用于產生并提交pirep的系統和方法
【專利摘要】一種用于在機載飛行器顯示器上文本地顯示天氣數據的系統和方法，包括從機載天氣雷達接收天氣數據。數據收集器被耦合到天氣雷達并收集相關數據，然后操縱該相關數據以將其置于PIREP(飛行員報告)格式。然后將格式化的數據在飛行器顯示器上呈遞并隨后傳輸到地面站。
【專利說明】用于產生并提交PIREP的系統和方法

【技術領域】
[0001]本文所描述主題的實施例一般涉及飛行器顯示系統，并且更具體地，涉及用于自動提交飛行員報告(PIREP)的航空電子顯示系統和方法。

【背景技術】
[0002]提供豐富的天氣數據來幫助飛行員提供安全和受控的飛行。例如，飛行員可以接收Ν0ΤΑΜ(飛行員通知)，例如，諸如飛行表演、封閉跑道、軍事演習之類的危險；D-ATIS (數字自動航站信息服務)，例如，天氣、跑道、進場信息；METAR，例如，由飛行員用作飛行前天氣簡報的一部分的天氣報告；TAF(航站機場預報)，例如，適用于離機場跑道的中心五英里半徑的天氣預報；SIGMET(重大氣象信息)，例如，涉及所有飛行器的安全的氣象信息；AIRMET(飛行員的氣象信息)，例如，沿著可能影響飛行器安全的航路的天氣；TFR(臨時飛行限制)，例如，體育賽事、全國災區、航天發射等；PIREP (飛行員報告)，由飛行器在飛行中遇到的實際天氣狀況；FAA延誤；大風；路線天氣；圖形化的天氣數據；等等。
[0003]與此相反，飛行員可以生成PIREP，其是由飛行器在飛行期間遇到的實際天氣狀況的報告。該PIREP通常通過語音或數據鏈路被傳輸到最近的地面站。該數據然后被編碼并中繼到其他天氣辦事處和空中交通服務單位。這些PIREP根據利用可能難以記住的多個縮寫的特定FAA批準的格式來組織。由于這些復雜性，飛行員可能由于創建和發送PIREP而受阻。
[0004]許多飛行器都配備有機載天氣雷達(無線電檢測和測距)，該機載天氣雷達檢測危險天氣并在座艙顯示器上進行呈現。這些系統基于來自目標的反射率或反回回波來顯示天氣，并且在顯示器上進行顏色編碼；即綠色指示輕降水；黃色指示中度降水、可能降低的能見度以及中度亂流；和紅色指示導致雷暴可能性的強降水、強烈湍流和對飛行器的結構性損壞。然而，即使當配備這種機載天氣雷達時，飛行員仍必須收集與惡劣天氣有關的信息，將其置于PIREP格式并將其傳輸到地面，以便向地面傳送天氣信息。
[0005]鑒于上述情況，期望通過消除對于記住PIREP格式的需要來減少飛行員的工作量。因此，可以設想的是提供一種系統和方法，用于促進收集和格式化在飛行期間遇到的與嚴峻天氣相關的信息，將其以適當的PIREP格式文本地和圖形地呈現給飛行員以用于飛行員的檢查和同意，并然后將該PIREP傳輸到地面站。這減少了飛行員工作量，并向周圍空域中的飛行器提供了避免惡劣天氣的機會，特別是未配備有天氣雷達的那些飛行器。這種系統設想自動收集所需的PIREP數據并在顯示器上以規定的PIREP格式向飛行員呈現該數據。


【發明內容】

[0006]提供本
【發明內容】
來以簡化形式介紹概念的選擇，這些概念在下文在【具體實施方式】中被進一步描述。本
【發明內容】
并不旨在識別所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在被用作在確定所要求保護主題的范圍方面的輔助。
[0007]提供一種方法以用于在機載飛行器顯示器上圖形地和文本地顯示天氣數據。該方法包括從機載天氣雷達接收天氣數據。數據收集器被耦合到天氣雷達并收集相關數據，該相關數據然后被操縱以將其置于PIREP (飛行員報告)格式。格式化的數據然后被呈遞在飛行器顯示器上。
[0008]還提供一種方法以用于在飛行器顯示器上顯示天氣數據。該方法包括從機載天氣雷達收集天氣數據，將天氣數據置于飛行員報告(PIREP)格式，并在顯示器上的至少一個彈出數據框中以初步形式呈遞處于PIREP格式的數據，以用于由飛行員同意。
[0009]還提供了一種用于在飛行器顯示器上文本地和圖形地顯示天氣數據的系統。該系統包括機載天氣雷達、耦合到所述天氣雷達的數據收集器、耦合到所述數據收集器以用于將數據置于PIREP格式的格式化器、以及圖形模塊。處理器被耦合到數據收集器和圖形模塊，并且被配置為在飛行器顯示器上呈遞PIREP數據，并隨后將該PIREP發送到地面站。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]可以通過在結合附圖所考慮時參照【具體實施方式】和權利要求來得出對本主題的更完整的理解，其中，遍及這些附圖，相同的附圖標記指代相似的元件，并且其中:
[0011]圖1是根據示例性實施例的概括性航空電子顯示系統的功能框圖；
[0012]圖2-4是根據示例性實施例的由圖1中所示的航空電子顯示系統所生成的二維地圖顯示的快照；以及
[0013]圖5是描述根據示例性實施例的用于生成PIREP的步驟的流程圖

【具體實施方式】
[0014]下面的【具體實施方式】在本質上僅僅是示例性的，并且不旨在限制本申請的主題和其用途。此外，不旨在被前述【背景技術】或下面的【具體實施方式】中所介紹的任何理論所限制。為了解釋的目的在本文所介紹的是可以如何顯示PIREP的某些示例性實施例。然而，應當理解的是，該所闡明的示例實施例僅僅是用于實現用于顯示視覺飛行參考點的新穎系統和方法的示例和指導。如此，本文所介紹的示例旨在作為非限制性的。
[0015]可以在本文中在功能和/或邏輯塊組件方面并參照可以由各種計算組件或設備所執行的操作、處理任務和功能的符號表示來描述技術和工藝。應當理解的是，被配置為執行指定功能的任何數量的硬件、軟件和/或固件組件可以實現附圖中所示出的各種塊組件。例如，系統或組件的實施例可以采用各種集成電路組件，例如，存儲器元件、數字信號處理元件、邏輯元件、查找表等，其可以在一個或多個微處理器或其他控制設備的控制下執行各種功能。
[0016]下面的描述可以參照“耦合”在一起的元件或節點或特征。如本文所使用的，除非另有明確聲明，否則“耦合的”意思是一個元件/節點/特征直接或間接地連接到另一個元件/節點/特征(或與其直接或間接通信)，并且不一定是機械地連接。因此，雖然附圖可以描繪元件的一個示例性布置，附加的介入元件、設備、特征或組件可以存在于所描繪的主題的實施例中。此外，某些術語也可以在以下的描述中僅出于參考的目的而被使用，并因此并不旨在是限制性的。
[0017]為了簡潔起見，與圖形和圖像處理、導航、飛行計劃、飛行器控制、以及系統(和系統的個別操作組件)的其他功能方面有關的常規技術可能不在本文中進行詳細描述。此夕卜，在本文中所包含的各附圖中所示的連接線旨在表示各元件之間的示例性功能關系和/或物理耦合。應當注意的是，可以在實施例中存在許多替代或附加的功能關系或物理連接。
[0018]圖1是根據示例性實施例的概括性航空電子顯示系統100的功能框圖。航空電子顯示系統100包括至少一個處理器104和至少一個監視器106，所述監視器106被操作地耦合到處理器104。在航空電子顯示系統100的操作期間，處理器104驅動圖形模塊110，該圖形模塊110連同處理器104 —起驅動監視器106以產生顯示器108，所述顯示器108在視覺上向飛行員和機組人員提供與主飛行器、鄰近飛行器、和主飛行器的預定附近范圍內的天氣有關的信息。如下面更充分地描述的，顯示器108可以包括與鄰近飛行器和天氣有關的一個或多個飛行特性的視覺表示(文本的和圖形的)。處理器104可以生成以二維格式(例如，作為橫向或縱向輪廓圖顯示器)或以混合格式(例如，以畫中畫或分屏布置)的顯示器108，并可以被結合到能夠顯示數據的所有單元中；例如主飛行顯示器、多功能顯示器以及交互導航顯示器。顯示器108還可以包括觸摸屏顯示器。
[0019]處理器104可以包括或者關聯于任何合適數量的單獨的微處理器、飛行控制計算機、導航設備、存儲器、電源、存儲設備、接口卡、和在本領域中已知的其他標準組件。在這方面，處理器104可以包括任何數目的軟件程序(例如，航空電子顯示程序)或指令或與其協作，所述軟件程序或指令被設計成執行下面描述的各種方法、過程任務、計算以及控制/顯示功能，例如，處理器104可以被包括在常部署在飛行管理系統(FMS)內的類型的飛行管理計算機內。
[0020]適合于用作監視器106的圖像生成設備包括各種模擬(例如，陰極射線管)和數字(例如，液晶、有源矩陣、等離子體等)顯示設備。在某些實施例中，監視器106可以采用在飛行器電子飛行儀表系統(EFIS)內包括的頭下顯示器(HDD)或平視顯示器(HUD)的形式。監視器106可以被置于整個座艙中的各種位置。例如，監視器106可以包括主飛行顯示器(PFD)并駐留于飛行員的主視場內的中央位置。替換地，監視器106可以包括輔助駕駛艙顯示器，諸如發動機儀器和機組人員咨詢系統(EICAS)顯示器，其被安裝在用于由機組人員方便觀察但一般駐留在飛行員的主視場之外的位置處。在更進一步的實施例中，監視器106可以由機組人員中的一個或多個成員所佩戴。
[0021]在圖1中所圖示的示例性實施例中，該數據源包括經由數據鏈路112操作地耦合到處理器104第一輸入端的無線收發器118。導航系統120被耦合到處理器104，并包括天氣雷達122和其他機載儀器124，諸如無線電高度計、氣壓高度計、全球定位系統(GPS)單元，等等。在優選的實施例中，導航系統120可以被包括在FMS內。
[0022]機載天氣雷達122通過檢測來自目標的反射率或返回回波并在顯示器(例如，顯示器108)上顯示天氣來檢測和定位極端天氣(例如，雨、雪、冰雹等)。即，將天氣數據從天氣雷達122提供給處理器104。該數據被處理并被提供給圖形模塊110，該圖形模塊110進而被耦合到監視器122。然后將天氣符號顯示在顯示器108上。
[0023]天氣的強度通常在顯示器上按顏色指示。例如，藍色或綠色通常指示相對弱的回波，其指示低強度天氣。然而，紅色或紫紅色表示非常強的回波，其指示相對嚴峻的天氣事件。當描述天氣雷達回波時，飛行員、調度員和空中交通控制人員可以參照三個等級:(I)等級一，被顯示為綠色回波，指示輕降水以及很少湍流至幾乎沒有湍流；(2)等級二，被顯示為黃色回波，指示中度降水，導致非常低的能見度、中度亂流、以及可能不舒服乘坐的可能性；和(3)等級三，被顯示為紅色回波，指示示強降水、雷暴的可能性、嚴重的湍流以及對飛行器的可能的結構性損壞。
[0024]再次參照圖1，天氣雷達122的輸出被提供給收集和存儲天氣數據的PIREP數據收集器114。數據收集器114也被耦合到用戶輸入設備102 ;例如光標控制的設備、鍵盤、觸摸屏等等。用戶輸入設備102也被耦合到處理器104。PIREP格式化器116接收來自PIREP數據收集器114的數據，并連同處理器104、圖形模塊110和監視器106 —起，將數據置于用于在顯示器108上顯示的適當格式。即，圖形模塊110創建用于由監視器106顯示在顯示器108上的所需符號。將結合圖2、3和4討論PIREP顯示。
[0025]為了確保所有用戶正確理解PIREP，必須遵守所規定的編碼程序。飛行狀況的如下報告應該包括在PIREP中(如合適的話):云底、云頂和云層的海拔高度和覆蓋；飛行能見度；對能見度的限制和按海拔高度發生的天氣；空氣溫度和隨海拔高度或范圍對溫度的改變；高空風(wind aloft)的方向和速度；湍流的持續時間和強度；通過山口和越過峰巒疊嶂的天氣狀況和云量；雷暴和/或龍卷風活動的位置、范圍、以及移動；以及，過度的高空風、低空風切變以及涉及飛行的安全和效率的其他現象。
[0026]湍流報告必須包括位置、海拔高度、或者海拔高度的范圍、以及飛行器類型，并應當包括是處于云中還是晴空中。湍流、強度和持續時間(偶爾的、間歇的和連續的)的程度由飛行員來確定。結冰報告必須包括位置、海拔高度或海拔高度范圍、飛行器類型、空氣溫度、強度和結冰的類型。下列天氣現象必須被分類為緊急(UUA):龍卷風、漏斗云或水龍卷；嚴重或極端湍流(包括晴空湍流)；冰雹；低空風切變；10海里或以上的空速波動；火山噴發、火山灰云、和/或客艙中的二氧化硫(SO2)的檢測；以及由專家認為的被報告為對飛行操作危險或潛在危險的任何其他天氣現象。
[0027]為了確保向所有系統用戶正確傳播PIREP報告，必須遵循下面描述的編碼過程:每個元素應該由文本元素指示器(TEI)所識別；每份報告應該包括用于消息類型、位置、時間、海拔高度/飛行高度、飛行器類型的TEI，以描述所報告的現象；除了消息類型外的每個TEI應該在前面具有空格和斜線(/);除了海拔高度/飛行高度外的每個TEI應該在后面有空格；當報告中的數字的數量少于由格式所需要的數量時，應該在所報告的值中插入零；應該僅使用授權的飛行器標志符和縮略詞；應該包括三個字符的字母數字標識符以描述位置或路線；應該僅使用授權的標識應；以及，除了如以上所列出的，尚未報告數據的TEI的條目應該被省略?？梢匀缦聛砻枋鯬IREP的每個字段:
[0028]UUA-消息類型:緊急PIREP
[0029]UA-消息類型:常規PIREP
[0030]M-參考VHF NAVAID或機場的位置。應使用三或四個字母數字標識符。如果合適的話，應該編碼標識符和用于定義半徑的三個數字和用于定義以海里為單位的距離的三位數字。示例:/OVABC 045020 DEF 120005。
[0031]ZlM-發生或遇到所報告的現象的時間。應該輸入以四位數字的時間GMT。示例:/TM0915。
[0032]ZEL-海拔高度/飛行高度-應該以百英尺為單位(MSL)來輸入第一次遇到該現象的海拔高度。如果不知道，應該輸入UNKN(未知)。如果飛行器正爬升或下降，則應該在備注中輸入適當的縮略詞(分別為DURC或DURD)。如果在一層內遇到該狀況，應該以描述該狀況的適當的TEI來輸入海拔高度范圍。示例:FL310。
[0033]/XE-飛行器類型-輸入飛行器類型。如果不知道，應該輸入UNKN。結冰和湍流報告必須總是包括飛行器類型。示例:/TP L329。
[0034]M-天空覆蓋-這被用來報告云層量和云底的高度。高度是使用三個數字在海平面上以百英尺為單位的。在本組中的縮寫是“CLR” (晴)，“ΒΚΝ” (多云)，和“0VC”(陰)。示例:/SK0380VC045。
[0035]M-飛行能見度和飛行天氣。由飛行員遇到的天氣狀況應該被如下報告:如果報告的話，飛行能見度將是/WX字段的第一個條目。這應該被輸入為FV，后面是兩位數的能見度值，如果有必要，將其向下取整為最接近的整數法定英里。示例:FVOl TRW(雷暴)。
[0036]ZIA-空氣溫度。應該使用兩個數字以攝氏度為單位報告外部空氣溫度。負溫度應該用“M”加前綴。示例:/TA 15，TA 15M。
[0037]M-風向和風速。如果報告的話，應該使用三個數字來指定風正吹自的方向。小于100度的方向必須在前面加“O”。例如，90度的風向被編碼為090。速度必須以使用百位(如果不是零)和十位和個位數字以整海里(knot)為單位進行編碼。風團始終以“KT”結尾，以指示以海里來報告這些風。少于10海里的速度必須使用前置零進行編碼。例如，8海里的風速必須被編碼為08KT以及112海里的風速必須被編碼為112KT。
[0038]/IS-湍流。強度、類型和海拔高度應該被報告如下:對于強度，輸入LGT (輕度)、MOD(中度)、EV(嚴重)，或EXTRM(極端)。利用連字符來分離強度的范圍或變化；例如，M0D-SEV。如果沒有遇到湍流，則輸入NEG(否定)。對于類型，如果由飛行員報告，則輸入CAT(晴空湍流)或CHOP(起伏的空氣)。只有當海拔高度不同于/FL中所報告的值時，才應該對其進行報告。當報告湍流層時，應該利用連字符來分離高度值。如果沒有定義下限或上限，則使用BLO (下)或ABV (上)。示例:/TBLGT-MOD BL0-090。
[0039]/IC-結冰。首先使用縮略詞TRACE、LGT, MOD或SEV來輸入強度。利用連字符來分離強度范圍或變化的報告。如果沒有遇到結冰，則應該輸入NEG。所報告的結冰類型應該被輸入為RME ( 一種冰)、CLR或MX(混合)。只有當所報告的結冰/海拔高度不同于/FLTEI中所報告的值時，才應當對其進行報告。連字符應該分離所報告的結冰層。當沒有對層進行定義時，應該使用ABV或BL0。示例:/IC SVR CLR 028-045。
[0040]ZE-備注-此TEI被用于報告認為重要但不適合在任何其他TEI中的現象。這包括(但不限于)低空風切變(LLWS)報告、雷暴線、覆蓋范圍和運動、冰雹的尺寸(1/4"的增量)、閃電、觀察到但沒遇到的云、現象發生在何處的地理或局部描述、國際標準大氣(ISA)報告和凝結尾流(contrail)。危險天氣應該被首先報告。此外，LLWS應該首先在可能的范圍被描述。示例:/RMLLWS-15KTSFC-003 DURGC RNWY 22。
[0041]如先前所述，PIREP格式化器116被耦合到PIREP數據收集器114，并從其接收天氣數據。PIREP格式化器然后將天氣數據置于適當的格式，以用于經由處理器104、圖形模塊110和監視器106在顯示器108上的顯示；即，通過創建用于由監視器106在顯示器108上的顯示所需的符號。
[0042]現在參考圖2并根據示例性實施例，示出了橫向地圖顯示屏幕200的圖形表示，其示出了地形218和范圍環220。在顯示器上還示出了主飛行器202沿路線204前進到航點206。當飛行器202到達航點206時，飛行計劃指示飛行器202將左轉并沿著路線208前進?？梢钥闯?，主飛行器202正進入危險天氣的區域210，其特征是圍繞較高強度天氣的區域214的低強度天氣212的第一區域，其進而圍繞相對嚴峻天氣的區域216。PIREP數據收集器114收集相關的天氣數據。該數據被提供給PIREP格式化器，其格式化數據并將格式化的數據轉發給處理器104。處理器104、圖形模塊110和監視器106根據上述編碼程序來使第一頁天氣數據被顯示在PIREP數據框222中?？梢钥闯?，PIREP數據框222包含以下內容的符號圖形表示:在224處的位置(OV)、在226處的時間(TM)、在228處的海拔高度/飛行高度(FL)、在230處的飛行器類型(TP)、在232處的天空覆蓋(SK)、在234處的飛行能見度和飛行天氣(WX)、在236處的空氣溫度(TA)。
[0043]現在參考圖3，示出包括第二 PIREP數據框302的第二頁，其在“第二頁(page2) ”按鈕238 (圖2)被選擇(或在觸摸屏的情況下進行觸摸)時出現。PIREP數據框302包含圖形表示以下各項的符號:風向和風速(WV) 304、湍流(TB) 306、結冰(IC) 308、備注(RM) 310，從而完成PIREP。應該清楚的是，飛行員可以通過使用頁面選擇按鈕238(圖2)和312和314(圖3)在第一頁和第二頁之間進行導航。還應該清楚的是，盡管在示例性實施例中，兩頁數據框已被用來顯示所有PIREP數據，但PIREP也可以被顯示在單個數據框或兩個以上的數據框中。
[0044]當飛行員已檢查第一頁和第二頁上的PIREP數據并同意其內容時，最終PIREP出現在圖4中的400處。飛行員可以通過選擇發送(Send)PIREP按鈕402來將PIREP發送到例如ATC，或通過選擇頁面2 (page2)按鈕404返回到頁面2。如果按鈕402被選擇，則最終PIREP報告將經由數據鏈路112和收發器118 (圖1)進行傳輸。
[0045]圖5是描述用于顯示和發送PIREP數據的方法500的流程圖。在步驟502中，由機載天氣雷達122 (圖1)通過檢測來自目標區域的反射率或返回回波來接收天氣數據。該數據被提供給PIREP數據收集器(步驟504)，并被轉換為PIREP格式(步驟506)。然后將該數據以促進飛行員檢查的初步方式進行顯示(步驟508)。如果飛行員不同意該初步數據(步驟510)，則過程結束(516)，以及沒有PIREP被傳輸。如果飛行員同意，則將該PIREP以最終形式顯示(步驟512)，并將其根據飛行員命令傳輸到地面(步驟514)。
[0046]因此，已經提供了系統和方法，用于促進收集和格式化在飛行期間遇到的與嚴峻天氣相關的信息，將其以合適的PIREP格式文本地和圖形地呈現給飛行員以用于飛行員的同意，以及然后將該PIREP傳輸到地面站。這減少了飛行員的工作量，并為周圍空域中的飛行器提供了避免惡劣天氣的機會，特別是那些未配備有天氣雷達的飛行器。這種系統設想自動收集所需的PIREP數據并以規定的PIREP格式向飛行員呈現該數據。此外，該系統可以被包括在選擇性多播系統中，該系統將PIREP從地面站提供給基于機群的訂戶。
[0047]盡管已經在本發明的上述【具體實施方式】中介紹了至少一個示例性實施例，但應當認識到的是，存在大量的變型。還應當認識到的是，一個或多個示例性實施例僅是示例，并且不旨在以任何方式限制本發明的范圍、可適用性或配置。而是，前面的【具體實施方式】將為本領域技術人員提供用于實施本發明的示例性實施例的方便的路線圖。所一直理解的是，在不脫離如所附權利要求中闡述的本發明的范圍的情況下，可以在示例性實施例中所描述的元件的功能和布置方面進行各種改變。
【權利要求】
1.一種用于在機載飛行器顯示器上圖形地和文本地顯示天氣數據的方法，所述方法包括: 從機載天氣雷達接收天氣數據； 操縱數據收集器中的數據，以將其置于PIREP (飛行員報告)格式；以及 在所述飛行器顯示器上呈遞處于所述PIREP格式的數據。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:以初步形式顯示所述數據，以用于由飛行員同意。
3.根據權利要求2所述的方法，進一步包括:在飛行員同意后，以最終形式呈遞所述數據以形成PIREP報告。
4.根據權利要求3所述的方法，進一步包括:將所述PIREP傳輸到地面站。
5.根據權利要求4所述的方法，進一步包括:在所述顯示器上的至少一個彈出數據框中顯示所述初步數據，以用于飛行員檢查。
6.根據權利要求5所述的方法，進一步包括:在所述顯示器上的至少第一和第二彈出數據框中顯示所述初步數據，以用于飛行員檢查。
7.根據權利要求6所述的方法，進一步包括:順序地顯示所述第一和第二數據框。
8.根據權利要求7所述的方法，進一步包括:在所述第一和第二數據框中的顯示控制按鈕，以用于在所述第一和第二數據框之間進行導航。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括:顯示包含處于最終形式的第一和第二數據框的數據的附加數據框，以用于傳輸到地面站。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括:顯示疊加在地圖顯示上的所述至少一個數據框和所述附加數據框。
【文檔編號】G08G5/00GK104282177SQ201410362956
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2013年7月1日
【發明者】N·V·P·納馬, D·K·貝哈拉 申請人:霍尼韋爾國際公司