[发明专利]用于自动重接飞行器的参考垂直廓线的方法在审

专利信息
申请号: 201710303033.7 申请日: 2017-05-03
公开(公告)号: CN107402576A 公开(公告)日: 2017-11-28
发明(设计)人: G·德克尔;M·罗杰 申请(专利权)人: 塔莱斯公司
主分类号: G05D1/06 分类号: G05D1/06
代理公司: 永新专利商标代理有限公司72002 代理人: 邬少俊,王英
地址: 法国库*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 自动 飞行器 参考 垂直 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及航空电子领域。更具体而言,其涉及飞行器轨迹计算和引导。

背景技术

在空中导航的领域中,飞行器轨迹包括水平维度和垂直维度。飞行器的水平轨迹的图样(skeleton)被称为路线,其由水平段或边连接的一系列飞行计划点组成。这些水平段中的每一个限定在两个航路点之间,段的最后航路点还形成路线的下一段的初始航路点。航路点可以例如由无线电导航信标的位置、或由地理坐标来限定。

路线中的每个航路点可以与高度约束相关联。具体而言,这些约束可以是以下类型:“在……处”表示飞行器必须飞越处于精确高度处的导航点;“在……处或上方”表示飞行器必须飞越处于至少等于给定高度的高度处的导航点;“在……处或下方”表示飞行器必须飞越处于最多等于给定高度的高度处的导航点;“窗口”表示飞行器必须飞越位于在最小高度与最大高度之间的窗口中的高度处的导航点。这些约束被称为是点状的,因为它们仅在轨迹的一个点处适用。这些约束的集合构成垂直飞行计划。链接这些垂直约束的垂直段的系列被称为参考垂直廓线(profile)。其根据飞行计划的速度约束和飞行员给出的飞行策略来优化。重接垂直廓线是从飞行器开始将重接(rejoin)参考垂直廓线(如果飞行器并未精确地处于参考垂直廓线上)的廓线。

限制垂直廓线的约束也可以具有分布式性质。分布式约束应用于垂直飞行段或飞行段的子部分。例如,对于经受VPPL(代表垂直路径性能限制的首字母缩略词)类型的约束的某些下降阶段而言就是这种情况。具体而言,VPPL约束由RTCA标准(代表航空无线电技术委员会的首字母略缩略词)DO-236C来确定形式,其限定了其中飞行器可以在任何点处飞行而同时遵循垂直廓线的低高度限制和高高度限制。

这些高度约束制约了飞行器的垂直飞行计划的计算。垂直廓线包括使得可以在距飞行器的连续给定的距离处重接高度约束的一系列垂直段。与飞行器的路线耦合的该垂直廓线使得可以在其整个轨迹限定飞行器的水平和垂直位置的预测。

在已知的FMS类型的系统中,对于给定的飞行计划,一方面的水平轨迹和另一方面的垂直廓线是单独产生的。最初,基于水平飞行计划和相关联的垂直飞行计划的速度和飞行高度来确定水平轨迹。之后,基于完整的垂直飞行计划(垂直平面中的约束和预设)和水平轨迹来产生垂直廓线。在垂直廓线的输出,对于飞行计划的每个点,FMS任其具有对高度、速度、时间、燃料等的预测。由于横向轨迹的曲率半径取决于高度和飞行器速度,因此对飞行计划和横向轨迹执行迭代,以便调整曲率(转弯)角度,由此使得可以获得可飞行轨迹。该横向轨迹已经被重新计算,必须生成新的垂直廓线。进行迭代直到算法收敛为止。以普通的方式,水平轨迹的构造使得可以满足轨迹的偶然性约束,而垂直廓线的构造使得可以满足关于飞行器的飞行域的约束。

以最佳的方式,飞行器根据被称为管理模式的引导模式来操作。在该引导模式下,飞行器的位置强制同步于水平轨迹和参考垂直廓线。在该模式下,行器强制同步于路线。换句话说,引导规律应用于飞行器,从而其逐步遵循路线。

然而,飞行器有时候可能偏离参考轨迹。例如,如果为了安全原因,空中交通管制命令其这样做,则其可能偏离参考轨迹。其也可能正确地强制同步于其水平轨迹,但是不强制同步于其垂直廓线。例如,当未预料到的顺风使飞行器轻微地偏离其轨迹时,以及当对考虑该情形时初始计算的垂直飞行段进行重新计算的预测不再符合飞行器的轨迹所经受的垂直约束时,就是这种情况。当出现水平飞行计划的修改时,以及当所重新计算的预报不再对应于与飞行器的各个导航点相关联的约束时,也是这种情况。当手动横向指导指令脱离自动遵循垂直廓线的模式并使飞行器偏离垂直廓线时,还是这种情况。最后,在引导功能的升级中,其可能不再强制同步于其横向轨迹,但是继续强制同步于基于横向重接轨迹而重新计算的垂直廓线,如例如在专利FR 2924505中所公开的那样。

在这种情况下,预测的飞行器的垂直廓线可能不再符合某些高度约束,因此必须进行调整。

第一种方法在于重新计算完整的垂直廓线。这种方法例如在文献FR2983594中进行了描述并呈现出实施缓慢的缺点。此外,垂直廓线的完整的重新计算可能显著地修改飞行器的垂直廓线(例如,修改飞行阶段的顺序、巡航高度等),当空中交通密集时,这些修改对于空中交通管制进行管理而言可能是困难的,并由于严重修改的垂直廓线而扰乱了机务人员。

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