專利名稱：用于選擇氣象數(shù)據(jù)以用于更新飛行器軌跡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及選擇氣象數(shù)據(jù)，例如與飛行器的軌跡有關(guān)的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)，用于此后將該數(shù)據(jù)提供給飛行器或飛行器軌跡的其他用戶。更確切地說，本發(fā)明涉及產(chǎn)生和提供有關(guān)氣象數(shù)據(jù)的更小子集，根據(jù)該更小子集能夠進(jìn)行與飛行器軌跡有關(guān)的精確預(yù)測。
背景技術(shù)：
在沿著飛行器軌跡的航路點(diǎn)上的氣象數(shù)據(jù)往往會(huì)被考量以用于確定飛行器飛行期間的估計(jì)的到達(dá)時(shí)間和燃料燃耗。例如，飛行管理系統(tǒng)(FMS)可以考量在飛行器飛 行時(shí)從地面站經(jīng)由通信系統(tǒng)上載到FMS的風(fēng)速和溫度數(shù)據(jù)。此類氣象數(shù)據(jù)的容量往往巨大，并且可能沿著飛行器軌跡中的許多點(diǎn)提供。但是，可用存儲(chǔ)器和可用帶寬的限制常常阻礙上載的氣象數(shù)據(jù)的量和定時(shí)。此類數(shù)據(jù)往往在起點(diǎn)、終點(diǎn)以及或許在沿著飛行器軌跡的一個(gè)或多個(gè)航路點(diǎn)處提供到飛行器的FMS。許多時(shí)候，起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的航路點(diǎn)是基于沿著飛行器的軌跡的地面助航(Navaid)的位置來選擇的。數(shù)據(jù)的局限性可能危及基于該數(shù)據(jù)的FMS預(yù)報(bào)的精度。偶然也給予飛行器凈空以便更改其航途中的軌跡，這促成對(duì)有時(shí)是在沒有計(jì)劃的航路點(diǎn)的情況下快速更新預(yù)報(bào)的需求。許多較長途飛行在沒有航路點(diǎn)的巡航中會(huì)有長的航段，并且沒有辦法獲得數(shù)據(jù)來考量計(jì)劃的航路點(diǎn)之間的天氣變化。例如，長的巡航期間風(fēng)速和風(fēng)向的改變，而該航段期間沒有更新的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致預(yù)報(bào)的風(fēng)中的誤差，并因此導(dǎo)致到達(dá)計(jì)算時(shí)間中的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
一種選擇并存儲(chǔ)沿著飛行器的預(yù)測軌跡且與預(yù)測軌跡有關(guān)的可用氣象數(shù)據(jù)的子集的方法，其通過如下步驟完成接收飛行器的預(yù)測軌跡和該預(yù)測軌跡的計(jì)劃的航路點(diǎn)，接收包含預(yù)測軌跡的區(qū)域中的氣象信息，從該氣象信息進(jìn)行濾波并僅保留與預(yù)測軌跡有關(guān)的氣象信息，以及選擇預(yù)測軌跡的段。如果該段是水平段，則確定偽航路點(diǎn)以及與該偽航路點(diǎn)以及計(jì)劃的航路點(diǎn)有關(guān)的水平段氣象數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建氣象數(shù)據(jù)的第一子集。如果該段是非水平段，則根據(jù)基于選擇的多維風(fēng)數(shù)據(jù)的燃料成本和時(shí)間成本計(jì)算來確定非水平段氣象數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建氣象數(shù)據(jù)的第二子集，然后將第一子集和第二子集的其中之一作為可用氣象數(shù)據(jù)的子集來存儲(chǔ)。


在這些附圖中圖I是可以執(zhí)行本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的地面站至飛行器的通信系統(tǒng)的示意圖示。圖2是可以應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法的飛行軌跡的示意圖示。圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例來選擇風(fēng)速和溫度數(shù)據(jù)的子集的流程圖。圖4是示出隨同預(yù)報(bào)的風(fēng)剖面插入的偽航路點(diǎn)的圖2的飛行軌跡的示意圖示。圖5是描繪為飛行軌跡的水平段來選擇風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)選擇的流程圖。
圖6是描繪為飛行軌跡的非水平段來選擇風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)選擇的流程圖。圖7描繪了演示消除冗余風(fēng)(redundant wind)的多種海拔處的風(fēng)數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式在下文描述中，出于解釋的目的，提出了許多特定細(xì)節(jié)，以便透徹地理解本文描述的技木。但是對(duì)于本領(lǐng)域人員來說，顯然沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下，仍可以實(shí)踐這些示范實(shí)施例。在其他實(shí)例中，以示意圖形式示出結(jié)構(gòu)和裝置以便有助于描述這些示范實(shí)施例。下文參考這些附圖來描述這些示范實(shí)施例。這些附示特定實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本文描述的模塊、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的某些細(xì)節(jié)。但是，這些附圖不應(yīng)視為施加附圖中可能存在的任何限制。該方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以在機(jī)器可讀介質(zhì)上提供以便實(shí)現(xiàn)它們的操作。這些實(shí)施例可以使用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)處理器或?yàn)榇四康幕蛄愆`個(gè)目的并入的專用計(jì)算機(jī)處理器或硬線連接的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
正如上文提到的，本文描述的實(shí)施例包括用于承載或其上存儲(chǔ)有機(jī)器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的機(jī)器可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。此類計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可由通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或具有處理器的其他機(jī)器訪問的任何可用介質(zhì)。通過舉例，此類機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盤存儲(chǔ)裝置、磁盤存儲(chǔ)裝置或其他磁存儲(chǔ)裝置、或者能夠用于以計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式承載或存儲(chǔ)期望的程序代碼并且能夠被通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或具有處理器的其他機(jī)器訪問的任何其他介質(zhì)。當(dāng)通過網(wǎng)絡(luò)或另ー種通信連接(例如，硬線連接、無線、或硬線連接或無線的組合)向機(jī)器傳送或提供信息時(shí)，該機(jī)器恰當(dāng)?shù)貙⒃撨B接視為機(jī)器可讀介質(zhì)。因此，任何此類連接均恰當(dāng)?shù)胤Q為機(jī)器可讀介質(zhì)。上文這些的組合也包含在機(jī)器可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。機(jī)器可執(zhí)行指令包括，例如使通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚頇C(jī)器執(zhí)行某個(gè)功能或某組功能的指令和數(shù)據(jù)。實(shí)施例將在通用的方法步驟的上下文中進(jìn)行描述，這些方法步驟可以在ー個(gè)實(shí)施例中通過包括例如采用聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的機(jī)器執(zhí)行的程序模塊的形式的機(jī)器可執(zhí)行指令(如，程序代碼)的程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)。一般地，程序模塊包括，具有執(zhí)行具體任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)具體抽象數(shù)據(jù)類型的技術(shù)效果的例程、程序、對(duì)象、組件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。機(jī)器可執(zhí)行指令、關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序模塊表示用于執(zhí)行本文公開的方法步驟的程序代碼的示例。此類可執(zhí)行指令或關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體序列表示用于實(shí)現(xiàn)此類步驟中描述的功能的對(duì)應(yīng)動(dòng)作的示例。實(shí)施例可以在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中使用至具有處理器的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的邏輯連接來實(shí)踐。邏輯連接可以包括本文作為舉例而非限制提出的局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)。此類聯(lián)網(wǎng)環(huán)境在辦公方面或企業(yè)方面計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)中是常見的，并且能夠使用范圍多祥的不同通信協(xié)議。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，此類網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境通常將涵蓋多種類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置，包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、手持裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或可編程消費(fèi)電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)PC、微計(jì)算機(jī)、主機(jī)計(jì)算機(jī)等。實(shí)施例還可以在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐，在這些分布式計(jì)算環(huán)境中，由通過(利用硬線連接的鏈路、無線鏈路或通過硬線連接的鏈路或無線鏈路的組合)經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的本地和遠(yuǎn)程處理裝置來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計(jì)算環(huán)境中，可以將程序模塊放置在本地存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置中。用于實(shí)現(xiàn)這些示范實(shí)施例的整體或多個(gè)部分的示范系統(tǒng)可以包括計(jì)算機(jī)形式的通用計(jì)算裝置，這些通用計(jì)算裝置包括處理單元、系統(tǒng)存儲(chǔ)器和將包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器的多種系統(tǒng)組件耦合到處理單元的系統(tǒng)總線。該系統(tǒng)存儲(chǔ)器可以包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。該計(jì)算機(jī)還可以包括用于從磁硬盤讀取以及向磁硬盤寫入的磁硬盤驅(qū)動(dòng)器、用于從可移動(dòng)磁盤讀取以及向可移動(dòng)磁盤寫入的磁盤驅(qū)動(dòng)器以及用于從如CD ROM的可移動(dòng)光盤或其他光介質(zhì)讀取或向其寫入的光盤驅(qū)動(dòng)器。這些驅(qū)動(dòng)器及其關(guān)聯(lián)的機(jī)器可讀介質(zhì)提供用于該計(jì)算機(jī)的機(jī)器可執(zhí)行的指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和其他數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)。實(shí)施例中公開的方法的技術(shù)效果包括在將飛行器飛行的通信成本最小化的同時(shí)增加軌跡預(yù)測中使用的風(fēng)和溫度的精確度，從而增加由飛行器預(yù)測的軌跡的精確度。還可以用于將預(yù)測軌跡的時(shí)間和燃料罰分最小化。圖I描繪了用于其中使用本發(fā)明的實(shí)施例的類型的飛行器地面通信的系統(tǒng)I。飛行器20可以通過通信鏈路30的方式與地面站10通信。通信鏈路30可以是任何種類的通信機(jī)制，包括但不限于分組無線電和衛(wèi)星上行鏈路。具體來說，飛行器20具有機(jī)載的飛行管理系統(tǒng)(FMS)(未示出)，其能夠經(jīng)由通信鏈路30與地面站10通信。FMS —般將具有可用于存儲(chǔ)與飛行器20的飛行軌跡有關(guān)的氣象數(shù)據(jù)的有限數(shù)量的存儲(chǔ)器。地面站10可以是任何類型的通信地面站10，如空中交通控制。一般地，通信鏈路30將具有可用于傳送與飛行器20的飛行軌跡相關(guān)聯(lián)的大量氣象數(shù)據(jù)的有限帶寬，并且在一些事件中，經(jīng)由通信鏈路30通信大量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代價(jià)高昂。雖然可以經(jīng)由通信鏈路30通信任何類型的信息，但是本實(shí)施例確切地涉及將氣象數(shù)據(jù)傳送到飛行器20。圖2圖示疊加在(本實(shí)例中為美國的)地圖40上的預(yù)測的飛行軌跡44。預(yù)測軌跡44包括起點(diǎn)46和終點(diǎn)48，并且出于本發(fā)明的此實(shí)施例的目的，包括水平段50 (有時(shí)也稱為巡航段)和非水平段54。預(yù)測軌跡50的水平部分包括與預(yù)測軌跡44相同的起點(diǎn)的水平段起點(diǎn)46、水平部分終點(diǎn)58和典型是地面Navaid的一個(gè)或多個(gè)計(jì)劃的航路點(diǎn)60。非水平段54包括非水平段起點(diǎn)58和非水平段終點(diǎn)48，非水平段起點(diǎn)58可以與水平段終點(diǎn)58是同一個(gè)點(diǎn)，非水平段終點(diǎn)48可以與預(yù)測軌跡終點(diǎn)48是同一個(gè)點(diǎn)。雖然在圖2中，在預(yù)測軌跡44中示出具有ー個(gè)水平段50和ー個(gè)非水平段54，但是預(yù)測軌跡可以具有任何數(shù)量的水平段和非水平段?？赡艽嬖诙鄠€(gè)水平段和非水平段，尤其是對(duì)于跨大陸飛行，跨大陸飛行中飛行器可以改變其海拔以利用盛行風(fēng)或?qū)⑹⑿酗L(fēng)(例如，射流)的影響最小化，以便隨著燃料燃耗爬升到更高的高度或避免湍流。一般地，在飛行器20著陸過程中，可能要有對(duì)應(yīng)于下降的至少ー個(gè)非水平段54。此下降并因此非水平段起點(diǎn)58可以位于自預(yù)測軌跡終點(diǎn)48起大約70英里。預(yù)測軌跡44完成水平巡航高度的起飛部分或拉升部分一般短，并且出于本實(shí)施例的目的，將其與水平段50合井。根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例，水平段50還可以包括ー個(gè)或多個(gè)偽航路點(diǎn)70。偽航路點(diǎn)是出干與軌跡參數(shù)有關(guān)的某種目的而創(chuàng)建的人造參考點(diǎn)。這可以由空勤人員或經(jīng)由通信鏈路30來定義而不限于地面助航?？梢栽谠O(shè)置了為軌跡建立的航路點(diǎn)之后在航途中定義這些偽航路點(diǎn)。而且，可以采用多種方式定義偽航路點(diǎn)，如通過緯度和經(jīng)度或通過沿著當(dāng)前軌跡的指定距離，如沿著航途的航路點(diǎn)。可以在三維(3D)空間中將預(yù)測軌跡44描述為三維軌跡(3DT)，或在四維(4D)空間中將其描述為四維軌跡(4DT)。三維的3DT包括緯度、經(jīng)度和高度。四維的4DT包括緯、度、經(jīng)度、高度和時(shí)間。換言之，飛行器軌跡的4DT描述定義任何給定時(shí)間點(diǎn)處飛行器20在3D空間中所在的位置。在此實(shí)施例中，將與水平段50關(guān)聯(lián)的氣象數(shù)據(jù)作為航路點(diǎn)60和70的空間定義連同順風(fēng)、側(cè)風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)一起提供到FMS。航路點(diǎn)60和70的空間定義包括航路點(diǎn)的緯度和經(jīng)度坐標(biāo)。順風(fēng)是與飛行器20在沿軌跡44的任何點(diǎn)處的軌跡44平行的風(fēng)分量。相似地，側(cè)風(fēng)是與飛行器20在沿軌跡44的任何點(diǎn)處的軌跡44垂直的方向中的風(fēng)分量。應(yīng)該注意，在不會(huì)弱化本文公開的前提下，也可使用作為順風(fēng)的負(fù)值的逆風(fēng)來替代順風(fēng)。在本實(shí)施例中，還作為高程點(diǎn)、風(fēng)速、風(fēng)向和溫度將與非水平部分54關(guān)聯(lián)的氣象數(shù)據(jù)提供到飛行器20的FMS。FMS典型地將風(fēng)速和風(fēng)向轉(zhuǎn)換成側(cè)風(fēng)和順風(fēng)分量。可以經(jīng)由通信鏈路30同時(shí)或分別地對(duì)于水平50段和非水平54段將氣象數(shù)據(jù)發(fā)送到飛行器20的FMS。雖然氣象數(shù)據(jù)包含段50和54的順風(fēng)、側(cè)風(fēng)和溫度元素，但是該氣象 數(shù)據(jù)可以包含更多或更少元素。例如，氣象數(shù)據(jù)可以僅包含順風(fēng)和側(cè)風(fēng)分量，而不含溫度數(shù)據(jù)。作為備選示例，該氣象數(shù)據(jù)可以包含順風(fēng)、側(cè)風(fēng)、溫度、濕度和大氣壓數(shù)據(jù)元素。在整個(gè)軌跡期間應(yīng)該有精確、及時(shí)和適合的氣象數(shù)據(jù)可用以便能夠?qū)εc軌跡相關(guān)聯(lián)的事件進(jìn)行精確預(yù)測。例如，在水平段50中，期望有適合的氣象數(shù)據(jù)，以便精確地確定燃料燃耗和估計(jì)的到達(dá)時(shí)間。在如下降的非水平段54中，在航空業(yè)中存在使用緑色方式的趨勢，這需要精確且最新的氣象數(shù)據(jù)來構(gòu)建精確的4D軌跡以減少飛行器20下降和著陸過程中的燃料燃耗。通過用于非水平段54(如，下降和著陸)的適合的氣象數(shù)據(jù)，可以優(yōu)化燃料使用。根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例，圖3描繪了選擇可用氣象數(shù)據(jù)中適合的子集以經(jīng)由通信鏈路30傳送到飛行器20，從而協(xié)助更精確地預(yù)報(bào)與軌跡44相關(guān)聯(lián)的事件的方法100。該方法100為飛行器20的FMS生成氣象數(shù)據(jù)或?yàn)樵摂?shù)據(jù)的其他用戶生成氣象數(shù)據(jù)，該氣象數(shù)據(jù)關(guān)于水平50段和非水平54段的其中之一或二者的預(yù)測軌跡44。該方法100起始于在102處接收預(yù)測軌跡44。接下來，在104處接收包含預(yù)測軌跡44的區(qū)域的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)。在106處濾波飛行器的預(yù)測軌跡44的全部溫度和風(fēng)速數(shù)據(jù)。換言之，僅與飛行器20的預(yù)測軌跡44有關(guān)的數(shù)據(jù)保留以便用于后續(xù)步驟中的進(jìn)ー步選擇。然后在108處，確定飛行器的預(yù)測軌跡44是否具有水平段50。如果具有水平段50，則在110處確定水平段50風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合圖5更詳細(xì)地對(duì)此步驟予以描述。否則或如果在110處確定了水平段50風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)，則方法100接著在112確定預(yù)測軌跡44是否具有非水平段54。如果具有非水平段，則在114處確定非水平段風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合圖6更詳細(xì)地對(duì)此步驟予以描述。否則或如果在114處確定了非水平段54風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)，則方法100接著在116處，存儲(chǔ)所有風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)和/或?qū)⑵浒l(fā)送到飛行器或該數(shù)據(jù)的其他用戶。在116處，存儲(chǔ)和/或發(fā)送的數(shù)據(jù)可以包括僅水平段、水平段和非水平段或僅非水平段的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)，具體取決于步驟108和112處所作出的決定。現(xiàn)在參考圖4，以圖形方式描繪了沿著預(yù)測軌跡44的水平段50添加偽航路點(diǎn)70，以及在確定風(fēng)剖面中的最終改進(jìn)。在圖4中將圖2所示的軌跡50的水平段的ニ維描繪投影到ー維上以更好地查看水平段起點(diǎn)46與水平段終點(diǎn)58之間插入偽航路點(diǎn)70的含義。點(diǎn)120、122和124分別表示水平段起點(diǎn)46、計(jì)劃的航路點(diǎn)60和終點(diǎn)58處的風(fēng)速數(shù)據(jù)。風(fēng)數(shù)據(jù)可以包含任何類型的風(fēng)數(shù)據(jù)，包括但不限于順風(fēng)、側(cè)風(fēng)、風(fēng)速、風(fēng)向、逆風(fēng)或它們的組合。可以在這些點(diǎn)120、122和124的每ー個(gè)點(diǎn)之間內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù)以生成水平段50的風(fēng)剖面126。風(fēng)剖面126包括在水平段起點(diǎn)46與水平段航路點(diǎn)60之間的第一風(fēng)數(shù)據(jù)內(nèi)插段128和水平段航路點(diǎn)60與水平段終點(diǎn)58之間的第二風(fēng)數(shù)據(jù)內(nèi)插段130。正如前文論述的，遍及每個(gè)內(nèi)插段128、130中存在有關(guān)風(fēng)剖面126的精確度的ー些問題。根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例，利用偽航路點(diǎn)70評(píng)估風(fēng)剖面140包括，能夠促成比無偽航路點(diǎn)的風(fēng)剖面126更大的精確度的、對(duì)應(yīng)于偽航路點(diǎn)70的附加風(fēng)數(shù)據(jù)132、134和136。實(shí)際上，對(duì)于具有偽航路點(diǎn)的風(fēng)剖面140，這些點(diǎn)之間的內(nèi)插是在含內(nèi)插段142、144、146、148和150的更短距離上進(jìn)行的。在例如無偽航路點(diǎn)的風(fēng)剖面126的較大距離上的內(nèi)插可能在風(fēng)數(shù)據(jù)的預(yù)測中引入誤差，正如在與具有偽航路點(diǎn)的風(fēng)剖面140比較時(shí)可清晰見到的。例如，在水平段起點(diǎn)46與第一偽航路點(diǎn)70之間的路徑中，內(nèi)插段142包含與內(nèi)插段128中的相同距離上的風(fēng)數(shù)據(jù)不同的風(fēng)數(shù)據(jù)。當(dāng)將內(nèi)插段144與128比較、將146與128比較、將148與130比較和將150與130比較時(shí)存在此類值不相符的情況。因此，可見通過在沿著水 平段50含有附加偽航路點(diǎn)70的較短距離上進(jìn)行內(nèi)插避免了預(yù)測的風(fēng)數(shù)據(jù)中不可忽略的誤差。為了將與長距離上內(nèi)插的風(fēng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的誤差最小化，圖5中描述方法100沿著水平段50選擇含有關(guān)聯(lián)的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)的最適合的偽航路點(diǎn)70。首先，在160處，接收或預(yù)測飛行器的水平段50軌跡。這可能要求接收全部軌跡44并根據(jù)該軌跡數(shù)據(jù)確定水平段50。正如早前提到的，不弱化本文公開的發(fā)明概念的情況下，軌跡可以描述為4DT或3DT。在162處，還接收包含水平段50的區(qū)域的風(fēng)和溫度信息。與水平段軌跡50 —祥，該風(fēng)和溫度信息可以采用任何公知的格式，如2D (緯度和經(jīng)度)、3D (緯度、經(jīng)度和高度)或4D (緯度、經(jīng)度、高度和時(shí)間)。該風(fēng)信息可以包含任何公知類型的信息，包括風(fēng)速，該風(fēng)速包括風(fēng)速度和風(fēng)向。一旦在162處接收到風(fēng)信息，方法110接下來根據(jù)該風(fēng)信息在164處確定沿著水平段的每個(gè)點(diǎn)處的順風(fēng)和側(cè)風(fēng)。該推導(dǎo)可以采用任何公知方法來進(jìn)行。在ー個(gè)方面中，順風(fēng)可以根據(jù)飛行器20的瞬時(shí)軌跡和已知的風(fēng)速按如下公式推導(dǎo)Tff = WS*cos ( □),其中TW是順風(fēng)，WS是風(fēng)速度，以及□是飛行器軌跡與風(fēng)向之間的角度。相似地，可以按如下公式推導(dǎo)側(cè)風(fēng)Cff = WS^sin ( □),其中CW是側(cè)風(fēng)。可以通過舉例的方式更好地理解順風(fēng)和側(cè)風(fēng)的推導(dǎo)。如果飛行器具有正對(duì)北方的瞬時(shí)方向以及在該位置和時(shí)間處風(fēng)速是正對(duì)東北方20節(jié)風(fēng)速度(WS)，則瞬時(shí)飛行器20方向與風(fēng)向之間的角度(□)是45°，并且因此順風(fēng)(TW)是14. I節(jié)(20*cos(45° ))以及側(cè)風(fēng)(Cff)也是 14. I 節(jié)(20*sin(45° ))。沿著水平段50的點(diǎn)可以是任何分辨率的。而且，可能的是沿著水平段50的點(diǎn)可以是可變分辨率的，尤其對(duì)于國際飛行以及更為尤其對(duì)于跨大陸飛行。例如，在美國與歐洲之間的飛行中，對(duì)應(yīng)于美國與歐洲的陸地上的點(diǎn)，可以有更精細(xì)分辨率的風(fēng)信息(并且，因此推導(dǎo)的風(fēng)數(shù)據(jù))，例如每2km的風(fēng)數(shù)據(jù)，以及對(duì)于大西洋上的點(diǎn)，可以有降低的分辨率。現(xiàn)在繼續(xù)方法110，在166處，步進(jìn)到沿著水平段50的每個(gè)連續(xù)點(diǎn)，并該點(diǎn)處確定風(fēng)梯度的差?？梢酝ㄟ^從前ー個(gè)風(fēng)數(shù)據(jù)減去當(dāng)前風(fēng)數(shù)據(jù)并除以距離來確定風(fēng)梯度。例如，可以從沿著水平段50的前一個(gè)點(diǎn)處的順風(fēng)減去沿著該水平段的當(dāng)前點(diǎn)處的順風(fēng)，并除以從前ー個(gè)點(diǎn)到當(dāng)前點(diǎn)的距離來確定順風(fēng)梯度。要理解的是，對(duì)于水平段46的起點(diǎn)可以不確定梯度和風(fēng)梯度中的差，因?yàn)樵谘刂蕉?0的該點(diǎn)處沒有前一個(gè)風(fēng)數(shù)據(jù)點(diǎn)可供考量。在168處，確定是否到達(dá)水平段終點(diǎn)58。如果沒有，則在170處，確定當(dāng)前點(diǎn)處的風(fēng)梯度與前一個(gè)點(diǎn)處的風(fēng)梯度之差是否滿足閾值。滿足閾值可以意味著風(fēng)梯度大于預(yù)定值。例如，預(yù)定義的梯度閾值可以是15節(jié)/Km。在此情況中，Ikm上大于15節(jié)的順風(fēng)或逆風(fēng)(順風(fēng)的反方向)變化將滿足該閾值。如果在170處確定當(dāng)前點(diǎn)處的梯度差滿足閾值，則在172處，將當(dāng)前點(diǎn)定義為偽航路點(diǎn)，并且方法Iio返回到166以考量沿著水平段50的下ー個(gè)點(diǎn)。如果在170處確定當(dāng)前點(diǎn)處的梯度差不滿足閾值，則方法110返回到166以考量沿著水平段50的下ー個(gè)點(diǎn)。如果在168處確定到達(dá)水平段終點(diǎn)58，則方法110跳到174，并步進(jìn)到第一個(gè)航路點(diǎn)。在方法Iio的此點(diǎn)處，以在由166、168、170和172組成的回路的執(zhí)行中定義了所有必需的偽航路點(diǎn)70。接下來，方法110在176處檢索當(dāng)前航路點(diǎn)處的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)。在178處，確定是否到達(dá)最后ー個(gè)航路點(diǎn)。如果是這樣的話，則方法110在180處存儲(chǔ)所有風(fēng)數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)的航路點(diǎn)位置?？梢钥蛇x地將此數(shù)據(jù)發(fā)送到飛行器20的FMS或該數(shù)據(jù)的其他用戶。如果在178處，確定未到達(dá)最后ー個(gè)航路點(diǎn)，則方法返回到174以處理下ー個(gè)航路點(diǎn)。應(yīng)該注意，在172處，可以有定義為超過最大航路點(diǎn)閾值的多個(gè)偽航路點(diǎn)。如果水平段較長或如果風(fēng)梯度閾值設(shè)置得太低，則此情況尤其可以成立。在此類情況中，方法110可以自動(dòng)地増加風(fēng)梯度閾值，并重新運(yùn)行單元166到172或該方法可以簡單地選擇具有最大風(fēng)梯度的偽航路點(diǎn)位置?？梢姷椒椒?10定義沿著其中基于有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)(如，順風(fēng)數(shù)據(jù))中的梯度或步進(jìn)式變化來插入偽航路點(diǎn)70的水平段50的位置。通過使用有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)的梯度來進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，將偽航路點(diǎn)有效地插入在減小以太少航路點(diǎn)內(nèi)插創(chuàng)建風(fēng)剖面所導(dǎo)致的誤差中有最大影響的點(diǎn)處。存儲(chǔ)在180處并發(fā)送到飛行器20的FMS的數(shù)據(jù)包括偽航路點(diǎn)的位置和氣象數(shù)據(jù)，如每個(gè)偽航路點(diǎn)70以及每個(gè)計(jì)劃的航路點(diǎn)60的風(fēng)速度、風(fēng)向和溫度。可以將該數(shù)據(jù)作為兩個(gè)分開的上行鏈路傳輸來發(fā)送，其中先發(fā)送航路點(diǎn)的位置，然后發(fā)送風(fēng)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在參考圖6和圖7，圖示選擇非水平段風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)的方法114。首先在190處，接收預(yù)測的非水平段軌跡54。接下來，在192處接收包含預(yù)測的非水平段54的風(fēng)和溫度信息。對(duì)于非水平段54，該風(fēng)和溫度信息可以采用任何公知的格式，如2D (緯度和經(jīng)度)、3D (緯度、經(jīng)度和高度)或4D (緯度、經(jīng)度、高度和時(shí)間)。該風(fēng)信息可以包含任何公知類型的信息，包括風(fēng)速和風(fēng)向。在194處，在沿著非水平段54的每個(gè)點(diǎn)處計(jì)算有關(guān)氣象數(shù)據(jù)。一般地，此數(shù)據(jù)將 包括順風(fēng)數(shù)據(jù)和側(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)。上文結(jié)合方法Iio的単元164針對(duì)水平段50描述了根據(jù)如風(fēng)速的氣象信息來計(jì)算順風(fēng)和側(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)。也在194處，基于沿著非水平段54的每個(gè)點(diǎn)處確定的氣象數(shù)據(jù)來確定燃料成本和時(shí)間成本。燃料成本可以是估計(jì)的燃料燃耗的函數(shù)，如燃料燃耗的線性定標(biāo)。時(shí)間成本可以是到達(dá)非水平段終點(diǎn)48的總時(shí)間的函數(shù)，例如總到達(dá)時(shí)間的線性定標(biāo)。一般使用時(shí)間成本和燃料成本來替代僅時(shí)間和燃料，以便具有以相同定標(biāo)比較兩個(gè)參數(shù)的無單位方法。例如，如果非水平段標(biāo)稱持續(xù)20分鐘并消耗600磅燃料，則適合的燃料成本可以等于估計(jì)的燃料使用量除以600磅，以及適合的時(shí)間成本可以等于非水平段時(shí)間除以20分鐘。在196處，確定風(fēng)單元的數(shù)量是否大于預(yù)定的MAX單元閾值。MAX單元閾值是定義可以發(fā)送到FMS或氣象數(shù)據(jù)的其他用戶的最大值數(shù)目的數(shù)據(jù)集(高度連同氣象數(shù)據(jù))的系統(tǒng)限制的閾值或用戶定義的閾值。因此，如果在194處計(jì)算的風(fēng)單元的數(shù)量不超過MAX單 元閾值，則可以選擇所有計(jì)算的風(fēng)數(shù)據(jù)集，并可以在198處存儲(chǔ)它們以便發(fā)送到FMS或風(fēng)數(shù)據(jù)的其他用戶。選擇的數(shù)據(jù)集可以例如存儲(chǔ)在用于執(zhí)行方法114的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電子存儲(chǔ)器中，然后可以經(jīng)由通信鏈路30將選擇的數(shù)據(jù)集傳送到飛行器20。但是，在196處，預(yù)期在194處計(jì)算的單元的數(shù)量超過MAX單元閾值，因?yàn)榈湫偷腇MS系統(tǒng)一般可以接受約5個(gè)單元，并且194處計(jì)算的単元可能有50個(gè)或更多個(gè)。因此，優(yōu)選地選擇194處計(jì)算的風(fēng)單元的子集以便將預(yù)測到達(dá)時(shí)間和燃料燃耗中的誤差最小化。風(fēng)單元的選擇包括在200處移除冗余風(fēng)單元。非水平段54的數(shù)據(jù)集由高度和與該高度處相關(guān)聯(lián)的氣象數(shù)據(jù)(順風(fēng)、側(cè)風(fēng)和溫度)定義。要在200處移除冗余風(fēng)單元，方法114可以忽略與有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)中無變化的高度關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。圖7中進(jìn)ー步以舉例方式圖示此概念，該圖示出有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)對(duì)高度的繪圖220。在本示例中，有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)可以是含有順風(fēng)單元 222、224、226、228、230、232、238、240、242、244、246、248 和 250 以及逆風(fēng)(負(fù)順風(fēng))單元234和236的順風(fēng)數(shù)據(jù)。該有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)可以隨海拔而變化，但是可能存在有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)隨海拔無可觀變化的海拔范圍，正如通過數(shù)據(jù)點(diǎn)242、244、246和248以及數(shù)據(jù)點(diǎn)222、224、226、228所見到的。含海抜的風(fēng)數(shù)據(jù)中的這種最小變化的現(xiàn)象可能出現(xiàn)在例如眾所周知的盛行風(fēng)中，如射流或接近地面吋。當(dāng)存在含有相似或相同的風(fēng)數(shù)據(jù)的多個(gè)海拔時(shí)，可以在200處取消這些海抜。在圖7的示例中，這可能需要忽略風(fēng)數(shù)據(jù)點(diǎn)224、226、244和246。換言之，當(dāng)數(shù)據(jù)單元包括含有關(guān)聯(lián)的氣象數(shù)據(jù)的海拔時(shí)，在不會(huì)在到達(dá)時(shí)間或燃料燃耗的估計(jì)中引入顯著誤差的情況下，可以取消其中有關(guān)風(fēng)數(shù)據(jù)沒有可觀差異的海抜。一旦在200處從考量中移除冗余風(fēng)單元，則在202處初始化與時(shí)間估計(jì)(Cl)和燃料燃耗估計(jì)(CO)中的誤差之間的平衡相關(guān)聯(lián)的變量?？梢曰谟脩舻恼_地預(yù)測時(shí)間估計(jì)對(duì)燃料燃耗的期望重要程度來設(shè)置這些變量CO和Cl。換言之，如果認(rèn)為正確地預(yù)測燃料燃耗比正確地預(yù)測估計(jì)的到達(dá)時(shí)間更重要，則可以將CO設(shè)置成比Cl更高的值。一旦在202處初始化變量，則在204處選擇MAX單元閾值的風(fēng)單元的子集。該子集的選擇可以基于啟發(fā)性方法或用戶定義的方法。例如，可以基于具有最大海抜跨度或在已知產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)的海抜范圍處具有高密度單元來確定該子集的入選單元。然后使用204處選擇的子集以在206處生成風(fēng)剖面。生成的風(fēng)剖面可以是ー個(gè)數(shù)據(jù)集，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集包含海抜以及該海拔處的相關(guān)聯(lián)的氣象數(shù)據(jù)。風(fēng)剖面生成206還可以在海抜點(diǎn)之間內(nèi)插或超出最小和最大定義的海抜點(diǎn)外插，或使用任何公知的數(shù)學(xué)技術(shù)來估計(jì)飛行器20可基于該子集數(shù)據(jù)操作的所有海抜水平面處的氣象數(shù)據(jù)。然后在208處，基于該子集的風(fēng)剖面，對(duì)該子集確定燃料成本和時(shí)間成本。上文對(duì)應(yīng)于194的描述，更詳細(xì)地描述了燃料成本和時(shí)間成本的概念。數(shù)據(jù)子集的燃料成本和時(shí)間成本還可以將對(duì)應(yīng)于FMS將僅基于該子集構(gòu)造的剖面的飛行器導(dǎo)航行為納入考慮。例如，如果軌跡是僅假定風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)的該子集下構(gòu)建的，但是飛行器飛行穿過的實(shí)際氣團(tuán)包含風(fēng)和溫度的完整集合，則需要附加的推力和阻カ來補(bǔ)償僅使用該子集的數(shù)據(jù)所引入的誤差。這些導(dǎo)航動(dòng)作將引入附加的燃料成本和時(shí)間成本。接下來在210處，確定是否已檢查了最大值的風(fēng)子集。如果不是，則方法返回到步驟204以選擇下一個(gè)子集的風(fēng)單元。待檢查的子集的最大值可以基于固定的預(yù)定數(shù)量。例如，所檢查的子集的數(shù)量可以取決于206和208處的計(jì)算時(shí) 間。如果在210處已檢查了最大值，則在212處，選擇風(fēng)子集來將燃料燃耗和時(shí)間的組合加權(quán)誤差或罰分最小化。按如下為姆個(gè)子集計(jì)算組合加權(quán)罰分將CO乘以Fuel_Penalty加 Cl 乘以 Time_Penalty (CO*Fuel_Penalty+Cl*Time_Penalty)。Fuel_Penalty 是 194 處對(duì)完整氣象數(shù)據(jù)集以及在208處對(duì)每個(gè)子集確定的燃料成本之差(Fuel_Penalty =燃料成本-子集燃料成本)。相似地，Time_Penalty是194處對(duì)完整氣象數(shù)據(jù)集以及在208處對(duì)每個(gè)子集確定的時(shí)間成本之差(Time_Penalty =時(shí)間成本-子集時(shí)間成本)。選擇并存儲(chǔ)具有最小組合加權(quán)誤差的風(fēng)數(shù)據(jù)子集以供FMS或該數(shù)據(jù)的其他用戶，優(yōu)選地存儲(chǔ)在硬盤驅(qū)動(dòng)器的非暫時(shí)性介質(zhì)中?？蛇x地，可以將包含高度和對(duì)應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)(如順風(fēng)、側(cè)風(fēng)和溫度)的數(shù)據(jù)集經(jīng)由通信鏈路30傳送到飛行器20機(jī)載的FMS。將理解的是，可以將任何確定或選擇的子集傳送到飛行中或在地面上的飛行器或出于更新該飛行器的預(yù)測軌跡的目的而傳送到另ー個(gè)用戶。應(yīng)該意識(shí)到，方法114的単元可以不按順序地或有變化地并且不會(huì)弱化本文公開的發(fā)明概念地來執(zhí)行。例如，190和192可以同時(shí)執(zhí)行或按相反次序來執(zhí)行。此外，方法114可以包括如本領(lǐng)域中公知的可能需要初始化、設(shè)置、復(fù)位或以其他方式使用的其他變量和計(jì)數(shù)器，并且為了描述簡潔，未論述每個(gè)特定變化。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。部件表I 與地面系統(tǒng)通信的飛行器10 地面站20 飛行器30 通信鏈路40 疊加在地圖上的預(yù)測軌跡44 預(yù)測軌跡46 起點(diǎn)或水平段起點(diǎn)48 終點(diǎn)或非水平段終點(diǎn)50 水平段54 非水平段58 水平段終點(diǎn)或非水平段起點(diǎn)60 航路點(diǎn)
70偽航路點(diǎn)100選擇風(fēng)數(shù)據(jù)的方法102接收飛行器的預(yù)測軌跡104接收包含預(yù)測軌跡的區(qū)域的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)106確定預(yù)測軌跡的溫度和風(fēng)速108預(yù)測軌跡具有水平段？110確定水平段風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)112預(yù)測軌跡具有非水平段？114確定非水平段風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)116發(fā)送航路點(diǎn)風(fēng)和溫度120水平段起點(diǎn)處的風(fēng)數(shù)據(jù)122水平段航路點(diǎn)處的風(fēng)數(shù)據(jù)124水平段終點(diǎn)處的風(fēng)數(shù)據(jù)126無插入的偽航路點(diǎn)的風(fēng)剖面128水平段起點(diǎn)與水平段航路點(diǎn)之間的第一內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù)130水平段航路點(diǎn)與水平段終點(diǎn)之間的第二內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù)132偽航路點(diǎn)處的風(fēng)數(shù)據(jù)134偽航路點(diǎn)處的風(fēng)數(shù)據(jù)136偽航路點(diǎn)處的風(fēng)數(shù)據(jù)140含插入的偽航路點(diǎn)的風(fēng)剖面142水平段起點(diǎn)與水平段偽航路點(diǎn)之間的內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù)144水平段航路點(diǎn)與水平段終點(diǎn)之間的內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù) 146水平段航路點(diǎn)與水平段終點(diǎn)之間的內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù)148水平段航路點(diǎn)與水平段終點(diǎn)之間的內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù)150水平段航路點(diǎn)與水平段終點(diǎn)之間的內(nèi)插風(fēng)數(shù)據(jù)160接收或預(yù)測飛行器水平段軌跡162接收包含預(yù)測的水平段的區(qū)域的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)164計(jì)算沿著水平段可用的每個(gè)點(diǎn)處的順風(fēng)和側(cè)風(fēng)166步進(jìn)到沿著水平段的下ー個(gè)點(diǎn)并確定風(fēng)梯度168到達(dá)水平段的終點(diǎn)？170確定風(fēng)梯度是否滿足閾值172定義新的偽航路點(diǎn)位置174步進(jìn)到下ー個(gè)航路點(diǎn)176選擇航路點(diǎn)處的風(fēng)和溫度178到達(dá)最后Iv航路點(diǎn)？180存儲(chǔ)風(fēng)、溫度和航路點(diǎn)190接收預(yù)測的非水平段軌跡192接收包含預(yù)測的非水平段的區(qū)域的風(fēng)和溫度數(shù)據(jù)194計(jì)算沿著非水平段的每個(gè)點(diǎn)處的順風(fēng)和側(cè)風(fēng)
196風(fēng)單元的數(shù)量> MAX単元閾值？198存儲(chǔ)要發(fā)送的風(fēng)單元200移除冗余風(fēng)單元202初始化 CO 和 Cl204選擇MAX單元閾值個(gè)單元的子集206基于子集生成沿著預(yù)測的非水平段的風(fēng)剖面208基于子集計(jì)算燃料成本和時(shí)間成本210檢查了最大值的風(fēng)子集？ 212選擇使CO*Fuel_Penalty+Cl*Time_Penalty最小化的風(fēng)數(shù)據(jù)子集來發(fā)送220風(fēng)數(shù)據(jù)對(duì)高度222-250 多種高度處的風(fēng)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種在處理器中選擇沿著飛行器(20)的預(yù)測軌跡(44)且與所述預(yù)測軌跡(44)有關(guān)的可用氣象數(shù)據(jù)(100)的子集、并將其存儲(chǔ)在非暫時(shí)性介質(zhì)中以便后來傳輸及在更新所述預(yù)測軌跡(44)時(shí)使用的方法，包括如下步驟 在所述處理器中，接收所述飛行器(20)的預(yù)測軌跡(44)和所述預(yù)測軌跡的計(jì)劃的航路點(diǎn)(60) (102)； 接收包含所述預(yù)測軌跡的區(qū)域中的氣象信息(104)； 從所述氣象信息中進(jìn)行濾波并僅保留與所述預(yù)測軌跡有關(guān)的氣象信息； 選擇所述預(yù)測軌跡的段； 如果所述段是水平段(108)，則確定偽航路點(diǎn)以及與所述偽航路點(diǎn)相關(guān)聯(lián)以及與所述計(jì)劃的航路點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的水平段氣象數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建氣象數(shù)據(jù)的第一子集(110)； 如果所述段是非水平段(112)，則根據(jù)基于選擇的多維風(fēng)數(shù)據(jù)的燃料成本和時(shí)間成本的計(jì)算來確定非水平段氣象數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建氣象數(shù)據(jù)的第二子集(114);以及 在所述非暫時(shí)性介質(zhì)中，存儲(chǔ)所述第一子集和第二子集的其中之一作為可用氣象數(shù)據(jù)的所述子集。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定沿著飛行器(20)的預(yù)測軌跡(44)的水平段(50)的偽航路點(diǎn)(70)包括如下步驟 A.接收所述飛行器(20)的水平段預(yù)測軌跡(160)，所述水平段預(yù)測軌跡包含包括水平段起點(diǎn)(46)和水平段終點(diǎn)(58)的多個(gè)點(diǎn)； B.根據(jù)所保留的氣象信息確定沿著所述水平段的、包括所述起點(diǎn)和終點(diǎn)的所述多個(gè)點(diǎn)處的氣象數(shù)據(jù)(164)； C.提取所述起點(diǎn)(46)處的氣象數(shù)據(jù)； D.步進(jìn)到沿著所述水平段預(yù)測軌跡的下一個(gè)點(diǎn)(166)； E.確定沿著所述水平段預(yù)測軌跡(50)的當(dāng)前點(diǎn)是否是所述水平段終點(diǎn)(168)，以及如果沿著所述水平段預(yù)測軌跡(50)的當(dāng)前點(diǎn)是所述水平段終點(diǎn)，則進(jìn)行到步驟J ; F.提取所述當(dāng)前點(diǎn)處的氣象數(shù)據(jù)； G.確定所述當(dāng)前點(diǎn)處的氣象數(shù)據(jù)的梯度以及與前一個(gè)點(diǎn)的梯度的變化(166)； H.確定所述梯度的所述變化是否滿足預(yù)定閾值(170)，以及如果所述梯度的所述變化不滿足預(yù)定閾值，則返回到步驟D ; I.將所述當(dāng)前點(diǎn)設(shè)為偽航路點(diǎn)(172)，然后返回到步驟D;以及 J.存儲(chǔ)作為水平段的所述起點(diǎn)、每個(gè)所述偽航路點(diǎn)、和所述終點(diǎn)處的氣象數(shù)據(jù)作為氣象數(shù)據(jù)的所述第一子集(180)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，確定所述氣象數(shù)據(jù)的梯度(166)包括確定沿著所述水平段預(yù)測軌跡(50)的所述當(dāng)前點(diǎn)和前一個(gè)點(diǎn)之間的順風(fēng)的變化。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括確定偽航路點(diǎn)(70)的總數(shù)是否大于預(yù)定的偽航路點(diǎn)最大值，以及如果它大于偽航路點(diǎn)最大值，則移除對(duì)應(yīng)于最小梯度值的偽航路點(diǎn)(70)，以使偽航路點(diǎn)的剩余數(shù)量等于所述預(yù)定的偽航路點(diǎn)最大值。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定非水平段氣象數(shù)據(jù)(114)包括如下步驟 A.接收非水平段預(yù)測軌跡(190)，所述非水平段預(yù)測軌跡包含包括非水平段起點(diǎn)和非水平段終點(diǎn)的多個(gè)點(diǎn)；B.基于所保留的風(fēng)信息和所述非水平段預(yù)測軌跡(54)確定沿著所述非水平段的全部所述多個(gè)點(diǎn)處的氣象數(shù)據(jù)(194)； C.基于沿著所述非水平段的全部點(diǎn)處的所述氣象數(shù)據(jù)確定燃料成本和時(shí)間成本(194)； D.確定氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量是否超過預(yù)定最大值(196)，以及如果所述數(shù)量未超過所述預(yù)定最大值，則選擇全部所述氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)(198)并進(jìn)行到步驟L ; E.從沿著非水平段預(yù)測軌跡的全部所述多個(gè)點(diǎn)處的風(fēng)數(shù)據(jù)中移除冗余氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)(200)； F.從沿著所述非水平段預(yù)測軌跡的所述多個(gè)風(fēng)數(shù)據(jù)點(diǎn)中選擇包含所述預(yù)定最大值數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)的所述氣象數(shù)據(jù)的子集(204)； G.使用所述氣象數(shù)據(jù)的所述子集來生成沿著所述非水平段預(yù)測軌跡的風(fēng)剖面(206)； H.基于所述風(fēng)剖面確定子集燃料成本和子集時(shí)間成本，并記錄所述子集數(shù)據(jù)點(diǎn)、所述子集燃料成本和子集時(shí)間成本(208)； I.確定是否已選擇預(yù)定最大值數(shù)量的子集(210)，以及如果尚未選擇所述預(yù)定最大值數(shù)量的子集，則返回到步驟F ; J.基于每個(gè)檢查過的子集的子集燃料成本和子集時(shí)間成本及所述燃料成本、所述時(shí)間成本來確定加權(quán)的燃料燃耗和時(shí)間誤差； K.選擇對(duì)應(yīng)于使所述加權(quán)的燃料燃耗和時(shí)間誤差最小化的子集的氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)(212)；以及 M.將所選擇的氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)作為氣象數(shù)據(jù)的所述第二子集來存儲(chǔ)(212)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，確定所述燃料成本(208)包括確定所述非水平段期間所述飛行器的燃料燃耗，以及確定時(shí)間成本(208)包括確定穿過所述非水平段預(yù)測軌跡所花的時(shí)間。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，移除冗余氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)(200)包括移除其中氣象數(shù)據(jù)與相鄰的較高高度處和相鄰的較低高度處的氣象數(shù)據(jù)基本相同的高度處的氣象數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，選擇氣象數(shù)據(jù)的所述子集(204)包括以使得無兩個(gè)選擇的子集完全相同的方式來選擇每個(gè)子集中的風(fēng)數(shù)據(jù)單元。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，確定加權(quán)的燃料燃耗和時(shí)間誤差(208)包括從所述燃料成本減去所述子集燃料成本并乘以第一預(yù)定常數(shù)的值，并加第二預(yù)定常數(shù)的值乘子集時(shí)間成本與所述時(shí)間成本之差的值(CO* (燃料成本-子集燃料成本)+Cl* (時(shí)間成本-子集時(shí)間成本))。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將氣象數(shù)據(jù)的所述子集傳送到所述飛行器的步驟。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“用于選擇氣象數(shù)據(jù)以用于更新飛行器軌跡的方法”。一種選擇并存儲(chǔ)沿著飛行器的預(yù)測軌跡(44)且與該預(yù)測軌跡有關(guān)的可用氣象數(shù)據(jù)的子集(100)的方法，包括確定關(guān)于軌跡(50)的水平段的偽航路點(diǎn)(70)和相關(guān)聯(lián)的氣象數(shù)據(jù)，并且選擇將關(guān)于軌跡(54)的非水平段的加權(quán)燃料燃耗和時(shí)間誤差最小化的氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)(110)。
文檔編號(hào)G05D1/02GK102645931SQ201210040388
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者J·K·克盧斯特 申請(qǐng)人:通用電氣公司