提供飞行器意向的描述制造技术

本发明专利技术涉及提供飞行器意向的描述，并公开了生成以形式语言表达的飞行器意向描述的计算机实施的方法，该飞行器意向描述提供飞行器在飞行时间段中的预期运动和配置的明确的四维描述。飞行意向描述经解析提供跨越飞行区段的飞行意向的实例，其中飞行区段一起跨越所述飞行时间段。用根据用户偏好、操作环境和飞行器性能的目标和约束丰富所解析的飞行意向。通过确保每个飞行区段关闭所有关联的自由度的飞行器运动和配置，将产生的丰富飞行意向转换成参数飞行器意向描述。至少一些飞行器意向实例包含参数范围，并且该方法进一步包括通过确定每个参数范围的参数的最优值而优化参数飞行器意向。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及提供飞行器意向的描述，并公开了生成以形式语言表达的飞行器意向描述的计算机实施的方法，该飞行器意向描述提供飞行器在飞行时间段中的预期运动和配置的明确的四维描述。飞行意向描述经解析提供跨越飞行区段的飞行意向的实例，其中飞行区段一起跨越所述飞行时间段。用根据用户偏好、操作环境和飞行器性能的目标和约束丰富所解析的飞行意向。通过确保每个飞行区段关闭所有关联的自由度的飞行器运动和配置，将产生的丰富飞行意向转换成参数飞行器意向描述。至少一些飞行器意向实例包含参数范围，并且该方法进一步包括通过确定每个参数范围的参数的最优值而优化参数飞行器意向。【专利说明】提供飞行器意向的描述
本专利技术涉及提供一种形成使用形式语言表达的飞行器意向描述的方法。此类描述 允许明确地预测飞行器的路径。
技术介绍
由于若干原因，预测飞行器轨迹的能力是有用的。通过轨迹，飞行器路径的四维描 述意味着例如飞行器的三维位置可及时被指定在一系列点中的每个点处。该描述可以是飞 行器随时间的状态的演化，其中该状态可包括飞行器的质量中心的位置及其运动的其他方 面，如速度、姿态和重量。 航空交通管理（ATM)将受益于预测飞行器的四维轨迹的改进的能力。航空交通管 理负责飞行器的安全间隔、在拥挤空域如在机场周围特别艰巨的任务。基于精确四维轨迹 预测的ATM决策支持工具可允许处理更大体积的飞行器，同时保持安全。 预测飞行器的四维轨迹的能力也将有益于例如在编程UAV的飞行计划中以及在 命令和化解其轨迹的冲突中诸如无人驾驶航空器（UAV)的自控飞行器的管理。 为了明确地预测飞行器的四维轨迹，人们必须求解对飞行器行为和大气条件建模 的一组微分方程。不同组的微分方程可供使用，其中一些将飞行器视为六自由度的运动系 统，而其他将该飞行器视为具有三个运动自由度的点质量。另外，为了求解运动方程，要求 关于飞行器的配置的信息，因为其将根据分析器的配置对控制命令作出不同响应。因此，进 一步的配置自由度可能要求描述该飞行器的配置的限定。例如，三个配置自由度可用于限 定起落装置配置、速度制动配置和提升装置配置。因此，飞行器意向会需要关闭六个自由度 来限定明确的轨迹，其中三个度对应于该飞行器在三个轴线上的运动，而其他三个度对应 于飞行器配置。 计算过程要求与飞行器意向对应的输入，例如使用形式语言表达的飞行器意向描 述。该飞行器意向描述提供充足信息，以明确地预测飞行器将飞行的轨迹。该飞行器意向 描述通常来源于飞行意向，也就是关于飞行器如何飞行的更基本信息，但其不会提供充足 信息来允许飞行器轨迹的明确确定。飞行器意向可包括捕获可由飞行员和/或飞行管理系 统支配的基本命令、引导模式和控制输入的信息，并且这些在飞行器意向描述中被表示为 形式语目。 飞行器意向必须区别于飞行意向。飞行意向可被认为是飞行计划概念的泛化，且 因此将反映操作约束和目标，如预期或要求的路线和操作员偏好，并且可使用形式语言表 达。飞行器意向的实例提供充足信息，以指示如何关闭飞行器的自由度中的至少一个，而飞 行意向的实例并未提供充足信息。例如，飞行意向的实例可对应于从32000英尺至38000英 尺的爬升，从而未解决如何执行所述爬升，而飞行器意向的实例可对应于使用每分钟2000 英尺的爬升率的从32000英尺至38000英尺的爬升。 飞行意向不会明确地限定飞行器的轨迹，因为其将仅包含关闭所有自由度所必需 的一些信息。换句话说，剩余的开放自由度意味着有可能是许多可以计算的飞行器轨迹，这 些飞行器轨迹将满足给定的飞行意向。因此，飞行意向可被视为飞行的基本蓝图，但缺乏明 确计算轨迹所要求的具体细节。 因此，附加信息必须与飞行意向结合，以便关闭所有自由度且得到飞行器意向，该 飞行器意向确实允许要飞行的四维轨迹的明确预测。不关闭所有自由度的飞行器意向描述 被称为打开飞行器意向描述。 飞行器意向是使用所呈现的一组参数表达的，以便允许求解运动方程。所述参数 可处于开放（例如，指定可允许参数的范围）或者可被指定为特定值。前者被称为参数飞 行器意向，以区别前者和所有参数被指定为特定值的后者，该后者被称为完全关闭的飞行 器意向。因此，打开飞行器意向描述可通过添加参数飞行器意向的实例来形成参数飞行器 意向描述而完成。然后，该参数飞行器意向描述可通过确定每个参数范围的具体值来形成 完全关闭的飞行器意向描述进行优化。形式语言的理论可用于实施这些飞行器意向的公式 化：飞行器意向描述语言提供一组指令和管理表达飞行器意向实例的可允许组合的规则， 且因此允许飞行器轨迹的预测。同样地，飞行意向描述语言可允许表达飞行意向的实例，如 约束和目标，并合并打开飞行器意向描述。 EP-A-2040137也以波音公司的名义更详细描述了飞行器意向。EP-A-2482269也 以波音公司的名义更详细描述了飞行意向。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术提出一种生成以形式语言表达的飞行器意向描述的计算机实 施方法，该分行器意向描述提供飞行器在飞行时间段期间的预期运动和配置的清楚的四维 描述。该飞行时间段可以是从起飞到着陆的飞行的全部或部分，且还可包括在地面上滑行。 该四维描述可对应于轨迹，例如飞行器路径的四维描述，其可被及时指定为飞行器在一系 列点中的每个点处的三维位置。本描述可以是飞行器随时间的状态的演化，其中该状态可 包括飞行器质量中心的位置及其运动的其他方面，如速度、姿态或质量。 该方法包括取得与跨越所述飞行时间段的飞行计划对应的飞行意向描述。此飞行 意向描述可由飞行员生成或者由飞行器中的飞行管理软件自动生成。 然后，该方法包括解析飞行意向描述，以提供飞行意向实例，所述飞行意向实例限 定飞行时间段如何被划分成飞行区段。每个飞行意向实例可跨越单个飞行区段或整数个飞 行区段。所述飞行区段一起跨越所述飞行时间段。因此，飞行意向描述中包含的飞行意向 实例被审查和使用来限定与时间间隔对应的飞行区段，在所述时间间隔中飞行意向实例处 于有效状态。因此，所述飞行时间段被划分成一系列飞行区段，其中与飞行意向实例对应的 飞行区段之间的界限变得有效或变为期满。确保已经进行的解析可对应于检查已经以这种 方式解析了所接收的飞行意向描述，或其可对应于执行所述解析。 对于每个飞行区段，该方法包括生成包括一个或多个打开飞行器意向实例的关联 飞行区段意向数据集。此类描述提供信息，以引导如何可以在所述飞行区段过程中关闭某 些运动和/或配置自由度。其中每个飞行意向实例处于有效状态的时间段一般在这里被称 为其执行间隔。每个飞行区段由一般将包括多个打开飞行器意向实例的飞行区段意向数 据集进行描述。例如，飞行区段意向数据集可包括与垂直路径有关的打开飞行器意向实例 和与横向路径有关的另一个打开飞行器意向实例。 该方法公开了用附加信息丰富基本飞行意向描述。这种丰富是通过至少三个步骤 执行的。 第一，执行基于用户偏好的丰富的步骤，其包括比较飞行区段意向数据集与存储 于用户偏好数据库的约束和/或目标。识别与所述飞行区段意向数据集有关的约束和/或 目标，并用描述所识别约束和/或目标的信息丰富所述飞行意向描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成以形式语言表达的飞行器意向(114)描述的计算机实施的方法，该飞行器意向描述提供飞行器在飞行时间段中的预期运动和配置的明确的四维描述，该方法包括：获得与跨越所述飞行时间段的飞行计划对应的飞行意向描述(101)；确保所述飞行意向描述(101)经解析提供飞行意向(101)的实例，飞行意向(101)的每个实例跨越飞行区段，其中所述飞行区段一起跨越所述飞行时间段；对于每个飞行区段，生成关联的飞行意向区段数据集，所述关联的飞行意向区段数据集包括一个或多个飞行意向(101)的实例和/或一个或多个打开飞行器意向(114)的实例，其中打开飞行器意向(114)的每个实例描述飞行器在至少一个运动自由度中的运动，从而关闭关联的至少一个运动自由度和/或提供飞行器配置的描述，以关闭至少一个配置自由度；基于用户偏好的丰富步骤包括比较飞行区段意向数据集与存储于用户偏好数据库中的约束和/或目标，和识别与所述飞行区段意向数据集有关的约束和/或目标，并用描述所识别的约束和/或目标的信息丰富所述飞行区段意向数据集，从而提供丰富的飞行意向描述(101)，其中基于用户偏好的丰富步骤是根据用户偏好丰富策略执行的；基于操作环境的丰富步骤包括比较飞行区段意向数据集与存储于操作环境数据库中的约束和/或目标，并且识别与所述飞行区段意向数据集有关的约束和/或目标，并用描述所识别的约束和/或目标的信息丰富所述飞行区段意向数据集，从而提供进一步丰富的飞行意向描述(101)，其中基于操作环境的丰富步骤是根据操作环境丰富策略执行的；基于飞行器性能的丰富步骤包括比较飞行区段意向数据集与存储于飞行器性能数据库中的约束和/或目标，并且识别与所述飞行区段意向数据集有关的约束和/或目标，并用描述所识别的约束和/或目标的信息丰富所述飞行区段意向数据集，从而提供更进一步丰富的飞行意向描述(101)；完成打开飞行器意向(114)的实例的步骤包括通过识别其中并未关闭所有自由度的飞行区段意向数据集而将所述飞行区段意向数据集内的打开飞行器意向(114)的实例转换成参数飞行器意向(114)的实例，并通过添加或修改一个或多个飞行器意向(114)的实例完成所识别的飞行区段意向数据集，从而通过从多个存储的完成策略中选择完成策略且添加或修改与所述完成策略对应的飞行器意向的实例而关闭所有自由度，并且整合所述飞行区段意向数据集，从而提供在以形式语言表达的所述飞行时间段内的完全关闭的参数飞行器意向(114)描述，并且其中添加飞行器意向(114)的实例的步骤包括提供参数范围，从而形成所述参数飞行器意向描述(114)；和优化所述参数飞行器意向(114)描述的步骤包括根据优化策略确定每个参数范围的参数的最优值，从而生成所述完全关闭的飞行器意向描述(114)。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·洛佩兹利奥尼斯，G·弗朗特拉，J·贝萨达，E·J·凯撒达马加纳，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US