CN105303895B - 用于确定未定终点航段的操作距离的方法和装置 - Google Patents

用于确定未定终点航段的操作距离的方法和装置 Download PDF

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CN105303895B CN201510448723.2A CN201510448723A CN105303895B CN 105303895 B CN105303895 B CN 105303895B CN 201510448723 A CN201510448723 A CN 201510448723A CN 105303895 B CN105303895 B CN 105303895B
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Abstract

本发明涉及用于确定航空器的飞行计划的未定终点航段的操作距离的方法和装置。所述装置包括：接收单元，其用于至少接收未定终点航段的起点(P1)、未定终点航段的取向(O)和后一航段(S2)的起点(P2)；第一计算单元，其用于计算穿过后一航段(S2)的起点(P2)并且垂直于该后一航段(S2)的正中面(M)；第二计算单元，其用于使用几何数据根据未定终点航段的起点(P1)相对于正中面(M)的位置来计算被称为算出操作距离的操作距离；和传输单元，其用于为至少一个用户装置提供算出操作距离。

Description

用于确定未定终点航段的操作距离的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于确定航空器特别是运输航空器的飞行计划的未定终点航段的操作距离的方法和装置。
背景技术
公知的是，通过FMS(飞行管理系统)类型的航空器的飞行管理系统在机场的出发或到达程序的构造使得在特殊情况下对未定终点航段的定义成为必要。这种未定终点航段主要用于空中交通管制要求。
当在定义飞行计划期间在飞行管理系统中定义包含未定终点航段的程序时，该航段通过定义其起点与后一航段的起点之间的不连续性而关联于其它航段。
在本发明的背景中，“后一航段”应理解为是指沿着飞行计划在飞行方向上沿随未定终点航段的飞行计划的第一航段。
因此，对于未定终点航段而言，该航段的起点和终点(即后一航段的起点)是已知的，但是其在这两个点之间的几何演变是未知的。
对于例如到达程序而言，到达未定终点航段的起点的航空器将根据特定航向或特定路径飞行。根据其它航空器的位置，空中交通管制服务于是将根据相继航向引导它们，直到它们到达后一航段。
在定义飞行计划之后，航空器的飞行管理系统可计算到终点的预测元素，比如到终点的距离、必需的燃料、下降剖面、…。为了计算这些预测元素，当飞行计划包含未定终点航段时，必须做出关于该航段的飞行距离的假设。
一般而言，通常的飞行管理系统做出最小的假设，其接近未定终点航段的起点与后一航段的起点之间的直接距离。
该最小假设可根据程序的几何学生成算出距离，其显著不同于操作上所飞行的距离。该非操作性的假设可能特别地对预测元素的计算具有明显的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服该缺点。它涉及用于确定航空器的飞行计划的至少一个未定终点航段的操作距离的方法。
根据本发明，所述方法包括由自动地执行以下步骤构成的步骤：
a) 至少接收以下几何数据：
- 未定终点航段的起点；
- 未定终点航段的取向；和
- 被称为后一航段的航段的起点，所述后一航段是沿着飞行计划在飞行方向上沿随未定终点航段的飞行计划的第一航段；
b) 计算穿过后一航段的起点并且垂直于该后一航段的正中面；
c) 使用几何数据根据未定终点航段的起点相对于正中面的位置来计算被称为算出操作距离的操作距离；以及
d) 为至少一个用户装置提供所述算出操作距离。
因此，通过本发明，对于未定终点航段而言，使用真实几何数据计算出了被称为操作距离的距离，其比简单的直接距离更接近航空器实际上所飞行的距离，如下所述，其使得有可能计算更准确的到终点的预测元素，并且克服上述缺点。
在一优选实施例中，步骤c)包括由以下步骤构成的子步骤：
- 确定后一航段的超越正中面的延伸段；
- 根据未定终点航段的所述取向确定未定终点航段的从未定终点航段的起点开始的延伸段；以及
- 根据未定终点航段的延伸段相对于后一航段的延伸段以及相对于正中面的位置来计算操作距离。
另外，在一特定实施例中，所述方法使得：
- 它包括由检查以下两个条件C1和C2是否得到满足的步骤构成的附加步骤：
C1/ 未定终点航段的起点相对于在步骤b)中计算出的并且限定出两个半面的正中面位于与所述后一航段相同的半面中，以及
C2/ 未定终点航段的延伸段与所述后一航段的延伸段相交，以及在交点处与所述正中面相交；
- 如果两个条件C1和C2同时得到满足，则所述方法的步骤c)包括由计算作为第一距离与第二距离之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离为未定终点航段的起点与所述交点之间的距离，该子步骤中的第二距离为所述交点与所述后一航段的起点之间的距离；并且
- 如果条件C1得到满足而条件C2未得到满足，则步骤c)包括由计算作为第一距离与第二距离之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离为未定终点航段的起点与未定终点航段的起点在所述正中面上的正交投影之间的距离，该子步骤中的第二距离为所述正交投影与所述后一航段的起点之间的距离。
另外，有利地，所述方法使得：
- 它包括由检查以下两个条件C3和C4是否得到满足的步骤构成的附加步骤：
C3/ 未定终点航段的起点相对于正中面位于后一航段所在的半面之外的半面中，以及
C4/ 未定终点航段的延伸段与在步骤b)中计算出的并且限定出两个半面的正中面相交，以及在交点处与后一航段的延伸段相交；
- 如果两个条件C3和C4同时得到满足，则步骤c)包括由计算作为第一距离与第二距离之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离为未定终点航段的起点与所述交点之间的距离，该子步骤中的第二距离为所述交点与所述后一航段的起点之间的距离；并且
- 如果条件C3得到满足而条件C4未得到满足，则步骤c)包括由计算作为第一距离与第二距离之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离为未定终点航段的起点与未定终点航段的起点在所述后一航段的延伸段上的正交投影之间的距离，该子步骤中的第二距离为所述正交投影与所述后一航段的起点之间的距离。
另外，有利地，所述方法包括继步骤c)之后并且由以下步骤构成的步骤：
- 允许航空器的机组人员的成员输入被称为新操作距离的操作距离，以便进行替换；
- 自动地检查以下条件C5是否得到满足：所述新操作距离大于未定终点航段的起点与后一航段的起点之间的直接距离；
- 如果条件C5得到满足，则所述方法包括由通过所述新操作距离自动地替换所述算出操作距离的步骤构成的步骤；并且
- 如果条件C5未得到满足，则所述方法包括由自动地拒绝所建议的替换并且保留所述算出操作距离的步骤构成的步骤。
另外，在一特定实施例中，所述方法包括继步骤c)之后并且由以下步骤构成的步骤：
- 允许航空器的机组人员的成员删除所述算出操作距离；以及
- 当航空器的机组人员的成员删除所述算出操作距离时，通过对应于未定终点航段的起点与后一航段的起点之间的直接距离的新操作距离替换所述算出操作距离。
另外，有利地，所述方法包括由以下步骤构成的步骤：在航空器的驾驶舱中的屏幕上以区别于显示所述算出操作距离的方式显示新操作距离。
本发明还涉及用于确定航空器的飞行计划的未定终点航段的操作距离的装置。
根据本发明，所述装置包括：
• 接收单元，其构造成至少接收以下几何数据：
- 未定终点航段的起点；
- 未定终点航段的取向；和
- 被称为后一航段的航段的起点，所述后一航段是沿着飞行计划在飞行方向上沿随未定终点航段的飞行计划的第一航段；
• 第一计算单元，其构造成计算穿过后一航段的起点并且垂直于该后一航段的正中面；
• 第二计算单元，其构造成使用几何数据根据未定终点航段的起点相对于正中面的位置来计算被称为算出操作距离的操作距离；以及
• 传输单元，其构造成向至少一个用户装置供给算出操作距离。
本发明进一步涉及飞行管理系统，其包括如上所限定出的用于确定飞行计划的至少一个未定终点航段的操作距离的装置。
根据一个实施例，所述系统被构造成使用未定终点航段的算出操作距离来计算以下参数中的至少一个：
- 垂直下降和进场剖面；
- 沿着飞行计划的至少一个预测参数。
根据一变型实施例，所述系统被构造成在通过新操作距离替换未定终点航段的操作距离期间将新操作距离纳入考量，并使用所述新操作距离来重新计算所述参数中的至少一个的至少一个计算结果。
本发明还涉及航空器，特别是运输航空器，其包括如以上提及的装置和/或系统。
附图说明
附图将实现充分理解本发明可以如何得到实施。在这些图中，相同的附图标记表示相似的元件。
图1是用于确定航空器的飞行计划的未定终点航段的操作距离的装置的框图，其使得有可能说明本发明。
图2是图1所示装置的计算单元的框图。
图3是包括图1所示装置的飞行管理系统的框图。
图4是示出了由图1中示出的装置接收到的几何数据的示意图。
图5-10是图4所示几何数据的相对定位的示例的示意图。
具体实施方式
图1中示意性地示出的并且使得有可能说明本发明的装置1安装在航空器AC(图4)中，特别是运输航空器中，并且旨在用于确定航空器AC的飞行计划的未定终点航段的操作距离。
未定终点航段是飞行计划的这样一个航段，其是未指定的，并且位于飞行计划的第一航段S1的终点P1与第二航段S2的起点P2之间。第一航段S1(被称为前一航段S1)因此是这样一个航段，其沿着飞行计划在飞行方向E上先行于未定终点航段。第二航段S2(被称为后一航段S2)是这样一个航段，其沿着飞行计划在飞行方向E上沿随未定终点航段。在特别是图4所示的示例中，后一航段S2对应于进场期间为了着陆于机场的跑道AT上的最后一个航段。
在本发明的背景中，后一航段S2也可为除了进场的最后一个航段之外的航段。它可特别是进场的任何航段，或者是除了进场之外的程序类型的航段，比如出发程序的航段等。
装置1包括接收单元2，其构造成至少接收图4所示的以下几何数据：
- 航段S1的终点P1，其对应于未定终点航段的起点P1；
- 未定终点航段的取向O(通常为航向或路径)；和
- 后一航段S2的起点P2，对应于未定终点航段沿着飞行计划在飞行方向E上的终点P2。
这些数据例如通过飞行管理系统提供至接收单元2，比如以下参考图3描述的飞行管理系统。
装置1包括计算单元3，其被构造成计算正中面M，所述正中面M穿过后一航段S2的起点P2并垂直于该后一航段S2。
根据本发明，装置1还包括计算单元4，其被构造成如下所述使用几何数据特别是取向O，根据未定终点航段的起点P1相对于正中面M的位置，来计算操作距离(被称为算出操作距离)。为此，计算单元4如图2中所示包括计算元件10，其计算操作距离。
装置1还包括传输单元5，其构造成将算出操作距离提供至至少一个用户装置，特别是提供至飞行管理系统或提供至载置于航空器上的任何其它系统，其有可能使用飞行计划的未定终点航段的这种操作距离。
装置1还包括：
- 显示单元6，其构造成显示并提供信息至机组人员；和
- 数据采集(或输入)单元7，比如键盘或触控板，其被构造成允许机组人员将数据输入装置1中，如下所述。
在一特定实施例中，显示单元6和数据输入单元7形成装置1的人/机界面8的一部分。
如图2中所示，计算单元4包括计算元件11，其确定后一航段S2超越正中面M的延伸段n1。
计算单元4还包括计算元件10，其确定未定终点航段在飞行方向上的延伸段n2，以未定终点航段的起点P1作为其起点，并且以未定终点航段的取向O作为其取向。
计算单元4的计算元件10根据未定终点航段的延伸段n2一方面相对于后一航段S2的延伸段n1而另一方面相对于正中面M的位置，来计算操作距离。
计算单元4包括检查单元12，用以检查未定终点航段的起点P1位于正中面M的哪侧，也就是说，它是否相对于正中面M位于与后一航段S2相同的半面中(条件C1，图5-7所示)，或者它是否相对于正中面M位于背离后一航段S2的另一半面中(条件C3，图8-10所示)。
现在考虑满足条件C1的情况，也就是图5-7所示的情况，其中未定终点航段的起点P1相对于正中面M位于与后一航段S2相同的半面中。
在该情况下，计算单元4的检查单元12检查是否满足以下条件C2：未定终点航段的延伸段n2一方面与后一航段S2的延伸段n1相交，而另一方面与正中面M相交(在被称为交点I1的点处)。
在图5所示的示例中，其中条件C2得到满足(除了条件C1之外)，计算单元4的计算元件10通过形成距离d1A与第二距离d2A之和来计算操作距离，所述距离d1A为未定终点航段的起点P1与所述交点I1之间的距离，所述第二距离d2A为所述交点I1与后一航段S2的起点P2之间的距离。
在图6和7所示的示例中，其中条件C2未得到满足(而条件C1得到满足)，计算单元4的计算元件10通过形成以下参数之和来计算操作距离：
- 距离d1B、d1C，其为未定终点航段的起点P1与未定终点航段的起点P1在正中面M上的正交投影PO1、PO2之间的距离；和
- 距离d2B、d2C，其为未定终点航段的起点P1在正中面M上的所述正交投影PO1、PO2与后一航段S2的起点P2之间的距离。
现在考虑满足条件C3的情况，也就是图8-10所示的情况，其中未定终点航段的起点P1相对于正中面M不位于与后一航段S2相同的半面中。
在该情况下，计算单元4的检查单元12检查是否满足以下条件C4：未定终点航段的延伸段n2一方面与正中面M相交，而另一方面与后一航段S2的延伸段n1相交(在被称为交点I2的点处)。
在图8所示的示例中，其中条件C4得到满足(除了条件C3之外)，计算单元4的计算元件10通过形成第一距离d1D与距离d2D之和来计算操作距离，所述第一距离d1D为未定终点航段的起点P1与所述交点I2之间的距离，所述距离d2D为所述交点I2与后一航段S2的起点P2之间的距离。
在图9和10所示的示例中，其中条件C4未得到满足(而条件C3得到满足)，计算单元4的计算元件10通过形成以下参数之和来计算操作距离：
- 第一距离d1E、d1F，其为未定终点航段的起点P1与未定终点航段的起点P1在后一航段S2的延伸段n1上的正交投影PO3、PO4之间的距离；和
- 第二距离d2E、d2F，其为未定终点航段的起点P1在后一航段S2的延伸段n1上的所述正交投影PO4与后一航段S2的起点P2之间的距离。
另外，在一特定实施例中，装置1的人/机界面8被构造成允许航空器的机组人员的成员输入被称为新操作距离的操作距离，其旨在潜在地替换算出操作距离。
计算单元4包括检查元件13，其检查以下条件C5是否得到满足：(由机组人员的成员进入装置1中的)新操作距离是否大于未定终点航段的起点P1与后一航段S2的起点P2之间的直接距离。
如果条件C5得到满足，则计算单元4通过新操作距离替换算出操作距离。
另一方面，如果条件C5未得到满足，则计算单元4拒绝建议的更换，并保留算出操作距离。
装置1的人/机界面8还构造成允许航空器的机组人员的成员删除算出操作距离。当航空器的机组人员的成员删除算出操作距离时，计算单元4通过新操作距离替换算出操作距离(因此被删除)。该新操作距离对应于未定终点航段的起点P1与后一航段S2的起点P2之间的直接距离。
装置1显示新操作距离8的方式区别于在显示单元6的屏幕上显示算出操作距离。
在一优选实施例中，装置1形成FMS(飞行管理系统)类型的航空器的飞行管理系统20的一部分，如图3中所示。
系统20在通常方式下特别包括计算单元21，用于计算各种通常参数，特别是预测参数(或元素)。在一优选实施例中，计算单元21使用算出操作距离(由上述装置1确定)，以便以通常方式计算以下参数中的至少一种：
- 垂直下降和进场剖面；和
- 沿着飞行计划的至少一个预测参数，比如距终点的距离、燃料消耗、飞行时间、…。
因此，这些计算和预测得到更准确的实施，因为它们比通常情况更接近现实，所述通常情况为未定终点航段的操作距离被视为直接距离的情况。
系统20特别是计算单元21将新操作距离纳入考量，所述新操作距离是在替换算出操作距离期间由机组人员的成员输入的，或者是在机组人员的成员删除算出操作距离之后计算出的。在该情况下，计算单元21使用新操作距离更新前述参数中的至少一部分。
系统20还包括检查单元22，其对飞行计划的不同飞行航段进行检查，以便检测是否存在未定终点航段。另外，对于检测到的每个未定终点航段而言，装置1以上述方式确定相应的操作距离。

Claims (10)

1.一种用于确定航空器(AC)的飞行计划的至少一个未定终点航段的操作距离的方法，所述方法包括由自动地执行以下步骤构成的步骤：
a) 至少接收以下几何数据：
- 未定终点航段的起点(P1)；
- 未定终点航段的取向(O)；和
- 被称为后一航段(S2)的航段的起点(P2)，所述后一航段(S2)是沿着飞行计划在飞行方向(E)上沿随未定终点航段的飞行计划的第一航段；
b) 计算穿过后一航段(S2)的起点(P2)并且垂直于该后一航段(S2)的正中面(M)；
c) 计算被称为算出操作距离的操作距离，步骤c)包括由以下步骤构成的子步骤：
- 确定后一航段(S2)的超越正中面(M)的延伸段(n1)；
- 根据未定终点航段的所述取向(O)确定未定终点航段的从未定终点航段的起点(P1)开始的延伸段(n2)；以及
- 根据未定终点航段的延伸段(n2)相对于后一航段(S2)的延伸段(n1)以及相对于正中面(M)的位置来计算操作距离；以及
d) 为至少一个用户装置(20)提供所述算出操作距离。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法使得：
- 它包括由检查以下两个条件C1和C2是否得到满足的步骤构成的附加步骤：
C1/ 未定终点航段的起点(P1)相对于在步骤b)中计算出的并且限定出两个半面的正中面(M)位于与所述后一航段(S2)相同的半面中，以及
C2/ 未定终点航段的延伸段(n2)与所述后一航段(S2)的延伸段(n1)相交，以及在交点(I1)处与所述正中面(M)相交；
- 如果两个条件C1和C2同时得到满足，则所述方法的步骤c)包括由计算作为第一距离(d1A)与第二距离(d2A)之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离(d1A)为未定终点航段的起点(P1)与所述交点(I1)之间的距离，该子步骤中的第二距离(d2A)为所述交点(I1)与所述后一航段(S2)的起点(P2)之间的距离；并且
- 如果条件C1得到满足而条件C2未得到满足，则步骤c)包括由计算作为第一距离(d1B、d1C)与第二距离(d2B、d2C)之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离(d1B、d1C)为未定终点航段的起点(P1)与未定终点航段的起点(P1)在所述正中面(M)上的正交投影(PO1、PO2)之间的距离，该子步骤中的第二距离(d2B、d2C)为所述正交投影(PO1、PO2)与所述后一航段(S2)的起点(P2)之间的距离。
3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所述方法使得：
- 它包括由检查以下两个条件C3和C4是否得到满足的步骤构成的附加步骤：
C3/ 未定终点航段的起点(P1)相对于在步骤b)中计算出的并且限定出两个半面的正中面(M)位于后一航段(S2)所在的半面之外的半面中，以及
C4/ 未定终点航段的延伸段与所述正中面(M)相交，以及在交点(I2)处与后一航段(S2)的延伸段(n1)相交；
- 如果两个条件C3和C4同时得到满足，则步骤c)包括由计算作为第一距离(d1D)与第二距离(d2D)之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离(d1D)为未定终点航段的起点(P1)与所述交点(I2)之间的距离，该子步骤中的第二距离(d2D)为所述交点(I2)与所述后一航段(S2)的起点(P2)之间的距离；并且
- 如果条件C3得到满足而条件C4未得到满足，则步骤c)包括由计算作为第一距离(d1E、d1F)与第二距离(d2E、d2F)之和的操作距离的步骤构成的子步骤，该子步骤中的第一距离(d1E、d1F)为未定终点航段的起点(P1)与未定终点航段的起点(P1)在所述后一航段(S2)的延伸段(n1)上的正交投影(PO3、PO4)之间的距离，该子步骤中的第二距离(d2E、d2F)为所述正交投影(PO3、PO4)与所述后一航段(S2)的起点(P2)之间的距离。
4.如权利要求1所述的方法，其中，它包括继步骤c)之后并且由以下步骤构成的步骤：
- 允许航空器(AC)的机组人员的成员输入被称为新操作距离的操作距离，以便进行替换；
- 自动地检查以下条件C5是否得到满足：所述新操作距离大于未定终点航段的起点(P1)与后一航段(S2)的起点(P2)之间的直接距离；
- 如果条件C5得到满足，则所述方法包括由通过所述新操作距离自动地替换所述算出操作距离的步骤构成的步骤；并且
- 如果条件C5未得到满足，则所述方法包括由自动地拒绝所建议的替换并且保留所述算出操作距离的步骤构成的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其中，它包括继步骤c)之后并且由以下步骤构成的步骤：
- 允许航空器(AC)的机组人员的成员删除所述算出操作距离；以及
- 当航空器(AC)的机组人员的成员删除所述算出操作距离时，通过对应于未定终点航段的起点(P1)与后一航段(S2)的起点(P2)之间的直接距离的新操作距离替换所述算出操作距离。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中，它包括由以下步骤构成的步骤：在航空器(AC)的驾驶舱中的屏幕上以区别于显示所述算出操作距离的方式显示新操作距离。
7.一种用于确定航空器(AC)的飞行计划的至少一个未定终点航段的操作距离的装置，所述装置包括：
• 接收单元(2)，其构造成至少接收以下几何数据：
- 未定终点航段的起点(P1)；
- 未定终点航段的取向(O)；和
- 被称为后一航段(S2)的航段的起点(P2)，所述后一航段(S2)是沿着飞行计划在飞行方向(E)上沿随未定终点航段的飞行计划的第一航段；
• 第一计算单元(3)，其构造成计算穿过后一航段(S2)的起点(P2)并且垂直于该后一航段(S2)的正中面(M)；
• 第二计算单元(4)，其构造成使用几何数据来计算被称为算出操作距离的操作距离，所述第二计算单元(4)被构造成用于：
- 确定后一航段(S2)的超越正中面(M)的延伸段(n1)；
- 根据未定终点航段的所述取向(O)确定未定终点航段的从未定终点航段的起点(P1)开始的延伸段(n2)；以及
- 根据未定终点航段的延伸段(n2)相对于后一航段(S2)的延伸段(n1)以及相对于正中面(M)的位置来计算操作距离；以及
• 传输单元(5)，其构造成向至少一个用户装置供给算出操作距离。
8.一种飞行管理系统，其中它包括如权利要求7所述的用于确定航空器(AC)的飞行计划的至少一个未定终点航段的操作距离的装置。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述系统被构造成使用未定终点航段的算出操作距离来计算以下参数中的至少一个：
- 垂直下降和进场剖面；
- 沿着飞行计划的至少一个预测参数。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述系统被构造成在通过新操作距离替换未定终点航段的操作距离期间将新操作距离纳入考量，并使用所述新操作距离来重新计算所述参数中的至少一个的至少一个计算结果。
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