[發(fā)明專利]由飛行管理系統(tǒng)計算具有改進的過渡軌跡的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710551601.5
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107589754A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: V·薩瓦里;F·帕呂;Y·孔貝斯
• 申請（專利權(quán)）人: 泰勒斯公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行器飛行管理系統(tǒng)(flight management system，F(xiàn)MS)的技術(shù)領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于計算橫向軌跡的方法，以使得橫向軌跡的一些轉(zhuǎn)折或過渡(transitions，飛行器的方向改變)得到改進。

背景技術(shù)

飛行計劃是對在計劃飛行的框架內(nèi)飛行器所遵循的路線的詳細(xì)描述。通常由被稱作“飛行管理系統(tǒng)”(其在后文中被稱作FMS)的系統(tǒng)在民用飛機上對飛行計劃進行管理，該飛行計劃在機組人員和由其他機載系統(tǒng)處提供待遵循的路線。其中，這些系統(tǒng)能夠通過顯示對飛行員有用的信息或通過將飛行參數(shù)傳送給自動駕駛系統(tǒng)而進行導(dǎo)航輔助。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中已知的FMS的結(jié)構(gòu)的概況。FMS類型的系統(tǒng)10具有人機界面12，該人機界面12包括例如鍵盤和顯示屏，或僅包括顯示觸摸屏，并且該人機界面12至少包括由標(biāo)準(zhǔn)ARINC 702所描述的以下功能：

·導(dǎo)航(LOCNAV)101，其作為地理定位裝置130(例如，基于衛(wèi)星的地理定位(GPS、GALILEO)、VHF無線電導(dǎo)航信標(biāo)、慣性平臺)的功能，用于執(zhí)行飛行器的最優(yōu)定位。該模塊與前述地理定位裝置進行通信；

·飛行計劃(FPLN)102，其用于輸入構(gòu)成待遵循的路線的主框架(skeleton)的地理元素，例如，由離場程序和進場程序硬性要求的點、航點和空中航線；

·導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(NAVDB)103，其用于基于包括在涉及點、信標(biāo)(beacons)、定位航段(interception legs)或高度航段(altitude legs)等的庫中的數(shù)據(jù)來構(gòu)建地理路線和程序；

·性能數(shù)據(jù)庫(PRFDB)104，其包括飛行器氣動性參數(shù)和發(fā)動機參數(shù)；

·橫向軌跡(TRAJ)105，其用于基于飛行計劃的點而構(gòu)建符合飛行器的性能和限制約束(RNP)的連續(xù)軌跡；這個形成了本發(fā)明主題的功能特別影響了計算機的該部分。

·預(yù)測(PRED)106，其用于垂直在橫向軌跡上構(gòu)建最優(yōu)垂直輪廓。

·導(dǎo)引(GUID)107，其用于在橫向平面和垂直平面內(nèi)沿飛行器的三維軌跡對飛行器進行導(dǎo)引，同時對飛行器的速度進行優(yōu)化。在裝配有自動領(lǐng)航裝置11的飛行器中，自動領(lǐng)航裝置11可以與導(dǎo)引模塊107交換信息；

·數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路(DATALINK)108，其用于與控制中心和其他飛行器13進行通信。

由飛行員輸入飛行計劃，或者基于包含于導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)鏈路輸入飛行計劃。飛行計劃是基于存儲在導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫130中的航點列表和程序(離場、進場、空中航線、任務(wù))列表來設(shè)計的。

隨后，飛行員輸入以下飛行器參數(shù)：質(zhì)量、飛行計劃、巡航高度的范圍、以及一個或多個優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)(例如CI)。

飛行計劃包括由航空標(biāo)準(zhǔn)限定的一系列有序航段(通常稱為LEG)。航段對應(yīng)于用于計算基本軌跡的指示。基于包含在每個航段中的指示(由這些航段限定的航點間幾何形狀)、飛機的性能、任意類型的限制(高度、速度、時間、傾斜度)以及推力和速度指示(其用于計算轉(zhuǎn)彎半徑)而逐航段地逐漸構(gòu)建來自于飛行計劃PV的軌跡。在商業(yè)航空中，ARINC424國際標(biāo)準(zhǔn)限定了各種類型的“LEG”或航段，每種類型對應(yīng)于一種數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)需要用于計算對應(yīng)于該類型的基本軌跡(例如，關(guān)于待遵循的位置、高度、航向或路線的指示)。

更具體地，模塊TRAJ105和PRED106分別計算橫向軌跡和垂直輪廓(即，關(guān)于高度和速度的飛行輪廓)，例如，使優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)最小的橫向軌跡和垂直輪廓。

因此，每個航段產(chǎn)生部分軌跡(基本軌跡)。該基本軌跡對應(yīng)于幾何元素，其可以為直線段、弧線(典型地為圓弧)或直線段和弧線的組合。

此外，可以連接對應(yīng)于兩個非對齊連續(xù)航段的基本軌跡的軌跡部分稱為過渡T。因此，在過渡期間，兩個航段之間存在的過渡必然會引起飛行器的轉(zhuǎn)彎。

基于軌跡的完整計算，F(xiàn)MS確定對應(yīng)于沿軌跡的軌跡關(guān)鍵參數(shù)的值的“預(yù)測”(由模塊PRED執(zhí)行)，即FMS確定軌跡的曲線橫坐標(biāo)x的各個值的“預(yù)測”。典型地，這些參數(shù)為：飛行器相對于周圍氣團的速度CAS(為Calibrated Air Speed的縮寫)、飛行器的高度、風(fēng)(由矢量限定)。

FMS可以根據(jù)來自飛行員的指令而使飛行器自動地受控于計算的軌跡。