楚地看到可能发生的场景，即两架飞机在不久的将来将会到达路点330，然后遵循相同的路线。因此，本飞机310的机组人员可以更密切地监视另一个飞机320和/或采取纠正行动，以免与另一个飞机320发生任何可能的交通冲突。

图4根据本公开内容的另一个实施例，示出了驾驶舱显示系统140的示例性移动地图显示器400。显示器400包括本飞机410和本飞机410附近的另一个飞机420。本飞机的飞行路线415(“航路1”)用实线示出，并包括本飞机飞行路线430上的下一个路点(“K63”)的表示。在该示例中，本飞机410的机组人员使用驾驶舱显示系统140的用户输入功能适当选择了另一个飞机420，因而处理系统105计算了另一个飞机概率性的预期飞行路线425(虚线；“航路2”)，并将其提供给显示系统140。另一个飞机概率性的预期飞行路线425包括其下一路点435的表示。与显示器300相比，飞行路线425在路点435之后出现路线分歧。即，从路点435分出两条不同的路线，第一条路线426和第二条路线427。给定另一个飞机420的当前方位，将无法辨别它将遵循路线426或427中的哪一条。因此，显示器400同时包括了路线426、427的表示，因而本飞机410的机组人员可以获悉在路点430汇合路线的可能性以及另一个飞机420在路点435后偏离的可能性。于是，本飞机410的机组人员可以监视另一个飞机420和/或采取它认为适合该情况的任何其他行动。

图5根据本公开内容的另一个实施例，示出了驾驶舱显示系统140的示例性移动地图显示器500。显示器500包括本飞机510和本飞机510附近的另一个飞机520。本飞机的飞行路线515(“航路1”)用实线示出，并包括本飞机飞行路线530上的下一个路点(“K63”)的表示。在该示例中，本飞机510的机组人员使用驾驶舱显示系统140的用户输入功能适当选择了另一个飞机520，因而处理系统105计算了另一个飞机概率性的预期飞行路线525(虚线；“航路2”)，并将其提供给显示系统140。另一个飞机概率性的预期飞行路线525包括其下一路点535的表示。与本飞机510相关的飞行路线515和525从未汇合，因此这两架飞机彼此应该会保持足够的隔距。需要注意的是，传统显示器仅包括飞机510和520以及本飞机的飞行路线515，因此基于当前表示的另一个飞机520的航向，看起来本飞机510与另一个飞机520将会在路点530附近汇合。这种传统显示器会给本飞机510的机组人员留下与另一个飞机520存在交通冲突的印象，他们将基于此印象采取纠正行动。然而，如图所示，通过包括另一个飞机概率性的预期飞行路线525，本飞机510的机组人员可以清楚地看到可能发生的场景，即另一个飞机520在路点535之后将会偏离本飞机510。因此，本飞机510的机组人员无需采取任何纠正行动。

图6根据本公开内容的另一个实施例，示出了驾驶舱显示系统140的示例性移动地图显示器600。显示器600包括本飞机610以及本飞机610附近的其他两架飞机620、621。不同于图3至图5(即，显示器300、400和500)所示的实施例，显示器600包括来自本飞机610附近雷暴的气象雷达返回信息650，因而额外使用了由气象雷达系统160提供的信息。本飞机的飞行路线615用实线示出，并且在此显示器中代表偏离示出的“航路1”，以便在路点630(“K63”)之前避开正好位于航路1上的雷暴。因此，本飞机610直接偏向后续路点635(“WPT1”)以避开雷暴。此外，在此示例中，本飞机610的机组人员使用驾驶舱显示系统140的用户输入功能适当选择了其他飞机620、621，因此处理系统105计算了其他飞机概率性的预期飞行路线625，并将其提供给显示系统140。在此场景中，由于雷暴的原因，处理系统105将与航路1的偏移识别为其他飞机620、621最有可能飞行的“路线”(即，路线625不是导航数据库170中提供的常规“路线”，而是被识别为由于雷暴而偏离航路1，并在路点635处重新进入航路)。因此，将所识别的这一偏移与飞机620和621的当前航向相结合，路线625被示为飞机620和621实际最有可能飞行的路径，路点635(而不是航路1上的路点630)被示为其他飞机620和621将到达的下一个可能的路点。飞行路线615和625与本飞机610相关，并在路点635处汇合，因此这两架飞机在路点635之后将共用同一路线640(“航路2”)。因此，利用已考虑存在气候雷达返回信号650的这一信息，本飞机610的机组人员可以更密切地监视其他飞机620、621和/或采取纠正行动，以免与其他飞机620、621发生任何可能的交通冲突。

相应地，本公开内容提供了用于概率性地确定本飞机附近飞机的预期飞行路线的系统和方法的若干实施例。所公开的系统和方法有利于为本飞机机组人员提供改进的关于潜在交通冲突的态势感知。这种改进的态势感知最好包括概率性地独立确定另一个飞机的预期飞行路线，从而使机组人员能够预见到无法通过ADS-B In(或任何其他已知的空中交通监视系统)接收的实时方位、高度和速度信息立即显现的未来交通冲突，详细说明请参阅上文。

虽然在前述具体实施方式中已呈现至少一个示例性实施方案，但应当理解存在大量的变型形式。还应当理解，一个示例性实施方案或多个示例性实施方案仅是示例，并且不旨在以任何方式限定本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域的技术人员提供用于实现示例性一个或多个实施方案的便利的路线图。应当理解，在不脱离所附权利要求书及其合法等同物所阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种变化。

Claims (10)

1.一种在本飞机上可执行的用于概率性地确定在所述本飞机附近的另一个飞机的预期飞行路线的方法，所述方法包括：

在空中交通监视系统中在第一时间点接收关于所述另一个飞机的第一位置信息；

在所述空中交通监视系统中在所述第一时间点之后的第二时间点接收关于所述另一个飞机的第二位置信息；

基于所述第一位置信息和所述第二位置信息在处理系统中确定所述另一个飞机的历史飞行路径；

在所述处理系统中将所述另一个飞机的所述历史飞行路径与多个导航路线进行比较；以及

基于所述比较在所述处理系统中概率性地确定所述多个导航路线中的一个导航路线作为所述另一个飞机的预期飞行路线。

2.根据权利要求1所述的方法，其中关于所述另一个飞机的所述第一位置信息和所述第二位置信息是使用所述本飞机的空中交通监视系统接收的，所述空中交通监视系统选自：自动相关监视-广播(ADS-B)系统、交通防撞系统(TCAS)和交通信息服务-广播(TIS-B)系统以及其中两者或更多者的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一位置信息包括第一地理点并且所述第二位置信息包括第二地理点，并且其中所述历史飞行路径包括从所述第一地理点开始到所述第二地理点结束的飞行路径区段。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第二时间点之后的第三时间点接收关于所述另一个飞机的第三位置信息，并且进一步包括基于所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息确定所述另一个飞机的所述历史飞行路径。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较包括确定所述历史飞行路径的取向与所述多个导航路线中的每个导航路线的取向之间的差异程度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较包括确定所述历史飞行路径与所述多个导航路线中的每个导航路线之间的平均距离。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括接收所述另一个飞机的行进方向，并且其中所述比较包括确定所述另一个飞机的所述行进方向与所述多个导航路线中的每个导航路线的行进方向之间的差异程度。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括接收气象雷达信息，并且其中所述概率性地确定包括基于所述气象雷达信息从所述多个导航路线中的每个导航路线建立横向偏移。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括接收关于所述另一个飞机的飞行计划信息，其中概率性地确定包括将所述飞行计划信息与所述多个导航路线中的每个导航路线进行参照。

10.一种在本飞机上可执行的用于概率性地确定在所述本飞机附近的另一个飞机的预期飞行路线的系统，所述系统包括：

空中交通监视系统，所述空中交通监视系统(1)在第一时间点接收关于所述另一个飞机的第一位置信息，以及(2)在所述第一时间点之后的第二时间点接收关于所述另一个飞机的第二位置信息；和

处理系统，所述处理系统与所述空中交通监视系统可操作地通信，所述处理系统被配置为(3)基于所述第一位置信息和所述第二位置信息确定所述另一个飞机的历史飞行路径，(4)将所述另一个飞机的所述历史飞行路径与多个导航路线进行比较，以及(5)基于所述比较，概率性地确定所述多个导航路线中的一个导航路线作为所述另一个飞机的预期飞行路线。

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