[發(fā)明專利]提供飛行器意向的描述

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410192718.5
• 申請(qǐng)日: 2014-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN104143270B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·洛佩茲利奧尼斯;G·弗朗特拉;J·貝薩達(dá);E·J·凱撒達(dá)馬加納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): G08G5/00
• 分類號(hào): G08G5/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本發(fā)明涉及提供飛行器意向的描述，并公開了生成以形式語(yǔ)言表達(dá)的飛行器意向描述的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，該飛行器意向描述提供飛行器在飛行時(shí)間段中的預(yù)期運(yùn)動(dòng)和配置的明確的四維描述。飛行意向描述經(jīng)解析提供跨越飛行區(qū)段的飛行意向的實(shí)例，其中飛行區(qū)段一起跨越所述飛行時(shí)間段。用根據(jù)用戶偏好、操作環(huán)境和飛行器性能的目標(biāo)和約束豐富所解析的飛行意向。通過(guò)確保每個(gè)飛行區(qū)段關(guān)閉所有關(guān)聯(lián)的自由度的飛行器運(yùn)動(dòng)和配置，將產(chǎn)生的豐富飛行意向轉(zhuǎn)換成參數(shù)飛行器意向描述。至少一些飛行器意向?qū)嵗瑓?shù)范圍，并且該方法進(jìn)一步包括通過(guò)確定每個(gè)參數(shù)范圍的參數(shù)的最優(yōu)值而優(yōu)化參數(shù)飛行器意向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及提供一種形成使用形式語(yǔ)言表達(dá)的飛行器意向描述的方法。此類描述允許明確地預(yù)測(cè)飛行器的路徑。

背景技術(shù)

由于若干原因，預(yù)測(cè)飛行器軌跡的能力是有用的。通過(guò)軌跡，飛行器路徑的四維描述意味著例如飛行器的三維位置可及時(shí)被指定在一系列點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)處。該描述可以是飛行器隨時(shí)間的狀態(tài)的演化，其中該狀態(tài)可包括飛行器的質(zhì)量中心的位置及其運(yùn)動(dòng)的其他方面，如速度、姿態(tài)和重量。

航空交通管理(ATM)將受益于預(yù)測(cè)飛行器的四維軌跡的改進(jìn)的能力。航空交通管理負(fù)責(zé)飛行器的安全間隔、在擁擠空域如在機(jī)場(chǎng)周圍特別艱巨的任務(wù)。基于精確四維軌跡預(yù)測(cè)的ATM決策支持工具可允許處理更大體積的飛行器，同時(shí)保持安全。

預(yù)測(cè)飛行器的四維軌跡的能力也將有益于例如在編程UAV的飛行計(jì)劃中以及在命令和化解其軌跡的沖突中諸如無(wú)人駕駛航空器(UAV)的自控飛行器的管理。

為了明確地預(yù)測(cè)飛行器的四維軌跡，人們必須求解對(duì)飛行器行為和大氣條件建模的一組微分方程。不同組的微分方程可供使用，其中一些將飛行器視為六自由度的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，而其他將該飛行器視為具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的點(diǎn)質(zhì)量。另外，為了求解運(yùn)動(dòng)方程，要求關(guān)于飛行器的配置的信息，因?yàn)槠鋵⒏鶕?jù)分析器的配置對(duì)控制命令作出不同響應(yīng)。因此，進(jìn)一步的配置自由度可能要求描述該飛行器的配置的限定。例如，三個(gè)配置自由度可用于限定起落裝置配置、速度制動(dòng)配置和提升裝置配置。因此，飛行器意向會(huì)需要關(guān)閉六個(gè)自由度來(lái)限定明確的軌跡，其中三個(gè)度對(duì)應(yīng)于該飛行器在三個(gè)軸線上的運(yùn)動(dòng)，而其他三個(gè)度對(duì)應(yīng)于飛行器配置。

計(jì)算過(guò)程要求與飛行器意向?qū)?yīng)的輸入，例如使用形式語(yǔ)言表達(dá)的飛行器意向描述。該飛行器意向描述提供充足信息，以明確地預(yù)測(cè)飛行器將飛行的軌跡。該飛行器意向描述通常來(lái)源于飛行意向，也就是關(guān)于飛行器如何飛行的更基本信息，但其不會(huì)提供充足信息來(lái)允許飛行器軌跡的明確確定。飛行器意向可包括捕獲可由飛行員和/或飛行管理系統(tǒng)支配的基本命令、引導(dǎo)模式和控制輸入的信息，并且這些在飛行器意向描述中被表示為形式語(yǔ)言。

飛行器意向必須區(qū)別于飛行意向。飛行意向可被認(rèn)為是飛行計(jì)劃概念的泛化，且因此將反映操作約束和目標(biāo)，如預(yù)期或要求的路線和操作員偏好，并且可使用形式語(yǔ)言表達(dá)。飛行器意向的實(shí)例提供充足信息，以指示如何關(guān)閉飛行器的自由度中的至少一個(gè)，而飛行意向的實(shí)例并未提供充足信息。例如，飛行意向的實(shí)例可對(duì)應(yīng)于從32000英尺至38000英尺的爬升，從而未解決如何執(zhí)行所述爬升，而飛行器意向的實(shí)例可對(duì)應(yīng)于使用每分鐘2000英尺的爬升率的從32000英尺至38000英尺的爬升。

飛行意向不會(huì)明確地限定飛行器的軌跡，因?yàn)槠鋵H包含關(guān)閉所有自由度所必需的一些信息。換句話說(shuō)，剩余的開放自由度意味著有可能是許多可以計(jì)算的飛行器軌跡，這些飛行器軌跡將滿足給定的飛行意向。因此，飛行意向可被視為飛行的基本藍(lán)圖，但缺乏明確計(jì)算軌跡所要求的具體細(xì)節(jié)。

因此，附加信息必須與飛行意向結(jié)合，以便關(guān)閉所有自由度且得到飛行器意向，該飛行器意向確實(shí)允許要飛行的四維軌跡的明確預(yù)測(cè)。不關(guān)閉所有自由度的飛行器意向描述被稱為打開飛行器意向描述。