[發明專利]用于計算飛行器在飛行中的軌跡表示的方法

在審

• 申請號: 201611064945.5
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106969765A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: B·艾默里克;X·塞爾萬提;M·克萊布拉夫
• 申請（專利權）人: 泰勒斯公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/22
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,黃岳巍

技術領域

本發明的領域在于在合成視覺系統(SVS)中圖形化地表示飛行器在飛行中的三維軌跡。

背景技術

在現代的飛行器中，主飛行顯示屏目前包括外部環境的三維合成表示。這些表示可以包括飛行器所遵循的飛行計劃的指示符。較舊的表示是“天空公路(highway in the sky)”類型的。圖1示出了這些表示中的一種。飛行器A的軌跡由中心路徑1象征性地表示。該路徑1由表示“隧道”界限的一系列矩形2來構建，所述隧道表示三維軌跡1。軌跡在地面上的蹤跡由陰影3來表示。

這些表示很好地用于完全限定在地面參考框架內的軌跡。它們被稱作為“參考地理坐標的”。可惜的是，不能夠使飛行器的整體軌跡完全地參考地理坐標。當軌跡未完全地限定在地面參考框架內時，未限定在地面參考框架內的軌跡的隧道部分隨后產生間斷(如圖1中所示)。

具體地，在飛行計劃中，軌跡可以限定成各種形式。如上所述，最簡單的方式是通常由飛行管理系統計算的、計劃且參考地理坐標的軌跡。

然而，在飛行的某些階段中，飛行員實施使飛機遠離該計劃軌跡的飛行模式。

借助于第一示例，空中交通控制可能要求機組人員保持特定的航向或者下降至特定的高度。在這種情況下，軌跡的表示不再清楚。圖2示出了在航向模式下引導飛機的情況下的俯視圖。必須朝航向C引導飛行器A。有效遵循的軌跡T為包括朝向目標航向重整、然后保持航向的部分的預測。因為航向表示機鼻的方向，而不是路徑的方向，所以該預測需要考慮風。因此，結果可能是不精確的。散列部分表示取決于風強度的軌跡中的變化T'。

借助于第二示例，圖3表示飛越地形的俯視圖，其示出了取決于是否裝備了導航模式的軌跡差異。在“裝備”模式下，當飛機靠近計劃軌跡T_P時，該軌跡成為引導的參考。因此，飛行器的軌跡T的整體預測包括第一預測部分T1和第二部分T2，所述第二部分T2限定在參考地理坐標的參考框架內，并且相鄰于計劃軌跡T_P。如果未裝備導航模式，則飛行器繼續遵循其初始航向，并且其軌跡T包括不同于部分T2的第二部分T'2。

借助于第三示例，飛行的某些部分可以采取稱作為“性能”模式的模式，在該模式中，發動機轉速固定，并且所得的地面坡度可以根據風來變化。

結合橫向軌跡解釋的以上理念對于垂直軌跡也是有效的。例如，可以在“垂直速度”模式(即，飛行器的垂直速度保持在精確值的模式)下引導飛行器。這里同樣通過考慮風來影響預測。一般地，在結束下降或者上升的設定點高度處銜接垂直模式。飛行器的預測軌跡然后穩定在該高度。

因而，當軌跡未完全地限定在地面參考框架內時，未限定在該地面參考框架內的軌跡的隧道部分產生間斷(如圖1中所示)。

發明內容

根據本發明的方法不具有這些缺點。本發明能夠使飛行器的整體未來軌跡顯示成三維表示。該顯示軌跡是一系列分段，每個分段對應于預測軌跡部分或者對應于稱作為強加軌跡的軌跡。在第一種情況下，從非參考地理坐標的飛行設定點確定分段。在第二種情況下，從參考地理坐標的飛行設定點確定分段。此外，根據本發明的方法管理軌跡中的偏差和從“預測”分段至“強加”分段的轉換。更具體地，本發明的主題是用于對飛行器在飛行中的軌跡進行三維合成表示的方法，所述方法在飛行器的飛行和導航系統中實施，所述飛行和導航系統包括：至少一個導航系統、表示飛越地形的一個地圖數據庫、三維圖像計算機以及使得計算的合成圖像被顯示的顯示系統，飛行器的飛行計劃包括參考地理坐標的軌跡(稱作為強加軌跡)和非參考地理坐標的軌跡(稱作為預測軌跡)。

其中，當飛行器的軌跡依據非參考地理坐標的飛行設定點時，所述三維合成表示方法為迭代處理，每次迭代至少包括以下步驟：

-從在確定的距離或者持續時間內延伸的至少一個計算軌跡中計算預測軌跡；

-從預測軌跡中計算平滑軌跡以獲得所得軌跡；

-計算顯示軌跡，所述軌跡等同于針對恒定的偏差或者取決于來自飛行指引器的設定點的應用的偏差進行了校正的所得軌跡。

-顯示所述顯示軌跡。

有利地，預測軌跡是飛行器的三個連續軌跡的函數，所述連續軌跡被稱作為計算軌跡，在以恒定的持續時間分開的至少三個連續的時刻處計算，三個軌跡中的每個開始于所述三個時刻中的一個，每個軌跡在確定的距離或者持續時間內延伸。

有利地，預測軌跡為計算軌跡的二次插值。