CN112201083A

CN112201083A - 管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行的方法、电子系统及计算机程序

Info

Publication number: CN112201083A
Application number: CN202010649992.6A
Authority: CN
Inventors: 米歇尔·罗歇; 瓦莱丽·巴塔永
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2021-01-08
Also published as: US11138891B2; FR3098628B1; US20210012671A1; EP3764341A1; FR3098628A1

Abstract

本发明提供了用于管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行的方法、电子系统及计算机程序。该用于管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行的方法由电子飞行管理系统来实施并且包括：获取(120)横向目视进近轨迹参数的值的集合和垂直目视进近轨迹参数的值的集合中的至少一个集合，目视进近轨迹参数的所述值中的至少一个值能够由用户来指定；计算(130)根据所述横向目视进近轨迹参数的值的横向目视进近轨迹和根据所述垂直目视进近轨迹参数的值的垂直目视进近轨迹中的至少一个轨迹；以及根据横向目视进近轨迹和/或垂直目视进近轨迹来生成(140)飞往跑道的目视进近轨迹。

Description

管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行的方法、电子系统及计算机程序

技术领域

本发明涉及用于管理飞行器在目视进近(visual approach)跑道阶段的飞行的方法，该方法由电子飞行管理系统来实施。

本发明还涉及包括计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括软件指令，当计算机执行这些软件指令时实施该飞行管理方法。

本发明还涉及用于管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行的电子飞行管理系统。

本发明因此涉及用于协助飞行器的驾驶的方法和系统的领域，这些方法和系统优选地旨在嵌入在飞行器中。

本发明尤其涉及飞行器的飞行管理，尤其是在目视进近跑道阶段。

背景技术

在所谓的目视进近中，已知的操纵方法被称为具有规定轨道的目视(VPT)，这对应于使用仪表的进近过程结束时进行的目视操纵，这种操纵通过使用目视地标遵循轨迹来进行。目视进近还包括盘旋操纵，也表示为MVL，这对应于使用仪表的进近操纵结束时进行的操纵，并且飞行员没有轨迹可循，而且必须保持在于该飞行器相关联的保护区域的限制内。

在具有规定轨道的目视操纵VPT的情况下，飞行器必须遵循的飞往跑道的目视进近轨迹通常指示在航空导航图中，这些图通常为飞行员指示地面上的目视地标。然后，飞行员信任地面上的地标，根据具有强制轨道的目视操纵将飞行器引导到跑道，但是这些目视地标的解释很容易受到从一个飞行员到另一飞行员的变更的影响，或者甚至对于同一飞行员从一天到另一天的变更的影响，创建了无法预测的轨迹，这些轨迹是潜在事故的源头。

还已知的是飞行管理系统，也被称为FMS，这些飞行管理系统被设计为准备并且接下来自动地基于根据飞行计划而建立的轨迹来管理飞行器。在这种操作模式下，也被称为受管理的引导模式，飞行器由飞行管理系统、也被称为自动飞行员系统的自动飞行员沿着三维轨迹或3D轨迹来引导。为了建立飞行计划和相关联的3D轨迹，飞行管理系统通常以导航数据库为基础，该导航数据库包括空中导航的特征要素，诸如航路点、导航信标、巡航飞行过程(航线)、离航阶段过程(SID)、进近阶段的APP和STAR过程。特别是，当飞行员选择进近过程时，飞行管理系统将所述进近过程插入到飞行计划中，该过程以由终点和到达终点的途径来定义的一系列区段(segment)为特征，所述区段来自导航数据库。此外，飞行管理系统针对飞行计划的每个航路点计算相应航路点处的时间、高度、速度和/或燃料余量的预测值(或估计值)。

然而，对于目视进近，导航数据中不存在特征，飞行管理系统于是无法针对目视进近阶段向飞行员提供帮助。

文献CN 103 699 132 A教导了用于在目视进近阶段特别是以无障碍的视野协助飞行员的设备和方法，并且该协助设备允许飞行员在数据库中选择飞行器的类型或类别、目视进近的类型、以及必须完成目视进近阶段而到达的机场或跑道，辅助设备接着自动计算到所述跑道的目视进近轨迹。

然而，虽然它有助于飞行员的目视进近阶段，但是仍然可以改进这种辅助设备。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供用于管理飞行器的飞行的电子系统和相关联的方法，使得能够进一步有助于诸如飞行器的飞行员或副驾驶员的用户在目视进近跑道阶段的飞行，从而进一步提高飞行的安全性。

为此，本发明涉及用于管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行的方法，该方法由电子飞行管理系统来实施并且包括以下步骤：

-获取横向目视进近轨迹参数的值的集合和垂直目视进近轨迹参数的值的集合中的至少一个集合，

目视进近轨迹参数的所述值中的至少一个值能够由用户来指定，

-计算根据所述横向目视进近轨迹参数的值的横向目视进近轨迹和根据所述垂直目视进近轨迹参数的值的垂直目视进近轨迹中的至少一个轨迹，以及

-根据横向目视进近轨迹和/或垂直目视进近轨迹来生成飞往跑道的目视进近轨迹。

因此，根据本发明的飞行管理方法允许用户指定横向目视进近轨迹参数的值中的至少一个和/或垂直目视进近轨迹参数的值中的至少一个，并且因此根据他的需要来调整接着将根据所述横向目视进近轨迹参数的值和/或所述垂直目视进近轨迹参数的值进行计算的横向目视进近轨迹和/或垂直目视进近轨迹。

横向目视进近轨迹参数是指用于计算横向目视进近轨迹的形式的参数。每个横向目视进近轨迹参数例如选自包括如下参数的群组：进近轨迹的起始点的位置、离航航向、进近轨迹的区段的长度、飞行器的转弯半径和飞行器的转弯方向，所述区段优选为直线并且基本平行于跑道。

垂直目视进近轨迹参数是指用于计算垂直目视进近轨迹的形式的参数。每个垂直目视进近轨迹参数例如选自包括如下参数的群组：飞行器沿着飞往跑道的最终进近轴线下降的起始点的最低高度，和最终进近轴线相对于跑道的基准平面的角度，也称为最终进近斜率。

根据本发明的其他有利方面，飞行管理方法包括单独考虑或根据所有技术上可能的组合的一个或多个以下特征：

-该方法还包括用于在显示屏幕上显示目视进近轨迹的步骤，

显示步骤优选地还包括显示表示飞行器相对于目视进近轨迹的位置的符号；

-该方法还包括用于向电子自动驾驶员系统发送遵循目视进近轨迹的指令的步骤；

-每个横向目视进近轨迹参数选自包括如下参数的群组：进近轨迹的起始点的位置、离航航向、进近轨迹的区段的长度、飞行器的转弯半径和飞行器的转弯方向；并且

每个垂直目视进近轨迹参数选自包括如下参数的群组：沿最终进近轴线下降的起始点的最低高度和最终进近轴线相对于跑道的基准平面的角度；

-该方法在获取步骤之前，还包括用于从目视进近轨迹的类型的群组中选择一个类型的步骤，目视进近轨迹的每个类型对应于目视进近轨迹的相应预定义形式，并且

在获取步骤期间，目视进近轨迹参数的值的集合或每个集合于是取决于所选择的类型，

类型的群组优选包括：

+第一类型，所述第一类型对应于包括按离航航向偏移、随后基本平行于跑道的区段、和基本180°的转弯的目视进近轨迹；

+第二类型，所述第二类型对应于包括按离航航向偏移、随后基本垂直于跑道的区段、和基本90°的转弯的目视进近轨迹；以及

+第三类型，所述第三类型对应于包括按离航航向偏移、随后基本在90°至180°之间的转弯、基本平行于跑道的区段、和基本180°的转弯的目视进近轨迹；

-该方法还包括用于确定跑道周围的操纵区域的步骤；并且

-该方法还包括用于估计目视进近轨迹的至少一个点处的至少一个航空变量的步骤，

在目视进近轨迹的相应点处估计的每个航空变量选自包括如下变量的群组：目视进近轨迹的所述相应点与目视进近轨迹的另一点之间的距离、剩余燃料量、通行日期和飞行器的速度。

本发明还涉及包括计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括软件指令，当计算机执行这些软件指令时实施如上限定的飞行管理方法。

本发明还涉及电子飞行管理系统，该系统用于管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行，并且包括：

-获取模块，所述获取模块用于获取横向目视进近轨迹参数的值的集合和垂直目视进近轨迹参数的值的集合中的至少一个集合，

-指定模块，所述指定模块用于根据与用户的交互来指定目视进近轨迹参数的所述值中的至少一个值，

-计算模块，所述计算模块用于计算根据所述横向目视进近轨迹参数的值的横向目视进近轨迹和根据所述垂直目视进近轨迹参数的值的垂直目视进近轨迹中的至少一个轨迹，以及

-生成模块，所述生成模块用于根据横向目视进近轨迹和/或垂直目视进近轨迹来生成飞往跑道的目视进近轨迹。

根据本发明的其他有利方面，电子飞行管理系统包括单独考虑或根据所有技术上可能的组合的一个或多个以下特征：

-该系统还包括用于在显示屏幕上显示目视进近轨迹的显示模块，

显示模块优选地还用于显示表示飞行器相对于目视进近轨迹的位置的符号；

-该系统还包括用于向电子自动驾驶员系统发送遵循目视进近轨迹的指令的发送模块；

-该系统还包括选择模块，所述选择模块用于从目视进近轨迹类型的群组中选择一个类型，每个目视进近轨迹类型对应于目视进近轨迹的相应预定义形式，并且获取模块于是用于根据所选择的类型来获取轨迹参数值的集合或每个集合；

-该系统还包括用于确定跑道周围的操纵区域的确定模块；并且

-该系统还包括用于估计目视进近轨迹的至少一个点处的至少一个航空变量的估计模块。

附图说明

通过阅读仅作为非限制性示例提供并参照附图进行的以下描述，本发明的特征和优点将变得更为清楚，其中：

图1是包括根据本发明的电子飞行管理系统的飞行器的示意图，该电子飞行管理系统连接到航空电子系统、导航数据库以及显示屏幕；

图2是示出不同类型的目视进近轨迹的示意图；

图3是示出用于计算横向目视进近轨迹的横向目视进近轨迹参数的示意图；

图4是与图3类似的视图，示出了用于计算垂直目视进近轨迹的垂直目视进近轨迹参数；

图5是示出允许诸如飞行器的飞行员或副驾驶员的用户指定针对第一类型的目视进近轨迹的目视进近轨迹参数中的特定值或者甚至所有值的人机界面的示意图；

图6是与图5类似的针对第二类型的目视进近轨迹的示意图，图6是所述人机界面的部分示意图；

图7是与图6类似的针对第三类型的目视进近轨迹的示意图；以及

图8是根据本发明的用于管理飞行器在目视进近跑道阶段的飞行的方法的流程图。

具体实施方式

在描述中，表述“基本上等于”表示在+10％或-10％内等于的关系，优选地在+5％或-5％内等于。

在图1中，飞行器10包括几个航空电子系统12、诸如导航数据库的数据库14、显示屏幕16、以及连接到几个航空电子系统12、数据库14和显示屏幕16的飞行管理系统20。

飞行器10例如是飞机。在变型例中，飞行器10是直升飞机，或者是能够由飞行员远程驾驶的无人机。

航空电子系统12本身是已知的，并且能够向电子飞行管理系统20发送不同的航空电子数据，例如所谓的“飞行器”数据，诸如飞行器10的位置、方位、航向或高度，和/或所谓的“导航”数据，诸如飞行计划。航空电子系统12还能够从飞行管理系统20，航空电子系统12中的一个航空电子系统、特别是也被称为自动飞行员且表示为AP的电子自动驾驶员系统，接收指令和/或命令。

数据库14通常是导航数据，本身是已知的。导航数据库还被称为NAVDB(NAVigation DataBase),特别包括与飞行器10可能着陆的每个跑道22相关的数据，这些数据通常是跑道22的跑道入口(threshold)的位置、跑道22的方位、跑道长度、高度或决策点等。

在图1的示例中，数据库14是飞行管理系统20外部的数据库。在未示出的变型例中，数据库14是飞行管理系统20内部的数据库。

显示屏幕16本身是已知的。显示屏幕16优选是触摸屏幕，以便允许未示出的由用户进行的交互的输入，用户诸如是飞行器10的飞行员或副驾驶员。

电子飞行管理系统20还被称为FMS，并且用于管理飞行器10的飞行，特别是飞向相应跑道22的目视进近阶段。

电子飞行管理系统20包括：获取模块24，该获取模块24用于获取横向目视进近轨迹参数值的集合和垂直目视进近轨迹参数值的集合中的至少一个集合；指定模块26，该指定模块26用于根据用户的交互来指定所述目视进近轨迹参数值中的至少一个；计算模块28，该计算模块28用于计算根据所述横向轨迹参数的值的横向目视进近轨迹30(图3中可见)和根据所述垂直轨迹参数的值的垂直目视进近轨迹32(图4中可见)中的至少一个轨迹；以及生成模块34，该生成模块34用于根据横向目视进近轨迹30和/或垂直目视进近轨迹32生成目视进近轨迹。

作为可选的附加情况，电子飞行管理系统20包括显示模块36和/或发送模块38，显示模块36用于在显示屏幕16上显示目视进近轨迹，发送模块38用于向诸如电子自动飞行员系统的相应的航空系统12发送遵循该目视进近轨迹的指令。

根据该附加情况，本领域技术人员将会理解，显示屏幕16除了在屏幕16是触摸敏感的情况下通过用户的交互进行任何输入以外，还能够显示目视进近轨迹。在未示出的变型例中，用于目视进近轨迹的显示屏幕和用于通过用户的交互进行的输入的触敏屏幕是两个单独的屏幕。

作为另一可选的附加情况，电子飞行管理系统20包括选择模块40，该选择模块40用于从目视进近轨迹类型的群组中选择一种类型，目视进近轨迹类型的群组诸如是此后将作为示例描述的目视进近轨迹的第一类型T1、第二类型T2和第三类型T3的群组，获取模块24于是用于根据所选择的类型来获取每个轨迹参数值集合。

同样作为可选的附加情况，电子飞行管理系统20包括用于确定跑道22周围未示出的操纵区域的确定模块42，和/或用于估计目视进近轨迹的至少一个点处的至少一个航空变量的估计模块44。

在图1的示例中，电子飞行管理系统20包括信息处理单元50，信息处理单元50例如由存储器52和与存储器52相关联的处理器54组成。

在图1的示例中，获取模块24、指定模块26、计算模块28和生成模块34，以及作为可选附加的显示模块36、发送模块38、选择模块40、确定模块42和估计模块44各自以能够通过处理器54执行的软件或软件制品的形式制成。电子飞行管理系统20的存储器52因此能够存储如下软件：用于获取横向目视进近轨迹参数值的集合和垂直目视进近轨迹参数值的集合中的至少一个集合的软件，用于根据用户的交互来指定所述目视进近轨迹参数值中的至少一个的软件，用于计算根据所述横向轨迹参数的值的横向目视进近轨迹30和根据所述垂直轨迹参数的值的垂直目视进近轨迹32中的至少一个轨迹的软件，以及用于根据横向目视进近轨迹30和/或垂直目视进近轨迹32生成目视进近轨迹的软件。作为可选的附加，电子飞行管理系统20的存储器52能够存储如下软件：用于在显示屏幕16上显示目视进近轨迹的软件，用于向航空电子系统12发送遵循目视进近轨迹的指令的软件，用于从目视进近的类型中选择一种类型的软件，用于确定跑道22周围的操纵区域的软件，以及用于估计目视进近轨迹的至少一个点处的至少一个相应航空变量的软件。处理器54因此能够执行获取软件、指定软件、计算软件和生成软件，以及作为可选附加的显示软件、发送软件、选择软件、确定软件和估计软件中的每个软件应用。

在未示出的变型例中，当数据库14是飞行管理系统20内部的数据库时，数据库14通常能够存储在飞行管理系统20的存储器中，诸如存储器52。

在未示出的变型例中，获取模块24、指定模块26、计算模块28和生成模块34，以及作为可选附加的显示模块36、发送模块38、选择模块40、确定模块42和估计模块44各自以诸如FPGA(现场可编程门阵列)的可编程逻辑部件的形式，或者以诸如ASIC(专用集成电路)的专门的集成电路的形式制成。

当电子飞行管理系统20以一个或多个软件程序的形式制成时，即计算机程序的形式，则它还能够存储在通过计算机进行读取的未示出的介质中。计算机可读介质例如是用于存储电子指令并且能够与计算机系统的总线进行耦合的介质。作为示例，可读介质是光盘、磁光盘、ROM存储器、RAM存储器、任何类型的非易失性存储器(例如，EPROM、EEPROM、FLASH、NVRAM)、磁卡或光卡。包括软件指令的计算机程序于是存储在该可读介质中。

跑道22基本上在图4中可见的基准平面P中延伸，并且具有基本对应于跑道22的延伸方向的跑道轴线。图3和图4中可见的跑道入口S也与跑道22相关联。

获取模块24用于获取横向目视进近轨迹参数的值的集合和垂直目视进近轨迹参数的值的集合中的至少一个集合。

每个横向目视进近轨迹参数优选地从由如下参数组成的群组中进行选择：进近轨迹的起始点A的位置，也称为锚点；离航航向TRK，也称为离航行进；进近轨迹的优选为直线区段的区段的长度L；飞行器10的转弯半径D；以及转弯方向，诸如对于目视进近轨迹而言向飞行器10的左侧或右侧。

然后，横向目视进近轨迹参数的集合例如包括锚点A的位置、离航航向TRK、进近轨迹的直线区段的长度L、转弯半径D和转弯方向。横向目视进近轨迹参数的集合优选地由锚点A的所述位置、所述离航航向TRK、进近轨迹的直线区段的所述长度L、所述转弯半径D和所述转弯方向组成。

每个垂直目视进近轨迹参数优选地选自包括如下参数的群组：沿最终进近轴线APP下降的起始点X₃的最低高度MA；和最终进近轴线APP相对于跑道22的基准平面P的角度FP。

然后，垂直目视进近轨迹参数的集合例如包括下降的起始点X₃的最低高度MA和最终进近轴线APP相对于跑道22的基准平面P的角度FP。垂直目视进近轨迹参数的集合优选地由下降的起始点X₃的所述最低高度MA和最终进近轴线APP相对于跑道22的基准平面P的所述角度FP组成。

锚点A或目视进近轨迹的起始点对应于目视进近轨迹的第一点，也就是说飞行管理系统20根据目视进近模式转变为手动驾驶的点，通常在受管理的引导模式之后，受管理的引导模式也就是飞行器10依照根据对应飞行计划而建立的轨迹的引导模式。换句话说，从这个锚点A开始，飞行管理系统20不再遵循飞行计划，然后以目视进近模式手动驾驶飞行器10。锚点A的位置值例如通过用户经由指定模块26来指定，如此后将根据图5至图7所详细描述的。在变型例中，特别是在不存在用户指定的情况下，锚点A的值位于预定义位置，诸如进近失败(missed approach)点的位置，也被称为MAP。

离航航向TPK对应于飞行器10从飞往跑道22的最初直线进近偏移所遵循的方向。离航航向TRK也称为离航行进，并对应于例如以度数表示的航向，航向值可以通过用户经由指定模块26来指定。在变型例中，特别是在用户未指定时，离航航向TRK的值处于预定义的值，该预定义的值例如默认等于45°。

形成横向目视进近轨迹参数的进近轨迹的区段通常是直线区段，优选沿着跑道22的直线区段。换句话说，进近轨迹的所述区段是基本平行于跑道轴线的直线区段，如图3的示例中所示，其中所述区段对应于第一特征点X₁与第二特征点X₂之间的直线区段[X₁X₂]。所述区段的长度L的值可以通过用户经由指定模块26来指定。在变型例中，特别是在用户未指定时，所述区段的长度L的值处于预定义的值，优选地取决于跑道22的长度、飞行器10的当前速度和飞行器10的转弯半径D。

飞行器10的转弯半径D，也被称为最终转弯半径，或者着陆前最后转弯的半径，对应于具有最佳滚转的180°转弯的半径。该转弯半径D的值因此大于或等于在飞行器的飞行包络中具有最大滚转的180°转弯半径。转弯半径D通常将预定义的值包含在数据库14中，该预定义的值取决于飞行器的类别。如下面的表1中的示例所示，包括五个飞行器类别Cat_A至Cat_E，类别例如根据1000英尺的进近速度VA。每个类别通常取决于飞行器10的容量规格或体积。

在下面的表1中，作为示例并且按照飞行器类别示出的是飞行器10的转弯半径D、进近轨迹的笔直区段的长度L、以及跑道22周围的操纵半径R的预定义的默认值。

离航航向TRK例如用度数来表示，进近轨迹区段的长度L例如用海里或Nm来表示，转弯半径D例如用海里或Nm来表示。最低高度Ma例如用英尺或ft来表示，最终进近轴线APP相对于基准平面P的角度Fp例如用度数表示。另外，进近速度例如用节(knot)或kt表示，操纵区域的半径R例如用海里或Nm表示。

[表1]

在变型例中，转弯半径D的值能够通过用户经由指定模块26来指定。

飞行器10的转弯方向对应于当所述第一轨迹包括几个连续转弯时目视进近轨迹的第一转弯的方向。本领域技术人员将进一步理解的是，如果目视进近轨迹包括单个转弯，则所述转弯的方向将直接取决于锚点A的位置、离航航向TRK的值和跑道22的位置，尤其是其跑道入口的位置，因此该转弯的方向将不会是目视进近轨迹的可修改参数。

沿着最终进近轴线APP下降的起始点X₃的最低高度MA例如是预定义的。最低高度MA的值例如能够通过用户经由指定模块26来指定。在变型例中，特别是当用户不指定所述值时，最低高度MA的值等于针对跑道22预先定义的最小决策高度MDA，该值包含在数据库14中。

最终进近轴线APP相对于跑道22的基准平面P的角度PF对应于飞行器10沿着最终进近轴线APP接近跑道22并直至跑道入口S的最终斜率。所述角度FP的值例如能够通过用户经由指定模块26来指定。在变型例中，特别是当用户并未指定所述值时，所述角度FP的值等于预定义的最终斜率，通常为基本等于3°的斜率。

指定模块26用于根据与用户的交互来指定目视进近轨迹参数值中的至少一个。

指定模块26例如用于接收由用户使用键盘和/或鼠标输入的数据，然后指定与接收到的值对应的轨迹参数的值，因此所述交互是在键盘和/或鼠标上完成的输入。

在变型例中或者另外地，用户的交互是触觉交互，例如当显示屏幕是触敏屏幕时在显示屏幕16上的触觉交互，指定模块26于是用于显示如在图5至图7的示例中所显示的人机界面60，接着接收用户在所述人机界面60上进行的触觉交互，然后根据接收到的触觉交互来指定对应的一个或多个轨迹参数的值。

本领域技术人员将理解的是，值的指定是指与所述值对应的进近轨迹参数的位置。

在图5至图7的示例中，人机界面60包括用于离航航向TRK的期望值的指定的第一输入字段62、用于进近轨迹区段的长度L的指定的第二输入字段64、用于转弯半径D的期望值的指定的第三输入字段66。

作为可选的附加，人机界面60包括用于指定飞行器10的期望转弯方向的两个缺口(chip)68A、68B，第一缺口68A对应于左转，第二缺口对应于右转，如图7所示。

作为另一可选附加，人机界面60包括用于指定最低高度MA的第四输入字段70，和用于指定最终进近轴线APP相对于跑道22的基准平面P的角度FP的第五输入字段72，这些在图5中可见。

在图5的示例中，人机界面60还包括指示所关注的锚点A的第一指示符字段74和指示跑道22的标识符的第二指示符字段76。

作为另一可选附加，在图5的示例中，人机界面60包括用于选择目视进近轨迹类型的缺口78A、78B、78C，即用于选择目视进近轨迹的第一类型T1的第一选择缺口78A、用于选择目视进近轨迹的第二类型T2的第二选择缺口78B和用于选择目视进近轨迹的第三类型T3的第三选择缺口78C。此后更详细地作为示例来描述目视进近轨迹的第一类型T1、第二类型T2和第三类型T3。

作为另一可选附加，人机界面60包括用于输入进近速度值VA的第六输入字段80和用于输入跑道22周围的操纵半径R的第七输入字段82。

在图5的示例中，人机界面60还包括验证按钮84，用于验证所指定的目视进近轨迹参数值，然后触发横向目视进近轨迹30和垂直目视进近轨迹32中的至少一个轨迹的计算；以及取消按钮86，用于取消先前完成的目视进近轨迹参数的指定。

同样作为可选的附加，人机界面60还包括示意性轮廓88，其示意了目视进近轨迹的第一类型T1、第二类型T2和第三类型T3中的目视进近轨迹的类型，并且还示出了离航航向TRK、进近轨迹区段的长度L和转弯半径D。

在图5至图7中，根据本发明的电子飞行管理系统的人机界面60的视图示出了包括英语指示的实际视图，因为这是航空领域的情况下。必要时在下面的说明中提供了相关指示的法语翻译。

计算模块28用于计算横向目视进近轨迹30和垂直目视进近轨迹32中的至少一个轨迹。

垂直目视进近轨迹对应于目视进近轨迹的垂直轮廓，也就是目视进近轨迹在包含垂直基准轴线和水平基准轴线的垂直平面中的投影。垂直基准轴线沿着经大气压力校正(baro-corrected)的高度的轴线而定义，对应于QNH航空代码。

横向目视进近轨迹对应于目视进近轨迹的水平轮廓，也就是飞行器10的目视进近轨迹在垂直于垂直平面的水平平面中的投影。

为了计算横向目视进近轨迹30，计算模块28用于确定相对于跑道22的间隔距离E，间隔距离E对应于允许飞行器10执行最后转弯所需要的距离，并且例如等于转弯半径D的两倍，也就是说所述转弯的直径。

接下来，计算模块28用于确定第一特征点X₁的位置和与跑道22的间隔距离E的距离，如图3所示，第一特征点X₁的位置对应于穿过锚点A并遵循离航航向TRK的第一线Δ₁与平行于跑道22也就是平行于跑道22的延伸方向的第二线Δ₂的交点。

接下来，计算模块28用于根据轨迹区段的长度L来计算第二特征点X₂的坐标，第二特征点X₂对应于沿着第二线Δ₂的方向并且朝向在跑道22上着陆前的第二转弯的、相对于第一特征点X₁的距离为长度L的点。

在图3的示例中，横向目视进近轨迹30于是由以下区段形成：锚点A与第一特征点X₁之间的直线区段[AX₁]，该区段沿着离航航向TRK，随后是长度L且平行于跑道22的笔直区段[X₁ X₂]，随后是第二特征点X₂与跑道轴线之间半径为D的半圆，这个半圆对应于飞行器10执行的最后转弯，最后跟着的是沿着跑道轴线、在所述半圆与跑道入口S之间的笔直区段。

为了计算垂直目视进近轨迹32，计算模块28用于根据跑道入口S并且根据最终进近轴线APP与跑道22的基准平面P之间的角度FP来确定最终进近轴线APP。

接着，计算模块28用于计算下降起始点X₃的坐标，也被称为第三特征点，对应于最终进近轴线APP与最低高度MA所位于的水平面之间的交点。

在图4的示例中，垂直目视进近轨迹32于是由如下区段形成：锚点A与位于最低高度MA的第三特征点X₃之间的基本水平的笔直区段[AX₃]，随后是区段[X₃S]，该区段[X₃S]对应于飞行器10沿着第三特征点X₃与跑道入口S之间的最终斜率FP的最终降落。

本领域技术人员将理解的是，横向目视进近轨迹30和垂直目视进近轨迹32分别在图3和图4中以粗线示出。

生成模块34用于根据横向目视进近轨迹30和/或垂直目视进近轨迹32来生成飞往跑道22的目视进近轨迹。

当计算模块28已经计算出横向目视进近轨迹30和垂直目视进近轨迹32两者时，生成模块34用于通过横向目视进近轨迹30和垂直目视进近轨迹32的连结或者通过两者的组合来生成目视进近轨迹。

在变型例中，当计算模块28仅计算出横向目视进近轨迹30时，生成模块34用于单独根据计算出的轨迹，也就是说根据横向目视进近轨迹30，来生成目视进近轨迹。

显示模块36用于在显示屏幕16上显示由生成模块34生成的目视进近轨迹。

显示模块36优选地还用于显示表示飞行器10相对于目视进近轨迹的位置的符号。象征符号例如是飞机或直升机形式并且显示在显示屏幕16上飞行器10的当前位置处，相对于所显示的目视进近轨迹重叠。诸如飞行器10的飞行员或副驾驶员的用户于是能够容易地看到飞行器10相对于目视进近轨迹所处的位置。

作为可选附加，发送模块28用于向对应的航空电子系统12，特别是向电子自动驾驶员系统，发送使其能够遵循由生成模块34生成的目视进近轨迹的指令。所述遵循指令向电子自动驾驶员系统的发送于是允许飞行器10的自动驾驶员遵循由生成模块34先前生成的目视进近轨迹，这进一步便利了用户的任务。

作为另一可选附加，选择模块40用于从目视进近轨迹类型T1、T2、T3的群组中选择相应的类型，每个目视进近轨迹类型T1、T2、T3对应于目视进近轨迹的相应预定义形式。根据该可选附加，获取模块24用于根据由选择模块40选择的类型，来获取轨迹参数值的集合或者轨迹参数值的每个集合。

类型T1、T2、T3的群组例如包括：第一类型T1，第一类型T1对应于包括根据离航航向TRK的偏离、随后是基本平行于跑道22的区段、和基本180°的转弯的目视进近轨迹；第二类型T2，第二类型T2对应于包括根据离航航向TRK的偏离、随后是基本垂直于跑道22的区段、和基本90°转弯的目视进近轨迹；以及第三类型T3，第三类型T3对应于包括根据离航航向TRK的偏离、随后是基本在90°至180°之间的向左或向右的第一转弯、基本平行于跑道22的区段、和基本180°的最终转弯的目视进近轨迹。

为了输出这些第一类型T1、第二类型T2和第三类型T3，图2示出了用于盘旋的六个常规目视进近轨迹，表示为C1至C6。在图2的示例中，第一类型T1于是对应于两个轨迹C1和C5，第二类型对应于轨迹C2，最后第三类型T3对应于三个轨迹C3、C4和C6。

选择模块40例如用于根据用户的交互，例如用户使用图5中可见的选择缺口78A、78B、78C进行的交互，从类型T1、T2、T3的群组中选择类型。

作为另一可选附加，确定模块42用于确定跑道22周围的操纵区域，例如根据先前描述的半径R。根据该可选附加，显示模块36于是用于在显示屏幕16上进一步显示因此而确定的操纵区域。

确定模块42例如用于通过几个圆盘或几个圆盘部分的重叠来确定操纵区域，每个圆盘或圆盘部分半径为R并且以跑道22的不同端部为中心。位于横向目视进近轨迹30的水平面内的点集必须位于操纵区域内，换言之与跑道22的距离小于半径R。

作为另一可选附加，估计模块44用于估计目视进近轨迹的一个或几个连续点处的至少一个相应航空变量。

由估计模块44在目视进近轨迹的相应点处估计的每个航空变量例如选自包括如下变量的群组：(针对其进行估计的)目视进近轨迹的所述相应点与目视进近轨迹的另一点之间的距离、剩余燃料量、通行日期和飞行器10的速度。

估计模块44例如用于根据自身已知并且集成在飞行管理系统20中的估计函数来估计所述航空变量。

现在将参照图8来描述根据本发明的电子飞行管理系统20的操作，图8示出了用于管理飞行器10的飞行的根据本发明的方法的流程图。

在可选的初始步骤100期间，根据诸如飞行员或副驾驶员的用户进行的交互，飞行管理系统20经由其选择模块40从目视进近轨迹类型T1、T2、T3的群组中选择相应类型，每个类型T1、T2、T3对应于目视进近轨迹的预定义的相应类型。

飞行管理系统20在随后的步骤110期间并且经由其指定模块26，根据由诸如飞行器10的飞行员或副驾驶员的用户进行的交互，例如触觉交互，来指定至少一个目视进近轨迹参数值。

在随后的步骤120期间，飞行管理系统20经由其获取模块24获取横向目视进近轨迹参数值的集合和垂直目视进近轨迹参数值的集合中的至少一个集合。

在该获取步骤120期间，获取模块24优选获取横向目视进近轨迹参数值的集合和垂直目视进近轨迹参数值的集合两者。

在该获取步骤120期间，获取模块24获取在先的指定步骤110期间先前指定的一个或多个参数值、以及在指定步骤110期间未指定其值的其他目视进近轨迹参数的预定义值。

飞行管理系统20接下来在随后的步骤130期间并且经由其计算模块28,计算横向目视进近轨迹30和垂直目视进近轨迹32中的至少一个轨迹。特别地，计算模块28在(在获取步骤120期间)所获取的集合是横向轨迹参数值的集合时计算横向目视进近轨迹30，该横向目视进近轨迹30确实根据所述横向轨迹参数的值计算而得；以推论的方式，计算模块28在所获取的集合是垂直轨迹参数值的集合时计算垂直目视进近轨迹32，该垂直目视进近轨迹32根据所述垂直轨迹参数的值计算而得。在计算步骤130期间，计算模块28优选计算横向目视进近轨迹30和垂直目视进近轨迹32两者。

飞行管理系统20接着在随后的步骤140期间并且经由其生成模块34，根据在先的计算步骤130期间计算出的横向目视进近轨迹30和/或垂直目视进近轨迹32，来生成飞往跑道22的目视进近轨迹。

在可选的随后步骤150期间，飞行管理系统20还经由其估计模块44，估计在步骤140期间生成的目视进近轨迹的一个或几个连续点处的一个或几个航空性质。所估计的一个或多个航空变量例如是目视进近轨迹的兴趣点与目视进近轨迹的另一点之间的距离，优选的是所述兴趣点与目视进近轨迹的下一点之间的距离，以及目视进近轨迹的所述兴趣点处的剩余燃料量、通行日期和飞行器10的速度。所述所估计的一个或多个航空变量于是能够有助于用户更加高效地执行目视进近轨迹的更精确且更加能够预测的追踪。

在同样为可选的随后步骤160中，飞行管理系统20经由其确定模块42确定跑道22周围的操纵区域。

最后，在同样可选的显示步骤170期间，飞行管理系统20经由其显示模块36显示在步骤140期间生成的目视进近轨迹，以及作为可选的附加，还显示表示飞行器的当前位置的飞行器符号，从而允许用户得知飞行器10相对于所生成的目视进近轨迹所处的位置。

在该显示步骤170期间，当在步骤160期间已经确定操纵区域时，显示模块36还显示该操纵区域，和/或显示模块36显示在估计步骤150期间所估计的航空性质。

可选地，飞行管理系统20在步骤180期间并且经由其发送模块38，向诸如自动飞行员系统的相应航空电子系统12，发送遵循在步骤140期间生成的目视进近轨迹的指令。

本领域技术人员于是将清楚的是，飞行管理系统20能够在生成步骤140结束时，或者甚至可选的估计步骤150和/或确定步骤160结束时，执行显示步骤170和发送步骤180两者，或者可替代地执行它们中的一个或另一个。

因此，根据本发明的飞行管理系统20使得无论是具有预定轨道的目视操纵VPT还是悬航MVL中都能够自动生成目视进近轨迹，因此使得用户能够利用目视进近来遵循飞行器10的轨迹，这样更加精确且能够预测。

飞行管理系统20还使得能够限制必须存储在数据库14中的数据量，目视进近轨迹因此不再以预定义形式存储在数据库14中，而是由计算模块28来计算。

飞行管理系统20还使得能够利用经由显示模块36对于所生成的目视进近轨迹和估计的任何航空性质的显示、和/或经由发送模块38将自动驾驶员连接到所生成的目视进近轨迹的能力，来进一步改进驾驶辅助。

飞行管理系统20还使得能够改进降级的管理，其中例如在丧失能见度的情况下需要中断目视进近过程，而执行复飞(go-around)操纵。实际上，由生成模块34所生成的目视进近轨迹与为其定义了复飞过程的标准进近的共存，允许用户受益于共绕(co-around)过程和在所述共绕(co-around)过程之后重新计算的目视进近轨迹两者的显示。

因此，可以看到，根据本发明的飞行管理系统20向例如飞行器10的飞行员或副驾驶员的用户提供了通过目视进近对于飞行器10的轨迹的更精确的追踪。

Claims

1.一种用于管理飞行器(10)在目视进近阶段飞往跑道(22)的飞行的方法，所述方法由电子飞行管理系统(20)来实施并且包括以下步骤：

-获取(120)横向目视进近轨迹参数的值的集合和垂直目视进近轨迹参数的值的集合中的至少一个集合，

-计算(130)根据所述横向目视进近轨迹参数的值的横向目视进近轨迹(30)和根据所述垂直目视进近轨迹参数的值的垂直目视进近轨迹(32)中的至少一个轨迹，以及

-根据横向目视进近轨迹(30)和/或垂直目视进近轨迹(32)来生成(140)飞往跑道(22)的目视进近轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括用于在显示屏幕(16)上显示目视进近轨迹的步骤(170)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，显示步骤(170)还包括显示表示所述飞行器(10)相对于目视进近轨迹的位置的符号。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括用于向电子自动驾驶员系统发送遵循所述目视进近轨迹的指令。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，每个横向目视进近轨迹参数选自包括如下参数的群组：进近轨迹的起始点(A)的位置、离航航向(TRK)、进近轨迹的区段的长度(L)、飞行器(10)的转弯半径(D)和飞行器(10)的转弯方向；并且

每个垂直目视进近轨迹参数选自包括如下参数的群组：沿最终进近轴线(APP)下降的起始点(X₃)的最低高度(MA)和所述最终进近轴线(APP)相对于所述跑道(22)的基准平面(P)的角度(FP)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在获取步骤(120)之前，还包括用于从目视进近轨迹的类型(T1、T2、T3)的群组中选择一个类型的步骤(100)，目视进近轨迹的每个类型(T1、T2、T3)对应于目视进近轨迹的相应预定义形式，并且

在获取步骤(120)期间，目视进近轨迹参数的值的集合或每个集合取决于所选择的类型(T1、T2、T3)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，类型(T1、T2、T3)的群组包括：

+第一类型(T1)，所述第一类型(T1)对应于包括按离航航向(TRK)偏移、随后基本平行于所述跑道(22)的区段、和基本180°的转弯的目视进近轨迹；

+第二类型(T2)，所述第二类型(T2)对应于包括按离航航向(TRK)偏移、随后基本垂直于所述跑道(22)的区段、和基本90°的转弯的目视进近轨迹；以及

+第三类型(T3)，所述第三类型(T3)对应于包括按离航航向(TRK)偏移、随后基本在90°至180°之间的转弯、基本平行于所述跑道(22)的区段、和基本180°的转弯的目视进近轨迹。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括用于确定所述跑道(22)周围的操纵区域的步骤(160)。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括用于估计目视进近轨迹的至少一个点处的至少一个航空变量的步骤(150)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在目视进近轨迹的相应点处估计的每个航空变量选自包括如下变量的群组：目视进近轨迹的所述相应点与目视进近轨迹的另一点之间的距离、剩余燃料量、通行日期和所述飞行器(10)的速度。

11.一种包括计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括软件指令，当计算机执行所述软件指令时实现根据权利要求1或2所述的方法。

12.一种电子飞行管理系统(20)，所述系统(20)用于管理飞行器(10)在目视进近阶段飞往跑道(22)的飞行，并且包括：

-获取模块(24)，所述获取模块(24)用于获取横向目视进近轨迹参数的值的集合和垂直目视进近轨迹参数的值的集合中的至少一个集合，

-指定模块(26)，所述指定模块(26)用于根据与用户的交互来指定目视进近轨迹参数的所述值中的至少一个值，

-计算模块(28)，所述计算模块(28)用于计算根据所述横向目视进近轨迹参数的值的横向目视进近轨迹(30)和根据所述垂直目视进近轨迹参数的值的垂直目视进近轨迹(32)中的至少一个轨迹，以及

-生成模块(34)，所述生成模块(34)用于根据横向目视进近轨迹(30)和/或垂直目视进近轨迹(32)来生成飞往所述跑道(22)的目视进近轨迹。

13.根据权利要求12所述的系统(20)，其中，所述系统(20)还包括显示模块(36)，所述显示模块(36)用于在显示屏幕(16)上显示所述目视进近轨迹。

14.根据权利要求13所述的系统(20)，其中，所述显示模块(36)还用于显示表示所述飞行器(10)相对于所述目视进近轨迹的位置的符号。