CN108398957A - 飞行器自动驾驶系统和方法以及飞行器 - Google Patents

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CN108398957A CN201810122395.0A CN201810122395A CN108398957A CN 108398957 A CN108398957 A CN 108398957A CN 201810122395 A CN201810122395 A CN 201810122395A CN 108398957 A CN108398957 A CN 108398957A
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Abstract

本发明涉及一种自动驾驶系统(20)，该自动驾驶系统(20)包括机载单元(25)。该机载单元(25)具有冗余且相互独立的多个传感器集合(40)以及多个计算通道(50)，每一计算通道(50)被连接到所述传感器集合(40)中的一个传感器集合中的传感器并接收来自所述传感器的数据。监管器(60)被连接到所述一个传感器集合(40)中的传感器，所述监管器(60)具有将所述计算通道(50)中的最多一个计算通道耦合到控制构件(30)的功能，所述监管器(60)具有在飞行器(1)的当前行为偏离预定的预测行为的情况下将所耦合的通道与控制构件解耦的功能。

Description

飞行器自动驾驶系统和方法以及飞行器
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年2月8日提交的FR 17 00133的权益，其公开通过援引整体纳入于此。
技术领域
本发明涉及用于自动驾驶飞行器的系统和方法，以及配备有该系统的飞行器。例如，这样的飞行器可以是旋翼飞机和/或被称为无人航空载具(UAV)的无人驾驶飞行器。
背景技术
传统地，飞行器包括受驾驶构件。受驾驶构件使得飞行器在三维空间中的移动能够得到控制。受驾驶构件可包括至少一个引擎、旋子的叶片、以及可能至少部分有助于向飞行器提供推进力和/或升力的旋子，襟翼，和例如布置在水平尾翼或垂直尾翼(分别被称为升降舵或方向舵)上的襟翼……。
如以下所使用的术语“受驾驶构件”由此指定使得有可能修改飞行器在三维空间中的位置的任何构件，这些构件也许可能是空气动力构件。
飞行器并且尤其是无人驾驶飞行器可包括使得该飞行器能够沿着规划的路径被引导的自动驾驶系统。
这样的自动驾驶系统可包括控制受驾驶构件的控制构件。在这样的情形下，自动驾驶系统包括根据各传感器测得的飞行数据来控制控制构件的计算机。作为示例，该计算机可有可能通过控制用于将燃料注入引擎的系统来控制由引擎所产生的功率。该计算机还可控制执行器，该执行器在飞行器的参考坐标系中控制空气动力控制表面的位置。例如，执行器可设置至少部分有助于向飞行器提供升力和/或推进力的至少一个旋子的叶片的间距。执行器还可设置至少一个襟翼(例如，被布置在机翼上、水平尾翼上、垂直尾翼上……)的迎角。
该计算机可根据各约束(诸如，滚转/俯仰/偏航和推力(thrust)的移动设置点)来控制控制构件以便遵循所存储的路径。
在承载一群人的重型飞行器上，自动驾驶系统可足够稳健以符合生效的用于授权尤其是超过某一人数的飞行的设计和实现标准。于是，组成这样的自动驾驶系统的装备必须呈现很高的可靠性/安全性等级，其中这样的可靠性/安全性等级有时被称为研制保证等级(DAL)。在给出飞行器的总重量的情况下，这样的自动驾驶系统可于是呈现可观但合理的重量。
对于轻量式无人驾驶飞行器而言，自动驾驶系统在重量方面较轻。于是，自动驾驶系统可由具有较低可靠性/安全性等级的装备组成。这样的自动驾驶系统可在符合设计和实现标准方面遇到困难。某些自动驾驶系统的组件元件使得无人驾驶飞行器能够在规划的路径上被引导，但不一定在可靠性和安全性方面与为了按照民用航空条例飞行而所需符合的标准兼容。因此，不可能授权这样的飞行器在超过某一人数的情况下的商用飞行。
文献FR 2 958 418描述了一种用于管理无人驾驶飞行器的系统。该文献解说了一种具有地面站和无人驾驶飞行器的系统。
该系统提供构建飞行计划的功能、构建路径的功能以及使得能够生成引导设置点的引导功能。在各变体中，某些功能可由地面站或由飞行器的自动驾驶系统执行。此外，自动驾驶系统通过准备用于在引导设置点的基础上控制飞行器的控制信号来执行控制功能。
文献US 4 644 538、US 2007/164166和WO 2016/193884也是已知的。文献US2007/164166尤其不同于本发明，因为它涉及所谓的“电传飞行”电气控制系统，而非涉及自动驾驶系统。
发明内容
本发明的目的由此在于提出一种创新的自动驾驶系统，该自动驾驶系统趋向于呈现很高的可靠性和安全性等级，例如以便符合针对民用航空建立的标准。
本发明由此提供一种用于飞行器(例如，没有人类驾驶员的飞行器)的自动驾驶系统，所述自动驾驶系统包括用于安装在所述飞行器上的机载单元，所述机载单元包括至少一个控制构件，该至少一个控制构件用于控制所述飞行器的至少一个受驾驶构件以控制所述飞行器的移动。
所述机载单元包括：
-冗余且互相独立的多个传感器集合，每一传感器集合包括用于评估所述飞行器的位置以及所述飞行器的移动的传感器；
-冗余且互相独立的多个计算通道，每一计算通道连接到所述传感器集合之一中的传感器并接收来自那些传感器的数据；以及
-连接到一传感器集合中的传感器的监管器，所述监管器具有将所述计算通道中的最多一个计算通道耦合到所述至少一个控制构件的功能，所耦合的计算通道被称为“接合”通道并用于根据接收到的数据生成被传送到所述至少一个控制构件的控制信号，所述监管器具有在所述飞行器的当前行为偏离预定预测行为时将所述接合通道与所述控制构件解耦的功能。
术语“冗余且互相独立的多个传感器集合”意指自动驾驶系统具有至少两个或者实际上至少三个传感器集合。在这些传感器集合至少确定相同数据的意义上讲，这些传感器集合是冗余的。在每一传感器集合不需要任何其他传感器集合来进行操作的意义上讲，这些传感器集合也是独立的。
术语“冗余且互相独立的多个计算通道”被用来意指自动驾驶系统具有至少两个计算通道。在这些计算通道至少确定相同类型的控制信号的意义上讲，这些计算通道是冗余的。在每一计算通道不需要任何其他计算通道来进行操作并且可不与其他计算通道进行通信的意义上讲，这些计算通道也是独立的。
例如，每一计算通道可包括计算机。
替换地，这些计算通道可表示单个计算机内的不同通道。这些计算通道可任选地由计算机中的各个电子卡来表示，每一电子卡表示单个计算通道。
此外，控制构件可包括以下构件中的至少一个构件：例如适合作用于连接到至少一个受驾驶构件的功率传输链的执行器、燃料注入系统……。
此外，自动驾驶系统具有监管器。监管器可以是独立的计算机，或者实际上是包括所述计算通道的计算机的部件。
监管器始终将最多单个计算通道投入与控制构件的通信。这些控制构件仅由这些计算通道中耦合到这些控制构件的一个计算通道来控制，该通道被称为“接合”通道。
在计算通道出故障的情况下，监管器将另一计算通道连接到这些控制构件。如果所有计算通道都处于故障的状态，则监管器可转而可能控制这些控制构件。在这样的情形下，第一接合通道或相关联的传感器集合的故障对于飞行器而言并不是灾难性的，因为至少一个其他计算通道可作为替换被接合。
接合通道或相关联的传感器集合的故障可由监管器和/或由远程站通过将飞行器的当前行为与(例如，在飞行之前存储的)存储预测行为进行比较来检测。在该变体中，随着飞行器在接合通道的控制下执行规划的移动，飞行器的路径是确定性的。检测到与路径的偏离引起关于接合通道的完整性的怀疑，以使得该接合通道不再起作用并且被另一计算通道替换。
飞行器由此由多个计算通道来控制/引导，这些计算通道中仅一个计算通道被耦合到这些控制构件，并且例如被耦合到飞行器的电机，从而处于监管器的监视之下。结果，仅一个计算通道可生成用于在任何一个时间控制这些控制构件的信号。
该自动驾驶系统由此将由这些计算通道在正常条件下执行的“驾驶”功能和由监管器执行的“监管”功能分隔开。在监管器有故障的情况下，接合通道继续引导飞行器。
该自动驾驶系统由此呈现多个元件的组合，此多个元件可具有不同的相应管制要求级别。自动驾驶系统的构件中的一些构件可由此被要求具有相对较低的可靠性/安全性等级，而其他构件可被要求具有相对较高的可靠性/安全性等级。该组合以及被应用的方法使得有可能实现倾向于获得高要求等级的总体构架，尽管存在呈现中间安全性要求等级的构件。
具体地，监管器是按使得呈现高安全性/可靠性等级以便保证以下功能中的一者或多者的方式制造的：监视这些传感器，创建综合传感器基准，选择适当的计算通道，在故障被声明的情况下排除接合通道，监视正遵循的飞行的包络线，监视飞行器的预测行为，在所有计算通道都发生故障的情况下执行应急模式。
相反，这些计算通道和传感器集合可具有已知的类型，并且可分别呈现相应的可靠性和安全性等级，这些等级低到这些构件是冗余的并且由监管器来监视的程度。由此，有可能设想使用相对紧凑的计算通道和传感器集合。
关于安全性的总要求等级最终通过使用不同的构件，通过使用冗余的架构以及通过安装由监管器对该系统的监视来达成。由此，可设想尤其适用于小尺寸的无人驾驶飞行器的重量很轻但呈现相对较高的可靠性/安全性等级的自动驾驶系统。
相比于具有高可靠性/安全性等级的装备而言，该自动驾驶系统可通过使用具有低要求等级的组件而呈现出经济优势。
此外，该自动驾驶系统可任选地利用市场上能买得到的组件，由此使得它实现起来更容易。
该自动驾驶系统可包括以下特性中的一者或多者：
例如，每一传感器集合可被连接到单个计算通道或被单独连接到监管器。
一极简的实施例可具有两个计算通道(这两个计算通道具有其各自的传感器集合)连同监管器及其自己的传感器集合。
监管器可在分析各传感器的一致性的基础上为飞行器建立综合定位和移动参考坐标系。
作为示例，在存在三个卫星定位系统的情况下，监管器可通过传统的票选方法来估计飞行器的位置。同一方法适用于飞行器的移动。
在另一方面，每一传感器集合可包括用于在地球参考坐标系中定位所述飞行器的定位系统以及惯性单元。
在另一方面，该自动驾驶系统可包括不用于安装在飞行器上的远程单元，该远程单元具有经由无线链路与监管器通信的计算机。
该远程单元可用于监视飞行器的位置和移动以便检测异常，和/或可能能够经由该监管器来控制这些控制构件。
在另一方面，该远程单元可包括用于确定机载单元的位置和移动的定位设备。
例如，该远程单元可包括观察飞行器的移动的雷达。
在一变体中，在呈现高可靠性/安全性等级的远程单元(例如地面站)处监视飞行器的当前行为。如果该远程单元检测到与该路径的偏离或者一不稳定的路径，则该远程单元可经由无线链路(例如，无线电链路)通知监管器，从而告知监管器排除该接合通道，并随后切换到声音计算通道。如果有必要，该远程单元可接管驾驶该飞行器。
本发明还提供一种飞行器，该飞行器配备有至少一个控制该飞行器的移动的受驾驶构件。该飞行器随后包括本发明的自动驾驶系统，且机载单元在该飞行器上。
该飞行器可包括以下特性中的一者或多者。
由此，该飞行器可以是没有机上驾驶员、在该飞行器上没有驾驶员、或者实际上可能不存在驾驶该飞行器的驾驶员的飞行器。
在另一方面，受驾驶构件可包括以下构件中的至少一个构件：电机；以及可相对于飞行器的参考坐标系移动的空气动力控制表面。
本发明还提供一种自动驾驶方法，该方法例如由本发明的自动驾驶系统实现。
该方法在飞行器的当前飞行期间执行以下步骤：
-使用所述计算通道中被称为“接合”通道的一个计算通道来控制飞行器的进度，所述接合通道被耦合到所述受驾驶构件以便控制所述受驾驶构件；
-相对于预先规划的预测行为监视所述飞行器的当前行为；以及
-当所述当前行为偏离所述预测行为时，所述监管器将所述接合通道与所述受驾驶构件解耦，并且在至少一个计算通道在所述当前飞行期间尚未被接合的情况下，所述监管器将在所述飞行期间尚未被接合的计算通道与所述受驾驶构件耦合，新近耦合到所述受驾驶构件的所述计算通道进而成为所述接合通道。
术语“当前飞行”可指定从打开所述飞行器的电机行进到关闭所述电机的阶段。
在该方法中，在存在所述飞行器的非预期行为的情况下，所述监管器停用所述接合通道，并且在合适的情况下将其换成另一计算通道。
该方法可包括以下特性中的一者或多者。
例如，每一传感器集合可确定包括所述飞行器的位置以及说明/定义所述飞行器的移动的移动参数在内的数据，并且所述监管器可通过分析由所述传感器集合中的传感器供应的所述位置和所述移动参数的一致性来确定综合位置和综合移动参数。
例如，每一传感器集合包括提供所述飞行器的位置的卫星定位系统。所述飞行器的位置随后通过例如纬度和经度以及高度来表达。
此外，惯性单元可提供所述飞行器的移动参数，诸如所述飞行器的滚转角、俯仰角和偏航角、角速度/加速度以及还有水平和垂直速度/加速度。
使用传统的分析，监管器接收各测得的数据值，并由此推断综合位置和综合移动参数。传感器的通过使用对至少三个传感器集合进行票选来综合的综合参考坐标系可使得有可能忽略已发生故障的传感器集合。
在另一方面，所述当前行为可由监管器使用综合位置和综合移动参数来监视。
在另一方面，预测行为可定义要遵循的路径以及不要被超过的针对移动参数的限制，当飞行器不再遵循所述路径和/或所述限制中的至少一者不再被遵守时，发现当前行为偏离预测行为。
作为示例，每一计算通道被编程为使得飞行器在具有姿态和角速度/加速度限制并且还具有水平和垂直速度/加速度限制的飞行包络线中运行。如果这些限制中的任何限制被超过，则该接合通道被监管器取消选择。适当地选择限制使得有可能预计所述飞行器处于以下情形的事实：新接合的通道难以使所述飞行器保持在飞行中。
在另一方面，当前行为可由远离所述飞行器定位的远程单元监视，该远程站向监管器通知是否需要将接合通道与控制构件解耦。
在另一方面，监管器可包括计算通道的分层列表，并且所述监管器通过使用所述分层列表来选择要成为接合通道的计算通道。
例如，所述监管器最初将所述列表中的第一计算通道与控制构件耦合。如果监管器停用该第一计算通道，则监管器其次耦合所述列表中的第二计算通道，并以此类推。
在另一方面，当监管器在当前飞行期间已解耦了所有计算通道时，监管器可应用应急模式，在应急模式中，该监管器本身控制所述控制构件以便使得该飞行器悬停，同时等待来自不存在于该飞行器中的远程单元的驾驶，所述远程单元与所述监管器通信以便驾驶所述飞行器。
在所有计算通道都发生故障的情况下，或者在按无法通过正常的稳定化方法恢复的方式偏离飞行包络线的情况下，应急模式可被激活。
应急模式可例如通过以下方式来使得交通工具能够在异常姿态的情况下被恢复：使得该交通工具在水平时悬停，并同时等待远程单元接管。
任选地，当监管器在单个飞行中已解耦了所有计算通道时，监管器可控制所述受驾驶构件以便遵循预先规划的规程。
在所有计算通道都发生故障的情况下，应急模式可被激活，以使得监管器应用该监管器中规划的自动化规程。利用这样的自动化规程，监管器可驾驶该飞行器，以使得它以受控的速度朝向应急着陆区下降。
附图说明
根据对作为说明并参照附图给出的各实施例的以下描述，本发明及其优点将更详细地表现出，在附图中：
-图1是示出具有自动驾驶系统的飞行器的示图；以及
-图2是示出具有配备有机载单元和远程单元的自动驾驶系统的飞行器的示图。
存在于附图中的一个以上附图的元素在它们的每一者中被给予相同的参考标记。
具体实施方式
图1示出具有自动驾驶系统20的飞行器1。飞行器1可以是由人类驾驶的飞行器，或者实际上为没有人类驾驶员的飞行器，即UAV。
飞行器1可具有包括旋子叶片5、机翼、水平尾翼、垂直尾翼、襟翼7……在内的类型的翼型表面。此外，飞行器可配备有内燃类型、电动机类型……的电机构件2。例如，飞行器1可具有至少一个具有叶片5的旋子4，该旋子由包括至少一个电机的动力装置旋转驱动。
在这样的情形下，飞行器1具有至少一个或至少两个受驾驶构件10，受驾驶构件10用于控制飞行器1在三维空间中的移动。这样的受驾驶构件10可包括至少一个电机2。作为补充或替换，受驾驶构件10可包括可相对于飞行器的参考坐标系移动的至少一个翼型控制表面5、7，诸如例如可变间距旋子的叶片5或可移动襟翼7。
在这样的情形下，自动驾驶系统20使得有可能作用于受驾驶构件，而无需涉及飞行器机上的驾驶员。
由此，自动驾驶系统20具有存在于飞行器1中的机载单元25。该机载单元25包括控制至少一个受驾驶构件10的至少一个控制构件。通过传统方式，控制构件30可采用能够移动翼型控制表面的至少一个执行器的形式，并且例如为作用于襟翼的迎角的插头式执行器31。作为补充或替换，控制构件30可包括作用于叶片的间距的至少一个执行器，并且例如为任选地经由滑盘集合和杆来移动叶片的伺服控制32。作为补充或替换，控制构件30可包括向引擎2供应燃料的至少一个燃料注入器系统33，或使得电机2能够被控制的任何其他系统。
一般地，飞行器可包括传统的受驾驶构件和控制构件，而不会超越本发明的范围。
此外，自动驾驶系统20具有多个互相独立的计算通道50，并且尤其具有至少两个计算通道50。图1示出了具有三个计算通道50的自动驾驶系统，而图2示出了具有两个计算通道50的自动驾驶系统。
术语“计算通道”指定为控制构件30生成控制命令的计算单元或计算机。由此，每一计算通道可应用用于驾驶飞行器以便遵循预先规划的路径的存储的算法。计算通道可全部旨在用于将相应的信号传送到相同的控制构件30。
作为示例，计算通道可包括与至少一个存储器52相关联的至少一个处理器51、至少一个集成电路、至少一个可编程系统、至少一个逻辑电路，这些示例不对要通过术语“计算通道”给出的范围构成限制。
计算通道可以是任何已知的类型，并且可存在适度的安全性/可靠性等级，诸如例如已知低于首字母缩略词DAL的等级。
各个计算通道50可以是独立的计算机，或者共同地，它们可为单个计算机的部分。例如，每一计算通道可以是单个计算机中的相应电子卡。
此外并参考图1，自动驾驶系统20具有冗余且相互独立的多个传感器集合40。每一传感器集合40可拥有用于评估飞行器1的位置以及飞行器1的移动的传感器。例如，每一传感器集合40包括用于在地球坐标参考系中定位飞行器1的定位系统41以及惯性单元42。
作为示例，每一计算通道50被连接到专用于此的单个传感器集合40中的各传感器。由此，每一计算通道可利用由相关联的传感器集合所传送的信息，以便遵循预先规划的飞行计划。
自动驾驶系统还具有监管器60。监管器60在功能上独立于计算通道。术语“监管器”指定尤其能够应用使得有可能确保飞行器遵循计算通道50中预先规划的路径的存储算法的计算单元或计算机。
作为示例，监管器60可包括与至少一个存储器62相关联的至少一个处理器61、至少一个集成电路、至少一个可编程系统、至少一个逻辑电路，这些示例不对要被给予术语“监管器”的范围构成限制。监管器可呈现高安全性/可靠性等级，该等级在DAL的意义上说是高的，即比计算通道50的可靠性/安全性等级高。
监管器60可形成拥有计算通道50的计算机的一部分。例如，每一计算通道以及监管器可以是单个计算机中的相应电子卡。
监管器60还可构成不同于计算通道的单独的一件装备。
监管器60可连接到其自己的传感器集合40。该传感器集合还可拥有用于在地球参考坐标系中定位飞行器1的卫星定位系统41以及惯性单元42。在这样的情形下，传感器集合40中的每一传感器可被连接到单个计算通道40或被单独连接到监管器60。
具体地，监管器60在所有时间都用于将所述计算通道50之一最大程度地耦合到所述控制构件30。例如，监管器被连接到每一计算通道并被连接到控制构件，监管器仅向控制构件30传送由这些计算通道之一准备的那些控制信号。由其他计算通道准备的控制信号被忽略。
作为说明，每一计算通道50可通过开关或等价物被连接到控制构件30。随后，除了一个开关以外，监管器60打开所有的开关，以便将一个特定的计算通道连接到控制构件30。
所耦合的计算通道50被称为“接合”通道。该接合通道由此生成被传送给控制构件30的控制信号，这些控制信号因变于由相关联的传感器集合所传送的数据。
此外，监管器60还具有以下功能：在飞行器1的当前行为偏离预定的预测行为时和/或在计算通道的传感器集合发生故障时，将接合通道与控制构件30解耦。
在图1中，监管器60可被编程为确定飞行器1的当前行为是否偏离预定的预测行为。
在图2中，该功能可由不在飞行器上的远程单元70来执行。远程单元70可包括通过无线链路(诸如例如射频链路)与所述监管器60通信的计算机71。作为示例，监管器71可包括与至少一个存储器相关联的处理器、至少一个集成电路、至少一个可编程系统、至少一个逻辑电路，这些示例不对被给予术语“计算机71”的范围构成限制。
远程单元70还可包括用于确定机载单元的位置和移动的定位设备72。例如，定位设备72可包括雷达。
作为补充或替换，远程单元70可将控制信号传送给监管器60，这些控制信号由监管器传送给受驾驶构件。飞行器随后被从远程单元远程地驾驶。
独立于该变体并参考图1，自动驾驶系统20可应用本发明的方法。
在该方法中，每一计算通道50被编程为使得飞行器1遵循特定飞行计划。同样，监管器60和/或远程单元70(如果有的话)存储该飞行计划。飞行器随后需要呈现三维空间中的行为(该行为被称为“预测”行为)。术语“预测行为”可覆盖所存储的数据和例如要遵循的路径和/或不要被超过的针对移动参数的限制。这些限制可包括姿态限制和/或角速度/加速度限制和/或水平和垂直速度/加速度限制。
由此，计算通道存储要遵循的路径以及要遵守的移动限制。上述情况也适用于监管器和/或远程单元(如果有的话)。
在可被称为“当前飞行”的飞行期间，以及例如在规划和激活自动驾驶模式之后，监管器60将计算通道50中的一个特定计算通道和控制构件30耦合在一起。
例如，监管器60存储计算通道50的分层列表。监管器60随后将该列表中的第一计算通道与控制构件30耦合。
在任何给定时刻耦合的计算通道被称为“接合”通道。飞行器的移动随后由接合通道驾驶。
在这样的情形下，飞行器1的当前行为被监视并被与预先规划的预测行为进行比较。预先规划的预测行为可采用存储的数据的形式，存储的数据诸如为要遵循的存储的路径和/或要遵守的针对角速度/加速度的下限和上限和/或要遵守的针对水平和垂直速度/加速度的下限和上限和/或要遵守的姿态角限制。
在第一实现中，当前行为由监管器60来监视。
例如，监管器60使用由传感器集合中与该监管器通信的传感器41、42所传送的数据。使用测得的位置，监管器60可能在某一定位裕度内确定飞行器是否遵循规划的路径。此外并且使用其惯性单元42，监管器60验证飞行器正遵守所施加的限制。例如，监管器验证与角速度/加速度有关的下限和上限以及还有与水平和垂直速度/加速度有关的下限和上限正被遵守。如果如此，则监管器确定当前行为遵从预期的预测行为。
替换地，监管器60可接收由所有传感器集合中的传感器测得的数据。使用传统的统计方法，监管器60可通过分析由传感器集合40中的传感器供应的位置和移动参数的一致性来确定综合位置和综合移动参数。当前行为随后由监管器60使用综合位置和综合移动参数来监视。
在第二实现中，当前行为由远离飞行器1定位的远程单元70监视。在适用的情况下，远程单元70向监管器60通知当前行为遵从还是不遵从预测行为。
无论实现是什么，无论当前行为何时偏离预测行为，监管器60都将接合通道与受驾驶构件10解耦。
可能地，在当前飞行期间已经接合的任何计算通道此后可能不被再次接合。
如果至少一个计算通道50在当前飞行期间尚未被接合，则所述监管器60将这一计算通道50与受驾驶构件10耦合。在适当的情况下，监管器可耦合在存储的有序计算通道列表中在接合通道之后到来的那个计算通道。
新耦合到受驾驶构件10的计算通道50成为新的接合通道。
相反，当监管器60在所述当前飞行期间已解耦了所有计算通道时，监管器60可应用应急模式。
在第一替换例中，监管器60本身被编程为控制控制构件30。例如，监管器生成以下命令：使得飞行器1悬停，等待不存在于飞行器1中的远程单元70的驾驶。
在这样的情形下，人类驾驶员可例如利用远程单元70以便远程地控制飞行器。
在第二替换例中，监管器60可控制受驾驶构件10以便遵循预先规划的规程，例如用于在存储的基础上着陆的规程。
当然，本发明可关于其实施进行大量变型。尽管描述了几个实施例，但容易理解不可能想到详尽无遗地确定所有可能的实施例。自然有可能设想到由等效装置替换所描述的任何装置，而不超出本发明的范围。

Claims (17)

1.一种用于飞行器(1)的自动驾驶系统(20)，所述自动驾驶系统(20)包括用于安装在所述飞行器(1)上的机载单元(25)，所述机载单元(25)包括用于控制所述飞行器(1)的至少一个受驾驶构件(10)以便控制所述飞行器(1)的移动的至少一个控制构件(30)，其中所述机载单元(25)包括：
-冗余且相互独立的多个传感器集合(40)，每一传感器集合(40)包括用于评估所述飞行器(1)的位置以及所述飞行器(1)的移动的传感器(41，42)；
-冗余且相互独立的多个计算通道(50)，每一计算通道(50)被连接到所述传感器集合(40)中的一个传感器集合中的传感器并接收来自那些传感器的数据；以及
-连接到一个传感器集合(40)中的传感器的监管器(60)，所述监管器(60)具有将所述计算通道(50)中的至多一个计算通道耦合到至少一个控制构件(30)的功能，所耦合的计算通道(50)是接合通道并根据所接收的数据生成传送到所述控制构件(30)的控制信号，所述监管器(60)具有在所述飞行器(1)的当前行为偏离预定的预测行为时将所述接合通道与所述控制构件解耦的功能。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶系统，其特征在于，每一传感器集合(40)都被连接到单个计算通道(50)或被单独连接到所述监管器(60)。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶系统，其特征在于，每一传感器集合(40)都包括用于在地球参考坐标系中定位所述飞行器(1)的定位系统(41)以及惯性单元(42)。
4.根据权利要求1所述的自动驾驶系统，其特征在于，所述自动驾驶系统(20)包括不用于安装在所述飞行器(1)上的远程单元(70)，所述远程单元(70)具有经由无线链路与所述监管器(60)通信的计算机(71)。
5.根据权利要求4所述的自动驾驶系统，其特征在于，所述远程单元(70)包括用于确定所述机载单元的位置和移动的定位设备(72)。
6.根据权利要求4所述的自动驾驶系统，其特征在于，所述监管器被连接到所述计算通道并被连接到所述至少一个控制构件(30)。
7.一种飞行器(1)，所述飞行器(1)具有控制所述飞行器(1)的移动的至少一个受驾驶构件(10)，其中所述飞行器(1)包括根据权利要求1所述的自动驾驶系统(20)，所述机载单元(25)在所述飞行器(1)上。
8.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器(1)是没有机上驾驶员的飞行器，所述飞行器(1)上没有驾驶员。
9.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于，所述受驾驶构件(10)包括以下构件中的至少一者：电机(2)；以及能相对于所述飞行器的参考坐标系移动的空气动力控制表面(5，7)。
10.一种使用根据权利要求1所述的自动驾驶系统(20)的自动驾驶方法，所述方法在所述飞行器(1)的当前飞行期间执行以下步骤：
-使用所述计算通道(50)中被称为接合通道的一个计算通道来控制所述飞行器(1)的进度，所述接合通道被耦合到所述受驾驶构件(10)以便控制所述受驾驶构件(10)；
-相对于预先规划的预测行为来监视所述飞行器(1)的当前行为；以及
-当所述当前行为偏离所述预测行为时，用所述监管器(60)来使所述接合通道与所述受驾驶构件(10)解耦，并且在至少一个计算通道(50)在所述当前飞行期间尚未被接合的情况下，用所述监管器(60)来将在所述飞行期间尚未接合的计算通道(50)与所述受驾驶构件(10)耦合，新近耦合到所述受驾驶构件(10)的所述计算通道(50)进而成为所述接合通道。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括：利用每一传感器集合(40)来确定包括所述飞行器(1)的位置以及定义所述飞行器(1)的移动的移动参数在内的数据，并利用所述监管器(60)通过分析由所述传感器集合(40)中的传感器供应的所述位置和所述移动参数的一致性来确定综合位置和综合移动参数。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括由所述监管器(60)使用所述综合位置和所述综合移动参数来监视所述当前行为的步骤。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预测行为定义要被遵循的路径以及不要被超过的针对所述移动参数的限制，所述当前行为在所述飞行器(1)不再遵循所述路径或所述限制中的至少一者不再被遵守时被发现偏离预测行为。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，一旦所述监管器(60)在所述当前飞行期间已解耦了所有所述计算通道(50)，所述监管器(60)就通过以下方式来应用应急模式：控制所述控制构件(30)以便使得所述飞行器(1)悬停，同时等待来自不存在于所述飞行器(1)中的远程单元(70)的驾驶，所述远程单元(70)与所述监管器(60)通信以便驾驶所述飞行器(1)。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，一旦所述监管器(60)已解耦了所有所述计算通道(50)，所述监管器(60)控制所述受驾驶构件(10)以便遵循预先规划的规程。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述当前行为由远离所述飞行器(1)的远程单元(70)监视，所述远程单元(70)向所述监管器(60)通知所述接合通道是否需要与所述控制构件(30)解耦。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述监管器(60)包括所述计算通道(50)的分层列表，并且所述监管器(60)通过使用所述分层列表来选择要变为所述接合通道的计算通道。
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