[發明專利]飛行器避讓方法以及提供有用于實現所述方法的系統的無人機

有效

• 申請號: 201380023027.6
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN104272364A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: J·法爾容
• 申請（專利權）人: 薩甘安全防護公司
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G08G5/04;G05D1/10;G01S13/93;G01S13/92
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 羅婷婷

本發明涉及飛行器之間的防撞，并且更具體地，涉及與被安裝到民用飛行器的機載防撞系統(ACAS)相兼容的確定飛行器避讓路徑的方法。

本發明還涉及提供有用于執行確定避讓所駕駛的飛行器的路徑的方法的系統的無人機。

本領域的狀態

航空無人機是一種在機上沒有人類駕駛員的飛行器。該飛行器可提供有用于按自主方式執行其飛行的自動化系統，并且它還可提供有傳感器，并且由地面上的駕駛員來進行遠程控制。航空無人機在軍事領域(尤其對于戰場監視、偵察或實際的地面攻擊)有不斷增長的用途。

已提議在民用領域使用這樣的無人機來執行監視或偵察任務。由于它們很好的飛行續航能力，這樣的無人機是有利的，但它們也受到很差的機動性(maneuverability)的困擾，尤其是在其上升或下降能力方面。缺少機上駕駛員意味著無人機無法滿足在民用空域中生效的飛行規則，這些規則特別要求飛行器必須能夠執行“看見并避讓”功能來防撞。結果，無人機沒有被授權在未被隔離的空域中(即在與機上有人類駕駛員的民用飛行器相同的位置和相同的時間)飛行。

防撞系統已知用于供安裝到被授權進行儀表飛行的特定駕駛飛行器。那個系統被稱為空中交通防撞系統(TCAS)，并且它符合依據國際民用航空公約定義的ACAS標準。在歐洲，要求具有十九個以上旅客席的所有商用飛機都安裝有那個系統的第II版本，該第II版本包含S模式應答器。該系統被安排成收集關于位于處于2.5英里(4公里(km))到30英里(48km)的范圍內的距離處的所有飛行器的航向和位置的信息。該信息主要包括距這樣的飛行器的距離、它們的壓力高度和近似的方位角信息。被檢測到的飛行器被稱為“入侵飛行器”。該信息通過詢問入侵飛行器的應答器來找回，該應答器可是S模式或S模式型應答器，并且該信息被TCAS?II系統用來確定與“入侵飛行器”的碰撞是否可能發生。術語“碰撞”應該被理解為意指飛行器將在比具有先前輸入到該系統中的值的標準更近的距離處彼此交叉相遇。優先權被給予第一飛行器的TCAS?II系統(此后被稱為“主”TCAS系統)，以進入與其他飛行器的TCAS?II系統(此后被稱為“從”TCAS系統)的聯系。在TCAS系統檢測到潛在碰撞的情況下，通過駕駛艙中發出的可聽警報來通知每一飛行器的駕駛員。這樣的警報被稱為“空中交通忠告”。在這樣的警報后，如果碰撞的風險沒有被降低，并且碰撞看起來即將發生，則主TCAS確定將由安裝有該主TCAS的飛行器來執行的避讓飛行動作，并且它將包含該信息的解決忠告傳送給從TCAS，該從TCAS進而確定協調一致的避讓飛行動作。每一解決忠告(RA)還經由導航儀表中包括的顯示器被傳送給相關的駕駛員，并且它被可聽警報備份。該忠告指定與該警報對應的入侵飛行器并且還將控制命令給予駕駛員：維持當前路徑、上升、下降或監視垂直速度。當從TCAS從主TCAS接收到了RA時，它將協調一致的控制(maneuver)命令發送給其自己的駕駛員。在大多數場景中，TCAS?II系統推薦這些飛行器之一上升，并推薦其他飛行器下降，由此具有非常快速地增加這兩架飛行器之間的間隔距離的效果。為了很好的工作，TCAS?II系統要求安裝有它的飛行器在上升或下降速度方面具有某一最小性能水平。

無人機在上升和下降方面的差機動性以及能夠解釋TCAS?II系統的指令的駕駛員的缺席意味著不可能允許各航空無人機在未被隔離的空域中行進，并因此減緩了無人機用途到諸如民用偵察、火災預防或道路安全性之類的范圍的擴展。通過將無人機的機動性改善為符合執行TCAS系統所指定的避讓控制所需的水平將增加這樣的飛行器的重量和成本，并將使這樣的飛行器的本質性能特征(尤其在續航能力、最小飛行速度、噪聲和燃油消耗方面)降級。

發明目的

本發明的目的是向無人機提供“看見和避讓”功能，即給予它避免與入侵飛行器碰撞的能力。

發明概述

為此，本發明提供一種使得不具有TCAS系統的航空無人機能夠避讓入侵飛行器的方法，該方法包括以下步驟：

獲得入侵飛行器的位置，以便確定航空無人機和入侵飛行器之間的距離；

測量入侵飛行器在水平面中的角速度；以及

確定入侵飛行器是否安裝有TCAS系統，并且如果是，則接收由入侵飛行器的TCAS傳送的解決忠告，并確定避讓路徑。

該方法因此使得航空無人機能夠檢測并避讓入侵飛行器。