專利名稱：基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于民用飛機(jī)飛行控制、導(dǎo)航、引導(dǎo)和人機(jī)互動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及民用飛 機(jī)飛行管理系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
飛行管理系統(tǒng)是民用飛機(jī)自動(dòng)化飛行系統(tǒng)中的頂層管理者。它通過利用內(nèi)置在飛 行管理系統(tǒng)中的飛機(jī)性能和導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的參數(shù)，根據(jù)飛行人員的輸入，生成飛行計(jì)劃；通過 與自動(dòng)控制、自動(dòng)油門和飛行顯示系統(tǒng)的交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)飛行功能，引導(dǎo)完成飛行計(jì)劃。與其他航空電子系統(tǒng)一樣，飛行管理系統(tǒng)需要通過適航認(rèn)證程序，才能裝上民航 飛機(jī)。民航適航認(rèn)證準(zhǔn)則主要由美國制定，為此，國際通行的飛行管理系統(tǒng)執(zhí)行美國ARINC 公司頒布的ARINC702FMCS (飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng))設(shè)計(jì)規(guī)范。該規(guī)范所定的飛行管理系統(tǒng) 功能描述如下飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供導(dǎo)航、飛行計(jì)劃、水平和垂直引導(dǎo)、性能優(yōu)化和預(yù)測(cè)、空 地?cái)?shù)據(jù)鏈、經(jīng)由電子飛行信息系統(tǒng)和多功能控制顯示的飛行人員接口。導(dǎo)航功能使用各種資源提供的輸入數(shù)據(jù)，確定飛機(jī)位置和速度。飛行計(jì)劃功能提 供從起點(diǎn)到目的地(或備用機(jī)場)的航路點(diǎn)、航路、飛行高度層、起飛程序和到達(dá)程序序列。 計(jì)算機(jī)中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫包括飛行空域內(nèi)和每個(gè)飛行計(jì)劃元素標(biāo)識(shí)相關(guān)的必要數(shù)據(jù)。水平引 導(dǎo)計(jì)算根據(jù)飛行計(jì)劃定義的大圓路徑、大圓路徑之間的過渡路徑、預(yù)置真航向或磁航向進(jìn) 行。垂直引導(dǎo)計(jì)算根據(jù)指定航路點(diǎn)高度、存儲(chǔ)或計(jì)算的剖面定義進(jìn)行。軌跡預(yù)測(cè)功能預(yù)測(cè) 飛行計(jì)劃中包括計(jì)算航路點(diǎn)比如最高爬升點(diǎn)和最高下降點(diǎn)在內(nèi)的每個(gè)待飛航路點(diǎn)的距離、 時(shí)間、速度、高度和飛機(jī)總重。性能計(jì)算功能的提供優(yōu)化垂直和速度剖面，將飛行成本最小 化或使飛行滿足相關(guān)準(zhǔn)則和限制條件。空地?cái)?shù)據(jù)鏈功能為航空公司運(yùn)營部和空中交通服務(wù) 提供雙向數(shù)據(jù)通信。多功能控制顯示單元是飛行人員與飛行管理系統(tǒng)之間的人機(jī)接口。它 向計(jì)算機(jī)傳輸飛行人員的按鍵命令，在屏幕上顯示計(jì)算機(jī)的響應(yīng)數(shù)據(jù)。電子飛行儀表系統(tǒng) 顯示相應(yīng)的指令、控制和引導(dǎo)數(shù)據(jù)，即主飛行顯示器上顯示指令和參考數(shù)據(jù)，在導(dǎo)航顯示器 上顯示飛行計(jì)劃地圖，以及地速、風(fēng)等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。飛行管理系統(tǒng)的操作流程如下(1)飛行準(zhǔn)備階段激活系統(tǒng)，輸入航行參數(shù)，制定飛行計(jì)劃。(2)地面滑行階段飛行管理系統(tǒng)不參與控制，只是顯示飛行計(jì)劃。(3)起飛階段飛行管理系統(tǒng)不參與控制，根據(jù)飛行人員要求，顯示飛行計(jì)劃、起 飛參考參數(shù)等。(4)爬升、巡航、下降和進(jìn)近階段飛行人員選擇自動(dòng)飛行功能后，由飛行管理系 統(tǒng)全權(quán)控制飛行。(5)著陸階段飛行管理系統(tǒng)配合自動(dòng)著陸系統(tǒng)例如儀表著陸系統(tǒng)，引導(dǎo)飛機(jī)完 成自動(dòng)著陸。飛行管理系統(tǒng)作為航空電子設(shè)備的頂層系統(tǒng)，實(shí)時(shí)管理飛行全過程，要求具有極高的安全性能，必須通過嚴(yán)格的適航認(rèn)證。美國ARINC公司頒布的ARINC702 FMCS飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范始于半個(gè)世 紀(jì)之前，即上世紀(jì)的70年代，當(dāng)時(shí)的機(jī)場飛機(jī)起降數(shù)量以及主干線的交通流量遠(yuǎn)不如現(xiàn)在 繁忙，飛行活動(dòng)的組織以事先計(jì)劃作為管理基礎(chǔ)；同時(shí)，囿于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是顯 示互動(dòng)技術(shù)的缺乏，它只能按序完成上述(1)到(5)階段的工作。如今，計(jì)算機(jī)與相關(guān)人機(jī)互動(dòng)技術(shù)得到高速發(fā)展；此外，世界范圍內(nèi)，航空交通流 量持續(xù)增長，各大機(jī)場普遍出現(xiàn)起降容量飽和問題，包括我國在內(nèi)的許多都市都在進(jìn)行增 加新的機(jī)場、機(jī)場擴(kuò)建、增加多條跑道等措施，但從長遠(yuǎn)角度看，這些設(shè)施的擴(kuò)充很快會(huì)達(dá) 到其地理?xiàng)l件的極限，并且，機(jī)場容量的增加，導(dǎo)致國內(nèi)外的航路主干線上的飛行流量越來 越繁忙，航班延誤、“計(jì)劃不如變化快”成為世界各國航空運(yùn)輸日常運(yùn)行中的普遍現(xiàn)象。例 如，上海至北京的航空運(yùn)輸以“京滬快線”為特色，無論購買哪一家航空公司的客票，旅客都 可以承擔(dān)“京滬快線”的五家航空公司之間任意簽轉(zhuǎn)改乘。旅客改乘后，原有的飛機(jī)重量、 配重、起飛著陸性能和油耗等都受到影響，必須重新核對(duì)，這就導(dǎo)致飛行計(jì)劃的臨時(shí)變更。隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，這種運(yùn)行方式在我國正在得到推廣。例如國航的“北 京-成渝地區(qū)快線”、云南推出的“穿梭快線”(以云南為基礎(chǔ)，面向全國，輻射東南亞和南亞 區(qū)域航線網(wǎng)絡(luò))、和即將推出的上海虹橋樞紐的長三角城市機(jī)場群概念。但是，飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域仍延續(xù)傳統(tǒng)的ARINC702標(biāo)準(zhǔn)，即以預(yù)先制定飛行 計(jì)劃作為飛行管理的基礎(chǔ)，這就造成了飛行管理系統(tǒng)無法滿足實(shí)際運(yùn)行需求的矛盾。歐美國家的機(jī)場和航路管理成熟度高，現(xiàn)有機(jī)隊(duì)老飛機(jī)保有量大，不可能大規(guī)模 更新現(xiàn)有設(shè)備，提出的解決方案是加裝一個(gè)輔助管理系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)臨時(shí)變更飛行計(jì)劃之需， 例如“電子飛行包”(EFB)設(shè)備。這實(shí)際上是以計(jì)算機(jī)和IT技術(shù)為基礎(chǔ)的“電子書”，主要 內(nèi)容是通過電子化，取代飛行員日常攜帶的飛行資料印刷品，諸如航圖、表格、手冊(cè)、最低設(shè) 備清單和飛行日志，稱之為駕駛艙“無紙化”的變革。它屬于飛行助理工具，最簡單的便攜 式電子飛行包相當(dāng)于普通的掌上電腦PDA。當(dāng)前，民航當(dāng)局把電子飛行包產(chǎn)品分成三種等級(jí)如下1級(jí)電子飛行包屬于小型化的個(gè)人電子助理工具，便攜式，不與飛機(jī)設(shè)備連接。飛行人員使用它閱 讀電子版的飛行規(guī)則、操作手冊(cè)、檢查單，也可以進(jìn)行載重平衡及性能計(jì)算，不能在飛機(jī)起 降階段使用。2級(jí)電子飛行包臨時(shí)安裝，使用防撞支架，可連接飛機(jī)電源和數(shù)據(jù)端口，通過機(jī)上數(shù)據(jù)總線讀取和 調(diào)用數(shù)據(jù)，需通過適航認(rèn)證。其功能包括閱讀電子版的運(yùn)行資料、檢查單、查閱航圖、進(jìn)近 圖、填寫飛行日志，還可做各種飛行性能計(jì)算，包括調(diào)用機(jī)上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互計(jì)算。將 該裝置從飛機(jī)上取下后，該裝置可連網(wǎng)，收發(fā)電子郵件，做航圖計(jì)劃，下載氣象資料。3級(jí)電子飛行包這是一種固定安裝型，它與機(jī)上飛行管理系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)指示與機(jī)組告警系統(tǒng)及各 類導(dǎo)航傳感器交聯(lián)。它可按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指令(TS0)進(jìn)行獨(dú)立的適航認(rèn)證，裝機(jī)時(shí)要按補(bǔ)充適 航認(rèn)證(STC)獲得適航審批。飛機(jī)處于地面并有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)輸入數(shù)據(jù)時(shí)，該 級(jí)別的電子飛行包可通過機(jī)場平面圖顯示飛機(jī)所在位置，方便飛行人員地面操作。在整個(gè)飛行階段中，系統(tǒng)可使用航圖功能。由此可見，囿于客觀條件，歐美國家的飛行管理系統(tǒng)保持現(xiàn)有狀態(tài)，而電子飛行包 技術(shù)未能依托飛行管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，自行發(fā)展，出現(xiàn)了資源冗余、功能重復(fù)、研制方開發(fā)成 本和用戶投資成本高等弊端。電子飛行包可以減少駕駛艙紙質(zhì)印刷品的航行資料，但在實(shí)際使用中，由于電子 包的資料文檔種類和數(shù)量繁多，調(diào)用操作關(guān)系復(fù)雜，人機(jī)接口效率并不如紙質(zhì)文件，實(shí)效性 很差，這也是它無法與機(jī)載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緊耦合的固有缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)及其方法。針 對(duì)用戶需求，將現(xiàn)有的單一處理工作流程轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿刑幚砹鞒蹋诒３诛w行管理系統(tǒng)的現(xiàn) 有的制定和執(zhí)行飛行計(jì)劃功能的前提下，為應(yīng)對(duì)情況多變的現(xiàn)實(shí)世界，通過增加一個(gè)動(dòng)態(tài) 修改和評(píng)估功能，進(jìn)一步發(fā)掘飛行管理系統(tǒng)現(xiàn)有資源，以地提高飛行管理系統(tǒng)的實(shí)用性。本發(fā)明提出的一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)及其方法，其原理為將 現(xiàn)有的單一處理流程轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿刑幚砹鞒桃粋€(gè)流程維持現(xiàn)有的制定和執(zhí)行飛行計(jì)劃功 能，另一個(gè)流程提供動(dòng)態(tài)修改和評(píng)估功能，飛行人員通過動(dòng)態(tài)修改評(píng)估流程，有效地準(zhǔn)備和 科學(xué)地評(píng)估變化依據(jù)，滿足變化多端的現(xiàn)實(shí)需求，改進(jìn)飛行安全，提高飛行操作的效益，由 此定名為“多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)”，及“基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法”。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)，包括電子飛行儀表系統(tǒng)顯示器，用于顯示實(shí)際飛行計(jì)劃；多功能控制顯示單元，用于維持現(xiàn)有的制定和執(zhí)行飛行計(jì)劃功能；飛行管理系統(tǒng)處理單元，與所述多功能控制顯示單元相連接，所述飛行管理系統(tǒng) 處理單元用于拷貝制定的飛行計(jì)劃，并對(duì)該飛行計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估和動(dòng)態(tài)修改；帶有控制鍵的顯示器，與所述飛行管理系統(tǒng)處理單元相連接，用于顯示評(píng)估飛行 計(jì)劃和操作控制。進(jìn)一步地，所述顯示器與所述飛行管理系統(tǒng)處理單元之間連接有一轉(zhuǎn)換器，所述 轉(zhuǎn)換器用于將航空通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述顯示器所采用的通信信號(hào)。進(jìn)一步地，所述顯示器與所述多功能控制顯示單元相連接。進(jìn)一步地，所述顯示器與所述多功能控制顯示單元之間連接有一轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn) 換器用于將航空通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述顯示器所采用的通信信號(hào)。進(jìn)一步地，所述多功能控制顯示單元包括部分或全部以下功能模塊飛行導(dǎo)航模塊，用于根據(jù)資源確認(rèn)飛機(jī)位置及其速度；飛行計(jì)劃模塊，用于從起飛到降落的過程的控制參數(shù)；垂直和水平引導(dǎo)模塊，用于控制剖面所需的速度和推力管理；軌跡預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)當(dāng)前環(huán)境更新待飛各點(diǎn)數(shù)據(jù)；性能計(jì)算模塊，用于控制剖面所需的速度和推力管理；空地?cái)?shù)據(jù)鏈模塊，用于為公司和交通服務(wù)提供數(shù)據(jù)通信；人機(jī)接口模塊，用于飛行人員與飛管計(jì)算機(jī)間的對(duì)話；
電子儀表顯示模塊，用于顯示控制結(jié)果及系統(tǒng)之間的響應(yīng)。進(jìn)一步地，所述飛行管理系統(tǒng)處理單元包括部分或全部以下功能模塊起落飛行性能計(jì)算模塊，根據(jù)性能數(shù)據(jù)庫計(jì)算速度和距離；導(dǎo)航程序及其管理模塊，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)生成相關(guān)圖形文件；飛行計(jì)劃比較分析模塊，根據(jù)飛行計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析；地面滑行輔助引導(dǎo)模塊，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)機(jī)場信息生成顯示；重量平衡計(jì)算模塊，根據(jù)機(jī)組輸入及其性能信息計(jì)算；導(dǎo)航設(shè)施輔助管理模塊，根據(jù)飛行計(jì)劃顯示相關(guān)導(dǎo)航數(shù)據(jù)；便攜式人機(jī)接口模塊，使用便攜式民用顯示器材并外駁；大屏幕電子儀表模塊，為大屏幕顯示提供分窗顯示信息。本發(fā)明還提供一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法，包括以下步驟(1)飛行人員通過多功能顯示控制單元制定了飛行計(jì)劃之后，通過所述飛行管理 系統(tǒng)處理單元拷貝該計(jì)劃，作為評(píng)估之用；(2)評(píng)估飛行計(jì)劃，評(píng)估飛行包括以下兩種方式A、與實(shí)際飛行計(jì)劃并列，通過并列的同步評(píng)估方式，為飛行人員提供一個(gè)修改并 預(yù)演效果的工具，由此評(píng)估擬修改的依據(jù)；B、提前于實(shí)際飛行計(jì)劃的工作時(shí)間進(jìn)行，即根據(jù)飛行人員選定的、提前飛行實(shí)際 操作的一定時(shí)間刻度內(nèi)，進(jìn)行仿真飛行，觀察預(yù)定效果。進(jìn)一步地，所述步驟(1)中飛行人員通過綜合飛行管理計(jì)算機(jī)內(nèi)置的飛機(jī)性能數(shù) 據(jù)庫、飛管計(jì)算機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、及多功能顯控單元、電子飛行儀表顯示的內(nèi)容信息制定 實(shí)際飛行計(jì)劃，由飛行管理計(jì)算機(jī)執(zhí)行，并通過現(xiàn)有電子飛行儀表顯示器顯示該實(shí)際飛行 計(jì)劃，進(jìn)行導(dǎo)航計(jì)算引導(dǎo)管理，操縱飛行控制系統(tǒng)，導(dǎo)航計(jì)算引導(dǎo)管理和操縱飛行控制系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)通過多功能顯示控制單元在電子飛行儀表上顯示。進(jìn)一步地，所述步驟(2)中飛行人員根據(jù)所拷貝的飛行計(jì)劃，綜合飛行管理計(jì)算 機(jī)內(nèi)置的飛機(jī)性能數(shù)據(jù)庫、飛管計(jì)算機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、顯示器提供的信息評(píng)估飛行計(jì)劃， 并進(jìn)行仿真模擬實(shí)施評(píng)估分析，其中進(jìn)行仿真模擬實(shí)施評(píng)估分析和仿真結(jié)果顯示于顯示器 上，并根據(jù)仿真結(jié)果修改并返回如下飛行計(jì)劃A、飛行人員返回評(píng)飛行計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行評(píng)估；B、飛行人員修改并返回實(shí)際飛行計(jì)劃；在實(shí)施評(píng)估飛行計(jì)劃時(shí)，飛行人員選擇同步評(píng)估和預(yù)先評(píng)估兩種評(píng)估兩類，同步 評(píng)估與實(shí)際飛行計(jì)劃同步實(shí)施，飛行人員在評(píng)估計(jì)劃上修改即將執(zhí)行的航段任務(wù)，觀察效 果；異步評(píng)估方式超前于實(shí)際飛行計(jì)劃，飛行人員在完成了評(píng)估飛行計(jì)劃后，可以根據(jù)評(píng)估 結(jié)果，決定直接將其反饋到左側(cè)的實(shí)際飛行計(jì)劃回路，對(duì)實(shí)際飛行計(jì)劃進(jìn)行修改；也可以返 回評(píng)估回路，繼續(xù)進(jìn)行新一輪評(píng)估。進(jìn)一步地，所述同步評(píng)估變更項(xiàng)目包括(1)修改航路位置；(2)修改航路條件；(3)修改起降條件；飛行人員完成上述變更后，評(píng)估飛行計(jì)劃生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與未變更的數(shù)據(jù)并列顯示，由飛行人員評(píng)估，做出是否修改的判斷。進(jìn)一步地，所述同步評(píng)估變更項(xiàng)目包括(1)修改航路位置；(2)修改航路條件；(3)修改起降條件；飛行人員完成變更后，評(píng)估飛行計(jì)劃生成相應(yīng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與原計(jì)劃數(shù)據(jù)并列， 并與飛機(jī)的原始性能數(shù)據(jù)比較，由飛行人員評(píng)估對(duì)飛行的影響和效果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)(1)滿足民航運(yùn)輸業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展的需求。本系統(tǒng)為飛行管理系統(tǒng)增加了科學(xué)、 快速地響應(yīng)飛行環(huán)境日益繁忙而多變的實(shí)用能力。(1)并行處理提高了效益，降低了配置成本。使飛行管理這一核心功能從現(xiàn)有的按 飛行階段實(shí)施的單一流程變?yōu)椴⑿刑幚?，在現(xiàn)有技術(shù)和成本的基礎(chǔ)上顯著增加管理效益， 極大地減少了采購電子飛行包來滿足現(xiàn)代飛行管理任務(wù)的必要性，由此降低用戶采購、維 護(hù)和運(yùn)行成本。同時(shí)，與配置電子飛行包的現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的兩個(gè)并行流程之間 具有獨(dú)特的緊密性、一致性和互動(dòng)性，提高了飛行操作效率，改進(jìn)了飛行安全。(2)解決方案具有獨(dú)創(chuàng)性、新穎性和實(shí)用性。本發(fā)明的并行管理技術(shù)不僅充分發(fā)揮 了飛行管理系統(tǒng)的現(xiàn)有內(nèi)置資源，避免重復(fù)投資，更重要的是，為飛行人員的飛行活動(dòng)提供 了變更的科學(xué)決策依據(jù)，改進(jìn)了空地交通管理之間的協(xié)商效率，改進(jìn)飛行安全，減少無線通 信成本和信道占用時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)效益和空中交通管理的整體效益。與現(xiàn)有飛行管理系 統(tǒng)、或現(xiàn)有飛行管理系統(tǒng)與電子飛行包系統(tǒng)組合等解決方案相比，本發(fā)明的技術(shù)解決方案 建立起來的并行處理的飛行管理系統(tǒng)的獨(dú)特之處就在于具有同步和異步評(píng)估功能，滿足了 日常飛行中所面臨的不斷變化的需求，因此具有極大的獨(dú)創(chuàng)性、新穎性和實(shí)用性。(3)增加了科學(xué)決斷的手段，滿足發(fā)展需求。1983年，國際民航組織基于對(duì)交通量 增長和應(yīng)用需求的預(yù)測(cè)，為解決現(xiàn)行航行系統(tǒng)在航空運(yùn)輸中的安全、容量和效率不足問題， 提出在飛機(jī)、空間和地面設(shè)施三方面采用由衛(wèi)星和數(shù)字信息提供的先進(jìn)通信、導(dǎo)航和監(jiān)視 技術(shù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的、安全有效的新型空中交通管理體系，稱之為 新航行系統(tǒng)。1998年，國際民航組織全體大會(huì)修訂了全實(shí)施規(guī)劃，其內(nèi)容包括技術(shù)、運(yùn)營、經(jīng) 濟(jì)、財(cái)政、法律、組織等領(lǐng)域，為世界各地實(shí)施新航行系統(tǒng)提供了具體指導(dǎo)，包括中國民航在 內(nèi)，當(dāng)前都在積極實(shí)施該規(guī)劃。在這種空地一體化的新航行系統(tǒng)中，一個(gè)顯著變革就是制定所需性能需求，鼓勵(lì) 技術(shù)進(jìn)步，裝備先進(jìn)的飛機(jī)獲得更優(yōu)先的交通管理服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)自由飛行。為此，保障空 中交通流量的責(zé)任由現(xiàn)行的地面指揮逐步向飛機(jī)駕駛員一方轉(zhuǎn)移。本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)的科學(xué)評(píng)估 這一特色有效地支持了國際民航組織所倡導(dǎo)的飛行安全責(zé)任由地面指揮向駕駛艙轉(zhuǎn)移的 發(fā)展戰(zhàn)略，符合技術(shù)進(jìn)步方向，具有顯著的社會(huì)效益。(4)增加操作的藝術(shù)性，提高飛行人員的管理水平。在現(xiàn)實(shí)操作中，由于有了評(píng)估 飛行計(jì)劃這一功能，飛行人員更主動(dòng)、更積極地動(dòng)態(tài)評(píng)估飛行狀態(tài)，依據(jù)客觀數(shù)據(jù)的分析結(jié) 果而不是個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷，降低了航空公司對(duì)飛行人員培訓(xùn)的個(gè)人操作要求，從而降低了培 訓(xùn)成本，提高了飛行人員的科學(xué)素質(zhì)，增加了飛行人員的管理能力和藝術(shù)修養(yǎng)。(5)提高空_地溝通效率，改進(jìn)飛行安全
評(píng)估功能為飛行人員與地面交通管理人員協(xié)商變更需求的科學(xué)工具，更合理更經(jīng) 濟(jì)更安全地調(diào)整飛行操作，為提高航空運(yùn)輸體系的效率做出實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)。(6)增加了一種糾正錯(cuò)誤的手段。通過評(píng)估飛行計(jì)劃這一功能，預(yù)知飛行計(jì)劃結(jié) 果，有效地減少了飛行不安全因素，諸如操作手誤導(dǎo)致的輸入差錯(cuò)、理解錯(cuò)誤所導(dǎo)致的決策 錯(cuò)誤，以及地面空中交通管制人員的指令錯(cuò)誤。(7)改進(jìn)了電子化后的人機(jī)關(guān)系，改善了駕駛艙工作環(huán)境舒適度。與歐美的電子飛 行包技術(shù)不同，本專利提出的并行處理機(jī)制自動(dòng)跟隨飛行管理系統(tǒng)所制定和執(zhí)行的飛行計(jì) 劃，為飛行人員自動(dòng)提供相關(guān)航行情報(bào)服務(wù)，有效地減少了飛行人員思考、手工操作檢索信 息的工作量，改進(jìn)了電子化后的人機(jī)關(guān)系不佳的弊端，改善了駕駛艙工作環(huán)境的舒適度。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)實(shí)施例示意圖；圖2為本發(fā)明基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)實(shí)施例示意圖；圖3為本發(fā)明基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法流程圖；圖4為本發(fā)明基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖1所示，一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)，包括電子飛行儀表系統(tǒng)顯示器，用于顯示實(shí)際飛行計(jì)劃；多功能控制顯示單元，為現(xiàn)有飛行管理系統(tǒng)所用的多功能控制顯示單元，通過它， 以使得飛行管理計(jì)算系統(tǒng)能夠現(xiàn)有的制定和執(zhí)行飛行計(jì)劃功能；它是用于對(duì)飛行管理系統(tǒng) 單元進(jìn)行操作的裝置，其自身帶有顯示器和鍵盤，但處理功能由飛行管理系統(tǒng)單元完成；飛行管理系統(tǒng)處理單元，與所述多功能控制顯示單元相連接，當(dāng)后，所述飛行管理 系統(tǒng)處理單元用于拷貝制定飛行計(jì)劃，并對(duì)該飛行計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估和動(dòng)態(tài)修改；帶有控制鍵的顯示器，與所述飛行管理系統(tǒng)處理單元相連接，用于顯示評(píng)估飛行 計(jì)劃和操作控制。，它具有簡單的操作控制鍵，例如游標(biāo)控制導(dǎo)航鍵，翻閱鍵和執(zhí)行鍵?？?采用外置式便攜小型顯示器；例如PDA、電子相冊(cè)、MP4高清播放器或手機(jī)等的顯示屏等，利 用專用插口或商用無線互聯(lián)技術(shù)(例如藍(lán)牙技術(shù))，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示；如果飛機(jī)上已裝有 分窗顯示的新式大屏幕電子飛行儀表，也可通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為相應(yīng)窗口提供顯示控制數(shù) 據(jù)，從而構(gòu)成友好、便捷和低成本的人機(jī)接口關(guān)系。其中，所述電子飛行儀表系統(tǒng)顯示器和多功能控制顯示單元采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。其中，所述顯示器與所述飛行管理系統(tǒng)處理單元之間連接有一轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換 器用于將現(xiàn)有的航空通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述顯示器所采用的現(xiàn)有商用通信信號(hào)。其中，所述顯示器與所述多功能控制顯示單元相連接。用于輔助顯示實(shí)際飛行計(jì) 劃。其中，所述顯示器與所述多功能控制顯示單元之間連接有一轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器 用于將現(xiàn)有的航空通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述顯示器所采用的現(xiàn)有商用通信信號(hào)。
本實(shí)施例中，在當(dāng)今的ARINC702標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的飛行管理任務(wù)的基礎(chǔ)上，通過復(fù)制實(shí) 際飛行計(jì)劃、生成評(píng)估飛行計(jì)劃這個(gè)方式，實(shí)現(xiàn)并行處理的能力。通過所述多功能控制顯示 單元，使得飛行管理系統(tǒng)執(zhí)行ARINC702標(biāo)準(zhǔn)飛管功能，如圖2所示，其具體包括部分或全部 以下功能模塊飛行導(dǎo)航模塊，用于根據(jù)資源確認(rèn)飛機(jī)位置及其速度；飛行計(jì)劃模塊，用于從起飛到降落的過程的控制參數(shù)；垂直和水平引導(dǎo)模塊，用于控制剖面所需的速度和推力管理；軌跡預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)當(dāng)前環(huán)境更新待飛各點(diǎn)數(shù)據(jù)；性能計(jì)算模塊，用于控制剖面所需的速度和推力管理；空地?cái)?shù)據(jù)鏈模塊，用于為公司和交通服務(wù)提供數(shù)據(jù)通信；人機(jī)接口模塊，用于飛行人員與飛管計(jì)算機(jī)間的對(duì)話；電子儀表顯示模塊，用于顯示控制結(jié)果及系統(tǒng)之間的響應(yīng)。所述飛行管理系統(tǒng)處理單元符合ARINC725標(biāo)準(zhǔn)的電子飛行儀表顯示，如圖2所 示，即在現(xiàn)有飛行管理系統(tǒng)上，通過增加“拷貝_修改_仿真驗(yàn)證_提供評(píng)估依據(jù)”這個(gè)流 程，形成與傳統(tǒng)單一的飛行計(jì)劃功能并列的、以便飛行人員進(jìn)行同步或異步評(píng)估的手段，具 體增加了能夠平行處理的如下部分或全部以下功能模塊起落飛行性能計(jì)算模塊，根據(jù)性能數(shù)據(jù)庫計(jì)算速度和距離；導(dǎo)航程序及其管理模塊，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)生成相關(guān)圖形文件；飛行計(jì)劃比較分析模塊，根據(jù)飛行計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析；地面滑行輔助引導(dǎo)模塊，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)機(jī)場信息生成顯示；重量平衡計(jì)算模塊，根據(jù)機(jī)組輸入及其性能信息計(jì)算；導(dǎo)航設(shè)施輔助管理模塊，根據(jù)飛行計(jì)劃顯示相關(guān)導(dǎo)航數(shù)據(jù)；便攜式人機(jī)接口模塊，使用便攜式民用顯示器材并外駁；大屏幕電子儀表模塊，為大屏幕顯示提供分窗顯示信息。實(shí)際飛行計(jì)劃與評(píng)估飛行計(jì)劃的任務(wù)性質(zhì)不同，用途不同，各有特色，因此具有多 任務(wù)含義。此外，在這個(gè)多任務(wù)并行處理的體系中，實(shí)際飛行計(jì)劃功能即按ARINC702標(biāo)準(zhǔn) 開發(fā)的功能模塊使用現(xiàn)行適航標(biāo)準(zhǔn)，沒有變更，即沒有增加適航認(rèn)證難度；評(píng)估飛行計(jì)劃部 分不進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部控制流程，僅作為獨(dú)立模塊嵌入，本質(zhì)是為飛行人員提供參考信息，即是 輔助作用，可執(zhí)行相對(duì)ARINC702標(biāo)準(zhǔn)更為寬松的電子飛行包適航認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，如果按照1-2 級(jí)電子飛行包的規(guī)格設(shè)計(jì)，則無需通過特別的適航認(rèn)證，具有實(shí)際工程應(yīng)用的可能性。實(shí)施例二一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法，包括以下步驟(1)飛行人員通過多功能顯示控制單元制定了飛行計(jì)劃之后(以下稱之為實(shí)際飛 行計(jì)劃)，通過所述飛行管理系統(tǒng)處理單元拷貝該計(jì)劃，作為評(píng)估之用，例如就所拷貝的飛 行計(jì)劃進(jìn)行預(yù)演分析(以下稱之為評(píng)估飛行計(jì)劃)。(2)評(píng)估飛行計(jì)劃，評(píng)估飛行包括兩種方式A、與實(shí)際飛行計(jì)劃并列，稱之為“同步評(píng)估方式”。因?yàn)轱w行管理系統(tǒng)在控制飛機(jī) 時(shí)不能直接修改，否則可能造成失誤。通過并列的同步評(píng)估方式，為飛行人員提供一個(gè)修改 并預(yù)演效果的工具，由此科學(xué)評(píng)估擬修改的依據(jù)。即通過正在實(shí)施的預(yù)演仿真，與原計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比分析，以利于客觀評(píng)估臨時(shí)修改效果，例如空中交通管制員提出的修改指令，提高空 地互動(dòng)效率，增加了決策的科學(xué)性，由此增強(qiáng)飛行安全。B、提前于實(shí)際飛行計(jì)劃的工作時(shí)間進(jìn)行，稱之為“異步評(píng)估方式”，即根據(jù)飛行人 員選定的、提前飛行實(shí)際操作的一定時(shí)間刻度內(nèi)，例如可選提前五、十或十五分鐘等提前 量，進(jìn)行仿真飛行，觀察預(yù)定效果。異步評(píng)估計(jì)劃為實(shí)際飛行計(jì)劃配套預(yù)先準(zhǔn)備所需參數(shù)和 文獻(xiàn)資料。例如，根據(jù)飛行人員設(shè)定，異步評(píng)估方式比實(shí)際飛行計(jì)劃有一定提前量，為飛行 人員提前準(zhǔn)備好所需參考文件、規(guī)則和數(shù)據(jù)，以免飛行人員臨時(shí)需要而措手不及，較好地解 決了現(xiàn)有電子飛行包頁面繁多、操作復(fù)雜、人機(jī)接口效率低下的缺陷。又如，同步評(píng)估方式 與實(shí)際飛行計(jì)劃并列，實(shí)現(xiàn)了類于多種紙質(zhì)文件并列閱讀或交互閱讀的特點(diǎn)，較好地解決 了電子資料的人機(jī)功效問題。詳細(xì)操作流程如圖3所示。圖3中虛線左邊的是標(biāo)準(zhǔn)的ARINC702所定義的傳統(tǒng) 飛行管理系統(tǒng)工作流程，它們之間的通信技術(shù)是ARINC規(guī)范所定義的現(xiàn)用技術(shù)。虛線右側(cè) 是本發(fā)明實(shí)施例中并行處理的評(píng)估過程?？墒褂矛F(xiàn)用市售商用顯示器例如飛行人員使用的 手機(jī)、MP4、PDA等作為評(píng)估飛行計(jì)劃用顯示器，這種顯示器使用現(xiàn)用商用通信技術(shù)，可便攜， 由飛行人員攜帶，因此需要采購航空通信與商用通信進(jìn)口轉(zhuǎn)換器。或者依據(jù)航空通信標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范，向商用顯示器廠家定制內(nèi)置接口轉(zhuǎn)換裝置。第三種接口方案是可以采用現(xiàn)用各類無 線通信技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的ARINC702所定義的傳統(tǒng)飛行管理系統(tǒng)工作流程如下飛行人員通過綜合飛行管理計(jì)算機(jī)(飛管計(jì)算機(jī))內(nèi)置的飛機(jī)性能數(shù)據(jù)庫、飛管 計(jì)算機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、及多功能顯控單元、電子飛行儀表顯示的內(nèi)容等信息制定實(shí)際飛 行計(jì)劃，由飛行管理計(jì)算機(jī)執(zhí)行，并通過現(xiàn)有電子飛行儀表顯示器顯示該實(shí)際飛行計(jì)劃。進(jìn) 行導(dǎo)航計(jì)算引導(dǎo)管理，操縱飛行控制系統(tǒng)，導(dǎo)航計(jì)算引導(dǎo)管理和操縱飛行控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 通過多功能顯示控制單元(多功能顯控單元)在電子飛行儀表上顯示。虛線右側(cè)并行處理的評(píng)估過程如下當(dāng)飛行人員完成了左側(cè)所示的制定實(shí)際飛行計(jì)劃后，系統(tǒng)自動(dòng)拷貝一份作為評(píng)估 飛行計(jì)劃所用。飛行人員根據(jù)所拷貝的飛行計(jì)劃，綜合飛行管理計(jì)算機(jī)(飛管計(jì)算機(jī))內(nèi) 置的飛機(jī)性能數(shù)據(jù)庫、飛管計(jì)算機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、顯示器(如外駁的便攜式民用顯示終 端、大屏幕分窗電子飛行儀表)等提供的信息評(píng)估飛行計(jì)劃，并進(jìn)行仿真模擬實(shí)施評(píng)估分 析，其中進(jìn)行仿真模擬實(shí)施評(píng)估分析和仿真結(jié)果可顯示于顯示器(如外駁的便攜式民用顯 示終端、大屏幕分窗電子飛行儀表等)上，并根據(jù)仿真結(jié)果修改并返回如下飛行計(jì)劃A、飛行人員返回評(píng)飛行計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行評(píng)估；B、飛行人員修改并返回實(shí)際飛行計(jì)劃。在實(shí)施評(píng)估飛行計(jì)劃時(shí)，飛行人員可選擇同步評(píng)估和預(yù)先評(píng)估兩種評(píng)估兩類。同 步評(píng)估與實(shí)際飛行計(jì)劃同步實(shí)施，飛行人員在評(píng)估計(jì)劃上修改即將執(zhí)行的航段任務(wù)，觀察 效果；異步評(píng)估方式提前五、十或十五分鐘的評(píng)估超前于實(shí)際飛行計(jì)劃，更宏觀地評(píng)價(jià)飛行 計(jì)劃，預(yù)演修改效果，作為與地面空中交通管制人員溝通協(xié)商的依據(jù)。飛行人員在完成了評(píng) 估飛行計(jì)劃后，可以根據(jù)評(píng)估結(jié)果，決定直接將其反饋到左側(cè)的實(shí)際飛行計(jì)劃回路，對(duì)實(shí)際 飛行計(jì)劃進(jìn)行修改；也可以返回右側(cè)的評(píng)估回路，繼續(xù)進(jìn)行新一輪評(píng)估。進(jìn)一步地，進(jìn)行對(duì)比分析所需的評(píng)估技術(shù)的應(yīng)用方案如圖4所示。
評(píng)估技術(shù)分為同步評(píng)估技術(shù)和異步評(píng)估技術(shù)。其中，同步評(píng)估技術(shù)與實(shí)際飛行計(jì) 劃的運(yùn)行同步，但顯示在評(píng)估飛行計(jì)劃屏幕上，飛行人員可在此屏幕上進(jìn)行修改，主要變更 項(xiàng)目有(1)修改航路位置，這主要指根據(jù)實(shí)際飛行的交通和氣象情況，修改偏離預(yù)定航路 位置例如變更計(jì)劃的航路點(diǎn)、航段或者目的地等；(2)修改航路條件，例如修改預(yù)定的航路運(yùn)行狀況，包括高度、速度、變化率等；(3)修改起降條件，這主要是變更滑行道、起降程序、起降跑道等。飛行人員完成變更后，評(píng)估飛行計(jì)劃立刻生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與未變 更的數(shù)據(jù)并列顯示，以便飛行人員評(píng)估，做出是否修改的判斷。異步評(píng)估技術(shù)超前于實(shí)際飛行計(jì)劃運(yùn)行，分為超前五、十和十五分鐘三檔，以便飛 行人員提前考慮變更項(xiàng)目，主要變更項(xiàng)目有(1)修改航路位置，這主要指根據(jù)預(yù)計(jì)的飛行交通和氣象情況，修改偏離預(yù)定航路 位置例如變更計(jì)劃的航路點(diǎn)、航段或者目的地等；(2)修改航路條件，例如修改預(yù)定的航路運(yùn)行狀況，包括高度、速度、變化率等；(3)修改起降條件，這主要是變更滑行道、起降程序、起降跑道等。飛行人員完成變更后，評(píng)估飛行計(jì)劃生成相應(yīng)數(shù)據(jù)，與同步評(píng)估階段不同，這些數(shù) 據(jù)不僅與原計(jì)劃數(shù)據(jù)并列，還要自動(dòng)比較飛機(jī)的原始性能數(shù)據(jù)，以便飛行人員更全面地評(píng) 估飛行影響和效果，考慮該修改是否科學(xué)合理，由此更大程度上是依據(jù)數(shù)據(jù)事實(shí)分析、而不 是個(gè)人經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的判斷。飛行人員不執(zhí)行修改變更時(shí)，異步評(píng)估技術(shù)因?yàn)樘崆芭c實(shí)際飛行計(jì)劃運(yùn)行，因此 顯示相應(yīng)的飛行資料，以便飛行人員需要變更實(shí)際飛行計(jì)劃時(shí)，及時(shí)觀察相關(guān)資料和數(shù)據(jù)， 省去臨時(shí)調(diào)用頁面、搜索資料的時(shí)間。同步評(píng)估技術(shù)提供了與實(shí)際飛行計(jì)劃同步的相關(guān)資 訊，較好地解決了電子資訊的人機(jī)功效問題，即提供了智能化的相關(guān)電子信息的顯示功能。下面介紹一個(gè)
具體實(shí)施例方式從上海浦東機(jī)場前往北京首都機(jī)場的飛行管理過 程。上海浦東國際機(jī)場現(xiàn)有三條跑道，北京首都機(jī)場有四條跑道。他們都是平行的跑 道，根據(jù)航班去向或者來向分配所需要的跑道。由于交通流量繁忙，不僅飛機(jī)起降需要排序，因?yàn)榉N種原因，預(yù)定的跑道可能變 更。這時(shí)，地面空中交通管制人員與飛行人員聯(lián)系，協(xié)商變更跑道的可行性。由于旅客可以自由變更航班，客貨情況和航路情況隨時(shí)可能變動(dòng)，由此影響到飛 機(jī)的載重、平衡和燃油消耗計(jì)劃的臨時(shí)變更。在制定飛行計(jì)劃的過程中，飛行管理系統(tǒng)根據(jù)飛機(jī)載重、航路條件和航班情況，選 擇最佳經(jīng)濟(jì)方式、最大飛行性能方式和所需導(dǎo)航方式制定相應(yīng)的飛行計(jì)劃，但只能選定其 中的一種方式。由于本系統(tǒng)具有并行處理功能，在實(shí)際飛行時(shí)，飛行人員可以通過評(píng)估飛行計(jì)劃 這一功能，主動(dòng)、科學(xué)、藝術(shù)地比較各種飛行計(jì)劃方式，選出最合適的方式加以實(shí)施。當(dāng)代民航飛機(jī)的飛行人員的最低配置是兩名飛行人員，一名擔(dān)任機(jī)長，一名擔(dān)任 副駕駛。他們的分工是，由機(jī)長指定本次飛行的實(shí)際操作人和決策負(fù)責(zé)人。換言之，一人負(fù) 責(zé)操作，一人負(fù)責(zé)計(jì)劃和決策。本系統(tǒng)完全滿足這樣的飛行體制，即，實(shí)際飛行計(jì)劃功能為飛行操作人提供服務(wù)，而評(píng)估飛行計(jì)劃為計(jì)劃和決策者提供服務(wù)。起飛階段飛行人員可以操作評(píng)估飛行計(jì)劃功能，根據(jù)當(dāng)時(shí)的飛行流量排序情況，檢查申請(qǐng) 其他跑道、變更滑行口的可行性，如果可行，提出變更申請(qǐng)；如果空中交通管理人員已經(jīng)提 出變更咨詢，則啟動(dòng)評(píng)估飛行計(jì)劃功能，判斷是否接受變更。如果客貨或者航路條件變更，飛行人員使用單項(xiàng)評(píng)估功能，例如重量平衡性能，提 出跑道變更的需求。在沒有變更需求時(shí)，飛行人員可以啟動(dòng)異步評(píng)估方式，預(yù)演本階段的飛行結(jié)果，檢 查是否有差錯(cuò)存在。常見的差錯(cuò)主要是操作手誤導(dǎo)致的輸入差錯(cuò)、理解錯(cuò)誤所導(dǎo)致的決策錯(cuò)誤，以及 地面空中交通管制人員的指令錯(cuò)誤這三類。此外，根據(jù)氣象、空中流量的實(shí)際情況，提前分析將要執(zhí)行的下一階段例如起飛后 爬升階段的飛行條件是否需要提出更改。即便無需修改，也可預(yù)習(xí)相關(guān)的導(dǎo)航、通信參數(shù)和數(shù)據(jù)，以便下一階段的飛行操作。爬升和巡航階段根據(jù)當(dāng)時(shí)的情況，飛行人員可以操作評(píng)估飛行計(jì)劃功能，檢查相關(guān)的導(dǎo)航和性能 參數(shù)適用范圍，以便深度掌握飛機(jī)的即刻運(yùn)行性能。通過異步評(píng)估方式，可以預(yù)演各類巡航方式，典型的巡航方式包括經(jīng)濟(jì)方式、保持 速度方式和保持高度方式。通過預(yù)演不同的巡航方式，進(jìn)行科學(xué)比較，做出合理的決策。根據(jù)氣象、空中流量的實(shí)際情況，提前分析將要執(zhí)行的下一階段例如巡航階段的 飛行條件是否需要更改。即便無需修改，也可預(yù)習(xí)相關(guān)導(dǎo)航、通信參數(shù)和數(shù)據(jù)，以便下一階 段的飛行操作。下降階段下降階段是變更需求頻發(fā)的階段，根據(jù)當(dāng)時(shí)情況，飛行人員可以操作評(píng)估飛行計(jì) 劃功能，檢查相關(guān)的導(dǎo)航和性能參數(shù)適用范圍，深度掌握飛機(jī)的即刻運(yùn)行性能，隨時(shí)應(yīng)對(duì)可 能的臨時(shí)變更。下降方式有經(jīng)濟(jì)下降、階梯式下降、保持下降剖面下降、保持下降速度下降、快速 下降和直接下降等多種方式。常規(guī)的飛行管理系統(tǒng)只能選擇一種來制定飛行計(jì)劃，而本專 利的解決方案則可通過異步評(píng)估方式，根據(jù)氣象、空中流量的實(shí)際情況，預(yù)演不同的下降方 式，獲得最合適的下降方式，由此為依據(jù)，進(jìn)行合理變更。在沒有變更需求時(shí)，飛行人員可以啟動(dòng)異步評(píng)估方式，預(yù)演下降的飛行結(jié)果，檢查 是否有差錯(cuò)存在。此外，便于預(yù)習(xí)相關(guān)導(dǎo)航、通信和性能數(shù)據(jù)，以備后繼的進(jìn)近和落地階段 的飛行操作。進(jìn)近和落地階段本階段的飛機(jī)不僅處于下降的最后階段，而且準(zhǔn)備著陸，隨著距離機(jī)場和跑道越 來越近，飛行高度不斷降低，飛行速度不斷減慢，飛行性能降到下限邊界，飛行不穩(wěn)定性增 加，事故的可能性增加；同時(shí)，因?yàn)榻煌髁棵芏仍黾?、高度降低后氣象條件更加活躍、地形 對(duì)飛行的影響增加等諸多因素及其綜合作用，飛行計(jì)劃變更頻繁、飛行操作至關(guān)重要，要求飛行人員全神貫注，全力以赴，駕駛艙內(nèi)不能進(jìn)行與現(xiàn)階段飛行操作無關(guān)的活動(dòng)和交談，稱 之為“無菌駕駛艙(Sterile cockpit) ”，是飛行操作量、行動(dòng)決策和精神負(fù)擔(dān)最重的階段。在這個(gè)階段，一旦操作或決策錯(cuò)誤，則可能導(dǎo)致進(jìn)一步變更，引起連鎖反應(yīng)，例如 影響其他飛機(jī)的降落排序飛行操作，妨礙交通的暢通性，影響飛行安全，嚴(yán)重錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致復(fù) 飛、甚至事故的發(fā)生。通過使用本發(fā)明的并行處理的飛行管理技術(shù)，飛行人員通過同步評(píng)估飛行計(jì)劃這 一方式，預(yù)先準(zhǔn)備變更所需參數(shù)，科學(xué)評(píng)估變更的影響；而通過異步評(píng)估飛行計(jì)劃這一方 式，不僅可以預(yù)演變更的全程性影響，最大的優(yōu)點(diǎn)是可以發(fā)現(xiàn)變更后的不安全因素，尤其是 新的環(huán)境條件對(duì)飛行安全的影響，由此，有效防止錯(cuò)誤變更、包括飛行人員臨時(shí)輸入數(shù)據(jù)的 手誤所導(dǎo)致的悲劇性后果。以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi) 的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范 圍，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)，其特征在于包括電子飛行儀表系統(tǒng)顯示器，用于顯示實(shí)際飛行計(jì)劃；多功能控制顯示單元，用于維持現(xiàn)有的制定和執(zhí)行飛行計(jì)劃功能；飛行管理系統(tǒng)處理單元，與所述多功能控制顯示單元相連接，所述飛行管理系統(tǒng)處理單元用于拷貝制定的飛行計(jì)劃，并對(duì)該飛行計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估和動(dòng)態(tài)修改；帶有控制鍵的顯示器，與所述飛行管理系統(tǒng)處理單元相連接，用于顯示評(píng)估飛行計(jì)劃和操作控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)，其特征在于所述顯示器與所述飛行管理系統(tǒng)處理單元之間連接有一轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器用于將航 空通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述顯示器所采用的通信信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)，其特征在于 所述顯示器與所述多功能控制顯示單元相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)，其特征在于所述顯示器與所述多功能控制顯示單元之間連接有一轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器用于將航空 通信信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述顯示器所采用的通信信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)， 其特征在于所述多功能控制顯示單元包括部分或全部以下功能模塊飛行導(dǎo)航模塊，用于根據(jù)資源確認(rèn)飛機(jī)位置及其速度； 飛行計(jì)劃模塊，用于從起飛到降落的過程的控制參數(shù)； 垂直和水平引導(dǎo)模塊，用于控制剖面所需的速度和推力管理； 軌跡預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)當(dāng)前環(huán)境更新待飛各點(diǎn)數(shù)據(jù)； 性能計(jì)算模塊，用于控制剖面所需的速度和推力管理； 空地?cái)?shù)據(jù)鏈模塊，用于為公司和交通服務(wù)提供數(shù)據(jù)通信； 人機(jī)接口模塊，用于飛行人員與飛管計(jì)算機(jī)間的對(duì)話； 電子儀表顯示模塊，用于顯示控制結(jié)果及系統(tǒng)之間的響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)，其特征在于所述飛 行管理系統(tǒng)處理單元包括部分或全部以下功能模塊起落飛行性能計(jì)算模塊，根據(jù)性能數(shù)據(jù)庫計(jì)算速度和距離； 導(dǎo)航程序及其管理模塊，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)生成相關(guān)圖形文件； 飛行計(jì)劃比較分析模塊，根據(jù)飛行計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析； 地面滑行輔助引導(dǎo)模塊，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)機(jī)場信息生成顯示； 重量平衡計(jì)算模塊，根據(jù)機(jī)組輸入及其性能信息計(jì)算； 導(dǎo)航設(shè)施輔助管理模塊，根據(jù)飛行計(jì)劃顯示相關(guān)導(dǎo)航數(shù)據(jù)； 便攜式人機(jī)接口模塊，使用便攜式民用顯示器材并外駁； 大屏幕電子儀表模塊，為大屏幕顯示提供分窗顯示信息。
7.一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法，其特征在于包括以下步驟(1)飛行人員通過多功能顯示控制單元制定了飛行計(jì)劃之后，通過所述飛行管理系統(tǒng) 處理單元拷貝該計(jì)劃，作為評(píng)估之用；(2)評(píng)估飛行計(jì)劃，評(píng)估飛行包括以下兩種方式A、與實(shí)際飛行計(jì)劃并列，通過并列的同步評(píng)估方式，為飛行人員提供一個(gè)修改并預(yù)演 效果的工具，由此評(píng)估擬修改的依據(jù)；B、提前于實(shí)際飛行計(jì)劃的工作時(shí)間進(jìn)行，即根據(jù)飛行人員選定的、提前飛行實(shí)際操作 的一定時(shí)間刻度內(nèi)，進(jìn)行仿真飛行，觀察預(yù)定效果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法，其特征在于所述步驟(1)中飛行人員通過綜合飛行管理計(jì)算機(jī)內(nèi)置的飛機(jī)性能數(shù)據(jù)庫、飛管計(jì)算 機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、及多功能顯控單元、電子飛行儀表顯示的內(nèi)容信息制定實(shí)際飛行計(jì)劃， 由飛行管理計(jì)算機(jī)執(zhí)行，并通過現(xiàn)有電子飛行儀表顯示器顯示該實(shí)際飛行計(jì)劃，進(jìn)行導(dǎo)航 計(jì)算引導(dǎo)管理，操縱飛行控制系統(tǒng)，導(dǎo)航計(jì)算引導(dǎo)管理和操縱飛行控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過多 功能顯示控制單元在電子飛行儀表上顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法，其特征在于所述步驟(2)中飛行人員根據(jù)所拷貝的飛行計(jì)劃，綜合飛行管理計(jì)算機(jī)內(nèi)置的飛機(jī)性 能數(shù)據(jù)庫、飛管計(jì)算機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、顯示器提供的信息評(píng)估飛行計(jì)劃，并進(jìn)行仿真模擬 實(shí)施評(píng)估分析，其中進(jìn)行仿真模擬實(shí)施評(píng)估分析和仿真結(jié)果顯示于顯示器上，并根據(jù)仿真 結(jié)果修改并返回如下飛行計(jì)劃A、飛行人員返回評(píng)飛行計(jì)劃繼續(xù)進(jìn)行評(píng)估；B、飛行人員修改并返回實(shí)際飛行計(jì)劃；在實(shí)施評(píng)估飛行計(jì)劃時(shí)，飛行人員選擇同步評(píng)估和預(yù)先評(píng)估兩種評(píng)估兩類，同步評(píng)估 與實(shí)際飛行計(jì)劃同步實(shí)施，飛行人員在評(píng)估計(jì)劃上修改即將執(zhí)行的航段任務(wù)，觀察效果 ’異 步評(píng)估方式超前于實(shí)際飛行計(jì)劃，飛行人員在完成了評(píng)估飛行計(jì)劃后，可以根據(jù)評(píng)估結(jié)果， 決定直接將其反饋到左側(cè)的實(shí)際飛行計(jì)劃回路，對(duì)實(shí)際飛行計(jì)劃進(jìn)行修改；也可以返回評(píng) 估回路，繼續(xù)進(jìn)行新一輪評(píng)估。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法，其特征在于所述同步評(píng)估變更項(xiàng)目包括(1)修改航路位置；(2)修改航路條件；(3)修改起降條件；飛行人員完成上述變更后，評(píng)估飛行計(jì)劃生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與未變更的 數(shù)據(jù)并列顯示，由飛行人員評(píng)估，做出是否修改的判斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的基于多任務(wù)并行處理的飛行管理方法，其特征在于所述同步評(píng)估變更項(xiàng)目包括(1)修改航路位置；(2)修改航路條件；(3)修改起降條件；飛行人員完成變更后，評(píng)估飛行計(jì)劃生成相應(yīng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與原計(jì)劃數(shù)據(jù)并列，并與 飛機(jī)的原始性能數(shù)據(jù)比較，由飛行人員評(píng)估對(duì)飛行的影響和效果。
全文摘要
一種基于多任務(wù)并行處理的飛行管理系統(tǒng)及其方法，所述系統(tǒng)包括電子飛行儀表系統(tǒng)顯示器，多功能控制顯示單元，用于維持現(xiàn)有的制定和執(zhí)行飛行計(jì)劃功能，飛行管理系統(tǒng)處理單元，與所述多功能控制顯示單元相連接，所述飛行管理系統(tǒng)處理單元用于拷貝制定的飛行計(jì)劃，并對(duì)該飛行計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估和動(dòng)態(tài)修改；帶有控制鍵的顯示器，本發(fā)明將現(xiàn)有的單一處理流程轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿刑幚砹鞒桃粋€(gè)流程維持現(xiàn)有的制定和執(zhí)行飛行計(jì)劃功能，另一個(gè)流程提供動(dòng)態(tài)修改和評(píng)估功能，飛行人員通過動(dòng)態(tài)修改評(píng)估流程，有效地準(zhǔn)備和科學(xué)地評(píng)估變化依據(jù)，滿足變化多端的現(xiàn)實(shí)需求，改進(jìn)飛行安全，提高飛行操作的效益。
文檔編號(hào)G05D1/00GK101881969SQ20091019505
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者顧世敏 申請(qǐng)人:中國航空無線電電子研究所