[发明专利]用于推断飞行器参数的方法和系统

说明书

适于推断飞行器的轨迹预测器参数用于预测飞行器轨迹的目的的方法和系统。该方法和系统涉及接收关于飞行器的轨迹预测信息，并且接着使用这个信息来推断（提取）以其他方式对于地面自动化系统来说是未知的飞行器的轨迹预测器参数。接着可以将轨迹预测器参数应用于地面自动化系统的一个或多个轨迹预测器来预测飞行器的轨迹。在某些实施例中，该方法和系统可以利用可用的空中‑地面通信链路能力，该空中‑地面通信链路能力可以包括作为基于轨迹的运行（TBO）的一部分可用的数据链路能力。

背景技术

本发明通常涉及用于管理空中交通的方法和系统。更具体地，本发明的若干方面包括用于使用可以借助于可调参数进行修改的模型预测飞行器的轨迹的方法和系统。那些参数可以具有直接的物理意义（例如重量）或它们可以是抽象的，如在两个物理变量的比率（例如推力与质量的比率）的情况下。对于许多空中交通管制和轨迹管理应用来说，精确的轨迹预测是关键，并且推断参数的能力有助于改进预测精度的水平。优选地，轨迹预测方法和系统能够利用空中导航系统提供者（ANSP）的或运行控制中心（OCC）的自动化系统。

基于轨迹的运行（TBO）是美国下一代空中运输系统（NextGen）和欧洲的单一欧洲天空ATM研究（SESAR）两者的关键组成部分。为了推进这个概念，在这两项计划中存在有大量的正在进行中的工作。飞行器轨迹同步和轨迹谈判（trajectory negotiation）是现有TBO概念中的关键能力，并且提供了框架来改进空域运行的效率。在TBO中实现的轨迹同步和谈判还使空域使用者（包括飞行操作者（航空公司）、飞行调度员、驾驶舱人员、无人驾驶的航空系统和军队使用者）能够有规则地飞越靠近他们优选的（使用者优选的）轨迹的轨迹，使得商业目标（包括节省燃料和时间、风-最佳航线选定以及绕过天气区行进的指导）能够被并入TBO概念。同样地，存在有对于生成支持轨迹同步和谈判的技术的期望，所述技术又能够促进并加速TBO的采用。

正如本文所使用的，飞行器的轨迹是飞行器从起飞到降落所沿着的三维位置的时序序列，并且可以通过轨迹向量的时序集用数学方式进行描述。相反，飞行器的飞行计划将被称为信息（或者为物理文件或者是电子的），所述信息在起飞之前由飞行员或飞行调度员向当地的民航局申报，并且包括如出发点和到达点、估计的在途时间这样的信息以及可以由空中交通管制（ATC）用来提供跟踪和航线选定服务的其他通用信息。包括在飞行轨迹概念中的是，存在有具有中心线以及围绕这个中心线的位置和时间不确定度的轨迹路径。轨迹同步可以定义为消除（resolving）飞行器的轨迹的不同表示之间的差异的过程，使得任何剩余差异在运行上是可忽略的。什么构成在运行上可忽略的差异取决于轨迹的预期用途。对于战略需求估计来说，相对较大的差异可能是可接受的，然而对于在战术分离管理中使用，差异必须更加小。

TBO的首要（overarching）目标是通过使用空间（纬度、经度、海拔高度）和时间上的精确四维轨迹（4DT）来降低与飞行器的未来位置相关联的不确定度。由改进的轨迹预测产生的精确4DT的使用具有显著降低飞行器的未来飞行路径的不确定度的能力，包括为正在接近它们的到达机场的一组飞行器预测到达地理位置（被称为计量定位（meteringfix）、到达定位（arrival fix）、或角柱（cornerpost））的到达时间的能力。这样的能力代表了从目前的“基于放行许可管制（clearance-based control）”方法（其取决于飞行器的当前状态的观测）到具有允许飞行器沿着使用者优选的轨迹飞行的目标的基于轨迹的管制方法的显著改变。因此，对于TBO来说关键的使能者不仅是精确的、有计划的轨迹（或者可能多个轨迹）的可用性并为ATC提供有价值的信息以允许空域的更有效使用，而且是更精确的轨迹预测器，如果与适合的决策支持工具（DST）一起使用的话，所述轨迹预测器将允许ATC试计划（trial-plan）不同的备选解决方案以解决由空域使用者提出的请求同时满足ATC约束。TBO的另一个使能者是在飞行器和地面之间交换数据的能力。若干空中-地面通信协议和航空电子设备性能标准已存在或正在开发中，例如，管制员飞行员数据链通信（CPDLC）和自动相关监视合同（ADSC）技术。