CN102306030B - 具有主动减速控制的航空器系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有主动减速控制的航空器系统和方法。本发明提供了一种系统以用于在与第一速度和第一时间相关联的第一状态和与第二速度和第二时间相关联的第二状态之间的下降航段期间控制航空器的速度。所述系统包括配置成确定所述第一状态的导航系统；配置成确定所述第二状态的导引系统；以及耦合到所述导航系统和所述导引系统并被配置成用第一速度和第二速度之间的至少一个中间速度构建第一状态和第二状态之间的主动减速航段。

Description

具有主动减速控制的航空器系统和方法

优先权要求

本申请要求2010年4月30日提交的61/329988号美国临时申请的权益，其公开内容在此引入以供参考。

技术领域

本发明总体涉及航空器系统和方法，且更特别涉及用于控制航空器的速度的系统和方法。

背景技术

商业航空器广泛使用系统来计划和执行飞行、控制航空器以及管理多个其它航空器操作。例如，这样的系统可以包括以至目的地的水平航段和垂直航段的方式生成飞行计划的飞行管理系统(flight management system，FMS)。飞行计划可以包括关于在飞行的上升、巡航和下降模式期间的适当的速度、高度以及位置的细节。特别地，飞行计划要求航空器在规定的横向位置处要处于一定的速度和高度，并且FMS确定用来遵从这些参数的最有效机制。

一些现代空中交通系统还包括定时需求，从而预计航空器在特定时间处于指定的速度、高度和位置。假如已经考虑了飞行计划的复杂性以及与实施这样的计划相关联的不确定性，常规航空器系统可能发现定时或其它精确性需求是具有挑战性的。

因此，希望的是提供改进的系统和方法，用来控制航空器的飞行，特别是在下降期间，相对于速度、高度、位置以及时间约束来控制航空器的飞行。此外，根据结合附图以及本发明的此背景技术所进行的对本发明和所附权利要求的后续详细描述，本发明的其它希望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

依据本发明的示例性实施例，提供了一种系统以用于在与第一速度和第一时间相关联的第一状态和与第二速度和第二时间相关联的第二状态之间的减速航段期间控制航空器的速度。该系统包括被配置成确定所述第一状态的导航系统；被配置成确定所述第二状态的导引系统；以及与所述导航系统和导引系统耦合并被配置成在第一状态和第二状态之间构建具有第一速度和第二速度之间的至少一个中间速度的减速航段的主动减速系统。

依据另一示例性实施例，提供了一种方法以用于在与第一速度和第一时间相关联的第一状态和与第二速度和第二时间关联的第二状态之间的减速航段期间控制航空器的速度。该方法包括接收第一状态和第二状态；在所述第一状态和第二状态之间构建具有一系列变化的速度目标的减速航段；和根据所述减速航段使航空器飞行。

附图说明

在下文中，将结合下列图形对本发明进行描述，其中，同样的附图标记表明同样的元素，以及

图1为依据示例性实施例用于控制航空器的飞行的航空器系统的框图；

图2为依据示例性实施例由图1的系统生成的飞行计划的示例性高度分布；

图3为依据示例性实施例由图1的系统生成的飞行计划的示例性速度分布；

图4为依据示例性实施例图1的系统的主动减速系统的框图；

图5为依据示例性实施例用于控制航空器的减速的方法的流程图；

图6为依据替代示例性实施例由图1的系统生成的飞行计划的示例性速度分布。

具体实施方式

下列详细说明实际上仅仅是示例性的，并非意图限制本发明或者本发明的应用和使用。如本文所使用的，词“示例性”意指“用作示例、例子或示范”。因此，本文被描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为比其它实施例优选或有利。本文所描述的所有实施例都是示例性实施例，其被提供用来使得本领域技术人员能够制作或使用本发明，而并非限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求来限定。此外，没有意图受到先前的技术领域、背景技术、发明内容或下列详细说明中所呈现的任何明示或暗示的理论约束。

广泛地，本文所论述的示例性实施例包括用于在飞行期间控制航空器的航空器系统和方法。特别地，该系统和方法可适用于在第一状态和第二状态之间的下降航段期间进行减速的航空器，每个状态具有与其相关联的位置、速度、高度和时间。该系统和方法在第一状态和第二状态之间生成插入航段(interpolated segment)，然后根据先导因素(leadfactor)调整该插入航段以生成先导减速航段。该先导减速航段被并入飞行计划中以便生成飞行命令。该系统和方法随着航空器飞行该飞行计划不断更新插入航段和先导减速航段以提供对减速的主动控制。

图1为依据示例性实施例用于控制航空器的飞行的航空器系统100的示意框图。在所图示的实施例中，航空器系统100包括飞行管理系统(FMS)110、自动驾驶仪(auto-pilot)系统150、航空器致动器(actuator)160以及用户接口170。如下面更详细地描述的，FMS 110包括导航系统120和具有主动(active)减速系统140的导引系统130。该系统100特别被论述为在垂直下降或减速航段期间控制航空器，不过本文所论述的示例性实施例同样适用于其它飞行航段和情景。

值得注意地，应当理解，尽管图1中出现的系统100被布置成集成的系统，但是示例性实施例并非受到如此限制，且也可以包括这样的布置——籍此组件中的一个或更多个是位于航空器上或航空器外部的另一系统的单独的组件或子组件。例如，自动驾驶仪系统150可以并入FMS 110中。此外，该系统和方法并不限于人工驾驶的航空器，且还可以针对诸如像宇宙飞船或无人驾驶飞行器之类的其它类型飞行器来实施。在对主动减速系统140进行更详细说明之前，下面介绍该系统100的组件。

FMS 110通常在航空器运行期间执行各种各样的飞行中任务，包括分别由导航系统120和导引系统130实施的对航空器的导航和导引。尽管未具体示出，但是包括导航系统120和导引系统130的FMS 110可以用一个或更多计算机处理器来实施，诸如像能够实行本文所论述的功能的微处理器或数字信号处理器。FMS 110还可以包括具有对于航空器运行以及飞行计划的创建和实施而言必要的任何元素的数据库，所述元素包括航站点、机场、地形信息以及可适用的飞行规则。

总的来说，导航系统120确定航空器的当前运动学状态。同样地，在该示例性实施例中，导航系统120包括任何合适的位置和方向确定设备，诸如惯性参考系统(inertialreference system，IRS)，空中数据航向参考系统(air-data heading reference system，AHRS)，无线电导航辅助设备或全球导航卫星系统(global navigation satellitesystem，GNNS)。例如，导航系统120至少把航空器的当前位置和速度提供给导引系统130。其它导航信息可以包括当前航向、当前航线、当前航迹、高度、俯仰以及任何希望的飞行信息。

总的来说，导引系统130基于从导航系统120接收的导航信息(例如，当前位置和速度)以及来自飞行员或其它源的输入(例如，所希望的目的地)，使用各种飞行和引擎模型以及算法来为组成飞行计划的各种航段构建横向和垂直的分布(profile)。作为示例，导引系统130可以基于对定时、位置、高度、速度目标以及燃料经济性的考虑因素生成飞行计划。导引系统130还可以考虑诸如重量、燃料以及大气状况之类的航空器特定的参数。在一种情景中，飞行计划的各方面可以由空中交通管制(Air Traffic Control，ATC)或联邦航空管理(Federal Aviation Administration，FAA)规则指定。

飞行计划可以包括在航站点之间的多个航段，其每一个具有航空器排定要飞行的相关联的位置、高度、速度和时间。同样地，导引系统130通常构建从第一状态(例如，当前或将来位置、高度、速度和/或时间)到第二状态(例如，后续位置、高度、速度和/或时间)的飞行计划航段。在一个示例性实施例中，飞行计划包括针对每个航段的高度分布和速度分布。高度分布典型地被表达为高度相对于距离以提供关于针对给定位置的适当高度的指示，所述给定位置例如在距航站点或其它目的地的某距离处的地方。速度分布典型地被表达为对于航空器而言在给定时间和/或距离处的一系列速度目标。

主动减速系统140形成了导引系统130的一部分并且特别起作用以基于包括速度、高度、位置以及定时需求在内的多种考虑因素生成飞行计划的速度分布。如下面更详细地描述的，主动减速系统140接收或确定航空器的第一状态(例如，当前速度和时间)和该航空器的第二状态(例如，所希望的速度和时间)的各方面，并根据这些和其它考虑因素构建速度分布。这样的考虑因素可以包括所需的到达时间(required time of arrival，RTA)需求、推力余量实施(thrust margin implementation)以及重新捕获程序(recaptureprocedure)。如下面更详细地描述的，图2和3为示例性高度分布200和速度分布300，该高度分布200和速度分布300可以由导引系统130生成，且用来描述主动减速系统140。

返回到图1，导引系统130以导引命令的形式把飞行计划提供给自动驾驶仪系统150。例如，由导引系统130生成的、与飞行计划相关联的命令可以包括起作用以实施该横向分布和垂直分布的俯仰命令、俯仰率命令、滚转命令以及速度目标。

响应于接收到导引命令，自动驾驶仪系统150生成致动器命令，该致动器命令起作用以经由致动器160控制航空器的飞行特性。作为示例，由自动驾驶仪系统150生成的致动器命令可以包括升降舵命令、副翼命令、方向舵命令以及减速刹车命令中的一个或多个。如图1中所示出的，自动驾驶仪系统150可以包括确定节流阀(throttle)位置命令以达到飞行计划的速度目标的自动节流阀模块152。

致动器160总起来说包括一个或多个航空器组件，当处于受控位置时，所述航空器组件导引航空器的运动，包括飞行面(flight surface)及相关联的驱动组件。如上面所描述的，致动器160的位置受自动驾驶仪系统150的命令或经由所述用户接口170来自飞行员的命令控制。包括在航空器中的致动器160的数目和类型可以变化。作为示例，致动器160可以包括用于调整航空器的俯仰的升降舵、用于调整航空器的滚转的副翼和用于调整航空器的偏航的方向舵，它们分别根据来自自动驾驶仪系统150或来自飞行员的升降舵命令、副翼命令和方向舵命令而被控制。致动器160还包括节流阀162，所述节流阀162根据来自自动驾驶仪系统150的自动节流阀152或飞行员的节流阀命令，通过分别增加或减少给引擎的功率来调整航空器的速度。

该系统100另外包括用户接口170。飞行员或机组人员可以通过该用户接口170发起和修改导引系统130的飞行命令或飞行计划。用户接口170可以包括使得飞行员能够与该系统100相接口的任何合适的硬件或软件组件。这样的组件可以包括键盘、鼠标设备、钮、开关、操纵杆以及旋钮。用户接口170可以包括能够显示各种类型的计算机生成的符号和信息的显示单元，诸如各种CRT或平板显示系统，诸如LCD、OLED显示器、投影显示器、等离子显示器、HDD，HUD等等。用户接口170可以是多功能显示单元的一部分，诸如主飞行显示器或模式控制单元。

现在已经对航空器系统100的组件进行了通常描述，下面将更详细地描述由导引系统130生成的、用来在下降航段期间提供对航空器的最优控制的高度和速度分布。图2是依据示例性实施例由图1的导引系统130生成的飞行计划的简化高度分布200。作为示例，图2图示了针对飞行至目的地250的航空器的高度分布200的一部分。高度指示在垂直轴202上而距离指示在水平轴204上。如上面所表明的，高度分布200通常指示相对于距目的地250的距离航空器应当飞行的高度。在所描绘的实施例中所图示的部分中，高度分布200包括三个航段210、220和240。航段210通常对应于第一下降航段，在该第一下降航段航空器通常以第一速率下降。在第一下降点212，预计航空器沿着下降航段220下降直至到达点222，该点222例如可以对应于在一位置(例如在距离226)处具有高度约束(例如高度224)和/或速度约束的航站点，如下面更详细地论述的。同样地，在航站点222，预计航空器沿着航段240和后续航段(未示出)飞行至目的地250。高度分布200可以包括用来实施该飞行计划的通过飞行员或自动驾驶仪系统150(图1)所设置的变化的俯仰率，以及俯仰角度、滚转角度。尽管未示出，但是在航段210、220和240之前、之后或者之间，高度分布200将典型地具有附加的航段(例如，DES马赫数(mach)，DES CAS，和附加的下降和恒定航段)。

图3为通常与图2的高度分布200对应的速度分布300。该速度分布300表示一系列速度目标，其被提供给自动驾驶仪系统150以产生试图达到那些速度目标的节流阀命令。除提供给自动驾驶仪系统150的速度目标之外，图3还图示了基于那些速度目标航空器的规划轨迹航段，例如，如果那些目标被提供给自动驾驶仪系统150则航空器会实际飞行的速度，如下面将更详细地描述的。应当注意，在图3中图示了速度目标和规划轨迹航段中的一些以阐明主动减速系统140(图1)的操作，并且在实施时，或许不由主动减速系统140计算或由航空器飞行。

在图3中，速度表示在垂直轴302上，时间表示在水平轴304上。相对于高度分布200，速度分布300包括第一航段310，在该第一航段310中，航空器维持恒定速度直至减速航段320，该减速航段320开始于减速点312。应当注意，减速点312的特定位置可以基于减速航段320的构建而变化。在一个实施例中，由于航空器减速至设定点332，所以速度分布300的减速航段320对应于图2的下降航段220。该设定点332是在特定时间(例如时间336)处于设定速度或速度约束(例如速度334)。例如，该设定速度334可以是与图2的设定航段240开始的航站点222相关联的速度约束。在下面说明中，时间336及其它相关联的参数可以被称作RTA需求，其对应于设定点332的速度、位置和定时需求，例如，通常对应于预计航空器满足的4D参数。

尽管图3中未示出，速度分布330可以并入速度余量，从而使得在设定点334处的强加的速度约束在与该设定点相关联的实际速度之上，并且速度余量的量可以基于状况来修改。在特定描绘中，如果需要，就把任何速度余量并入速度约束334中。另外，还可以考虑推力余量来确定速度分布330，从而使得与空转推力情况下的减速相比所构建的减速较慢。由于系统100目标在于速度分布速度减先导因数，所以此推力余量通常与自动驾驶仪系统所提供的推力对应。总的来说，推力余量可以提供使得航空器在飞行或速度分布的重新捕获期间能够调整节流阀位置的余量。

如下面更详细地描述的，主动减速系统140构建并入主动减速的速度分布航段，包括针对RTA需求的程序、余量实施、航段重新捕获等等。下面将论述关于减速航段320的一个示例性构建的另外细节，其包括预期速度目标322和326以及规划轨迹航段324、328及330。

速度分布300还包括对应于图2的航段240的第三航段340，在该第三航段340中，随着航空器接近目的地时间350，航空器维持恒定速度(例如设定速度334)至后续航段。因此，高度分布200和速度分布300总起来说指示预计航空器飞行的速度、高度、位置和时间。现在将论述减速航段320的构建。

图4是导引系统130的主动减速系统140的更详细视图，该导引系统130用于在下降期间构建航空器的速度分布，所述下降期间诸如图3的减速航段320。将参照图2和3来论述图4。总的来说，主动减速系统140帮助导引系统130(图1)以目标速度而不是空转节流阀构建从第一状态(例如，当前或将来位置、高度、速度和/或时间)至第二状态(例如，随后位置、高度、速度和/或时间)的飞行计划航段。相对于多个模块410、420和430(例如，软件、硬件或其组合)来描述主动减速系统140。具体地，模块410、420和430中的每一个可以被实施为执行具体的功能。因此，这些模块410、420和430可以包括执行机器指令或算法的处理单元，所述机器指令或算法被存储在数据库或本地存储器中并被检索和执行以实行本文所论述的功能。图4描绘了一个示例性机构，不过可以用替代的机构或实现方式来实行类似功能。

如所描绘的，主动减速系统140包括速度分布模块410、轨迹预测模块420和主动减速解算机模块430。速度分布模块410初始计算标称(nominal)速度分布或从导引系统130的其它部分接收标称速度分布。该标称分布典型地包括与飞行计划相关联的各种速度约束，例如，与图2和3的高度分布200和速度分布300的高度、位置和时间相关联的速度约束。在论述中为了清楚起见，在图3中示出了标称减速航段322。在常规导引系统中，标称减速航段322是构建减速航段320的唯一考虑因素。标称减速航段322通常把速度目标设定成等于第三航段340(或高度分布200的航段240)的速度约束。同样地，常规导引系统可以把速度目标立即设定在最终的减小的速度处，这会导致自动驾驶仪系统150(图1)把节流阀162(图1)设定成空转直至达到该速度目标。同样地，如本文所使用的，该“标称”减速航段322是平坦的并且在空转节流阀的情况下飞行。总的来说，由于空转节流阀，标称减速航段322是使航空器飞行的燃料最高效的方式，并且同样地，如果满足诸如速度和定时之类的其它约束，其可以是令人满意的，如下面所论述的。

在实际飞行期间，由于物理或控制系统延迟和限制航空器不能立即作出反应以达到速度目标，因而导致与速度目标不同的规划分布航段。这特别适用于速度目标的相对大的偏差，诸如在第一航段310和标称减速航段322之间所图示的。在这样的情况期间，如果未被解决，航空器所飞行的结果速度分布可能经受由于在无节流阀的情况下飞行时的风况和其它因素引起的不确定性。

速度分布模块410可以把初始包括标称减速航段322的速度分布300的速度目标提供给自动驾驶仪系统150(图1)。除了初始提供给自动驾驶仪系统150的标称减速航段322，主动减速系统140起作用以不断更新速度分布300的速度目标以提供对速度、高度、位置和时间的更可预测和精确的协调。

另外，速度分布模块410还把初始包括标称减速航段322的速度分布300提供给轨迹预测模块420。轨迹预测模块420预测航空器将根据由速度分布模块410提供的速度分布300进行飞行的轨迹。在图3的示例中，轨迹预测模块420生成对应于标称减速航段322的标称规划轨迹航段324。

主动减速解算机模块430接收规划轨迹航段并考虑规划轨迹航段和针对主动控制的考虑因素。例如，主动减速解算机模块430可以相对于RTA需求考虑规划轨迹航段(例如，是否规划轨迹航段324在设定时间336到达速度约束334以满足针对此航段的RTA需求)。如果规划轨迹航段将满足RTA需求，则主动减速解算机模块430不调整速度分布300。然而，在图3的示例中，规划轨迹航段324导致航空器提早到达设定速度334，这会导致航空器晚到达航站点222。由于导引系统130且特别是主动减速系统140试图协调速度、高度、位置和时间，此状况可能是不希望的。在这种情形(例如，如果规划轨迹航段将不满足RTA需求)中，主动减速解算机模块430通过对于速度约束插入路径并且并入先导因数来调整速度分布300，如下面将更详细地描述的那样。

如果规划轨迹航段(例如，规划轨迹航段324)未达到主动减速需求(例如，不预计航空器在设定时间336达到设定速度332)，则主动减速解算机模块430初始构建速度目标的从减速点312至设定点332的插入航段328(例如，在设定时间336到达设定速度332)。通常，插入航段328是可能需要航空器使用节流阀的不断变化的速度目标系列。如上所表明，在常规导引系统中，减速航段通常在空转节流阀的情况下飞行。作为示例，轨迹预测模块420在减速点312和设定点332之间插入直线，例如，插入航段328包括减速点312处的速度、设定点332处的速度334以及在其之间的中间速度中的至少一个。如下面更详细地描述的，主动减速解算机模块430可以以任何合适方式生成插入航段，典型地基于诸如燃料经济性和速度、定时以及高度约束之类的考虑因素而构建从设定点334向后至任何减速点的插入航段。

主动减速解算机模块430还把先导因数338并入插入航段328中以产生先导减速航段326。先导因数338通常对应于与导引系统130或自动驾驶仪系统150相关联的控制系统的延迟或滞后以用于实施速度目标，特别是斜坡速度目标。换句话说，如果把插入航段328的速度目标提供给自动驾驶仪系统150(图1)，它会产生规划轨迹航段，诸如规划轨迹航段330。如图3中所图示的，此规划轨迹航段330导致航空器晚到达设定速度334，并且因而错过设定点332(例如，其导致在图2中航空器提早到达航站点222)。先导因数338可以基于实验数据，或者基于导引系统130或自动驾驶仪系统150的响应而得出。典型地，先导减速航段326与根据先导因数338的插入航段328成比例。先导因数338可以是速度误差或其它考虑因素的函数，诸如下降航段的速率。因此，先导减速航段326可以被表示为如在等式(1)中示出的：

先导减速航段＝(先导因数)*插入航段 (1)

同样地，先导减速航段326提供导致航空器实际飞行主动分布至设定点332的一系列速度目标，其在图3的视图中还对应于插入航段328。如上面所表明的，先导减速航段326通常包括非空转(或非零)节流阀设置。先导减速航段326的节流阀设置可以在当前或随后的迭代中增加主动减速系统140的能力以主动控制减速航段320，并因此，改进了到达设定点322的精确度。把先导减速航段326提供给速度分布模块410，其基于先导减速航段326把更新的速度目标提供给自动驾驶仪系统150。

在一些实施例中，主动减速系统140可以独立于RTA需求实施先导因数和插入航段。例如，可以构建具有重新捕获程序、先导因数、推力余量或速度余量的减速航段以提供对减速航段的附加控制。另外，在替代实施例中，预测的轨迹可以在速度分布之前构建以使得通过从航站点向后整合来形成速度分布。此外，在一些实施例中，可以在插入航段之前应用先导因数。

随着航空器不断飞行图2和3的高度分布200和速度分布300，主动减速系统140以迭代过程(iterative process)不断更新速度目标。例如，轨迹预测模块420基于航空器的当前状态不断生成预测轨迹，并且如果主动减速解算机模块430确定规划轨迹航段将不满足RTA需求(或者如果需要另一主动控制考虑因素)，则主动减速解算机模块430不断调整速度分布以满足这些需求(例如在时间336满足所述速度约束334)，如将在下面更详细地论述的。在此方式中，主动减速系统140提供对减速航段320的主动控制。另外，既然所更新的状态由于大气状况或航空器的实际行为与性能模型之间的差异的原因可能不确切地在预计航段(例如，在飞行中对应于直的插入航段328)上，所以主动减速系统140还提供速度目标以重新捕获减速航段，包括先导减速航段，如下面更详细地论述的。此程序继续直至航空器到达设定点332，其还对应于图2的航站点222。

图5为依据示例性实施例用于控制航空器的减速的方法500的流程图。作为示例，该方法500可以用图1的系统100和图4的主动减速系统140实施以飞行图2和3的分布200和300，特别地在航空器准备飞行或在飞行图3的减速航段320的过程中。同样地，将在下面参考图1-4。

在第一步骤510中，主动减速系统140接收航空器的第一状态，该第一状态例如可以包括当前或将来速度、高度、位置和时间。在第二步骤520中，主动减速系统140接收航空器的第二状态，该第二状态例如可以包括希望的速度、高度、位置和时间。

在第三步骤530中，主动减速系统140或导引系统130的另一部分可以在第一和第二状态之间构建标称速度分布。如上面所描述的，标称速度分布通常可以对应于在空转推力情况下的速度分布，从而使航空器减速至速度目标。图3中标称速度分布的示例是航段322。在第四步骤540中，主动减速系统140确定是否实施了主动减速。可以实施主动减速参数来达到RTA需求，重新捕获路径，或者通常对下降航段的更精确控制。如上面所论述的，主动减速系统140预测预计航空器根据标称分布飞行的轨迹。如果主动减速系统140预测根据标称分布的轨迹是满意的，则该方法500进行到步骤580，在该步骤580中自动驾驶仪系统150根据具有标称分布的飞行计划生成飞行命令。然而，如果在步骤540中，主动减速系统140确定该标称分布将导致RTA或其它主动减速问题，则该方法进行到步骤550。在图3的示例中，该标称规划分布航段324通过在设定时间336达到设定速度而不满足RTA需求。

在步骤550中，在第一状态和第二状态之间形成插入航段(例如图3中的航段328)，例如在第一状态的速度和第二状态的速度之间生成速度目标的直的减速线。在步骤560中，主动减速系统140根据先导因数调整插入航段328以形成先导减速航段(例如图3中的航段326)。在步骤570中，主动减速系统140或导引系统130的另一组件把先导减速航段320并入飞行计划中以供自动驾驶仪系统150实施。在步骤580中，自动驾驶仪系统150生成针对致动器160的飞行命令，并且航空器开始飞行该飞行计划。在步骤590中，主动减速系统140接收通常与航空器的当前状态对应的更新的第一状态并返回到第三步骤530，以确定该标称分布是否足够或随着航空器飞行减速航段320对速度分布的另外调整是否必要。尽管步骤510-590被描绘为单独的步骤，但是可以对这些步骤中的至少一些进行组合，诸如组合步骤550和560。同样地，主动减速系统140重新计算速度分布300以提供优化且增强的减速和下降航段。

上面所描述的示例假设航空器处于分布上(on-profile)，例如，航空器的当前速度对应于当前速度分布上的适当位置。依据示例性实施例，主动减速系统140还可以对航空器不处于当前速度分布航段上的离分布情形作出响应，其示例在图6中描绘。图6特别图示了速度分布620，在速度分布620，航空器通过一距离初始从当前速度(例如270节(knot)(kts))减速至速度约束(例如240kts)。在此示例中，240kts的速度约束包括相对于250kts的速度约束的10kts的推力余量。如上面所论述的，可以把推力余量并入一些系统中以提供相对于实际速度约束的附加余量。在图6中，主动减速系统140初始提供具有240kts的速度目标的标称减速航段610。然而，在此示例中，主动减速系统140确定对应于该标称速度目标610的标称规划轨迹航段612不满足RTA或其它主动减速需求。此情形可以导致调整推力余量，例如，导致3kts的推力余量。同样地，在所描绘示例中，推力余量的调整导致主动减速系统140生成277kts和247kts之间的插入航段620，例如，经调整的推力余量导致247kts的速度约束。然而，由于航空器当前处于270kts，所以航空器初始不处在插入分布航段620上。在响应中，主动减速系统140构建如航段622可视指示的重新捕获航段。另外，如上所描述的，该重新捕获航段622可以并入先导因数以构建先导重新捕获航段624，该先导重新捕获航段624使得航空器通过适应控制系统的任何延迟而能够返回至插入分布航段620。换句话说，主动减速系统140提供对应于先导重新捕获航段624的速度目标从而使得航空器飞行该重新捕获航段622以返回到插入分布620。重新捕获航段622和先导重新捕获航段624可以基于多个因素，包括定时和速度需求，以及自动驾驶仪系统150对改变速度目标的反应。

当重新捕获航段622通过飞行先导重新捕获航段624的速度目标到达插入航段620时，主动减速系统140可以起到如上述那样的作用，例如，通过不断飞行具有诸如航段626之类的先导插入航段的插入航段620，或者如果可接受，根据标称航段628。此重新捕获程序还适用于当前速度不处于当前速度分布上的任何情形，例如，如果由于大气状况或实际航空器行为和性能模型之间的差异的原因当前速度高于或低于当前速度分布。

因此，本文所论述的示例性实施例提供了更精确预测的减速航段，尤其是对减速航段的末端的更精确的时间预测。例如，航空器系统100可以使用主动的非零节流阀设置来在减速航段期间提供对航空器的增强控制。减速航段可以是更一致的，并且在下降路径跟踪和速度分布执行方面提供改进的结果。另外，航空器系统100可以在减速航段期间反复重新计算已计算过的路径。航空器系统100还通过并入先导因数于节流阀设置中而使得能够对所计算的速度分布进行更精确的飞行。

重要的是，注意虽然在完全起作用的航空器系统的背景下已经对示例性实施例进行了描述，但是示例性实施例还能够以指令的计算机可读介质的形式以及多种形式来分布，而且本发明同样地应用而与用于实施所述分布的信号承载介质的特定类型无关。计算机可读介质的示例包括可记录型介质，诸如软盘，硬盘驱动器、RAM、CD-ROM、DVD-ROM；和传输型介质，诸如数字和模拟通信链路、使用传输形式的有线或无线通信链路，所述传输形式诸如像射频和光波传输。

尽管在本发明的上述详细说明中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应该理解存在大量的变体。还应当理解一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，上述详细说明将为本领域技术人员提供便捷路线图以用于实施本发明的示例性实施例。应当理解在不脱离所附权利要求中所阐述的本发明范围的情况下，可以在示例性实施例中所描述的元素的功能和布置方面进行各种变化。

Claims (8)

1.一种用于在与第一速度和第一时间相关联的第一状态和与第二速度和第二时间相关联的第二状态之间的减速航段期间控制航空器的速度的系统，所述系统包括：

导航系统，其被配置成确定所述第一状态；

导引系统，其被配置成确定所述第二状态；和

耦合到所述导航系统和所述导引系统的主动减速系统，且其被配置成用所述第一速度和所述第二速度之间的至少一个中间速度构建所述第一状态和所述第二状态之间的所述减速航段，

其中所述第一状态是第一恒定速度航段，所述第二状态是第二恒定速度航段，并且所述减速航段是在第一状态的第一速度和第二状态的第二速度之间生成的速度目标的直的减速线，

其中，所述主动减速系统被配置成通过确定所述第一状态和所述第二状态之间的插入航段来构建所述减速航段；

其中，所述主动减速系统被配置成通过由先导因数调整所述插入航段以产生先导减速航段来构建所述减速航段。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述减速航段包括一系列变化的速度目标。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述主动减速系统被配置成基于所述变化的速度目标生成节流阀命令。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述主动减速系统被配置成生成具有比空转大的节流阀设置的节流阀命令。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述主动减速系统被配置成基于推力余量构建所述减速航段。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述主动减速系统包括：

速度分布模块，其被配置成接收所述第一状态和所述第二状态并且被配置成生成具有在所述第一状态和所述第二状态之间的标称减速航段的速度分布，

耦合到所述速度分布模块的轨迹分布模块，且其被配置成基于所述标称减速航段生成规划轨迹航段，

耦合到所述轨迹分布模块的主动减速解算机模块，且其被配置成基于时间约束评估所述规划轨迹航段。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述主动减速解算机模块还被配置成，当所述规划轨迹航段超出所述时间约束时，在所述第一状态和所述第二状态之间构建插入航段，并通过先导因数调整所述插入航段以产生先导减速航段。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述速度分布模块被配置成用所述先导减速航段代替所述标称减速航段。