用于运行飞行器的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于运行飞行器(1)的方法，其中，对于飞行器(1)的预先确定的轨迹(NT)确定包络所述轨迹(NT)的空间，所述空间包括内部的第一空间(V1)和外部的第二空间(V2)，所述第二空间(V2)包围第一空间(V1)，所述第一空间(V1)由多个第一单空间(TVi)组成，并且所述第二空间(V2)由一定数量的第二单空间组成，单空间(TVi)是根据所述轨迹(NT)每个点处基于飞行器(1)在相应时刻的实际飞行状态计算的。器(1)在相应时刻的实际飞行状态计算的。器(1)在相应时刻的实际飞行状态计算的。

【技术实现步骤摘要】
用于运行飞行器的方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种根据方案1所述的用于运行飞行器的方法、一种根据方案11所述的用于运行飞行器的系统以及一种根据方案13所述的相应地装备的飞行器。

技术介绍

[0002]在欧洲，对于飞行器的运行，特别是UAV(Unmanned Aerial Vehicles，无人驾驶飞机)，是根据定量计算方法来确定一项任务许可的空域的边界。这个方法使用纯静态的，就是说固定地预先规定的空间，这个空间根据较为保守的假设条件来计算。整个任务范围必须保持在事先确定的空间之内，就是说即使当任务失控时也必须如此。
[0003]对于由人类飞行员控制的飞行，可以使用所谓的“空中隧道(Tunnels in the Sky)”，以便使得人类飞行员更容易地沿预先确定的轨迹或航轨飞行，例如用于实现精确着落。这种“空中隧道”连同飞行器相对于基准轨迹的相对位置一起通过适当的显示器向飞行员显示。
[0004]传统的“地理围栏设定(Geocaging)”包括，将飞行运行限制在许可的地理“空间”内，即确定的(空域)范围，即所谓的“地理围栏”上；就是说将UAV的运行限制于在这个范围之内的任务。只有当存在越过所述范围的外边界的风险时，才对在飞行区内部飞过的确定的轨迹进行考察。但对于在复杂环境(例如城市、山区、群岛区域等)中的任务或在受控制的空域中的任务，通常实际上无法确定较大的连贯的运行区域，在所述运行区域之内，UAV可以自由运动。替代于此，必须尽可能精确地飞过事先开放/许可的航轨(设定轨道)或提早对与计划的航轨的偏差做出反应。如果偏离目标轨迹的程度超过预期，就会导致UAV不再能飞过轨迹确定的部段或不再能飞抵确定的起飞/降落场(所谓的垂直升降机场)。

技术实现思路

[0005]因此，有必要给出一种用于运行飞行器的方法和系统，利用所述方法和系统，即使在困难或复杂的飞行环境中也可以实现尽可能自由的飞行运动，特别是UAV，但或者也可以是有人驾驶的飞行器。
[0006]本专利技术通过根据方案1的方法、根据方案11的系统和根据方案13的飞行器来实现所述目的。
[0007]有利的改进方案在从属方案中限定。
[0008]根据本专利技术，一种用于运行飞行器的方法设定，对于飞行器的预先确定的轨迹或航轨确定包络所述轨迹的空间，所述空间包括内部的第一空间和外部的第二空间，所述第二空间包围第一空间，优选地是在3D空间的每个垂直于所述轨迹的平面中确定所述空间，所述第一空间由多个第一单空间组成，并且所述第二空间由一定数量的第二单空间组成，在所述轨迹每个点处基于飞行器在相应时刻的实际飞行状态的参数来计算单空间。
[0009]以这种方式，可以定义轨道跟随/循迹(Bahnfolge)的性能的指标，根据飞行物理参数实现这些指标，并且连续地监控所述轨道跟随，从而即使在困难或复杂的飞行环境中
也能实现尽可能自由的飞行运动。这个可能性与是有人驾驶还是无人驾驶地实施飞行器的运行无关地存在。
[0010]根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种用于运行飞行器的系统，所述系统具有地理围栏模块，所述地理围栏模块用作空间确定模块，所述空间确定模块设置在飞行器机上或设置在地面，在第二种情况下所述空间确定模块通过与数据链路与飞行器连接，所述空间确定模块被配置为，基于正常运行轨迹，即预先计划的航轨，确定执行根据本专利技术的方法所需的空间，并且为此目的，所述空间确定模块至少获得飞行器的当前位置、当前速度和当前航向即飞行方向作为输入数据。
[0011]根据本专利技术的飞行器的特征在于，所述飞行器装备有根据本专利技术的用于运行飞行器的系统。
[0012]对于每个轨迹计算上面所述的空间形式的地理围栏，所述地理围栏由所谓的飞行地域(第一空间)和所谓的应急空间(第二空间)计算，并且所述地理围栏以沿所述轨迹的相应正常运行飞行状态为基础。当在线计划轨迹的情况下，优选地在飞行时间计算所述地理围栏，如果是在飞过规划的轨迹之前，也可以在任务开始之前进行地理围栏的计算。
[0013]所述地理围栏包括第一分空间或单空间以及第二分空间，所述第一分空间或单空间描述飞行器的轨道序列品质，在所述第二分空间中可以或必须执行所谓的补救或应急措施，以便使飞行器当前的航轨朝返回计划的轨迹的方向修正。
[0014]基于实际飞行状态的参数进行所述空间的计算，如优选地基于(计划的)速度、飞行高度、轨道角或其他因素(例如天气条件)进行计算。
[0015]在本专利技术的另一个设计方案中，也可以对UAV的飞行方向加以考虑。由此，不再没有方向性地缩放所述空间。因此，地理围栏的沿飞行方向的边界与例如平行或反向于飞行方向的边界相比可以归入更重要的级别。以这种方式，飞行地域(Flight Geography)和应急空间(Contingency Volumen)在飞行方向上的延展尺寸可以大于反向于飞行方向或沿侧向方向的延展尺寸。
[0016]优选地，在飞行期间检查飞行器是否仍处于围绕正常运行轨迹或基准轨迹的地理围栏之内。如果飞行器离开飞行地域(第一空间)，优选地采取应对措施，以便对任务进行补救。如果相反飞行器离开应急空间(第二空间)，则优选地终止任务，并且最优选地采取应急措施，如立即进行预防性着陆，以便保护人员和/或物资。
[0017]这里，优选地区分为两个运行方式：在有人驾驶运行时，飞行地域和应急空间作为“空中隧道”的扩展，在飞行员显示器(例如平视显示器(HUD))中向飞行员显示。在偏离飞行地域时，则例如(在视觉上和/或用声音)要求飞行员，返回本来的轨迹；此外，优选地还通知USSP(U
‑
Space服务供应商)。在偏离应急空间时，优选地要求马上进行预防性着陆。这意味着，在这种情况下，终止任务并且在最近的备用机场进行着陆。此外，对于所谓的防冲突措施提高该飞行器的优先权(类似于例如在着陆过程中无线电失效的情况下，为了避免和解决在多个空中交通参与者的航轨之间的冲突，采取的冲突避免措施和冲突解除措施)。
[0018]相反，如果存在无人驾驶运行，并且飞行器飞到应急空间，则可以自动触发所谓的机动恢复(引导飞行器返回飞行地域)或者请求由远程驾驶接管控制，所述远程驾驶例如位于飞行控制中心处的飞行员。优选地附加地通知运营商和空中交通管理机关。在离开应急空间时启动其他措施或由远程驾驶接管控制(如果还没有进行，见上文)。
[0019]附加或备选地可能的是，可以进行的是，改变调控策略(例如退回到更稳定和/或低性能的调节器)或转移到对航行性能具有较低要求的路线，由此可以使飞行器尽可能继续完成其任务。
[0020]通过实现所述空间，可以实现对循迹性能(Trackingperformance)连续和可回溯的监控，这种监控为此可以在视觉上向飞行员显示。循迹性能或者也称为轨道跟随性能描述了飞行器能够以怎样的精度遵循预先规定的轨道。所述循迹性能通常通过航行误差(就是说确定自身位置时的不精确性)和飞行技术上的误差(控制器或飞行员遵循设定轨道的不精确性)来确定。必须监控所述轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于运行飞行器(1)的方法，其中，对于所述飞行器(1)的预先确定的轨迹(NT)确定包络所述轨迹(NT)的空间，所述空间包括内部的第一空间(V1)和外部的第二空间(V2)，所述第二空间(V2)包围所述第一空间(V1)，所述第一空间(V1)由多个第一单空间(TVi)组成，并且所述第二空间(V2)由一定数量的第二单空间组成，在所述轨迹(NT)每个点处基于飞行器(1)在相应时刻的实际飞行状态的参数(v
i
)计算单空间(TVi)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数包括以下影响量中的至少一个：飞行器(1)计划的速度(v)、飞行高度、轨道角度、天气条件，特别风强和风向、在失控时飞行器的最坏情况下的行为和在相应时刻恢复机动的可执行性。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在考虑所述飞行器(1)的飞行方向的情况下计算所述单空间(TVi)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在飞行时间计算所述单空间(TVi)。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在所述飞行器(1)的任务开始之前计算所述单空间(TVi)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在飞行期间持续地检查，所述飞行器(1)是否处于所述空间之内，特别是是否处于所述第一空间(V1)之内。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，当确定所述飞行器(1)离开所述第一空间(V1)时，开始恢复机动；和/或当确定所述飞行器(1)离开所述第二空间(V2)时，进行当前任务的终止并采取应急措施，如立即开始预防性着陆。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在所述飞行器(1)有人驾驶的运行的情况下，在显示器中，特别是在平视显示器中用图形向所述飞行器(1)机上的飞行员显示所述第一空间(V1)和所述第二空间(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：沃科波特有限公司，
类型：发明
国别省市：