用于飞行器引导的方法和系统技术方案

一种用于飞行器引导的方法和系统。本发明专利技术涉及由飞行管理系统(FMS)执行的飞行器的飞行管理和引导方法，该飞行管理系统包括以下步骤：-产生参考轨迹(TRAJref)，-产生短期轨迹(TRAJCT)，-周期性传输短期轨迹，-产生长期轨迹(TRAJLT)，-对长期轨迹的部段进行格式化，-周期性传输长期轨迹，-存储传输的长期轨迹，-测试FMS子组件的有效性，当FMS子组件有效时：由自主引导模块识别短期轨迹的活跃部段，基于短期轨迹的活跃部段而由自主引导模块产生第一飞行引导命令，当FMS子组件无效时：由自主引导模块识别存储的轨迹的活跃部段，基于存储的轨迹的活跃部段而由自主引导模块产生第二飞行引导命令。

Method and system for aircraft guidance

Method and system for aircraft guidance. The present invention relates to the flight management system (FMS) implementation of the aircraft flight management and guidance method, which comprises the following steps: generating the flight management system (TRAJref), the reference trajectory - short-term trajectory (TRAJCT), - periodic transmission short track, long-term track - (TRAJLT) - section on. Long track format, - periodic transmission long track - long-term trajectory of storage and transmission, effective test of FMS sub components, sub assemblies: when FMS effectively by active section of self guided module recognition of short track, active section of short-term trajectory based by autonomous guidance module generates a first flight guidance when the FMS command is invalid: the active component section of self guided trajectory recognition module storage section, active storage based on trajectory by autonomous guidance module generates second flight guidance command.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过飞行管理系统对飞行器进行引导的方法和系统。更具体地，本专利技术涉及这样的引导方法：通过在飞行管理系统核心外部的自主引导模块执行该方法中的某些步骤。
技术介绍
飞行计划是在计划飞行的框架内飞行器跟随的路线的详细描述。飞行计划通常通过被称作“飞行管理系统”(其在后文中被称作FMS)的系统，而在民航飞机上进行管理，所述FMS部署路线，以给出在由机上人员处置时和由其他机上系统处置时遵循。通过显示对飞行员有用的信息，或通过与自动驾驶系统对飞行引导命令进行通信，这种FMS系统还允许辅助导航。图1为显示了现有技术已知的FMS0的结构的概括图。已知的FMS0类型系统具有人机接口MMI(所述人机接口MMI包括例如键盘和显示屏，或仅仅触摸屏)和至少这样的功能(通过相关的模块采用一般方式进行显示并且采用ARINC702标准进行描述)：·导航LOC根据地理定位装置GEOLOC来执行飞行器的最优定位，所述地理定位装置GEOLOC例如，基于地理定位或GPS的卫星、VHF无线电导航信标以及惯性单元。该模块与前述地理定位装置进行通信。因此，模块LOC计算空间中的飞行器的位置(纬度、经度和海拔)和速度。·飞行计划FPLN输入构成要遵循的路线的概略的地理要素，例如，出发和到达过程所应用的点，路径点和航路点；·导航数据库NAVDB包括航路点、地理路径、过程和信标。·性能数据库PERFDB包括飞行器的空气动力性能和发动机参数；·横向轨迹TRAJ利用飞行器的性能，同时按照约束限制(RNP)基于飞行计划的点，通过计算来构建连续的轨迹。·预测PRED对横向轨迹构建优化的垂直廓线，并且在飞行计划的每个点处对经过时间、燃料剩余量、海拔和速度方面提供预测。·引导GUID基于计算出的轨迹和位置来建立飞行引导命令、以在横向平面、垂直平面和速度飞行目标上对飞行器进行引导，以在跟随其三维轨迹的同时优化飞行器速度。飞行引导命令传送给自动驾驶仪。当飞行器装配有自动驾驶仪PA并且自动驾驶仪PA工作时，其将飞行引导命令改变为飞行控制指令。·数字化数据链路DATALINK与空中交通控制中心、地面操作中心进行通信，以及在未来与其他飞行器13进行通信。基于包括在导航数据库中的数据，通过飞行员或者通过数据链路来输入飞行计划。随后，飞行员输入以下飞行器参数：质量、飞行计划、巡航水平的跨度、以及一个或多个最优标准，例如成本指数CI。这些输入使得模块TRAJ和PRED可以分别计算横向轨迹和垂直廓线(即，在海拔和速度方面的飞行廓线，从而例如最小化了最优标准)。因此，在传统方式中，飞行管理系统：-基于从下列机载传感器得到的数据来计算飞行器的位置(LOC)。根据基于NAVDB而限定的飞行计划，利用数据库PERFDB来确定轨迹(TRAJ/PRED模块)。-基于位置和轨迹来提供飞行引导命令(GUID模块)，从而跟随该轨迹。在传统方法中，计算出的飞行器位置使得可以识别与轨迹可能的偏差或即将发生的轨迹改变(转弯、爬升、加速或减速)。在该横向偏差的基础上，GUID将采用下述传统方式建立飞行引导命令CG：滚转、航向或横向跟踪、俯仰、速度、垂直速度、海拔或垂直斜率、速度或关于速度的推力水平。本申请的下文中，术语“引导命令”涉及上文限定的一系列飞行引导命令。具体而言，FMS的GUID模块基于飞行器的位置来计算所计算出的飞行器当前飞行所沿的轨迹和自动驾驶仪中存在的引导规章的一部分并且通常针对每个飞行器的飞行引导命令。在自动驾驶仪的规章(law)中，FMS使用例如横向的航向保持、垂直的斜率保持、海拔的捕获和保持、关于速度的速度保持或推力保持。由FMS计算出的轨迹包括三个分量：-横向轨迹(经度、纬度)-垂直轨迹或廓线-速度廓线-纵向轴线无论飞行器如何，计算的轨迹总是相同的，然而该轨迹上的操纵将依据每个类型的飞行器的特性。引导特性如下：用于飞行器的横向引导的沿着横向轴线的引导、用于关于飞行器海拔引导的沿着垂直轴线的引导、以及用于关于速度引导的纵向轴线的引导。由FMS计算出的飞行器轨迹由有序的一系列部段组成，其前进(progress)时飞行器进行跟随。一般而言，根据飞行计划的ARINC424标准航段(legs)建立部段。飞行器目前飞行所沿的当前部段称为活跃部段。在计算的轨迹的活跃部段上执行操纵(即，飞行器的实际引导)。“排序”指的是活跃部段的识别。由FMS执行的该识别对于与活跃部段相关的飞行引导命令的产生是必要的。如图2所示，由FMS的GUID模块生成的飞行引导命令被传输给自动驾驶仪PA。PA将飞行引导命令转变为直接应用于飞行器的飞行控制CV(在图2中由AC表示)。在传统方式中，自动驾驶仪产生用于副翼和升降舵的位置(角度)、用于发动机的推力等并且选择性地发送至飞行器的控制表面。此外，这些飞行控制通过飞行指引仪DV采用例如垂直条和横向条的形式而在显示器DISP上呈现给飞行员(在自动驾驶仪未使用时，飞行员应当试图手动跟随)。自动驾驶仪PA使得可以在飞行引导命令的基础上自动地导引飞行器，由飞行员(“战术的”)通过称为FCU(空客)或MCP(波音)的接口(称为“选择”模式)或由FMS类型的系统(“战略的”，称为“管理”模式)提供所述飞行引导命令。本文主要关于基于FMS的引导。在传统的方式中，自动驾驶仪确定飞行器的当前姿态(滚转、俯仰)和期望的飞行引导命令(飞行员选择或FM的引导控制)之间的偏差，并且基于飞行规章而产生飞行控制指令CV。自动驾驶仪根据各个模式(依据PA和飞行员之间的引导分配)进行工作。在手动模式中，飞行员通过利用其手柄提供飞行控制而横向和垂直地导引飞行器，并且飞行员通过利用节流阀提供推力控制而引导飞行器的速度。PA并不称为联接。当PA联接时，称为“连接(engage)”。在所谓的“选择模式”中，飞行员将飞行器的引导委派给自动驾驶仪和自动节流阀。飞行员通过控制面板选择飞行引导命令(航向、海拔、斜率、速度)，该飞行引导命令被自动驾驶仪改变为用于横向和垂直的飞行控制，并且改变为用于速度的推力。在“管理”模式中，术语“横向、垂直和速度管理”也称为“完全管理”，在横向轨迹的基础上执行横向引导，在垂直廓线的基础上执行关于纬度的垂直引导，在速度廓线的基础上执行关于速度的引导。飞行员将飞行引导命令的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由飞行管理系统执行的飞行器的飞行管理和引导的方法，所述飞行管理系统包括：飞行管理系统子组件(s‑FMS)和独立于飞行管理系统子组件的自主引导模块(TAG)，该方法包括以下步骤：‑由飞行管理系统子组件根据横向、垂直和纵向的三个轴线产生参考轨迹(TRAJref)的步骤(310)，该参考轨迹包括有序的一系列部段，飞行器在其前进时连续地飞过所述部段，目前飞过的当前部段被称作活跃部段，‑基于参考轨迹(TRAJref)而周期性地产生短期轨迹(TRAJCT)的步骤(320)，该短期轨迹包括参考轨迹的预定数量(NCT)的部段，并且包括活跃部段，‑周期性地将短期轨迹(TRAJCT)传输给自主引导模块(TAG)的步骤(330)，‑基于参考轨迹(TRAJref)而周期性地产生长期轨迹(TRAJLT)的步骤(340)，该长期轨迹包括参考轨迹的预定数量(NLT)的部段，所述参考轨迹包括活跃部段，并且所述预定数量(NLT)大于或等于短期轨迹的部段的预定数量(NCT)，‑将长期轨迹的部段格式化的步骤(350)，从而保证在三个轴线之间的长期同步，‑周期性地将长期轨迹(TRAJLT)传输给自主引导模块(TAG)的步骤(360)，‑由自主引导模块(TAG)存储称为存储的轨迹的传输的长期轨迹(TRAJLT)的步骤(370)，‑由自主引导模块(TAG)测试飞行管理系统子组件的有效性的步骤(380)，*当飞行管理系统子组件有效时：‑由自主引导模块(TAG)识别短期轨迹的活跃部段的步骤(390)，‑基于短期轨迹的活跃部段而由自主引导模块(TAG)产生第一飞行引导命令(CG1)的步骤(400)，通过自动驾驶仪，第一飞行引导命令(CG1)能够在短期轨迹上沿着三个轴线引导飞行器，*当飞行管理系统子组件无效时：‑由自主引导模块(TAG)识别存储的轨迹的活跃部段的步骤(410)，‑基于存储的轨迹的活跃部段而由自主引导模块(TAG)产生第二飞行引导命令(CG2)的步骤(420)，通过自动驾驶仪，第二飞行引导命令(CG2)能够至少沿着存储的轨迹的横向轴线而执行飞行器的自主引导。...

【技术特征摘要】
2014.12.23 FR 14029711.一种由飞行管理系统执行的飞行器的飞行管理和引导的方法，
所述飞行管理系统包括：飞行管理系统子组件(s-FMS)和独立于飞行
管理系统子组件的自主引导模块(TAG)，该方法包括以下步骤：
-由飞行管理系统子组件根据横向、垂直和纵向的三个轴线产生参
考轨迹(TRAJref)的步骤(310)，该参考轨迹包括有序的一系列部段，
飞行器在其前进时连续地飞过所述部段，目前飞过的当前部段被称作
活跃部段，
-基于参考轨迹(TRAJref)而周期性地产生短期轨迹(TRAJCT)的
步骤(320)，该短期轨迹包括参考轨迹的预定数量(NCT)的部段，
并且包括活跃部段，
-周期性地将短期轨迹(TRAJCT)传输给自主引导模块(TAG)的
步骤(330)，
-基于参考轨迹(TRAJref)而周期性地产生长期轨迹(TRAJLT)的
步骤(340)，该长期轨迹包括参考轨迹的预定数量(NLT)的部段，
所述参考轨迹包括活跃部段，并且所述预定数量(NLT)大于或等于短
期轨迹的部段的预定数量(NCT)，
-将长期轨迹的部段格式化的步骤(350)，从而保证在三个轴线之
间的长期同步，
-周期性地将长期轨迹(TRAJLT)传输给自主引导模块(TAG)的
步骤(360)，
-由自主引导模块(TAG)存储称为存储的轨迹的传输的长期轨迹
(TRAJLT)的步骤(370)，
-由自主引导模块(TAG)测试飞行管理系统子组件的有效性的步
骤(380)，
*当飞行管理系统子组件有效时：
-由自主引导模块(TAG)识别短期轨迹的活跃部段的步骤(390)，
-基于短期轨迹的活跃部段而由自主引导模块(TAG)产生第一飞
行引导命令(CG1)的步骤(400)，
通过自动驾驶仪，第一飞行引导命令(CG1)能够在短期轨迹上
沿着三个轴线引导飞行器，
*当飞行管理系统子组件无效时：
-由自主引导模块(TAG)识别存储的轨迹的活跃部段的步骤
(410)，
-基于存储的轨迹的活跃部段而由自主引导模块(TAG)产生第二
飞行引导命令(CG2)的步骤(420)，
通过自动驾驶仪，第二飞行引导命令(CG2)能够至少沿着存储
的轨迹的横向轴线而执行飞行器的自主引导。
2.根据权利要求1所述的由飞行管理系统执行的飞行器的飞行管
理和引导的方法，其中，以第一频率进行短期轨迹的传输，并且以低
于所述第一频率的第二频率进行长期轨迹的传输。
3.根据权利要求1或2所述的由飞行管理系统执行的飞行器的飞
行管理和引导的方法，进一步包括对短期轨迹进行格式化的步骤，所
述格式化与长期轨迹的格式化一致，采用自主引导模块对这两个轨迹
使用同一个读取过程的方法。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的由飞行管理系统执行的飞
行器的飞行管理和引导的方法，其中，短期轨迹的部段的预定数量
(NCT)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·罗格，M·奥万，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR