CN106774299A - 用于自动引导地面上的飞机的方法和实现该方法的设备 - Google Patents

用于自动引导地面上的飞机的方法和实现该方法的设备 Download PDF

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CN106774299A CN201611025485.5A CN201611025485A CN106774299A CN 106774299 A CN106774299 A CN 106774299A CN 201611025485 A CN201611025485 A CN 201611025485A CN 106774299 A CN106774299 A CN 106774299A
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Abstract

本发明的主题涉及一种用于自动引导地面上的飞机(10)的方法，其特征在于，当位于飞机驾驶舱(24)中的启动控制器(30)启动时，该方法包括以下步骤：根据所述飞机(10)的静态特性和动态特性确定至少一系列滑行指令和要穿过的滑行路线，将所确定的至少一系列滑行指令传递到所述命令系统(20.1‑20.4)，从而引导所述飞机(10)的所述移位系统(18.1‑18.4)，使得所述飞机(10)穿过所述滑行路线。本发明的主题还涉及用于自动引导地面上的飞机(10)的设备。

Description

用于自动引导地面上的飞机的方法和实现该方法的设备
技术领域
本发明涉及一种用于自动引导地面上的飞机的方法以及用于实现该方法的设备。
背景技术
机场包括至少一条着陆跑道、多个停机点和将各条着陆跑道连接到某些停机点的多条滑行道。
着陆后，飞机执行滑行阶段，该阶段从着陆跑道行进至停机点。在滑行阶段期间，手动引导飞机以穿过由飞行员根据由空中交通控制台传递的指令确定的滑行路线。
考虑某些机场的复杂性，滑行阶段可能带来机场交通流的中断并因此带来乘客的耽搁。
为简化此滑行阶段，文件FR-2,902,221提出用于辅助地面导航的方法。根据此文件，警报信号通知飞行员是否有飞机的至少一个实际位置不在滑行道上或是否飞机的实际定向不符合指定滑行道的交通流的方向。
由于一旦发生错误，它仅事后通知飞行员，因此该方法不完全令人满意。该方法不能防止错误发生。
在停机点，飞机必须在指定的停止位置以停止定向处于停止状态。
当接近停止点时，飞行员听从外部辅助设备指示的指令以正确地停止和定向飞机。
根据称作“引导”的第一运行模式，指令由地面操作者(可能伴随提供发光动态指示的车辆)给出并采取取决于由地面操作者作出的信号姿态的可视指令的形式。
根据称作VDGS(“可视对接引导系统”)的第二运行模式，指令采取显示于定位为面对飞机的屏幕上的可视指令的形式。
在两种情况中，指令是可视的，当接近停机点时，存在飞行员接收指令的视线较差的风险。当气候状况较差时，此风险是突出的。
根据另一缺陷，现有技术下的两种运行模式导致与飞机在停机点处停止的位置和定向有关的精度差和不可重复性。该精度差和不可重复性使得某些操作难以自动化且必须由更复杂的机场设施弥补。
发明内容
由此，本发明的目标是改进现有技术的缺陷。
为这一目标，本发明的主题是提供一种用于自动引导地面上的飞机的方法，所述飞机包括：驾驶舱；移位系统；至少一个命令系统，所述至少一个命令系统配置成用于引导所述移位系统；和至少一个手动控制器，所述至少一个手动控制器配置成将至少一个指令传递到所述命令系统。
根据本发明，该方法的特征在于，当位于所述驾驶舱中的启动控制器启动时，所述方法包括以下步骤：
根据所述飞机的静态特性和动态特性确定至少一系列滑行指令和要穿过的滑行路线，
将所确定的至少一系列滑行指令传递到所述命令系统，从而引导所述飞机的所述移位系统，使得所述飞机穿过所述滑行路线。
本发明能够获得与飞机在滑行路线的末端停止的位置和定向的精度有关的更好的规律性。此外，本发明能够消除较差的视线和/或对可视指令的较差理解的风险。
有利地，该方法包括根据气候状况的至少一项特性调整飞机的动态特性的步骤。
优选地，该方法包括的旨在实现以下目的的步骤：
将测量系统确定的飞机的特性的实际值与该特性的理论值进行比较，
根据比较的结果确定至少一项修正的滑行指令，
将所确定的修正的滑行指令传递到所述命令系统。
根据一个实施例，借助数据库和由空中交通控制台向所述飞机传递的指令确定所述要穿过的滑行路线。
根据另一个特征，所述方法包括旨在从一系列可能的滑行路线中选择所述要穿过的滑行路线的步骤。
优选地，该方法包括核实能够实现所述要穿过的滑行路线的步骤。
本发明的主题还涉及一种用于自动引导地面上的飞机的设备，其特征在于，所述设备包括：
数据库，所述数据库包括所述飞机的静态特性和动态特性，以便能够确定至少一系列滑行指令，
启动控制器，所述启动控制器布置在所述驾驶舱中，并且配置成由飞行员致动，
自动控制系统，所述自动控制系统配置成用于：
根据要穿过的滑行路线以自动的方式确定要执行的至少一系列滑行指令，
将所确定的至少一系列滑行指令传递到所述命令系统，从而引导所述移位系统，使得所述飞机穿过所述滑行路线。
有利地，该设备包括用于测量气候状况的至少一个特性的至少一个系统，并且所述控制系统配置成用于根据所测得的气候状况的特性来调整所述飞机的动态特性。
优选地，所述设备包括测量系统，所述测量系统配置成用于确定所述飞机的特性的实际值，并且所述自动控制系统包括计算机，所述计算机配置成用于：
将测量系统确定的飞机的特性的实际值与该特性的理论值进行比较，和
根据比较的结果确定将被传递到所述命令系统的至少一项修正的滑行指令。
根据另一个特征，所述数据库包括能够确定所述要穿过的滑行路线的信息。
根据一个实施例，所述设备包括显示屏和/或输入系统和/或无线通信系统，所述输入系统配置成用于允许飞行员输入由空中交通控制台传递的指令，所述无线通信系统配置成用于允许地面操作者将滑行指令传递到所述飞机的命令系统。
附图说明
根据对本发明的以下描述，将体现本发明的其他特性和优点，这些描述参照附图仅通过举例的方式给出，其中：
-图1是从飞机上方看的视图，示出飞机遵循的滑行路线的示例，
-图2是用于自动引导地面上的飞机的设备的示意图，示出本发明的实施例。
具体实施方式
图1表示的是在机场12中行进的飞机10。
机场12包括至少一条着陆跑道(未显示)，停机点14、14’、14”和连接各条着陆跑道至某些停机点14、14’、14”的滑行道16、16’、16”。各条着陆跑道，各条滑行道16、16’、16”和各个停机点14、14’、14”均包括标识号。
图2中，飞机10示意性地以虚线矩形的形式表示。为了在地面上移动并达到静止，飞机10包括：移位系统18.1至18.4；至少一个命令系统20.1至20.4，配置成对移位系统18.1至18.4发出命令；和至少一个手动控制器22.1至22.4，配置成传送至少一条指令至命令系统20.1至20.4并形成飞行员与命令系统20.1至20.4之间的连系装置。
采用移位系统，使得飞机10的子组构造成允许飞机10在地面上移动、自定向和达到静止。
通过举例的方式，飞机10包括：
-配置成用于改变飞机10的定向的转向型第一移位系统18.1，
-配置成用于使飞机10静止的制动型第二移位系统18.2，
-配置成用于使飞机10移位的推进型第三移位系统18.3，
-配置成用于使飞机10的至少一个轮子转动的电动型第四移位系统18.4.
根据图2中可见的结构，各移位系统18.1至18.4由其专门的命令系统20.1至20.4引导且每个命令系统20.1至20.4被连接到其专门的手动控制器22.1至22.4。
根据其他结构，同一命令系统和/或同一手动控制器引导多个移位系统。
飞机10包括驾驶舱24，前述手动控制器22.1至22.4安装在该驾驶舱中。
由于已为本领域技术人员所熟知，未对驾驶舱24，手动控制器22.1至22.4，命令系统20.1至20.4和移位系统18.1至18.4作进一步描述。
在机场中，飞机10执行滑行阶段，在飞机10的滑行阶段期间，飞行员执行多个滑行操纵，使得飞机10穿过自起点至终点的滑行路线26，且该路线经过至少一条滑行道。滑行操纵是指由飞行员通过各种手动控制器22.1至22.4执行的动作。起点和终点可为着陆或起飞跑道、停机点、维护区或机场12的其他任何基础设施。
滑行路线26对应于飞机10必须相继占据的一系列理论位置。有利地，飞机10的理论定向与各理论位置相关联。
飞机10的位置通过飞机10在参考系中的点的坐标限定。通过举例的方式，飞机10的点的GPS坐标可以指示飞机10的位置。
飞机10的定向对应于参考系中由飞机10的纵向(自飞机10的头部延伸至尾部)形成的角。
由飞行员执行的滑行操纵转化成滑行指令，该滑行指令传送至引导各个移位系统18.1至18.4的命令系统20.1至20.4。
滑行指令是指传送至命令系统20.1至20.4的至少一项信息，诸如例如定向第四移位系统18.4的起落架的轮子或确定第三移位系统18.3的发动机的推力水平。
因此，滑行指令包括：
与引导和方向改变相关并计划用于转向型第一移位系统18.1的指令，
与发动机功率相关并计划用于推进型第三移位系统18.3的指令，
与制动相关并计划用于制动型第二移位系统18.2的指令。
图1表示的是将点A连接至点B的滑行路线26的一部分。在图1中可见的例子中，点B对应停机点14’且滑行路线26遵循滑行道16’。
根据本发明，飞机10包括地面自动引导设备，该地面自动引导设备配置成使飞机10沿要穿过的滑行路线26独自移动，而无需飞行员干预。
该自动引导设备包括：
数据库28，包括：
关于机场12的基础设施的信息，以能够确定要穿过的滑行路线26，
飞机10的静态和动态特性，以能够确定被执行的至少一系列滑行指令，使得飞机10穿过滑行路线26，
启动控制器30，布置在驾驶舱24中并被配置为由飞行员致动，
自动控制系统32，配置成当启动控制器30被致动时启动：
根据要穿过的滑行路线26确定被执行的至少一系列滑行指令，
传送一系列滑行指令至命令系统20.1至20.4，使得飞机10穿过滑行路线26。
该一系列滑行指令至少包括至少一条滑行指令。该一系列滑行指令根据要穿过的滑行路线26和记录在数据库28中的飞机10的静态和动态特性而以自动方式确定。
有利地，自动引导设备包括用于测量气候状况的至少一项特性的至少一个系统，并且控制系统32配置成根据测得的气候状况的特性调整飞机10的动态特性。
根据一个实施例，飞机10并入了诸如压力传感器、温度传感器和湿度传感器的一组传感器以便确定气候状况，尤其是地面状况，并确定它们在动态特性和滑动指令方面对飞机10性能的影响。
可选择地，气候状况通过飞机10外部的元件诸如例如空中交通控制台或地面操作者被传递给飞行员和/或地面操作者。
优选地，相对于由自动控制系统32以自动方式确定的一系列滑行指令而言，由手动控制器22.1至22.4传递的指令具有优先性。因此，在每一时刻，飞行员可通过致动手动控制器22.1至22.4中的至少一个恢复飞机10的命令。
在滑行阶段中，飞机10沿对应于由飞机10占据的一系列实际位置的实际轨道运动。实际取向与各实际位置相关联。
有利地，自动引导设备包括用于在滑行阶段期间实时测量飞机10的特性的至少一个实际值的测量系统34。举例来说，飞机10的特性为其位置、其方向、其速度、其加速度和/或其他任何动态特性。
对于本专利申请，形容词“实际”限制有关飞机10在滑行阶段期间在机场中的实际位移的特性，而形容词“理论上的”限制在要穿过的滑行路线26和/或与要穿过的滑行路线26相关的一系列滑行指令的基础上确定的特性。
作为补充，自动控制系统32包括计算机35，该计算机配置成用于：
将由测量系统34确定的飞机10的特性的实际值和该特性的理论值进行比较，
根据比较结果确定被传递到命令系统20.1至20.4的至少一条滑行指令，使得飞机10的实际轨迹对应于要穿过的滑行路线26。
有利地，地面自动引导设备包括配置成用于至少显示要穿过的滑行路线26的显示屏36。优选地，显示屏36配置成用于显示除了要穿过的滑行路线26之外的至少一项下列信息：
终点的标识号，
机场的地图，使得能够观察被清晰地标识和显示在所述地图上的全部着陆跑道，滑行道16、16’、16”，停机点14、14’、14”，要穿过的滑行道26，
飞机10在要穿过的滑行路线26上实时移动的符号表示，
待穿过的剩余距离和移位到达终点的理论持续时间。
当然，本发明不限于这些项信息。
根据另一特性，地面自动引导设备借助数据库28和通过空中交通控制台传递至飞机10的至少一条指令确定要穿过的滑行路线26。
根据第一运行模式，指令包括在飞行员接收的语音信息38中。在这种情况下，自动引导设备包括诸如例如键盘的输入系统40，该系统被连接到自动控制系统32并配置成允许飞行员输入接收到的指令以便通知自动控制系统32。
根据第二运行模式，指令包括在可由自动控制系统32在诸如专利EP-2674926中描述的通信辅助设备的辅助下直接判读的消息42内。相对于第一实施例，第二操作区模式使得能够消除由飞行员输入信息并因此降低输入信息错误的风险。
根据一个实施例，地面自动引导设备包括安置显示屏36和输入系统40的外接支撑件。
有利地，自动引导设备包括无线通信系统，该无线通信系统配置成允许地面操作员将滑行指令传递至飞机10的命令系统20.1至20.4。
从飞机10的一种模式到另一种模式，数据库28的内容不同并加入关于至少一个机场(尤其是飞机10正在其中移动的机场)的数据。
对于每架飞机10，数据库28包括有关飞机10尺寸(诸如其长度、其尾翼宽、其翼展)的飞机10的静态特性。数据库28还包含有关飞机10的性能的动态特性，所述性能诸如发动机的推力、各个起落架的旋转角、电动前进装置的功率(如果电动滑动解决方案安装在飞机10上)、制动系统的转向特性。有利地，飞机10的这些动态特性根据气候状况更新。
对每个编入数据库28的机场，数据库28包含详细的机场基础设施特性，尤其是滑行路线26的完成所需的全部特性。非穷举地，这些特性至少包括着陆跑道、滑行道、停机区(用于乘客登机、下机、维护操作或两次飞行间的等候阶段)、各停机区的进入和退出线、停止点、引导和回推线(“回推”操作)。
根据第一实施例，对每个机场，数据库28记载所有滑行路线26，同时将标识号与滑行路线中的每一个相关联。根据该第一实施例，传递至飞机10的指令包括要穿过的滑行路线26的标识号，并且自动控制系统32配置成用于从数据库28中基于所接收到的标识号获取要穿过的滑行路线26.
根据第二实施例，对每个机场，数据库28记录所有滑行跑道、所有停机点(每个停机点均与停机点标识号相关联)和用于每对着陆跑道/停机点的要穿过的滑行路线26。根据该第二实施例，传递至飞机10的指令包括停机点的标识号。得知飞机10的实际位置后，自动控制系统32被配置成用于识别飞机10已着陆的着陆跑道。得知对应于滑行路线的起点的着陆跑道和对应于滑行路线的终点的停机点的标识号后，自动控制系统32配置成从数据库28中获取要穿过的滑行路线26。
根据第三实施例，对于每个机场，数据库28记录所有滑行跑道、所有停机点(每个停机点均与停机点标识号相关联)和用于每对着陆跑道/停机点的至少一条滑行路线26。就第二实施例而言，一对着陆跑道/停机点可关联多条滑行路线26。根据该第三实施例，传递至飞机10的指令包括停机点的标识号。
得知相应于滑行路线26的终点的停机点的标识号后，自动控制系统32配置成从数据库28中获取一系列可能的滑行路线26。
根据第一运行模式，飞行员如通过利用输入系统40在一系列可能的滑行路线26中选择要穿过的滑行路线26。
根据第二运行模式，自动控制系统32根据机场的官方交通流规则或诸如例如最短滑行路线26的其它规则而在一系列可能的滑行路线26中自动选择要穿过的滑行路线26。
根据另一特性，自动控制系统32配置成根据飞机10的实际位置来确定要穿过的滑行路线26是否能实现。优选地，飞机10包括与自动控制系统32联接的防碰撞系统，以便识别尤其是移动车辆(地面作业所需的其它飞机和车辆)。如果自动控制系统32确定滑行路线26无法实现，自动控制系统32将生成发往飞行员的警报或从一系列可能的滑行路线26中移除该滑行路线26。
通过举例，自动控制系统32(更具体地，计算机35)配置成获得大约+/-10cm的停止位置精度和大约+/-1度的停止定向精度。
数据库28存储在飞机10中的存储器中。该存储器，与显示屏36、计算机35、输入系统40一样，可排他性地专用于自动引导设备。作为变体，这些元件中的至少一个的功能可由已存在于飞机10中的部件确保。
地面自动引导方法以以下方式操作：
空中交通控制台将有关要穿过的滑行路线26和到达的终点的指令传递给飞机10。
基于这些指令，自动控制系统确定至少一条要穿过的滑行路线。
如果有多条滑行路线是可能的，自动控制系统32将请求飞行员选择要穿过的滑行路线26。得知飞机10的实时位置后，自动控制系统32告知飞行员所选择的滑行路线26能否实现，且如果所选择的滑行路线26无法实现，将请求飞行员做出新的选择。
一旦飞行员致动启动控制器30，自动控制系统32将根据飞机10的静态和动态特性以及优选地有关气候状况来自动确定一系列滑行指令，自动控制系统将这些指令传递至命令系统20.1至20.4以便执行滑行动作，该滑行动作允许飞机10穿过要穿过的滑行路线26并在停机点的停止位置以停止定向达到静止。
尽管被描述为应用于滑行路线以便到达用于乘客下机和登机的停机点，本发明不限于这些路线并可应用于飞机10的自起点至终点的所有类型的地面路线。因此，本发明可用于自停机点直到起飞跑道的入口的路线。本发明也可实施于自停机桩直到滑行道的所谓的“回推”路线，该路线旨在隔开飞机10与机场的设施以将飞机10引到维护区。
类似地，地面自动引导设备可被连接到障碍探测设备以避免碰撞的风险。
根据第一个优点，本发明提供滑行路线26并消除当接近停机点时，飞行员的视线和/或对可视指令的理解较差的风险。该优点由此减少与能见度差的情况(雾、雪等)相关的问题。
根据第二个优点，本发明能够消除与作为干扰的来源的并因此作为延误和可能的事件的来源的滑行路线和/或停机点相关的错误的风险。
根据第三个优点，本发明能够获得与飞机10停止的位置和方向的精度相关的更好的规律性。因此，可能简化和减少所需的机场设施的成本，例如用于乘客登机和下机的舷梯的成本。

Claims (13)

1.一种用于自动引导地面上的飞机(10)的方法，所述飞机(10)包括：驾驶舱(24)；移位系统(18.1-18.4)；至少一个命令系统(20.1-20.4)，所述至少一个命令系统配置成用于引导所述移位系统(18.1-18.4)；和至少一个手动控制器(22.1-22.2)，所述至少一个手动控制器配置成将至少一个指令传递到所述命令系统(20.1-20.4)，其特征在于，当位于所述驾驶舱(24)中的启动控制器(30)启动时，所述方法包括以下步骤：
根据所述飞机(10)的静态特性和动态特性确定至少一系列滑行指令和要穿过的滑行路线(26)，
将所确定的至少一系列滑行指令传递到所述命令系统(20.1-20.4)，从而引导所述飞机(10)的所述移位系统(18.1-18.4)，使得所述飞机(10)穿过所述滑行路线(26)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括根据气候状况的至少一项特性调整所述飞机(10)的动态特性的步骤。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括旨在实现以下目的的步骤：
将测量系统(34)确定的飞机的特性的实际值与该特性的理论值进行比较，
根据比较的结果确定至少一项修正的滑行指令，
将所确定的修正的滑行指令传递到所述命令系统。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，借助数据库(28)和由空中交通控制台向所述飞机(10)传递的指令确定所述要穿过的滑行路线(26)。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括旨在从一系列可能的滑行路线中选择所述要穿过的滑行路线(26)的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法包括核实能够实现所述要穿过的滑行路线(26)的步骤。
7.一种用于自动引导地面上的飞机(10)的设备，所述飞机(10)包括：驾驶舱(24)；移位系统(18.1-18.4)；至少一个命令系统(20.1-20.4)，所述至少一个命令系统配置成用于引导所述移位系统(18.1-18.4)；和至少一个手动控制器(22.1-22.2)，所述至少一个手动控制器配置成用于将至少一条指令传递到所述命令系统(20.1-20.4)，其特征在于，所述设备包括：
数据库(28)，所述数据库包括所述飞机(10)的静态特性和动态特性，以便能够确定至少一系列滑行指令，
启动控制器(30)，所述启动控制器布置在所述驾驶舱(24)中，并且配置成由飞行员致动，
自动控制系统(32)，所述自动控制系统配置成用于：
根据要穿过的滑行路线(26)以自动的方式确定要执行的至少一系列滑行指令，
将所确定的至少一系列滑行指令传递到所述命令系统(20.1-20.4)，从而引导所述移位系统(18.1-18.4)，使得所述飞机(10)穿过所述滑行路线(26)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，该设备包括用于测量气候状况的至少一个特性的至少一个系统，并且所述控制系统(32)配置成用于根据所测得的气候状况的特性来调整所述飞机(10)的动态特性。
9.根据权利要求7至8中的一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括测量系统(34)，所述测量系统配置成用于确定所述飞机(10)的特性的实际值，并且所述自动控制系统(32)包括计算机(35)，所述计算机配置成用于：
将测量系统(34)确定的飞机的特性的实际值与该特性的理论值进行比较，
根据比较的结果确定将被传递到所述命令系统(20.1-20.4)的至少一项修正的滑行指令。
10.根据权利要求7至9之一所述的设备，其特征在于，所述数据库(28)包括能够确定所述要穿过的滑行路线(26)的信息。
11.根据权利要求7至10之一所述的设备，其特征在于，所述设备包括显示屏(36)。
12.根据权利要求7至11之一所述的设备，其特征在于，所述设备包括输入系统(40)，所述输入系统配置成用于允许飞行员输入由空中交通控制台传递的指令。
13.根据权利要求7至12之一所述的设备，其特征在于，所述设备包括无线通信系统，所述无线通信系统配置成用于允许地面操作者将滑行指令传递到所述飞机(10)的命令系统(20.1-20.4)。
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