[發明專利]用于確定飛機的飛行參數的方法和系統

有效

• 申請號: 201210334091.3
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN102981505A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: P·埃澤爾澤雷;C·塞倫;G·阿爾迪耶
• 申請（專利權）人: 空中客車運營簡化股份公司;奧尼拉(國家宇航研究所)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐紅燕;李浩

技術領域

本發明涉及一種用于確定飛機在飛行期間的飛機的飛行參數的方法和系統。

背景技術

電動飛行控制和現代運輸飛機更高水平的自動化的引入，使得顯著提高它們的安全性成為可能。這一技術的飛躍允許更安全的引航法規的制定-特別是由自動駕駛儀來執行-它積極參與保護飛機，特別是在異常情況、飛行系統故障、危險的環境條件等時候。

然而，許多引航法規的使用增加了飛行系統對飛機狀態參數的測量的依賴。特別是某些飛行參數現在變成為確保飛機飛行所必不可少，因此這些參數具有可靠的值就變得有必要。必不可少的參數包括，特別是，測定風力和慣性參數，他們的處理由ADIRS系統執行(首字母縮略詞代表“大氣數據和慣性基準系統”)，該系統遞送有關飛機的速度，高度和慣性的數據(特別是配平)的信息。

現在，飛行參數的值建立在源自合適適配的傳感器的測量的基礎上，因此這些值的正確性本質上依賴于這些傳感器執行的測量的正確性。然而，在外部傳感器的情況下，外部干擾(例如結冰或傳感器中的其他污垢)可能損害由這些外部傳感器執行的測量的精度和正確性。

因此，為了滿足由航空安全部門施加的監管和安全義務，有必要確保飛行參數數值的可靠性、精確性和可用性。

因此，目前執行的已知的一個解決方案依賴于硬件的冗余：這帶來傳感器和計算機數目的擴增，以使得獲得給定飛行參數的值成為可能。

但是，給定飛行參數的不一致和/或錯誤值的檢測，在某些極端情況下，可能導致不考慮由傳感器獲得的任何值，因此然后沒有任何與所述被考慮的飛行參數相關的值可用。這些值的缺失能導致由機載飛行系統使用的引航法規中的改變。

這就是為什么，為了避免一個或多個參數值的整個缺失的極端情況，已知的在卡爾曼濾波器的幫助下估計至少一些必不可少的飛行參數。例如，已知的是入射角可以使用基于定義飛行過程中的入射角演化的飛行力學方程配置的卡爾曼濾波器進行估計。為了進行這樣的估計，卡爾曼濾波器接收作為輸入的空速的測量(入射角與后者密切相關)-由機載傳感器獲得-并遞送入射角的估計作為輸出。

然而，當空速的測量值是錯誤的時候(例如由于傳感器故障)，入射角的估計也變得有缺陷。因此，由卡爾曼濾波對唯一飛行參數進行的估計不會使得人們可能規避為了估計所考慮的飛行參數必須的輸入參數的一個或多個測量中的干擾，因為，在這種情況下，獲得的估計也是錯誤的從而不可用。

本發明的目的是糾正這些缺點，并且特別是規避卡爾曼濾波器的一個或多個輸入參數測量的缺陷，從而保證在后者濾波器輸出上被考慮的飛行參數的可靠值的可用性。

發明內容

為此，根據本發明，一種用于改善在飛機飛行期間飛機的飛行參數的實時確定的方法，值得注意的是執行下述步驟：

-選擇至少兩個要進行估計的所述飛機的飛行參數；

-確定飛行力學方程，其分別與選擇的飛行參數相關聯，并且其中在所述選擇的飛行參數之間存在依賴關系；

-基于與所述選擇的參數相關聯的所述確定的飛行力學方程，配置擴展的卡爾曼濾波器，其接收包括至少所述選擇的飛行參數的輸入參數的值；和

-在所述飛機的飛行期間，執行擴展的卡爾曼濾波器，使得它遞送所述選擇的飛行參數的聯合估計作為輸出。

這樣，依靠本發明，經由特別確定的飛行力學方程而相互關的至少兩個飛行參數在適當配置的擴展卡爾曼濾波器的幫助下被同時估計。如此規避了在輸入參數的一個或多個值中的錯誤。確實，在選擇的飛行參數的估計期間使用的擴展的卡爾曼濾波器的輸入參數的錯誤值不再必然導致后者的錯誤估計，因為，依靠本發明，可以重新構建所述選擇的飛行參數的估計，尤其是基于通過確定的飛行力學方程的媒介其被耦合到的另一個選擇飛行參數的估計。

另外所述，本發明提供了至少兩個通過飛行力學方程相互關的先前選擇的飛行參數的共同估計，即使在濾波器的一個或多個輸入值是錯誤的時候。這保證了在飛機引航法規中執行的選擇的飛行參數數值的可用性。因此，本發明使得人們可能提供選擇的飛行參數的備用估計，當飛機的傳感器不再以傳統方式使得這一切成為可能的時候。

優選的，所述卡爾曼濾波器由下述矩陣定義：

·與測量噪聲相關和與測量噪聲V的對角矩陣關聯的協方差矩陣R；和

·與演化噪聲相關和與演化噪聲W的對角矩陣關聯的協方差矩陣Q；

-執行下述額外的步驟：

·檢驗所述輸入參數的值是可容許的；和

·在檢測輸入參數的值的缺陷的情況下，實時適配協方差矩陣R和Q中至少一個的至少一個元素的當前值。