[发明专利]飞行器以及用于控制飞行器的方法和计算机辅助系统

权利要求书

1.一种用于控制特定类型的飞行器(1)的方法，所述飞行器特别是优选具有电动旋翼(3b)的多旋翼VTOL飞行器，其中：

a)在飞行之前，计算所述飞行器(1)的有限数量的标称轨迹(NT)和围绕所述标称轨迹(NT)设置的有限数量的应急轨迹(CT)并将所述标称轨迹和所述应急轨迹存储在所述飞行器(1)机上提供的数据库(2e)中；

b)在飞行之前，预先规划所述飞行器(1)的有限数量的机型特有的允许的飞行机动动作并将所述飞行机动动作作为机动动作库(2f)存储在所述数据库中；

c)可选地，在飞行之前，确定一定数量的具有不同飞行高度的飞行航空层并将其存储在所述数据库(2e)中；

d)在飞行期间，在实时算法内，通过计算机辅助的转移规划算法(2h′)访问所述数据库(2e)，以便根据所述飞行器(1)的通过传感器(4)检测到的状态在使用预先规划的飞行机动动作的情况下在所述标称轨迹(NT)和所述应急轨迹(CT)之间以及可选地在所确定的飞行航空层之间进行变换并相应地操控所述飞行器(1)的路径跟踪调节器(2c)和/或飞行控制器(2d)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述应急轨迹(CT)按树结构和/或以规则的间距设置，步骤a)中的路径规划优选通过用于路径规划的伪随机算法进行，该过程最优选地一直重复直到在前面的步骤中生成的应急轨迹(CT)上存在期望的分支程度，从而形成树形的飞行路径结构。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述转移规划算法(2h′)具有有限的时间范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，步骤a)至c)在地面的计算机上执行并且接下来将结果传输给所述飞行器(1)，并且在所述飞行器(1)的机上将所述结果存储在所述数据库(2e)中；或者步骤a)至c)在所述飞行器(1)的机载计算机上执行并将结果存储在所述飞行器(1)的机上的所述数据库(2e)中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在飞行之前，针对每个轨迹确定入口区和出口区(TI、EN、EX)并且仅在所述出口区与所述入口区(TI、EN、EX)内允许在轨迹之间以及在所述飞行航空层之间进行转换。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，通过应急模块(2g)和所述转移规划算法(2h′)的配合作用、基于飞行器特有的参数和环境变量来确定是否需要转换，以及必要时确定转换到哪个轨迹和/或所述飞行航空层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中，不同的轨迹之间的水平转换完全与所述飞行航空层之间的竖直转换无关地实施。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中，既计算各个轨迹的组合，也计算能实现的轨迹的闭集，所述能实现的轨迹是由预先规划的轨迹和预先规划的轨迹之间的转移区(TI)得到的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，基于以下各项中的至少一项确定可实现的集合(EM)：

i)正常运行期间的干扰作用，例如最大风强或阵风强度；

ii)所述飞行器(1)已知的飞行性能参数，例如动力参数或运动学参数；

iii)模型精度，其形式是所述飞行器(1)的至少作为步骤a)的基础的物理模型与观察到或测量到的飞行特性之间的偏差。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在步骤b)中，使用所述可实现的集合(EM)来预先规划所述飞行机动动作。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，在飞行区的扩展3D地图中提供降落场信息、潜在危险、空域结构等，所述地图用作步骤a)中的轨迹规划的基础。