以改变航向为目的的驾驶飞行器的方法及该方法在水平绕过一个区域上的应用技术

为了改变方向的目的驾驶飞行器，飞行器（１）跟随路径的第一直线部分（Ｒ１），以便通过路径的两部分（Ｒ１、Ｒ２）的交会点（Ａ）与第一路径部分（Ｒ１）构成预定的角度（θ）的路径的第二直线部分（Ｒ２）会合，按照本发明专利技术的方法包括飞行器（１）计算与跟随通过所述交会点（Ａ）的弯曲的改变方向航线（１７），该航线的转弯中心（Ｏ）位于由路径的两部分（Ｒ１、Ｒ２）构成的角（θ）的内角分角航线（３）上。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及沿航线驾驶飞行器的方法，该航线包括定义方向改变的路径的两个不成一直线的段，并强制要求飞越两段的公共点。它具体但不局限于应用在沿路径驾驶航空器上，该路径通常由一组用航线的直线段连接的过渡点定义，这些过渡点或“航线点”表示方向的改变。这些方向的改变通常必须以预定的转弯半径进行，例如，以保持滚动角不变的方式作为航空器的速度的函数变化的转弯半径。为了遵照预定的转弯半径，因此必须在过渡点之前开始转弯，在这一情况中航空器将位于计划的转弯内侧；或者在飞越过渡点的时刻上转弯，在这一情况中，航空器在飞越过渡点之后将位于计划的转弯外侧，而随后必须沿旨在与初始计划的路径会合的航线飞行。在第二种情况中，如图4中所示，在其改变方向Δψ期间，在飞越过渡点的时刻上，航空器明显偏离计划的路径R1、R2，并且甚至离开它相对大的距离d，这一方面导致相对大的延长航线而另一方面对于管制与航空控制又是不希望的(依照可变水平宽度边界)。本专利技术的目的为消除这些缺点。为了这一目的，提出了以改变方向为目的的驾驶飞行器的方法，该飞行器沿路径的第一直线部分航行以便与通过两部分的交点与该路径的第一部分构成预定的角度的第二直线部分会合。按照本专利技术，这一方法的特征在于包括计算与跟随通过所述交会点的弯曲的改变方向的航线，其转弯中心位于这两部分路径所构成的内角分角线上。与图4所示的先有技术航线相比，这一改变方向航线提供许多优点。因为它有可能节省若干秒(对于90转弯高达35秒或4.5海里)。它从路径的直线部分所定义的计划路径偏离较少(小于传统的过渡航线产生的偏离的30％)，对于管制与航空控制这是可观的好处。它在连接在一起的转弯中(如果路径段较短时，它们是拐来拐去的)还带有较少转折点的危险。此外，如将这一改变方向航线与传统的由位于转弯内侧与路径的两部分相切的曲线组成的航线相比，可看到按照本专利技术的航线比传统航线偏离路径部分较少。有利地，按照本专利技术的方法包括计算与跟随分别在路径第一部分与改变方向航线之间及后者与路径的第二部分之间的两部分弯曲的连接航线，这两部分连接航线具有与改变方向航线相同的转弯半径，并且是分别与后者及这两部分路径相切的。本专利技术还涉及将改变方向方法应用在多边形区域的各角上而避开静止的多边形区域。这是因为在某些情况中，已经证明有必要绕过禁止进入的区域。尤其是在禁止飞越诸如军事区域国家的空域区时会出现这些情况。这一避开方法的目的在于尽可能少地减少要航行的距离来确定要跟随的新路径。为此目的，该方法包括下述步骤-通过用一系列线段逼近该区域的轮廓及消除凹入点与过份短的线段而用凸多边形来建立要避开的区的轮廓的模型，-相对于建模的区域定位计划的路径，-计算退出与返回到计划的路径的左侧与路径的右侧部分，与计算的路径形成预定的角度并与最接近计划的路径的多边形顶点会合，以便得到由路径的退出与返回部分及分别连接左侧与右侧退出与路径的返回过渡部分的建模的轮廓部分构成的两条避开路径、左侧与右侧，以及-选择两条避开路径之一、左侧或右侧。依靠这些措施，所跟随的航线尽可能靠近该区域的边界通过但不进入这一区域。下面参照附图以非限制性示例的方式描述按照本专利技术的实施例，附图中附图说明图1用图形表示航空器机载的使之有可能实现按照本专利技术的避开方法的电子设备；图2用图形示出实现本避开方法所执行的算法；图3示出位于航空器路径上的禁飞区，以便展示该避开方法；图4用图形表示按照先有技术的两段路径之间的过渡航线；图5示出用按照本专利技术的导航方法计算的改变方向航线；以及图6示出在两次靠近的方向改变的情况中的优化过渡航线。如图1中所示，按照本专利技术的避开方法是特别设计成用航空器的机载计算机4执行的，该计算机用称作“飞机总线”的数据传输总线5耦合在包含自动驾驶仪14及导航设备16的导航装置、诸如数据链路等数据传输装置15、以及包含控制部件及装在驾驶舱中的诸如显示屏7及扬声器8等发信号部分的人/机接口装置(MMI)6上。以已知的方式，自动驾驶仪14包括存储器，其中记录有由一系列起飞点与目的地点之间的直线段及使得一个段有可能连接在另一段上的过渡航线构成的飞行器的计划航线。数据传输装置15能够接收例如用其名字指示的暂时禁止飞越的空区的信息。此外，计算机4例如耦合在地理导航数据库9上，其中具体存储有该航空器正常飞越的地区的空域的轮廓。也有可能航空器的驾驶员本人用人/机接口6输入禁飞区的轮廓。图2中所示的算法是由航空器的机载计算机4执行的。它包含首先采集由数据传输装置15及驾驶员用人/机接口装置6提供的数据(步骤21)。当接收到关于禁止穿过的空域的信息时，计算机4便相对于禁飞区定位由计划的飞行计划确定的路径。为了做到这一点，当所接收的信息没有用该区域的轮廓的定义补充时，计算机4将在其数据库9中搜索这一信息并访问例如存储在自动驾驶仪14中的计划的飞行计划的定义(步骤22)。如果航空器不会进入禁飞区，通过返回到算法的起点20继续分析数据传输装置15及MMI6提供的信息。在相反的情况中，在步骤23中计算机4向显示器7发出报文以便警告驾驶员航空器1要经过的路径2穿过禁飞区10(图3)。这一信息可用在屏幕7上显示飞越区域的地图，上面叠加禁飞区及其特征的可能程度的指示来补充。接着，计算机触发避开航线的计算(步骤24)，它包括首先建立禁飞区10的轮廓的模型。这一建模包含将区域10的轮廓近似成多边形，然后消除多边形的凹入顶点与过份短的边，以便得出完全凸的多边形11。接着必须确定退出计划的路径的左侧B1-B2与右侧A1-A2路径部分以便避开禁飞区10。为了这一目的，计算机4相对于区10的模型轮廓定位计划的路径2。取决于飞越区中现行的航空规定，路径的这些部分偏离计划的路径245度或30度的预定角度α，并且分别与多边形11的点B2、A2会合，这两个点在计划路径2进入多边形11的进入点2两侧之一上最靠近计划路径2。然而，可证明当航空器1位于太靠近禁飞区10时，不可能确定路径的退出部分。这一情况出现在有可能避开该区域的从初始路径退出的角度大于预定角度α时。出现这一情况时，计算机4执行从步骤29开始的算法，在那里触发显示报文“自动避开不可能”。在相反的情况中，计算机4接着确定返回到计划的路径2的左侧B3-B4与右侧A3-A4路径部分。这些路径部分在角度α上与计划的路径会合，并且在计划路径2从多边形11的出口点Z’的两侧之一上分别在最靠近计划路径2的点B3、A3上连接在多边形11上。为了全面确定避开禁飞区10的右侧A1-A4及左侧B1-B2路径，接着只要将路径的右侧A1-A2与左侧B1-B2退出部分通过分别连接点A2与A3、及点B2与B3的多边形11的轮廓部分A2-A3、B2-B3分别连接在路径的右侧A3-A4与左侧B3-B4返回部分上即可。由于右侧A1与左侧B1路径退出点可以是不同的，到计划路径的右侧A4与左侧B4返回点也一样，重构具有相同的端点的避开路径是重要的。从而，如果如图3中所示A1比B1更靠近该区，便将线段B1-A1加在右侧航线A1-A2-A3-A4上。类似地，如果返回点B4比A4更靠近该区，便将线段B4-A4加在左侧航线B1-B2-B3-B4上。接着必须选择这样确定的两条避开路径，右侧A1-A4与左侧B1-B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以改变航向为目的驾驶飞行器的方法，飞行器（１）跟随第一路径直线部分（Ｒ１），通过两部分路径（Ｒ１、Ｒ２）的交会点（Ａ）以便与和第一部分路径（Ｒ１）构成预定的角度（θ）的第二直线部分路径（Ｒ２）会合，其特征在于，该方法包括由飞行器（１ ）计算与跟随通过所述交会点（Ａ）的弯曲的改变方向航线（１７），其转弯中心（Ｏ）位于两部分路径（Ｒ１、Ｒ２）构成的角（θ）的内角分角线（３）上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：居伊德凯尔，
申请(专利权)人：塞克斯丹航空电子公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]