CN105303894B - 自动管理需要保证航空器的导航和引导性能的空中操作的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动管理需要保证航空器的导航和引导性能的空中操作的方法和设备。具体地，用于自动管理至少一种空中操作的设备包括空中操作的可激活的监控装置；配置成根据所述应用点（P2）自动计算预计激活点（PA）的计算单元；在航空器（AC）的飞行方向（20）上该预计激活点（PA）被限定在应用点（P2）的上游；和构造成当航空器（AC）在其飞行期间到达所述预计激活点（PA）时自动激活监控装置和显示装置的激活单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于自动管理需要保证航空器尤其是运输机的导航和引导性能的空中操作的方法和设备。
本发明应用于RNP AR（具有所需授权的所需导航性能）型的所需授权下具有所需导航性能的操作。这些RNP AR操作是基于RNAV（区域导航）型的区域导航和基于具有RNP（所需导航性能）型的所需导航性能操作的操作。它们具有需要特定授权的特点，以便能够在航空器上得到使用。
RNAV型的区域导航允许航空器从航点飞到航点，并且不再从（NAVAID型的无线电导航方式的）地面站飞到地面站。
背景技术
已知RNP概念对应于区域导航，为此（在航空器上）添加监控和警告装置，其可以确保航空器保持围绕参考轨迹的走廊中，称为RNP，并且授权考虑曲线轨迹。该走廊之外，潜在地存在起伏地势或其他航空器。用于RNP型操作的所需性能由代表围绕参考轨迹的走廊的半宽度（以航海为单位：NM）的RNP值来限定，航空器在操作期间必须在95%的时间保持在参考轨迹内。还限定具有RNP值的两倍的半宽度的（围绕参考轨迹的）第二走廊。
然而RNP AR操作的概念是更限制性的。RNP AR程序实际上特征为：
-RNP值：
■ 其在进近时小于或等于0.3NM，并且其可降到0.1NM；并且
■ 其在出发和复飞期间严格小于1NM，并且也可降到0.1NM；
-可为曲线的最后进近段；和
-障碍物（山脉、交通……），其可定位成相对于参考轨迹的两倍RNP值，然而对于通常的RNP操作，提供相对于障碍物的额外边缘。
航空管理局已经限定每次操作10-7的安全目标水平TLS（Target Level ofSafety），不管航空器的类型是什么。在RNP AR操作的情况下，在RNP值可降到0.1NM和障碍物可位于离参考轨迹两倍RNP值处时，该目标由航空器离走廊半宽度D=2RNP之外的可能性表示，其不超过每次程序10-7。
为了满足这些要求，航空器的自动飞行管理系统使用可以达到航空管理局设定的安全水平的架构和监控。这些特定的架构和监控在RNP AR操作之外的飞行阶段不使用并且因而在合适的时间被激活以便可以完全安全地执行RNP AR操作。
而且，RNP AR操作可基于若干可能的RNP水平来构建，允许不断增加的低着陆最小值。机组人员必须根据航空器和机组人员的能力以及当前气象条件选择待被使用的RNP值。该值由机组人员在操作必须开启时的时刻在飞行管理系统中限定。
目前，专用于RNP AR操作的构架和监控的激活，虽然是自动的，但是仅仅当航空器在该操作接合时开始。该迟到的激活不允许机组人员在操作接合的上游充分地评估航空器的真正能力并且因此不允许在必要时（例如执行另一类型的进近）使用替代策略。
发明内容
本发明的目的是克服该缺陷。
其涉及一种用于自动管理需要保证航空器的导航和引导性能的至少一种空中操作的方法，所述空中操作通过管理参数来限定并且由可激活的监控装置来监控，所述空中操作的执行在应用点处开始。
根据本发明，所述自动管理方法包括分别由以下构成的步骤：
-根据所述应用点自动计算至少一个预计激活点，在所述航空器的飞行方向上在所述应用点的上游限定所述预计激活点；和
-当所述航空器在其飞行期间到达所述预计激活点时自动激活至少所述监控装置。
因此，由于本发明，通过预计相对于通常激活的所述监控装置的激活，机组人员可在该操作的接合（在激活点处）的上游充分评估航空器的真正能力和特别地执行预见的空中操作的可能性。因此，在必要时有时间去采取适当的动作和特别地建立替代策略，如下所描述。
根据本发明的不同实施例，其可被一起或单独地采用：
-方法包括步骤，包括在监控装置的自动激活的时间处，显示至少关于由监控装置执行的监控的信息；
-预计激活点的计算通过相对于应用点的在距离上的预计来执行；
-预计激活点的计算通过相对于应用点的在飞行时间上的预计来执行；
-方法包括前一步骤，包括为航空器的机组人员提供从以下管理参数中限定至少一种管理参数的机会：
-代表关于空中操作的安全走廊的半宽度的RNP值；
-应用点；
-在时间上或在距离上关于激活的预计的信息项；
-在所述航空器不可能执行预见的空中操作情况时使用的替代策略；
-所述管理参数中的至少一个提供预定的默认值；
-方法包括步骤，包括由在所述航空器不可能执行预见的空中操作情况时通知机组人员所述不可能性；
-方法包括以下步骤中的一个：包含在所述航空器不可能执行预见的空中操作情况时：
-向机组人员提供替代策略；
-自动激活替代策略；
在具体实施例中，替代程序根据下面步骤得到：
-E1）如果每个代表关于构思的空中操作的安全走廊的半宽度的若干RNP值中的一个少于预定值，则所述方法包括步骤，包括验证第一条件，即对应于该预定值的RNP值的存在；如果该第一条件得到满足，则该程序被选定为替代策略；
-E2）如果步骤E1中所述第一条件没有得到满足，则所述方法包括步骤，包括验证第二条件，即叠加在所选择的RNP AR程序上的RNAV型的非RNP区域导航程序的存在；如果步骤E2的该第二条件得到满足，则RNAV型的该非RNP区域导航程序被选定为替代策略；
-E3）如果步骤E2中所述第二条件没有得到满足，则所述方法包括步骤，包括验证第三条件，即叠加在所选择的RNP AR程序上的常规程序的存在；如果步骤E3的该第三条件得到满足，则该常规程序被选定为替代策略；以及
-E4）如果步骤E3中所述第三条件没有得到满足，则空中操作的错过的进近程序被选定为替代策略。
本发明还涉及一种用于自动管理需要保证航空器的导航和引导性能的至少一种空中操作的设备，所述控制操作由管理参数限定，所述设备包括所述空中操作的可激活的监控装置和用于执行所述空中操作的被配置成在应用点处启动空中操作的执行的单元。
根据本发明，所述设备还包括：
-构造成根据所述应用点自动计算至少一个预计激活点的计算单元，在所述航空器的飞行方向上在所述应用点的上游限定所述预计激活点；和
-构造成当所述航空器在其飞行期间到达所述预计激活点时自动激活至少所述监控装置的激活单元。
本发明还涉及航空器，特别是运输机，其包括如以上提到的设备。
附图说明
附图将给出可如何具体化本发明的良好的理解。在这些图中，相同的标号指示相似的部件。
图1是用于自动管理需要保证导航和引导性能的至少一种空中操作的设备的框图，使得可以阐述本发明。
图2是由图1示出的设备管理的空中操作的例子的示意图。
具体实施方式
在图1中示意地示出并且使得可以阐述本发明的设备1安装在航空器AC（图2）上，特别是运输机上，并且旨在自动管理需要保证导航和引导性能的至少一种空中操作。
空中操作是RNP AR（具有所需授权的所需导航性能）类型。这种RNP AR操作是基于RNAV（区域导航）型的区域导航和基于RNP（所需导航性能）型的所需导航性能操作。这种空中操作以通常的方法特别地使用可保存在所述设备1的数据库6中的导航管理参数来确定。
在航空器AC上的所述设备1为此包括用于实施空中操作的单元3，其构造成为此从被称为应用点的点实施该空中操作。
以通常的方式，设备1还包括可激活的监控装置2。这些监控装置2在实施这样的空中操作期间监控航空器AC，以便检查航空器的能力是否适宜执行所述空中操作，以便使得可以达到航空管理局设定的安全水平。航空器执行RNP AR空中操作的能力特别地依赖以下参数：
-相对于参考轨迹的横向和垂直偏差。航空器的偏差必须与可应用于下一个RNPAR段的RNP值相适应。
-位置计算的精确度和完整性；
-航空器的引导的精确度和完整性；
-对于实施RNP AR操作所必须的设备1的不同系统的状态。
根据本发明，所述设备1还包括：
-配置成根据所述应用点（空中操作在此处被启动）自动计算至少预计激活点的计算单元4，在航空器的飞行方向中在应用点的上游限定所述预计激活点；和
-激活单元5，其构造成在航空器在其飞行期间到达所述预计激活点时自动激活至少所述监控装置2。
通过预计监控装置2相对于常规激活的激活，设备1允许机组人员在该操作的接合点（激活点）的上游处评估航空器的真正能力和特别是执行预见的空中操作的可能性。因此，在必要时有时间采取适当的动作并且特别地建立替代策略，如下所描述。
在具体实施例中，设备1，或其装置的至少一些，形成航空器的FMS（飞行管理系统）型的飞行管理系统的部分。
设备1还包括提供相对于航空器的飞行和/或其环境的参数的值的一组信息来源（未示出）。
设备1还包括：
-配置成向机组人员显示和提供信息的显示单元7；和
-配置成允许机组人员向设备1输入信息或数据的数据采集（或输入）单元8。
在具体实施例中，显示单元7和数据输入单元8形成设备1的人/机器接口9的部分。
图2示出进近和执行如在本发明上下文构思的空中操作的例子。
在该例子中，航空器AC遵循在20标示的飞行方向中优选地符合飞行计划的经过航点P1、P2和P3的飞行轨迹TV。
如之前提及的，设备1的计算单元4根据在该例子中对应航点P2的所述应用点自动计算预计激活点PA。沿着飞行轨迹TV在飞行方向20中在应用点P2的上游限定预计激活点PA。当航空器AC在其飞行期间到达该预计激活点PA时设备1的激活单元5自动激活监控装置2。
设备1使用以下标准中的一个或多个确定应用点P2：
-空中操作的进近点IAF（初始进近方位点）的开始；
-空中操作的中间进近点IF（中间方位点）；和
-机组人员限定的特定点。
在具体实施例中，计算单元4构造成通过距离的预计来计算相对于应用点P2的预计激活点PA。在该情况中，从应用点P2开始，沿着飞行轨迹TV（相对于航空器AC的飞行方向20）在该点的上游，计算单元4计算距离D处的预计激活点PA。
计算单元4还通过飞行时间的预计来计算相对于应用点P2的预计激活点PA。在该情况中，计算单元4考虑航空器AC的速度以便计算距离D并且从其导出预计激活点PA的位置。
而且，设备1被配置成在自动计算预计激活点P2和自动激活监控装置2之前给机组人员例如通过使用人/机器接口9提供限定至少一个管理参数（也就是说适用于该操作的参数）的机会。在具体实施例中，设备1做出规定以便请求机组人员限定以下管理参数中的至少一个：
-代表与空中操作有关的安全走廊的半宽度的RNP值。该值可以在机组人员的授权操作时从适用于被建议的空中操作和符合航空器的能力的各种值中选择；
-对应于所选择的RNP值的最小决策高度值；
-应用点；
-在时间上或在距离上（距离D的值）关于激活的预计的信息项；和
-如下面描述的，在航空器不可能执行预见的空中操作情况下执行的可能的替代策略。
在具体实施例中，管理参数中的至少一个提供设备1中（预定的）默认值。因此，举例：
-RNP值可对应于整个空中操作的最小RNP值，也就是说空中操作的所有不同段的最小RNP值；
-应用点可与IAF点或空中操作的第一段的开始相对应；
-激活的预计在时间上可是2分钟；
-激活的预计在距离上可是10NM；和
-在航空器不可能执行预见的空中操作情况下执行的替代策略可以是最接近空中操作的传统进近或可以对应于错过的空中操作的进近程序。
设备1因此请求机组人员通过人/机器接口9的数据输入单元8这一媒介限定参数。因此设备1赋予计划执行空中操作（一般在巡航阶段）的机组人员一机会限定专用于计划的空中操作的要素、监控的激活的预计的要素和替代策略。
在空中操作期间，机组人员的工作量是非常大的（监控偏差、与空中交通管制的更频繁的无线电交换、用于着陆目的的航空器配置的改变、……）。通过管理参数的限定和/或监控装置2的激活的预计，设备1使得机组人员在所述空中操作阶段有空余时间。
在具体实施例中，当具有应用点的RNP值被飞行员指定时，例如使用人/机器接口9的数据输入单元8，计算单元4根据以下方法计算一个或多个预计激活点：
A）如果指定的应用点等同于IAF点或空中操作的第一RNP AR段的第一点，则单个预计激活点在应用点之前例如通过飞行员指定的在距离上或在时间上的预计来计算；
B）如果指定的应用点在IAF点或空中操作的第一RNP AR段的第一点之后，则计算若干预计激活点：
a）对于先于指定的应用点和在应用点之前的RNP值的每一改变的第一RNP AR段，预计激活点使用通过由飞行员指定的预计激活和所讨论的点的RNP值来计算；和
b）在指定应用点处，预计激活点通过使用由飞行员指定的预计激活和RNP值来计算。
而且，设备1的显示单元7还构造成在监控装置2的自动激活时显示至少涉及由监控装置2实施的监控的信息。
而且，设备1包括装置特别是监控装置2以便检测航空器何时不可能执行预见的空中操作。
在一个实施例中，设备1的显示单元7还构造成在航空器不可能执行预见的空中操作的情况时通知和警告机组人员所述不可能。其他警告装置特别是可听装置也可为了该目的而提供。
而且，根据第一实施例，设备1被配置成在航空器不可能执行预见的空中操作的情况时赋予机组人员如下描述的替代策略。
另外，根据第二实施例，设备1的显示单元7构造成在航空器不可能执行预见的空中操作的情况时自动激活这样的替代策略。
该替代策略可以由机组人员确认，例如使用数据输入单元8，以允许航空器朝目的地继续其进近。在需要时设备1例如使用数据输入单元8的这一媒介还提供用于快速激活替代策略的系统。
如上面提到的，替代策略可被机组人员指定。设备1还包括装置特别地计算单元4以便自动限定替代策略。
在具体实施例中，替代策略根据以下步骤来限定和选定（或选择）：
-E1）如果每个代表关于构思的空中操作的安全走廊的半宽度的若干RNP值中的一个少于预定值，比如0.3NM，则设备1验证第一条件，即对应于该预定值的RNP值的存在；如果该第一条件得到满足，则该程序（或操作）被选定为替代策略；
-E2）如果步骤E1中所述第一条件没有得到满足，则设备1验证第二条件，即叠加在所选择的RNP AR程序上的RNAV型（但其不是RNP型）的区域导航程序的存在，也就是说其额外于所述RNP AR程序（或操作）提供；如果步骤E2的该第二条件得到满足，则非RNP的 RNAV型的该区域导航程序被选定为替代策略；
-E3）如果步骤E2中所述第二条件没有得到满足，则设备1验证第三条件，即叠加在所选择的RNP AR程序上的常规程序（也就是说常用进近）的存在；如果步骤E3的该第三条件得到满足，则该常规程序被选定为替代策略；以及
-E4）如果步骤E3中所述第三条件没有得到满足，则空中操作的错过的进近程序被选定为替代策略。
下面描述在沿着飞行轨迹TV的飞行期间的设备1的使用的例子，例如在图2中所示出。
在航空器AC的当前位置，机组人员可通过应用点P2限定空中操作的管理参数，在该应用点P2后构思的空中操作必须被接合。使用该应用点P2，在航空器AC的飞行方向20中在应用点P2的上游，设备1的计算单元4自动计算预计激活点PA。
航空器AC沿着飞行轨迹TV继续其飞行直到其到达如此计算的预计激活点PA，在其后，监控装置2和由显示单元7使用的显示器被自动激活。从该时间开始，设备1开始监控航空器AC的能力与即将到来的空中操作的适应性。
航空器AC继续其飞行并当其到达激活点P2时，空中操作被接合。它可以是起初预见的空中操作或由所选择的替代策略产生的空中操作。如以上提到的，在某些情况下，空中操作还可被中断。
Claims (10)
1.一种用于自动管理需要保证航空器（AC）的导航和引导性能的至少一种空中操作的方法，所述空中操作由航空器导航规范规定、通过管理参数来限定并且由可激活的监控装置（2）来监控，所述监控装置用于检查航空器的能力是否适宜执行所述空中操作，所述空中操作的执行在应用点（P2）处开始，
其中所述方法包括分别由以下构成的步骤：
-根据所述应用点（P2）自动计算至少一个预计激活点（PA），在所述航空器（AC）的飞行方向（20）上在所述应用点（P2）的上游限定所述预计激活点（PA）；和
-当所述航空器（AC）在其飞行期间到达所述预计激活点（PA）时自动激活至少所述监控装置（2），其中检查航空器的能力是否适宜执行所述空中操作包括：检查由所述航空器导航规范规定的航空器相对于参考轨迹的横向和垂直偏差；并且响应于确定所述航空器的横向和垂直偏差处于由所述航空器导航规范规定的距所述参考轨迹的参考偏差之内来确定所述航空器的能力适宜执行所述空中操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括由在所述监控装置（2）的自动激活时显示至少关于由所述监控装置（2）执行的监控的信息构成的步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预计激活点（PA）的计算通过相对于所述应用点（P2）的在距离上的预计来执行。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预计激活点（PA）的计算通过相对于所述应用点（P2）的在飞行时间上的预计来执行。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其包括前一步骤，包括为所述航空器（AC）的机组人员提供从以下管理参数中限定至少一种管理参数的机会：
-代表关于所述空中操作的安全走廊的半宽度的RNP值；
-所述应用点（P2）；
-在时间上或在距离上关于激活的预计的信息项；
-在所述航空器（AC）不可能执行预见的空中操作情况时使用的替代策略。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述管理参数中的至少一个提供预定的默认值。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其包括由在所述航空器（AC）不可能执行预见的空中操作情况时通知机组人员所述不可能执行预见的空中操作构成的步骤。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤中的一个：包含在所述航空器（AC）不可能执行预见的空中操作情况时：
-向机组人员提供替代策略；
-自动激活替代策略。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述替代策略根据下面步骤得到：
-E1）如果每个代表关于构思的空中操作的安全走廊的半宽度的若干RNP值中的一个少于预定值，则所述方法包括步骤，包括验证第一条件，即对应于该预定值的RNP值的存在；如果该第一条件得到满足，则对应于该预定值的RNP值的程序被选定为替代策略；
-E2）如果步骤E1中所述第一条件没有得到满足，则所述方法包括步骤，包括验证第二条件，即叠加在所选择的RNP AR程序上的RNAV型的非RNP区域导航程序的存在；如果步骤E2的该第二条件得到满足，则RNAV型的该非RNP区域导航程序被选定为替代策略；
-E3）如果步骤E2中所述第二条件没有得到满足，则所述方法包括步骤，包括验证第三条件，即叠加在所选择的RNP AR程序上的常规程序的存在；如果步骤E3的该第三条件得到满足，则该常规程序被选定为替代策略；以及
-E4）如果步骤E3中所述第三条件没有得到满足，则空中操作的错过的进近程序被选定为替代策略。
10.一种用于自动管理需要保证航空器的导航和引导性能的至少一种空中操作的设备，所述空中操作由航空器导航规范规定并且由管理参数限定，所述设备（1）包括所述空中操作的可激活的监控装置（2）和用于执行所述空中操作的被配置成在应用点（P2）处启动空中操作的执行的单元（3），所述监控装置用于检查航空器的能力是否适宜执行所述空中操作，
其中所述设备还包括：
-构造成根据所述应用点（P2）自动计算至少一个预计激活点（PA）的计算单元（4），在所述航空器（AC）的飞行方向（20）上在所述应用点（P2）的上游限定所述预计激活点（PA）；和
-构造成当所述航空器（AC）在其飞行期间到达所述预计激活点（PA）时自动激活至少所述监控装置（2）的激活单元（5），其中检查航空器的能力是否适宜执行所述空中操作包括：检查由所述航空器导航规范规定的航空器相对于参考轨迹的横向和垂直偏差；并且响应于确定所述航空器的横向和垂直偏差处于由所述航空器导航规范规定的距所述参考轨迹的参考偏差之内来确定所述航空器的能力适宜执行所述空中操作。
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