用于在进场阶段辅助飞行器着陆的嵌入式方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及防范飞行器与地形碰撞的风险，特别是为了提供对最终进场阶段直至跑道入口期间的这些风险防范。本发明专利技术有效地组合了对两种互补风险的评估。第一风险在于基于与在所述飞行器的当前位置的基础上的所述飞行器的规避操纵有关的信息项判定所述规避操纵的轨迹是否进入取决于所飞越的地形的保护体积。第二风险在于判定从所述飞行器的当前位置推断的所述飞行器的轨迹是否在所述跑道入口之前与地面相交。仅当所述两个判定都为肯定时，会生成警告。

Embedded method and system for assisting vehicle landing in approach phase

The present invention relates to the prevention of collision risks between aircraft and terrain, in particular to provide protection against these risks during the final approach stage up to the runway entrance. The invention effectively combines the evaluation of two complementary risks. The first risk is to determine whether the trajectory of the avoidance maneuvering is dependent on the protected volume of the terrain that is flying over based on an information item related to the maneuvering of the aircraft on the basis of the current position of the aircraft. The second risk is to determine whether the trajectory of the aircraft inferred from the current position of the aircraft intersects the ground before the runway entrance. Only when the two judgments are positive, a warning will be generated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在进场阶段辅助飞行器着陆的嵌入式方法和系统
本专利技术涉及航空领域，并且更具体地涉及在进场阶段辅助飞行器着陆至着陆跑道。本专利技术落入预防其中仍然可操纵的飞行器与地面碰撞的航空事故的更一般框架内。
技术介绍
这种类型的事故在技术文献中以首字母缩略词CFIT所公知，其源自表达“可控飞行撞地(ControlledFlightIntoTerrain)”。虽然过去其构成了显著比例的空难，但是CFIT类型的事故现在大部分可以避免，这是由于机组人员在来自嵌入式系统的警告和警报的促使下进行地形规避操纵，该嵌入式系统用于自动发出存在与地形碰撞风险的信号，并以首字母缩略词TAWS(源自表达“地形感知与警告系统(TerrainAwareness&AlertingSystems)”)所公知，其中，EGPWS(首字母缩略词源自表达“增强型近地警告系统(EnhancedGroundProximityWarningSystem)”)系统和GCAS(首字母缩略词源自表达“防撞地系统(GroundCollisionAvoidanceSystem)”)系统构成了TAWS系统的部分。一般地，这些系统将飞行器的当前位置与嵌入式数据库进行比较，从而对是正飞越的地形的函数的保护体积加以建模。在碰撞风险下，机组人员被警报，以便使飞行员能够修改飞行器的轨迹。在着陆之前的进场中，飞行器靠近正飞越的地形。因此，为了避免与该进场阶段不兼容的任何警告，从该进场的开始(大约低于10000英尺)起，通过收紧警告激活条件来使得TAWS系统敏感度降低，并且然后在最终进场期间(例如，在跑道前的最后15海里上)完全禁用该系统。换言之，然后不发出任何警告。已经提出针对TAWS系统的改进，以便将保护扩展至尽可能靠近着陆跑道。例如，在文献FR2893146中所描述的着陆隧道系统定义了在其中禁用警告的飞行区域。此区域采用围绕标准进场轨迹的隧道的形式，由可变大小的竖直安全裕量(以便提供若干警告级别)扩展直至所谓的极限点，在该极限点处规避操纵必须立刻被操作。文献FR2978282就其部分而言描述了一种用于过滤源自嵌入式碰撞检测系统的警告的方法。该方法基于飞行器进场角度与根据标称进场过程预定义的标称进场角度，来计算表示飞行器与标称进场轨迹相对分开的因子。在实践中，当前已知的任何TAWS系统，即使被改进以将保护扩展得尽可能靠近着陆跑道，也在跑道入口前至少0.25海里处被去激活。因此，存在对更加有效的TAWS系统的需求，尤其在于其能在整个最终进场阶段保持运作。
技术实现思路
本专利技术因此旨在减轻上述问题。为此，本专利技术提供了一种用于在进场阶段辅助飞行器着陆至着陆跑道的嵌入式方法，所述方法包括以下步骤：计算针对从所述飞行器的当前位置对所述飞行器进行规避操纵的至少一个轨迹信息项；从所述飞行器的当前位置推断所述飞行器的轨迹；根据所计算的轨迹信息项判定所述规避操纵的轨迹是否穿过保护体积，所述保护体积是被飞越的地形的函数；判定所述飞行器的所推断的轨迹是否在所述着陆跑道的入口之前与地面相交；以及仅当两个判定都为肯定时，生成对所述飞行器的机组人员的警告。本专利技术使得能够改进防范与地面碰撞的风险直至通过跑道入口。这是通过对两种互补风险的评估进行创造性的组合而获得，一个与无风险规避操纵的可行性有关，并且另一个与恰在跑道入口之前的撞击有关。其结果为，在最终进场阶段一直可能生成警告，同时避免在当前TAWS系统被禁用的点生成不想要的警告。更确切地，在规避操纵的第一风险由于靠近着陆地形而应该通常被禁止的点处，该第一风险与在跑道入口之前撞击的第二风险的组合使得能够在整个最终进场阶段直至降落，尤其是在最后0.250海里内，保持对第一风险的评估有效。本专利技术的有效性在于对所评估的两种风险之间的精确平衡。例如，对在跑道入口之前撞击的第二风险的评估本身不足以允许检测碰撞的风险。实际上，只要存在第一风险评估所确定的安全裕量，没有朝向跑道入口的会聚并不重要。根据本专利技术的进场不损害当前的TAWS系统，而仅仅旨在克服其在最终进场阶段的减敏感。相应地，本专利技术还针对一种用于在进场阶段辅助飞行器着陆至着陆跑道的飞行器机载嵌入式系统，所述系统包括：计算机，所述计算机具有针对从所述飞行器的当前位置对所述飞行器进行规避操纵的至少一个轨迹信息项；轨迹预测器，所述轨迹预测器用于从所述飞行器的当前位置推断所述飞行器的轨迹；处理器，所述处理器被配置用于根据所计算的轨迹信息项判定所述规避操纵的轨迹是否穿过保护体积，所述保护体积是被飞越的地形的函数；并且用于判定所述飞行器的所推断的轨迹是否在所述着陆跑道的入口之前与地面相交；以及警告发生器，所述警告发生器被配置用于仅当两个判定都为肯定时，生成对所述飞行器的机组人员的警告。该着陆辅助系统提供与根据本专利技术的方法的优点类似的优点。在从属权利要求中描述根据不同实施例的着陆辅助方法和系统的其他特征，并且就方法而言在以下被重复，同样可使用合适的技术手段被应用。根据实施例，所述轨迹信息项包括：在所述规避操纵期间所述飞行器距所述飞行器的当前位置的最大海拔损失，以及所述飞行器在所述飞行器的当前位置与最大海拔损失点之间行进的平面距离。这些要素定义了移动向量，其末端因此必须不穿过保护体积，否则警告发射所必要的两个条件中的一个将会生效。优选地，仅仅这两个信息项被纳入考虑范围，这使得能够在第一风险的评估中操纵几个信息项。根据其他实施例，计算针对所述规避操纵的所述轨迹信息项包括以下步骤：计算所述规避操纵的轨迹；以及作为所述轨迹信息项确定所述经计算的轨迹中的最低海拔的低点。特别是由于所述低点为曲线上飞行器的竖直速度的符号逆转的点(在复飞动作下从下降轨迹过渡到爬升轨迹)，所以此为连续曲线上的局部最小值。因此获得的低点与上述向量的末端类似。因此，此方法可以被用于根据由飞行器的当前位置与所确定的低点形成的向量来确定(推导)最大海拔损失和所行进的平面距离。根据具体实施例，当所述低点在保护体积内时，确定所述规避操纵的轨迹穿过所述保护体积。因此，这种确定在处理方面很便宜，这对嵌入式处理尤其适用。根据其他实施例，根据嵌入式存储器中存储的性能模型，对所述规避操纵轨迹的计算是依据所述飞行器的复飞能力的。换言之，该规避操纵采用被称为“上拉(pull-up)”的纯竖直规避操纵，如果飞机在转弯处，则通常包括先于调平机翼而全油门爬升。因此，可以在飞行器自身中进行评估。根据其他实施例，所述规避操纵轨迹和所述所推断的轨迹是从所述飞行器的当前位置，并且根据由嵌入式传感器所确定的航空电子参数的当前值来获得的。这使得能够实时获取风险评估，并且因此获得在最终着陆进场中更高的准确度。根据其他实施例，使用所述飞行器的当前位置、速度和加速度来推断所述飞行器的轨迹。由于这些信息项可以无需进行复杂的计算地实时获得，此方法使得能够在处理方面便宜地获得在最终着陆进场中的实时准确度。根据其他实施例，判定所述飞行器的所推断的轨迹是否在所述跑道的入口之前与地面相交包括以下步骤：判定所述飞行器的所推断的轨迹是否从在所述跑道的入口竖直上方的预定海拔的下方通过，或者所述飞行器的所推断的轨迹是否以所述着陆跑道入口的海拔穿过沿所述跑道的纵向轴线的所述跑道入口位置之前的位置前方。这两种公式使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在进场阶段辅助飞行器着陆至着陆跑道的嵌入式方法，所述方法包括以下步骤：计算(12)针对从所述飞行器的当前位置(P)对所述飞行器进行规避操纵(3)的至少一个轨迹信息项(30)；从所述飞行器的当前位置(P)推断(13)所述飞行器的轨迹(50)；根据所计算的轨迹信息项(30)判定(14)所述规避操纵(3)的轨迹是否穿过保护体积(22)，所述保护体积是被飞越的地形的函数；判定(15)所述飞行器的所推断的轨迹(50)是否在所述着陆跑道的入口(S)之前与地面相交；以及仅当两个判定都为肯定时，生成(16，17)对所述飞行器的机组人员的警告。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.26 FR 15614361.一种用于在进场阶段辅助飞行器着陆至着陆跑道的嵌入式方法，所述方法包括以下步骤：计算(12)针对从所述飞行器的当前位置(P)对所述飞行器进行规避操纵(3)的至少一个轨迹信息项(30)；从所述飞行器的当前位置(P)推断(13)所述飞行器的轨迹(50)；根据所计算的轨迹信息项(30)判定(14)所述规避操纵(3)的轨迹是否穿过保护体积(22)，所述保护体积是被飞越的地形的函数；判定(15)所述飞行器的所推断的轨迹(50)是否在所述着陆跑道的入口(S)之前与地面相交；以及仅当两个判定都为肯定时，生成(16，17)对所述飞行器的机组人员的警告。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述轨迹信息项包括：在所述规避操纵期间所述飞行器距所述飞行器的当前位置的最大海拔损失(△Z)，以及所述飞行器在所述飞行器的当前位置与最大海拔损失点(30)之间行进的平面距离(X△)。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，计算针对所述规避操纵的所述轨迹信息项包括以下步骤：计算所述规避操纵的轨迹(30)；以及作为所述轨迹信息项确定所述经计算的轨迹中的最低海拔的低点(30)。4.如权利要求3所述的方法，其中，当所述低点在保护体积内时，确定所述规避操纵的轨迹穿过所述保护体积。5.如权利要求3和4之一所述的方法，其中，根据嵌入式存储器中所存储的性能模型，对所述规避操纵轨迹的计算是依据所述飞行器的复飞能力的。6.如权利要求1至5之一所述的方法，其中，所述规避操纵轨迹和所述所推断的轨迹是从所述飞行器的当前位置，并且根据由嵌入式传感器所确定的航空电子参数的当前值来获得的。7.如权利要求1至6之一所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·莫兰，J·茹尔纳德，L·琼斯，T·拉盖拉尔德，
申请(专利权)人：空中客车简化股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR