[發明專利]基于任務所需監控性能的告警方法及其系統

無效

• 申請號: 200910053009.8
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN101580131A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 顧世敏
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: B64D45/00
• 分類號: B64D45/00
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 杜林雪

技術領域

本發明屬于民用飛機電子系統中人機互動技術領域，特別涉及民用飛機電子系統的告警方法及其系統。

背景技術

如今，民用飛機的操作自動化已成為典型技術特征之一，相關的航空電子系統已進入高度綜合狀態，主要由飛行管理、飛行控制和推力管理分系統等組成飛機的自動飛行系統，實現從起飛到著陸的飛行管理和引導任務。當前航空企業主要應用由美國航空無線電集團下屬的“航空公司電子工程委員會”制定的技術標準，即ARINC600系列設計基礎標準和700系列產品設計規范，共約50項標準，內容包括飛行控制、飛行管理、無線電通信導航、飛行顯示、推力管理和告警等技術。

在告警方法方面，長期以來，一直延續了傳統告警機制，即設定對飛機、系統和設備的工作狀態的閥門值，一旦監測到偏離，通過指示裝置對飛行人員進行告警，由飛行人員判斷繼續完成任務的可行性，并采取相應的措施。

對于飛機而言，主要的監控指標為飛行高度、速度、姿態和航跡。對于系統和設備而言，主要監控指標為系統和設備的工作狀態，檢查他們與設計工作值的偏離程度。至今為止，包括當代最先進的波音787飛機和歐洲空中客車A380飛機在內，仍然使用這種告警方法，即在狀態信息頁顯示限制值、相關性能操作程序提示、不能工作的系統提示及相應于不能工作的系統性能下降或者影響的說明。在這種告警方法中，人與機的關系涇渭分明——即在系統執行任務過程中，系統監控飛機和設備運行情況，一旦出現問題，通知飛行人員注意，根據問題性質和影響程度，及時采取糾正行動。

隨著航空電子系統功能性能的日趨復雜，在當今先進飛機上，人與機之間的操作關系已遠不是這種簡單的直接互動，增加了中間層即系統層。下面以控制飛行速度為例來說明這種關系的變化。

在傳統飛機上，如果飛行人員改變速度，他可以改變飛機姿態、或者改變發動機功率、或者兩者的綜合作用來實現。他直接觀察相應的儀表指示，對飛機和發動機進行相應的人工操作，以達到所需要的目標速度變化。在具有飛行控制系統的飛機上，如果飛行人員改變速度，他可以調整自動駕駛儀的速度指令。自動駕駛儀接到修改速度的指令后，通過升降舵來控制速度，即以自動駕駛儀俯仰通道作為內回路。這個調整過程是自動完成的，飛行人員只需觀察儀表指示，監視系統運行狀態。一旦出現速度偏差告警，飛行人員可切斷自動駕駛儀，進行人工操作，或檢查自動駕駛儀的工作是否正常。

在具有飛行管理系統的飛機上，如果飛行人員改變速度，他可以調整飛行管理系統的目標速度。飛行管理系統根據飛機實際情況，通過調整飛機姿態、或者調整自動油門實現速度的調整。這個調整過程是自動完成的，飛行人員只需觀察儀表指示，監視設備運行狀態。一旦出現速度偏差告警，飛行人員可以降低自動化的程度，即判斷是切斷自動駕駛儀的功能，還是切斷自動油門的功能，并組合人工操作；或者，全面切斷飛行管理系統的工作，完全由人工操作。

可見，在傳統飛機上，人機關系直截了當；而具有飛行管理系統的飛機上，人機關系間接而復雜。換言之，在裝備了飛行管理系統的飛機上，一旦發生速度偏差告警，飛行人員必須多角度思維，綜合信息，才能判斷哪里出了問題，應該采取何種糾正措施，以及人工介入到何種程度。

當代飛機的自動飛行功能繁多，設備復雜，例如典型的波音飛機多達25個自動管理模式。通過飛行模式控制板進行高度、航向/航跡、高度/高度層、升降率/航跡角的設定和修改；通過多功能控制顯示裝置對飛行計劃、飛行性能要求和經濟模式進行管理，典型的波音飛機多功能控制顯示裝置的操作頁面多達70頁。因此，無論是日常飛行所需人工干預時的介入思考和抉擇，還是熟練掌握所需的培訓時間，都是顯著的工作負擔。

隨著空中交通流量的持續增長，新航行系統技術的不斷應用，飛行管理任務越來越復雜，上述傳統人機互動機制顯得越來越臃腫，功能頁面越來越多，且交織著正常操作程序、修改程序和應急程序。不僅造成邏輯關系復雜，開發過程長，開發成本和使用居高不下等一系列弊端；在實際飛行中，操作效率低下，即一旦發生告警，因為告警機制原因，飛行人員必須思考問題根源，立刻決策如何采取行動，容易造成錯誤決策。世界范圍內，每年都有因此導致飛行事故的事例，涉及飛機包括波音飛機、麥道飛機、龐巴迪飛機及歐洲空中客車飛機，造成不同程度的飛機損毀和人員傷亡。有鑒于此，必須盡快研究復雜航空電子系統的告警方法，這包括告警機制、原理和技術。