CN118212814A - 当飞行器正在机场的航道上滑行时帮助飞行器的飞行员的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于当飞行器正在机场的航道上滑行时帮助飞行器的飞行员的方法和系统。所述系统(1)包括用于至少接收在机场(2)上要由飞行器(AC)遵循的路径(TR)的一部分的单元，用于勘测机场(2)以便能够检测由飞行器(AC)所采用的航道(3，4，5，6)的特性元素(C1至C9，B1至B4)、确定飞行器(AC)相对于检测到的特性元素(C1至C9，B1至B4)的当前相对位置和从中推断至少一个帮助信息项的单元，以及用于当在机场(2)上滑行时通过考虑至少这个帮助信息项来帮助飞行器(AC)的飞行员的单元，这个帮助能够根据多个不同的、或多或少自动化的帮助模式来实现。

Description

当飞行器正在机场的航道上滑行时帮助飞行器的飞行员的方 法和系统

技术领域

本发明涉及用于当飞行器正在机场的航道(traffic lane)上滑行时帮助飞行器的飞行员的方法和系统。

背景技术

在本发明的上下文中，机场的航道被理解为跑道(旨在供飞行器着陆和/或起飞)或尤其被飞行器用来遵循(follow)跑道和停机区之间的路径的机场的另一滑行道。

本发明更特别地应用于在机场的这样的航道上滑行的阶段。

当前，不存在完全帮助在机场上滑行的飞行器的飞行员以帮助他或她按照要求遵循路径的认证功能。

因此，具有使得有可能在“滑行”类型的行驶阶段中帮助飞行器的飞行员的解决方案可能是有用的。

发明内容

本发明的一个目的是要提供这样的解决方案。为了完成这个，本发明涉及用于当飞行器正在机场的航道上滑行时帮助飞行器的飞行员的方法。

根据本发明，所述方法至少包括以下步骤：

-监控步骤，其由监控单元实现，至少以：勘测机场，以便能够检测机场的(由飞行器采用的)航道的至少一个特性元素；确定飞行器相对于检测到的特性元素的当前相对位置；并从中推断至少一个所谓的帮助信息项；以及

-帮助步骤，其由至少一个帮助单元实现，至少以当飞行器正在机场上滑行时通过至少考虑所述帮助信息项来帮助飞行器的飞行员(以便使飞行器遵循路径)。

该方法在“滑行”类型行驶阶段实现。

因此，在滑行阶段期间，所述方法能够帮助飞行器的飞行员以帮助他或她使飞行器遵循分配给它的路径(航向或路线)，这种帮助能够根据多种不同的帮助模式(或多或少自动化，也就是说要求来自飞行器的飞行员的更多或更少的干预，如本文中下面所指定的)中的一种来实现。

有利地，监控步骤包括数据接收步骤，所述数据接收步骤包括至少一个里程计步骤，其至少用来实现视觉里程计，以便至少确定飞行器的位置(并且一般确定其动态)，尤其是使得有可能获得飞行器的所述当前相对位置。

优选地，所述方法还包括由接收单元实现的路径接收步骤，其用于至少接收由飞行器在机场上要遵循的路径的一部分。有利地，路径接收步骤包括接收至少表示路径的所述部分的下列信息项之一：

-要由飞行器遵循的航向；

-要由飞行器遵循的路线。

有利地，监控步骤包括数据接收步骤，所述数据接收步骤包括以下步骤中的至少一个：

-光学检测步骤，其包括：成像子步骤，其至少用来拍摄飞行器外部的环境的图像；和图像处理子步骤，其至少用于处理在所述成像子步骤中拍摄的图像中的至少一些图像，以便检测在所述经处理的图像之一中表示的与航道相关的至少一个特性元素；

-里程计步骤，其至少用来实现视觉里程计，所述视觉里程计至少用来确定飞行器的移动(位置和速度)；

-雷达检测步骤，其至少用来检测提供有用于在航道上滑行的涂层的区域和没有用于滑行的任何涂层的区域之间的界限(limit)。

此外，有利地，监控步骤包括以下步骤中的至少一个：

-数据接收步骤，其包括从飞行器的以下数据源中的至少一个接收位置信息：惯性参考系统、卫星定位系统、里程表、转速计、光电传感器，这个位置信息使得有可能确定飞行器的绝对位置；

-数据处理步骤，其至少用来通过使用来自多个不同数据源的位置信息，确定飞行器的整合绝对位置。

另外，有利地，监控步骤至少包括：

-数据接收步骤，其包括接收与航道的以下特性元素中的至少一个相关的数据：

·航道的中心线；

·航道的至少一条边缘线；

·提供有用于在航道上滑行的涂层的区域和没有用于滑行的任何涂层的区域之间的至少一个界限；以及

-数据处理步骤，其至少用于处理在数据接收步骤中接收的数据，以便确定飞行器相对于特性元素的当前相对位置，并且如果必要的话，则推断飞行器相对于要遵循的路径的当前偏差，所述当前偏差表示帮助信息项。

此外，有利地，监控步骤至少包括：

-数据接收步骤，其包括接收与一个或多个特性元素相关的数据，所述特性元素包括对应于地面上的停止标志的强制性特性元素，所述一个或多个特性元素与机场的跑道的滑行等待位置相关；以及

-数据处理步骤，其至少用来根据在数据接收步骤中接收的数据和来自空中交通管制的可能授权，确定用来进入到跑道上的授权或禁止，所述授权或所述禁止表示帮助信息项。

在优选实施例中，监控步骤使用机场的动态地图(“动态机场地图”)。

此外，在第一实施例中，帮助步骤至少包括至少用来在飞行器的驾驶舱中呈现(尤其是显示)驾驶帮助和/或地面导航帮助信息(例如经由平视型显示器或低头型显示器)的(信息呈现)步骤。

此外，在第二实施例中，作为上述第一实施例的变型或补充，帮助步骤包括用于实现飞行器的至少部分自动驾驶的至少一个步骤。

在这个第二实施例中，帮助步骤可以根据(实施例的)四个不同变型之一来执行。有利地，帮助步骤包括：

-在第一变型中，航向保持子步骤，其至少用来使飞行器自动保持在接收步骤中接收的要遵循的航向；

-在第二变型中，直线遵循子步骤，其至少用来使飞行器自动遵循在接收步骤中接收的直线；

-在第三变型中，直线遵循和速度管理子步骤，其用来既使飞行器自动遵循在接收步骤中接收的直线又自动管理飞行器速度；以及

-在第四变型中，自动驾驶子步骤，其至少用来实现飞行器的自动驾驶以遵循在接收步骤中接收的路线。

本发明还涉及一种用于当飞行器正在机场的航道上滑行时帮助飞行器的飞行员的系统。

根据本发明，所述帮助系统(旨在安装在飞行器上)至少包括：

-监控单元，其被配置成：勘测机场，以便能够检测机场的航道的至少一个特性元素；确定飞行器相对于检测到的特性元素的当前相对位置；并且从中推断至少一个所谓的帮助信息项；以及

-所谓的帮助单元，其被配置成当飞行器在机场上滑行时通过至少考虑所述帮助信息项来帮助飞行器的飞行员(以便使飞行器遵循路径)。

有利地，监控单元包括至少一个里程表，所述至少一个里程表至少用来实现视觉里程计，以便至少确定飞行器的位置，使得尤其有可能获得飞行器的所述当前相对位置。

优选地，所述帮助系统包括接收单元，其被配置成至少接收飞行器在机场上要遵循的路径的一部分。

本发明还涉及一种飞行器，特别是运输飞机，其包括至少一个帮助系统，诸如本文中上面所描述的帮助系统。

附图说明

附图将给出如何可以实现本发明的良好理解。在这些图中，相同的参考表示类似的元件。

图1是根据本发明特定实施例的帮助系统的框图。

图2是装备有帮助系统的飞行器正在其上滑行的机场的一部分的透视示意视图。

图3示意性地图示根据本发明的特定实施例的帮助方法的主要步骤。

具体实施方式

图1中示意性表示并且使得有可能图示本发明的系统1旨在装备飞行器AC，特别是运输飞机。

这个系统1(其嵌在飞行器AC上，如在图2中非常示意性地表示的)旨在帮助飞行器AC的飞行员，尤其是当飞行器AC正在机场2的航道上滑行时，如图2的示例中那样。

在本发明的上下文中，如图2中所表示的，机场2的航道对应于：

-跑道，诸如跑道3和4，其旨在供飞行器起飞和/或着陆；

-或者滑行道，诸如滑行道5和6，其允许飞行器在机场2上行进，尤其是遵循用于起飞或着陆的跑道(诸如跑道3或4)和停机区(未表示)之间的路径(通过滑行)。

在图2的示例中，飞行器AC在滑行道5上行驶至跑道3。

如本文中下面所指定的，本发明的实现的一些模式使用：

-所谓的特性元素，其涉及机场的航道，并且在下面的描述中由参考Cn标识，n是整数；和/或

-所谓的特性元素，其涉及滑行道的滑行等待位置Pi(i是整数)，并且在下面的描述中由参考Bm标识，m是整数。滑行等待位置Pi是飞行器AC在进入到相邻跑道中之前在其等待(停止)的滑行道的点，如图2中对于滑行等待位置P1、P2和P3所图示的。

作为非限制性的说明，图2表示特性元素Cn的示例和特性元素Bm的示例。

因此，更具体地说，在图2的示例中，滑行道5提供有例如以黄色的中心线C1(或中心轴)，并且它在任一侧上由例如也以黄色的双航道边缘线C3和C4横向划界。图2还示出滑行道6的中心线C2和跑道3的中心线C9，以及提供有用于滑行的涂层的区域(即，跑道3)和没有任何这样的涂层的区域Z1、Z2之间的线C5和C6。

此外，在图2的示例中，对于跑道3的滑行等待位置P1，还表示的是：

-地面上的停止标志B1，其表示强制性特性元素；

-地面上的辅助标志B2；

-与地面上的停止标志B1相关联的灯光指示器B3；以及

-指示面板B4。

如图2的示例中那样，在飞行器AC的滑行阶段期间，系统1在飞行器AC上是活动的。

如图1中所表示的，所述系统1包括：

-接收单元7，其被配置成至少接收机场2上的要由飞行器AC遵循的路径TR的一部分(图2)；

-监控单元8，其经由链路17链接到接收单元7并且被配置成：

·勘测机场2，以便能够根据设想的实施例检测由飞行器AC采用的航道5的至少一个特性元素，即，至少一个特性元素Bm(m是整数)和/或至少一个特性元素Cn(n是整数)，如本文中下面所指定的；

·确定飞行器AC相对于检测到的特性元素Bm和/或相对于检测到的特性元素Cn的当前相对位置；以及

·从中推断至少一个所谓的帮助信息项；以及

-帮助单元9，其经由链路10链接到监控单元8并且被配置成当飞行器AC正在机场2上滑行时，通过至少考虑所述帮助信息项(从监控单元8接收)来帮助飞行器AC的飞行员。

接收单元7被配置成使得有可能将数据(DATA表示“数据输入装置”)输入到系统1中，并且尤其是至少表示路径TR的一部分的以下信息项之一：要由飞行器AC遵循的航向或要由飞行器AC遵循的路线。在图2的示例中，正好在飞行器AC的当前位置前面的路径TR的一部分是与对应于滑行道5的中心线的特性元素C1重合的直线。因此，在这个示例中，路径TR的一部分对应于与中心线C1重合的直线(并且例如表示要由飞行器AC遵循的路线的一部分)，或者对应于与所述中心线C1沿着其定向的航向相对应的航向。

监控单元8包括数据源集合11，其允许系统1接收关于飞行器AC的外部环境的数据。集合11包括本文中下面所指定的数据源，飞行器AC通常已经装备有所述数据源。

监测单元8还包括数据处理装置12(PROCESS1表示“数据处理装置”)，其被配置成执行本文中下面指定的不同的处理操作和计算。数据处理装置12链接到集合11的不同数据源。

在特定实施例中，数据源集合11包括光学检测系统13，优选为视觉检测系统。

如图1中所表示的，经由链路14链接到数据处理装置12的这个光学检测系统13包括：

-成像装置15(IMAG表示“成像装置”)，其被配置成拍摄飞行器AC外部的环境的图像；以及

-图像处理装置16(PROCESS2表示“图像处理装置”)，其被配置成处理由成像装置15拍摄的图像中的至少一些，尤其是以便当这个特性元素Cn或Bm(在本文中下面指定)被表示在经处理的图像中的至少一个图像上(也就是说其的表示位于图像上)时，如果必要的话，检测特性元素Cn(n是整数)或Bm(m是整数)。

优选地，成像装置15在可见光中拍摄图像，并且系统13然后对应于视觉检测系统。作为变型，它还可以从具有其他波长的辐射中拍摄图像，例如在红外线中，尤其是在降低的可见度的情况下拍摄图像。

此外，图像处理装置16实现本文中在下面指定的以下技术中的至少一种：

-使用人工智能的技术；

-图像处理技术。

此外，在特定实施例中，如图1中所表示的，集合11还包括里程表18(ODOM表示“里程表”)，所述里程表18经由链路19链接到数据处理装置12，并且被配置成实现视觉里程计，尤其是以便以正常方式确定飞行器AC的移动或动态(位置和速度)。

此外，在特定实施例中，集合11包括雷达20，所述雷达20经由链路21链接到数据处理装置12，并且被配置成检测提供有用于滑行的涂层的区域和没有任何这样的涂层的区域(诸如图2的区域Z1、Z2)之间的界限(诸如图2的界限C5、C6)，如本文中下面所指定的。

此外，在特定实施例中，监控单元7还包括数据源S1，…，Si(DATA1，…，DATAi表示“数据源”)的集合22，i是整数。这个集合22包括以下通常的数据(或信息)源S1至Si中的至少一个，飞行器AC通常已经装备有所述数据(或信息)源：

-惯性参考系统；

-卫星定位系统；

-里程表；

-转速计；

-光电传感器，其例如可以对应于光学检测系统13。

此外，在这个特定实施例中，数据处理装置12(其经由链路23链接到集合22)被配置成使用来自所述数据源S1至Si中的至少一个的至少一个(位置)信息项来确定飞行器的所谓绝对位置。

在特定实施例中，数据处理装置12使用来自集合22的若干个数据源S1至Si的数据(或信息)来确定整合的相对位置。

此外，在特定实施例中：

-集合11的数据源中的至少一个被配置成生成本文中下面所指定的与航道的以下特性元素Cn中的至少一个相关的数据：

·航道的中心线；

·航道的边缘线；

·提供有用于滑行的涂层的区域和没有这样的涂层的区域之间的界限；以及

-数据处理装置12被配置成处理从集合11的数据源接收的这些数据，以便确定飞行器相对于特性元素Cn的当前相对位置，并且如果必要的话，推断飞行器相对于要遵循的路径TR的当前偏差，所述当前偏差表示帮助信息项。

此外，在另一特定实施例中：

-集合11的数据源中的至少一个被配置成接收与一个或多个特性元素Bm(与对应于机场的跑道的航道的滑行等待位置相关)相关的数据，所述特性元素Bm包括对应于地面上的停止标志的强制性特性元素，以及可能的以下特性元素中的一个或多个：

-地面上的辅助标志；

-灯光指示器；

-指令标志或面板；以及

-数据处理装置12被配置成根据从集合11的数据源接收的这些数据和来自空中交通管制的可能授权来确定用来进入到跑道上的授权或禁止，所述授权或所述禁止(用来进入跑道)表示帮助信息项。

此外，在第一实施例中，帮助单元9包括信息呈现装置24(INFORM表示“信息呈现装置”)。这个信息呈现装置24被配置成在飞行器AC的驾驶舱中呈现一个或多个帮助信息项，即，驾驶帮助和/或地面导航帮助信息。值得注意的是，这样的帮助信息可以使飞行员意识到关于飞行器的情形，特别是飞行器相对于要遵循的路径的情形。在优选实施例中，信息呈现装置24包括飞行器的至少一个标准显示装置，其能够经由平视型显示器和/或低头型显示器呈现帮助信息。信息呈现装置24还可以包括飞行器的标准装置，其用来在驾驶舱中以声音消息的形式呈现(发布)帮助信息。

此外，在第二实施例中，作为所述第一实施例的变型或补充，帮助单元9包括帮助系统25，所述帮助系统25被配置成实现飞行器AC的至少部分自动驾驶。

在这个第二实施例中，帮助单元9的帮助系统25包括以下装置之一：

-在第一变型中，保持装置26，其被配置成使飞行器自动保持要遵循的航向；

-在第二变型中，遵循装置27，其被配置成使飞行器自动遵循直线；

-在第三变型中，遵循和管理装置28，其被配置成既使飞行器自动遵循直线又自动管理飞行器的速度；或者

-在第四变型中，自动驾驶装置29，其被配置成实现飞行器的自动驾驶以遵循路线。

尽管出于简化附图的目的，在图1中示意性地表示四个帮助装置26、27、28和29，但是帮助单元9的帮助系统25仅包括这些帮助装置26、27、28和29中的一个(ASSIT1至ASSIT4表示《帮助装置》)，这取决于在系统1中实现的变型实施例。

因此，系统1可以经由信息呈现装置24实现信息呈现和/或经由帮助系统25实现帮助(或多或少自动化)。

因此，如本文中在下面将更详细描述的，在飞行器AC的滑行阶段期间，系统1能够帮助飞行器AC的飞行员使所述飞行器AC遵循它必须遵循的路径(航向或路线)。

在本发明的上下文中，由系统1实现的帮助尤其对应于以下类型的帮助之一：

-在速度和以直线遵循方面对飞行员的帮助；

-在速度和轨迹遵循方面(直线和转弯)对飞行员的帮助；以及

-完全自动化的帮助。

如本文中上面所描述的，系统1旨在实现如本文中在下面参考图3所表示的帮助协助方法P。

所述方法P包括以下步骤：

-路径接收步骤E1，其由接收单元7(图1)实现，至少以至少接收机场2上的要由飞行器AC遵循的路径TR的一部分(图2)；

-监控步骤E2，其由监控单元8实现，至少以：勘测机场2，以便能够检测由飞行器AC所采用的航道5的至少一个特性元素；确定飞行器AC相对于检测到的特性元素的当前相对位置；并从中推断至少一个帮助信息项；以及

-帮助步骤E3，其由帮助单元9实现，至少以当飞行器在机场滑行时通过至少考虑在监控步骤E2中推断的所述帮助信息项帮助飞行器的飞行员。

当飞行器AC处于滑行阶段时，系统1被激活并且方法P被实现。(用于方法P的实现的系统1的)这种激活是自动执行的，系统1具有如何实现滑行阶段的自动和标准知识。此外，系统1在滑行阶段结束时被去激活。这种去激活由飞行员通过致动系统1的去激活元件(未示出)或者自动或手动执行。

接收步骤E1包括使用接收单元7接收至少指示要遵循的路径TR的一部分的信息项，也就是说至少指示飞行器从其当前位置必须遵循的路径TR的所述部分。这个信息项可以对应于航向或路线。

为了完成这个，在特定实施例中，接收单元7被配置成在路径接收步骤E1中，通过经由借助于数据传输链路接收的对应消息直接从空中交通管制ATC接收路线或者通过使用如本文中下面所指定的语音转录从空中交通管制中执行旨在针对飞行器飞行员的音频消息的(进入授权)提取，将路线插入(或输入)到系统1中。

此外或作为变型，接收单元7被配置成允许飞行员在路径接收步骤E1中手动地将要遵循的路径(路线或航向)插入(或输入)到系统1中，并且还修改已经输入到系统1中的路径。

在优选实施例中，方法P使用机场的标准动态地图。

此外，在优选实施例中，监控步骤E2至少包括：

-数据接收步骤E2A，其用来接收尤其与由飞行器AC所采用的航道的至少一个特性元素相关的数据；以及

-数据处理步骤E2B，其用来处理在数据接收步骤E2A中接收的数据，并确定至少一个帮助信息项。

数据接收步骤E2A包括由光学检测系统13实现的光学检测步骤E2A1。这个光学检测步骤E2A1包括：

-由成像装置15实现的成像子步骤，其用来拍摄飞行器AC外部的环境的图像。成像装置15以通常的方式提供飞行器外部和前方的场景的2D图像，并且在可见光谱中或红外光谱中这样做(尤其是在低可见度的情况下)；以及

-由图像处理装置16实现的图像处理子步骤，其用来处理在所述成像子步骤中拍摄的图像中的至少一些，以便当特性元素表示在经处理的图像中的至少一个上时，如果必要的话，检测这个特性元素。

光学检测步骤E2A1被实现成检测在监控步骤E2的实现中可能被考虑的所有特性元素(视觉)。

为了实现光学检测步骤E2A1，飞行器AC装备有一个或多个成像装置15(即，优选相机)，以在飞行器AC正滑行的同时拍摄(或捕获)外部环境的图像(在成像子步骤中)，并向成像装置16提供捕获的图像。

在第一变型实施例中，图像处理子步骤实现使用人工智能的技术。在这个第一变型中，结合在图像处理装置16中的一个或多个人工智能算法使用图像作为输入，并且如果必要的话，检测和定位图像中的特性元素的表示。可以使用各种人工智能方法，包括“机器学习”和/或“深度学习”技术。

在优选实施例中，其中图像处理装置16基于使用机器学习系统的人工智能，机器学习使用预先收集的数据以用于学习，所述数据表示各种情形和符合由在机场上行进的飞行器可能遇到的那些情形的情形。为了完成这个，相机安装在一架或多架飞行器上。这些相机与由系统1所使用的那些相机相同，或者起码具有与由系统1所使用的那些相机接近的技术特性。此外，这些相机在与系统1的相机的那些位置相同的位置或尽可能靠近的位置处安装在这个飞行器或这些飞行器上。当一架或多架适当装备的飞行器正在机场滑行时拍摄图像，并存储所拍摄的图像。然后收集存储的图像中的所有图像。针对不同和变化的亮度条件(例如白天、夜间等)以及不同和变化的天气条件(例如晴天、下雨、下雪等)，在不同的机场上进行成像，以便考虑由装备有系统1的飞行器可能遇到的主要情形和条件中的所有。这样收集的图像中的所有图像被图像处理装置16的人工智能的学习系统使用。

不同的基于人工智能的处理技术可以提供所寻找的信息。作为说明，可以引用的示例包括：

-物体检测。在这种情况下，如果特性元素表示在图像中，人工智能算法检测到它，并将其在图像中进行空间定位。这些操作可以通过利用标准和机器学习算法尤其考虑几何形状、颜色、对称性和其他这样的因素来执行，或者完全通过深度学习算法来实现，所述深度学习算法先前被训练以便找到用于检测物体的最佳特性；

-图像的分割。在这种情况下，图像的每个像素被分类为形成特性元素的一部分或不形成特征元素的一部分，并且如果特性元素在图像中被表示，则与这个特性元素相关的像素中的所有像素使得有可能检测它并定位它。

在第二变型实施例中，图像处理子步骤实现标准的所谓图像处理技术。

已知的是图像处理技术使用滤波器和标准信号处理技术来处理图像的像素，以便恢复图像中的兴趣点和几何信息，以便检查图像中是否示出特性元素，并且如果必要的话，在图像中对其进行空间定位。

此外，在第三备选实施例中，图像处理子步骤实现使用人工智能的技术(诸如上面描述的技术)和图像处理技术(诸如上面也描述的图像处理技术)两者。

成像装置15的校准(内在和外在参数)然后使得系统1的图像处理装置16有可能确定飞行器AC相对于检测到的特性元素的相对位置。

在考虑的每个成像时刻，一个或多个相机拍摄新的图像，所述图像然后被处理。因此，可以通过考虑飞行器相对于特性元素的连续位置来获得飞行器的轨迹。

由光学检测系统13实现的光学检测步骤E2A1可以尤其用于检测地面上的线，如本文中下面所指定的。它们的具体特性(例如它们的宽度、它们的颜色、与涂层形成对比的连续线)可以帮助检测它们和遵循它们。

此外，在优选实施例中，数据接收步骤E2A还包括里程计步骤E2A2。这个里程计步骤E2A2使用里程表18来实现，以执行视觉里程计，以便至少确定飞行器AC的位置，并且更全面地确定飞行器AC的移动(或动态)，即，位置和速度两者。

借助于由一个或多个标准光学传感器(或视觉传感器)捕获的移动，视觉里程计使得有可能估计飞行器AC的位置和方向。

在特定实现中，至少由里程表18执行的里程计(视觉)步骤E2A2包括以下连续操作a)至f)：

a)使用安装在飞行器AC上的至少一个光学传感器获取连续图像；

b)对获取的每个图像执行预处理(例如消除失真或滤波)；

c)检测当前图像中的特性(例如角、线、突出点)，使其对应于(连续图像中的)先前图像以构建光流；

d)消除光流场中的任何异常值；

e)根据光流估计光学传感器的移动；以及

f)根据光学传感器的移动和根据光学传感器的已知外在校准参数，估计飞行器的移动(位置和速度)。

为了完成这个，里程表包括一个或多个用于获取连续图像的光学传感器和至少一个处理单元(结合在图1的里程表18中或者形成数据处理装置12的一部分)，所述处理单元被配置成实现上述操作b)至f)。

这样估计的飞行器的位置和/或移动用于在数据处理步骤E2B中帮助确定帮助信息项。数据处理步骤E2B被配置成处理这些位置数据，以便确定飞行器AC的绝对位置(也就是说，飞行器AC在机场2上的如此清楚限定的位置)和/或飞行器AC相对于特性元素的相对位置。

此外，在特定实施例中，数据接收步骤E2A还包括检测步骤E2A3，所述检测步骤E2A3包括以下操作：

-使用雷达20检测提供有用于在所使用的航道(例如图2的示例中的滑行道5)上滑行的涂层的区域和没有用于滑行的任何涂层的区域Z1、Z2之间的界限C5、C6(图2)；以及

-确定当前相对位置，即(这样检测的)这个界限C5，C6相对于飞行器AC的当前位置的相对位置。

在数据处理步骤E2B中，由数据处理装置12(经由链路21)接收并使用这样的当前相对位置信息项。

这个信息允许数据处理装置12检查飞行器AC是否正确地定位(即，居中)在航道5上。

除了在步骤E2A1和E2A2中的至少一个中获得的信息(尤其是位置信息)之外，这个信息还可以被数据处理装置12用来确定整合的当前相对位置，这使得有可能提高飞行器的当前相对位置的精度。

此外，在特定实施例中，监控步骤E2还包括数据接收步骤E2C，所述数据接收步骤E2C包括从集合22(图1)的数据源S1至Si中的至少一个接收飞行器的位置数据。

优选地，在这个第二数据接收步骤E2C中，系统1从飞行器AC的集合22的以下数据源中的至少一个接收位置数据：

-惯性参考系统；

-卫星定位系统；

-里程表；

-转速计；

-光电传感器。

在特定实施例中，数据处理步骤E2B被配置成处理在数据接收步骤E2C中接收的位置数据，以便确定飞行器AC的绝对位置，也就是说飞行器AC在机场2上的如此清楚地限定的位置。

此外，在优选实施例中，数据处理步骤A2B实现数据合并操作。，这个数据合并操作合并在数据接收步骤E2C中从集合22的至少两个不同数据源接收的数据。这种标准类型的数据合并操作使得有可能整合所接收的数据，并且尤其是获得特别精确的绝对位置。

此外，在特定实施例中，在监控步骤E2中：

-数据接收步骤E2A包括接收与机场2的航道的至少一个特性元素Cn相关的数据，并且尤其是与由飞行器所采用的航道5的至少一个特性元素Cn相关的数据；以及

-数据处理步骤E2B处理在数据接收步骤E2A中接收的数据，以便确定飞行器AC相对于这个特性元素C1的当前相对位置，并且如果必要的话，推断飞行器相对于要遵循的路径的当前偏差。飞行器AC例如相对于飞行器AC正在其上移动的滑行道5的中心线C1(图2)的这个当前偏差表示帮助信息项，所述帮助信息项将在帮助步骤E3中使用，以帮助飞行器的飞行员，如本文中在下面所指定的。

在这个特定实施例中，与航道相关的一个或多个特性元素Cn包括以下元素之一：

-航道的中心线，诸如滑行道5的中心线C1、跑道3的中心线C9和滑行道6的中心线C2，如图2中所表示的；

-航道的边缘线，诸如图2的滑行道5的边缘线C3和C4；

-在提供有用于在航道上滑行的涂层的区域(滑行道5和6)和没有用于滑行的任何涂层的区域Z1、Z2(图2)之间的界限C5、C6、C7、C8，诸如例如滑行道5的界限C5和C6以及滑行道6的界限C7和C8。

此外，在另一特定实施例中，在监控步骤E2中：

-数据接收步骤E2A包括接收与一个或多个特性元素Bm相关的数据，所述特性元素Bm包括与对应于机场2的跑道3、4(图2)的航道的滑行等待位置P1、P2、P3相关的强制性特性元素B1；以及-数据处理步骤E2B根据在数据接收步骤E2A中接收的数据和来自空中交通管制的可能授权(以本文中下面指定的方式接收)，确定用来进入到跑道3、4上的授权或禁止。

(在数据处理步骤E2B中这样确定的)这个授权或这个禁止表示帮助信息项，所述帮助信息项将在帮助步骤E3中用于帮助飞行器的飞行员，如本文中下面所指定的。

因此，与滑行等待位置Pi相关的特性元素Bm至少包括强制性特性元素B1。这个强制性特性元素B1是地面上的停止标志。它符合对于所有跑道(诸如跑道3和4)强制性的标准模型。通常，它由包括两个直线段30A和30B以及两行虚线30C和30D的集合形成，它们相互平行并垂直于所考虑的跑道的中心线(诸如例如中心线8)，如图2中针对跑道3作为说明所表示的。

在优选实施例中，与滑行等待位置Pi相关的所述一个或多个特性元素Bm还包括下列辅助特性元素中的至少一个，如图2中针对滑行等待位置P1所表示的：

-地面上的帮助标志B2，在滑行等待位置P1之前；

-与滑行等待位置P1的地面上的停止标志(强制性特性元素B1)相关联的灯光指示器B3；

-滑行等待位置P1的指令标志(在地面上)或指令板B4。

诸如灯光指示器B3之类的灯光指示器(当打开时能够发射通常为红色的光)提供关于来自空中交通管制的进入或不进入到相关联跑道3上的授权的视觉信息。它们定位在相关联的跑道3的滑行等待位置P1处，并且操作如下：

-当一个或多个灯光指示器B3打开(发射红光)时，飞行器AC没有用来进入到跑道3上的授权；以及

-当一个或多个灯光指示器B3关闭时，飞行器AC具有用来进入到跑道3上的授权。

然而，在滑行等待位置处的诸如灯光指示器B3之类的灯光指示器并非在所有机场都是强制性的。因此，缺少打开的灯光指示器并不提供关于跑道上潜在侵入情形的任何指示。相反，检测到打开的灯光指示器确认缺少来自空中交通管制的用来进入(穿透(penetrate))到相关联的跑道上的授权。

在图2中，还作为说明示出的是：

-滑行等待位置P2，其旨在用于在进入到跑道3上之前飞行器在滑行道6上滑行；以及

-滑行等待位置P3，其旨在用于在进入到跑道4上之前飞行器在滑行道6上滑行。

关于在数据接收步骤E2A中使用的来自空中交通管制的授权(用来进入到跑道上)，它可以由飞行员手动输入到系统1中，例如使用接收单元7的另一个手动输入(或录入)元件。当在接近相关跑道时已经由空中交通管制通过语音向飞行员传递授权时，飞行员输入授权。

作为变型或附加，在数据接收步骤E2A中使用的来自空中交通管制的授权可以自动输入到系统1中。为此，由接收单元7或系统1中的另一个自动数据输入元件(未示出)自动恢复来自空中交通管制的授权，所述授权经由旨在针对飞行员的语音消息发布。

为了完成这个，在优选实施例中，为了自动恢复这样的授权，接收单元7或这个自动输入元件包括：

-基于人工智能的至少一个标准语音转录算法(STT类型，STT代表“语音到文本”)。这个语音转录算法接收并处理从空中交通管制的旨在针对飞行员传入的通信，并以通常的方式将来自空中交通管制员的每个语音消息转录成文本消息；以及

-至少一个标准信息提取算法，也基于人工智能。这个信息提取算法以通常的方式处理由语音转录算法生成的文本消息(来自空中交通管制)，以从中提取关于用来进入到跑道上的授权的信息。这样提取的授权信息被传递到监控单元8，并且尤其是传递到数据处理装置12(图1)。

接下来，由帮助单元9实现的方法P的帮助步骤E3当飞行器AC在机场2上滑行时通过至少考虑在监控步骤E2中推断的一个或多个帮助信息项来帮助飞行器AC的飞行员。

为了完成这个，在第一实施例中，帮助步骤E3包括至少一个信息呈现步骤E3A。这个步骤E3A在飞行器AC的驾驶舱中使用信息呈现装置24呈现一个或多个帮助信息项(从监控单元12接收)，即，驾驶帮助和/或地面导航帮助信息。

在优选实施例中，信息呈现装置24包括至少一个显示装置，所述显示装置可以经由平视型的标准显示器和/或低头型的标准显示器在飞行器AC的驾驶舱中呈现帮助信息。信息呈现装置24还可以在显示的地图上表示要由飞行器遵循的路径以及飞行器相对于这个路径的位置。

在这个步骤E3A中，在特定变型中，信息呈现装置24也可以在驾驶舱中以声音消息的形式发布帮助信息。

此外，在第二实施例中，作为第一实施例的变型或补充，帮助步骤E3包括用来实现飞行器的至少部分自动驾驶的步骤E3B。

本文中在下面，以非限制性的方式呈现的是用于实现帮助步骤E3的若干种不同的可能变型。这些变型以子步骤E3B1至E3B4的形式呈现，所述子步骤中的每个实现帮助(或多或少自动化)。

在第一特定实施例中，帮助步骤E3B包括航向保持子步骤E3B1。这个子步骤E3B1使飞行器自动保持在接收步骤E1中接收到的要遵循的航向。

为了完成这个，在特定实施例中，保持装置26使用从数据处理装置12接收的帮助信息和尤其是航向偏差，并且它自动控制飞行器的标准驾驶系统(例如通过生成适当的驾驶命令(或指令)并将它们传送给它)，以便消除这个航向偏差，并且因此根据需要保持飞行器的航向。

这个子步骤E3B1根据两种变型(即在同时控制飞行器AC的速度的情况下或者在不同时控制飞行器AC的速度的情况下)中的一种来实现。在同时控制速度的情况下，速度控制经由速度限制器实现，或者通过遵循由飞行员指示(或输入)的速度目标来实现。

在第二特定实施例中，帮助步骤E3B包括直线遵循子步骤E3B2。这个子步骤E3B2使飞行器自动遵循在接收步骤E1中接收的直线。

为了完成这个，在特定实施例中，遵循装置27使用从数据处理装置12接收的帮助信息和尤其是相对于所采用的滑行道5的中心线C1的偏差(图2)，并且它自动控制飞行器的标准驾驶系统(例如通过生成适当的驾驶命令(或指令)并将它们传递给它)，以便消除这个偏差，并且因此根据需要保持飞行器以直线移动。

在特定的实施例中，由飞行器自动遵循直线具有以下特性：

-集合11的数据源中的一个或多个检测至少一条特性线C1、C3、C4(中心线和/或边缘线)和/或提供有用于在航道上滑行的涂层的区域和没有用于滑行的任何涂层的区域Z1、Z2(图2)之间的界限C5、C6，和/或计算飞行器的地面速度(尤其是通过视觉里程计)；

数据处理装置12执行来自集合22的不同数据源(惯性参考系统和/或卫星定位系统和/或里程表和/或转速计和/或光电传感器)的位置数据的合并，以提供飞行器AC在地面上的精确绝对位置；以及

-遵循装置27整合这两种类型的信息以提供横向引导命令(或指令)(给飞行器的驾驶系统)，以便执行飞行器AC在地面上以直线移动的自动遵循。

此外，在第三特定实施例中，帮助步骤E3B包括直线遵循和速度管理子步骤E3B3。这个子步骤E3B3执行由飞行器对在接收步骤E1中接收的直线的自动遵循和飞行器的速度的自动管理两者。

为了完成这个，在特定实施例中，遵循和管理装置28使用从数据处理装置12接收的帮助信息和尤其是相对于所采用的滑行道5的中心线C1的偏差(图2)以及速度指示，并且它自动控制飞行器的标准驾驶系统(例如通过生成适当的驾驶命令(或指令)并将它们传递给它)，以便同时消除这个偏差以及因此根据需要保持飞行器以直线移动，并且适当地适应飞行器的速度。

在特定实施例中，子步骤E3B3具有以下特性：

-系统1使用适当配置的接收单元7，从机场的动态地图(其例如被插入到系统1中或经由接收单元7接收)和从根据来自空中交通管制的指令插入的路线(由飞行员手动或者通过语音合成自动)获得要由飞行器遵循的路线；

-通过使用输入的路线和关于飞行器AC的所有数据，系统1确定并供应速度指令，例如通过要求在转弯前降低速度等；以及

-通过使用输入的路线，系统1确定并供应横向引导指令：

·通过使用集合11的一个或多个数据源来检测特性线C1、C3、C4(中心线和/或边缘线)和/或在提供有用于在航道上滑行的涂层的区域和没有用于滑行的任何涂层的区域Z1、Z2之间的界限C5、C6(图2)；

·通过使用来自集合22的不同数据源(惯性参考系统和/或卫星定位系统和/或里程表和/或转速计和/或光电传感器)的位置数据的合并来提供飞行器AC在地面上的精确绝对位置。

这样获得的速度和横向引导指令(或命令)然后被自动应用于飞行器的标准自动驾驶系统。

此外，在第四特定实施例中，帮助步骤E3B包括自动驾驶子步骤E3B4。这个自动驾驶子步骤E3B4实现飞行器的自动驾驶以遵循在接收步骤E1中接收的路线。

为了完成这个，在特定实施例中，自动驾驶装置29使用从数据处理装置12接收的帮助信息来管理自动应用于飞行器的驾驶(横向引导和速度管理)指令(或命令)。

在特定实施例中，子步骤E3B4具有以下特性：

-系统1使用自动语音转录从机场的动态地图和从根据来自空中交通管制的指令自动插入的路径获得要由飞行器遵循的路线；

-系统1使用由空中交通管制向飞行器飞行员口头给出的指令的自动语音转录来自动获得关于用来进入(或不进入)到跑道上的授权的信息项，并且它经由光学检测来自动检测与对应于机场2的跑道3、4的航道的滑行等待位置P1、P2、P3相关的特性元素B1至B4，以便能够检测滑行等待位置P1、P2、P3，并且授权或不授权飞行器AC进入到跑道3、4上；

-系统1通过使用来自集合22的不同数据源(惯性参考系统和/或卫星定位系统和/或里程表和/或转速计和/或光电传感器)的位置数据的合并来确定飞行器AC在地面上的精确绝对位置；

-根据上述数据，系统1确定并供应速度指令和横向引导指令。

这样获得的速度和横向引导指令(或命令)然后被自动应用于飞行器的标准自动驾驶系统。

如本文中在上面所描述的，系统1和方法P提供了许多优点。特别是：

-它们能够在滑行阶段期间帮助飞行器飞行员，以帮助他或她使飞行器遵循它必须遵循的路径(航向或路线)；以及

-这种帮助可以根据多种不同帮助模式(或多或少自动化的，也就是说要求来自飞行员的更少或更多的干预)中的一种来实现。

Claims (15)

1.一种用于当飞行器正在机场的航道上滑行时帮助所述飞行器的飞行员的方法，

所述方法至少包括以下步骤：

-监控步骤(E2)，其由监控单元(8)实现，至少用来：勘测所述机场(2)，以便能够检测所述机场(2)的航道(3，4，5，6)的至少一个特性元素(C1至C9，B1至B4)；确定所述飞行器(AC)相对于检测到的特性元素(C1至C9，B1至B4)的当前相对位置；并且从中推断至少一个所谓的帮助信息项，所述监控步骤(E2)包括数据接收步骤(E2A)，所述数据接收步骤(E2A)包括至少一个里程计步骤(E2A2)，所述至少一个里程计步骤至少用来实现视觉里程计以便至少确定所述飞行器(AC)的所述位置，使得有可能获得所述飞行器(AC)的所述当前相对位置；以及

-帮助步骤(E3)，其由至少一个帮助单元实现，至少用来当所述飞行器(AC)正在所述机场(2)上滑行时通过至少考虑所述帮助信息项来帮助所述飞行器(AC)的所述飞行员，以便使所述飞行器(AC)遵循路径(TR)。

2.如权利要求1所述的方法，

所述方法另外包括接收步骤(E1)，其由接收单元(7)实现，至少用来至少接收要由所述机场(2)上的所述飞行器(AC)遵循的所述路径(TR)的一部分。

3.如权利要求2所述的方法，

其中，所述接收步骤(E1)包括至少表示所述路径(TR)的所述一部分的下列信息项之一的接收：

-要由所述飞行器(AC)遵循的航向；

-要由所述飞行器(AC)遵循的路线。

4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述数据接收步骤(E2A)还包括以下步骤中的至少一个：

-光学检测步骤(E2A1)，其包括：成像子步骤，其至少用来拍摄所述飞行器(AC)外部环境的图像；和图像处理子步骤，其至少用来处理在所述成像子步骤中拍摄的所述图像中的至少一些图像，以便检测在所述经处理的图像之一中表示的与航道相关的至少一个特性元素；

-雷达检测步骤(E2A3)，其至少用来检测提供有用于在所述航道(3，4，5，6)上滑行的涂层的区域和没有用于滑行的任何涂层的区域(Z1，Z2)之间的界限。

5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述监控步骤(E2)包括以下步骤中的至少一个：

-数据接收步骤(E2C)，其包括从所述飞行器(AC)的以下数据源(S1，Si)中的至少一个的位置信息的所述接收：惯性参考系统、卫星定位系统、里程表、转速计、光电传感器，这样的位置信息使得有可能确定所述飞行器(AC)的绝对位置；

-数据处理步骤(E2B)，其至少用来通过使用来自多个不同数据源的位置信息确定所述飞行器(AC)的整合绝对位置。

6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述监控步骤(E2)至少包括：

-数据接收步骤(E2A)，其包括与所述航道(3，4，5，6)的以下特性元素(C1至C9)中的至少一个相关的数据的所述接收：

·所述航道(3，5，6)的中心线(C1，C2，C9)；

·所述航道(5)的至少一条边缘线(C3、C4)；

·提供有用于在所述航道(5，6)上滑行的涂层的区域和没有用于滑行的任何涂层的区域(Z1，Z2)之间的至少一个界限(C5、C6、C7、C8)；以及

-数据处理步骤(E2B)，其至少用来处理在所述数据接收步骤中接收的所述数据，以便确定所述飞行器(AC)相对于所述特性元素(C1至C9)的所述当前相对位置，并且如果必要的话，推断所述飞行器(AC)相对于要遵循的所述路径的当前偏差，所述当前偏差表示所述帮助信息。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述监控步骤(E2)至少包括：

-数据接收步骤(E2A)，其包括与一个或多个特性元素(B1，B2，B3，B4)相关的数据的所述接收，所述特性元素包括对应于所述地面上的停止标志的强制性特性元素(B1)，所述一个或多个特性元素(B1，B2，B3，B4)与所述机场(2)的滑行等待位置(P1，P2，P3)相关；以及

-数据处理步骤(E2B)，其至少用来根据在所述数据接收步骤(E2A)中接收的所述数据和来自空中交通管制的可能授权来确定用来进入到所述跑道(3，4)上的授权或禁止，所述授权或所述禁止表示所述帮助信息项。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述监控步骤(E2)使用所述机场(2)的动态地图。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述帮助步骤(E3)包括至少一个步骤(E3A)，其至少用来在所述飞行器(AC)的驾驶舱中呈现驾驶帮助和/或地面导航帮助信息。

10.如权利要求1至9中的任一项所述的方法，

其中，所述帮助步骤(E3)包括航向保持子步骤(E3B1)，其至少用来使所述飞行器(AC)自动保持在所述接收步骤(E1)中接收的要遵循的航向。

11.如权利要求1至9中的任一项所述的方法，

其中，所述帮助步骤(E3)包括直线遵循子步骤(E3B2)，其至少用来使所述飞行器(AC)自动遵循在所述接收步骤(E1)中接收的直线。

12.如权利要求1至9中的任一项所述的方法，

其中，所述帮助步骤(E3)包括直线遵循和速度管理子步骤(E3B3)，以便既使所述飞行器(AC)自动遵循在所述接收步骤(E1)中接收的直线，又自动管理所述飞行器(AC)的所述速度。

13.如权利要求1至9中的任一项所述的方法，

其中，所述帮助步骤(E3)包括自动驾驶子步骤(E3B4)，其至少用来实现所述飞行器(AC)的自动驾驶以遵循在所述接收步骤(E1)中接收的路线。

14.一种用于当飞行器正在机场的航道上滑行时帮助所述飞行器的飞行员的系统，

所述系统至少包括：

-监控单元(8)，其被配置成：勘测所述机场(2)，以便能够检测所述机场(2)的航道(3，4，5，6)的至少一个特性元素(C1至C9，B1至B4)；确定所述飞行器(AC)相对于检测到的特性元素(C1至C9，B1至B4)的当前相对位置；并且从中推断至少一个所谓的帮助信息项，所述监控单元(8)包括至少一个里程表(18)，所述至少一个里程表(18)至少用来实现视觉里程计，以便至少确定所述飞行器(AC)的所述位置，使得有可能获得所述飞行器(AC)的所述当前相对位置；以及

-帮助单元(9)，其被配置成当所述飞行器(AC)正在所述机场(2)上滑行时通过至少考虑所述帮助信息项来帮助所述飞行器(AC)的所述飞行员，以便使所述飞行器(AC)遵循路径(TR)。

15.一种飞行器，所述飞行器包括如权利要求14所述的至少一个系统(1)。