УСТРОЙСТВО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОБ АЭРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
DEVICE OF WARNING ABOUT AEROLOGICAL PHENOMENA FOR AIRCRAFT

Изобретение относится к объединенной бортовой системе, обеспечивающей навигационное метеорологическое содействие летательному аппарату в полете.
Согласно предшествующему уровню техники, метеорологическая информация подается на летательный аппарат в полете через голосовое соединение со станции, расположенной на земле. Нет компьютеризованного средства для передачи информации касательно явлений, встречаемых летательным аппаратом.
Если в описании или на четрежах не оговорено иное, символы, акронимы и аббревиатуры имеют французское или английское значение, как указано в таблице, приведенной ниже.
METAR
METeorological Airport Report (метеорологическая сводка аэропорта)
Типовая метеорологическая сводка, записанная в авиационном метеорологическом коде.
TAF
Terminal Aerodrome Forecast (AIS, прогноз аэродрома конечного пункта)
(или Terminal Area Forecast, прогноз района конечного пункта) метеорологический прогноз.
SIGMET
SIGnificant METeorological Information (значимая метеорологическая информация)
Информация касательно метеорологических явлений, которые могут оказать влияние на безопасность летательного аппарата.
GAMET
Ground Area METeorological Information (Метеорологическая информация наземного района)
Прогноз для района для полетов на малой высоте.
AIRMET
AIR METeorological Information (воздушная метеорологическая информация)
Метеорологическая информация на разговорном языке, значимая для легкой авиации, работающей на 10000 футов или ниже.
GAFAR
General Aviation Forecast (общий авиационный прогноз)
Общий прогноз для авиации
TEMSI
Значимая погода
Французская карта метеорологических прогнозов.
WINTEM
WINd and TEMperature
Ветер и температура
VHF
Very High Frequency (очень высокая частота, ОВЧ)
Очень высокая частота, используемая для связи на короткие и средние расстояния между пилотами и персоналом наземных станций, авиационная полоса частот ОВЧ зарезервирована для авиации международными договорами.
От 108,000 до 117,950 МГц
Авиационная радионавигация (VOR и ILS)
От 117,975 до 137,000 МГц
Авиационное движение, авиационная полоса ОВЧ
121,5 МГц
Аварийная частота
ADIRS
Air Data Inertial Reference System (инерциальная система отсчета воздушных данных)
Система для оценки инерциальных и воздушных параметров самолета.
Процедура для подачи метеорологической информации содержит следующие этапы:
- получение метеорологической информации авиационной метеорологической службой из разных источников информации (наземных метеорологических станций, спутников и радиолокационных станций метеорологических наблюдений),
- выдача сообщений (METAR, TAF, SIGMET, GAMET, AIRMET, GAFAR, и т.д.) карт и изображений: TEMSI-WINTEM, спутники и радиолокаторы, карта погодных фронтов; наблюдаемая аэрология радиозондирования, региональный тактический бюллетень, местный итоговый бюллетень;
- предоставление этих данных осуществляющим навигацию экипажам летательного аппарата,
- в полете, сбор данных бортового метеорологического радиолокатора, ограниченного по рабочим характеристикам: нет выявления турбулентности в ясном небе, CAT, нет видения за пределами первого возмущения впереди.
В наши дни единственная возможность для пилота летательного аппарата передавать сводку погоды касательно встреченных атмосферных возмущений состоит в том, чтобы использовать линию связи ОВЧ тогда, когда рабочая нагрузка пилотов высока. Сводка касательно встреченной погоды поэтому часто делается в конце полета, что слишком поздно для предоставления содействия в реальном времени другому летательному аппарату.
Метеорологическая информация, подаваемая экипажу, является прогнозной информацией, сформированной из аэрологического моделирования. Она не обновляется в полете и не учитывает очень локализованные и бурные погодные явления, которые могут возникать вне этих прогнозов. Несовпадение между метеорологическими прогнозами и реальной ситуацией, встречаемой в полете, является довольно обычным явлением в навигации.
Высоко локализованные и быстро меняющиеся метеорологические условия поэтому не учитываются метеорологическими станциями. Эти быстрые изменения не передаются на летательный аппарат в полете эффективным образом.
Осуществляемые в полете наблюдения метеорологической ситуации в реальном времени поэтому важны и являются огромной помощью в постижении в реальном времени метеорологии опасных явлений, локализованных на воздушных трассах.
В последнее время появились системы, которые дают возможность собирать информацию наблюдений, имеющуюся в распоряжении, для того чтобы предоставлять возможность для осмысления реальной метеорологической ситуации, локализованной на трассе или в зоне, в которой перемещается летательный аппарат.
Например, документ US2002/0039072 раскрывает способ для сбора и обработки этих данных наблюдения станцией на земле и широковещательной передачи их на летательный аппарат. Однако этот способ имеет недостаток, будучи неработоспособным, когда летательный аппарат (подающий данные наблюдения или принимающий обработанные данные) не может установить контакт со станцией на земле. Боле того, это требует нацеленного ответа на летательный аппарат согласно его положению в предполагаемой зоне.
Изобретение имеет намерением преодолеть вышеупомянутые проблемы, предлагая устройство предупреждения об аэрологических явлениях для летательного аппарата, которое принимает во внимание в реальном времени наблюдения с летательного аппарата и которое работает без контакта между станцией на земле и летательным аппаратом.
Для этой цели предметом изобретения является устройство предупреждения об аэрологических явлениях для летательного аппарата, содержащее бортовое оборудование, способное к выявлению метеорологических явлений. Устройство содержит:
- модуль для сбора и хранения метеорологических данных, происходящих из бортового оборудования, способного к выявлению метеорологических явлений,
- модуль для создания сводки по собранным метеорологическим данным,
- модуль для отправки сводки,
- модуль для приема сводок, отправленных окружающими летательными аппаратами,
- модуль для обработки и консолидации принятых сводок и для формирования предупреждений, когда сводка сигнализирует об аэрологическом явлении.
Модуль обработки и консолидации содержит систему (203) слияния данных, содержащую модуль для слияния данных, происходящих из летательного аппарата и с метеорологических станций, упомянутый модуль слияния является расположенным на станции на земле и содержит модуль связи земля/воздух для отправки метеорологических сводок, адаптированных к каждому летательному аппарату, согласно его положению относительно аэрологического явления.
Преимущественно устройство предупреждения об аэрологических явлениях также содержит модуль содействия обходу, причем обходы основаны на консолидированных сводках.
Преимущественно устройство предупреждения об аэрологических явлениях также содержит модуль (201) ввода, позволяющий экипажу, пилотирующему летательный аппарат, вводить наблюдения касательно метеорологических условий.
Преимущественно устройство предупреждения об аэрологических явлениях также содержит модуль интерактивного диалога для проведения интерактивного диалога с другим летательным аппаратом.
Преимущественно устройство предупреждения об аэрологических явлениях содержит модуль для опроса по меньшей мере одного из окружающих летательных аппаратов и сбора этих метеорологических данных.
Изобретение основано на бортовой системе в летательных аппаратах, осуществляющей связь между ними и способной к обработке метеорологических данных в режимах приема и передачи.
Сложные или даже опасные метеорологические условия, встречаемые летательным аппаратом, полуавтоматически отправляются на другой летательный аппарат, расположенный в той же самой зоне или на той же самой трассе.
Таким образом, изобретение задействует наблюдение в реальном времени летательного аппарата в полете, сталкивающегося с этими аэрологическими явлениями. Их наблюдения широковещательно передаются на окружающие летательные аппараты.
Изобретение обладает преимуществом работы даже в зонах, где нет покрытия радиосвязи с землей.
Изобретение будет лучше понятно и другие преимущества станут очевидными по прочтению подробного описания, приведенного в качестве неограничивающего примера и с помощью чертежей.
Фиг. 1 представляет первый вариант осуществления устройства согласно изобретению.
Фиг. 2 представляет второй вариант осуществления устройства согласно изобретению.
Фиг. 3 иллюстрирует работу изобретения с некоторым количеством летательных аппаратов.
Изобретение содержит следующие функции в своем простейшем режиме работы:
- наблюдение и передачу, на другой летательный аппарат, опасных явлений, встреченных летательным аппаратом в полете,
- консолидацию этих данных летательным аппаратом,
- содействие обходу для летательного аппарата в полете.
Изобретение обеспечивает летательный аппарат метеорологическим содействием в реальном времени посредством использования наблюдений аэрологии, полученных в реальном времени летательным аппаратом поблизости или в пути на той же самой трассе.
Информация касательно опасных, а иногда недолговечных, метеорологических явлений, встречаемых летательным аппаратом в полете, используется для совместного предупреждения летательного аппарата, использующего ту же самую трассу, и, таким образом, осуществляет вклад в обеспечение безопасности этих летательных аппаратов по отношению к этим опасным явлениям. Летательные аппараты поэтому используются в качестве сообщающихся мобильных метеостанций.
Предложенное устройство осуществляет услуги и обрабатывает в силу расположенной на борту системы аппаратных средств и программного обеспечения, которая поддерживает вышеупомянутые функции.
Изобретение также относится к способу, поддерживаемому системой, способной к лучшему комбинированию набора сообщаемых многочисленными источниками метеорологических данных (в частности, сообщений о погоде, подаваемых в реальном времени бортовых наблюдений летательных аппаратов в полете) с использованием технологии слияния данных.
Фиг. 1 представляет первый вариант осуществления устройства согласно изобретению. Устройство предупреждения об аэрологических явлениях содержит:
- модуль для сбора и хранения 101 метеорологических данных, данные сохраняются все вдоль трассы летательного аппарата бортовым оборудованием, способным к выявлению метеорологических явлений 104,
- модуль для создания сводки 102 по собранным данным,
- модуль для отправки сводки 103,
- модуль для приема сводок 107, отправленных другим летательным аппаратом,
- модуль для обработки 106 принятых сводок и для формирования предупреждений, когда сводка сигнализирует об аэрологическом явлении.
Традиционные бортовые средства, которые осуществляют вклад в выявление метеорологических явлений 104 (радиолокатор, оборудование реагирующего и предсказательного выявления сдвига ветра, и т.д.), вовлечены для сбора метеорологических данных.
Фиг. 2 представляет второй вариант осуществления устройства согласно изобретению. В этом втором варианте осуществления устройство также содержит модуль для ввода наблюдений 201 и комментариев от экипажа касательно метеорологических условий, сводка в таком случае также содержит упомянутые наблюдения и комментарии от экипажа.
Модуль 101 сбора и хранения централизует информацию из бортового оборудования 104 и бортового оборудования, связанного со встреченными погодными явлениями.
Данные передаются в модуль для создания сводок 102.
Сводки могут отправляться автоматически или выводиться членом экипажа до отправки, например, для того чтобы аннотировать их наблюдениями.
Преимущественно устройство согласно изобретению содержит человеко-машинный интерфейс 105 (HMI), например, содержащий диалоговую систему, которая принимает и представляет пилоту сводки, которые были приняты.
Преимущественно устройство согласно изобретению заключает в себе содействие для пилотов в их решениях направить летательный аппарат 202 в обход и снабжение их аэрологической информацией, наблюдаемой на трассе. Летательный аппарат, столкнувшийся с возмущениями, сообщенными на трассе одним или более самолетами, наблюдавшими эти явления, снабжается данными, которые дают ему возможность принимать надежное решение выполнить обход, для того чтобы уклониться от этих явлений.
Эти кодированные метеорологические данные, например, в виде авиационного стандарта погоды поэтому, прежде всего, происходят из наблюдений других летательных аппаратов (также называемых сигнализаторными летательными аппаратами), возможно дополненных метеорологическими данными из разных вспомогательных источниках, а именно:
- бортового оборудования (погодного радиолокатора, аэрологических и инерциальных датчиков, и т.д.) и, возможно
- сводки с метеорологической станции, принятой с земли.
Предпочтительно HMI 105 содержит терминал диалога и отображения и центральный вычислительный блок для обработки данных и обеспечения хранения, внутреннего или внешнего по отношению к терминалу.
Преимущественно диалоговый терминал содержит в своей внутренней памяти метеорологические данные, принятые удаленно с других летательных аппаратов, выдающие посредством отображения на экране определенное местоположение упомянутого метеорологическое явление.
Диалоговый терминал содержит дисплейный экран и клавиатуру, связанные с компьютером, содержащем в себе программное обеспечение для обработки и представления данных на экране.
Устройство также содержит вычислительное средство для обработки 106 сообщений о наблюдениях, принятых из устройства на борту самолетов в полете (наблюдателя/сигнализатора), для консолидации их содержимого посредством обработки на основании слияния данных 203 с другими метеорологическими источниками. Результатом является набор данных, консолидированный алгоритмом слияния.
Слияние данных, которое используется, является технологией обработки метеорологической информации многочисленных источников. Это дает возможность сливать многочисленные данные, относящиеся к метеорологическим явлениям, для того чтобы получать более глубокое их понимание, чем получаемое из всех источников с каждым, рассматриваемым изолированно.
Преимущественно устройство также содержит модуль 204 интерактивного или автоматического диалога для диалога с другим летательным аппаратом.
Преимущественно этот модуль диалога предоставляет наблюдающему самолету возможность опрашиваться клиентом, для того чтобы получать обратно посредством «автоматического» ответа точную информацию касательно текущей ситуации опрашиваемого летательного аппарата, например, посредством формулирования вопросов, таких как: «Сообщенное в сводке возмущение все еще активно там, где вы находитесь?»
На практике разные модули могут работать на одном центральном блоке обработки (например, компьютере, присоединенном к экрану и клавиатуре), управляющем обработкой, консолидацией и распределением данных по самолетам в полете одновременно с функцией клиента услуги.
Терминал собирает и концентрирует данные, относящиеся к аэрологической ситуации, в силу своего центрального блока обработки, присоединенного к существующему бортовому оборудованию. Он служит в качестве диалогового интерфейса с пилотами через его экран/клавиатуру. Терминал также присоединен к устройствам связи через свой центральный блок обработки, которые дают ему возможность передавать сводки на другие летательные аппараты.
Архитектура аппаратных средств системы является встроенной и содержит элемент оборудования, который работает как когда летательный аппарат является наблюдающим (в режиме сигнализатора), так и когда он является принимающим предупреждения в качестве клиента.
Каждый летательный аппарат поэтому является носителем как оборудования наблюдения (режима сигнализатора), так и оборудования для использования информации (режима клиента).
Фиг. 3 иллюстрирует работу изобретения с некоторым количеством летательных аппаратов. Первый летательный аппарат 302, названный «сигнализатором», широковещательно передает свою сводку касательно метеорологических явлений 303 через средство связи, способную быть принятой другими летательными аппаратами 301.1, 301.2, 301.3 вокруг текущего положения, например, используя радиосвязь ОВЧ на частоте, выделенной для этого использования.
«Клиентские» летательные аппараты 301.1, 301.2, 301.3, слушающие на этом канале, принимают и обрабатывают информацию в реальном времени для своего использования на трассе. Этот режим работы требует локальной обработки на клиентском летательном аппарате информации, происходящей из сигнализаторного летательного аппарата 302, со своих собственных датчиков и из информации, которую он получает откуда-нибудь еще.
В нашем случае можно различать два типа слияния: датчиков и данных.
Первое, по существу расположенное на борту самолета, относится к комбинированию информации с разных датчиков, таких как погодный радиолокатор, навигационные системы, инерциальные датчики, камеры инфракрасного или видимого излучения, аэрологический лазерный датчик, ультрафиолетовый датчик, ультразвуковой датчик и т.д. Различные данные с датчиков обрабатываются слиянием для извлечения из них сводки касательно существующей аэрологической ситуации наблюдающего самолета.
При ее создании некоторое количество известных способов могут использоваться для слияния данных. В качестве примера программный модуль обработки слияния данных может быть создан посредством использования технологий «экспертных» систем (нейронной сети и машины логических выводов). Как только модуль разработан, необходима помощь специалиста метеорологии для придания окончательной формы базе знаний и функциям для выделения факторов решения, которые вытекают из них. Результат подается пилоту в виде информации, которая дает процентное указание в отношении оправдания для решения осуществить обход.
Некоторое количество способов слияния данных могут использоваться для создания нашего устройства. Один из лучше всего известных способов описан ниже.
Результат анализа, который получен таким образом, распространяется через средство связи воздух/земля на «клиентские» самолеты в полете, и некоторым образом, который нацелен относительно их соответственных положений по отношению к возмущению.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения устройство содержит модуль для опроса по меньшей мере одного из окружающих летательных аппаратов и сбора этих метеорологических данных. «Клиентский» самолет может опрашивать «сигнализаторный» или любой другой самолет, который является участником услуги, для того чтобы узнавать его метеорологическую ситуацию в данный момент времени.