專利名稱：飛機(jī)的地形回避方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)的地形回避方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在很多飛機(jī)，特別是民航飛機(jī)上裝配有一種碰撞警報(bào)裝置是很常見 的，當(dāng)飛機(jī)可能碰撞到地面時(shí)，該裝置能夠發(fā)出一種報(bào)警信號(hào)。關(guān)于這
種碰撞警報(bào)裝置，特別是地形反饋及報(bào)警系統(tǒng)TAWS裝置(Terrain Awareness and Warning System )、加強(qiáng)型近地報(bào)警系統(tǒng)EGPWS類型裝 置(Enhanced Ground Proximity Warning System )、地面防才童系統(tǒng)GCAS 類型裝置(Ground Collision Avoidance System)。
當(dāng)這樣一個(gè)碰撞報(bào)警裝置發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)時(shí)， 一般都是由飛行員
執(zhí)行所有的操作，特別飛行員手動(dòng)操作飛機(jī)以免撞上陸地。
專利US-4924401公開了一種自動(dòng)的避免飛機(jī)與陸地相撞的方案。 該方案在于限定一個(gè)飛機(jī)不能再下降的最小高度；飛機(jī)下降地飛過該
最小高度時(shí)，通過一個(gè)自動(dòng)駕駛儀自動(dòng)駕駛飛機(jī)，使得自動(dòng)駕駛飛機(jī)爬 升來(lái)阻止與地面的相撞。
然而，這種已知的方案特別適合于這種情況飛行員沒有意識(shí)而飛 機(jī)俯沖飛行。因此，該方案具有遲后作用于飛行線路的缺點(diǎn)，在飛行線 路上的操作當(dāng)然與動(dòng)作太遲同樣重要。以大型客機(jī)為例子，這種已知的 方法也會(huì)引起一種不舒服的情況，甚至對(duì)乘客來(lái)說(shuō)具有潛在的危險(xiǎn)。而 且由于所述過遲的動(dòng)作，這種過遲的作用于航行線路的動(dòng)作不能阻止飛 機(jī)與地面相撞的風(fēng)險(xiǎn)也^艮高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服這些缺陷。涉及一種特別有效的飛機(jī)地形回 避方法。
為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明所述的方法使用一種碰撞報(bào)警裝置，該 報(bào)警裝置根據(jù)周圍的地形來(lái)監(jiān)控飛機(jī)的飛行，并且能夠當(dāng)飛機(jī)維持當(dāng)前 的飛行參數(shù)(速度、斜角等)時(shí)會(huì)有與地形相撞的危險(xiǎn)時(shí)發(fā)出一報(bào)警信
號(hào)，該方法的特征在于，當(dāng)所述碰撞報(bào)警裝置發(fā)出一報(bào)警信號(hào)時(shí)，自動(dòng)
地進(jìn)行
A/確定用于飛行器的一個(gè)最佳的斜角爬升命令；
B/檢查一個(gè)第一高度增量(該高度增量由飛機(jī)在所述地形高度處通 過執(zhí)行帶有保持這個(gè)當(dāng)前的航向命令的所述最佳的斜角爬升命令而獲 得)是否足夠飛機(jī)飛過所述地形高度；并且
C/根據(jù)這個(gè)檢查
a) 如果第一高度增量足夠飛機(jī)飛過所述地形高度，則執(zhí)行帶有保持 這個(gè)當(dāng)前的航向命令的所述最佳的斜角爬升命令；并且
b) 如果第一高度增量不足夠飛機(jī)飛過所述地形高度，研究是否存在 至少 一個(gè)航向變化值，根據(jù)這一 變化值由飛機(jī)在該地形高度處獲得的第
形高度，并且如果可以的話
oc )選擇足夠使飛機(jī)飛過所述地形高度的航向變化值中的一個(gè)；并
且
P)使飛機(jī)執(zhí)行一個(gè)足夠使飛機(jī)飛過所述地形高度的特別斜角爬升 命令，以及一個(gè)與被選4奪的4元向變化值相對(duì)應(yīng)的飛機(jī)航向命令(它會(huì)使 飛機(jī)產(chǎn)生一個(gè)航向上的變化)。
本發(fā)明所述的方法具有這樣一種優(yōu)點(diǎn) 一旦飛機(jī)與地面相撞的危險(xiǎn) 被檢測(cè)到，就會(huì)立即作用在飛機(jī)的飛行線路上，并且這種動(dòng)作是自動(dòng) 的，也就是說(shuō)，沒有飛行員的介入。因此，當(dāng)報(bào)警信號(hào)一經(jīng)發(fā)出，飛機(jī) 就會(huì)自動(dòng)動(dòng)作使得通過執(zhí)行一個(gè)爬升命令， 一般是一個(gè)如下所述的最佳 斜角爬升命令(相對(duì)飛機(jī)的表現(xiàn)而言)提高飛機(jī)相對(duì)于地形高度的位 置。
根據(jù)本發(fā)明，為了做到這一點(diǎn)
如果這個(gè)動(dòng)作足夠使飛機(jī)飛過所述地形高度的話，則簡(jiǎn)單執(zhí)行一個(gè) 最佳的斜角爬升命令而不改變飛機(jī)的航向，從而允許實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單地回避控 制；并且
如果這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的回避控制不足夠使飛機(jī)飛過所述地形高度，在 一定情況下也會(huì)突然發(fā)生(例如非常高的地形高度，等等)，則飛機(jī)的 航向被改變以便沿一個(gè)不是很高的地形高度的方向引導(dǎo)然后飛機(jī)(簡(jiǎn)單 地)執(zhí)行一個(gè)特別的足夠飛機(jī)沿所述方向飛過所述地形高度的斜角爬升
命令。
因此，根據(jù)本發(fā)明， 一般能夠使飛機(jī)飛過位于其前面的任何地形高度。
在本發(fā)明的范圍內(nèi) "斜角"既指嚴(yán)格意義上的斜角，也指飛機(jī)的配平角； "航向"意思既指嚴(yán)格定義上的航向，也指飛機(jī)的路線。
另外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，為了得到一個(gè)最大的斜角，確定一個(gè)最 佳斜角爬升命令時(shí)要考慮相連的推進(jìn)命令。因?yàn)閷?duì)應(yīng)于飛機(jī)當(dāng)前的推進(jìn) 的最大斜角不必是最大的，確定推進(jìn)命令使相應(yīng)最大斜角盡可能高。
在簡(jiǎn)單的第一實(shí)施例中，在飛機(jī)上執(zhí)行步驟C.b. |3的所述特別爬升 命令對(duì)應(yīng)于最佳的斜角爬升命令。
在第二實(shí)施例中，將導(dǎo)致在地形高度處的高度增量的爬升命令(非 最大斜角)確定作為特別爬升命令，該高度增量對(duì)應(yīng)于既必須又足夠飛 機(jī)飛過所述地形高度的高度增量。在第二實(shí)施例中，優(yōu)選，該方法首先 確定允許飛枳4元道偏離最小的一個(gè)4元向(或路線)值，然后確定一個(gè)允 許飛機(jī)飛過所述地形高度的爬升命令(非最大斜角)，同時(shí)使得斜角最 小化(使乘客感覺舒服)。因此第二實(shí)施例能夠提高乘客的舒適度(因 為一個(gè)較小的斜角和加速度)，而且由于高度增量足夠飛機(jī)飛過所述地 形高度，因此不會(huì)損害到飛機(jī)的安全。第二實(shí)施例當(dāng)然只適用于下述情 況，足夠使飛機(jī)飛過所述地形高度所需的高度增量比執(zhí)行一個(gè)最佳的斜 角爬升命令獲得的高度增量要小，因?yàn)槿绻皇沁@樣的話，將執(zhí)行后面 的爬升命令。
此外，足夠飛機(jī)飛過所述地形高度的特別爬升命令優(yōu)選相對(duì)所述地 形高度考慮高度極限(安全極限)而被計(jì)算出來(lái)。
此外，在步驟C.b. a中，優(yōu)選地選擇絕對(duì)值最小的航向變化值(從 所有發(fā)現(xiàn)的航向變化值中選擇)，使得飛機(jī)從當(dāng)前的航向，也就是從起 初預(yù)測(cè)的側(cè)面的航向上偏離得盡可能少。
在本發(fā)明的范圍中，在步驟C.b. oc中選擇^元道變化值時(shí)，當(dāng)然可以 考慮其他變量，特別的
-在第一變量中，選擇的航向變化值對(duì)應(yīng)于最低地形高度，位于一 個(gè)預(yù)定的力元向變化區(qū)間內(nèi)，所述力元向變化區(qū)間限制在飛才幾的當(dāng)前4元向兩 側(cè)。 -在第二變量中，為了不破壞太多飛機(jī)的爬升性能(最大可能的斜 角)，選4奪相應(yīng)力元向變化值，對(duì)于該變化值來(lái)i兌，改變相應(yīng)航向所需的
橫向擺動(dòng)角在絕對(duì)值上小于一個(gè)預(yù)定的值，例如小于45。。
在一個(gè)特別的實(shí)施例中，在步驟C.b. p中，首先執(zhí)行所述特別爬升 命令，然后執(zhí)行所述能產(chǎn)生航向改變的航向命令。這使得盡可能預(yù)測(cè)爬 升命令，因此最大化在地形高度處飛機(jī)能夠獲得的最大的高度。
此外，在一個(gè)特別的實(shí)施例中，當(dāng)所述碰撞報(bào)警裝置發(fā)出一個(gè)報(bào)警 信號(hào)時(shí)，改進(jìn)飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造使得增加在地形高度處的高度增 量，在步驟A中確定一個(gè)最佳斜角的爬升命令，考慮飛機(jī)的新的空氣動(dòng) 力學(xué)構(gòu)造(源于這種改進(jìn))。該特別實(shí)施例能夠增加在地形高度處獲得 的高度增量。該實(shí)施例特別能在飛機(jī)接近機(jī)場(chǎng)時(shí)用于飛機(jī)，在起落架展 開的同時(shí)展開前緣縫翼(the slats)、襟翼(the flaps)和/或擾流器(the spoilers)。在這種情況下，飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造上的改進(jìn)通常簡(jiǎn)單地包 括為了獲得一個(gè)更好的爬升斜角而回縮這些裝置。然而，在一定的情況 下，讓某些裝置(特別是前緣縫翼和襟翼)部分伸出更有利。事實(shí)上， 改進(jìn)飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造使得優(yōu)化飛機(jī)的爬升性能。這種飛機(jī)空氣動(dòng) 力學(xué)構(gòu)造的改進(jìn)可以被自動(dòng)實(shí)施，也可以由飛行員(通過程序)執(zhí)行。
更有利的，在步驟C.b. P中，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)產(chǎn)生航向變化的航向命令 時(shí)，為了通知飛行員執(zhí)行這一 (航向變化)命令，在飛機(jī)駕駛位置中發(fā) 出一個(gè)指示信號(hào)。為了這個(gè)目的，可向飛行員指示所述航向變化命令， 也可以指示使該爬升命令以及所述地形回避功能的使用。
此外，當(dāng)一個(gè)碰撞危險(xiǎn)消失時(shí)，優(yōu)選地飛機(jī)返回到可才喿作的飛行包 絡(luò)線(走廊)中。
本發(fā)明也涉及一種用于飛才幾的i也形回避系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，所述系統(tǒng)包括
一個(gè)碰撞報(bào)警裝置，該報(bào)警裝置根據(jù)周圍的地形來(lái)監(jiān)控飛機(jī)的飛 行，并且能夠在飛機(jī)維持當(dāng)前的飛行參數(shù)可能與地形相撞時(shí)發(fā)出 一報(bào)警信號(hào)。
一個(gè)飛機(jī)的自動(dòng)駕駛裝置，所述自動(dòng)駕駛裝置的特征在于，至少包
括
用于飛機(jī)的確定出 一個(gè)最佳的斜角爬升命令的第 一裝置； 用于檢查一個(gè)第一高度增量(該高度增量是飛機(jī)在所述地形高度處
執(zhí)行帶有保持當(dāng)前航向的所述最佳的斜角爬升命令而荻得的)是否足夠
飛機(jī)飛過所述地形高度的第二裝置；
第三裝置，用來(lái)當(dāng)所述第 一高度增量不足夠飛機(jī)飛過所述地形高度 時(shí)，尋找是否存在至少一個(gè)航向變化值，根據(jù)這一變化值在地形高度上 由飛機(jī)獲得的第二高度增量足夠使飛機(jī)(在飛機(jī)上執(zhí)行一個(gè)最佳斜角爬 升命令)飛過所述地形高度；
第四裝置，如果需要的話，用來(lái)選擇一個(gè)足夠使飛機(jī)飛過所迷地形 高度的航向變化值；
第五裝置，用來(lái)在飛機(jī)上執(zhí)行一個(gè)爬升命令和一個(gè)航向命令，即
如果第 一 高度增量足夠飛機(jī)飛過所述地形高度，則執(zhí)行帶有保持當(dāng) 前航向命令的所述最佳的斜角爬升命令；
如果第一高度增量不足夠飛機(jī)飛過所述地形高度，則執(zhí)行一個(gè)足夠 飛機(jī)飛過所述地形高度的特別爬升命令，其帶有對(duì)應(yīng)由所述第四裝置選 擇的航向變化值的航向命令(由此產(chǎn)生一個(gè)飛機(jī)航向的變化)。
在一特別實(shí)施例中，所述回避系統(tǒng)還包4舌
-指示裝置，自動(dòng)指示執(zhí)行航向命令，該航向命令導(dǎo)致航向變化， 即驅(qū)動(dòng)側(cè)向回避地形高度；和/或
用于優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)型的裝置。
另外，優(yōu)選地，所述回避系統(tǒng)還包括允許駕駛員與其脫開的裝置。 在這種情況下，回避系統(tǒng)可以指示駕駛員如何進(jìn)行回避地形高度所需的 高度和航向變化(例如借助指示待采取的配平角和航向的飛行駕駛儀 表)。
另外，優(yōu)選，所述自動(dòng)駕駛優(yōu)選裝置屬于飛機(jī)自動(dòng)駕駛的一部分。


附圖將對(duì)本發(fā)明怎樣實(shí)現(xiàn)給予更好的理解。在這些附圖中，相同的 附圖標(biāo)記代表相同的元件。
圖1是本發(fā)明中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；以及
圖2-4是代表各種飛行位置的圖示，能夠?qū)Ρ景l(fā)明所述系統(tǒng)的基 本特征給予 一個(gè)很好的解釋。
附圖1中圖示本發(fā)明的系統(tǒng)1是一種地形2回避系統(tǒng)，用于一個(gè)飛 機(jī)A,特別是一個(gè)大型的運(yùn)輸機(jī)。
為了解決所述技術(shù)問題，所述系統(tǒng)1包括
一個(gè)通常的碰撞報(bào)警裝置3,該報(bào)警裝置根據(jù)周圍的地形2來(lái)監(jiān)控 飛機(jī)的飛行，并且能夠當(dāng)飛機(jī)A維持當(dāng)前的飛行參數(shù)(速度、斜角等) 有與地面2的地形4相撞的危險(xiǎn)時(shí)發(fā)出一報(bào)警信號(hào)。
一飛機(jī)A的自動(dòng)駕駛裝置5，通過連接裝置6連接到所述碰撞報(bào)警 裝置3上。
關(guān)于所述碰撞報(bào)警裝置3，可以特別是地形反饋及報(bào)警系統(tǒng)TAWS 裝置(Terrain Awareness and Warning System)、力口強(qiáng)型近i也才艮警系纟充 EGPWS類型裝置(Enhanced Ground Proximity Warning System )、；也面防 撞系統(tǒng)GCAS類型裝置(Ground Collision Avoidance System)。
根據(jù)本發(fā)明，所述自動(dòng)駕駛裝置5包括至少如下裝置，它們特別地 在碰撞報(bào)警裝置3發(fā)送報(bào)警信號(hào)時(shí)被激活
一個(gè)裝置7，用于在一般的情況下，相對(duì)所述飛機(jī)A實(shí)際表面確定 飛機(jī)A的最佳斜角爬升命令。
一個(gè)通過連接裝置9連接到所述裝置7的裝置8，用來(lái)檢查是否第 一高度增量厶H0 (當(dāng)飛機(jī)A執(zhí)行由裝置7確定的同時(shí)帶有由圖2-4中 線10代表的保持當(dāng)前航向的命令的所述最佳斜角爬升命令到達(dá)該地形 高度4時(shí)獲得的)足夠飛機(jī)飛過所述地形高度4 (例如圖2中的峰4A 的位置)；
一個(gè)通過連接裝置.12連接到所述裝置8的裝置11，用來(lái)檢查當(dāng)所 述高度增量AH0不足夠飛過所述地形高度4時(shí)，是否存在至少一個(gè)航 向變化值A(chǔ)Ci， i是大于等于1的整數(shù)，與之對(duì)應(yīng)的高度增量厶Hi (當(dāng) 飛機(jī)執(zhí)行一個(gè)最佳斜角爬升命令到達(dá)地形高度4時(shí)獲得的)足夠飛機(jī)飛 過所述地形高度4;
一個(gè)通過連接裝置14連接到所述裝置11的裝置13,用來(lái)以下面描 述的方式在由裝置11獲得的各種航向變化值A(chǔ)Ci中選擇出一個(gè)。當(dāng)裝 置11只發(fā)現(xiàn)一個(gè)可能的航向變化值時(shí)，所述裝置13當(dāng)然只會(huì)選擇此 值；
一個(gè)通過連接裝置16連接到所述裝置13的裝置15，用來(lái)確定一個(gè) 如下所述的特別爬升命令，和一個(gè)根據(jù)由裝置13選擇的航向變化值改 變飛4幾A^元向的^元向命令；以及
一個(gè)裝置17,例如一個(gè)開關(guān)裝置，它由裝置8來(lái)控制，就像圖1中
點(diǎn)劃線表示的連接裝置18,它們的目的就是根據(jù)該控制傳遞爬升和航向 命令。
更特別的是，所述裝置17分別通過連接裝置19， 20連接到所述裝 置7， 15,通過連接裝置21發(fā)送爬升和航向命令，它們這樣對(duì)應(yīng)于
如果所述，高度增量AH0足夠飛機(jī)飛過所述地形高度4，所述裝置 7確定的最佳斜角爬升命令，帶有一個(gè)保持當(dāng)前飛機(jī)A航向的命令；并 且
如果所述高度增量AHO不足夠飛機(jī)飛過所述地形高度4，所述裝置 15確定的命令，即足夠飛機(jī)飛過地形高度4的所述特別爬升命令和與由 裝置13選擇的航向變化值對(duì)應(yīng)的所述航向命令。
在本發(fā)明的范圍中，為了得到一個(gè)最大的斜角，在確定最佳斜角爬 升命令時(shí)要考慮相連的推進(jìn)命令。對(duì)應(yīng)于飛機(jī)A當(dāng)前的推進(jìn)的最大斜 角不必是最高的，系統(tǒng)l確定的推進(jìn)命令，對(duì)于該推進(jìn)命令所述最大斜 角盡可能高。
另外，在本發(fā)明的范圍中， 一個(gè)高度增量對(duì)應(yīng)于地形高度4處的高 度與當(dāng)前飛機(jī)A的高度之差。
此外， 一個(gè)最佳斜角爬升命令可以如下限定在第一時(shí)間中，飛機(jī) A以最大的傾角爬升，然后再以最大的斜角爬升。更好的，第一時(shí)間選 擇為使得最大化在地形高度4處可飛過的高度。
所述地面回避系統(tǒng)l當(dāng)然也包括裝置22(例如，它能至少部分地被 集成到自動(dòng)駕駛裝置5上)用來(lái)執(zhí)行飛機(jī)上常規(guī)地由連接裝置21接收 的爬升和航向命令。為了能夠做到這一點(diǎn)，所述常規(guī)裝置22包括，例 如，用于由爬升和航向命令確定操作制動(dòng)命令的計(jì)算裝置，和致動(dòng)至少 一種操作桿的至少一種致動(dòng)裝置，該操作桿接收該操作制動(dòng)命令和相應(yīng) 移動(dòng)所述操作桿使得飛機(jī)執(zhí)行所述爬升和航向命令。
在一個(gè)特別的實(shí)施例中，所述自動(dòng)導(dǎo)航裝置5是飛機(jī)A常用的自 動(dòng)駕駛設(shè)備的一部分。
另外，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述地形回避系統(tǒng)1進(jìn)一步包括一 種指示裝置23,例如是由連接裝置24連接到所述自動(dòng)駕駛裝置5,它 的目的是當(dāng)由裝置15確定的一個(gè)航向變化命令用于飛機(jī)時(shí)向飛行員報(bào) 警。這種信息例如能夠通過顯示屏25以視覺方式通知飛行員，該顯示 裝置裝配在飛機(jī)A的駕駛員坐艙中和/或用一常規(guī)的沒有示出的聲音的 方式安裝。
在圖2所示的實(shí)施例中，在地形高度4處獲得的高度增量AH0，位 于飛機(jī)A沿當(dāng)前的航線10的前方，足夠飛機(jī)飛過對(duì)應(yīng)所述地形高度4 的峰值4A。在這個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自所述裝置7的命令，即一個(gè)最佳斜 角爬升命令和一個(gè)保持當(dāng)前飛機(jī)A航向的命令，經(jīng)過裝置17發(fā)送到裝 置22。在這種情況下，這種地形2回避被簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，僅僅實(shí)施飛機(jī)A 的爬升，而不用改變它的側(cè)向飛行線路(保持當(dāng)前的航向)。
另一方面，在附圖3和4的實(shí)施例中，通過飛機(jī)A執(zhí)行一個(gè)最佳斜 角爬升命令同時(shí)保持航向(航線10),在地形高度處獲得的高度增量a HO不足夠飛機(jī)飛過所述地形高度4的相應(yīng)峰值4B。在這種情況下，裝 置17將發(fā)出由裝置15確定的爬升和航向命令到裝置22。
正如前面提到的，由裝置15產(chǎn)生的航向命令具有根據(jù)由裝置13在 裝置11找出的一組可能的航向變化值A(chǔ)Ci中選擇的航向變化值改變飛 機(jī)A的航向的作用。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述裝置13選擇(在找到的所有航向變 化值A(chǔ)Ci中)絕對(duì)值最小的航向變化值，這使得飛機(jī)A從當(dāng)前的航向(線 路IO),也就是說(shuō)從起初預(yù)測(cè)的后續(xù)的飛機(jī)路線偏離的盡可能的小。在 附圖3的實(shí)施例中，裝置11已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)航向變化值A(chǔ)C1和AC2。 根據(jù)當(dāng)前的實(shí)施例，裝置13例如選擇了具有最小絕對(duì)值的航向變化值 △ Cl。
在本發(fā)明的范圍中，當(dāng)然可以考慮被所述裝置13執(zhí)行的航向變化 值其他選擇變化，特別的
-在第一變量中，所述裝置13選擇航向變化值，對(duì)應(yīng)于最低地形 高度，位于一個(gè)預(yù)定的航向變化區(qū)間(附圖3中aCL1+aCL2),該 區(qū)間限制在飛機(jī)A的當(dāng)前航向(線路IO)的兩側(cè)，并由元件26和27限定。 在圖3的實(shí)施例中，沿由航向變化AC2限定的方向28存在的地形高度 4的部分4D低于沿由航向變化厶C1限定的方向29存在的地形高度4 的部分4D，由此裝置13在第一變量中選擇航向變化AC2。
-在第二變量中，為了不降低太多飛機(jī)的爬升性能，裝置13選擇 4元向變化值，對(duì)于該4元向變化值來(lái)"i兌，改變相應(yīng)4元向所需的橫向4罷動(dòng)角 在絕對(duì)值上小于一個(gè)預(yù)定的值，例如小于45。，從而不過于破壞飛機(jī)A 爬升的表現(xiàn)。
此外，所述裝置15也確定一個(gè)特別爬升命令，此命令與所述以先 前描述的方式確定的航向變化命令相連。
在簡(jiǎn)單的第一實(shí)施例中，所述由裝置15確定的特別爬升命令僅僅 對(duì)應(yīng)于一個(gè)最佳斜角爬升命令。對(duì)于離地形高度4大致相等距離的相同 的最佳爬升命令，由航向變化獲得的高度增量AH1和AH2當(dāng)然小于沒 有航向變化獲得的△ HO,因?yàn)槟芰勘伙w機(jī)A消耗以執(zhí)行該航向變化。
在第二實(shí)施例中，所述裝置15確定，將一個(gè)爬升命令(不在最大 斜角)確定為一個(gè)特殊爬升命令，該爬升命令在地形高度4處產(chǎn)生一個(gè) 高度增量AHR,其相應(yīng)于一個(gè)高度增量，該高度增量不但能夠使飛機(jī)飛 過地形高度4的相應(yīng)4D部分，同時(shí)也充分考慮了通常規(guī)定的安全極限 并且小于所述對(duì)應(yīng)最大斜角爬升的高度增量，例如圖4所示。在第二實(shí) 施例中，優(yōu)選首先確定一個(gè)允許盡可能偏離飛機(jī)A航線最小的航向(或 者路線)值，然后確定一個(gè)爬升命令(不在最大斜角)，使飛機(jī)飛過地 形高度4同時(shí)使得斜角差最小(使乘客感覺舒服)。
該第二實(shí)施例因此能夠提高乘客的舒適度(因?yàn)橐粋€(gè)低的斜角和一 個(gè)小的加速)而且并未對(duì)飛機(jī)A的安全性能造成影響。因?yàn)橄鄳?yīng)的高度 增量△ HR能夠使飛機(jī)飛過地形高度4的相應(yīng)4 D部分。該第二實(shí)施例當(dāng) 然只適用于這種情況所需的能夠飛過該地形高度的高度增量小于執(zhí)行 最佳斜角爬升命令時(shí)飛機(jī)A獲得的高度增量△ Hl 。
此外，在一個(gè)特別的實(shí)施例中，所述自動(dòng)駕駛裝置5 (或者所述裝 置22)首先使飛機(jī)A執(zhí)行所述特別爬升命令，然后執(zhí)行產(chǎn)生一個(gè)航向 變化的航向命令。這使得飛機(jī)能夠在盡可能預(yù)期該爬升命令，因此能夠 最大化在地形高度4處獲得的高度增量。
此外，在一個(gè)特別的實(shí)施例中，當(dāng)所述碰撞報(bào)警裝置3發(fā)出一個(gè)報(bào) 警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)1改進(jìn)飛機(jī)A的空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造以致于增加在地形4高 度處的高度增量，然后所述裝置7確定一個(gè)最佳斜角的爬升命令，考慮 飛機(jī)A的新的空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造(源于這種改進(jìn))。該特別實(shí)施例能夠增 加對(duì)于地形4的高度增量。該實(shí)施例特別能被運(yùn)用在飛機(jī)接近機(jī)場(chǎng)的期 間，在起落架展開的同時(shí)展開前緣縫翼(the slats )、襟翼(the flaps) 和/或擾流器(the spoilers )。在這種情況下，飛才幾空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造上的 改進(jìn)簡(jiǎn)單的存在于為了獲得一個(gè)更好的爬升斜角而收回這些裝置。然 而，在一定的情況下，讓某一些裝置(特別是活動(dòng)輔助翼和副翼)部分
展開更有利。事實(shí)上，以這樣一種方式改進(jìn)飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造能夠 優(yōu)化飛機(jī)的爬升性能。這種飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造的改進(jìn)方式可以自動(dòng)執(zhí) 行也可以由飛行員(通過程序)執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明所述的地形回避系統(tǒng)1應(yīng)用于飛機(jī)的飛行軌道，只要一
檢測(cè)到飛機(jī)A具有與地形2的地形高度4碰撞的危險(xiǎn)，該系統(tǒng)將被自行 啟動(dòng)，也就是說(shuō)不受飛行員的干擾。因此只要碰撞報(bào)警裝置發(fā)出一個(gè)報(bào) 警信號(hào)，所述系統(tǒng)1就會(huì)以這樣一種方式通過執(zhí)行一個(gè)爬升命令，通 常為一個(gè)最佳斜角命令(根據(jù)飛機(jī)的性能)根據(jù)地形2來(lái)提高飛機(jī)的位置。
根據(jù)本發(fā)明，為了做到這一點(diǎn)
如果執(zhí)行這樣操作足夠使飛機(jī)飛過所述地形高度4的話，系統(tǒng)1僅 僅使飛機(jī)執(zhí)行一個(gè)最佳的斜角爬升命令而不改變飛機(jī)的航向，從而允執(zhí) 行一個(gè)簡(jiǎn)單的回避操作(圖2);并且
如果執(zhí)行這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的回避操作不足夠使飛機(jī)飛過所述地形高 度4，在一定情況下會(huì)發(fā)生(例如非常高的地形高度等)，系統(tǒng)l將會(huì) 改變飛機(jī)A的航向從而引導(dǎo)到一個(gè)不是很高的地形高度4，然后飛機(jī)執(zhí)
行一個(gè)特別的至少足夠飛機(jī)飛過所述地形高度的特別斜角爬升命令(圖 3和圖4)。
因此，本發(fā)明的系統(tǒng)1原則上具有能夠使飛機(jī)飛過前面的任何地形 高度4。
需要指出的是，當(dāng)飛機(jī)走出困境時(shí)(即碰撞報(bào)警信號(hào)消失)，飛機(jī) 優(yōu)選的是返回到可操作的飛行模式。
此外，所述系統(tǒng)1進(jìn)一步包括一個(gè)可以使飛行員脫離該系統(tǒng)的裝置 (未示出)。在這種情況下，所述系統(tǒng)1能通知飛行員怎樣執(zhí)行高度和 航向變化來(lái)回避該地形高度4 (例如通過一個(gè)常規(guī)的可以顯示所需的高 度和航向的高度和方向指示器)。
權(quán)利要求
1.一種用于飛機(jī)的地形回避方法，在該方法中使用一個(gè)碰撞報(bào)警裝置(3)，該裝置根據(jù)周圍的地形來(lái)監(jiān)控飛機(jī)(A)的飛行，并且當(dāng)飛機(jī)(A)保持當(dāng)前的飛行參數(shù)有與地形2的地形高度4相撞的危險(xiǎn)時(shí)能夠發(fā)出一報(bào)警信號(hào)，根據(jù)這樣一種方法，當(dāng)所述碰撞報(bào)警裝置發(fā)出一報(bào)警信號(hào)時(shí)，自動(dòng)地A/確定用于飛機(jī)(A)的一個(gè)最佳的斜角爬升命令；B/檢查第一高度增量(ΔH0)，是否足夠飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4)，該第一高度增量是飛機(jī)(A)在所述地形高度(4)的執(zhí)行帶有保持當(dāng)前航向的命令的所述最佳的斜角爬升命令獲得的；并且C/根據(jù)這個(gè)檢查，如果第一高度增量(ΔH0)不足夠飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4)，尋找是否存在至少一個(gè)航向變化值(ΔC1，ΔC2)，根據(jù)這一變化值飛機(jī)通過執(zhí)行一個(gè)最佳斜角爬升命令，在地形高度處獲得的第二高度增量(ΔH1，ΔH2)足夠飛過所述地形高度(4)，其特征在于a)如果第一高度增量(ΔH0)足夠飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4)，飛機(jī)自動(dòng)執(zhí)行帶有保持當(dāng)前航向的命令的所述最佳的斜角爬升命令；并且b)如果第一高度增量(ΔH0)不足夠飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4)，并且如果存在至少一個(gè)航向變化值(ΔC1，ΔC2)，對(duì)于所述航向變化值在地形高度處由飛機(jī)通過執(zhí)行優(yōu)化斜角爬升命令獲得的第二高度增量(ΔH1，ΔH2)足夠使飛機(jī)飛過所述地形高度(4)，則α)自動(dòng)選擇一個(gè)足夠使飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4)的航向變化值(ΔC1，ΔC2)；并且β)使飛機(jī)自動(dòng)執(zhí)行一個(gè)足夠使飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4)，并帶有與被選擇的航向變化值相對(duì)應(yīng)的航向命令的，特別斜角爬升命令。
2 .如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟C.b. P中使飛 機(jī)(A)執(zhí)行所述特別爬升命令。
3.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于作為在步驟C.b. p中使 飛機(jī)(A)執(zhí)行的所述特別爬升命令， 一個(gè)爬升命令被確定為導(dǎo)致在地 形高度處的高度增量(AHR),對(duì)應(yīng)于使飛機(jī)(A)飛過所述地形高度 (4)必要和充分的高度增量。
4. 如權(quán)利要求1 - 3之一所述的方法，其特征在于選擇在步驟C.b. a中，絕對(duì)值最小的航向變化值(AC1)。
5. 如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于在步驟C.b. oc 中，選擇航向變化值(厶C2),其對(duì)應(yīng)于最低地形高度并位于預(yù)定航向 變化區(qū)間內(nèi)，該區(qū)間限制在飛機(jī)(A)當(dāng)前航向(10)的兩側(cè)。
6. 如權(quán)利要求1 - 3之一所述的方法，其特征在于在步驟C.b.a 中選擇航向變化值，對(duì)于該航向變化值改變相應(yīng)力元向所需的橫向擺動(dòng)角 在絕對(duì)值上小于一個(gè)預(yù)先確定的值。
7. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在步驟C.b. P中，首先執(zhí)行所述特別爬升命令，然后執(zhí)行所述產(chǎn)生航向變化的航向 命令。
8. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于當(dāng)所述碰撞報(bào) 警裝置(3)發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)時(shí)，改變飛機(jī)(A)的空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造使 得增加在地形高度4處的高度增量，并且在步驟(A)中考慮了新的飛 機(jī)(A)的空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造確定最佳斜角爬升命令。
9. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在步驟C.b. P中，執(zhí)行一個(gè)導(dǎo)致航向變化的航向命令時(shí)，在飛機(jī)(A)駕駛員坐艙 發(fā)出一個(gè)指示信號(hào)來(lái)通知飛行員執(zhí)行這一航向命令的駕駛。
10. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于當(dāng)碰撞報(bào)警 信號(hào)消失，飛機(jī)優(yōu)選返回到可操作的飛行包括線中。
11. 飛才幾(A)的地形回避系統(tǒng)，所述系統(tǒng)l包括 一種通常的碰撞報(bào)警裝置(3),該報(bào)警裝置根據(jù)周圍的地形(2)來(lái)監(jiān)控飛機(jī)(A)的飛行，并且當(dāng)飛機(jī)(A)維持當(dāng)前的飛行參數(shù)有與地形 (2)地形高度(4)相撞的危險(xiǎn)時(shí)能夠發(fā)出一報(bào)警信號(hào)；以及一飛機(jī)(A)的自動(dòng)駕駛裝置(5),至少包括用于確定飛機(jī)A的最佳斜角爬升命令的第一裝置(7);第二裝置(12),用來(lái)檢查由飛機(jī)(A)執(zhí)行帶所述最佳斜角爬升 命令并保持當(dāng)前航向而在地形高度(4)處獲得的第一高度增量(AH0) 是否足夠飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4);和第三裝置(11),用來(lái)尋找當(dāng)所述第一高度增量(AHO)不足夠飛 過所述地形高度(4)時(shí)，是否存在至少一個(gè)航向變化值(AC1， AC2), 對(duì)于所述航向變化值由飛機(jī)(A)執(zhí)行一個(gè)最佳斜角爬升命令在地形高 度4處獲得的第二高度增量(AH1， AH2)足夠飛過所述地形高度(4);其特征在于所述自動(dòng)駕駛裝置(5)還包括第四裝置(13),用于如果需要的話，選擇足夠飛過所述地形高度 (4)的所述航向變化值(厶Cl, AC2)中的一個(gè)；和自動(dòng)使飛機(jī)(A)執(zhí)行一個(gè)爬升命令和航向命令的第五裝置(17, 22),即如果第一高度增量(AH0)足夠飛機(jī)(A)飛過所述地形高度(4), 帶有一個(gè)當(dāng)前保持航向的命令的最佳斜角爬升命令，并且如果所述第一高度增量(厶HO)不足夠飛機(jī)(A)飛過所述地形高 度(4)時(shí)，帶有對(duì)應(yīng)于由該第四裝置(13)選擇的航向變化值的所述 航向命令的由飛機(jī)(A)執(zhí)行足夠飛過地形高度4的所述特別爬升命令。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)指示裝置 (23)，其自動(dòng)發(fā)送執(zhí)行一個(gè)導(dǎo)致航向變化的航向命令信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求11-12任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用 于優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)構(gòu)造的裝置。
14. 如權(quán)利要求11 - 13任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括允許飛行員與之脫離的裝置。
15. 如權(quán)利要求11 - 14任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于所述自動(dòng) 駕駛裝置(5)是飛機(jī)(A)自動(dòng)駕駛裝置的一部分。
16. —種飛機(jī)，其特征在于，包含了權(quán)利要求11 - 15中任一項(xiàng)所述 的系統(tǒng)(1 )。
17. —種飛機(jī)，其特征在于，包含了能夠?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求1 - 10中的 任一項(xiàng)所述的方法的系統(tǒng)(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)的地形回避方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一碰撞警報(bào)裝置(3)和一自動(dòng)駕駛裝置。所述自動(dòng)駕駛裝置包括決定一個(gè)最佳斜角的爬升命令的裝置(7)、檢查通過執(zhí)行最佳斜角的爬升命令后，對(duì)于地形高度的第一高度增量，飛機(jī)是否能夠飛過所述地形高度的裝置(12)、找出是否存在這樣一個(gè)航向變化值，與之對(duì)應(yīng)的飛行高度的增加足夠飛機(jī)飛過此地形高度的裝置(11)以及裝置(17，22)。如果第一高度增量足夠飛過此地形高度，該裝置就會(huì)對(duì)飛機(jī)執(zhí)行帶有一個(gè)保持當(dāng)前航向的一個(gè)最佳斜角的爬升命令；如果第一高度增量不能夠使飛過此地形高度，該裝置就會(huì)對(duì)飛機(jī)執(zhí)行帶有一個(gè)與所選航向變化值對(duì)應(yīng)的航向命令的一個(gè)最佳斜角的爬升命令。
文檔編號(hào)G08G5/00GK101176133SQ200680008217
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者C·喬丹, I·拉卡澤, P·法布里, S·沃爾特 申請(qǐng)人:法國(guó)空中巴士公司