优化受到达时间约束制约的巡航垂直剖面的系统和方法技术方案

优化受到达时间约束制约的巡航垂直剖面的系统和方法。一种与所需到达时间(RTA)约束组合来计划成本最优巡航垂直剖面并按照该成本最优巡航垂直剖面飞行的系统和方法。该方法可被实现为飞行管理系统(FMS)中的单个功能。FMS(10)计划飞行器轨迹，其具有优化以在满足时间约束的同时使飞行成本(例如，燃料消耗)最小化的巡航垂直和速度剖面。在适当的情况下，该整合功能还能够使巡航垂直剖面劣化以便打开可实现的RTA的窗口并增加RTA成功率。由于实际飞行条件可不同于预测的飞行条件，该方法还监测沿着计划的轨迹飞行的进度，并且当估计到达时间偏离RTA约束超过指定的阈值时重新调整巡航速度剖面。

System and method of optimizing cruise vertical profile constrained by arrival time

【技术实现步骤摘要】
优化受到达时间约束制约的巡航垂直剖面的系统和方法
本公开总体上涉及优化飞行器的巡航(cruise)剖面(profile)的系统和方法。飞行器的巡航剖面包括巡航速度剖面和巡航垂直剖面，该巡航速度剖面指示在巡航阶段期间沿着计划的飞行路径的速度改变，该巡航垂直剖面指示在巡航阶段期间沿着计划的飞行路径的高度改变。具体地，本公开涉及优化飞行器的巡航垂直剖面的系统和方法。
技术介绍
如本文所用，术语“飞行器轨迹”意指飞行器的四维(包括将时间作为第四维)飞行路径。飞行器轨迹可被分解如下：(1)飞行器的横向路径，一旦飞行管理系统(FMS)知道飞行计划(一系列航路点)，FMS就(或多或少)固定该横向路径。航路点处的转弯半径与航向改变(微弱地)取决于速度和高度，但改变不大。(2)作为未飞距离的函数的飞行器的垂直剖面或高度，该垂直剖面或高度取决于在巡航阶段期间引入的垂直约束和梯级(step)(无论是手动还是自动巡航优化)。爬升和下降中的垂直剖面也(或多或少微弱地)取决于调度的速度。(3)飞行器的速度调度，该速度调度提供轨迹的各个点处的空速。速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使飞行器在巡航阶段期间沿着受到达时间约束制约的轨迹飞行的方法，该方法包括以下步骤：/n(a)确定最优轨迹，该最优轨迹包括满足航路点处所需到达时间的速度调度和优化燃油效率的垂直剖面(86，88-92)；以及/n(b)使所述飞行器(42)在所述巡航阶段期间沿着所述最优轨迹飞行；/n其中，步骤(a)是由计算机(12)执行的整合功能，所述整合功能包括所需到达时间功能和巡航优化。/n

【技术特征摘要】
20181128 US 16/202,4311.一种使飞行器在巡航阶段期间沿着受到达时间约束制约的轨迹飞行的方法，该方法包括以下步骤：
(a)确定最优轨迹，该最优轨迹包括满足航路点处所需到达时间的速度调度和优化燃油效率的垂直剖面(86，88-92)；以及
(b)使所述飞行器(42)在所述巡航阶段期间沿着所述最优轨迹飞行；
其中，步骤(a)是由计算机(12)执行的整合功能，所述整合功能包括所需到达时间功能和巡航优化。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，只有当RTA速度模式和巡航优化均是活动的(64，78)并且所述最优轨迹的所述垂直剖面将显著改进所述燃油效率或所述所需到达时间不可实现时，才执行步骤(a)。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机是所述飞行器上的飞行管理计算机(12)。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定最优轨迹的步骤包括：确定在所述巡航阶段期间增加飞行期间燃油效率的梯级在高度上的位置(88)。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)包括：
针对所需到达时间估计第一成本指数(CIRTA,est)(86)；
针对所述第一成本指数确定最优垂直剖面(88)；
针对所述最优垂直剖面使用最大成本指数和最小成本指数计算估计到达时间窗口(89)；
确定所述所需到达时间是否在所述估计到达时间窗口之外(90)；
如果所述所需到达时间不在所述估计到达时间窗口之外，则对涉及轨迹预测的成本指数执行搜索迭代，该轨迹预测包括针对所述第一成本指数的所述最优垂直剖面(91)，从而得到第二成本指数(CIRTA)，该第二成本指数生成满足沿着所述最优垂直剖面飞行的所需到达时间的估计到达时间；以及
基于所述第二成本指数计算所述最优轨迹(92)。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(b)包括使所述飞行器根据所述最优垂直剖面和所述第二成本指数飞行。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(a)还包括在估计所述第一成本指数之前执行的以下步骤：
针对最大成本指数确定第一最优垂直剖面(82b)；
针对所述第一最优垂直剖面计算第一估计到达时间(82b)；
针对最小成本指数确定第二最优垂直剖面(82a)；
针对所述第二最优垂直剖面计算第二估计到达时间(82a)；以及
确定所述所需到达时间是否在由所述第一估计到达时间和所述第二估计到达时间界定的估计到达时间窗口之外(84)；
其中，只有当所述所需到达时间不在所述估计到达时间窗口之外时，才执行如权利要求5中所述的步骤。


8.一种使飞行器在巡航阶段期间沿着受到达时间约束制约的轨迹飞行的系统，该系统包括计算机系统(12，32)，该计算机系统被配置为执行以下操作：
(a)针对最大成本指数确定第一最优垂直剖面(82b)；
(b)针对所述第一最优垂直剖面计算第一估计到达时间(82b)；
(c)针对最小成本指数确定第二最优垂直剖面(82a)；
(d)针对所述第二最优垂直剖面计算第二估计到达时间(82a)；
(e)确定所需到达时间是否在由所述第一估计到达时间和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·德普林斯，B·菲格拉尔，D·加里多洛佩兹，J·沙尔，T·E·约卡姆，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US