用於確定合適航點位置的方法

2023-10-11 21:58:29 2

用於確定合適航點位置的方法【專利摘要】本發明公開一種用於確定合適航點位置的方法。所述方法可包括減少將要分析的所述空間體積，並且分析所述空間體積的減小的體積，以及根據預定的適合性標準確定合適航點位置。【專利說明】用於確定合適航點位置的方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及一種確定合適航點位置的方法。【
背景技術：
】[0002]當代飛機可以包括飛行管理系統(FMS)。FMS使得各種各樣的飛行中任務(in-flighttasks)自動完成，並且FMS主要功能之一就是飛行計劃的飛行中管理。飛行計劃可以模型化成軌跡，所述軌跡可以包括多個航點。通常需要確定替代航點或未來航點，並且確定此類航點可能會是一種複雜過程，因為存在幾乎無盡的可能性。【
發明內容】[0003]在一個實施例中，本發明涉及一種用於在空間體積內確定合適位置以供放置飛機飛行計劃航點的方法，所述方法包括:基於地形資料庫來在所述空間體積內標識第一邊界；基於所述飛機的性能範圍(performanceenvelope)來在所述空間體積內標識第二邊界；在所述第一邊界與所述第二邊間之間界定所述空間體積的減小的體積；以及根據預定的適合性標準，針對所述合適航點位置分析所述空間體積的所述減小的體積。[0004]作為優選，分析所述空間的所述減小的體積包括步進式搜索所述空間體積的所述減小的體積的子部分來根據所述預定的適合性標準確定合適航點位置。[0005]作為優選，所述預定的適合性標準包括以下至少之一:目的地到達時間、氣象偏好以及接近度偏好。[0006]作為優選，其進一步包括標識所述空間體積的所述減小的體積的非理想部分。[0007]作為優選，所述空間體積的所述減小的體積的所述非理想部分包括基於氣象資料庫的非理想氣象的位置。[0008]作為優選，所述空間體積的所述減小的體積的所述非理想部分包括基于禁飛資料庫的禁飛區。[0009]作為優選，分析所述空間的所述減小的體積包括排除所述非理想部分對所述空間的所述減小的體積進行分析。[0010]在另一個實施例中，本發明涉及一種用於在空間體積內確定合適位置以供放置飛機飛行計劃航點的方法，所述方法包括:基於地形資料庫和所述飛機的性能範圍，通過去除無法飛行部分以使所述空間體積減小以供分析，從而界定減小的空間體積；通過去除所述減小的空間體積的非理想飛行部分以使所述減小的空間減小，從而界定可接受的空間體積；以及根據預定的適合性標準，針對所述合適航點位置分析所述空間體積的所述可接受的體積。[0011]作為優選，分析所述可接受的體積包括步進式搜索所述可接受的空間體積來根據所述預定的適合性標準確定合適航點位置。[0012]作為優選，所述預定的適合性標準包括以下至少之一:目的地到達時間、氣象偏好以及接近度偏好。[0013]作為優選，所述非理想飛行部分包括基於氣象資料庫的非理想氣象的位置。[0014]作為優選，所述減小體積的所述非理想飛行部分包括基于禁飛資料庫的禁飛區。【專利附圖】【附圖說明】[0015]在附圖中:[0016]圖1是飛機以及其中可以實施本發明的實施例的地面站的透視圖；[0017]圖2是根據本發明的實施例的其中可以確定合適位置以供放置飛機飛行計劃航點的示例性空間體積的視覺圖示的示意圖；[0018]圖3是根據本發明的實施例的其中界定減小空的間體積的示例性空間體積的視覺圖示的示意圖；[0019]圖4是根據本發明的實施例的其中界定可接受的空間體積的示例性空間體積的視覺圖示的示意圖；以及[0020]圖5是根據本發明的實施例的將要分析的示例性空間體積的視覺圖示的示意圖。【具體實施方式】[0021]圖1描繪一架飛機10，所述飛機可以執行本發明的實施例並且可以包括連接到機身14上的一個或多個推進發動機12、定位在機身14中的駕駛艙16以及從機身14向外延伸的機翼組件18。能使飛機10正確操作的多個飛機系統20以及控制器30還有具有無線通信鏈路32的通信系統也可包括在內。控制器30能夠可操作地連接到多個飛機系統20。控制器30也可以與飛機10的其他控制器連接。控制器30可以包括存儲器34，存儲器34可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、快閃記憶體或如光碟、DVD、CD-ROM等一個或多個不同類型的可攜式電子儲存器，或者可以包括這些類型的存儲器的任何合適組合。控制器30可以包括一個或多個處理器36，處理器可以運行任何合適程序。控制器30可為FMS的一部分或能夠可操作地連接到FMS。[0022]計算機可搜索信息資料庫可以存儲在存儲器34中並且可由處理器36訪問。處理器36可以運行可執行指令集，以便顯示資料庫或訪問資料庫。或者，控制器30能夠可操作地連接到信息資料庫。例如，可將此種資料庫存儲在替代計算機或控制器中。應理解，資料庫可為任何合適的資料庫，其中包括具有多個數據集的單個資料庫、連結在一起的多個離散資料庫或甚至簡單數據表格。可預期地是，資料庫可以涵蓋多個資料庫，或資料庫實際上可為多個單獨資料庫。[0023]資料庫可以存儲數據以及額外數據，所述數據可以包括特定地理地形、包括跑道和機場布局在內的人造物體以及包括飛機交通信息、地理政治信息、水文信息以及禁飛區在(no-flyzones)內的額外數據。資料庫還可包括跑道數據、飛機性能數據、發動機性能數據、當前氣象條件以及歷史性能數據。這種數據可以存儲作為飛機性能屬性、地理約束以及氣象約束。[0024]或者，可預期地是，資料庫可與控制器30分開，但可與控制器30進行通信，這樣使得所述資料庫可由控制器30訪問。例如，可預期地是，資料庫可以被包含在可攜式存儲裝置上，並且在此類情況下，飛機10可以包括用於接納可攜式存儲裝置的埠，而且此類埠將與控制器30進行電子通信，以使控制30能夠讀出可攜式存儲裝置的內容。另外可預期地是，資料庫可以通過無線通信鏈路32進行更新，並且通過這種方式即可將如關於空中交通和氣象條件的信息等實時信息包括在資料庫中而且這些信息可由控制器30進行訪問。[0025]此外，可預期地是，此資料庫可以位於飛機10外部，處於如航線運營中心、飛行運營控制部門等位置處或另一位置處。控制器30能夠可操作地連接到無線網絡，資料庫信息可以通過所述無線網絡來提供到控制器30。例如，氣象數據可從氣象資料庫中獲得，所述氣象資料庫可以包含實時氣象數據或預測氣象數據。此類氣象資料庫可以包含關於某些氣象相關現象的信息(例如，風速、風向、溫度等等)，而且可以包含涉及可視性(例如，有霧、多雲等等)、降水(雨水、冰雹、雪、凍雨等等)以及其他氣象信息的數據。由於在航線計算中必須考慮空氣溫度、風向以及風速以便確保飛機可以準確遵循所需航線，因此氣象資料庫可以包括本地空域的3D實時溫度和風模型，還可包括4D預測數據。氣象資料庫可以根據特定緯度、經度以及海拔來存儲此類實時或預測氣象數據。[0026]儘管已經示出商用飛機，但可預期地是，本發明的實施例可以在任何位置實施，包括在地面系統42處的計算機40中實施。此外，上述資料庫也可位於目標伺服器或計算機40中，所述目標伺服器或計算機可位於指定的地面系統42處並且包括所述地面系統。或者，所述資料庫可位於另一地面位置。地面系統42可經由無線通信鏈路44來與其他設備通信，包括遠離計算機40的控制器30和資料庫。地面系統42可以是任何類型的通信地面系統42，例如，航線控制或飛行操作部門。[0027]控制器30和計算機40中的一者可包括具有可執行指令集的電腦程式的全部或一部分，其中所述可執行指令集用於在空間體積內確定合適位置以供放置用於飛機10的飛行計劃航點。不管是控制器30還是計算機40運行用於確定合適位置的程序，所述程序均可包括一定的電腦程式產品，所述電腦程式產品可包括用於攜載或存儲有機器可讀指令或數據結構的機器可讀媒體。此類機器可讀媒體可以是任何可用的媒體，可由通用或專用計算機或者具有處理器的其他機器訪問。通常，此類電腦程式可包括具有執行特定任務或實施特定抽象數據類型的技術效果的例程、程序、對象、部件、數據結構、算法等。機器可執行指令、相關數據結構以及程序表示用於執行信息交換的程序代碼的實例，如本說明書中所公開。例如，機器可執行指令可包括指令和數據，所述指令和數據致使通用計算機、專用計算機或專用處理機來執行某一功能或功能組。[0028]應理解，飛機10和計算機40僅表示可經配置用於實施本發明的實施例的兩個示例性實施例。在操作期間，飛機10和/或計算機40可在空間體積內確定合適位置以供放置用於飛機10的飛行計劃航點。藉助非限制性實例，控制器30和/或計算機40可以利用來自飛行員的輸入，資料庫和/或來自航線控制或飛行操作部門的信息，以在空間體積內確定合適位置以供放置用於飛機10的飛行計劃航點。合適的航點位置確定之後，便可用在飛機10的飛行計劃中。例如，如果控制器30運行所述程序，那麼合適的航點便可由飛機10的FMS使用。或者，如果計算機40運行所述程序，那麼合適的航點便可上傳或以其他方式傳遞到飛機10。[0029]圖2示出在諸如飛機10等飛機的飛行計劃下的地形的可視表示，所述地形可被視為空間體積50。應理解，所述可視表示可以通過各種方式以圖形示出，並且所述可視表示可以採用任何類型的形式，包括2D地圖、3D地圖、地形地圖等等，而且並不與本發明的實施例相關，而是僅僅用於解釋說明的目的。包括一個或多個航點54的飛行計劃52的至少一部分已顯示在空間體積50內。形成飛行計劃52的信息，包括用於航點54的信息，均可由飛行員、一個或多個資料庫和/或來自航線控制或飛行操作部門的信息提供。空間體積50也已示為包括人造物體56和惡劣氣象58等，而上述人造物體56和惡劣氣象58等信息也可得自飛行員、一個或多個資料庫和/或得自航線控制或飛行操作部門。[0030]在空間體積50內確定合適位置以供放置用於飛機的飛行計劃航點的過程中，方法的實施例可包括基於地形資料庫和飛機的性能範圍，通過去除空間體積50中的不可能飛行部分來減小(reducing)空間體積50以供分析,從而界定減小的(reduced)空間體積。參考圖3，不可能飛行部分包括部分60、部分62以及部分64。基於地形資料庫，部分60和部分62可以被確定為不可能飛行部分。具體而言，部分60已示為包括山嶺地形，而所述山嶺地形將阻止飛機在此類區域中安全飛行。此外，部分62已示為包括人造物體，例如，摩天樓，而所述人造物體將阻止飛機在此類區域中安全飛行。通過這種方式，應理解，基於地形資料庫來減小空間體積50可以包括基於地理特定地形信息和人造物體信息來進行減小。此外，可基於飛行計劃52和航點54的先前部分(priorportions)來做出此類決定。[0031]基於按飛行計劃52飛行的飛機的性能範圍，部分64可被確定為不可能飛行。作出此類確定的依據可以是飛機性能數據，包括飛機的性能範圍、發動機性能數據、歷史性能數據，以及飛行計劃52和航點54的先前部分。飛行計劃52的先前部分可以是用戶選擇的、從FMS上傳的或者從航線操作中心上傳的，航點54也可以包括飛機10的當前位置。與航點54以及飛行計劃52的先前部分均相關的信息可由控制器30和/或計算機40用來確定在空間體積50的特定部分中飛行的不可能性。飛行計劃52的先前部分可以向控制器30和/或計算機40給出額外的信息，以相對於航點54來對飛機10的航向起作用。控制器30和/或計算機40可以確定所述位置是否不可能飛行，方式是確定在飛機10按照包括所述空間體積的飛行計劃行進的情況下，是否會超出飛機或空域參數。[0032]應理解，基於多種約束和此類約束的任何數目個組合，可以確定所述部分。例如，基於地形資料庫以及按飛行計劃52飛行的飛機的性能範圍，可以排除一部分。此外，可以考慮額外的約束，例如，飛行員或航線約束。控制器30和/或計算機40在確定合適位置以供放置飛行計劃航點時也可考慮所述飛行員或航線約束。例如，飛行員的飛行偏好可為其中一種約束類型。如果飛行員不想在特定山嶺範圍內飛行，那麼此類信息可用於確定合適位置以供放置飛行計劃航點。如果針對特定位置會超出所述約束，那麼此類位置可被確定為不合適的，並且可從空間體積50去除。[0033]在實施方案中，所述信息或者一個或多個約束可以轉化成算法，所述算法可以轉化成包括可執行指令集合的電腦程式，所述可執行指令集合可由控制器30和/或計算機40執行。通過這種方式，一個或多個具體類型的區域可與約束進行比較，並且如果所述區域滿足所述約束，那麼可以做出決定。如果滿足的話，那麼空間體積50中的區域可被視為合適的。如果不滿足的話，那麼空間體積50中的區域可被視為不合適的，並且可從空間體積50去除。通過上述方式減小空間體積50即可界定減小的空間體積67。[0034]圖4示出通過去除減小的空間體積67中的非理想飛行部分，減小的空間體積67可進一步減小以供分析，從而界定可接受的(acceptable)空間體積70。基於氣象資料庫，所述非理想飛行部分可包括非理想氣象所在位置。例如，已示出非理想飛行部分72，其中惡劣氣象58包括在空間體積50中。此外，基于禁飛資料庫，減小的體積的非理想飛行部分可包括禁飛區。藉助額外的實例，非理想飛行部分74已示為處於空間體積50中，而且可與禁飛資料庫中指定的任何區域相關聯，包括跳傘位置、軍事禁飛區、地緣政治禁飛區等等。空中交通信息也可用於界定各種禁飛區，而且此類區域可從減小的空間體積67去除，從而界定可接受的空間體積70。[0035]根據預定的適合性標準，隨後可針對合適的航點位置來分析可接受的空間體積70。此類預定的適合性標準可包括以下至少一者:目的地到達時間、氣象偏好以及接近度(proximity)偏好、速度偏好、傾斜角(bnakangle)偏好等等。所述目的地到達時間可包括目的地到達的合適時間的範圍。氣象偏好可包括距惡劣氣象的優選距離。接近度偏好可包括停留在軍事行動區域等禁飛區之外，或者距高海拔特徵的優選距離。考慮到上述任何量的信息，控制器30和/或計算機40可確定合適位置以供放置飛行計劃航點。[0036]藉助非限制性實例，圖5示出根據預定的適合性標準來針對合適的航點位置分析可接受的空間體積70的一個實例。具體而言，根據預定的適合性標準，可在步進式(step-wise)搜索中分析一個或多個空間體積80的各個子部分。在實施方案中，一個或多個適合性標準可以轉化成算法，所述算法可以轉化成包括可執行指令集合的電腦程式，所述可執行指令集合可由控制器30和/或計算機40執行。通過這種方式，一個或多個體積可與適合性標準進行比較，並且如果所述體積80或體積80的一部分滿足所述適合性標準，那麼可以做出決定。如果滿足的話，那麼體積80或體積80的一部分可被視為合適位置以供放置飛行計劃航點。[0037]通過這種方式，基於至少一個適合性標準來確定合適位置以供放置飛行計劃航點可包括控制器30和/或計算機40將飛行計劃52與可接受的空間體積70內的飛行計劃航點的至少一部分與至少一個適合性標準進行比較。例如，這可包括將飛機沿著飛行計劃52與可接受的空間體積70內的飛行計劃航點的軌跡與至少一個適合性標準進行比較。這可包括基於以下至少一項來生成預測軌跡:氣象、地形、固定障礙物和可變障礙物以及飛機10的飛行特性或性能屬性。本發明的實施例可使用地形、氣象和額外信息的資料庫來生成即將與至少一個適合性標準進行比較的預測軌跡。可預期的是，確定合適位置以供放置飛行計劃航點可包括在飛機10沿著飛行計劃52飛行的同時確定合適位置。因此，在預測飛機10的軌跡時還可考慮飛機10的當前時間和位置。[0038]藉助非限制性實例，預測出飛機10的軌跡之後，所述軌跡便可與至少一個適合性標準進行比較。作為一個實例，預測軌跡可與目的地到達時間進行比較。如果控制器30和/或計算機40確定飛行計劃52與可接受的空間體積70內的飛行計劃航點的一部分將致使目的地到達時間未得到滿足，那麼便可確定此類空間體積中的飛行計劃航點的位置並不適於放置飛行計劃航點。[0039]本說明書中所用術語「滿足」至少一個適合性標準是指可接受的空間體積70內的帶有航點的預測軌跡滿足預定的至少一個適合性標準，如等於、小於或大於所述至少一個適合性標準。應理解，這種確定可能易於改變，以便通過肯定/否定比較結果或者真實/錯誤比較結果滿足。例如，當數據進行數字轉化時，通過應用大於測試，即可易於滿足小於所述至少一個適合性標準。應理解，在確定飛行計劃52與可接受的空間體積70內的飛行計劃航點的一部分的不適用性或適用性時，可使用不適合性標準。在這種情況下，如果確定飛行計劃52與可接受的空間體積70內的飛行計劃航點的一部分並未滿足所述不適合性標準，那麼它便合適。[0040]應理解，在空間體積內確定合適位置以供放置用於飛機的飛行計劃航點的方法比較靈活，而且上述方法的實施僅僅用於解釋說明的目的。例如，確定合適位置以供放置用於飛機的飛行計劃航點可包括基於地形資料庫中的信息在空間體積50內標識第一邊界66。在所示實例中，此類第一邊界66可將部分60和部分62從空間體積50中排除。基於用於飛機的性能範圍，可在空間體積50內標識第二邊界68。在所示實例中，此類第二邊界68可將部分64從空間體積50中排除。通過這種方式，第一邊界66和第二邊界68可界定減小的空間體積67。儘管第一邊界66和第二邊界68已示為具有銳邊界線，但可預期的是，基於用於飛機的性能範圍，此類邊界線可以變得平滑。此外，可預期的是，根據預定的適合性標準，可針對合適的航點位置來分析減小的空間體積67。例如，這可包括根據預定的適合性標準或者分析減小的空間體積67的任何其他合適的方法，針對合適的航點位置來步進式搜索減小的空間體積67的子部分。此外，可預期的是，分析可以包括分析排除或包括非理想部分的減小體積。[0041]此外，應理解，儘管以上附圖參考二維地圖，但本發明的實施例能夠在三維或四維空間體積內確定合適位置以供放置用於飛機的飛行計劃航點。藉助非限制性實例，在三維體積中，空間體積可以改變，其中高度為5，000英尺，山脊(footridge)可不限於30，000英尺而是處於3，000英尺。此外，將航點向上或向下移動的能力可有效增加。[0042]上述實施例提供多種益處，包括可以有效而迅速地確定空間體積內的合適位置以供放置飛行計劃航點。本發明的上述實施例立即評估不合適的區域，並且將它們從爭用航點放置的整個空間體積中去除。去除不可能飛行區域和/或非理想飛行區域之後，可以針對航點放置來分析剩餘的減小的空域體積。上述實施例在更多的計算完成之前確定可用於航點的總空域體積，從而在分析完全執行之前，通過預測可用的空域來消除額外計算並且提高速度和性能。技術效果在於，上述實施例降低了所需的計算能力並且加速確定飛機計劃航點的合適放置。[0043]本說明書使用各種實例來公開本發明，其中包括最佳模式，並且還使所屬領域的任何技術人員能夠實施本發明，其中包括製造並且使用任何裝置或系統而且執行任何所涵蓋的方法。本發明的專利保護範圍由權利要求書限定，並且可以包括所屬領域的技術人員想出的其他實例。如果此類其他實例具有的結構元素與權利要求書的字面意義相同，或如果此類其他實例包括的等效結構元素與權利要求書的字面意義並無實質差別，那麼此類其他實例意圖也在權利要求書的範圍內。【權利要求】1.一種用於在空間體積內為飛機確定適合放置飛行計劃航點的位置的方法，所述方法包括:基於地形資料庫在所述空間體積內標識第一邊界；基於所述飛機的性能範圍在所述空間體積內標識第二邊界；在所述第一邊界和所述第二邊界之間限定所述空間體積的減小的體積；以及分析所述空間體積的所述減小的體積，以根據預定的適合性標準確定合適航點位置。2.如權利要求1所述的方法，其中分析所述空間的所述減小的體積包括步進式搜索所述空間體積的所述減小的體積的子部分來根據所述預定的適合性標準確定合適航點位置。3.如權利要求1所述的方法，其中所述預定的適合性標準包括以下至少之一:目的地到達時間、氣象偏好以及接近度偏好。4.如權利要求1所述的方法，其進一步包括標識所述空間體積的所述減小的體積的非理想部分。5.如權利要求4所述的方法，其中所述空間體積的所述減小的體積的所述非理想部分包括基於氣象資料庫的非理想氣象的位置。6.如權利要求4所述的方法，其中所述空間體積的所述減小的體積的所述非理想部分包括基于禁飛資料庫的禁飛區。7.如權利要求4所述的方法，其中分析所述空間的所述減小的體積包括排除所述非理想部分對所述空間的所述減小的體積進行分析。8.一種用於在空間體積內為飛機確定適合位置放置飛行計劃航點的位置的方法，所述方法包括:基於所述飛機的地形資料庫和性能範圍去除無法飛行部分來限定減小的空間體積，從而減少要分析的空間體積；去除所述減小的空間體積的非理想飛行部分來限定可接受的空間體積，從而減小要分析的所述減小的空間體積；以及分析所述空間體積的所述可接受的體積，以根據預定的適合性標準確定合適航點位置。9.如權利要求8所述的方法，其中分析所述可接受的體積包括步進式搜索所述可接受的空間體積來根據所述預定的適合性標準確定合適航點位置。10.如權利要求8所述的方法，其中所述預定的適合性標準包括以下至少之一:目的地到達時間、氣象偏好以及接近度偏好。11.如權利要求8所述的方法，其中所述非理想飛行部分包括基於氣象資料庫的非理想氣象的位置。12.如權利要求8所述的方法，其中所述減小體積的所述非理想飛行部分包括基于禁飛資料庫的禁飛區。【文檔編號】G08G5/00GK103680213SQ201310389566【公開日】2014年3月26日申請日期:2013年8月30日優先權日:2012年8月31日【發明者】D.M.科爾柏,B.J.羅亞爾,P.D.蘇吉莫託,P.J.康拉迪申請人:通用電氣航空系統有限責任公司