CN109491399A - 自动飞行控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种飞行器飞行控制系统和方法。该系统提供接收惯性数据、传感器数据和目标空速的控制模块。控制模块利用飞行器推力和阻力模型来处理所接收的数据以评估飞行器能量状态。基于飞行器能量状态，控制模块确定（i）由目标空速处的最大推力限定的最大预测潜在飞行路径“最大PPFP”，以及（ii）由目标空速处的空转推力限定的空转预测潜在飞行路径，“空转PPFP”。控制模块生成用于显示系统的显示命令，以显示（i）飞行路径角度、（ii）最大PPFP和（iii）空转PPFP。此外，当FPA在最大PPFP之上或在空转PPFP之下时，控制模块生成并显示预测飞行路径速度指示器（PFPS）。

Description

自动飞行控制系统和方法

技术领域

本发明一般涉及交通工具显示系统，并且更具体地涉及在飞行器自动飞行控制系统（AFCS）和方法中利用飞行器能量状态信息。

背景技术

飞行器系统在复杂性方面继续发展，特别是相对于飞行器显示系统。飞行仪器和相关联的显示器在飞行器上用来集成来自数据源的信息并执行或帮助用户执行与例如飞行计划、指导和导航以及性能管理相关的功能。飞行员越容易获得并理解这些仪器和显示器提供的信息，飞行员将越可能能够成功使飞行器飞行。

常规的AFC系统通常包括自动驾驶仪（AP）和自动油门（A/T）速度控制功能两者。对于A/T速度控制，AFC系统管理发动机推力。相比之下，在AP速度控制中，AFC系统通过管理飞行器的垂直路径来控制飞行器的速度。在某些场景中，可能存在关于飞行器的速度是由A/T控制还是由自动驾驶仪控制的飞行员混淆。虽然常规的AFCS在飞行器中是常见的，但是增强飞行员对飞行器的态势感知和控制的任何改进是有益的。

因此，希望提供改进的飞行器AFC系统和方法。具体地，提供增强的速度控制信息的AFC系统和方法是期望的。期望的增强的AFC系统和方法使得飞行员能够容易地理解飞行器的能量状态，以及AP和A/T速度控制模式的相互作用和限制。此外，根据结合附图和本发明的背景技术进行的随后的本发明的详细描述和所附权利要求，本发明的其他期望特征和特性将变得显而易见。

发明内容

提供本发明内容来以简化的形式描述在具体实施方式中被进一步描述的选择概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，它也不旨在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。

提供了一种用于在飞行器的主飞行显示器（PFD）上提供飞行路径角度（FPA）信息的方法，该方法包括：从用户接口接收目标空速；从导航系统接收包括飞行路径角度、姿态和空速的导航数据；从机载传感器接收包括环境数据和发动机推力状态的传感器数据；在控制模块处，处理导航数据、传感器数据和目标空速，以确定（i）由目标空速处的最大推力限定的最大预测潜在飞行路径（最大PPFP），以及（ii）由目标空速处的空转推力限定的空转PPFP；并且命令PFD渲染（render）（i）飞行路径角度，以及（ii）表示最大PPFP的第一符号和表示空转PPFP的第二符号。

还提供了一种供主飞行显示器（PFD）使用的飞行器飞行控制系统，该系统包括：机载传感器，用于提供包括环境数据和感测的发动机推力数据的传感器数据；导航系统，用于提供惯性数据，包括飞行路径角度、姿态和空速；控制模块，包括处理器和存储器，所述控制模块被配置成：接收传感器数据；接收惯性数据；接收目标空速；处理惯性数据、传感器数据和目标空速，以确定（i）由目标空速处的最大推力限定的最大潜在飞行路径（最大PPFP），以及由目标空速处的空转推力限定的空转PPFP；并生成与（i）飞行路径角度、（ii）最大PPFP和（iii）空转PPFP相关联的显示命令；以及主飞行显示器（PFD），被耦合到控制模块并且被配置成接收显示命令并选择性地渲染飞行路径角度、表示最大PPFP的第一符号和表示空转PPFP的第二符号。

提供了用于供主飞行显示器（PFD）使用的飞行器飞行控制系统的另一方法，该方法包括：在控制模块处，从机载传感器接收包括环境数据和感测的发动机推力数据的传感器数据；从导航系统接收包括飞行路径角度、姿态和空速的导航数据；接收目标空速；处理导航数据、传感器数据和目标空速，以确定（i）由目标空速处的最大推力限定的最大潜在飞行路径（最大PPFP）、（ii）由目标空速处的空转推力限定的空转PPFP；生成与（i）飞行路径角度、（ii）最大PPFP和（iii）空转PPFP相关联的显示命令；并且在主飞行显示器（PFD）处接收显示命令并响应于显示命令来选择性地渲染飞行路径角度、表示最大PPFP的第一符号以及表示空转PPFP的第二符号。

此外，根据结合附图和前述背景技术进行的随后的详细描述和所附权利要求，系统和方法的其他期望特征和特性将变得显而易见。

附图说明

下文将结合以下绘制图形来描述本发明，其中相似的数字表示相似的元件，以及

图1是根据示例性实施例的用于增强的AFCS的飞行器系统的框图；

图2是根据示例性实施例的由图1的飞行器系统生成的PFD上的图像；

图3-4是根据示例性实施例的PFD上的图像的放大局部视图；

图5-6描绘了根据示例性实施例的用于讨论所提供的指示器的各种飞行场景；

图7描绘了根据替代示例性实施例的由图1的飞行器系统生成的新颖垂直速度指示器；和

图8是根据另一示例性实施例的用于增强的AFCS的飞行器系统的方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述本质上仅仅是说明性的，并不旨在限制本主题的实施例或此类实施例的应用和使用。如本文所使用的，词语“示例性”意指“用作示例，实例或说明”。因此，本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为相比于其他实施例为优选或有利的。本文描述的所有实施例是提供来使得本领域技术人员能够制造或使用本发明，并且不是提供来限制由权利要求限定的本发明的范围的示例性实施例。此外，并不存在受前述背景技术或以下详细描述中提出的任何理论的约束的意图。

如本文所使用的，术语模块单个地或以任何组合指代任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备，包括但不限于：专用集成电路（ASIC）、电子电路、处理器（共享的、专用的或群组）和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。所提供的系统和方法可以采用飞行器系统（图1，102）内的控制模块（图1，104）的形式，并且可以与预先存在的移动平台管理系统、电子飞行信息系统（EFIS）或飞行器飞行控制系统（FCS）分离或集成在其内。

所公开的控制模块104的示例性实施例采用新颖的预测飞行水平变化（P-FLC）控制方案，从而递送增强的AFCS。作为方法和系统实现的新颖的P-FLC控制方案利用飞行器能量状态信息来为AFCS实现新的“自动FPA模式”，提供对当前飞行器速度控制的洞察，并提供用于显示的相关联的新指示器（以符号体系元素和宣告的形式）。在功能上，P-FLC控制方案所提供的新指示器向飞行员揭示了推力、阻力（drag）、空速、飞行路径和加速度之间的基本底层物理参数和互连关系。这使得飞行员能够容易地理解A/T自动速度模式的当前活动和当前限制。在所描述的实施例中，P-FLC控制方案被应用到提供传统FPA符号体系（例如传统飞行路径向量和传统飞行路径角度（FPA）符号）的主飞行显示器（PFD）。传统FPA符号体系首先是为平视显示器（HUD）系统创建的，并且近年来已迁移到合成视觉下视PFD。在所描述的实施例中，用于增强的AFCS的所描绘的飞行器系统102通常被实现为飞行器100内的飞行器飞行舱板显示系统；然而，这里提出的概念可以被部署在多种移动平台中，例如旋翼飞行器、航天器等等。

现在转到图1，根据各种示例性实施例，描绘了包括用于增强的AFCS的飞行器系统102的飞行器100的功能框图。飞行器系统102包括控制模块104。控制模块104执行飞行器系统102的功能。控制模块104中的新颖的预测飞行水平变化（P-FLC）控制方案提供了相比于传统AFCS的技术改进，其至少具有这些特征：（1）自动FPA模式，（2）速度控制信息，以及（3）新颖的垂直速度指示器。另外，控制模块104生成新的显示符号：（1）预测的潜在飞行路径（PPFP）指示器，（2）预测的飞行路径速度（PFPS，简化到PS）指示器，以及（3）根据命令的FPA计算的垂直速度。由控制模块104生成的宣告和新符号体系元素显示在PFD上（例如，参见图2，251、252、253和2，下面更详细地描述）。在下文中，以功能方式描述了这些特征，并且然后参考各图以用于进一步解释。

自动FPA模式是对常规“飞行水平变化”（FLC）模式的重新设想（re-imagining）。新颖的自动FPA模式减少了飞行员混淆，并提供了相比于常规FLC模式的更好的可预测性和可视化。如所提到的，自动FPA模式利用飞行器能量状态信息来确定最大PPFP 251和空转PPFP253，并且通过智能地将目标FPA调整到与最大PPFP 251和空转PPFP 253相关的性能值来在爬升和下降时控制飞行器100。在一些实施例中，自动FPA模式可以仅在爬升中并且不是在下降中实现。在新颖的自动FPA模式的实现中，P-FLC控制方案还提供速度控制信息。如所提到的，在包括AP和A/T速度控制功能两者的AFCS系统中，通常存在两个空速控制方案：

•加速升降机（Speed-On-Elevator）；在加速升降机模式中，飞行器速度由飞行员控制，从而在保持推力恒定的同时改变飞行器100的垂直路径。

•加速油门（Speed-On-Throttle）；在加速油门模式中，飞行器的速度由油门控制，其在飞行器100的发动机的功率限制内。

在所提供的P-FLC控制方案中，通常，当A/T系统有效（active）时，飞行器速度默认由飞行器发动机油门（A/T）控制。然而，存在与此偏离的某些“限制”场景，例如当飞行员在发动机的能力之外飞行以在爬升中产生足够的推力时（因此超过最大PPFP 251，由第一符号所指示的），或者在急剧俯冲中，其中飞行器即使在空转推力下也会加速（因此在低侧上超过空转PPFP 253，由第二符号指示的）。此外，存在诸如要求最大推力以确保爬升（CLB）性能的起飞和复飞之类的操作程序。在这些和类似的“限制”场景中，飞行员无视（override）默认，并且操纵飞行器100超出油门的能力，以保持在爬升或下降中的速度。由控制模块104实现的新颖的P-FLC控制方案为机组人员提供了对飞行器发动机和A/T系统的实时状态、权限和能力的重要洞察，以及他们与AFCS垂直模式的相互作用（FPA、自动FPA等）。

因此，控制模块104确定何时（a）FPA 5大于最大PPFP 251，以及何时（b）FPA 5小于空转PPFP 253；控制模块104命令PFD在空速指示器202上选择性地响应于条件（a）和（b）来渲染第三符号PS 2。换句话说，当FPA 5大于最大PPFP 251时，它生成显示命令来显示相应的PS 2，并且当FPA 5小于空转PPFP 253时，它生成显示命令来显示相应的PS 2。

新颖的P-FLC设计还确定了与命令的FPA相关联的垂直速度。存在要求飞行员在短时间内保持最小垂直速度（VS）的空中交通管制（ATC）许可。还存在要求飞行器在特定时间中达到特定高度的ATC许可。为了帮助飞行员在利用FPA或新的自动FPA模式时遵守这些种类的ATC许可，在垂直速度指示器标度（scale）204上放置“FPA垂直速度”（VS 10）指示器以指示与命令的FPA或自动FPA相关联的垂直速度。FPA垂直速度VS 10对于给定的FPA不是恒定的，并且将随着地面速度或真实空速而变化。

再次参考图1，进一步描述了飞行器系统102的部件。在各种实施例中，控制模块104被操作地耦合到通信系统106、机载传感器108、导航系统110、用户输入设备112、显示系统114和图形系统116。在下面更加详细地描述这些功能块的操作。

通信系统106被配置成支持（多个）外部数据源与飞行器之间的通信。（多个）外部源可以包括空中交通管制（ATC），或其他合适的命令中心和地面位置。在这方面，可以使用无线电通信系统或另一合适的数据链路系统来实现通信系统106。

机载传感器108可以是用于感测环境和发动机状态数据的现有传感器中的任何一个或组合。具体地，机载传感器108可以包括用于感测或检测温度、天气、燃料状态、发动机状态、起落架状态、油门状态、高度、姿态、航向、滚动角、俯仰角等的传感器。因此，来自机载传感器108的传感器数据可以包括当前环境数据和当前发动机推力状态。

导航系统110被配置成提供关于飞行器的操作的实时导航数据和/或信息。导航系统110可以实现为飞行管理系统（FMS）、全球定位系统（GPS）、惯性参考系统（IRS）或基于无线电的导航系统（例如，VHF全向无线电范围（VOR）或远程导航辅助（LORAN）），并且可以包括一个或多个导航无线电或适当地配置成支持导航系统110的操作的其他传感器，如本领域将理解的。导航系统110能够获得和/或确定飞行器的当前或瞬时位置和定位信息（例如，当前纬度和经度）以及飞行器的当前高度或地面以上的水平。另外，在示例性实施例中，导航系统110包括惯性参考传感器，其能够获得或以其他方式确定飞行器相对于地的姿态或取向（例如，俯仰、滚动和偏航、航向）。导航系统110是导航数据的源，其至少包括到控制模块104的飞行路径角度、姿态和空速。

用户输入设备112耦合到控制模块104，并且用户输入设备112和控制模块104协作地配置成允许用户（例如，飞行员，副飞行员或机组成员）以常规方式与显示系统114和/或飞行器系统102的其他元件交互。用户输入设备112可以包括各种已知用户输入设备设备中的任何一个或组合，包括但不限于：触敏屏幕；光标控制设备（CCD）（未示出），例如鼠标、轨迹球或操纵杆；键盘；一个或多个按钮、开关或旋钮；语音输入系统；和手势识别系统。在使用触敏屏幕的实施例中，用户输入设备112可以与显示设备集成。用户输入设备112的使用的非限制性示例包括：输入存储的变量164的值，加载或更新指令和应用160，接收目标空速和垂直路径输入，以及加载和更新数据库156的内容，每个在下面更加详细地描述。

控制模块104被配置成生成命令和控制显示系统114的渲染的显示命令。显示命令的转换可以至少部分地由图形系统116来执行。在一些实施例中，图形系统116可以集成在控制模块104内；在其他实施例中，图形系统116可以集成在显示系统114内。无论这些子系统的集成状态如何，响应于从控制模块104接收显示命令，显示系统114显示、渲染或以其他方式传送一个或多个与飞行器100的操作相关联的图形表示，如下面更加详细地描述的。

在控制模块104内，处理器150和存储器152（其中具有程序162）形成处理引擎，该处理引擎根据程序162中包含的新颖规则和算法来执行所描述的处理活动，如下面更加详细地描述的。控制模块104还包括接口154，其通信地耦合到处理器150和存储器152（经由总线155），数据库156和可选的存储盘158。在各种实施例中，控制模块104根据结合图8描述的方法800的步骤来执行动作和其他功能。处理器150可以包括任何类型的处理器或多个处理器、诸如微处理器之类的单个集成电路、或者协作地工作以通过操纵表示系统存储器中存储器位置处的数据位的电信号以及信号的其他处理来执行所描述的操作、任务和功能的任何合适数目的集成电路设备和/或电路板。

存储器152、数据库156或盘158保持数据位，并且可以由处理器150用作储存器和便笺式存储器两者。保持数据位的存储器位置是具有对应于数据位的特定电、磁、光或有机属性的物理位置。存储器152可以是任何类型的合适的计算机可读存储介质。例如，存储器152可以包括各种类型的动态随机存取存储器（DRAM）（例如SDRAM）、各种类型的静态RAM（SRAM）以及各种类型的非易失性存储器（PROM、EPROM和闪存）。在某些示例中，存储器152位于和/或共同位于与处理器150相同的计算机芯片上。在各种实施例中，存储器152包括上面引用的指令和应用160连同在存储的变量164中的一个或多个可配置变量。存储器152还可以包括环境数据（诸如，大气模型）、飞行器数据（诸如，重量类别、类型、发动机信息等）、推力模型和阻力模型，足以基于接收的机载传感器数据或以实验方式来选择性地确定最大PFP 251（图2）和空转PFP 253（图2）。数据库156和盘158是以任何合适类型的存储装置的形式的计算机可读存储介质，包括直接访问存储设备，诸如硬盘驱动器、闪存系统、软盘驱动器和光盘驱动器。可以在过程的初始化步骤期间组织或导入数据库156中的信息（参见图8的初始化802）。

总线155用来在控制模块104的各种部件之间传输程序、数据、状态和其他信息或信号。总线155可以是连接计算机系统和部件的任何合适的物理或逻辑装置。这包括但不限于直接硬接线连接、光纤、红外和无线总线技术。

接口154实现控制模块104内的通信，可以包括一个或多个网络接口来与其他系统或部件通信，并且可以使用任何合适的方法和装置来实现。例如，接口154实现了从系统驱动器和/或另一计算机系统进行通信。接口154还可以包括一个或多个网络接口以与技术人员通信，和/或一个或多个存储接口以连接到存储装置，诸如数据库156。

将认识到的是，飞行器系统102可以与图1中描绘的实施例不同。飞行器系统102可以与飞行器100中的现有飞行管理系统（FMS）、飞行控制系统（FCS）或驾驶舱显示器集成。

在飞行器系统102和控制模块104的操作期间，处理器150加载并执行具体实施为包含在存储器152内的指令和应用160的一个或多个程序、算法和规则，并且因此控制控制模块104以及飞行器系统102的一般操作。在执行本文所述的过程（诸如图8的方法800）中，处理器150加载并特别地执行程序162，以由此实现非常规的技术改进的自动飞行控制系统（AFCS）。另外，处理器150被配置成处理所接收的输入（经由用户输入设备112、机载传感器108和导航系统110提供的输入的任何组合），根据程序162引用数据库156，用存储的发动机推力模型和存储的发动机阻力模型处理所接收的输入，并且生成显示命令以基于此来命令和控制显示系统114。处理器150基于所接收的输入来评估飞行器能量状态，确定用于从那里显示的符号体系，并且生成相关联的显示命令。

处理器150基于所接收的输入来评估飞行器能量状态，并且从那里确定最大PPFP251和空转PPFP 253。如果FPA 5大于最大PPFP 251，或者如果FPA 5小于空转PPFP 253，则还生成飞行路径速度指示器PS 2。控制模块104被配置成在确定最大PPFP 251、空转PPFP253、PS 2和VS 10之后生成显示命令。

响应于所接收的显示命令，显示系统114渲染新图像或修改PFD上的现有图像。在所描述的实施例中，各种“指示器”是覆盖在显示系统114的PFD上的图像上的符号。各种宣告可以选择性地在文本框中显示为字母数字符号体系和/或由音频源发出。图2-7中的示例性显示图像描绘了选择性地覆盖在具有存在的各种传统符号的PFD上的新颖符号和宣告。

图2提供了主飞行显示器（PFD）的简化图像200，其具有传统符号并且具有由控制模块104提供的新颖的增强（显示符号和参数）。在3处描绘主动速度目标。描绘了飞行路径角度（FPA 5）符号，并且描绘了潜在的飞行路径角度（PFPA 6，或“加速V形（chevron）”）。在9处描绘了速度误差带7、飞行指引器符号8、自动飞行控制系统（AFCS）垂直模式和模式目标。示出了潜在飞行路径角度的度数212。还以度为单位示出了飞行路径角度214。还示出了空速指示器标度202、垂直速度指示器标度204和零俯仰参考206。

由控制模块104提供的增强包括：预测的潜在飞行路径（PPFP）指示器，其被描绘为三个位置中的开口圆（最大PPFP 251、252和空转PPFP 253），以及预测的飞行路径速度指示器（PFPS，简化到PS 2）。还示出了以度为单位的空转PPFP 208，以及以度为单位的最大PPFP210。另外，控制模块104可以命令在称为布局4的指定区域中显示A/T模式和宣告；布局4包括由两个分离的指定区域、行（310和312）组成的PFD 200的左上角中的区域。第一行、A/T模式310用来传达记载有效“速度（SPEED）”模式或有效“推力限制指示”的文本。在示例性实施例中，推力限制指示以琥珀色示出，并且当A/T系统由于过量的FPA而不能控制空速时变成有效。如本文所使用的，“远高于”意味着超过最大PPFP之上的可配置预定上裕度（margin），“远低于”意味着超过空转PPFP之下的可配置预定下裕度，并且过量FPA是远高于最大PPFP或远低于空转PPFP的一个。在实施例中，可配置的上裕度是5％，并且可配置的下裕度也是5％，但是在其他实施例中，它们可以变化，并且在一些实施例中，它们可以彼此不相等。A/T速度是P-FLC设计中的主要模式，并且始终自动地或默武装。存在其他次要模式，例如在特定条件下自动地激活的减速（RTR，下面的表1）。

第二行、状态宣告312示出了建议和状态消息。在第三行中，还可以示出武装的速度A/T模式。在实施例中，状态宣告（CLB、最大CLB、CRZ、最大CRZ和空转（IDLE））可以对照除白色以外的颜色的背景来以白色渲染，并且指示油门移动或发动机推力的上限和下限。状态宣告312也可以是空白的。在下面的表1和对应的各图中，提供示例和场景来展示FPA 5、最大PPFP 251、空转PPFP 253和A/T模式310之间的关系。

在300（图3）和400（图4）处示出了图2的放大部分，用于讨论由控制模块104提供的新颖的显示符号和参数中的一些。在图3中，FPA 5被示出在最大PPFP 251上方，这是其中飞行器能量状态指示在高FPA 5处存在保持250节的不足够的推力的一个场景。在这个场景中，控制模块104引起PS 2在空速指示器202上显示。如果FPA 5在最大推力下保持在其当前值处恒定，则PS 2指示稳态空速。目标空速为250节（用308和标记304描绘），并且PS 2低于空速指示器102上的标记304。因此，PFD 300在视觉上向飞行员传送飞行器100的当前能量状态，所述当前能量状态是在高FPA 5处存在保持250节的不足够的推力。

由于在高FPA 5处保持250节的不足够的推力，所以显示的A/T模式310是“最大CRZ”，并且相关联的武装的模式宣告312是“速度（SPEED）”。这些行以视觉上与PFD 300上的其它字母数字渲染可区分的方式渲染。例如，可以对照绿色背景选择性地渲染A/T模式310中的字母数字信息以指示其是有效的，或者对照琥珀色背景以指示推力控制限制。相应地，相关联的宣告312中的字母数字信息可以对照青色背景来渲染以指示“武装”状态，或者作为白色文本来渲染以指示状态消息。飞行员可以通过调整目标空速308来响应看到此“A/T模式310”和“宣告312”信息的显示。

图4表示在对PFD 300的飞行员响应之后在时间瞬间下渲染、修改或更新的PFD400。参考图4，PFD 400指示目标速度308已被飞行员向下调整至230节、PS 2值（304和PS 2并排示出）。为了指示速度的降低，速度误差带7被示出为从初始（250节）位置延伸到经调整的目标空速308（230节）位置。响应于目标空速308的调整，控制模块104使用230节空速来重新计算最大PPFP 251，并且更新PFD 400上的渲染以在其新位置处示出重新计算的最大PPFP 251。A/T模式310被更新到声明“速度”的字母数字显示，并且相关联的宣告312被更新到声明“最大CRZ”的字母数字显示，指示油门接近其当前飞行阶段（巡航）的限制。

控制模块104持续地接收和处理来自处于可操作通信中的系统的输入（图1），因此连续地评估飞行器能量状态。除了上面的示例场景之外，新颖的P-FLC控制方案在多种其他飞行器能量状态场景中提供新信息。图5-6提供了用于结合下面的表1进行讨论的示例场景。由高侧上的最大PFP 251并由低侧上的空转PFP 253约束的FPA 5范围可以被称为速度管理FPA区域，并且新颖的P-FLC控制方案基于此来作出能量状态确定。如可观察到的，速度管理的FPA区域在零俯仰参考线206的上方和下方延伸。

表 1

。

使用感测的地面速度，图7示出了FPA垂直速度和所选的FPA/自动FPA值之间的关系。飞行指引器符号8表示命令的FPA 9，其离零俯仰参考线206为2.5度（距离704）。实际的FPA 706处于与命令的FPA 9不同的位置中。FPA垂直速度VS 10的指示器与飞行指引器符号8和目标FPA 9相关联。值得注意的是，VS 10与正在飞行的实际当前飞行路径角度706不相关。实际当前飞行路径角度706与垂直速度指示器标度204上的点708相关联。

要理解的是，显示系统114图像上的标记的位置或符号体系的细节可以从实施例到实施例来改变形式和位置，并且从显示系统114到显示系统114来改变形式和位置。具体地，本文提供的用来表示新颖的新概念的符号可以以任何合适的颜色、透明度和轮廓来渲染，以对飞行员而言从PFD上的其他符号在视觉上可区分，并且以增强态势感知。此外，所提供的指示器和符号可以包括颜色属性。

在另一示例性实施例中，上面讨论的飞行器系统102可用来实现飞行器系统102的方法800，如图8的流程图中所示。为了说明目的，方法800的以下描述可以指的是上面结合图1提到的元件。实际上，方法800的各部分可以由所述系统的不同部件来执行。应当认识到的是，方法800可以包括任何数目的另外或替代任务，图8中示出的任务不需要以图示的次序来执行，并且方法800可以并入到具有本文未详细地描述的另外功能的更全面的过程或方法中。此外，只要意图的整体功能保持完整，图8中所示的一个或多个任务就可以从方法800的实施例中省略。

该方法开始，并且在802处初始化控制模块104。如上面提到的，初始化可以包括上传或更新指令和应用160、程序162、存储的变量164以及存储在数据库156中的各种查找表。通常，程序162包括用来执行本文所述功能的新颖的规则和算法；包括用于与发动机推力和发动机阻力模型相互作用的规则。通常，预定变量包括例如发动机推力模型中使用的值、发动机阻力模型中使用的值、以及用于符号体系的各种形状和各种颜色和/或视觉上区分技术。在一些实施例中，程序162包括用于基于显示系统114中的显示设备的类型来不同地渲染信息的另外的指令和规则。

在804处，接收目标空速。可以经由用户输入设备112从飞行员或用户接收目标空速。在方法800操作时，它可以再次返回通过804，如果在第二次通过804时接收到不同的目标空速，则它可以被称为第二目标空速等等。在806处，接收导航数据。导航数据至少包括当前飞行路径角度（FPA）、当前姿态和当前实际空速。在808处接收传感器数据。传感器数据由机载传感器连续检测，并且表示当前环境数据以及当前发动机状态数据（例如飞行器的发动机推力系统和油门的状态和最大值以及空转推力能力）。

在810处，利用模型和规则来处理目标空速、导航数据和传感器数据，以确定最大PPFP 251和空转PPFP 253。在812处，在PFD上显示FPA 5、最大PPFP 251和空转PPFP 253。在814处，将FPA 5与最大PPFP 251进行比较，并且在816处，将FPA 5与空转PPFP 253进行比较。在814处，确定（a）FPA 5是否大于最大PPFP 251，并且在816处，确定（b）FPA 5是否小于空转PPFP 253。在818处，FPA 5被确定在其中飞行器速度可以由处于有效“速度”模式中的A/T系统控制在巡航推力处的区域内。选择性地，响应于（a）或（b），（即当FPA 5在速度控制区域之外时），方法800在820处确定相关联的预测速度PS 2，并且在822处命令显示系统在PFD上的空速指示器带202上渲染第三符号（PS 2）。

在824处，当FPA 5在A/T速度控制区域之外时，飞行器速度由飞行员或AP控制。当用符号体系更新PFD以指示当前飞行器能量状态超过A/T控制的飞行器速度的要求时，可以在804处提示飞行员进入（enter）第二目标空速，再次开始该过程。另外，在方法800中的任何时间，可以生成VS 10并将其显示在PFD上。

因此，上面讨论的示例性实施例提供了增强的AFC系统和方法，其利用飞行器能量状态信息来提供另外的符号体系和宣告。

虽然已经在本发明的前述详细描述中呈现了至少一个示例性实施例，但是应当认识到，存在大量的变型。还应当认识到，一个或多个示例性实施例仅仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。更确切地说，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的便利的道路图。要理解，可以在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，在示例性实施例中描述的元件的功能和布置中进行各种改变。

Claims (14)

1.一种用于在飞行器的主飞行显示器（PFD）上提供飞行路径角度（FPA）信息的方法，该方法包括：

从用户接口接收目标空速；

从导航系统接收包括飞行路径角度、姿态和空速的导航数据；

从机载传感器接收包括环境数据和发动机推力状态的传感器数据；

在控制模块处，

处理导航数据、传感器数据和目标空速，以确定（i）由在目标空速处的最大推力限定的最大预测潜在飞行路径（最大PPFP），以及（ii）由在目标空速处的空转推力限定的空转预测潜在飞行路径（空转PPFP）；以及

命令PFD渲染：（i）飞行路径角度，以及（ii）表示最大PPFP的第一符号和表示空转PPFP的第二符号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在控制模块处，

当最大PPFP大于FPA时，确定飞行器处于速度控制区域中，并且FPA大于空转PPFP；和

当飞行器处于速度控制区域中时，命令PFD在PFD上的第一指定区域中显示“速度”，并且在PFD上的第二指定区域中显示“CRZ”。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

由控制模块确定FPA多于最大PPFP之上的可配置预定上裕度；

确定与FPA相关联的预测速度（PS）；和

命令PFD响应于此来在空速指示器上渲染指示预测速度（PS）的第三符号。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在控制模块处，

命令PFD响应于确定FPA多于最大PPFP之上的可配置预定上裕度而在PFD上的第一指定区域中显示“最大CRZ”。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括命令PFD在PFD上的第二指定区域中显示“速度”。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由控制模块确定FPA何时多于空转PPFP之下的可配置预定下裕度；

确定与FPA相关联的预测速度（PS）；和

命令PFD响应于此来在空速指示器上渲染指示预测速度（PS）的第三符号。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：在控制模块处，

命令PFD响应于确定FPA多于空转PPFP之下的可配置预定下裕度而在PFD上的第一指定区域中显示“空转”；和

命令PFD在PFD上的第二指定区域中显示“速度”。

8.一种供主飞行显示器（PFD）使用的飞行器飞行控制系统，所述系统包括：

机载传感器，用于提供传感器数据，所述传感器数据包括环境数据和感测的发动机推力数据；

导航系统，用于提供惯性数据，所述惯性数据包括飞行路径角度、姿态和空速；

控制模块，包括处理器和存储器，所述控制模块被配置成：

接收传感器数据；

接收惯性数据；

接收目标空速；

处理惯性数据、传感器数据和目标空速，以确定（i）由目标空速处的最大推力限定的最大潜在飞行路径（最大PPFP），以及由目标空速处的空转推力限定的空转PPFP；以及

生成与（i）飞行路径角度、（ii）最大PPFP和（iii）空转PPFP相关联的显示命令；和

主飞行显示器（PFD），耦合到控制模块并且被配置成接收显示命令并选择性地渲染飞行路径角度、表示最大PPFP的第一符号和表示空转PPFP的第二符号。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制模块还被配置成：

限定自动油门（A/T）速度控制区域，其中最大PPFP大于FPA，并且FPA大于空转PPFP；

确定飞行器何时处于A/T速度控制区域中；和

当飞行器处于A/T速度控制区域中时，命令PFD在PFD上的第一指定区域中显示“速度”，并且在PFD上的第二指定区域中显示“CRZ”。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制模块还被配置成：

当飞行器不在A/T速度控制区域中时，

确定（a）FPA何时多于最大PPFP之上的可配置预定上裕度；

确定（b）FPA何时多于空转PPFP之下的可配置预定下裕度；

响应于条件（a）和（b）之一，

确定与FPA相关联的预测速度（PS）；和

命令PFD响应于此来在空速指示器上渲染指示预测速度（PS）的第三符号。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制模块还被配置成：当FPA多于最大PPFP之上的可配置预定上裕度时，命令PFD在第一指定区域中显示“最大 CRZ”。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制模块还被配置成：

当FPA多于最大PPFP之上的可配置预定上裕度时，命令PFD在第二指定区域中显示“速度”；并且

在琥珀色背景内渲染“最大 CRZ”。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制模块还被配置成：当所述FPA多于所述空转PPFP之下的可配置预定下裕度时，命令所述PFD在第一指定区域中显示“空转”。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制模块还被配置成在琥珀色背景内渲染“空转”。