[發明專利]用于推斷飛行器參數的方法和系統

有效

• 申請號: 201210426479.6
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN103093649B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: M.卡斯蒂洛-埃芬;J.K.克盧斯特;H.W.小湯林森;S.托雷斯;陳素強
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司;洛克希德馬丁公司
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;朱海煜

適于推斷飛行器的軌跡預測器參數用于預測飛行器軌跡的目的的方法和系統。該方法和系統涉及接收關于飛行器的軌跡預測信息，并且接著使用這個信息來推斷（提取）以其他方式對于地面自動化系統來說是未知的飛行器的軌跡預測器參數。接著可以將軌跡預測器參數應用于地面自動化系統的一個或多個軌跡預測器來預測飛行器的軌跡。在某些實施例中，該方法和系統可以利用可用的空中?地面通信鏈路能力，該空中?地面通信鏈路能力可以包括作為基于軌跡的運行（TBO）的一部分可用的數據鏈路能力。

背景技術

本發明通常涉及用于管理空中交通的方法和系統。更具體地，本發明的若干方面包括用于使用可以借助于可調參數進行修改的模型預測飛行器的軌跡的方法和系統。那些參數可以具有直接的物理意義（例如重量）或它們可以是抽象的，如在兩個物理變量的比率（例如推力與質量的比率）的情況下。對于許多空中交通管制和軌跡管理應用來說，精確的軌跡預測是關鍵，并且推斷參數的能力有助于改進預測精度的水平。優選地，軌跡預測方法和系統能夠利用空中導航系統提供者（ANSP）的或運行控制中心（OCC）的自動化系統。

基于軌跡的運行（TBO）是美國下一代空中運輸系統（NextGen）和歐洲的單一歐洲天空ATM研究（SESAR）兩者的關鍵組成部分。為了推進這個概念，在這兩項計劃中存在有大量的正在進行中的工作。飛行器軌跡同步和軌跡談判（trajectory negotiation）是現有TBO概念中的關鍵能力，并且提供了框架來改進空域運行的效率。在TBO中實現的軌跡同步和談判還使空域使用者（包括飛行操作者（航空公司）、飛行調度員、駕駛艙人員、無人駕駛的航空系統和軍隊使用者）能夠有規則地飛越靠近他們優選的（使用者優選的）軌跡的軌跡，使得商業目標（包括節省燃料和時間、風-最佳航線選定以及繞過天氣區行進的指導）能夠被并入TBO概念。同樣地，存在有對于生成支持軌跡同步和談判的技術的期望，所述技術又能夠促進并加速TBO的采用。

正如本文所使用的，飛行器的軌跡是飛行器從起飛到降落所沿著的三維位置的時序序列，并且可以通過軌跡向量的時序集用數學方式進行描述。相反，飛行器的飛行計劃將被稱為信息（或者為物理文件或者是電子的），所述信息在起飛之前由飛行員或飛行調度員向當地的民航局申報，并且包括如出發點和到達點、估計的在途時間這樣的信息以及可以由空中交通管制（ATC）用來提供跟蹤和航線選定服務的其他通用信息。包括在飛行軌跡概念中的是，存在有具有中心線以及圍繞這個中心線的位置和時間不確定度的軌跡路徑。軌跡同步可以定義為消除（resolving）飛行器的軌跡的不同表示之間的差異的過程，使得任何剩余差異在運行上是可忽略的。什么構成在運行上可忽略的差異取決于軌跡的預期用途。對于戰略需求估計來說，相對較大的差異可能是可接受的，然而對于在戰術分離管理中使用，差異必須更加小。

TBO的首要（overarching）目標是通過使用空間（緯度、經度、海拔高度）和時間上的精確四維軌跡（4DT）來降低與飛行器的未來位置相關聯的不確定度。由改進的軌跡預測產生的精確4DT的使用具有顯著降低飛行器的未來飛行路徑的不確定度的能力，包括為正在接近它們的到達機場的一組飛行器預測到達地理位置（被稱為計量定位（meteringfix）、到達定位（arrival fix）、或角柱（cornerpost））的到達時間的能力。這樣的能力代表了從目前的“基于放行許可管制（clearance-based control）”方法（其取決于飛行器的當前狀態的觀測）到具有允許飛行器沿著使用者優選的軌跡飛行的目標的基于軌跡的管制方法的顯著改變。因此，對于TBO來說關鍵的使能者不僅是精確的、有計劃的軌跡（或者可能多個軌跡）的可用性并為ATC提供有價值的信息以允許空域的更有效使用，而且是更精確的軌跡預測器，如果與適合的決策支持工具（DST）一起使用的話，所述軌跡預測器將允許ATC試計劃（trial-plan）不同的備選解決方案以解決由空域使用者提出的請求同時滿足ATC約束。TBO的另一個使能者是在飛行器和地面之間交換數據的能力。若干空中-地面通信協議和航空電子設備性能標準已存在或正在開發中，例如，管制員飛行員數據鏈通信（CPDLC）和自動相關監視合同（ADSC）技術。