飞行期间飞行器的规避和飞行器尾迹制造技术

提供一种航空电子系统、飞行器和方法。一种用于目标飞行器的航空电子系统包括闯入飞行器检测装置和处理器。所述处理器被编程为：使用所述闯入飞行器检测装置识别闯入飞行器；预测所述闯入飞行器的未来路径；估计所述闯入飞行器沿着所述未来路径在未来时间点产生的尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征；利用所述目标飞行器在每个所述未来时间点的潜在位置，计算潜在轨迹；比较在每个所述未来时间点所述潜在位置与所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，以识别尾迹冲突；以及基于所述尾迹冲突，操纵所述目标飞行器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行期间飞行器的规避和飞行器尾迹相关申请的交叉引用本申请要求2018年8月27日递交的，名称为“AVOIDANCEOFAIRCRAFTANDAIRCRAFTWAKEDURINGFLIGHT”的美国临时专利申请No.62/723,224的优先权，其全部公开、附图和附录通过引用包括在此。
本公开总体上涉及规避飞行器尾迹紊流涡流，并且更具体地涉及一种飞行器系统，其预测未来尾迹紊流涡流并将涡流评估为飞行的潜在障碍。
技术介绍
本部分提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。现代飞行器包括一系列不同的保护系统，比如地形规避和警报系统(terrainavoidanceandwarningsystem,TAWS)。TAWS是机载保护系统的例子，其被设计为检测何时飞行器处于至静态物理物体(比如地面，或地面安装的结构，如建筑物或通信塔)的预定接近度内并发出警告。飞行器通常具有若干能够估计高度的系统，可以从其计算或推出地面以上的高度。典型的TAWS装置采用机载数据库系统，该机载数据库系统将飞行器纬度-经度(lat-lon)位置与存储的地面标高相关联。GPS系统(或其他导航参考系统)提供飞行器的当前纬度-经度位置，该纬度-经度位置用于访问数据库以查看飞行器位置或飞行器飞行路径上的地面标高。如果飞行器的飞行路径使飞行器太靠近地面(或架设在地面上的结构)，那么TAWS会警告飞行员，并且还可调用形成飞行器保护系统的一部分的其他安全系统或自动驾驶系统。飞行的另一潜在障碍是其他飞行器在飞行中产生的尾迹紊流。尾迹紊流包括扰乱飞行中飞行器的尾迹中空气的若干成分。在这些成分中，翼尖涡流或尾迹涡流一般消散得最慢，且在产生尾迹的飞行器飞走之后对其他飞行器有危险的时间最长。尾迹涡流源自于将飞行器提升起来的力。来自机翼下表面的高压空气绕着翼尖流动至机翼上方的较低压力区域。较高压力空气移动至较低压力区域产生从机翼流出的一对反向旋转涡流。当从飞行器后面观看时，右翼涡流逆时针旋转，左翼涡流顺时针旋转。飞行器后方的该旋转空气区域是发生尾迹紊流的地方。涡流的强度(比如旋转速度和尺寸)一般由产生涡流的飞行器的配置、重量、翼展和速度来决定。因为这些涡流存在于生成涡流的飞行器的后面，传统的尾迹规避技术依赖于飞行员来考虑生成涡流的飞行器过去去了什么地方，从而知道什么区域可能含有尾迹涡流，并且尝试避开这些区域。尽管该回应式的尾迹规避能奏效，然而其取决于飞行员知道其他飞行器在哪里，以及这些飞行器的尾迹涡流可能在哪里行进。因此，存在改进的空间。此外，通过以下结合附图和前述
和
技术介绍
进行的详细描述和所附权利要求，本专利技术的其他期望特征和特性将变得明显。
技术实现思路
提供一种航空电子系统、飞行器和方法。在一个实施方式中，一种用于目标飞行器的航空电子系统包括：闯入飞行器检测装置和处理器。所述处理器被编程为：使用所述闯入飞行器检测装置识别闯入飞行器；预测所述闯入飞行器的未来路径；估计所述闯入飞行器沿着所述未来路径在未来时间点产生的尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征；利用所述目标飞行器在每个未来时间点的潜在位置，计算潜在轨迹；比较在每个未来时间点所述潜在位置与所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，以识别尾迹冲突；以及基于所述尾迹冲突，操纵所述目标飞行器。在另一实施方式中，一种目标飞行器包括：闯入飞行器检测装置和处理器。所述处理器被编程为：使用所述闯入飞行器检测装置识别闯入飞行器；预测所述闯入飞行器的未来路径；估计所述闯入飞行器沿着所述未来路径在未来时间点产生的尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征；利用所述目标飞行器在每个未来时间点的潜在位置，计算潜在轨迹；比较在每个未来时间点所述潜在位置与尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，以识别尾迹冲突；以及基于所述尾迹冲突，操纵所述目标飞行器。在又一实施方式中，一种在目标飞行器中规避尾迹紊流的方法包括：使用闯入飞行器检测装置识别闯入飞行器；预测所述闯入飞行器的未来路径；估计所述闯入飞行器沿着所述未来路径在未来时间点产生的尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征；利用所述目标飞行器在每个未来时间点的潜在位置，计算潜在轨迹；比较在每个未来时间点所述潜在位置与所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，以识别尾迹冲突；以及基于所述尾迹冲突，操纵所述目标飞行器。附图说明本文描述的附图仅用于示出所选实施方式，而非所有可能的实现方式。因此，对附图的特定选择不意在于限制本公开的范围。图1是示出根据各种实施方式的飞行器在尾迹障碍物附近飞行的示意图；以及图2是示出图1的飞行器的航空电子系统的简化图；图3是示出根据各种实施方式的图2的航空电子系统的操作的示意图；以及图4是示出根据各种实施方式的图2的航空电子系统执行的方法的流程图。具体实施方式以下详细描述本质上仅是示例，并且不意在限制应用和使用。另外，无意于受之前
、
技术介绍
、
技术实现思路
简要或以下详细说明中提出的任何明示或暗示的理论的限制。通常，本文描述的实施方式提供一种算法，通过该算法目标飞行器可预测与闯入飞行器可能产生的或者可能还没产生的尾迹涡流的未来冲突。该算法可预测闯入飞行器产生的尾迹涡流的路径和未来位置。然后通过对目标飞行器可能飞行的潜在路径进行建模，该算法可预测潜在路径是否与要产生的尾迹涡流冲突。预测冲突允许目标飞行器放弃不利的潜在路径和选择有利的目标飞行器经历的紊流减少的不同潜在路径。可以实现尾迹涡流预测的系统的示例所公开的尾迹涡流预测系统可被实现为飞行路径预测技术的一部分，以提供统一的全包线保护，其在整个系列的飞行器飞行条件工作以应对全系列的不同类型危险。使用动能模型从飞行器的当前情况持续计算飞行路径预测。计算多个预测轨迹，每个代表不同的逃避路线，在达到危险的阈值或触发点时，该逃避路线会规避危险。该系统考虑不同类型的危险，一些涉及飞行器固有属性，比如速度和高度极限，一些涉及外部担忧，比如地形和物体规避。所公开的飞行器飞行包线保护系统被设计为在所有这些威胁包线边界工作。尽管计算了多个轨迹，然而该包线保护系统持续估计并弃用在飞行器的当前情况下不可行的轨迹。弃用的轨迹被系统视为不可行，除非飞行器的情况变化，使得弃用的轨迹又变得可行。所公开的保护系统在后台工作，并且不会凌驾于飞行员的权限之上或篡夺飞行员的权限，直至仅留有一个可行的预测轨迹(所有其他预测轨迹都被弃用)，并且触发了威胁。在这种情况下，该保护系统自动部署自动驾驶机构，从而采取规避动作，以规避危险情况。该保护系统还可以向飞行员生成警告，但是一旦留有的一个可行轨迹达到触发点，优选地不依赖于飞行员来采取恢复动作。优选地，该预测性包线保护系统被配置为提供非二元系列的恢复动作，包括在该系列的一端的乘客安全软驾驶恢复，以及在该系列的另一端的硬恢复。当需要避免紧急威胁时，该系统触发硬恢复。在有更多时间来恢复的不那么极端的情况下，该系统触发软恢复，即乘客安全平滑恢复。当触发该软恢复时，该系统会可选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于目标飞行器的航空电子系统，所述航空电子系统包括：/n闯入飞行器检测装置；以及/n处理器，其被编程为：/n使用所述闯入飞行器检测装置识别闯入飞行器；/n预测所述闯入飞行器的未来路径；/n估计沿着所述闯入飞行器的过去、现在和未来路径所述闯入飞行器在过去、现在和未来时间点产生的尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征；/n利用所述目标飞行器在过去、现在和未来时间点中的每个时间点的潜在位置，计算潜在轨迹；/n比较在过去、现在和未来时间点中的每个时间点所述潜在位置与所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，以识别尾迹冲突；以及/n基于所述尾迹冲突，操纵所述目标飞行器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180827 US 62/723,2241.一种用于目标飞行器的航空电子系统，所述航空电子系统包括：
闯入飞行器检测装置；以及
处理器，其被编程为：
使用所述闯入飞行器检测装置识别闯入飞行器；
预测所述闯入飞行器的未来路径；
估计沿着所述闯入飞行器的过去、现在和未来路径所述闯入飞行器在过去、现在和未来时间点产生的尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征；
利用所述目标飞行器在过去、现在和未来时间点中的每个时间点的潜在位置，计算潜在轨迹；
比较在过去、现在和未来时间点中的每个时间点所述潜在位置与所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，以识别尾迹冲突；以及
基于所述尾迹冲突，操纵所述目标飞行器。


2.根据权利要求1所述的航空电子系统，其中所述处理器被编程为：通过沿着所述闯入飞行器的过去、现在和未来路径生成在每个时间点所述闯入飞行器处的所述尾迹涡流的新估计部分，来至少部分地估计所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征。


3.根据权利要求2所述的航空电子系统，其中所述处理器被编程为：通过使所述尾迹涡流的之前估计部分的尺寸增加并使其强度降低，并且基于其预测轨迹调整所述尾迹涡流的位置，来至少部分地估计所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征。


4.根据权利要求1所述的航空电子系统，其中所述闯入飞行器检测装置是被配置为从所述闯入飞行器接收路径意图数据的协同规避通信系统，并且其中所述处理器被配置为基于所述路径意图数据预测所述闯入飞行器的未来路径。


5.根据权利要求1所述的航空电子系统，其中所述处理器还被编程为：响应于识别出所述尾迹冲突，将所述潜在轨迹标记为不利轨迹。


6.根据权利要求5所述的航空电子系统，其中所述处理器还被编程为：当所述潜在轨迹是要被标记为不利的多个潜在轨迹中最后的轨迹时，至少部分地通过响应于将所述潜在轨迹标为不利来驾驶所述目标飞行器，来基于所述尾迹冲突，操纵所述目标飞行器。


7.根据权利要求1所述的航空电子系统，其中所述处理器被编程为：通过基于风矢量调整所述尾迹涡流的之前估计部分的位置，来至少部分地估计所述尾迹涡流的位置特征。


8.根据权利要求1所述的航空电子系统，还包括限定所述目标飞行器的潜在障碍的位置的障碍数据结构，并且其中所述处理器还被编程为：将所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，作为与过去、现在和未来时间点中的每个时间点相关联的位置，存储在所述障碍数据结构中。


9.一种目标交通工具，包括：
闯入交通工具检测装置；以及
处理器，其被编程为：
使用所述闯入交通工具检测装置识别闯入交通工具；
预测所述闯入交通工具的过去、现在和未来路径；
估计所述闯入交通工具沿着过去、现在和未来路径在时间点产生的尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征；
利用所述目标交通工具在过去、现在和未来时间点中的每个时间点的潜在位置，计算潜在轨迹；
比较在过去、现在和未来时间点中的每个时间点所述潜在位置与所述尾迹涡流的强度、尺寸和位置特征，以识别尾迹冲突；以及<...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·兰德斯，凯文·普洛瑟，
申请(专利权)人：湾流航空航天公司，
类型：发明
国别省市：美国;US