本公開內(nèi)容涉及用于探測和計算交通工具中內(nèi)部負載分布的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及用于探測和計算航空器中乘員的內(nèi)部負載分布的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在客機中，必要的是探測交通工具中每個乘員的重量以確定乘員的總重量和平衡分布。在航空器，例如商用客機中這是特別重要的，其中乘員的總重量可超過50噸。必須計算乘客的分布和如此分布的單個乘客的重量以確定乘員的重心。重心，一旦確定，被飛行機組成年人員輸入到航空器的飛行管理計算機(FMC)。然后FMC計算用于航空器起飛的所需的升降舵配平和性能設(shè)置。

還可能必要的是在乘客裝載和卸載期間在持續(xù)進行的基礎(chǔ)上計算乘員重心，以確保重心不偏移超過航空器的預定的尾部限制至可能在航空器的重量分布中產(chǎn)生不平衡的點。這在當同時裝載和卸載行李時裝載和卸載乘客期間是特別重要的。

當前，飛行乘務(wù)員可計算乘員的重心，其對坐在航空器上的乘客進行計數(shù)。飛行乘務(wù)員步行穿過座艙并且手動計數(shù)每個區(qū)域中成年人和兒童的數(shù)量。該成年人和兒童的計數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊總€預定位置或區(qū)域的粗略的乘客重量，其由飛行機組人員計算并且然后輸入到飛行管理計算機中。這種手動過程可能是不精確的，并且是耗費時間的，其可延遲航空器的往返飛行(turnaround)時間。因此，存在對于快速和精確地計算航空器的乘客重心的系統(tǒng)和方法的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容是快速和精確地計算交通工具——比如航空器——中乘員重心的交通工具乘員傳感器系統(tǒng)和方法。在一個方面，用于確定具有多個乘客座位的交通工具中的乘員負載分布的交通工具乘員傳感器系統(tǒng)可以包括多個傳感器，該多個傳感器的每個與多個乘客座位的不同座位相關(guān)聯(lián)，用于探測多個乘客座位的每個中的乘員和所探測的乘員的重量；和計算機，其被連接以從多個傳感器的每個接收數(shù)據(jù)，該多個傳感器指示多個乘客座位的每個中所探測的乘員的重量和在交通工具中的乘客座位位置，并且由該數(shù)據(jù)計算多個乘客座位中所探測的乘員的總重量和重心。

在另一個方面，具有帶有多個乘客座位的乘客座艙和用于確定乘員負載分布的乘員傳感器系統(tǒng)的航空器可包括具有多個傳感器的傳感器系統(tǒng)，該多個傳感器的每個與多個乘客座位的不同座位關(guān)聯(lián)，用于感測多個乘客座位的每個中乘員的重量；和計算機，該計算機被連接以從多個傳感器的每個接收數(shù)據(jù)，該多個傳感器指示在多個乘客座位的每個上的乘員的重量和在交通工具中的乘客座位位置，并且由該數(shù)據(jù)計算相對于乘客座艙的多個乘客座位的乘員的重心。

在又另一個方面，用于確定具有多個乘客座位的交通工具中的乘員負載分布的方法可以包括探測多個乘客座位的每個中乘員的存在，和感測每個乘員的重量；傳輸數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指示多個乘客座位的每個中所探測的乘員的存在、所感測的每個乘員的重量、和多個乘客座位的每個中每個乘員的交通工具乘客座位位置；和由該數(shù)據(jù)計算相對于交通工具的多個乘客座位的乘員的重心。

從以下描述、附圖和所附的權(quán)利要求，公開的交通工具乘員傳感器系統(tǒng)和方法的其他目的和優(yōu)勢將顯而易見。

附圖說明

圖1是航空器形式的乘客交通工具的示意性俯視圖，其具有公開的交通工具乘員傳感器系統(tǒng)的一個方面；

圖2是圖1的航空器的乘客座艙的一部分的側(cè)視圖；

圖3是公開的交通工具乘員傳感器方法的一方面的流程圖；和

圖4是用于計算乘客重心的公式的代表性座位矩陣(matrix)。

具體實施方式

如圖1中所示，用于確定乘員負載分布的交通工具乘員傳感器系統(tǒng)的一方面，通常指定為10，可以被并入交通工具比如航空器、和具體地商用客機12中。航空器12可以包括具有多個乘客座位14A-14F、15A-15F、16B-16E、17A-17F、18A-18F、19A-19F、20A-20F、21A-21F、22A-22F、23A-23F、24A-24F和25A-25F的乘客座艙13。在其他方面，航空器12可以具有更多數(shù)量或更少數(shù)量的乘客座位。航空器12還可以具有比所顯示的更多數(shù)量的通道。在顯示的航空器12中，乘客座位14A-14F至25A-25F可以被分組成并排六個座位的排，其中通道27可以將每排座位分離成三個座位A-C和D-F的分組(除了可以用作出口排的16排之外，16排具有在通道27的一側(cè)的座位16B和16C和在通道的另一側(cè)的16D和16E)。

系統(tǒng)10可以包括多個傳感器28，其中多個傳感器的每個與多個乘客座位14A-25F的不同座位相關(guān)聯(lián)，用于探測多個乘客座位的每個中的乘員或乘客(術(shù)語“乘員”和“乘客”在本文中可以互換地使用)、和所探測的乘員的重量。傳感器28可以是負載傳感器。傳感器28可以被連接至計算機，通常指定為30，其可以從多個傳感器的每個接收數(shù)據(jù)，該多個傳感器指示多個乘客座位的每個中所探測的乘員的重量和在交通工具12中的乘客座位位置。如將更詳細地描述，計算機30可以由該數(shù)據(jù)計算多個乘客座位28中所探測的乘員的總重量和重心。

在實施方式中，如果乘客的重心41偏移超過航空器12中的預定位置，計算機30可以激活視覺和/或聲音警報。同樣在實施方式中，當重心41偏移航空器的尾部超過距參考平面A的預定距離時，計算機30可以激活視覺和/或聲音警報。同樣在實施方式中，在航空器12的乘員負載和航空器的乘員卸載中的一個或二者期間計算機30可以多次計算重心41。

如圖1和2中所示，在實施方式中，多個傳感器28的每個可以被集成到航空器12的多個乘客座位14A-25F的不同座位的座位墊子或者座位底部32。同樣在實施方式中，多個傳感器28的每個可以被連接至座位電子單元34，其位于與多個乘客座位14A-25F相關(guān)聯(lián)的座位組14G、15G、16G、17G(圖2)中。例如，對于航空器12的一些或所有座位，座位組14G可以包括座位14A、14B和14C(圖1)，座位組15G可以包括座位15A、15B和15C，座位組16G可以包括座位16A、16B和16C，座位組17G可以包括座位17A、17B和17C等。

在實施方式中，座位14A-25F的座位電子單元34可以被連接至計算機30。在實施方式中，計算機30可以包括座艙系統(tǒng)管理單元36和座艙系統(tǒng)控制面板38。在圖1和2的實施方式中，現(xiàn)有的座位-至-座位電纜可以提供用于從傳感器28傳輸信息至座艙系統(tǒng)管理單元36的電源和數(shù)據(jù)線，在實施方式中，該座艙系統(tǒng)管理單元36可以位于航空器12的前面。從傳感器28接收的信息可以被視覺地顯示在飛行乘務(wù)員的座艙系統(tǒng)控制面板38上以記錄并傳達至飛行機組人員。可選地，系統(tǒng)10可以包括遠程警報39，其可以包括視覺和/或聲音警報，如果重心偏移航空器12的尾部超過距參考平面A的預定距離，該警報可以向行李管理人發(fā)出警報。遠程警報39可以位于航空器12上的行李管理艙中或在行李管理艙附近，在服務(wù)航空器的行李運輸交通工具上，和/或由行李處理全體人員佩戴。警報39可以被連接以有線或者無線地從計算機30接收警報信號。

在實施方式中，每個傳感器28可以配置為傳輸三種信號中的一種。當由乘客或乘員40所施加的負載(由圖2中的粗箭頭(heavy arrow)表示)小于第一閾值時，在實施方式中其可以是28磅(12.7kg)，或者座位14A-25F的一個是空位時，該座位的傳感器28可以傳輸?shù)谝换颉傲阒亓俊毙盘栔磷撓到y(tǒng)管理單元36。在28磅的第一閾值以下的任何負載將被認為是可以忽略的。

當在座位14A-25F中的一個上的乘員負載在第一閾值——其可以是28磅以上，但小于第二閾值——在實施方式中其可以是100磅(45.5kg)時，傳感器28可以傳輸?shù)诙盘柣蛟趯嵤┓绞街小?7磅的重量”(“39.5kg的重量”)信號至座艙系統(tǒng)管理單元36。此范圍可以涵蓋2至13歲男性或女性兒童的平均重量。2至13歲的年齡之間兒童的FAA(美國聯(lián)邦航空管理局)標準平均乘客重量是在冬季87磅并且包括10磅(4.5kg)的冬季服裝和16磅(7.3kg)限額的個人物品和隨身攜帶的包。該標準在FAA AC 120-27E中闡述。

當由傳感器28探測的座位14A-25F中的一個上的乘員負載高于第二閾值——在實施方式中其可以是大于100磅時，傳感器傳輸?shù)谌盘枴趯嵤┓绞街衅淇梢允恰?95磅的重量”(“88.6kg的重量”)信號至座艙系統(tǒng)管理單元36。195磅的重量是在冬季月份期間平均成年人的FAA標準乘客重量。這也可以包括10磅的冬季服裝的限額和16磅的個人物品和隨身攜帶包的限額。由于假定的服裝限額，在冬季月份期間的平均重量比夏季月份期間更保守。使用在每個給定座位位置14A-25F上的這些力，座艙系統(tǒng)管理單元36中的另外的軟件通過計算由每個乘客40產(chǎn)生的力矩并且除以總的計算的乘客重量可以計算總的乘客重心。該重量和重心可以顯示在座艙系統(tǒng)控制面板38上或者可以被直接傳輸至FMC(飛行管理計算機)用于計算總乘客/乘員重量和重心41。系統(tǒng)10可以減少飛機往返飛行時間同時改進乘客重量和重心確定精確度。在航空器12的卸載期間，系統(tǒng)10可以提供主動監(jiān)控乘客重心移動的方式，在飛機重量可能不平衡的情況下其可以警告地面操作和飛行團隊。

在實施方式中，座艙系統(tǒng)管理單元36可以如下計算重心41(見圖1)。如圖4中所示，座位14A-25F可以由具有并排j個座位和從航空器12的前面至后面i排座位的網(wǎng)格或矩陣表示。使用以下方程式可以計算座位x_i排的位置：

x_i＝d+p(i-1)

其中x是i^th排的力臂(英寸)，d是從參考平面A至座位位置的距離(英寸)，并且p是以英寸計的座位間距?？偝丝椭亓靠梢匀缦掠嬎悖?/p>

其中w_i，j是由在圖4的矩陣上的位置i，j處的座位處的傳感器28傳輸?shù)某丝偷闹亓?。因而，乘?乘員重心CG_PAX可以如下計算：

如圖3中所示，在實施方式中，在以下過程中使用前述的方程式計算機30可以計算重心41。如方框42中所示，計算機30(或座艙系統(tǒng)管理單元36)可以從嵌入在每個座位的墊子32(見圖2)中的負載傳感器28接收來自座位14A-14F至25A-25F(實施方式中，來自圖1中航空器12上的一些或所有座位)的重量和座位位置數(shù)據(jù)。如方框44中所示，由計算機30的座艙系統(tǒng)管理單元36接收的來自負載傳感器28的重量數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)可以被計算機使用以通過使乘客重量乘以每個座位14A-25F的力臂并且除以總重量值計算乘員重心值，以得出航空器12的座艙13中乘員的重心41(圖1)的位置，作為距參考平面A的距離。

如方框46中所示，重心41的位置和總重量可以顯示在座艙系統(tǒng)控制面板38上，該座艙系統(tǒng)控制面板38可以是計算機30的一部分(圖1)。如方框48中所示，如果乘員的重心41的位置離參考平面A的尾部太遠，可以顯示警報，如由方框50所標示。如果沒有顯示警報，計算機30可以繼續(xù)監(jiān)控在乘客裝載和/或乘客卸載過程期間航空器12的座艙13中乘員的重心41的位置。在實施方式中，當航空器12正裝載或卸載時上述的計算機程序可以自動地執(zhí)行或者可以由飛行機組人員的一個成員啟動。

在實施方式中，如果多個乘客座位14A-25F的關(guān)聯(lián)的座位中乘員40的重量低于28磅，傳感器28可以傳輸?shù)谝恍盘枺绻鄠€乘客座位的關(guān)聯(lián)的座位中乘員的重量是在28磅和小于100磅之間，傳感器28可以傳輸?shù)诙盘枺⑶胰绻鄠€乘客座位的關(guān)聯(lián)的座位的乘員的重量是100磅或更大，傳感器28可以傳輸?shù)谌盘?。并且，在先前討論的實施方式中，第一信號可以被傳輸為零磅，第二信號被傳輸?7磅，并且第三信號被傳輸為195磅。同樣在實施方式中，如方框50中所標示，如果計算機30探測由乘員的重心41的位置導致的飛機重量不平衡情況，警報39還可以通知從航空器12裝載和/或卸載行李的行李管理人以停止從航空器12裝載或卸載貨物。

所描述的交通工具乘員傳感器系統(tǒng)10和方法提供超過手動系統(tǒng)的優(yōu)勢。用于通過利用嵌入在航空器的座位14A-25F的每個中的傳感器28計算重心的方法，比由飛行機組人員做出的手動估算更精確。重心的計算比手動計算更快速和更精確。進一步地，系統(tǒng)10可以提供與飛行機組人員和行李管理人通信的警報以避免相對于預定的參考平面A航空器重心的不期望的不平衡，該參考平面A可在航空器12的頭部。

進一步地，本公開內(nèi)容包括根據(jù)以下條款的實施方式：

條款1.用于確定具有多個乘客座位(14A...25F)的交通工具中的乘員負載分布的交通工具乘員傳感器系統(tǒng)(10)，傳感器系統(tǒng)包括：

多個傳感器(28)，多個傳感器(28)的每個與多個乘客座位(14A...25F)的不同座位相關(guān)聯(lián)，用于探測多個乘客座位(14A...25F)的每個中的乘員，和所探測的乘員的重量；和

計算機(30)，其被連接以從多個傳感器(28)的每個接收數(shù)據(jù)，該多個傳感器(28)指示多個乘客座位(14A...25F)的每個中所探測的乘員的重量和所探測的乘員的在交通工具中乘客座位位置，并且由數(shù)據(jù)計算多個乘客座位中的所探測的乘員的總重量和重心。

條款2.條款1的系統(tǒng)，其中如果重心偏移超過交通工具上的預定位置計算機顯示警報(39)。

條款3.條款2的系統(tǒng)，其中當重心偏移交通工具上的尾部超過距參考平面的預定的距離時，計算機顯示警報(39)。

條款4.條款1的系統(tǒng)，其中在交通工具的乘員裝載和交通工具的乘員卸載中的一個或二者期間計算機多次計算重心。

條款5.條款1的系統(tǒng)，其中多個傳感器的每個被集成到選擇的多個乘客座位(14A...25F)的不同座位的座位墊子(32)和座位底部(34)的一個。

條款6.條款5的系統(tǒng)，其中多個傳感器(28)的每個被連接至座位電子單元，該座位電子單元位于與多個乘客座位的不同座位相關(guān)聯(lián)的座位組中。

條款7.條款1的系統(tǒng)，其中計算機(30)是座艙系統(tǒng)管理單元(36)。

條款8.條款1的系統(tǒng)，其中計算機被連接至座艙系統(tǒng)控制面板，并且其中計算機顯示對應于交通工具的乘員的總重量和乘員的重心的信息。

條款9.條款1的系統(tǒng)，其中如果與多個乘客座位中的一個相關(guān)聯(lián)的乘員的重量小于第一閾值，多個傳感器的每個傳輸?shù)谝恍盘栔劣嬎銠C，如果與多個乘客座位中的一個相關(guān)聯(lián)的乘員的重量小于第一閾值并且小于第二閾值，多個傳感器的每個傳輸?shù)诙盘栔劣嬎銠C，并且如果與多個乘客座位中的一個相關(guān)聯(lián)的乘員的重量大于第二閾值，多個傳感器的每個傳輸?shù)谌盘栔劣嬎銠C。

條款10.條款9的系統(tǒng)，其中第一信號指示第一乘客重量范圍，第二信號指示第二乘客重量范圍，并且第三信號指示第三乘客重量范圍。

條款11.條款10的系統(tǒng)，其中第一信號是0磅，第二信號是87磅(39.5kg.)，并且第三信號是195磅(88.6kg.)。

條款12.條款1的系統(tǒng)，其中多個傳感器包括負載傳感器。

條款13.一種航空器(12)，其具有帶有多個乘客座位(14A...25F)的乘客座艙和用于確定乘員負載分布的乘員傳感器系統(tǒng)(10)，傳感器系統(tǒng)(10)包括：

多個傳感器(28)，多個傳感器的每個與多個乘客座位(14A...25F)的不同座位相關(guān)聯(lián)，用于感測多個乘客座位的每個的乘員的重量；和

計算機(30)，其被連接以從多個傳感器(28)的每個接收數(shù)據(jù)，該多個傳感器(28)指示多個乘客座位(14A...25F)的每個的乘員的重量和在交通工具中的乘客座位位置，和由數(shù)據(jù)計算相對于乘客座艙的多個乘客座位的乘員的重心。

條款14.條款13的航空器，其中計算機(30)顯示總乘客重量和重心至航空器的飛行機組人員。

條款15.條款14的航空器，其中如果計算機探測由重心的位置導致的飛機重量不平衡情況，計算機進行以下中的一個或二者：通知行李管理人以停止從航空器卸載貨物，和飛行機組人員以停止從航空器卸載乘客。

條款16.用于確定具有多個乘客座位的交通工具中乘員負載分布的方法，方法包括：

探測多個乘客座位的每個的乘員的存在，和感測每個乘員(42)的重量；

傳輸數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指示多個乘客座位的每個的乘員的所探測的存在、所感測的每個乘員的重量，和多個乘客座位的每個的乘員的每個在交通工具中的乘客座位位置；和

由該數(shù)據(jù)計算相對于交通工具(44)多個乘客座位的乘員的重心。

條款17.條款16的方法，進一步包括在多個乘客座位(14A...25F)的每個中放置傳感器(28)，該傳感器探測多個乘客座位的每個中的乘員的存在和重量和傳輸數(shù)據(jù)。

條款18.條款16的方法，進一步包括如果重心超過交通工具上的預定位置顯示警報(39)。

條款19.條款16的方法，進一步包括如果與多個乘客座位中的一個相關(guān)聯(lián)的乘員的重量低于第一閾值，傳輸?shù)谝恍盘?，如果與多個乘客座位中的一個相關(guān)聯(lián)的乘員的重量在第一閾值和小于第二閾值之間，傳輸?shù)诙盘?，并且如果多個乘客座位的相關(guān)聯(lián)的座位的乘員的重量大于第二閾值傳輸?shù)谌盘枴?/p>

條款20.條款19的方法，進一步包括傳輸?shù)谝恍盘枮?磅，第二信號為87磅(39.5kg.)，和第三信號為195磅(88.6kg.)。

雖然前述的系統(tǒng)和方法表示探測和計算交通工具——比如航空器——中乘員的重心的優(yōu)選的系統(tǒng)和方法，但是應當理解的是本公開內(nèi)容和權(quán)利要求的范圍不限于這些精確的系統(tǒng)和方法，并且應當理解的是可以對所述的系統(tǒng)和方法做出更改而不背離本公開內(nèi)容和權(quán)利要求的范圍。