CN105096663B - 一种自动起飞和进近参考系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种自动起飞和进近参考系统和方法。本文公开了利用航空数据链上行链路发送飞机状态和气象信息，并结合飞行管理系统的起飞和进近性能表格，采用查表或插值法自动计算起飞和进近阶段的参考速度、爬升梯度、重量限制等参考参数，并将结果通过航空数据链下行链路发回给地面服务器进行验证和记录，为机组提供了一种全自动起飞和进近参考功能。

Description

一种自动起飞和进近参考系统和方法

技术领域

本发明涉及航空领域，尤其涉及飞机的飞行管理系统起飞和进近参考功能领域。

背景技术

当前民航飞机起飞和进近参考主要有两种方式。

一种方式是由飞行员通过电子飞行包内置或纸质的飞机飞行手册，根据起飞或进近阶段的飞机参数(如重量、重心、襟缝翼构型、防冰引气构型等)以及外界环境参数(如外界大气温度、风速风向、跑道状态、障碍物距离和高度等)，手动计算起飞或进近所需的参考速度、爬升梯度、改平高度和重量限制等参数。这需要占用飞行员大量时间和精力，并且在某些情况下会对飞行安全带来潜在影响。

另一种方式是通过飞行员在飞行管理系统(FMS)手动输入若干参数，FMS根据性能表格计算一部分起飞或进近参考速度。这种方式不能涵盖全部参考性能信息，需要飞行员凭借自身经验进行判断，同时也无法将计算结果上传至地面服务器进行验证。

因此，需要一种结合航空数据链的地面服务器的支持的、基于FMS内部性能表格自动计算参考参数的方式，以便不仅能够减轻飞行员的工作负担，能及时发现FMS失效或计算结果错误，并能用正确的计算结果进行纠正，进一步提高飞行安全性。

发明内容

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在专门标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据一个方面，本文公开了一种基于航空数据链的飞行管理系统自动起飞和进近参考功能的方法。所述方法包括以下步骤：接收与飞机状态和气象信息中的至少一者相关的输入信息；基于接收到的输入信息来计算起飞和进近阶段的参考数据值；以及将计算得到的值发送给地面服务器以供验证。所述输入信息可经由地面服务器发送给FMS和/或由飞行员手动输入到FMS。所述输入信息包括但不限于飞行计划、跑道风况、外界大气温度(OAT)、灵活减推温度、飞机无油重(ZFW)、起飞燃油重量、飞机重心、跑道状态、地面障碍物距离和高度，等等。在上述计算过程中，还使用飞机构型数据以及起飞和进近性能表格。

所述方法还包括在地面服务器确定FMS计算得到的值没有偏差的情况下，将该值显示在显示器上；如有偏差，则从地面服务器接收修正值并将该修正值显示在显示器上。

所述方法还包括在接收到修正值之后，在显示器上突出显示该修正值。

所述方法还包括在接收到修正值之后，显示警戒信息和供飞行员确认的确认选项。

所述方法还包括在飞行员确认使用修正值之后，该修正值生效。

所述方法还包括在飞行员拒绝修正值之后，恢复FMS计算得到的值。

所述方法还包括接收飞行员输入来代替FMS计算得到的值。

根据另一个方面，本文公开了一种基于航空数据链的飞行管理系统自动起飞和进近参考功能的方法。所述方法包括向FMS发送与飞机状态和气象信息中的至少一者相关的信息；接收FMS基于所述信息计算得到的值；验证FMS计算得到的值是否存在偏差；以及向FMS发送验证结果。

根据另一个方面，本文还公开了一种基于航空数据链的飞行管理系统自动起飞和进近参考功能的系统。所述系统包括：FMS、地面服务器。

根据一个示例实施例，FMS通过上行链路接收地面服务器以标准或定制电文格式发送的飞机状态和气象等信息。FMS使用该信息作为输入，并且还使用飞机构型数据以及起飞和进近性能表格来计算起飞和进近参考数据。FMS将该计算得到的起飞和进近参考数据通过下行链路发送给地面服务器。

根据一个示例实施例，地面服务器将接收到的FMS计算得到的起飞和进近参考数据与服务器计算结果进行验证。如无偏差，则地面服务器向FMS发出放行许可；如有偏差，则通过上行链路发出修正值。

所述系统还包括FMS在接收到修正值之后,在显示器上突出显示该修正值。

所述系统还包括FMS在接收到修正值之后，显示警戒信息和供飞行员确认的确认选项。

所述系统还包括FMS在接收到飞行员确认使用修正值的输入之后，使该修正值生效。

所述系统还包括FMS在接收到飞行员拒绝修正值的输入之后，恢复FMS计算得到的值。

所述系统还包括FMS接收飞行员输入来代替FMS计算得到的值。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应当理解，前述一般描述和以下的详细描述都是说明性的，并且不限制所要求保护的各方面。

附图说明

图1是根据本文公开的一示例实施例的系统框图。

图2是根据本文公开的一示例实施例的方法流程图。

图3是根据本文公开的一示例实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的示例实施例作进一步详细的说明。

根据各实施例，本文公开了利用航空数据链上行链路发送飞机状态和气象信息，并结合飞行管理系统(FMS)的起飞和进近性能表格，采用查表或插值法自动计算起飞和进近阶段的参考速度、爬升梯度、重量限制等参考参数，并将结果通过航空数据链下行链路发回给地面服务器进行验证和记录，为机组提供了一种全自动起飞和进近参考功能。本文公开的方法和系统还兼容飞行员手动直接输入上述参考参数的功能。本文公开的示例实施例适用于安装有FMS和航空数据链系统的飞机。

图1示出了根据本公开的各实施例的系统100的示意图。在一个示例中，系统100包括机载FMS 101和地面服务器102。FMS 101通过下行链路103向地面服务器102传送数据，而地面服务器102通过上行链路104向FMS 101传送数据。虽然图1中的上行链路104和下行链路103被分开地示出，但本领域技术人员可以理解的是，上行链路104和下行链路103可以是通过复用技术来共享的同一链路。

下面参考图1-2来描述根据本公开的一实施例的方法。

在框202，FMS接收输入信息。例如，飞机在地面起飞前或者空中进近前，飞机通过FMS 101与地面服务器102建立数据链连接。地面服务器判断机上数据链设备工作正常，并通过上行链路104以数据链标准或定制电文格式将必要的飞机状态和气象信息发给FMS。或者，飞行员自行以手动形式输入这些信息。这些信息包括但不限于：飞行计划、跑道风况、外界大气温度(OAT)、灵活减推温度、飞机无油重(ZFW)、起飞燃油重量、飞机重心、跑道状态、地面障碍物距离和高度，等等。在框204，FMS根据上行链路接收到的参数计算起飞和进近过程中所需的参考数据值。例如，FMS 101根据接收到的参数并结合飞机航电总线中的飞机构型数据在起飞和进近速度表格中查找或插值来进行计算，并将计算得到的参考数据显示在FMS显示器上。其中起飞和进近速度表格是飞机在适航取证阶段，通过试飞得到的飞机真实起飞和进近参考参数所组成的表格。该表格是FMS已知的。在一个示例中，所述飞机构型数据包括但不限于：当前燃油重量、发动机防冰引气构型、襟缝翼构型、导航数据库机场跑道标高、长度和坡度。在一个示例中，起飞参考数据包括但不限于：起飞参考速度、起飞场长、改平高度、爬升梯度、最大起飞重量。在一个示例中，进近着陆参考数据包括但不限于：进近参考速度、着陆场长、进近梯度、最大着陆重量。

在框206，FMS将计算得到的参考数据值发送给地面服务器。例如，FMS101通过数据链下行链路102将计算得到的参考数据值发送给地面服务器102。

在框208，FMS接收计算得到的参考数据值有无偏差的通知。例如，地面服务器102在接收到FMS 101发送的参考数据值之后，将其与地面服务器内建数据库计算结果进行验证：如无偏差，则向FMS 101发出放行许可，且地面服务器102记录上述数据；如有偏差，则通过上行链路104向FMS 101发出修正值。

在框210，FMS基于接收到的通知来进行显示。例如，在FMS 101接收到修正值后，将其显示在显示器上。在一个示例中，修正值在FMS显示器上用特殊颜色标识，并显示警戒信息。在一个示例中，还显示确认选项供飞行员确认。

在框212，FMS基于飞行员的输入来使用参考数据值。例如，在接收到修正值的情况下，如果飞行员确认使用该修正值，则该修正值生效；如果飞行员拒绝修正值，则恢复FMS计算得到的值。在一个示例中，飞行员可自行输入参考数据值并立即生效，生效后的参考值被回传给服务器用于记录。

现在参考图1和3来描述根据本公开的实施例的另一方法。

在框302，向FMS发送信息。例如，地面服务器103通过上行链路104以数据链标准电文格式将必要的飞机状态和气象信息发给FMS 101。

在框304，接收FMS计算得到的值。例如，地面服务器102通过下行链路103接收FMS101计算得到的起飞和进近过程中所需的参考数据值。

在框306，验证FMS计算得到的值。例如，地面服务器103将FMS 101计算得到的值与地面服务器102计算结果进行比较。

在框308，判断这两个值之间是否有偏差。例如，地面服务器102判断FMS101计算得到的值与地面服务器102计算结果之间是否存在偏差。在一个示例中，该偏差是由FMS故障引起的。在另一示例中，该偏差是由FMS中所使用的求值函数造成的。例如，在地面服务器所发送的信息超出了FMS中所使用的求值函数的自变量的范围的情况下，FMS计算得到的值将不准确。

如果FMS计算得到的值与地面服务器计算结果之间没有偏差，则在框310向FMS通知无偏差。例如，地面服务器102向FMS 101发出放行许可。

如果有偏差，则在框312，向FMS发出修正值。例如，地面服务器201通过上行链路104向FMS 101发出修正值。

下面以起飞参考速度V1为例来具体描述本文公开的方法的流程：

FMS所存储的V1表格由V2模式(V2mode)、起飞跑道情况(干/湿)、防冰引气情况(关/开)、起飞重量、OAT、机场气压高度共6维组成。FMS通过该表格可拟合出飞机的V1函数，如下：

V₁＝f(V2mode,RWYcondition,Bleed,Weight,OAT,AirfieldBaroAlt) (1)

其中：公式(1)中V2mode代表V2模式；RWYcondition代表起飞跑道情况(干/湿)；Bleed代表防冰引气情况(关/开)；Weight代表起飞重量；1irfieldB1ro1lt代表机场气压高度。

通过将V1函数的上述自变量的输入值(即，V2模式、起飞跑道情况、防冰引气情况、起飞重量、OAT、以及机场气压高度的值)包括在地面服务器经由上行链路向FMS发送的信息中，FMS可在接收到该信息后，从该信息中取出上述输入值并将其代入公式(1)中以自动计算出V1值。例如，FMS和地面服务器可以使用专用于传送这些参数的报文格式来发送相应的信息，或者可以利用现有报文中传送的这些参数。

随后，FMS可将该V1值显示在显示器上并将其发送给地面服务器。地面服务器可对该V1值进行验证，例如与地面服务器计算结果进行比较以确定是否存在偏差。如果没有偏差，则地面服务器向FMS发出该V1值无偏差的通知，例如向FMS发出放行许可。在接收到无偏差通知之后，飞行员可作出输入以使该V1值生效。

或者，如果存在偏差，则地面服务器向FMS发送修正值，例如地面服务器将地面服务器计算得到的V1结果发送给FMS。FMS将从地面服务器接收到的V1值显示在显示器上。FMS还可例如通过颜色、字体、亮度等等来突出显示该接收到的V1值。

FMS还可显示供飞行员确认的确认选项。飞行员可以通过该确认选项来接受或拒绝地面服务器发送的V1值。

此外，飞行员还可以手动输入V1函数所需要的各个自变量的参数值，以用于计算V1值。例如，飞行员可以在航空数据链功能不可用时(即，因某种原因无法接收到地面服务器发送的信息时，例如航空数据链设备故障或信道不通)输入这些自变量的参数值。

鉴于以上描述的教导，本领域技术人员可以理解，对于起飞场长、改平高度、爬升梯度、最大起飞重量、进近参考速度、着陆场长、进近梯度、最大着陆重量等等参数，可以使用其相应的函数按照与确定上述起飞参考速度相似的方式来进行确定和验证。

本文公开的示例实施例依靠航空数据链从地面服务器上传信息，FMS将接收到的信息结合总线数据，在机载速度数据库中自动计算性能参考数据，避免了飞行员手动输入和计算的人为因素误差，减轻了飞行员工作负担，降低了人为因素出错概率，并且提供了服务器和飞行员确认环节确保参考数据的准确性。本文公开的方法可以更加方便和准确地提供起飞和进近阶段的各项参考数据；同时保留了飞行员手动输入和确认参数的模式，从而使得该方法更为可靠。

以上说明书、示例和数据提供了对各实施例的组成的制造和使用的全面描述。尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述特定特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求和各实施方式的示例形式而公开的。

Claims (10)

1.一种自动起飞和进近参考方法，所述方法包括：

由FMS接收与飞机状态和气象信息中的至少一者相关的输入信息；

基于接收到的输入信息来计算起飞和进近阶段的参考数据值；

将计算得到的值发送给地面服务器以供验证，所述验证包括将接收到的值与由所述地面服务器计算得到的值相比较；以及

接收所述验证是否成功的指示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入信息包括以下各项中的至少一者：飞行计划、跑道风况、外界大气温度、灵活减推温度、飞机无油重、起飞燃油重量、飞机重心、跑道状态、地面障碍物距离和高度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述验证成功的指示包括接收放行许可。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述验证不成功的指示包括接收修正值。

5.权利要求1所述的方法，其特征在于，起飞和进近阶段的参考数据值包括以下各项中的至少一者：起飞参考速度、起飞场长、改平高度、爬升梯度、最大起飞重量、进近参考速度、着陆场长、进近梯度、最大着陆重量。

6.一种自动起飞和进近参考方法，所述方法包括：

向FMS发送与飞机状态和气象信息中的至少一者有关的信息；

接收FMS基于所述信息计算得到的值；

通过将FMS计算得到的值与由地面服务器计算得到的值相比较以验证FMS计算得到的值是否存在偏差；以及

向FMS发送验证结果。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述信息包括以下各项中的至少一者：飞行计划、跑道风况、外界大气温度、灵活减推温度、飞机无油重、起飞燃油重量、飞机重心、跑道状态、地面障碍物距离和高度。

8.权利要求6所述的方法，其特征在于，起飞和进近阶段的参考数据值包括以下各项中的至少一者：起飞参考速度、起飞场长、改平高度、爬升梯度、最大起飞重量、进近参考速度、着陆场长、进近梯度、最大着陆重量。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，向FMS发送验证结果包括在无偏差的情况下向FMS发送放行许可，以及在有偏差的情况下向FMS发送修正值。

10.一种自动起飞和进近参考系统，所述系统包括：

FMS以及地面服务器，

其中所述FMS用于：

通过上行链路接收所述地面服务器发送的信息，所述信息包括与飞机状态和气象相关的信息中的至少一者；

使用所述信息并结合飞机构型数据以及起飞和进近性能表格来计算起飞和进近参考数据；

将计算得到的起飞和进近参考数据通过下行链路发送给所述地面服务器；以及

接收得到的起飞和进近参考数据有无偏差的指示；

并且其中所述地面服务器用于：

通过上行链路向所述FMS发送所述信息；

通过下行链路接收FMS计算得到的起飞和进近参考数据；

通过将FMS计算得到的起飞和进近参考数据与由所述地面服务器计算得到的起飞和进近参考数据相比较以验证FMS计算得到的起飞和进近参考数据；以及

在验证成功的情况下向所述FMS发送放行许可，且在验证失败的情况下向所述FMS发送修正值。