飞行器尾涡预测器和观测仪的利记博彩app

专利名称：飞行器尾涡预测器和观测仪的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及检测和预测飞行器漩涡，更具体地涉及飞行器尾涡(wake vortex)预测器和观测仪。
背景技术：
空中交通持续增加，并且飞机场的容量限制正导致日益增加的飞行延迟。 容量限制部分地来自飞行器产生的尾流(wake turbulence),这限制了飞行器在 起飞和着陆时可以间隔得多近。这些限制适用于单跑道操作和平行跑道操作 两者。典型地，例如，依赖于在后的飞行器比在前的飞行器小多少，飞行器 起飞和着陆可能间隔高达三分钟，以^更允许湍流(turbulence)移出跑道和飞行 路径或者允许湍流消散。
尾流以从飞行器翼尖拖尾的璇涡的形式产生。由每个飞行器生成的一对 漩涡是机翼产生的升力(lifting)和从位于机翼底部的高压区到位于机翼顶部的 低压区围绕翼尖旋转的空气的结果。旋涡的强度依赖于飞行器速度和配置， 并且依赖于机翼产生的即时升力。尽管存在降低梢涡(tip vortex)的强度的各种 方法，但是不能消除梢涡。漩涡可能严重地冲击飞入所述漩涡的另一飞行器， 并且来自以起飞或着陆速度飞行的运输机的漩涡可能使小飞行器倒转，并造 成失控。
在低海拔处，除了在罕见的大气条件下，不能直接观测到翼尖涡(wingtip vortex)。在研究实验中，已经用沿飞行路径放置的复杂并且昂贵的激光多普 勒设备测量了尾流。激光可瞄准到飞行路径上，并且检测漩涡特有的接近 (approaching)和后退(receding)空气运动。然而，这样的设备不能在所有 的气象条件下操作，对于日常机场操作而言可能太昂贵，并且在最坏条件的 假设下确立飞行器起飞和着陆间隔。这不仅可适用于单跑道，而且适用于显 著小于一英里间隔的双进场^4圣到多个平行跑道。如果确定地知道旋涡的位 置和运动从而可以以飞行路径的微小变化来避免旋涡，则这些最小间隔经常 比对于彻底的安全性足够的间隔更大。

发明内容
根据本发明的实施例， 一种预测尾涡的位置、强度和运动的方法可以包
括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个地面测量。该方
法还可包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个机载测量。 该方法还可包括集成地面和/或机载测量，以使用一尾涡预测模型来预测尾涡 的位置、强度和运动，其中基于可包括地面和机载测量的一组输入或参数从 多个尾涡预测模型中选择所述尾涡预测模型。
根据本发明的另 一 实施例， 一种调整空中交通管理系统计划的方法可包
括集合尾涡信息，确定交通工具解除沖突信息，并且确定空中交通管理操 作状态信息。该方法还可包括集成尾涡信息、交通工具解除冲突信息和空 中交通管理操作状态信息以调整空中交通管理系统计划，从而反映由于依赖 于尾涡的飞行器间隔需求导致的任何变化。
根据本发明的另一实施例， 一种用于预测尾涡的位置、强度和运动的系 统可包括用于收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的数据的多个地面传 感器。该系统还可包括与通信网络相结合的信息管理系统，用于接收与预测 尾涡的位置、强度和运动相关的机载测量数据，并且接收来自多个地面传感 器的数据。该系统还可包括尾涡预测模型，用于至少根据来自产生尾涡的飞 行器的状态信息至少预测尾涡的位置和强度。
根据本发明的另 一实施例， 一种调整空中交通管理系统计划的系统可包 括用于集合尾涡检测和预测信息的尾涡检测和预测装置。该系统还可包括产 生交通工具解除冲突信息的交通工具解除冲突装置。该系统还可包括操作判 定处理，用于将尾涡检测和预测信息、交通工具解除冲突信息和空中交通管 理操作状态信息相耦合以实时调整空中交通管理系统计划，以便反映由于依 赖于尾涡的飞行器间隔需求导致的任何变化。
根据本发明的另一实施例， 一种飞行器可包括多个传感器，用于至少 确定飞行器的速度和飞行器的配置；以及尾涡预测器，用于至少基于飞行器 的速度和配置，至少预测飞行器正在产生的尾涡的位置和强度。该飞行器还 可包括发射机，用于将与至少所预测的尾涡的位置和强度对应的尾涡信息至 少传送到后面的飞行器。
一种用于识别飞行器漩涡气流的方法，包括将示踪剂从第一飞行器导 引到由第 一飞行器产生的旋涡气流中；并且4企测与导引到漩涡气流中的示踪剂的存在相对应的特性。该方法还可包括至少部分基于所检测的特性，导 引第一飞行器或跟随第一飞行器的第二飞行器或两者的飞行。例如，该方法 可包括控制第 一飞行器和第二飞行器之间的间隔距离，和/或导引第二飞行器 远离》定满气5危。
示踪剂可包括气体(例如，比空气更轻的气体)，使得示踪剂区域移动到 旋涡的中心。在其他实施例中，气体可包括在气嚢(例如，小气球)内。在 另一实施例中，示踪剂可包括从飞行器散开的箔片或其他固体。在另一实施 例中，示踪剂可包括能量。例如，示踪剂可包括被导引到漩涡气流带走的空 气中的能量，以便使漩涡气流中的空气分子电离。电离的空气分子可以例如
经由雷达从周围的未电离的空气分子中^r测和辨别出来。在其他实施例中， 将能量导引到漩涡气流中可包括改变空气分子的其他特性。例如，导引的能 量可增加空气分子的电子能态，然后可以检测当分子回到其初始能态时由其 发出的能量。在任何上述实施例中，可以以时变方式导引示踪剂以将示踪剂 从环境中辨別出来。
与本发明的另 一方面相关联的用于识别飞行器漩涡气流的方法包括通 过将飞行器相对于附近的空气移动在飞行器附近的空气中产生漩涡气流，并 且将示踪剂从飞行器导引到漩涡气流中，当示踪剂在漩涡气流中时，地面上 或后面的飞行器中的无辅助的观测者在视觉上不能将示踪剂从其环境中辨别 出来。
根据另一方面的方法包括当飞行器相对于附近的空气移动时，检测与 从飞行器导引到飞行器附近的空气中的漩涡气流内的示踪剂的存在相关的特 性。当示踪剂在漩涡气流中时，地面上或后面的飞行器中的无辅助的观测者 在视觉上不能将示踪剂从其环境中辨别。该方法还可包括响应于检测到示踪 剂的存在而产生信号。
在另外的具体方面中，该方法还可包括至少部分基于所产生的信号，控 制第一飞行器(从其导引示踪剂)和跟随第一飞行器的第二飞行器之间的间 隔距离，或导引第二飞行器远离漩涡气流，或控制间隔距离和导引第二飞行 器远离漩涡气流两者。与示踪剂相关的特性可从地面或从另一飞行器检测。 在另外的实施例中，可以为示踪剂增加能量，并且该方法还可包括4全测由示 踪剂发出的能量。
另一方面贯注于一种包括有效载重量、^皮定位来产生升力和相关联的漩涡气流的升力面、以及机载漩涡气流示踪剂系统的飞行器，所述机载漩涡气
流示踪剂系统包括示踪剂导引器，被定位来将示踪剂导引到由升力面产生 的旋涡气流中，当该示踪剂在漩涡气流中时，地面上或后面的飞行器中的无 辅助的观测者在视觉上不能将该示踪剂从其环境中辨别出来。该漩涡气流示 踪剂系统还可包括可操作地耦合到示踪剂导引器以选择性地激活示踪剂导引 器的控制器。
另一方面贯注于一种用于识别漩涡气流的系统，所述系统包括具有与现 用的跑道的最后进场/离场轴轴向对齐的检测航向指示的地面检测器。控制器 可操作地耦合到检测器，并且输出设备可操作地耦合到检测器，以便在检测 器识别出与旋涡气流中的示踪剂相关联的特性时提供指示。在具体实施例中， 检测器可包括无线电信号检测器、雷达检测器、激光雷达检测器或光检测器 中的至少一个。
在结合附图查看下面对本发明的非限制性具体描述后，仅由权利要求限 定的本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。


图l是根据本发明实施例的、预测和显示尾涡的位置、强度和运动的示 例性方法的流程图。
图2是根据本发明实施例的、预测和显示尾涡的位置、强度和运动的系 统的图示。
图3A是图示根据本发明另一实施例的、关于空中交通管理系统操作改 变的各种数据输入或源和输出信息和使用的示例性尾涡系统的框图。
图3B是图示根据本发明的实施例的、关于飞行操作效果的各种数据输 入和源以及输出的示例性尾涡系统的框图。
图4是用于将示踪剂导引到飞行器漩涡气流、检测示踪剂并提供相关反 馈的系统的示意图示。
图5是根据本发明的若干实施例配置的、具有示踪剂导引器的飞行器的 部分示意图示。
图6是根据本发明的若干实施例的、容纳有示踪剂导引器的翼尖区域的 放大的部分示意图示。
图7是根据本发明实施例的、容纳有将能量导引到漩涡气流中的示踪剂导引器的飞行器翼尖的一部分的放大图示。
图8是图示用于将示踪剂从飞行器导引到由飞行器产生的旋涡气流中的
处理的流程图。
图9是图示用于检测与从飞行器导引到其漩涡气流中的示踪剂的存在相 关的特性的处理的流程图。
图10是根据本发明实施例配置和定位的、接近地面示踪剂检测器的飞行 器的部分示意顶视图。
具体实施例方式
下面对各实施例的详细描述参照图示本发明的具体实施例的附图。具有
不同结构和操作的其他实施例不背离本发明的范围。
图1是根据本发明实施例的、用于预测和显示尾涡的位置、强度和运动 的示例性方法100的流程图。在框102中，可以收集或测量可能影响漩涡的 运动的地面传感器数据。所述数据可以连续地收集或测量，或者在如这里更 详细描述的一些操作条件下以预定频率收集或测量，从而保留带宽并优化系 统性能。可以收集的数据的示例可包括但不必局限于风速、风向、风速廓线 (windprofile)、气压、湿度、引擎排放物、机场的高度以及可用于检测和预测 尾涡的位置、强度和运动的任何其他空气或环境数据或信息。
在框104，可以收集机载传感器数据。所述数据可以从所选择的正在产 生尾涡的飞行器和从其他飞行器收集。依赖于条件和操作限制，机载数据还 可以连续地收集，或以预定频率收集以保留带宽并优化系统性能。可以收集 或确定的机载数据或信息的示例可包括但不必局限于所选择的可能正在生成 或产生尾涡的飞行器的状态、地理位置、环境风速、环境风向、环境气压、 环境湿度等。
其他数据可以涉及可能由安装在飞行器中以用于实时凝涡检测的旋涡示 踪剂系统发出的漩涡示踪剂。这样的系统将从增强了用于检测和定位由飞行 器产生的尾涡的特定地面或机载传感器的能力的飞行器发出物质或东西。预 测器或状态信息可用于引导示踪剂检测系统以优化漩涡检测。下面参照图4 到10描述用于跟踪飞行器漩涡的优选实施例。
定义所选择的感兴趣的飞行器(因为该飞行器正在产生可能影响其他飞 行器的漩涡)的状态的参数的示例可包括但不限于飞行器配置(起飞、着陆或巡航襟翼(flap)设置、轮子向下/向上等)、飞行器类型、重量、空气速度、 海拔等。飞行器地理位置可通过全球定位系统(GPS)、惯性导航或其他系统 '或技术确定或测量。
在框106，可收集卫星或空间传感器数据。空间传感器数据在各种信息 中尤其可包括气象条件以及降落跑道(pattem)。空间传感器数据可以补充地面 观测或其他7见测。
在框108，可以集合或收集系统状态数据或操:作状态信息。系统状态数 据可包括其机场跑道正在使用的系统的不同组件或元件的操作状态、进场和 离场的方向等。系统状态数据还可包括以交通量和延迟测量的空中交通拥塞 量、可能影响尾涡的运动和消散的风和气象参数、以及其他参数。
在框110，可以确定旋涡当前位置和强度并且可以预测漩涡运动。来自 多个源的数据可以使用诸如系统范围信息管理(SWIM)等的技术来集成， 所述技术允许数据由多个不同用户和应用程序在所有源上阅读和提供。 SWIM等可提供便携性、可读性和时间性以确保服务质量。
如NASA飞行器旋涡间隔系统(AVOSS)或类似预测模型的尾涡预测模 型可用于预测尾涡、尾涡的位置、运动和强度。
由于可在某些环境下接收和使用的数据量，因而可以实现带宽选择以优 化系统性能。这样的选择或技术的一个示例可包括基础架构的自适应使用， 比如，依赖于环境，仅在需要时发送更多的数据并更频繁地循环。另一示例 可以是基础架构优先级/利用选择。使用该选择，当不需要数据时，将不发送 或使用它们，而当需要时，可以覆写或不使用较低优先级的应用程序或数据。
在框112，可以耦合、连接或组合尾涡预测元件或信息、交通工具解除 沖突(deconfiction)元件或信息以及空中交通操作状态信息，以实时调整空中交 通管理系统计划，从而反映由于依赖于尾涡的飞行器间隔需求而导致的任何 变化。该系统可使用包括如前所述的AVOSS的任何预测器/冲突器算法、以 及计划/解除冲突工具，如雷达、问题分析、解析和排序(PARR)、航路下降 建议器(Enroute Descent Advisor, EDA )、交通管理建议器(TMA)、中央 TRACON自动系统(CTAS)、用户请求评估工具(URET)或类似工具。交 通工具解除冲突是确定给到飞行器以确保飞行器彼此不会靠得太近的适当指 令的处理(当今机场区域中的限制是3英里)。
交通工具解除沖突元件可包括预测飞行器的将来位置、然后最优地确定
ii.维持必须的最小间隔所需要的飞行器飞行路径的变化的自动软件。交通工具 解除冲突还可包括空中交通控制器，其基于雷达显示预先投影，然后为飞行
员给出"航向指标(vector)"以用于他们改变行程。
空中交通操作状态信息可包括在机场可能正在使用的跑道、进场的方向 以及特定进场路径，由于此时的气象条件(特别是风向)而可能选择所述空 中交通操作状态信息。空中交通操作状态信息还可包括以交通量和延迟来测 量的拥塞量。根据本发明实施例，另一相关参数可以是天气、风速和风向以 及这可能如何影响尾涡的运动和消散。
在框114，尾涡信息、判定或其他数据可以以预定格式经由信息管理系 统和通信或电信网络分布到预定实体，如空中交通控制(ATC)、飞行操作、 各个飞行器、航线、军用机或需要或使用信息或数据的其他实体。所述信息 可以以不同格式发送到不同实体以便利其各自的使用。所述信息可以分布到 用于从如上所述的各种源接收数据的相同信息管理系统和通信网络上。
在框116,尾涡信息、尾涡表示、显象(visualization)等可呈现给各个用户。 如上所述，尾涡信息或显象可用于调整飞行器之间的间隔并增加起飞和着陆 的频率。显象可以是在雷达屏幕或其他显示器上的覆盖图。
图2是根据本发明实施例的、用于预测和显示尾涡的位置、强度和运动 的系统200的图示。方法100可以体现在系统200中。系统200可包括多个 地面传感器。例如，可以有多个频谱跟踪传感器202来预测飞行器引擎排放 物(emission)、气压变化等以定位尾涡。所述系统还可包括区域气象传感器204 来检测气象条件，如风速和风向、气温、气压、湿度和可用于检测和预测尾 涡位置、强度和运动的任何其他大气或环境条件。
系统200还可包括空间传感器205。空间传感器205可包括用于补充地 面传感器202和204的多频谱传感器。空间传感器可检测气象条件或气象图 或收集在检测和预测尾涡的位置、强度和运动中可能有用的其他信息。
所述系统还可包括机载传感器206，以便从所选择的产生尾涡210的飞 行器208提供数据。机载传感器还可包括其他飞行器214上的传感器212, 以便提供可用于检测和预测尾涡位置、强度和运动的信息或数据。如上所述， 来自所选择的产生尾涡210的飞行器208的数据可包括与飞行器的状态相关 '的数据，如配置、飞行器类型、重量、速度、海拔、地理位置，和来自所选 择的飞行器208的、可用于确定或预测尾涡位置、强度和运动的任何其他信
12另 一飞行器214上的传感器212可测量或收集类似数据。另 一飞行器214 可包括用于从自地面站218接收的数据计算或预测尾涡的预测模型216，或 可接收从地面处理系统220计算或确定的旋涡预测。地面处理系统220可通 过与电信网络222或其他通信网络相结合操作的信息管理系统221接收地面 数据和机载数据。尾涡预测、分析和其他结果还可分布到飞行器、空中交通 服务(ATS)设施224、以及使用相同信息系统221和电信网络222的其他用 户。网络222可包括用于空到地通信、空到空通信、与卫星205的通信、无 线和有线通信的元件。
尾涡相对于任何地理陆标和其他飞行器的位置、强度和运动的表示226 可呈现给在ATS设施224处的空中交通控制者，可呈现给在飞行器的驾马史艙 显示器228处的飞行员和其他人。该表示可以是空中交通显示器230或雷达 显示器上的电子覆盖图229。
处理系统220可被认为是与信息系统和电信网络222结合操作的额外元 件。处理系统220可包括预测模型231和集成模型232。预测模型231或尾 涡预测模型可以根据来自所选择的、产生尾涡210的飞行器208的至少状态 信息，至少预测尾涡210的位置和强度。集成模型232可基于通过传感器收 集的数据和来自尾涡预测模型231的数据的组合确定尾涡的位置、强度和运 动。
系统200还可包括漩涡示踪剂(tracer)系统234等，所述漩涡示踪剂系统 234从增强了用于检测和定位由飞行器产生的漩涡的特定地面或机载传感器 的能力的飞行器发出物质或东西236。飞行器还可经由空到空通信238共享 信息以用于实时^J呙预测和4全测。
图3A是图示根据本发明的另一实施例的、关于空中交通管理系统操作 改变的各种数据输入或源和输出信息的示例性尾涡系统300的框图。系统300 可以是信息管理系统等。系统300的元件可以体现在图2的系统200中。系 统300可包括信息管理系统和电信网络302。信息管理系统和通信网络302 可用于系统200的信息管理系统221和网络222以及处理系统220。网络302 可提供数据到尾涡预测模型304。模型304可类似于图2中的预测模型231 驻留在地面站，或可以类似于图2的模型216是机载的。尾涡预测模型304 可以是前述的NASAAVOSS类型的模型或类似模型等。尾涡模型可接收地面
13和机载传感器数据306，其可包括飞行器状态数据、由传感器测量指示的旋 涡位置、垂直风速廓线、地方性气象数据和可用于预测尾涡的其他信息。可 基于输入或参数从多个尾涡模型中选择特定尾涡预测模型。
系统300还可包括空中交通操作判定系统或处理308。空中交通操作判 定系统或处理308还可通过网络302接收数据。来自框304的尾涡预测信息、 交通工具解除冲突信息310、和空中交通管理操作状态信息312可通过空中 交通操作判定系统308耦合或组合，以实时调整空中交通管理系统计划，从 而反映由于依赖于尾涡的飞行器间隔需求导致的任何改变。对于空中交通管 理系统计划的调整可导致机场到达速率或空域容量修改314。
在框316，关于调整空中交通管理系统计划的判定和其他数据可经由网 络302分布。判定/数据可发送到ATC交通流管理预测318和空中交通流量预 测工具320以用于进行额外的分析和检查。所述数据还可发送到批准的数据 用户322和操作者或应用324，如航线、专用航空(general aviation)、军用、 或用于飞行计划应用或其他用途的其他应用。系统300或网络302可典型地 仅通过安全接口、并以"按需"为基础访问。系统300允许数据在所有源上 可读并且对许多不同的应用可用。对于服务质量，系统300还可允许便携性、 可读性和时间性(timeliness )。
图3B是图示根据本发明另一实施例的、关于飞行操作效果的各种数据 输入和源以及输出的示例性尾涡系统300的框图。类似于图3A中所描述的， 尾涡预测模型304可从地面和机载传感器或从其他源，接收如飞行器状态数 才居、由传感器测量指示的尾涡位置、垂直风速廓线、地方性气象数据或可用 于预测尾涡的位置和运动的其他信息作为输入，如框306所示。可基于输入 或参数306从多个尾涡模型中选择特定尾涡模型。所选择的尾涡模型304可 提供尾涡运动预测326和尾涡定位或位置328。
在框330，漩涡运动预测326和旋涡定位308可应用到空中交通操作判 定系统或处理308,以确定旋涡定位和运动预测是否批准采取行动，如前述 的对飞行器间隔进行调整或其他行动。在框316，任何判定和漩涡位置和运 动预测数据或信息可经由网络302分布。在框316，飞行器位置信息可与漩 涡信息集成。漩涡信息然后可以被分布以呈现或显示到空中交通控制(ATC) 334、被分布到可能受尾涡影响的飞行器并呈现在驾驶艙显示器336上，和被 ^布到任何其他接收者，如联邦航空管理局(FAA)和其他实体，以用于检查或分析或其他目的。
如所述的本发明的若干实施例可采取包括由可编程计算机执行的例程的
计算机可执行指令的形式。相关领域技术人员将认识到，本发明可以在除了 这里所示出和描述的计算机系统以外的计算机系统上实践。本发明可以体现 在被特别编程、配置或构造来执行下述一个或多个计算机可执行指令的专用 计算机或数据处理器中。因此，这里通常使用的术语"计算机"指任何数据 处理器，并且可包括因特网设施和手持设备(包括掌上计算机、可携带计算 机、蜂窝或移动电话、多处理器系统、基于处理器的或可编程的消费者电子
器件、网络计算机、迷你计算机等)。由这些计算机处理的信息可在包括CRT 显示器或LCD的任何适当显示介质上呈现。
本发明还可在分布式环境中实践，其中由通过通信网络链接的远程处理 设备执行各任务或模块。在分布式计算环境中，各程序模块或子例程可位于 本地和远程存储器存储设备中。下述的本发明的各方面可存储或分布到包括 磁或光可读或可移除计算机盘的计算机可读介质上，以及在网络上电子地分 布。本发明的各方面所特定的数据的传输和数据结构也包括在本发明的范围 内。
图4是用于将示踪剂导引到飞行器漩涡气流中、并检测与在旋涡气流中 存在示踪剂相关的特性的系统1100的示意图示。该系统IIOO通常包括由飞 行器携带的示踪剂导引器1120、以及其一部分可由一个或多个飞行器携带而 .其他部分可以是基于地面的示踪剂检测器1130。参照图4在下面描述整个系 统的各个方面。然后参照图5-7描述示踪剂导引器1120的具体实施例的各方 面。分别参照图8和9所示的流程图描述示踪剂导引器和检测器的操作，并 且图10图示根据本发明具体实施例配置的示踪剂检测器。
通过根据本发明的具体实施例操作示踪剂导引器和示踪剂检测器，操作 者可以更精确地识别飞行器漩涡的位置，并且可以根据该信息导引后面的飞 行器(和/或其他飞行器)。结果，飞行器控制者可根据实际漩涡数据隔开飞 行器，当与通常假定比实际更严峻的凝涡条件的传统技术相比，其预期可以 降低飞行器跟随距离。
示踪剂导引器1120可由在图4中示出为第一或前面的飞行器1110a和第 二或后面的飞行器1110b的一个或多个飞行器1110携带。示踪剂导引器1120 将示踪剂导引到由飞行器1110a、 1110b产生的飞行器尾涡1111中，其中可通过示踪剂检测器1130检测与示踪剂相关联的特性。可选地，通过从机载源或
地面源1135导引到旋涡中的能量，可以使得各特性对于示踪剂检测器1130 更加可检测。通过示踪剂检测器1130获得的信息对应于旋涡1111的位置。 示踪剂检测器1130可包括一个或多个检测器元件，例如，地面检测器1131 和/或一个或多个机载检测器。机载检测器可包括被定位为检测由容纳该检测 器的飞行器产生的旋涡1111的存在的第一机载检测器1132。因此，前面的飞 行器1110a上的第一机载检测器1132可被定位为检测由前面的飞行器1110a 产生的旋涡1111。该信息可用作诊断工具(例如，验证示踪剂导引器1120 的操作状态)、和/或提供关于旋涡1111的位置的信息。系统IIOO还可包括被 定位为检测另一飞行器的旋涡的第二机载检测器1133。例如，后面的飞行器 1110b上的第二机载检测器1133可被定位为检测由前面的飞行器1110a产生 的旋涡1111。
由示踪剂检测器1130产生的信息可提供到通信网络1140，用于适当地 分布到整个系统1100的其他组件。因此，通信网络1140可包括支持空到地 链路1142的地面站1141和飞行器1110a、 1110b。地面站1141还可与可提供 额外信息的空中的卫星1104通信。其他的信息可由气象传感器1103和地面 检测器1131提供。信息管理系统1101控制和管理经由处理器1102或其他适 当设备提供到通信网络1140的信息。在特定情况下，处理器1102还可容纳 诸如前面所述的预测性工具。由这些工具执行的预测可与由示踪剂检测器 1130接收的实际数据比较。
通信网络1140可将从示踪剂检测器1130接收的信息路由到适当的位置。 一个这样的位置包括空中交通服务(ATS)设施1150,空中交通控制者在该 交通控制服务设施查看空中交通显示器1151。由示踪剂检测器1130检测的漩 涡的表示1152可覆盖到空中交通显示器l 151上，以帮助空中交通控制者1153 在他的或她的控制下安排飞行器。具体地，空中交通控制者1153可使用该信 息来导引潜在地受由前面的飞行器1110a产生的漩涡1111影响的后面的飞行 器1110b。信息还可以从地面站1141或从前面的飞行器1110a经由空到空链 路1143直接传递到后面的飞行器1110b。因此，前面的飞行器1110a的操作 者可具有关于由他的或她的飞行器产生的漩涡的信息，空中交通控制者1153 可接收该信息并按该消息操作，并且后面的飞行器1110b的操作者还可直接 或借助于空中交通控制者1153接收该信息并按该消息操作。
16图5是携带根据本发明的若干实施例配置的若干示踪剂导引器H20(图
示为示踪剂导引器1120a-1120e)的代表性飞行器1110 (例如，商用客机和/ 或货物运输机)的部分示意的、等比例的(isometric)图示。通常，预期给定飞 行器1110将包括仅仅一个这样的示踪剂导引器，但是出于图示目的，在图5 中的同一飞行器1110上示出了若干不同类型的示踪剂导引器。在下面进一步 描述的特定实施例中，飞行器1110可包括多个示踪剂导引器。
飞行器1U0可包括机身U14、机翼1160和提供飞行器1110的主推动力 的引擎U16。在图5示出的实施例中，引擎1116由机翼1160携带，但是在 其他实施例中，引擎1116可由机身1114或飞行器1110的其他部分携带。在 图5中示出的具体实施例中，第一示踪剂导引器1120a容納在一个或两个机 翼1160中。出于图示目的，第一示踪剂导引器1120a示出为容纳在仅一个机 翼1160中。第一示踪剂导引器1120a可耦合到携带由第一示踪剂导引器1120a 导引到漩涡1111中的示踪剂元素的储藏室1121、以及管理示踪剂导引器1120 的操作的控制器1122。示踪剂元素可包括可由示踪剂检测器1130检测的广泛 种类的元素中的任何元素(图4)。在具体实施例中，示踪剂元素对于无辅助 的观测者是视觉可辨别的，并且在其他实施例中，后面的飞行器上或地面上 的无辅助的观测者不能将示踪剂从其邻近的环境中视觉辨别出来。例如，示 踪剂元素可包括从机翼1160导引到旋涡1111中的供能气体(energized gas)， 如氨气。在下面参照图8更详细地描述示踪剂的这个和其他实施例的进一步 细节。
在其他实施例中，示踪剂导引器可位于飞行器1110上除翼尖以外的部 分。例如，代表性的第二示踪剂导引器1120b可位于飞行器1110的副翼或其 他高升力设备(high lift device)l 164附近。当预期由飞行器产生的最强和/或最 易于检测的漩涡是由高升力设备1164和/或在高升力设备1164附近产生的漩 涡时，该位置可能是适当的。在另一实施例中，示踪剂检测器可位于飞行器 上的其他位置。例如，第三示踪剂导引器1120c可由引擎1116携带以便经由 引擎排气流(exhaust stream)排出示踪剂。在预期引擎排气流由飞行器漩涡(例 如，由副翼或其他翼高升力设备1164产生的漩涡)带走时，该安排可能是适 当的。
上述第一、第二和第三示踪剂导引器1120a-1120c可以耦合到储藏室 1121，所述储藏室1121将物理物质传递到对应的示踪剂导引器，以用于喷射到相邻的漩涡气流中。所述物质可包括气体、液体、固体、蒸汽或薄雾。在 其他实施例中，示踪剂导引器可将能量而不是物理粒子导引到漩涡气流中。
在此情况下，示踪剂导引器可具有上面参照示踪剂导引器1120a-1120c描述的 任何位置。作为替代，示踪剂导引器可将能量从更遥远的位置导引到漩涡气 流中。例如，第四和第五示踪剂导引器1120d和1120e可分别位于飞行器1110 的尾部和机身中，并且侧面瞄准旋涡1111。在下面参照图7描述的另一实施 例中，大致类似的示踪剂导引器可放置得更接近于翼尖。预期由示踪剂导引 器l副、1120e导引到漩涡1111中的能量将由凝涡气流中的分子吸收。所 吸收的能量例如通过使分子电离，或当能量由分子(经由分子能态和/或电子 能态的改变)重新发出时，可使得分子更可见。在任一实施例中，能量的效 果是使得示踪剂检测器1130可检测或更可检测漩涡气流(图4)。
在具体实施例中， 一个或多个示踪剂导引器1120a-1120e可由同一飞行 器1110携带。例如，出于冗余的目的，飞行器1110可包括多个独立或部分 独立的示踪剂导引器。在其他实施例中，飞行器1110可包括被配置为一起工 作的多个示踪剂导引器。例如，飞行器1110通常可包括用于将物理物质导引 到漩涡气流中的一个示踪剂导引器(例如，示踪剂导引器1120a-1120e之一)， 以及将能量增加到物理物质和/或漩涡气流的另一个示踪剂导引器(例如，示 踪剂导引器1120d-1120e之一 )。
图6是图5中所示的机翼1160以及第一和第二示踪剂导引器1120a、 1120b的放大的部分示意图示。第一示踪剂导引器(tracer director" 120a可从储 藏室1121接收示踪剂元素，并且导引其经过多个输送孔1163中的任何输送 孔。例如，示踪剂元素可被导引通过位于翼尖1161中的一个或多个输送孔 1163a、位于机翼1160的后缘的一个或多个输送孔1163b、和/或位于机翼1160 的小翼(winglet)1162中的一个或多个输送孔1163。第二示踪剂导引器1120b 可将示踪剂元素导引经过位于襟翼或其他高升力设备1164的内侧翼尖和/或 外侧翼尖的一个或多个输送孔1163d。在另一实施例中，输送孔1163e可位于 机翼1160中沿高升力设备1164所缩进去的开口处。图6中示出的输送孔 1163a-1163d的数量代表特定实施例。在其他实施例中，输送孔1163a-1163d 的凄t量可以小于(例如，对于每个对应的位置单个输送孔1163a-1163d)或大 于图6中所示的数量。
图7是机翼1160的部分示意图示，其中第六示踪剂导引器1120f位于翼
18尖1161处，以将能量导引到相邻的漩涡气流中。在一个实施例中，第六示踪
剂导引器1120f可包括使邻近翼尖1161的空气分子电离的离子发生器。离子 发生器可包括有效地使附近的空气分子电离的一个或多个充电的尖锐或非常 尖的表面。预期电离的空气分子比周围未电离的分子更高度地反射雷达(或 其他电磁波)。因此，电离的分子可提供旋涡位置的指示。
图8是图示使用上述一个或多个示踪剂导？ 1器将示踪剂导引到漩涡气流 中的处理500的流程图。处理部分501包括在飞行器附近的空气中产生旋涡 气流。处理部分502包括将示踪剂从飞行器导引到旋渴气流中。示踪剂可以 如框503所示以恒定方式导引到漩涡气流中，或如框504所示以时变方式导 引到漩涡气流中。与以时变方式导引示踪剂相关联的一个预期的优点是，这 样做可以使得示踪剂更加可与其环境相分辨。例如，如果周围环境提供由示 踪剂检测器拾取的稳定状态的背景噪声电平，则以时变方式出现的示踪剂可 能相对于背景更明显地突出。如果周围环境提供由示踪剂检测器拾取的时变 背景噪声电平，则示踪剂可以以与背景噪声不同的随时间变化的方式发射。 然后，可使用适当的滤波技术来从(与环境相关联的)背景噪声中隔离出(与 示踪剂相关联的)期望的信号。
在处理部分505中，物理物质被导引到漩涡气流中。物理物质可包括气 体(块506)、填充了气体的气球、或其他类型的气嚢(块507 )、箔片(块 508 )或其他物质(块509)。在将气体导入到漩涡气流中时，可根据包括气 体与环境的兼容性和其浮力的若干设计标准选择所述气体。例如，可选择氨 气，因为它比空气更轻，并且由于在漩涡中产生的离心力，因此预期氨气被 推向凝涡的核心或中心。结果，预期氨气(或另一有浮力的气体)在相对长 的时间段内保留在漩涡中，并因此提供相对长时间的漩涡存在的指示。还预 期氨气对其所消散的区域具有相对低的环境影响。
可以以23.9 GHz的谐振频率(例如，经由氨分子微波激射器或其他微波 设备)激励氨气，有效产生微波焚光。在其他实施例中，还可使用其他设备 来激励氨气。在其他实施例中，可以以谐振频率周围的其他频率激励氨气(例 如，以便容纳谱线增宽)。氨气(NH3)在对应于23.9GHz谐振频率的24.7 千焦/摩尔的能量具有强偶极距(dipole moment)运动并且容易经历室温"氮反 转(nitrogen inversion )，，，在氮反转时氮原子经过由三个氢原子形成的平面。 该谐振频率然后对应于接近于24GHz的原始K频带雷达的1.26厘米的微波辐射波长。这接近于水的吸收频带，但处于水的吸收频带的上侧，因此预期
足以从水分子中检测或分辨出来。氨气在2.9、 3.0、 6.146和10.53微米的波 长还具有红外吸收/发射频带。因此，红外技术而不是雷达技术可能替代地用 于斗企测氨气。
在其他实施例中，示踪剂可包括除了氨气以外的气体。例如，已经检验 但预期不如氨气令人满意的其他气体包括氢、氦、甲烷、水蒸气、氟化氢、 氖、乙炔、乙硼烷、 一氧化碳、氮和乙烯。在其他实施例中，可使用其他气 体或气体混合物。例如，通常当分开时不可检测但是当混合时可检测的各种 气体可以混合，并从飞行器排出作为示踪剂。
如果填充了气体的气球用作示踪剂元素(块507 )，则如上所述可选择气 体为有浮力的，并且可选择气球为可生物降解的。在具体实施例中，不仅可 选择气体为有浮力(buoyant)的，而且可与气球化学反应，以便加速其分解。 因此，微气球可在即将从飞行器散开之前被填充这样的气体。 一旦散开，气 球内的浮性气体就趋于使气球保持在漩涡核心内。气体和气球的特性可使用 本领域普通技术人员已知的技术来选择，以使得在所选的时间段后(例如， 大约1分钟)气球分解，所述所选的时间段允许有足够的时间来检测气球， 然后在到达地面前，气球可完全降解，或至少部分降解。例如，气体可包括 酸性或其他腐蚀性成分。
如果箔片被选择为示踪剂元素(块508 )，则它可以被选择为在特定波长 (例如，雷达波长)处特别具反射性。箔片还可以容易在空气中和/或到达地 面时生物降解。
还可使用其他物质(块509)作为示踪剂元素。例如，非常小的二氧化 碳晶体可被导引到漩涡气流中，其中所述二氧化碳晶体可反射雷达能量。在 另一实施例中，示踪剂元素可包括从本地成分形成的晶体。例如，可从环境 水蒸气和/或引擎排放物中存在的水蒸气形成所述晶体。这些晶体可形成可视 觉检测或由其他检测器检测的凝结尾迹或类似凝结尾迹的结构。在另 一实施 例中，示踪剂元素可以是自供能的(例如，用电池)并且可以发出无线电信 号，或者元素可以接收无线电信号(或处于其他波长的信号)并且重新发出 由此检测到的辐射。因此，这些元素可以以自供能或激发的RFID设备的方 式操作。这些元素可被选择为与空气分子相比是有浮力的，并易于生物降解。 可通过增加比空气轻的气体到示踪剂或通过增加降落伞或类似设备而增加浮力。微粒子或纳米粒子可形成为三维形状，其中具有允许粒子在存在水蒸气 或阳光时快速分解的键合剂。适当的水溶剂和UV敏感剂对于本领域普通技 术人员是公知的。
可选地，可以将能量增加到示踪剂，以用于增加的可^r测性(块510)。 例如，如果正常状态下的示踪剂不是高度可检测的，则可以在示踪剂被从飞 行器释放之前向其增加能量(块511)。除了或代替在释放前增加能量，可以 在释放后向示踪剂增加能量(块512)。例如，如果示踪剂在不容易检测到的 短时间内发出能量，则可以在示踪剂已被释放后向示踪剂增加能量。如果在 某些情况下，在示踪剂释放后向其增加能量比在示踪剂释放前向其增加能量 更容易，则可使用类似的处理。在具体实施例中，氨气可在释放前由微波激 射器激励。如果在释放后，氨气太快地发出能量以至于不能被飞行器或地面 检测器容易地检测到，则可以在释放后处理中向氨气增加能量，以增加检测 该示踪剂元素的机会。可以从机载能量源(例如，由与携带示踪剂的飞行器 相同的飞行器携带的能量源)(块513)或从地面能量源(块514)或从机载 能量源和地面能量源两者向示踪剂增加能量。
如最初参照图5所述，将物理物质导引到漩涡气流中的可选方法(处理 部分505 )包括将能量导引到气流中而不引入单独的物理物质(处理部分
515) 。例如，可通过位于翼尖的空气离子发生器将翼尖附近的空气电离(块
516) 。预期由该处理产生的带电离子比附近的未电离的分子更有效地反射例 如雷达能量的能量。因此，雷达检测器可用于识别电离的分子。鴒电子发射 器可用于电离，并且依赖于所提供的能量可使空气的任何成分电离。其他离 子发生器可包括真空紫外光离子发生器、远紫外光离子发生器、和/或X射线 发射器。典型的电离技术包括热离子发射、场发射、次级电子发射、光电效 应、阴极射线、带电粒子放射能、以及高能电磁辐射。可单独使用和组合使 用这些技术中的任何技术来产生期望的离子。
作为替代，可增加分子的电子能态(块5H)。替代在电离处理中为分子 充电，块517包括将分子的电子从低或相对低的电子能态移动到较高的电子 能态。随着电子下降回到低能态，它们发出之后由地面或空中检测器检测到 的辐射。在其他实施例中，可使用其他用于将能量导引到气流中的技术(块 518)。
图9图示用于检测上面参照图8描述的示踪剂的存在的处理600。处理部分601包括检测与从飞行器导引到漩涡气流中的示踪剂的存在相关联的特 性。如上所述，示踪剂可包括从飞行器导引的物理物质、从飞行器导引的能 量(例如，由附近空气吸收并重新发射的能量)、或物理物质和能量的组合。 检测技术包括雷达(例如，对于氨气为K频带，或对于电离的空气为X频带， 或对于其他物质为Ka频带或W频带)、激光雷达、红外、声学、光等。处理 600可包括从地面(块602 )和/或从另 一飞行器(块603 ) 4企测特性。可选地， 可分析与检测特性相关联的检测信号(块604)。例如，如果示踪剂从飞行器 喷射或以恒定处理产生，则可以根据一种技术分析信号(块605 )。如果示踪 剂以时变方式喷射或产生，则可根据另一技术分析信号(块606)。
在处理部分607中，至少部分基于在块601中识别的示踪剂的检测产生 响应信号。响应信号可以被导引到另一飞行器(块608 )或地面(块610)。 如果响应信号被导引到另一飞行器，则它还可以(可选地)被导引到地面(块 609)。如果响应信号被导引到地面，则它还可以(可选地)被导引到另一飞 行器(块611)。可以通过视觉、听觉和/或其他通知技术使得响应信号对飞行 员和/或控制者变得明显。
处理部分612包括至少部分基于响应信号导引飞行器路线安排。例如， 可以导引后面的飞行器以避开旋涡(处理部分613)。替代地(或另外地)， 可以至少部分基于旋涡的检测确定用于后面的飞行器的跟随距离(处理部分 614)。替代地(或另外地)，可改变前面的飞行器(例如，与所检测的漩涡相 关联的飞行器)的路径(处理部分615)。
图10是接近位于现用的跑道770附近的地面检测器1131的飞行器1110 的部分示意和压缩的图示。检测器1131可以与跑道770的进场/离场轴771 对齐。出于图示目的，将检测器1131示出在跑道770的末端处，但它也可以 位于沿轴771的其他各点处。检测器1131可以根据上述任何实施例配置，因 而可包括雷达检测器、激光雷达检测器、红外检测器、声检测器、光检测器 或被配置来检测与由飞行器110发出的示踪剂相关联的特性的其他适当仪 器。与现有检测器不同，图10中示出的检测器1131可具有与进场/离场轴771 对齐的一企测轴734。这到目前为止至少是因为^r测器1131不需要冲黄向地向漩 涡1111导引能量(如Doppler检测器的情况)，但可替代地从任何角度检测漩 涡1111中的示踪剂的特性。该安排预期的优点在于，与现有安排相比可以显 著减小产生用于为飞行器安排路线的信息所需要的检测器的数量。该安排另
22一预期的优点是检测器1131可以更容易地检测由相对于检测器1131偏离轴 的飞行器产生的漩涡，而不需要大的检测器网络。
此外，可以在方位和高度上操纵地面雷达(例如，K频带雷达)以提供
所检测的旋涡的两维参照。当用于接收能量脉冲时，可使用测距选通
(range-gating)以提供第三维或深度维度。该安排可允许尾涡的三维观测。
在另一实施例中，地面检测器1131可具有其他安排。例如，检测器1131 可包括分布的、间隔开的检测器元件的网络，所述>^测器元件已知相对于彼
用已知的检测器元件之间的距离和相移信息，系统可建立线断层地图或漩涡 位置的其他表示。在具体实施例中，检测器元件可以是位于现有平台上(例 如，蜂窝电话塔)的相对低成本的设备，并且可使用现有网络设施(例如， 蜂窝电话网络)联网。
前述系统和方法的至少一些实施例的一个特征是它们包括逐个地实际检 测与飞行器的漩涡或其他漩涡气流相关联的特性。该特征预期的优点是在许 多情况下，实际漩涡特性可能比传统上当确定飞行器路线和跟随距离时假定 的"最坏情况"特性要好。因此，预期可以减小飞行器跟随距离，这是因为 跟随距离的确定可以基于逐个情况的实际信息，而不是假定的最坏情况场景。 在其他情况下，可以导引后面的飞行器做出微小行程调整以避开漩涡，而不 需要大的跟随距离。结果，在至少一些情况下，预期前述系统和方法的实施 例可在50-100%的范围内增加^L场容量。
至少一些前述实施例的另一特征是，可以由一个或多个飞行器携带用于 发出示踪剂的设备以及(可选地)用于检测示踪剂的设备。该安排的优点在于可 以在远离机场的区域内检测漩涡，而这样的设备传统上位于机场。结果，在
的行动。同样，预期行动所基于的信息比最坏情况情景的假设更精确，因此 预期可减小跟随距离。
至少一些前述实施例的另一特征在于，地面上的无辅助(例如，棵眼) 的人类观测者或后面的飞行器上的无辅助的飞行员在视觉上不能检测到失踪
实验飞行期间的气流观测的烟示踪剂不同。该特征的优点在于，在密集的航 空港控制区域和远离机场的位置，预期示踪剂不会导致视觉污染，所述视觉
23污染是环境问题并且会对飞行器飞行员造成困扰。
附图中的流程图和框示了根据本发明的各种实施例的系统、方法和 计算机程序产品的可能实现的架构、功能和才喿作。关于此点，流程图或框图 中的每块可表示包括用于实现特定逻辑功能的一个或多个可执行指令的模 块、片段或代码部分。应当注意到，在一些替代实现中，在该块中提到的功 能可能以附图中提到的顺序以外的顺序出现。例如，依赖于涉及的功能，顺 序示出的两个块事实上可基本同时地执行，或各块有时可以以相反顺序执行。 还将注意到，框图和/或流程示的每块和框图和/或流程示中的各块的 组合可通过执行指定功能或操作的专用硬件系统、或专用硬件和计算机指令 的组合实现。
这里使用的术语目的仅在于描述具体实施例，并不意在限制本发明。如
这里所使用的，单数形式"一个(a)"和"这个(the)"意在也包括复数形式， 除非上下文清楚地另有所指。还将理解，术语"包括"在本说明书中使用时 指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或 多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其集合的存在或添加。
从上面可以认识到，已经出于图示目的描述了具体实施例，但是可以做 出各种修改而不偏离本发明。例如，在确定粘性维持(entertainment )将使 示踪剂保持在漩涡中足够长的时间段时可使用没有浮力的材料。在其他实施 例中可组合或消除在具体实施例的上下文中描述的本发明的某些方面。例如， 图4中示出的整个系统可包括更多或更少的组件和/或组件组合。此外，尽管 已经在这些实施例的上下文中描述了与本发明的某些实施例相关联的优点， 但是其他实施例还可展现这样的优点，并且并非所有实施例都必须展现这样 的优点以落入本发明的范围内。
权利要求
1. 一种预测尾涡的位置、强度和运动的方法，包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个地面测量；收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个机载测量；以及集成地面测量和机载测量，以使用一尾涡预测模型来预测尾涡的位置、强度和运动，其中基于包括地面测量和机载测量的一组输入或参数从多个尾涡预测模型中选择所述尾涡预测模型。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括将与预测尾涡的位置、强度和运动 有关的信息至少分布到空中交通控制和可能受尾涡影响的任何飞行器。
3. 如权利要求2所述的方法，其中通过信息管理系统与通信网络的结合 实现收集一个或多个地面测量、收集一个或多个机载测量、以及分布与预测 尾涡的位置、强度和运动有关的信息。
4. 如权利要求l所述的方法，还包括实时调整空中交通管理系统，以反 '映由于依赖于尾涡的飞行器间隔需求而造成的任何变化。
5. 如权利要求1所述的方法，还包括组合尾涡预测信息、交通工具解除 、沖突信息和空中交通管理操作状态信息，以实时调整空中交通管理系统计划， 从而反映由于依赖于尾涡的飞行器间隔需求而造成的任何变化。
6. 如权利要求1所述的方法，其中从产生尾涡的飞行器预测尾涡的位置、 强度和运动包括确定产生尾涡的飞行器的速度； 确定产生尾涡的飞行器的类型； 确定产生尾涡的飞行器的配置； 确定或预测产生尾涡的飞行器的附近的地方性风；以及 跟踪产生尾涡的飞行器的地面轨迹。
7. 如权利要求l所述的方法，其中预测尾涡的位置、强度和运动在产生 尾涡的飞行器上执行，并且其中该方法还包括将与预测尾涡的位置、强度和 运动有关的信息传送到后面的飞行器。
8. 如权利要求1所述的方法，其中从产生尾涡的飞行器预测尾涡的位置、 强度和运动是使用来自产生尾涡的飞行器的信息在地面站执行的，并且其中 该方法还包括将与尾涡的位置、强度和运动有关的信息传送到后面的飞行器。
9. 如权利要求l所述的方法，还包括下面的至少一个 从以快速顺序着陆的多个飞行器收集风信息；以及 从多个地面传感器收集风信息。
10. 如权利要求1所述的方法，还包括呈现尾涡相对于任何地理陆标和 其他飞行器的位置、强度和运动的表示。
11. 如权利要求IO所述的方法，其中所述表示电子地覆盖在空中交通显 示器或雷达显示器上。
12. 如权利要求l所述的方法，还包括用空间传感器信息补充测量。
13. 如权利要求1所述的方法，还包括通过使用由产生尾涡的飞行器发 出的示踪剂材料或物质来检测尾涡。
14. 如权利要求1所述的方法，还包括基于传感器数据和旋涡预测器数 据的组合确定尾涡的位置、强度和运动。
15. —种用于识别飞行器旋涡气流的方法，包括 将示踪剂从第一飞行器导引到由第一飞行器产生的漩涡气流中； 检测与导引到旋涡气流中的示踪剂的存在相对应的特性；以及 至少部分基于所检测的特性，导引第一飞行器或跟随第一飞行器的第二飞行器或两者的飞行。
16. 如权利要求15所述的方法，还包括 响应于检测特性产生信号；传送信号到空中交通控制和第二飞行器中的至少 一个；以及 至少部分基于所产生的信号(a) 控制第 一飞行器和第二飞行器之间的间隔距离；(b) 导引第二飞行器远离凝涡气流；或(c) (a)和(b)两者。
17. 如权利要求15所述的方法，其中导引示踪剂包括导引从地面和第二 飞行器在视觉上不能辨别的示踪剂。
18. —种用于预测尾涡的位置、强度和运动的系统，包括 多个地面传感器，用于收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的数据； 信息管理系统和通信网络，用于接收与预测尾涡的位置、强度和运动相关的机载测量数据，并且接收来自多个地面传感器的数据；以及尾涡预测模型，用于至少根据来自产生尾涡的飞行器的状态信息至少预测尾涡的位置和强度。
19. 如权利要求18所述的系统，还包括集成模型，用于基于由传感器收集的数据和来自尾涡预测模型的数据的组合确定尾涡的位置、强度和运动。
20. 如权利要求18所述的系统，其中信息管理系统和通信网络可用于将 与预测尾涡的位置、强度和运动有关的信息分布到至少空中交通控制和可能 受尾涡影响的任何飞行器。
21. 如权利要求18所述的系统，还包括操作判定处理，用于将尾涡检测 和预测信息、交通工具解除冲突信息和空中交通管理操作状态信息耦合，以 实时调整空中交通管理系统计划，从而反映由于依赖于尾涡的飞行器间隔需 求而导致的任何变化。
22. 如权利要求18所述的系统，其中经由信息管理系统和通信网络接收 的机载数据包括 '所选择的产生尾涡的飞行器的速度； 所选4奪的飞行器的类型； 所选择的飞行器的配置；以及 所选择的飞行器附近的地方性风。
23. 如权利要求18所述的系统，其中由信息管理系统和通信网络接收的 机载数据包括来自所选择的产生尾涡的飞行器的数据和来自其他飞行器的数据。
24. 如权利要求18所述的系统，其中信息管理系统和通信系统从顺序着 陆的多个飞行器中的至少一个和从多个地面传感器收集风信息。
25. —种飞行器，包括多个传感器，用于至少确定飞行器的速度和飞行器的配置； 尾涡预测器，用于至少基于飞行器的速度和配置，至少预测飞行器正在产生的尾涡的位置和强度；以及发射机，用于将与至少是所预测的尾涡的位置和强度对应的尾涡信息至少传送到后面的飞行器。
26. 如权利要求25所述的飞行器，还包括用于呈现另一飞行器的尾涡信 息的显示器。
27. 如权利要求25所述的飞行器，还包括显示器，用于呈现另一飞行器 的尾涡相对于所述飞行器的位置、强度和预测的运动的表示。
28. 如权利要求25所述的飞行器，还包括用于从飞行器发出的旋涡示踪 剂，以用于漩涡^r测。
29. 如权利要求25所述的飞行器，还包括 用于漩涡检测的示踪剂系统；以及用于瞄准示踪剂检测传感器的装置。
30. —种飞行器，包括 有效载重量；升力面，被定位为产生升力和相关联的漩涡气流；以及 机载旋涡气流示踪剂系统，其包括示踪剂导引器，被定位为将示踪剂导引到由升力面产生的漩涡气流 中，当该示踪剂在旋涡气流中时，地面上或后面的飞行器中的无辅助的 观测者在视觉上不能将该示踪剂从其周围环境辨别出来；以及控制器，可操作地耦合到示踪剂导引器，以选择性地激活示踪剂导 引器。
31. 如权利要求30所述的系统，其中升力面包括具有翼尖的机翼，并且 其中示踪剂导引器至少位于翼尖附近。
全文摘要
一种预测尾涡的位置、强度和运动的方法，可包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个地面测量。该方法还可包括收集与预测尾涡的位置、强度和运动相关的一个或多个机载测量。该方法还包括集成地面和/或机载测量，以使用一尾涡预测模型来预测尾涡的位置、强度和运动，其中基于包括地面和/或机载测量的一组输入或参数从多个尾涡预测模型中选择所述尾涡预测模型。一种用于示踪飞行器漩涡的方法，包括将示踪剂从第一飞行器导引到由第一飞行器产生的漩涡气流中。该方法还可包括检测与导引到漩涡气流中的示踪剂的存在相对应的特性。至少部分基于所检测的特性，该方法包括导引第一飞行器或跟随第一飞行器的第二飞行器或两者的飞行。
文档编号G05D1/00GK101501595SQ200780029734
公开日2009年8月5日 申请日期2007年7月18日 优先权日2006年8月10日
发明者杰伊·S·皮尔曼, 杰里·S·梅塞罗尔, 玛丽莎·K·辛格尔顿, 迈克尔·S·刘易斯 申请人:波音公司