CN107466414A

CN107466414A - 用于辅助飞行器滑行的设备、系统和方法

Info

Publication number: CN107466414A
Application number: CN201680015390.7A
Authority: CN
Inventors: P·斯卡奇; T·莱福兹
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2017-12-12
Also published as: US20180090019A1; FR3034859A1; US10621878B2; FR3034859B1; WO2016162297A1

Abstract

在包括驾驶舱(3)、用于监视飞行器(1)的情况的单元(14)以及无线电通信单元(12)的所述飞行器中，用于辅助地面滚动的设备(10)被配置为：从用于监视所述飞机的情况的所述单元获取关于所述飞机的情况的信息；并且确定对于未来时间集合所述飞机的预测位置；并且对于位于机场的表面上的一组其他车辆(8，9a，9b，9c)中的每个车辆：从所述无线电通信单元获取关于所述车辆的情况的信息，所述信息由此车辆发送，确定对于所述未来时刻集合中的每个时刻所述车辆的预测位置，并且计算所述飞机的所述预测位置与所述车辆的所述预测位置之间的距离，并将此距离与预定距离阈值(Sd)进行比较，并且如果此距离小于此距离阈值，则在所述驾驶舱中发出警告。

Description

用于辅助飞行器滑行的设备、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于辅助飞行器的滑行的设备、系统和方法，以及包括这种设备和/或这种滑行辅助系统的飞行器。

背景技术

飞行器(特别是客运飞行器)必须在机场表面上滑行。滑行通常发生在乘客登机门和起飞(或着陆)跑道之间，反之亦然。为了做到这一点，飞行器飞行员必须在机场表面上操纵飞行器。飞行员必须特别注意，飞行器(特别是飞行器的极端部分，如机翼)不会碰到位于机场表面上的另一交通工具。这样的另一交通工具可以对应于另一飞行器或服务交通工具，例如乘客运输公共汽车、加油罐车、行李货车等。为了辅助飞行员进行这项任务，某些飞行器(特别是具有较大尺寸的飞行器)在驾驶舱中具有摄像机和屏幕，使得可以显示由摄像机拍摄的图像。摄像机通常放置在垂直稳定器上，这样可以获得机身顶部的图像以及飞行器的环境。这些图像使得可以辅助飞行员操纵飞行器。文献EP0.980.828描述了一种用于辅助包括这种摄像机的飞行器的滑行的系统。然而，来自摄像机的图像通常仅允许飞行器的环境的有限视图，这不能看到位于摄像机视场外的交通工具。此外，在不利的气象条件的情况下(例如在有雾的情况下)，对来自摄像机的图像的兴趣是有限的。有利的是，在飞行器上具有信息，使得能够辅助飞行员以更好的预期操纵飞行器，这是由于对位于这种摄像机的视野外以及视野内的交通工具的存在的等同注意。

发明内容

本发明的目的特别是为了提供对这些问题的解决方案。其涉及一种用于辅助飞行器在机场的表面上滑行的设备，此飞行器包括：

-驾驶舱，所述驾驶舱包括显示屏幕；

-用于监视所述飞行器的情况的单元；以及

-无线电通信单元。

这种用于辅助滑行的设备值得注意的是其被配置为：

a)从用于监视所述飞行器的情况的所述单元获取所述飞行器的情况信息；

b)至少基于所述飞行器的所述情况信息来确定对于未来时间集合所述飞行器的预测位置，

以及

对于位于所述机场的表面上的一组其他交通工具中的每个交通工具：

c)从所述无线电通信单元获取由此交通工具传输的交通工具的情况信息；

d)至少基于所述交通工具的所述情况信息，确定对于此未来时间集合所述交通工具的预测位置；

e)计算对于所述未来时间集合中的每一时间所述飞行器的所述预测位置与所述交通工具的所述预测位置之间的距离，并将此距离与预定距离阈值进行比较；以及

f)如果对于所述未来时间集合中的至少一个时间此距离小于此预定距离阈值，则通过在所述驾驶舱中的所述显示屏幕上显示至少一个指示来在所述飞行器的所述驾驶舱中发出警告。

因此，由于这种设备，如果在未来的时间所述飞行器和另一交通工具的预测位置之间的距离小于所述预定阈值，则所述飞行器的飞行员被警告。因此，这使得能够向所述飞行员警告所述飞行器与此交通工具之间的碰撞的风险，以这种方式飞行员可以采取必要措施以避免这种碰撞。因此，所述设备允许所述飞行员更好地预测所述飞行器的驾驶。此外，其具有即使在不利的气象条件下操作的优点。

根据可以被单独或组合地考虑的特定实施例：

-所述飞行器的情况信息包括所述飞行器的当前位置和速度，并且每个其他交通工具的情况信息包括所述交通工具的当前位置和速度；

-每个其他交通工具的情况信息包括所述交通工具的当前方向，所述交通工具在所述未来时间集合中的不同时间的预测位置沿着对应于此方向的直线轨迹被确定；

-所述飞行器的情况信息还包括所述飞行器的当前方向，所述飞行器在所述未来时间集合中的不同时间的所述预测位置沿着对应于此方向的直线轨迹被确定；

-所述飞行器包括用于管理地面上的轨迹的计算机，用于辅助滑行的所述设备被配置为从所述地面轨迹管理计算机获取关于所述飞行器的预测轨迹的信息，所述飞行器在所述未来时间集合中的不同时间的所述预测位置沿着所述预测轨迹另外根据所述飞行器的所述预测轨迹的所述信息被确定；

-所述组交通工具中的交通工具被配置为传输关于其预测轨迹的信息，并且用于辅助滑行的所述设备被配置为从所述无线电通信单元获取关于每个交通工具的预测轨迹的信息，所述交通工具在所述未来时间集合中的不同时间的预测位置沿着所述预测轨迹另外根据所述交通工具的所述预测轨迹的所述信息被确定；

-所述显示屏幕是平视显示屏幕，并且所述至少一个指示是根据对应交通工具的位置在此屏幕上显示的；

-所述情况信息是交通工具根据ADS-B型通信传输的。

本发明还涉及一种用于辅助飞行在机场的表面上的滑行的系统，所述系统包括：

-用于监视所述飞行器的情况的单元；

-无线电通信单元；

-所述飞行器的驾驶舱中的显示屏幕；以及

-如上所述的用于辅助滑行的设备。

本发明还涉及一种用于辅助飞行器的滑行的方法，此飞行器包括：

-驾驶舱，所述驾驶舱包括显示屏幕；

-用于监视所述飞行器的情况的单元；以及

-无线电通信单元。

用于辅助滑行的所述方法值得注意的是其包括由用于辅助所述飞行器的滑行的设备实现的以下步骤：

以及

本发明还涉及一种飞行器，包括：用于监视所述飞行器的情况的单元；无线电通信单元；以及包括显示屏幕的驾驶舱，所述飞行器包括如上所述的用于辅助滑行的设备。本发明还涉及一种包括如上所述的用于辅助滑行的系统的飞行器。

附图说明

通过对以下描述的阅读和对附图的检查将更好地理解本发明。

图1是机场表面上的飞行器和一组其他交通工具的简化图示。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于辅助滑行的系统。

图3示出了根据本发明的一个实施例的确定机场表面上的两架飞行器的预测位置的示例。

图4示出了根据本发明的另一实施例的确定机场表面上的两架飞行器的预测位置的示例。

具体实施方式

图1所示的飞行器1包括特别允许ADS-B(英语中表示“广播式自动相关监视”)型通信的天线4。飞行器位于机场的表面上，飞行器可以在机场的表面上移动。其他交通工具也存在于机场的表面上，例如另一飞行器8、加油油罐车9a、用于在航站楼和飞行器之间运送乘客的公共汽车9b、一组行李货车9c等。这些其他交通工具被配备为经由ADS-B型射频链路传送信息。飞行器1包括用于辅助滑行的系统20。

如图2所示，用于辅助滑行的系统20包括用于辅助滑行的设备10、用于监视飞行器情况的单元14、无线电通信单元12以及屏幕18。用于监视飞行器的情况的单元14可以特别对应于飞行器的惯性系统、特别对应于同时传递飞行器的惯性信息和气压信息的ADIRS(英语中表示“空中数据惯性参考系统”)单元或特别对应于将惯性或ADIRS系统与例如GPS类型的GNSS(英语中表示“全球导航卫星系统”)卫星导航接收机组合在一起的MMR(英语中表示“多模式接收机”)多模接收机。用于辅助滑行的设备10连接到用于监视飞行器的情况的单元14和飞行器的无线电通信单元12。无线电通信单元12连接到飞行器的天线4。用于辅助滑行的设备10还连接到可以位于飞行器的驾驶舱3中的屏幕18。用于辅助滑行的设备10包括处理单元15，例如处理器或微处理器。用于辅助滑行的这种设备10可以特别地集成在飞行器的航空电子设备舱2中。

当操作时，用于辅助滑行的设备10从用于监视飞行器的位置的单元14获取关于飞行器在机场的表面上的情况的信息。基于所述信息，设备10在其处理单元15的帮助下确定对于未来时间集合飞行器1的预测位置。这些预测位置可以特别对应于沿着飞行器的预测轨迹作为所述信息由处理单元15确定的飞行器的预测位置。确定这些预测位置的未来时间集合中的不同时间可以例如在确定的时间跨度内均匀分布。为了避免生成太多的不合时宜的警告，这个时间跨度可以例如选择为等于30秒，不同的时间在此时间跨度内以每2秒分布。因此，辅助滑行的设备10确定这些预测位置的次数等于15。

此外，存在于机场的表面上的其他交通工具经由ADS-B型射频链路传输与它们有关的情况信息。此信息由无线电通信单元12经由天线4接收，然后由用于辅助滑行的设备10获取。可以设想用于由用于辅助滑行的设备10获取所述信息的若干实施例。根据第一实施例，此信息被存储在无线电通信单元中，所述无线电通信单元根据用于辅助滑行的设备10的请求将其传输到所述设备。根据另一实施例，当接收到来自其他交通工具的信息时，无线电通信单元12在也与用于辅助滑行的设备10连接的飞行器的通信网络上广播此信息，并且此设备获取并存储此信息。用于辅助滑行的设备10执行对存在于机场的表面上的其他交通工具中的每个交通工具的所述情况信息的获取，并且传输这种信息。基于所述信息，设备10在其处理单元15的帮助下确定每个交通工具对于所述未来时间集合的预测位置。对于其他交通工具中的每个交通工具，用于辅助滑行的设备10针对所述时间中的每个时间计算飞行器的预测位置与交通工具在所述时间的预测位置之间的距离，并且然后将此距离与预定距离阈值进行比较。如果所计算的距离小于所述预定距离阈值，则用于辅助滑行的设备10在飞行器的驾驶舱中发出警告。为了做到这一点，其将信息项传输到与位于驾驶舱中的屏幕18相关联的计算机，以便在所述屏幕上显示警告指示。

飞行器的预测位置可以例如对应于飞行器的重心的位置，或者此外对应于位于飞行器前方的部分的位置。对应于重心的位置的选择是有利的，因为所述位置靠近飞行器的机翼，这样允许更好地防止机翼与另一交通工具之间的碰撞风险。对应于飞行器的前部的位置的选择同样也是有利的，因为其允许更好地防止飞行器的前部与另一交通工具之间的碰撞的风险。另一交通工具的预测位置可以例如对应于交通工具的重心的位置，或者此外对应于位于交通工具前方的部分的位置。通过示意的方式给出了飞行器和另一交通工具的预测位置的这些示例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以选择其他位置。还可以确定飞行器和/或另一交通工具的若干预测位置，这些预测位置对应于飞行器或交通工具的若干部分。例如，对于飞行器，可以有利地确定对应于飞行器的前部、两个翼的端部和飞行器的后部的四个预测位置。这四个位置具有对应于飞行器的主要末端的优点。这四个位置与其他交通工具的预测位置之间的距离的计算允许更好地保护飞行器免受碰撞的风险。当预测位置对应于飞行器的重心时，为了考虑飞行器的翼展和长度，预定距离阈值例如可以被选择为等于100米。

有利地，飞行器的情况信息包括飞行器的当前速度和位置，并且每个其他交通工具的情况信息包括所述交通工具的当前速度和位置。

在图3所示的实施例中，飞行器1的情况信息还包括飞行器的当前方向。此当前方向可以以飞行器的朝向角度或飞行器的当前路线角度的形式表示。沿着对应于所述当前方向的直线轨迹T1确定对应于未来时间集合中的不同时间的飞行器1的预测位置P1、P2、...P9。已经将未来时间的数量以及因此预测的位置的数量限制为9个，以免使附图超负荷。在附图中，飞行器1被示出为在其当前位置。假定飞行器的速度保持恒定，当前速度用于确定沿着轨迹T1的不同的位置P1、P2、...P9。此图中所示的另一辆车对应于另一飞行器8。对于此另一飞行器，情况信息还包括所述飞行器8的当前方向。沿着对应于所述当前方向的直线轨迹T8确定对应于未来时间集合中的不同时间的飞行器8的预测位置Q1、Q2、...Q9。用于辅助滑行的设备10计算对于所述时间中的每个时间飞行器1的预测位置与另一飞行器8的预测位置之间的距离。因此，其计算位置P1和Q1之间的距离D1、P2和Q2之间的距离D2、…、P9和Q9之间的距离D9。为了清楚起见，仅示出了距离D4和D5。未示出的距离D4和D5以及距离D6和D7比预定距离阈值Sd短。因此，将距离D1至D9中的每个距离与此预定距离阈值进行比较的用于辅助滑行的设备10将信息项发送到与屏幕18相关联的计算机，以便在飞行器1的驾驶舱3中的屏幕18上显示警告指示。

计算可以如下所示进行。为了做到这一点，在由对应于机场的表面的平面中的两个轴线X和Y定义的二维笛卡尔参照系中定义飞行器1和另一交通工具(例如另一飞行器8)的坐标。飞行器1的当前位置由本参照系中的其坐标和定义。另一飞行器8的当前位置由本参照系中的其坐标和定义。

飞行器1在未来时间集合中的时间k的预测位置Pk的坐标可以由以下的等式系统来定义：

其中：

是对应于飞行器1的当前方向的航向或航路角度；以及

d₁是飞行器1的当前位置与所述预测位置Pk之间的距离，此距离使用以下等式计算：

d₁＝V₁×k×Δt (2)

其中：

V₁是飞行器1沿其纵轴的速度；以及

Δt是未来时间集合中的两个连续时间之间的时间间隔。

在所述情况信息还包括飞行器1沿其纵轴的当前加速度a₁的特定情况下，可以使用以下等式来计算距离d₁：

另一飞行器8在未来时间集合中的时间k的预测位置Qk的坐标关于它们可以由以下的等式系统来定义：

其中：

是对应于另一飞行器8的当前方向的航向或航路角度；以及

d₈是另一飞行器8的当前位置与所述预测位置Qk之间的距离，此距离使用以下等式计算：

d₈＝V₈×k×Δt (5)

其中：

V₈是飞行器8沿其纵轴的速度。

在时间k飞行器1的预测位置Pk与另一飞行器8的预测位置Qk之间的距离Dk可以使用以下等式计算：

当对于未来时间集合中的至少一个时间时，用于辅助滑行的设备10向与屏幕18相关联的计算机发送信息项，以便在飞行器1的驾驶舱3中的屏幕18上显示警告指示。

在图4所示的另一个实施例中，飞行器1包括用于管理地面上的轨迹的计算机，并且用于辅助滑行的设备10被配置为从用于管理地面上的轨迹的所述计算机获取关于预测轨迹T1’的信息。在所述图所示的示例中，此轨迹允许飞行器1加入机场候机楼5。用于辅助滑行的设备10沿着所述预测轨迹作为飞行器的当前位置、当前速度和关于预测轨迹的所述信息来确定对于未来时间集合中的不同时间飞行器的预测位置P1、P2、...P9。如在图3所示的实施例中，沿着对应于飞行器8的当前方向的直线轨迹T8'确定另一飞行器8的预测位置Q1、Q2、...Q9。这样的实施例具有确定飞行器1沿着实际为飞行器的滑行提供的轨迹T1’的预测位置的优点。因此，在所述图所示的示例中，不同的距离D1至D9均比预定距离阈值Sd长，所以在飞行器的驾驶舱中不会发出警告。因此，这样的实施例具有避免在驾驶舱中不恰当地发出警告的优点。

在附图未示出的另一个实施例中，所有其他交通工具中的至少一部分交通工具被配置为经由ADS-B型射频链路传输关于其预测轨迹的信息，并且用于辅助滑行的设备被配置为从无线电通信单元获取关于所述交通工具中的每个交通工具的预测轨迹的信息，交通工具在未来时间集合中的不同时间的预测位置是沿着所述预测轨迹作为其当前位置、其当前速度和关于交通工具的预测轨迹的所述信息确定的。此另一实施例可以与确定飞行器1沿着对应于其当前方向的直线轨迹的预测位置相结合，如图3所示，或者优选地与飞行器1沿着所述飞行器1的预测轨迹的所述预测位置的确定相结合，如图4所示。在第二种情况下，沿着实际预测轨迹确定飞行器1和另一交通工具两者的预测位置，这使得能够提高可能在驾驶舱中发出的警告的相关性。

在特定实施例中，显示屏幕18是平视显示屏幕，并且在警告期间，所述至少一个指示被显示在所述屏幕上，使得其符合对应交通工具的位置，也就是说通过所述交通工具的叠加，使得其可以由飞行器的飞行员通过飞行器的挡风玻璃看到。因此，当飞行器的飞行员通过挡风玻璃向飞行器外看时，此指示允许他立即识别存在潜在的碰撞风险的交通工具。这样可以让飞行员采取适当的措施来避免这种碰撞，例如通过减速或停止飞行器1。

Claims

1.一种用于辅助飞行器(1)在机场的表面上的滑行的设备(10)，此飞行器包括：

-驾驶舱(3)，所述驾驶舱包括显示屏幕(18)；

-用于监视所述飞行器的情况的单元(14)；以及

-无线电通信单元(12)，

其特征在于，这种用于辅助滑行的设备(10)被配置为：

b)至少基于所述飞行器的所述情况信息来确定对于未来时间集合中的每个时间所述飞行器的预测位置(P1，P2，...P9)；以及

对于位于所述机场的表面上的一组其他交通工具(8，9a，9b，9c)中的每个交通工具：

c)从所述无线电通信单元获取由此交通工具传输的所述交通工具的情况信息；

d)至少基于所述交通工具的所述情况信息，确定对于所述未来时间集合中的每个时间所述交通工具的预测位置(Q1，Q2，...Q9)；

e)计算对于所述未来时间集合中的每一时间所述飞行器的所述预测位置与所述交通工具的所述预测位置之间的距离，并将此距离与预定距离阈值(Sd)进行比较；以及

f)如果对于所述未来时间集合中的至少一个时间此距离小于此预定距离阈值，则通过在所述驾驶舱中的所述显示屏幕(18)上显示至少一个指示来在所述飞行器的所述驾驶舱中发出警告。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述飞行器的所述情况信息包括所述飞行器的当前位置和速度，并且每个其他交通工具的情况信息包括所述交通工具的当前位置和速度。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，每个其他交通工具的情况信息包括所述交通工具的当前方向，所述交通工具在所述未来时间集合中的不同时间的预测位置沿着对应于此方向的直线轨迹被确定。

4.如权利要求2或3之一所述的设备，其特征在于，所述飞行器的所述情况信息还包括所述飞行器的当前方向，所述飞行器在所述未来时间集合中的不同时间的所述预测位置沿着对应于此方向的直线轨迹被确定。

5.如权利要求2或3之一所述的设备，其特征在于，所述飞行器包括用于管理地面上的轨迹的计算机，用于辅助滑行的所述设备被配置为从所述用于管理地面上的轨迹的计算机获取关于所述飞行器的预测轨迹的信息，所述飞行器在所述未来时间集合中的不同时间的所述预测位置沿着所述预测轨迹另外根据关于所述飞行器的所述预测轨迹的所述信息被确定。

6.如权利要求4或5之一与权利要求2相结合所述的设备，其特征在于，所述一组交通工具中的交通工具被配置为传输关于其预测轨迹的信息，并且用于辅助滑行的所述设备被配置为从所述无线电通信单元获取关于每个交通工具的预测轨迹的信息，所述交通工具在所述未来时间集合中的不同时间的预测位置沿着所述预测轨迹另外根据所述交通工具的所述预测轨迹的所述信息被确定。

7.如以上权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述显示屏幕是平视显示屏幕，并且所述至少一个指示是根据对应交通工具的位置在此屏幕上显示的。

8.如以上权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述情况信息由所述交通工具根据广播式自动相关监视ADS-B型通信传输。

9.一种用于辅助飞行器(1)在机场的表面上的滑行的系统(20)，其特征在于所述系统包括：

-用于监视所述飞行器的情况的单元(14)；

-无线电通信单元(12)；

-所述飞行器的驾驶舱(3)中的显示屏幕(18)；以及

-如以上权利要求中任一项所述的用于辅助滑行的设备(10)。

10.一种用于辅助飞行器(1)的滑行的方法，此飞行器包括：

-驾驶舱(3)，所述驾驶舱包括显示屏幕(18)；

-用于监视所述飞行器的情况的单元(14)；以及

-无线电通信单元(12)，

所述方法的特征在于其包括由用于辅助所述飞行器的所述滑行的设备(10)实现的以下步骤：

b)至少基于所述飞行器的所述情况信息来确定对于未来时间集合中的每个时间所述飞行器的预测位置，

以及

d)至少基于所述交通工具的所述情况信息，确定对于所述未来时间集合中的每个时间所述交通工具的预测位置；

11.一种飞行器(1)，包括：驾驶舱(3)，所述驾驶舱包括显示屏幕(18)；用于监视所述飞行器的情况的单元(14)；以及无线电通信单元(12)，其特征在于所述飞行器包括如权利要求1至8之一所述的用于辅助滑行的设备(10)。

12.一种飞行器(1)，其特征在于，所述飞行器包括如权利要求9所述的用于辅助滑行的系统(20)。