经由基于模型的迭代优化而实现的飞行管理制造技术

本发明专利技术涉及经由基于模型的迭代优化而实现的飞行管理。系统、计算机可读介质以及方法包括：获得对于规定的飞行的特定的飞行器的飞行数据；获得特定的飞行器的至少一个状态或输出的当前的样本测量值；基于所获得的飞行数据、当前的测量值或输出以及准确地表示特定的飞行器的实际运行性能且提供特定的飞行器的未来的性能的预测指示的数学模型，执行控制优化，以确定规定的飞行的成本最优的控制输入；响应于特定的飞行器的实际运行特性的考虑，调整经优化的控制输入；以及将调整后的经优化的控制输入传输至特定的飞行器，以操作特定的飞行器而使规定的飞行的直接运行成本最小化。

【技术实现步骤摘要】
经由基于模型的迭代优化而实现的飞行管理
本公开的领域大致涉及飞行管理，更具体地，涉及用于飞行管理的运行的系统、装置和方法及其应用。
技术介绍
在商用航空中，典型地，燃料成本是一大笔运行费用。因而，运行效率和燃料节约是对于飞行器设计和飞行器运行中的改进的驱动型研究。焦点主要地集中于节约燃料的那些技术上：飞行器和发动机设计、控制设计以及飞行路径计划和实行(被称为飞行引导)。考虑到起飞重量和范围，并且，假设许多因素(诸如，例如用于爬升的恒定推力和用于下降的怠速推力)，为了使直接运行成本(DOC)降低或最小化，飞行器上的飞行管理系统(FMS)典型地确定爬升、巡航和下降速度以及恒定的巡航海拔高度。虽然这样的假设和简化产生非最优的性能和妥协的燃料节约，但这些简化假设已在传统上应用于实现实际的系统。另外，常规飞行管理系统典型地对飞行器的(多个)当前状态作出反应。在一些方面，飞行器的控制系统可能持续地对飞行器的当前或过去的状态作出反应，以试图控制飞行器的运行。因此，存在对如下的系统和方法的需要：改进飞行的优化问题，其并不严格地作出反应，并且，在无简化假设的情况下，达到最优引导。
技术实现思路
在一个方面，本公开的实施例涉及：获得对于规定的飞行的特定的飞行器的飞行数据；获得特定的飞行器的至少一个状态或输出的当前的样本测量值；基于所获得的飞行数据、当前的测量值或输出以及准确地表示特定的飞行器的实际运行性能且提供特定的飞行器的未来的性能的预测指示的数学模型，执行控制优化，以确定对于规定的飞行的成本最优的控制输入；响应于特定的飞行器的实际运行特性的考虑，调整经优化的控制输入；以及将调整后的经优化的控制输入传输至特定的飞行器，以操作特定的飞行器实行规定的飞行，从而使规定的飞行的直接运行成本最小化。在其他实施例中，系统可以实现、实行或实施本文中的过程的至少一些特征。在又一示例的实施例中，有形介质可以实施可实行的指令，能够由处理器使能的装置或系统实行这些指令，以实现本公开的过程的至少一些方面。技术方案1.一种由计算系统的处理器实现的方法，以优化飞行器引导，从而使规定的飞行的直接运行成本最小化，所述方法包含：获得对于规定的飞行的特定的飞行器的飞行数据，包括飞行规范及其他与飞行相关的数据，所述飞行规范至少包括飞行约束条件、起始位置、目的位置以及瞬时性能限制；并且，所述其他与飞行相关的数据包括与所述规定的飞行有关的天气预报和空中交通控制信息；获得所述特定的飞行器的至少一个状态或输出的当前的样本测量值；通过所述特定的飞行器的计算装备的处理器且基于所述所获得的飞行数据、所述当前的测量值或输出以及准确地表示所述特定的飞行器的实际运行性能且响应于所述特定的飞行器的当前的状态或对所述特定的飞行器的输入而提供所述特定的飞行器的未来的性能的预测指示的数学模型，执行控制优化，以确定控制输入被优化，从而使对于所述规定的飞行的所述特定的飞行器的直接运行成本最小化；响应于所述特定的飞行器的实际运行特性的考虑，调整所述经优化的控制输入；将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器，以供使用，从而操作所述特定的飞行器实行所述规定的飞行，以使对于所述规定的飞行的第一部分的所述直接运行成本最小化；以及针对所述规定的飞行的剩余的部分而在相继的连续的时刻迭代地重复以下的运行：获得所述飞行数据；获得所述当前的样本测量值或输出；执行所述控制优化；调整所述经优化的控制输入；以及将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器。技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，所述相继的连续的时刻包括从所述当前的样本测量值的初始获得至所述规定的飞行的结束的时间。技术方案3.根据技术方案1所述的方法，其中，所述飞行规范包含数学模型，其包括对于所述具体的飞行器的尾部特定性能和运行特性。技术方案4.根据技术方案3所述的方法，其中，所述数学模型至少对所述特定的飞行器、所述特定的飞行器的发动机以及当所述调整后的经优化的控制输入将用于引导所述特定的飞行器的未来的时段的期间的飞行的大气条件进行建模。技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其中，所述实际运行特性包括所述特定的飞行器的飞行控制功能的方面。技术方案6.根据技术方案1所述的方法，其中，所述飞行数据中的至少一些从与所述具体的飞行器的机载系统分离且不同的来源获得。技术方案7.根据技术方案1所述的方法，其中，所述特定的飞行器的所述至少一个状态包括与所述特定的飞行器的多个功能相对应的多个状态。技术方案8.根据技术方案7所述的方法，其中，基于所述当前的样本测量值，所述多个状态中的至少一个为未知的，并且，至少部分地基于根据所述当前的样本测量值而已知的所述多个状态中的至少一个，确定对所述至少一个未知的状态的估计。技术方案9.一种系统，包含：存储器，存储处理器可运行的程序指令；和处理器，实行所述处理器可运行的程序指令，从而：获得对于规定的飞行的特定的飞行器的飞行数据，包括飞行规范及其他与飞行相关的数据，所述飞行规范至少包括飞行约束条件、起始位置、目的位置以及瞬时性能限制；并且，所述其他与飞行相关的数据包括与所述规定的飞行有关的天气预报和空中交通控制信息；获得所述特定的飞行器的至少一个状态或输出的当前的样本测量值；基于所述所获得的飞行数据、所述当前的测量值或输出以及准确地表示所述特定的飞行器的实际运行性能且响应于所述特定的飞行器的当前的状态或对所述特定的飞行器的输入而提供所述特定的飞行器的未来的性能的预测指示的数学模型，执行控制优化，以确定控制输入被优化，以使对于所述规定的飞行的所述特定的飞行器的直接运行成本最小化；响应于所述特定的飞行器的实际运行特性的考虑，调整所述经优化的控制输入；将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器，以供使用，从而操作所述特定的飞行器实行所述规定的飞行，以使对于所述规定的飞行的第一部分的所述直接运行成本最小化；以及针对所述规定的飞行的剩余的部分而在相继的连续的时刻迭代地重复以下的运行：获得所述飞行数据；获得所述当前的样本测量值或输出；执行所述控制优化；调整所述经优化的控制输入；以及将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器。技术方案10.根据技术方案9所述的系统，其中，所述相继的连续的时刻包括从所述当前的样本测量值的初始获得至所述规定的飞行的结束的时间。技术方案11.根据技术方案9所述的系统，其中，所述飞行规范包含数学模型，其包括对于所述具体的飞行器的尾部特定性能和运行特性。技术方案12.根据技术方案11所述的系统，其中，所述数学模型至少对所述特定的飞行器、所述特定的飞行器的发动机以及当所述调整后的经优化的控制输入将用于引导所述特定的飞行器的未来的时段的期间的飞行的大气条件进行建模。技术方案13.根据技术方案9所述的系统，其中，所述实际运行特性包括所述特定的飞行器的飞行控制功能的方面。技术方案14.根据技术方案9所述的系统，其中，所述飞行数据中的至少一些从与所述具体的飞行器的机载系统分离且不同的来源获得。技术方案15.根据技术方案9所述的系统，其中，所述特定的飞行器的所述至少一个状态包括与所述特定的飞行器的多个功能相对应的多个状态。技术方案16.根据技术方案15所述的系统，其中，基于所述当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由计算系统的处理器实现的方法，以优化飞行器引导，从而使规定的飞行的直接运行成本最小化，所述方法包含：获得对于规定的飞行的特定的飞行器的飞行数据，包括飞行规范及其他与飞行相关的数据，所述飞行规范至少包括飞行约束条件、起始位置、目的位置以及瞬时性能限制；并且，所述其他与飞行相关的数据包括与所述规定的飞行有关的天气预报和空中交通控制信息；获得所述特定的飞行器的至少一个状态或输出的当前的样本测量值；通过所述特定的飞行器的计算装备的处理器且基于所述所获得的飞行数据、所述当前的测量值或输出以及准确地表示所述特定的飞行器的实际运行性能且响应于所述特定的飞行器的当前的状态或对所述特定的飞行器的输入而提供所述特定的飞行器的未来的性能的预测指示的数学模型，执行控制优化，以确定控制输入被优化，从而使对于所述规定的飞行的所述特定的飞行器的直接运行成本最小化；响应于所述特定的飞行器的实际运行特性的考虑，调整所述经优化的控制输入；将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器，以供使用，从而操作所述特定的飞行器实行所述规定的飞行，以使对于所述规定的飞行的第一部分的所述直接运行成本最小化；以及针对所述规定的飞行的剩余的部分而在相继的连续的时刻迭代地重复以下的运行：获得所述飞行数据；获得所述当前的样本测量值或输出；执行所述控制优化；调整所述经优化的控制输入；以及将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器。...

【技术特征摘要】
2017.03.31 US 15/4763511.一种由计算系统的处理器实现的方法，以优化飞行器引导，从而使规定的飞行的直接运行成本最小化，所述方法包含：获得对于规定的飞行的特定的飞行器的飞行数据，包括飞行规范及其他与飞行相关的数据，所述飞行规范至少包括飞行约束条件、起始位置、目的位置以及瞬时性能限制；并且，所述其他与飞行相关的数据包括与所述规定的飞行有关的天气预报和空中交通控制信息；获得所述特定的飞行器的至少一个状态或输出的当前的样本测量值；通过所述特定的飞行器的计算装备的处理器且基于所述所获得的飞行数据、所述当前的测量值或输出以及准确地表示所述特定的飞行器的实际运行性能且响应于所述特定的飞行器的当前的状态或对所述特定的飞行器的输入而提供所述特定的飞行器的未来的性能的预测指示的数学模型，执行控制优化，以确定控制输入被优化，从而使对于所述规定的飞行的所述特定的飞行器的直接运行成本最小化；响应于所述特定的飞行器的实际运行特性的考虑，调整所述经优化的控制输入；将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器，以供使用，从而操作所述特定的飞行器实行所述规定的飞行，以使对于所述规定的飞行的第一部分的所述直接运行成本最小化；以及针对所述规定的飞行的剩余的部分而在相继的连续的时刻迭代地重复以下的运行：获得所述飞行数据；获得所述当前的样本测量值或输出；执行所述控制优化；调整所述经优化的控制输入；以及将所述调整后的经优化的控制输入传输至所述特定的飞行器。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相继的连续的时刻包括从所述当前的样本测量值的初始获得至所述规定的飞行的结束的时间。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述飞行规范包含数学模型，其包括对于所述具体的飞行器的尾部特定性能和运行特性。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述数学模型至少对所述特定的飞行器、所述特定的飞行器的发动机以及当所述调整后的经优化的控制输入将用于引导所述特定的飞行器的未来的时段的期间的飞行的大气条件进行建模。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述实...

【专利技术属性】
技术研发人员：ER韦斯特维尔特，ML达内尔，R格哈伊米，D拉克斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US