低/无能见度起飞系统技术方案

本申请涉及低/无能见度起飞系统。一种用于航空器的无/低能见度自动起飞系统(经由所述航空器的传感器)获得跑道基准中心线和航空器指向方向并且自动地控制所述航空器指向方向跟踪所述跑道基准中心线。初始矢量是基于首先引导启动所述起飞横滚所述航空器的初始位置而获得的。在所述系统获得中心线之后，它自动地跟踪所述中心线并校正航空器迹线，使得随着所述航空器沿着所述跑道继续进行，所述航空器航向与所述跑道中心线紧密地匹配。

Low / no visibility Takeoff System

【技术实现步骤摘要】
低/无能见度起飞系统相关申请的交叉引用本申请与美国专利No.8,793,040B2“Climb-optimizedauto-takeoffsystem”和2016年9月23日提交的美国专利申请No.15/273,986-“Enhancedtakeoffsystem”有关，两者均通过引用并入本文，如同被明确地阐述一样。有关联邦赞助研究或开发的声明无。
本文描述的非限制性技术涉及航空器的自主起飞的领域，例如，其目的是减少机组人员在此苛刻飞行阶段期间的工作量并且允许在低和/或无能见度条件下操作。
技术介绍
和
技术实现思路
航空器预计在包括大雨、雾、烟雾、雪等的所有不同种类的天气条件下操作。一些机场常常经受限制能见度的天气条件。FAA和其它国际航空安全管理员已定义了用于确保安全低能见度起飞(LVTO)的程序。随着飞行准备起飞，机组人员和航空器的航空电子系统必须重新评估在航空器内和外部的多个参数，以便确保安全调度。在停机坪上的能见度低的一些条件下，为了确保安全操作起飞应该应用某些低能见度程序(LVP)。当任何一个表面能见度足够低(例如，在跑道的表面上积雪)时或者当云层(例如，云、雾等)足够低以致它防止飞行员获得需要的可视基准时，这样的LVP被付诸实施以在停机坪处支持低能见度操作。在地面标记和照明充足的停机坪上，常常可在能见度降低的条件下安全地维持合理流量的地面交通。用于在低能见度条件期间维持安全操作的一个方式是要求航空器在起飞前具有正确的跑道对准。航空器在一些情况下能够通过在停机坪的表面上生成基准点来与停机坪中心线对准。除中心线对准之外，航空器还应该考虑跑道能见度范围(“RVR”)以防止与停机坪上的物体碰撞。LVTO程序和间隔在差环境条件期间，需要低能见度起飞(LVTO)程序来确保操作完整性。根据法规，LVTO通常被定义为跑道能见度范围(RVR)小于400米但不小于75米的起飞。包括LVTO在内的此类LVP已被要求降低事故风险。LVTO程序对于不同的能见度范围具有不同的间隔；每个间隔均有保证安全起飞的一套要求。参见示出能见度间隔为150米以上的LVTO不需要平视显示器(HUD)的协助而仅需外部可视线索的图1和图1A。在75米直到150米的能见度间隔情况下，需要HUD协助(如图1A、图1B中所示)以及高强度跑道灯(HIRL)和中心灯(CL)以进行安全起飞。当能见度低于75米时，当前不允许商用航空器起飞。这在经济上且在经营上阻碍全年经受持续低能见度场景(雾、烟雾、大雨等)的许多机场和社区的生产力。然而同时，在低或无能见度起飞条件下发生事故的可能性是真实的。在1977年3月的大雾天当两架喷气式客机(泛美航班1736和荷兰航空航班4805)在加那利群岛特内里费岛北部机场的跑道上碰撞时发生了历史上的最大空难。当荷兰航空4805启动了其起飞滑跑然而笼罩在雾中的泛美1736仍然在跑道上并即将拐弯到滑行道上时发生了那次碰撞。在那次碰撞中有583人丧生。除非采取预防措施，否则在低能见度起飞情形下可能发生这种事故。本文的非限制性技术提供了在没有能见度或能见度有限的条件下起飞、同时安全地这样做以帮助防止像特内里费岛灾难一样的大灾难的能力。附图说明本公开描述与航空器的自动起飞能力有关的示例非限制性系统和方法。在以下描述和图1至图8中阐述某些具体细节以提供对本技术的各种实施例的透彻理解。尚未示出或者详细地描述常常与此类系统相关联的众所周知的结构、系统和方法以避免不必要地使本技术的各种实施例的描述模糊。此外，相关领域的普通技术人员应理解，可以在没有在下面描述的若干细节的情况下实践本技术的附加实施例。将结合附图阅读示例非限制性说明性实施例的以下详细描述，在附图中：图1和图1A示出用于确定低能见度条件下的起飞要求的示例现有技术的跑道能见度范围(RVR)间隔。图1B示出图1A现有技术的平视显示器的放大视图。图2示出跑道中心线和具有将跟踪中心线的航向的航空器。图3是航空器准备起飞的标记跑道的图示。图4是图3的示出航空器航向与跑道的中心线之间的未对准的展开。图5示出示例非限制性无/低能见度自动起飞系统。图6描绘图5的系统使航空器的航向和航空器的跟踪的偏差最小化以确保对准自动起飞的能力。图7A、图7B描绘用于为自动起飞系统生成虚拟中心线基准的非限制性技术。图8是示例非限制性自动起飞系统的更详细示意框图。具体实施方式使LVTO自动化将减少机组人员在起飞期间所需的高工作量，从而允许飞行员能够在此紧张的飞行阶段期间控制其它操作方面。使LVTO自动化还可在低于75米的条件下操作，这是任何现有系统现今所不允许的。在许多情况下，使LVTO系统自动化以进行无能见度或低能见度起飞能防止由于差能见度起飞条件所引发的事故而对生命和设备造成的损失。本文的示例非限制性技术提供一种无/低能见度自动起飞系统，所述无/低能见度自动起飞系统(经由航空器的传感器)获得跑道基准中心线和航空器指向方向并且自动地控制航空器指向方向以跟踪跑道基准中心线。示例非限制性系统基于飞机自己的传感器来获得基准中心线和指向方向并提供基于首次引导启动起飞横滚航空器的初始位置而获得的初始矢量。在此系统获得中心线之后，它基于方法1或方法2来跟踪它：-方法1：给定中心线基准，系统将作用于控制面(副翼、横滚扰流板、方向舵、机头转向等)以便使与飞机和基准中心线的横向距离最小化。在地面横滚期间，横向控制面其次地用于基于规定的控制逻辑帮助控制。一旦在空中，控制律就将主要作用于横向控制面和定向控制面两者，以便跟踪航向“ψ”和倾斜“”基准。-方法2：给定中心线基准，系统将作用于控制面(副翼、横滚扰流板、方向舵、机头转向等)以便跟踪航向基准，从而使飞机保持在平行于中心线的跑道极限内。它应通过航空器传感器来测量航向角度“ψ”，将它与在启动起飞横滚时获得的基准角度相比较，并且通过FBW计算机应用控制逻辑以减小当前测量的“ψ”与基准“ψ”之间的误差。在地面横滚期间，横向控制面其次地用于基于规定的控制逻辑帮助控制。一旦在空中，控制律就将主要作用于横向控制面和定向控制面两者，以便跟踪航向“ψ”和倾斜“”基准。在说明示例实施方式之前，关于低能见度起飞(LVTO)程序的以下背景信息可以是有帮助的。图1和图1A示出低能见度起飞(LVTO)期间的能见度的三个不同的间隔以及在每个间隔中的安全调度所必需的要求。RVR法规要求对于清楚能见度范围30—从400米向下直到150米定义的能见度间隔—仅外部能见度线索(例如，阈值210、降落区230、固定距离标记240等)是必需的。对于通过149米向下直到75米的能见度间隔所定义的清楚能见度范围20，跑道标记(例如，高强度跑道灯(HIRL)22、中央灯(CL)24和平视显示器(HUD)26)是起飞所必须的(这些标记物体中的某些通常被集成到跑道中)。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动起飞系统，包括：/n航空器上的机载惯性传感器，所述机载惯性传感器被配置成感测所述航空器的指向方向；以及/n至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成在起飞横滚期间生成虚拟中心线基准，所述虚拟中心线基准指示所述航空器随着它跟随跑道中心线的轨迹，所述处理器还被配置成比较所述航空器的指向方向与所生成的虚拟中心线基准之间的偏差并且自动地输出致动器控制信号，所述致动器控制信号使航空器指向方向符合所生成的虚拟中心线基准。/n

【技术特征摘要】
20181219 US 16/226,1411.一种自动起飞系统，包括：
航空器上的机载惯性传感器，所述机载惯性传感器被配置成感测所述航空器的指向方向；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成在起飞横滚期间生成虚拟中心线基准，所述虚拟中心线基准指示所述航空器随着它跟随跑道中心线的轨迹，所述处理器还被配置成比较所述航空器的指向方向与所生成的虚拟中心线基准之间的偏差并且自动地输出致动器控制信号，所述致动器控制信号使航空器指向方向符合所生成的虚拟中心线基准。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所生成的虚拟中心线基准是响应于从以下各项中的任一个或全部获得的数据而生成的：差分全球定位系统、地基增强系统、仪器着陆系统、定位器和多光谱图像处理系统。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个处理器能够确定所述数据是否足够以比较所生成的虚拟中心线基准的值和所述当前指向方向的值，或者是否需要附加输入。


4.根据权利要求3所述的处理器，其中，所述处理器还被配置成在针对所述起飞横滚的对准期间基于补充输入来执行控制信号指令。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置成当所述处理器确定惯性传感器指示所述航空器的当前指向方向与所述中心线基准对准时，继续进行自动中心线基准跟踪。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置为在起飞横滚期间存储所述航空器的当前指向方向的序列，并且在惯性传感器感测到所述航空器的指向方向已偏离所述基准时，向所述致动器发送控制信号以提供校正。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成接收来自惯性传感器的在所述起飞横滚期间重复地更新所述航空器当前指向方向的反馈信号。


8.一种用于自动地控制航空器的方法，所述方法包括：
(a)生成指示手动转向的航空器在起飞横滚的初始部分期间的轨迹的虚拟中心线基准；以及
(b)自动地控制所述航空器的航向，使得所述航空器当在所述起飞横滚的后面的部分上时跟随所述虚拟中心线基准的轨迹。


9.根据权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·凯斯藤巴赫，鲁兹·古斯塔沃·梅代罗斯·卡内罗，帕特里斯·隆东·格德斯，乔斯·罗伯特·费雷拉·德卡玛戈·克拉克·赖斯，鲁本斯·蒙泰罗·德索萨朱尼尔，纳尔森·巴尔博萨，
申请(专利权)人：埃姆普里萨有限公司，
类型：发明
国别省市：巴西;BR