CN112150861A - 用于控制飞行器间隔管理的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种飞行器和一种参考目标飞行器控制跟随飞行器的方法，该方法包括：在跟随飞行器的飞行管理系统中接收与目标飞行器有关的信息；设置正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点处的所需到达时间；在到达逐步实现点后，飞行后续飞行器以维持固定的间隔，直到到达限定的终止点为止。

Description

用于控制飞行器间隔管理的方法和系统
技术领域
本公开涉及飞行器和控制飞行器以维持固定间隔的方法。
背景技术
为了实现空域现代化，正在对空中交通管理进行现代化，以利用新兴技术和飞行器导航功能。飞行器可以利用全球导航卫星系统(GNSS)和基于全球定位系统(GPS)的导航系统，现代飞行管理系统(FMS)和飞行控制系统(FCS)提供的高精度。
发明内容
本公开涉及参考目标飞行器控制跟随飞行器，该方法包括：在跟随飞行器的飞行管理系统中接收与目标飞行器有关的信息；设置正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点处的所需到达时间；在到达逐步实现点后，使跟随飞行器飞行以维持跟随飞行器与目标飞行器之间的固定间隔。
在另一方面，本公开涉及一种飞行器，该飞行器包括：通信链路；飞行管理系统，该飞行管理系统可通信地联接到通信链路，并且包括间隔管理模块，该间隔管理模块被构造为接收与目标飞行器有关的信息，并自动实现与目标飞行器的初始间隔，并且维持与目标飞行器的预定间隔直到到达计划的终止点。
附图说明
在附图中：
图1是根据本文描述的方面的飞行器和地面系统的示意图。
图2是可以与图1的飞行器和地面系统一起使用的间隔管理系统的框图。
图3是目标飞行器和类似于图1的飞行器的间隔管理飞行器的飞行计划的示意图。
图4是示出经由诸如图2所示的间隔管理系统来控制飞行器的间隔管理的方法的流程图。
图5是图3的目标飞行器和间隔管理飞行器以及速度参考的示意图。
具体实施方式
本公开的各方面涉及提供用于下一代空域中的高级间隔管理(AIM)功能。更具体地，本公开的飞行器和FMS允许引导飞行器，以诸如在初始的“逐步实现(achieve-by)”阶段中初始地实现ATC请求距离或时间间隔，然后在“维持阶段”中保持该间隔。对于AIM功能，有指引飞行器(称为目标飞行器)和间隔管理(IM)飞行器。目标飞行器是IM飞行器10所跟随的飞行器，IM飞行器10的示例在图1中示出。目标飞行器不需要特殊装备或控制方法。IM飞行器10负责实现并维持目标飞行器与其自身之间的间隔。因此，必须为该任务配备IM飞行器10。
因此，将理解，IM飞行器10提供用于所描述的AIM功能的实施方式的环境。更具体地说，对于该实施方式，将在IM飞行器10上的FMS 8(图2)中实施AIM功能。IM飞行器10可包括联接至机身14的一个或多个推进发动机12。驾驶舱16可以位于机身14中，机翼组件18可以从机身14向外延伸。此外，可以包括使IM飞行器10能够正确操作的一组飞行器系统20，一个或多个控制器或计算机22以及具有通信链路24的通信系统。尽管已经示出了商用飞行器，但是可以预期的是，本发明的实施例可以用于任何类型的飞行器，例如但不限于固定翼飞行器，旋转翼飞行器，火箭，私人飞行器，无人飞行系统(UAS)和军用飞行器。
如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相对的方向，术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前”或“向前”是指在某物之前，而“后”或“向后”是指在某物之后。例如，当用于流体流动的术语中时，前/向前是指上游，后/向后是指下游。
另外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指远离共同中心的方向。例如，在涡轮发动机的整体环境中，径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线与外发动机周向之间延伸的射线的方向。
此外，如本文中所使用的，术语“组”或“一组”元件可以是任何数量的元件，包括仅一个元件。
另外，如本文中所使用的，“控制器”或“控制器模块”可以包括被构造成或适于为可操作部件提供指令，控制，操作或任何形式的通信以实现其操作的部件。控制器模块可以包括任何已知的处理器，微控制器或逻辑装置，包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)，全权限数字发动机控制(FADEC)，比例控制器(P)，比例积分控制器(PI)，比例微分控制器(PD)，比例积分微分控制器(PID控制器)，硬件加速逻辑控制器(例如，用于编码，解码，代码转换等)等，或其组合。控制器模块的非限制性示例可以被构造成或适于运行，操作或以其他方式执行程序代码以实现操作或功能结果，包括执行各种方法，功能，处理任务，计算，比较，感测或测量值等，以启用或实现本文所述的技术操作或操作。操作或功能结果可以基于一个或多个输入，存储的数据值，感测或测量值，正确或错误的指示等。尽管描述了“程序代码”，但是可操作或可执行指令集的非限制性示例可以包括具有进行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程，程序，对象，部件，数据结构，算法等。在另一个非限制性示例中，控制器模块还可以包括可由处理器访问的数据存储部件，包括存储器，无论是转换存储器，易失性存储器还是非转换存储器或非易失性存储器。存储器的附加非限制性示例可以包括随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如光盘，DVD，CD-ROM，闪存驱动器，通用串行总线(USB)驱动器等，或这些类型存储器的任何合适组合。在一个示例中，程序代码可以以可由处理器访问的机器可读格式存储在存储器中。另外，在提供指令，控制或操作以实现如本文所述的功能或可操作结果时，存储器可以存储可由处理器访问的各种数据，数据类型，感测或测量的数据值，输入，生成或处理的数据等。
所有方向参考(例如，径向，轴向，近端，远端，上，下，向上，向下，左，右，侧向，前，后，顶部，底部，上方，下方，竖直，水平，顺时针，逆时针，上游，下游，向前，向后等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于本文所描述的公开的位置，取向或用途方面的限制。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接，联接，连接和接合)将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动。这样，连接参考不一定推断两个元件直接连接并且处于彼此固定的关系。示例性附图仅出于说明的目的，所附附图中反映的尺寸，位置，顺序和相对大小可以变化。
该组飞行器系统20可以位于驾驶舱16，电子设备和装备舱(未示出)内，或者位于IM飞行器10的其他位置，包括可以与发动机12相关联的位置。这样的飞行器系统20可以包括但不限于电气系统，氧气系统，液压或气动系统，燃料系统，推进系统，飞行控制，音频/视频系统，综合运载工具健康管理(IVHM)系统，以及与IM飞行器10的机械结构相关联的系统。
将被理解为FMS 8(图2)的计算机22可以可操作地联接到该组飞行器系统20，并且可以有助于操作该组飞行器系统20，并且可以从该组飞行器系统20和通信链路24接收信息。除其他事项外，计算机22可以使飞行和跟踪IM飞行器10的飞行计划的任务自动化。计算机22也可以与包括FMS 8的IM飞行器10的其他控制器或计算机连接，可以是FMS 8的一部分，或者FMS 8可以是计算机22的一部分(图2)。将理解的是，FMS 8可以是比所示系统更大的系统，并且附图仅出于说明的目的。
计算机22可以包括存储器26，存储器26可以包括随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如光盘，DVD，CD-ROM等，或这些类型存储器的任何合适组合。计算机22可以包括一个或多个可以运行任何合适程序的处理器28。将理解的是，计算机22可以包括任何合适数量的单独微处理器，电源，存储装置，接口卡，自动飞行系统，飞行管理计算机以及其他标准部件，或与之相关联，并且计算机22可以包括设计用于执行IM飞行器10的操作所需的各种方法，处理任务，计算和控制/显示功能的任何数量的软件程序(例如，飞行管理程序)或指令，或与之协作。
通信链路24可以可通信地联接到飞行器的计算机22或其他处理器，以将信息传送到IM飞行器10并传送来自IM飞行器10的信息。可以预期，通信链路24可以是无线通信链路，并且可以是能够与其他系统和装置无线链接的任何种类的通信机制，并且可以包括但不限于卫星上行链路，SATCOM互联网，VHF数据链路(VDL)，ACARS网络，航空电信网络(ATN)，自动相关监视广播(ADS-B)，无线保真(WiFi)，WiMax，3G无线信号，码分多址(CDMA)无线信号，全球移动通信系统(GSM)，4G无线信号，长期演进(LTE)信号或其任何组合。还应当理解，无线通信的特定类型或模式对于本发明的实施例不是关键的，并且肯定会在本发明的实施例的范围内考虑以后开发的无线网络。此外，在不改变本发明实施例的范围的情况下，通信链路24可以通过有线链路与计算机22通信地联接。尽管仅示出了一个通信链路24，但是可以预期，IM飞行器10可以具有可通信地与计算机22联接的多个通信链路。这样的多个通信链路可以向IM飞行器10提供以各种方式将信息传送到IM飞行器10或传送来自IM飞行器10的信息的能力。
如图所示，计算机22可以经由通信链路24与指定的地面站32通信。地面站32可以是任何类型的通信地面站32，例如由空中服务导航提供商(ANSP)和/或空中交通管制(ATC)操作的通信地面站。计算机22可以从指定的地面站32请求并接收信息，或者指定的地面站32可以向IM飞行器10发送传输。
如图2更清楚地示出，计算机22可以形成FMS 8的一部分，或者FMS 8可以形成计算机22的一部分。在所示示例中，数据库部件40被示为包括在存储器26中。应当理解，数据库部件40可以是任何合适的数据库，包括具有多组数据的单个数据库，链接在一起的多个离散数据库，或甚至是简单的数据表。可以想到，数据库部件40可以合并多个数据库，或者该数据库实际上可以是多个单独的数据库。数据库部件40可以是包含信息(包括但不限于机场，跑道，空中航线，航路点，航站楼区域，助航设备，航空公司/公司特定的路线以及诸如标准仪表离场(SID)和标准航站楼进近路线(STAR)的程序)的导航数据库(NDB)。数据库部件40可以替代地包括包含飞行计划的FMS中的存储器。
尽管未示出，但是将理解，也可以将任何数量的传感器或其他系统通信或可操作地联接至计算机22，以向其提供信息或从其接收信息。作为非限制性示例，包括GNSS接收器的导航系统可以与计算机22或IM模块42联接，该GNSS接收器被构造为提供GPS系统的典型数据，例如IM飞行器10的坐标。GNSS接收器提供的位置估计可以由来自其他传感器(例如惯性系统，相机和光学传感器以及射频(RF)系统(为了清楚起见，均未示出))的输入来替换或增强，以提高准确性和稳定性。IM模块42和FMS 8可以将这样的导航数据用于各种功能，例如导航到目标位置。
此外，自动驾驶系统可以被包括为系统20中的一个，并且被具体地示出为可操作地联接到FMS 8。将理解的是，FMS 8可以向IM飞行器10中的其他系统(包括但不限于所示的自动驾驶系统20)提供飞行过程信息(例如航路点和速度)。
将理解的是，阐述了可以实施本发明的实施例的环境的细节，以便提供对本文描述的技术的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践示例性实施例。参考附图描述示例性实施例。这些附图示出了实施本文描述的模块或方法或计算机程序产品的特定实施例的某些细节。但是，附图不应被解释为施加附图中可能存在的任何限制。可以在任何机器可读介质上提供该方法和计算机程序产品以完成其操作。可以使用现有的计算机处理器，或通过为此目的或另一目的而结合的专用计算机处理器，或通过硬线系统来实施实施例。
例如，尽管出于说明性目的示出和描述了单独的IM模块42，但是将理解，IM模块42的功能仅可以是FMS 8或计算机22中的可执行语言。将理解，间隔管理功能可以是在与FMS相同的计算机22上运行的应用，或者可以是FMS应用的分区。计算机可以是单个线路可更换单元(LRU)或处理器卡的集合(例如，集成模块化航空电子设备(IMA))。IM模块42连同其他方面可以包括计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这样的机器可读介质可以是任何可用的介质，其可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问。举例来说，这样的机器可读介质可以包括RAM，ROM，EPROM，EEPROM，CD-ROM或其他光盘存储装置，磁盘存储装置或其他磁性存储装置，或可以用于承载或存储机器可执行指令或数据结构形式的所需程序代码，并且可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何其他介质。当信息通过网络或其他通信连接(硬线，无线或硬线和无线的组合)传送或提供给机器时，机器会将该连接适当地视为机器可读介质。因此，任何这样的连接被适当地称为机器可读介质。以上的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括但不限于使通用计算机，专用计算机或专用处理机进行某些功能或一组功能的指令和数据。
将在方法步骤的一般上下文中描述实施例，该方法步骤可在一个实施例中通过包括机器可执行指令(例如由联网环境中的机器执行的程序模块形式的程序代码)的程序产品来实施。通常，程序模块包括具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程，程序，对象，部件，数据结构等。机器可执行指令，相关联的数据结构和程序模块代表用于执行本文公开的方法的步骤的程序代码的示例。这样的可执行指令或相关联的数据结构的特定顺序表示用于实施在这些步骤中描述的功能的相应动作的示例。
实施例可以在网络环境中使用到具有处理器的一个或多个远程计算机的逻辑连接来实践。逻辑连接可以包括本文以示例而非限制的方式呈现的局域网(LAN)和广域网(WAN)。这样的联网环境在办公室范围或企业范围计算机网络，企业内部网和因特网中是常见的，并且可以使用多种不同的通信协议。本领域技术人员将理解，这样的网络计算环境通常将包含许多类型的计算机系统构造，包括电子飞行包(EFB)，个人计算机，手持式装置，多处理器系统，基于微处理器或可编程的消费者电子产品，网络PC，小型计算机，大型计算机等。
实施例也可以在分布式计算环境中实践，在分布式计算环境中，任务由通过通信网络链接(通过硬线链接，无线链接，或硬线和无线链接的组合)的本地和远程处理装置进行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储装置中。
IM模块42适于确定AIM功能并自动飞行IM飞行器10以据此进行机动。因此，FMS8被构造为确定并向IM飞行器10提供指导，以初始实现ATC请求距离或时间间隔，然后维持该间隔。AIM功能可以分为两个不同的阶段，即实现阶段100和维持阶段102，如图3所示。
实现阶段100从IM飞行器10从ATC(例如从指定地面站32)接收其IM指令时开始，直到目标飞行器104到达目标参考点(TRP)106为止。在实现阶段100期间，IM飞行器10的目标是实现与目标飞行器104的请求时间间隔或距离间隔，这在截至目标飞行器104到达TRP106的时间处于领先地位。将理解的是，TRP 106可以是由ATC限定的航路点。
从目标飞行器104处于TRP 106的时间(或距离)，直到IM飞行器10到达计划的终止点(PTP)108b的时间(或距离)，IM飞行器10处于维持阶段102。在维持阶段102期间，预期IM飞行器10在其自身与IM飞行器的计划路径112上投影的目标飞行器104的正横(abeam)点之间维持固定的时间间隔或距离间隔。必须维持请求间隔，直到IM飞行器10到达PTP 108b。
更具体地，示出了IM飞行器10的计划路径112以及目标飞行器104的计划路径114。逐步实现点(ABP)110是IM轨迹上的点，在IM飞行器计划路径112上与TRP航路点106“正横”。将理解的是，FMS 8(图2)可以包括适于确定或创建这样的正横航路点的正横功能。如116处所示，ABP01限定当目标飞行器104到达TRP航路点106时，IM飞行器10必须位于的位置，以实现请求时间间隔(ts)或距离间隔(ds)。根据限定，ABP01116与ABP 110之间的时间间隔为ts，ABP01 116与ABP 110之间的距离间隔为ds。因为本公开的当前方面可以基于距离或时间，所以在图3中利用xs参考标号来指代时间间隔和距离间隔。
在IM飞行器10的计划路径112上，可以想到，ATC仅提供了PTP 108b。IM飞行器10的计划路径112上的其余航路点可以由FMS 8确定，或者基于时间和距离间隔要求从目标飞行器104的计划路径114上的航路点通过正横功能来确定，或者从其自己的飞行计划112来确定。可以设想，TRP 106也将是ATC提供的航路点。
对于维持阶段102，预期IM飞行器10在其自身与投影在IM飞行器计划路径112上的目标飞行器104的正横点之间维持固定的时间间隔或距离间隔。IM飞行器10被要求维持与到达TRP 106的目标飞行器104的这种间隔，直到IM飞行器10到达PTP 108b为止。
在实现阶段100和维持阶段102中，都要求IM飞行器10将请求间隔时间维持到±5％或2秒，以时间间隔较大者为准。在实现阶段100和维持阶段102中，都要求IM飞行器将请求间隔距离维持到±5％或0.11NM，以距离间隔较大者为准。
图4示出了用于操作飞行器(诸如飞行器10)的方法200。该方法可以通过在202处接收信息来开始。除其他事项外，IM飞行器10在202处接收有关目标飞行器104的信息。这可以包括路线数据，包括全部或部分飞行计划的飞行计划信息，速度等。可以设想，IM飞行器10在202处可以经由任何合适的通信链路24接收或主动获得信息。在一个非限制性示例中，IM飞行器10可以接收来自ATC的通信，包括来自ATC的UM352消息，该消息包含(间隔间距进近，到达，巡航和出发)IMAACD许可(clearance)消息。
在下面的表1中限定了IMAACD许可消息中的目标飞行器路线数据的示例：
Figure BDA0002554906360000081
表1:消息信息
其中λi是航路点i的纬度，Λi是航路点i的经度，Hi是航路点i的飞行高度层，IDi是航路点i的标识符，Vi是航段(leg)进入航路点i的速度，Ti是航路点i处的估计到达时间。可以预期，目标飞行器加载多达下128个航路点，并将其提供给例如指定地面站32处的ATC。然后，该数据包括在经由通信链路24从例如指定地面站32处的ATC上行到IM飞行器10的IMAACD许可消息中。然后，FMS 8或计算机22可以访问这种信息。作为另外的非限制性示例，在202处接收的数据还可以包括诸如来自ADS/B-In的目标飞行器104(图3)的纬度和经度(λTGT,ΛTGT)。
在204处，方法200包括设置ABP01 116处的所需到达时间(RTA)。将理解，这可以最初包括IM模块42或FMS 8创建ABP01 116处的航路点，然后设置该航路点处的RTA。
如果给出间隔时间(ts)，则ABP处的RTA应该是目标飞行器到达TRP 106的时间加上或减去FMS的误差容限。FMS的误差容限可以是任何合适的时间，包括高达60秒并且包括2秒，这将被用于示例性目的。因此，如果目标飞行器104将在7秒内到达TRP 106，则RTA也将是7秒。然而，将理解，这实际上可以在5-9秒(即+/-2秒)之间实现。可以理解，TRP可以指定为目标飞行器即将到来的航路点中的一个，并且可以是将来的任何合适的航路点。在这种情况下，估计到达时间(ETA)随该航路点一起提供，并且不需要进行任何计算。
可以设想，可以基于目标飞行器将到达ABP的预计时间来反复调整RTA。作为非限制性示例，RTA可由于不可预测的风而显著改变。将理解，反复调整RTA可以包括连续调整。
ATC还可以将TRP指定为距目标飞行器即将到达的航路点中的一个IDTRP一段距离(dTRP)。在这种情况下，FMS 8或计算机22将找到匹配或被参考的航路点(其标识符为L)，即，如果距航路点的距离是前距离，则TRP之后的第一航路点，并且如果距航路点的距离是后距离，则TRP之前的第一航路点。
可以通过以下公式(1)或(2)中的一个，基于目标飞行器104的已知速度来计算TRP航路点处的ETA。如果dTRP是前距离，则使用公式(1)：
ttgt_TRP＝TL-dTRP*VL (1)
如果dTRP是后航路点距离，则使用公式(2)：
ttgt_TRP＝TL+dTRP*VL+1 (2)
同样，将理解的是，可以使用FMS 8中的正横功能，固定(fix)功能和航迹角功能来创建包括ABP01的任何正横航路点。正横功能通过查找在计划路径112上与TRP航路点106正横的IM轨迹上的点来计算正横点(ABP)。固定功能通过将ABP01的位置计算为距航路点ABP一定距离(dTRP)和航迹角(ψTRP)的航路点来查找ABP01。使用FMS航迹角功能找到ψTRP，以如果dTRP是后距离，则计算航路点ID1和IDl+1之间的航迹角，或如果dTRP是前距离，则计算ID1-1和IDl之间的航迹角。一旦做出这些确定或计算，则IM模块42或FMS 8的RTA功能可以在航路点ABP01 116处与如在204处描述的设置的所需到达时间接合(engaged)。
然后，FMS 8用于维持维持阶段102(图3)的时间或距离间隔。可以在208处设置适当的速度命令，并且可以在206处考虑(accounted for)任何误差。距离和时间间隔的方面将分别描述。
距离间隔
对于维持阶段102，可以替代地期望IM飞行器10在其自身与目标飞行器104之间维持固定的距离间隔。如果IM飞行器10以正确的距离间隔到达ABP01 116，则为了维持正确的间隔距离(ds)，IM飞行器10只需匹配目标飞行器104的速度。可以从目标飞行器104的预测轨迹速度数据(Vi)中确定目标飞行器104的速度，该预测轨迹速度数据来自给出目标飞行器104的意图的路线信息。为了维持间隔，可以在208处向IM飞行器10提供目标速度命令。更具体地，IM飞行器10的命令速度(VIM_cmd)将被设置为目标飞行器距PTP 108a的距离相同时所处的速度(VTGT)。将理解的是，参考速度可以是地面速度或空中速度。
然而，可以想到的是，将存在一些距离间隔误差(de)。在这种情况下，可以包括与de成比例的增量速度命令。为了防止在期望结果附近出现过冲和振荡，可以使用微分控制。由于位置和距离输入的精度，当距离间隔误差在预定阈值(例如作为非限制性示例，+/-1,000英尺)之内时，不使用增量速度命令。
给定当前位置(例如在202处接收的IM飞行器的纬度和经度(λIM，ΛIM)，以及目标飞行器的纬度和经度(λTGT，ΛTGT))，FMS 8的正横功能可用于定位目标飞行器的正横点，IM飞行器飞行路径112上的目标飞行器飞行路径的正横。然后，FMS 8的距离实用程序(utility)可用于查找IM飞行器10与以上计算的正横点之间的距离。
参照图5，查找当前时间(t)的估计目标速度(VTGT)；首先，查找沿着IM飞行器的计划路径112从IM飞行器10到PTP 108b的距离，这在图5中限定为dPTP。从IM飞行器的FMS飞行计划中，可以找到使用FMS行进距离功能(FMS Distance to Go function)前往目的航路点(To waypoint)的距离，以及到直到并且包括PTP航路点108b的每个航路点的距离。dPTP是这些距离的总和。可以计算目标飞行器路径114上的PTP 108a的位置。这是使用FMS正横功能查找目标飞行器飞行计划上的点来完成的，该点在与IM飞行器飞行计划垂直的线上，垂直线开始于PTP 108b。然后，根据在202处接收到的EPP数据(ADS-C扩展投影轮廓)在目标飞行器飞行计划114中向后移动；从PTP 108a，根据公式(3)，查找WPT(1)使得沿着目标飞行器飞行计划114的点，从PTPT向后的距离ds，在WPT(1-1)和WPT(l)之间：
ds＝dPTP–ts*v (3)
其中，v是IM飞行器10的地面速度，WPT(l)处的速度是目标速度，FMS 8可以在208处适当地提供VTGT和目标速度命令。
将理解的是，方法200是灵活的，并且仅出于说明性目的示出了方法200。例如，所描绘的步骤顺序仅出于说明的目的，并不意味着以任何方式限制方法200，可以理解的是，在不减损本发明的实施例的情况下，这些步骤可以以不同的逻辑次序进行，或者可以包括附加步骤或中间步骤。作为非限制性示例，对于维持阶段102，替代地，可以期望IM飞行器10在其自身与目标飞行器104之间维持固定的时间间隔。
时间间隔
如果IM飞行器10在正确的时间到达ABP01 116，则为了维持正确的间隔时间(ts)，IM飞行器10将仅需与目标飞行器104的速度匹配。将理解的是，本文所使用的术语速度是地面速度。可以根据在202处接收到的路线信息的目标飞行器104的预测轨迹速度数据(Vi)来确定目标飞行器104的速度。为了维持间隔，IM飞行器的命令速度(VIM_cmd)在208处被设置为目标飞行器(VTGT)距PTP 108a的距离相同时所处的速度。
然而，可以预期的是，将存在一些时间间隔误差(te)。时间间隔误差将由目标飞行器104提前或落后于其计划(即，提前或落后于在202处接收到的EPP数据或信息中给出的ETA)引起。为了消除时间间隔误差，可以提供增量速度命令。
为了例如在206处计算时间误差，首先必须确定从目标飞行器到WPT(k)的距离，并且该距离为dk(图5)。使用在202处接收的数据，目标飞行器处的ETA如公式(4)所示。
ETAT＝ETA(k)–dk/V(k) (4)
然后，按照公式(5)计算时间误差：
de＝ETAT-t (5)
其中t是当前时间。
上述实施例的技术效果包括可以通过FMS实施间隔管理。本公开的方面利用FMS功能(诸如FMS RTA，FMS固定，FMS航迹角，FMS正横，FMS距离和FMS行进距离功能)以及基于航路点信息的预测轨迹和速度的数据，使得不需要单独的间隔管理计算机或飞行管理器。虽然功能可以托管在替代系统上，但这种系统随后必须实施许多相同的FMS功能，这将是冗余的。更进一步，本公开的方面极大地扩展了先前被限制为重合(co-incident)和并行/等距路径的先前间隔管理解决方案，以包括为非重合但是收敛和并行/不等距路径维持间隔管理的能力。进一步的技术和商业优势在于，通过在FMS中实施解决方案，许多所需的计算已在FMS中可用，并以“飞行认证”代码实施，从而使间隔管理软件的实施方式的实施成本大大降低。FMS已通过认证，以将速度目标通信给自动驾驶仪和自动油门；而其他具有较低设计保证水平(DAL)的系统将要求对这些系统进行更新，以在包含这种功能的情况下施加(危害)缓解措施。更进一步，上述方面可以用于多于仅单个一对飞行器。还应该理解，FMS将能够帮助飞行器的能量管理。
在尚未描述的程度上，各个实施例的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。在所有实施例中未示出的一个特征并不意味着解释其不能有，而是为了描述简洁。因此，不管是否明确地描述了新的实施例，可以根据需要混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例。本文所描述的特征的所有组合或置换都被本公开覆盖。
本公开的各种特征，方面和优点也可以在本公开的方面的任何置换中体现，包括但不限于在列举的方面中限定的以下技术方案：
1.一种参考目标飞行器控制跟随飞行器的方法，该方法包括：
在跟随飞行器的飞行管理系统中接收与目标飞行器有关的信息；
设置正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点处的所需到达时间；和
在到达逐步实现点后，使跟随飞行器飞行以维持跟随飞行器与目标飞行器之间的固定间隔。
2.根据方面1所述的方法，其中，与目标飞行器有关的信息包括目标飞行器路线数据。
3.根据方面2所述的方法，其中，目标飞行器路线数据是IMAACD许可消息或从其中获得的信息。
4.根据方面3所述的方法，其中，接收进一步包括从ADS-B In接收目标纬度和目标经度。
5.根据方面1所述的方法，其中，飞行管理系统包括所需到达时间功能，所需到达时间功能自动启用以在正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点处提供请求间隔。
6.根据方面5所述的方法，其中，目标飞行器目标参考点距目标飞行器的即将到来的航路点一段距离。
7.根据方面6所述的方法，进一步包括确定目标飞行器目标参考点处的目标飞行器的估计到达时间。
8.根据方面7所述的方法，其中，设置所需到达时间是基于估计到达时间来自动设置的。
9.根据方面1所述的方法，进一步包括基于指定距离间隔来确定正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点。
10.根据方面9所述的方法，其中，距离间隔误差不大于请求间隔距离的5％或0.11海里中的较大者。
11.根据方面9所述的方法，其中，使跟随飞行器飞行进一步包括，在对任何间隔误差进行调整的情况下，将命令速度设置为目标飞行器距计划的终止点相同距离时所处的速度。
12.根据方面1所述的方法，进一步包括基于指定的时间间隔来确定正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点。
13.根据方面12所述的方法，其中，时间间隔误差不大于请求间隔时间的5％或2秒中的较大者。
14.根据方面12所述的方法，其中，使跟随飞行器飞行进一步包括，在对任何间隔误差进行调整的情况下，将命令速度设置为目标飞行器距计划的终止点相同距离时所处的速度。
15.一种飞行器，包括：
通信链路；和
飞行管理系统，该飞行管理系统可通信地联接到通信链路，并且包括间隔管理模块，该间隔管理模块被构造为接收与目标飞行器有关的信息，并自动实现与目标飞行器的初始间隔，并且维持与目标飞行器的预定间隔直到到达计划的终止点。
16.根据方面15所述的飞行器，其中，对于沿着预定飞行路径的预定数量的航路点，与目标飞行器有关的信息包括与目标飞行器有关的航路点和速度信息。
17.根据方面15所述的飞行器，其中，飞行管理系统进一步包括来自以下一组功能中的至少两个功能：所需到达时间功能，固定功能，航迹角功能，正横功能，距离功能，以及行进距离功能。
18.根据方面17所述的飞行器，其中，飞行管理系统利用至少两个功能来自动设置正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点处的所需到达时间，以实现初始间隔，并使跟随飞行器飞行以维持跟随飞行器与目标飞行器之间的固定间隔，从而维持预定间隔。
19.根据方面18所述的飞行器，其中，飞行管理系统进一步适于速度命令，以考虑时间间隔误差或距离间隔误差。
20.根据方面17所述的飞行器，飞行管理系统包括所需到达时间功能，固定功能，航迹角功能，正横功能，距离功能和行进距离功能。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种参考目标飞行器控制跟随飞行器的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述跟随飞行器的飞行管理系统中接收与所述目标飞行器有关的信息；
设置正横于目标飞行器目标参考点的逐步实现点处的所需到达时间；和
在到达所述逐步实现点后，使所述跟随飞行器飞行以维持所述跟随飞行器与所述目标飞行器之间的固定间隔。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，与所述目标飞行器有关的所述信息包括目标飞行器路线数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述目标飞行器路线数据是IMAACD许可消息或从其中获得的信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，接收进一步包括从ADS-B In接收目标纬度和目标经度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述飞行管理系统包括所需到达时间功能，所述所需到达时间功能自动启用以在正横于所述目标飞行器目标参考点的所述逐步实现点处提供请求间隔。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，所述目标飞行器目标参考点距所述目标飞行器的即将到来的航路点一段距离。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括确定所述目标飞行器目标参考点处的所述目标飞行器的估计到达时间。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中，设置所述所需到达时间是基于所述估计到达时间来自动设置的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括基于指定距离间隔来确定正横于所述目标飞行器目标参考点的所述逐步实现点。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括基于指定时间间隔来确定正横于所述目标飞行器目标参考点的所述逐步实现点。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114141062B (zh) * 2021-11-30 2022-11-01 中国电子科技集团公司第二十八研究所 一种基于深度强化学习的航空器间隔管理决策方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030193408A1 (en) * 2001-12-05 2003-10-16 Brown John A. Data link clearance monitoring and pilot alert sub-system (compass)
US7412324B1 (en) * 2005-09-28 2008-08-12 Rockwell Collins, Inc. Flight management system with precision merging
US20100152996A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Thales Method and system for assisting in the management of the relative spacing between aircraft
US20120035841A1 (en) * 2010-08-03 2012-02-09 Honeywell International Inc. Airborne separation assurance system and required time of arrival function cooperation
US20120179368A1 (en) * 2011-01-07 2012-07-12 Randy Lynn Walter Flight management system with integrated tactical commands for use with an aircraft and method of operating same
US9224302B1 (en) * 2014-05-21 2015-12-29 Rockwell Collins, Inc. Four dimensional flight management with time control system and related method
CN108549394A (zh) * 2018-04-12 2018-09-18 哈尔滨工程大学 一种基于领航者和虚拟领航者的多auv直线编队控制方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7228227B2 (en) * 2004-07-07 2007-06-05 The Boeing Company Bezier curve flightpath guidance using moving waypoints
US7606115B1 (en) 2007-10-16 2009-10-20 Scientific Applications & Research Associates, Inc. Acoustic airspace collision detection system
FR2995415B1 (fr) 2012-09-11 2015-12-11 Airbus Operations Sas Procede et systeme de gestion automatique de l'espacement d'au moins un aeronef referent derriere au moins un aeronef cible.
EP2849167B1 (en) 2013-09-13 2016-04-27 The Boeing Company Method for controlling aircraft arrivals at a waypoint
US9142133B2 (en) 2013-10-29 2015-09-22 Honeywell International Inc. System and method for maintaining aircraft separation based on distance or time
WO2016070349A1 (en) 2014-11-05 2016-05-12 Honeywell International Inc. Air traffic system using procedural trajectory prediction
US10249200B1 (en) * 2016-07-22 2019-04-02 Amazon Technologies, Inc. Deployable delivery guidance
US10192450B2 (en) 2016-08-24 2019-01-29 The Boeing Company Aircraft traffic spacing and timing control with dynamic flight path variation
US10490089B2 (en) 2017-07-12 2019-11-26 Honeywell International Inc. Cockpit display of traffic information (CDTI) assisted visual separation employing a vertical situation display

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030193408A1 (en) * 2001-12-05 2003-10-16 Brown John A. Data link clearance monitoring and pilot alert sub-system (compass)
US7412324B1 (en) * 2005-09-28 2008-08-12 Rockwell Collins, Inc. Flight management system with precision merging
US20100152996A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Thales Method and system for assisting in the management of the relative spacing between aircraft
US20120035841A1 (en) * 2010-08-03 2012-02-09 Honeywell International Inc. Airborne separation assurance system and required time of arrival function cooperation
US20120179368A1 (en) * 2011-01-07 2012-07-12 Randy Lynn Walter Flight management system with integrated tactical commands for use with an aircraft and method of operating same
US9224302B1 (en) * 2014-05-21 2015-12-29 Rockwell Collins, Inc. Four dimensional flight management with time control system and related method
CN108549394A (zh) * 2018-04-12 2018-09-18 哈尔滨工程大学 一种基于领航者和虚拟领航者的多auv直线编队控制方法

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