ES2908842T3 - Método para el control autónomo de un vehículo aéreo y sistema correspondiente - Google Patents

Método para el control autónomo de un vehículo aéreo y sistema correspondiente Download PDF

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Winfried Lohmiller
Lars Schöpfer
Hugo Heusinger
Werner Kleih
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Abstract

Método para el control autónomo de un vehículo (50) aéreo, en donde un operador de vuelo comanda el vehículo (50) aéreo, que comprende las etapas de: medir (S1) datos de vuelo y/o sistema del vehículo (50) aéreo; realizar (S2) una evaluación de una condición de vuelo del vehículo (50) aéreo basándose en los datos medidos y basándose en al menos un criterio de decisión; y, expedir (S3) al menos un comando de control autónomo, si, como resultado de la evaluación de la condición de vuelo, el vehículo (50) aéreo está en peligro; en donde el al menos un comando de control autónomo expedido comprende al menos uno de: un comando de ruta de emergencia que selecciona una ruta de emergencia, en donde la ruta de emergencia permite que el vehículo aéreo aterrice lo antes posible; un comando de ruta de colisión que selecciona una ruta de colisión, en donde la ruta de colisión permite que el vehículo aéreo vaya al siguiente lugar de colisión accesible; un comando de ruta alternativa que selecciona una ruta alternativa, en donde la ruta alternativa se prepara con respecto a órdenes de tareas aéreas cambiadas, objetivos de misión cambiados u órdenes de coordinación de espacio aéreo cambiadas; o un comando de ruta de aproximación y aterrizaje que selecciona una ruta de aproximación y aterrizaje; en donde la evaluación de la condición de vuelo del vehículo aéreo se realiza a través de un sistema de alerta de tráfico y evitación de colisiones del vehículo aéreo; en donde los datos medidos del vehículo aéreo incluyen datos de vuelo del vehículo aéreo y datos del sistema del vehículo aéreo, y en donde los datos relativos a al menos uno de: altitud, velocidad aérea, velocidad respecto a tierra, trayectoria de vuelo del vehículo aéreo, parámetros de las condiciones climáticas, temperatura del aire, o velocidad del viento, se usa como los datos de vuelo del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo; y en donde al menos una de: información de salud de los motores, información de salud de un ordenador de control de vuelo, o información de salud de otras unidades del vehículo aéreo, se usa como los datos del sistema del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para el control autónomo de un vehículo aéreo y sistema correspondiente
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para el control autónomo de un vehículo aéreo y a un sistema correspondiente.
Estado de la técnica
El documento US 2012/0203450 A1 describe una aeronave no tripulada, un sistema de aviación no tripulado y un método para evitar colisiones durante la operación de vuelo de una aeronave no tripulada. La aeronave no tripulada, tal como se describe ahí, incluye un sistema de propulsión y sustentación y un sistema de control de vuelo que tiene una unidad de control de vuelo, un sistema de navegación y un sistema actuador. La unidad de control de vuelo tiene una unidad de piloto automático. La unidad de control de vuelo, tal como se describe ahí, calcula los comandos de control utilizando datos del sistema de navegación y/o la unidad de piloto automático, que pueden transmitirse al sistema actuador para actuar el sistema de sustentación y propulsión. Se proporciona una conexión entre el sistema de advertencia de colisión y la unidad de piloto automático para iniciar una maniobra de evitación de obstáculos por parte de la unidad de piloto automático con la ayuda de los datos para evitar colisiones.
En la aviación tripulada, el operador de vuelo, FO, o el piloto en comando, PIC, recibe una advertencia o aviso en función del cual decide qué hacer, p. ej. también sobre la experiencia y/o el manual de vuelo. Las reacciones apropiadas en condiciones de fallo dependen de la conciencia situacional del operador de vuelo y están sujetas a decisiones humanas. Los sistemas aéreos no tripulados existentes, UAS, sencillamente siguen su plan de vuelo en función de procesos predefinidos automatizados que no consideran el estado actual del vehículo aéreo.
La patente europea EP 1462898 A2 describe como controlar un conjunto de parámetros de control de vuelo que se consideran especialmente esenciales. Este documento también describe la expedición de una condición de alarma mayor con respecto a un fallo del motor en caso de que al menos un parámetro del motor disminuya por debajo de un valor umbral, por ejemplo, si el motor se para. Además, se describe que el nivel de temperatura, el nivel de presión y las revoluciones por minuto son otros parámetros del motor que pueden desencadenar dicha condición de alarma.
Compendio de la invención
Puede existir la necesidad de proporcionar métodos de control mejorados para vehículos aéreos. El objeto de la invención es proporcionar un método para el control autónomo de un vehículo aéreo y proporcionar un sistema para realizar este método.
Este objeto se consigue mediante un método para el control autónomo de un vehículo aéreo y un sistema para llevar a cabo este método según las reivindicaciones independientes.
La invención está definida por las reivindicaciones anejas.
En detalle, se proporciona un método para el control autónomo de un vehículo aéreo, en donde un operador de vuelo comanda el vehículo aéreo, que comprende las etapas de: medir datos de vuelo y/o del sistema del vehículo aéreo; realizar una evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo basándose en los datos medidos y basándose en al menos un criterio de decisión; y expedir al menos un comando de control autónomo, si como resultado de la evaluación de la condición de vuelo, la seguridad de vuelo del vehículo aéreo está en peligro.
Además, se proporciona un sistema para llevar a cabo este método que comprende: una unidad de detección de datos, que está diseñada para medir datos de vuelo y/o del sistema del vehículo aéreo; una unidad de evaluación, que está diseñada para evaluar la condición del vuelo o del sistema del vehículo aéreo basándose en los datos medidos y basándose en al menos un criterio de decisión; y una unidad de comando, que está diseñada para expedir al menos un comando de control autónomo si como resultado de la evaluación, la seguridad de vuelo del vehículo aéreo está en peligro.
La idea básica de la invención puede apreciarse en que se proporciona un procedimiento definido para fallos múltiples, propagación de fallos y degradación del estado del vehículo aéreo durante el tiempo de vuelo. El objetivo del método para el control autónomo de un vehículo aéreo es proporcionar en cualquier caso un comportamiento predecible según la normativa con el nivel de seguridad adecuado.
Un beneficio de la invención lo proporciona el hecho de que el operador de vuelo está en comando del vehículo aéreo siempre que la condición de vuelo del vehículo aéreo esté en funcionamiento seguro y no haya peligro según una evaluación de la situación del vuelo. De manera ventajosa se proporciona un sistema autónomo avanzado capaz de eliminar la necesidad de pilotaje humano a bordo.
En condiciones de vuelo que amenazan peligro, no solo hay una advertencia para el operador de vuelo, sino también una reacción autónoma del sistema de control autónomo, p. ej. en situaciones que afectan la seguridad de manera inmediata, mientras que el operador de vuelo tiene una capacidad de anulación.
Otro beneficio lo proporciona el hecho de que el método proporciona medios para hacer frente con seguridad a escenarios de emergencia y colisión controlada. Se proporciona la conciencia situacional sobre el estado y la salud del sistema para la correcta toma de decisiones. El comportamiento autónomo del sistema en situaciones de peligro o fallo sigue siendo predecible para el operador de vuelo, para la gestión del tráfico aéreo y para terceros.
Se toman en consideración fallos adicionales o eventos externos para maximizar la seguridad de la aeronave o la seguridad de terceros. El método es aplicable para aeronaves con un solo piloto si el único piloto ya no es físicamente capaz de volar la aeronave y permite reducir y/o hacerse cargo de partes de la carga de trabajo del piloto.
Según la invención, el al menos un comando de control autónomo expedido comprende un comando de ruta de emergencia y/o un comando de ruta de colisión y/o un comando de ruta alternativa y/o un comando de ruta de aproximación y aterrizaje. Según una realización de la invención, el al menos un comando de control autónomo comprende adicionalmente procedimientos de go around y/o cambio vertical de elevación. Esto permite de manera ventajosa adaptar el plan de vuelo.
Según otro ejemplo de realización de la invención, el al menos un comando de control autónomo es verificado por un segmento terrestre del vehículo aéreo y/o el operador de vuelo antes de que se transmita al segmento aéreo. Esto permite mejorar la previsibilidad de la trayectoria de vuelo real.
Según otro ejemplo de realización de la invención, como el al menos un criterio de decisión se utiliza una altitud de seguridad mínima, una altitud de seguridad máxima, una velocidad aérea mínima segura o una velocidad aérea máxima segura del vehículo aéreo.
Otros desarrollos y realizaciones ventajosos de la presente invención son objeto de las reivindicaciones dependientes. Cabe señalar que las realizaciones de la invención se describen con referencia a diferentes materias. En particular, algunas realizaciones se describen con referencia a reivindicaciones de tipo de aparato, mientras que otras realizaciones se describen con referencia a reivindicaciones de tipo de método.
Sin embargo, un experto en la materia deducirá de lo anterior y de la siguiente descripción que, a menos que se indique lo contrario, además de cualquier combinación de características pertenecientes a un tipo de materia, también se considera descrita con esta solicitud cualquier combinación entre características relacionadas con diferentes materias.
Los aspectos definidos anteriormente y otros aspectos, características y ventajas de la invención también pueden derivarse de los ejemplos de realizaciones que se describirán a continuación y se explican con referencia a ejemplos de realizaciones. La invención se describirá con más detalle a continuación con referencia a ejemplos de realizaciones, pero a los que no se limita la invención.
Breve descripción de los dibujos
Una apreciación más completa de la invención y las ventajas asociadas a la misma se entenderá más claramente con referencia a los siguientes dibujos esquemáticos, que no están a escala, en donde:
la Figura 1 muestra un diagrama de flujo de un método para el control autónomo de un vehículo aéreo según una realización de ejemplo de la invención;
la Figura 2 muestra un sistema para el control autónomo de un vehículo aéreo según otro ejemplo de realización de la invención; y
La Figura 3 muestra un espacio aéreo a través del cual vuela el vehículo aéreo para explicar la invención.
Descripción detallada de una realización preferida
La ilustración en los dibujos es solo esquemática. Cabe señalar que, en figuras diferentes, elementos o etapas similares o idénticos están provistos de los mismos signos de referencia.
Los datos del sistema del vehículo 50 aéreo pueden comprender datos del sistema del enlace de datos y del segmento terrestre. La expresión "en donde un operador de vuelo comanda el vehículo 50 aéreo" tal como se usa en la presente memoria significa que el comando del vehículo 50 aéreo puede ser realizado por uno o dos o incluso más operadores de vuelo en general. Sin embargo, la invención también puede realizarse si, por cualquier motivo, temporalmente, por poco tiempo, es decir, varios minutos, o por mucho tiempo, es decir, todo el vuelo o varias horas, ninguno de los operadores de vuelo está disponible o no está disponible el número previsto de operadores de vuelo.
Los términos ruta 23 de colisión o lugar 15 de colisión no significan necesariamente que el vehículo 50 aéreo se dañe al aterrizar. Un lugar 15 de colisión podría ser cualquier superficie de terreno adecuada, p. ej. un área de estacionamiento vacía o un área vacía de tierra cultivable.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un método para el control autónomo de un vehículo 50 aéreo según un ejemplo de la invención. El Método para el control autónomo del vehículo 50 aéreo, en donde un operador de vuelo, FO, comanda el vehículo 50 aéreo, comprende las etapas de medir S1 vuelo y/o datos del vehículo aéreo, realizar S2 una evaluación de una condición de vuelo del vehículo 50 aéreo basándose en el vuelo y/o datos del sistema medidos y basándose en al menos un criterio de decisión y expidiendo S3 al menos un comando de control autónomo, si, como resultado de la evaluación de la condición de vuelo, el vehículo 50 aéreo está en peligro.
La arquitectura del diagrama de flujo del método se muestra en la figura 1. Se compone de varios bloques, denominados etapas o tareas, que se distribuyen en diferentes capas de funcionamiento, tal como el nivel de aplicación, el control de bajo nivel, el nivel de procesamiento de datos y el nivel de hardware.
Ha de entenderse que la secuencia de las etapas descritas anteriormente es meramente de ejemplo. La invención se aplica a vehículos 50 aéreos no tripulados, UAVs, pero también se puede aplicar a aeronaves tripuladas con un solo piloto si el único piloto ya no es físicamente capaz de volar la aeronave y se necesita un vuelo autónomo seguro o sencillamente para reducir la carga de trabajo del único piloto.
Para el caso de aeronaves tripuladas, todo es aplicable excepto la colisión controlada, es decir, un aterrizaje controlado en cualquier terreno adecuado, que no implica necesariamente daño al vehículo 50 aéreo. El siguiente principio general es aplicable para UAVs típicos: El operador de vuelo está en comando del vehículo 50 aéreo, AV, siempre que la cadena de comando y control, C&C, entre el vehículo 50 aéreo y el segmento terrestre del vehículo aéreo esté en buen estado. Sin embargo, las reacciones autónomas se implementan y realizan para situaciones que afectan la seguridad de manera inmediata, p. ej. maniobra vertical u horizontal de Detección y Evitación, S&A, mientras que el operador de vuelo tiene una capacidad de anulación, p. ej. apagando un sistema de evitación de colisiones de tráfico, TCAS, como ajuste por adelantado o mediante un botón de anulación dedicado, como excepción al principio de control humano.
Además, las reacciones autónomas se pueden implementar y realizar para situaciones que impactan la seguridad de manera inmediata, p. ej. desviaciones verticales debido a condiciones de fallo o eventos externos especiales, mientras que el operador de vuelo tiene una capacidad de anulación como excepción del control humano. Por ejemplo, un goaround autónomo, que es un aterrizaje abortado del vehículo 50 aéreo que está en la aproximación final, mientras que el operador de vuelo tiene una capacidad de anulación mediante un botón de anulación dedicado que está conectado al sistema 200, p. ej. mediante un enlace de datos.
El sistema 200 a bordo está equipado con un microcontrolador, sensores y actuadores y dispositivos de comunicación que permiten una funcionalidad completa para el control autónomo.
El piloto en comando u operador de vuelo del vehículo 50 aéreo tendrá la autoridad final en cuanto a la disposición de la aeronave mientras esté en comando. Cuando el operador de vuelo expide un comando, el comando será verificado por el segmento terrestre del vehículo aéreo y el vehículo 50 aéreo.
En modo automático, el vehículo 50 aéreo puede ser guiado en el espacio y en el tiempo mediante un plan de vuelo, FP. En este modo, la actitud, la velocidad y la trayectoria 101 de vuelo del vehículo 50 aéreo podrían estar totalmente controladas por el sistema 200. No se necesita ninguna entrada del operador de vuelo más que para cargar o modificar el plan de vuelo requerido.
Cuando el plan de vuelo se carga en el vehículo 50 aéreo, se realiza una verificación con los datos almacenados en una base de datos aeronáutica. Esta verificación asegura que el plan de vuelo sea seguro al verificar que las coordenadas de la pista sean correctas, que las altitudes del plan de vuelo sean superiores a las altitudes mínimas de seguridad, MSA, que la trayectoria de aproximación del plan de vuelo sea correcta; en comparación con los datos correspondientes almacenados en la base de datos. Además, la transmisión de datos a través de las interfaces relevantes está protegida por medio de una verificación de redundancia cíclica, CRC. Partes de estas verificaciones también podrían implementarse en tierra en el segmento 40 terrestre del vehículo aéreo.
En modo semiautomático en condiciones nominales, es decir, sin fallos, el vehículo 50 aéreo es guiado por los comandos del operador de vuelo. Con este tipo de control, el operador de vuelo comanda los parámetros del bucle externo como la altitud, el rumbo y la velocidad del aire del vehículo 50 aéreo y determina la trayectoria 101 de vuelo del vehículo 50 aéreo. El sistema de gestión del vehículo aéreo, AVMS, puede instalarse en el vehículo 50 aéreo y hace funcionar los controles del vehículo aéreo para lograr los valores de parámetros de bucle exterior comandados.
El plan de vuelo puede contener todas las fases del vuelo desde la calle de rodaje inicial, p. ej. una trayectoria en un aeropuerto que conecta pistas y aeródromos con rampas, hangares, terminales y otras instalaciones, hasta la parada final del vuelo. Un plan de vuelo válido podría estar disponible en el sistema 200 de control del vehículo 50 aéreo en cualquier momento después de la carga inicial.
El operador de vuelo tiene la responsabilidad de asegurar que el vehículo 50 aéreo siga el plan de vuelo en modo automático. Si el operador de vuelo detecta desviaciones no intencionadas, realiza acciones correctivas en modo semiautomático.
La figura 2 muestra un sistema 200 para el control autónomo de un vehículo aéreo según otra realización de ejemplo de la invención. El sistema 200 puede comprender una unidad 210 de detección de datos, una unidad 220 de evaluación y una unidad 230 de comando.
La unidad 210 de detección de datos podría diseñarse para medir datos de vuelo y/o del sistema del vehículo aéreo. La unidad 210 de detección de datos puede ser un sistema de cámara, un sensor de velocidad aérea, un sensor de velocidad respecto a tierra, un sistema de navegación por satélite basado en el espacio que proporciona información de ubicación y hora, o un sistema para evitar colisiones de aeronaves.
La unidad 210 de detección de datos puede usar la información de estado y salud de todos los sistemas de la aeronave (y segmento terrestre) como, p. ej. motores, ordenadores de control de vuelo, navegación, actuadores, tren de aterrizaje u otras unidades del vehículo 50 aéreo. Los datos del sistema cubren el estado de salud de estos sistemas, cubriendo la información sobre fallos del sistema, p. ej. fallo del primer motor, fallo del segundo motor y otras unidades del vehículo 50 aéreo.
La unidad 210 de detección de datos podría incluir además sensores de velocidad angular para todos los tres ejes, acelerómetros a lo largo de todos los tres ejes, una brújula magnética de tres ejes, sensores de radar, sensores infrarrojos y sensores de presión diferencial y absoluta.
La unidad 220 de evaluación podría diseñarse para evaluar el vuelo o la condición del sistema del vehículo 50 aéreo basándose en los datos medidos y basándose en al menos un criterio de decisión. La unidad 220 de evaluación y/o la unidad 230 de comando podría ser un controlador lógico programable.
Por ejemplo, la unidad 230 de comando está diseñada para expedir al menos un comando de control autónomo si, como resultado de la evaluación, el vehículo aéreo está en peligro.
Un sistema 51 de control de vuelo puede comprender enlaces de conexión y los mecanismos operativos necesarios para controlar la dirección de vuelo de una aeronave. El sistema 51 de control de vuelo podría comprender el sistema de control autónomo del vehículo 50 aéreo.
El vehículo 50 aéreo puede ser controlado además por un segmento 40 terrestre de vehículo aéreo. El segmento 40 terrestre de vehículo aéreo puede comprender un elemento de control de misión, MCE, y un elemento de lanzamiento y recuperación, LRE.
La figura 3 muestra un espacio 100 aéreo a través del cual vuela el vehículo 50 aéreo para explicar la invención. La figura 3 ilustra un vehículo 50 aéreo, en particular un UAS, que es volado a través de un ordenador de misión que se carga con un plan de misión antes de cada vuelo.
El plan de vuelo contiene al menos una ruta 21 nominal, que corresponde a una ruta preparada con respecto a las órdenes de tareas aéreas, ATO y/u órdenes de coordinación del espacio aéreo, ACO, desde el inicio del rodaje inicial hasta el extremo final incluyendo el rodaje y las rutas alternas de rodaje. Las rutas 21 nominales pueden ser parte del plan de vuelo, FP, en el segmento aéreo y en el segmento terrestre. Como ruta activa se puede seleccionar cualquier tipo de ruta y se puede usar como la ruta actualmente seguida por el vehículo 50 aéreo.
El plan de vuelo para el vehículo 50 aéreo incluye los siguientes tipos adicionales de rutas, también rutas a los lugares de aterrizaje, que se utilizarán si el plan de vuelo nominal que contiene al menos una ruta 21 nominal ya no es factible: rutas 22 alternativas, subrutas 25 de aproximación y aterrizaje, comando y control, C&C, rutas 26 perdidas, rutas 24 de emergencia o rutas 23 de colisión. Una pérdida C&C puede referirse a una pérdida de una cadena de C&C, incluyendo el enlace de comunicación entre el vehículo 50 aéreo y el segmento 40 terrestre (figura 2).
Las rutas 22 alternativas son rutas solicitadas por el operador de vuelo y se preparan con respecto a las órdenes de tareas aéreas, ATO, cambiadas p. ej. cambios en los objetivos de la misión, o con respecto a cambios en las órdenes de coordinación del espacio aéreo, ACO. Las rutas 22 alternativas podrían ser solo una parte de la planificación de la misión en el segmento terrestre.
Las subrutas 25 de aproximación y aterrizaje son subrutas que normalmente se siguen desde el punto de referencia de aproximación inicial, IAF, hasta el punto de parada para cada pista del aeródromo 11 nominal y los aeródromos 12 alternativos. Las subrutas 25 de aproximación y aterrizaje pueden incluir los correspondientes procedimientos de go around.
Una ruta 26 de pérdida de comando y control puede definirse como una ruta utilizada por el vehículo 50 aéreo de forma autónoma o si es seleccionada por el operador de vuelo en caso de una pérdida completa de la cadena de comando y control del sistema verde. La ruta 26 de pérdida de comando y control podría terminar en el aeródromo 11 nominal o en el aeródromo 12 alternativo.
Una ruta 24 de emergencia podría definirse como una ruta utilizada de forma autónoma o si es seleccionada por el operador de vuelo que permite aterrizar lo antes posible en caso de problemas con el segmento aéreo.
Una subruta 23 de colisión podría definirse como una subruta que permite ir al siguiente lugar 15 de colisión accesible. Esto solo es aplicable a los UAVs para realizar una colisión controlada.
El plan de vuelo puede incluir los siguientes tipos de lugares de aterrizaje conectados a las rutas anteriores: un aeródromo 11 nominal y/o un aeródromo 12 alternativo. Un aeródromo 11 nominal puede definirse como un aeródromo desde donde el segmento aéreo, AS, es operado bajo condiciones nominales en cuanto a despegue y aterrizaje automáticos, ATOL, fases de salida y/o llegada. El aeródromo 11 nominal puede estar ubicado en el territorio nacional o en una plataforma de despliegue.
Un aeródromo 12 alternativo puede definirse como un aeródromo utilizado a petición del operador de vuelo si lo autoriza el control de tránsito aéreo y/o cuando es imposible aterrizar en el aeródromo 11 nominal para el destino debido a un fallo del aeródromo 11 nominal, por lo que el segmento aéreo está en buen estado. Un sistema de aterrizaje en tierra podría estar disponible en el aeródromo 12 alternativo. El aeródromo alternativo también podría ser un aeródromo en el que una aeronave podría aterrizar después de experimentar una condición anormal o de emergencia en ruta.
Un aeródromo 13 de emergencia podría definirse como un aeródromo utilizado si el segmento aéreo tiene un mal funcionamiento y se requiere que el vehículo 50 aéreo aterrice lo antes posible sin poder llegar al aeródromo 11 nominal y/o al aeródromo 12 alternativo. El aeródromo 13 de emergencia puede no estar equipado con un sistema de aterrizaje en tierra y el aeródromo 13 de emergencia puede estar diseñado y construido para otros fines.
Un lugar 15 de colisión podría definirse como una ubicación en tierra utilizada para una colisión controlada del segmento aéreo cuando no hay un lugar de aterrizaje accesible para el vehículo 50 aéreo en estas áreas, se pueden evitar víctimas en tierra. Se realiza una colisión del vehículo 50 aéreo dentro de los lugares de colisión si ocurren fallos que impiden que el sistema de control de vuelo mantenga el vehículo 50 aéreo en una posición controlable y maniobrable hasta el impacto del vehículo 50 aéreo en tierra.
Un plan de vuelo del vehículo 50 aéreo incluirá información sobre los siguientes elementos que la autoridad de control de tránsito aéreo correspondiente considere pertinentes: Identificación de la aeronave del vehículo 50 aéreo, reglas de vuelo y tipo de vuelo, número y tipos de aeronave y categoría de turbulencia de estela, equipamiento, aeródromo de salida, tiempo fuera calzos estimado, velocidades de crucero, niveles de crucero, ruta a seguir por el vehículo 50 aéreo, aeródromo de destino y tiempo total estimado de misión transcurrido, aeródromos alternativos, autonomía de combustible, número total de personas a bordo del vehículo 50 aéreo, equipamiento de emergencia y supervivencia y más información.
Como una reacción autónoma, es decir, como el al menos un comando de control autónomo, el vehículo 50 aéreo puede seleccionar cuál de las trayectorias 101 de vuelo planificadas previamente en el plan de vuelo se selecciona y vuela. Las desviaciones del plan de vuelo debido a condiciones de fallo o eventos externos especiales pueden estar restringidas solo a vertical, p. ej. nivel de altitud, y no horizontal debido a la previsibilidad. Son recuperados de manera autónoma por el vehículo 50 aéreo. Las desviaciones del vehículo 50 aéreo debidas a maniobras de S&A para evitar colisiones también pueden ser horizontales o laterales.
El operador de vuelo puede modificar el vuelo planificado mediante la carga de un plan de vuelo modificado o mediante la expedición de un comando directo. Se recomienda un código de transpondedor especial para este fallo. La modificación del plan de vuelo está acordada a nivel mundial por la Organización de Aviación Civil Internacional.
Principalmente hay dos formas de activar una pérdida de C&C o ruta de emergencia/colisión: primera opción, se realiza una activación autónoma por parte del vehículo 50 aéreo, basándose en posición y segmento aéreo, AS, datos de estado y salud utilizando el plan de vuelo. La segunda opción está dada por una activación manual por parte del operador de vuelo mediante comandos dedicados mediante un comando directo dedicado "nueva ruta activa" para activar la ruta 21 nominal o la ruta 22 alternativa o la ruta 26 de pérdida de C&C o la ruta 24 de emergencia o la ruta 23 de colisión.
Sin embargo, el piloto en comando, PIC, puede volar manualmente la aeronave en cualquier momento, ya sea en respuesta al control de tráfico aéreo, ATC, instrucciones o para acomodar tareas ad-hoc o por cualquier motivo. Sin embargo, cualquiera que sea el modo en que se vuele, el UAS sigue siendo extremadamente predecible.
La introducción de la función de colisión, que es completamente automática y solo utiliza un conjunto mínimo de sistemas y funciones que se necesitan para realizar una colisión controlada (sensor para actuación de la cadena más el suministro de energía eléctrica e hidráulica (de emergencia), solo se utiliza para vehículos no tripulados. Para vehículos tripulados, esta función de colisión se elimina o se reemplaza por una función de aterrizaje de emergencia fuera de un área de aeropuerto, p. ej. en un campo llano. Todas las trayectorias de vuelo (semiautomáticas o automáticas) serán definidas por el operador de vuelo de tal manera que una colisión en área despejada, p. ej. los lugares 15 de colisión, o lugar de aterrizaje es accesible a menos que una desviación sea esencial para la ejecución de la misión.
Todas las trayectorias de vuelo (semiautomáticas o automáticas) serán definidas por el operador de vuelo de tal manera que siempre se pueda llegar desde el espacio de terminación a un lugar de colisión de zona despoblada o despejada, donde se pueda esperar razonablemente que no se produzcan víctimas mortales, con las siguientes características: una altitud mínima del cono de planeo a los lugares de colisión del área despoblada o despejada, donde el cambio de viento solo se considera para viento fuerte, una limitación de distancia cilíndrica al lugar de colisión y la superficie del terreno será considerada por el operador de vuelo.
Las desviaciones de este procedimiento solo se permiten cuando es operacionalmente esencial. Para trayectorias de vuelo a baja altitud (incluidos el despegue y el aterrizaje), no es necesario definir lugares de colisión. En cambio, el operador de vuelo se asegurará de que la duración de los vuelos a baja altura se mantenga lo más corta posible para la misión prevista.
La función de colisión controlada se activa de forma autónoma (bajo pérdida de C&C) si ya no se puede llegar a los lugares de aterrizaje de manera segura, p. ej. debido a: fallo doble del motor, la batería de respaldo es la última fuente de energía eléctrica restante, fallo crítico de combustible doble, de modo que el lugar de aterrizaje ya no está en el intervalo, el sistema de control ambiental, ECS, primario y secundario se pierde o hay más problemas.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Método para el control autónomo de un vehículo (50) aéreo, en donde un operador de vuelo comanda el vehículo (50) aéreo, que comprende las etapas de:
medir (S1) datos de vuelo y/o sistema del vehículo (50) aéreo;
realizar (S2) una evaluación de una condición de vuelo del vehículo (50) aéreo basándose en los datos medidos y basándose en al menos un criterio de decisión; y,
expedir (S3) al menos un comando de control autónomo, si, como resultado de la evaluación de la condición de vuelo, el vehículo (50) aéreo está en peligro;
en donde el al menos un comando de control autónomo expedido comprende al menos uno de:
un comando de ruta de emergencia que selecciona una ruta de emergencia, en donde la ruta de emergencia permite que el vehículo aéreo aterrice lo antes posible;
un comando de ruta de colisión que selecciona una ruta de colisión, en donde la ruta de colisión permite que el vehículo aéreo vaya al siguiente lugar de colisión accesible;
un comando de ruta alternativa que selecciona una ruta alternativa, en donde la ruta alternativa se prepara con respecto a órdenes de tareas aéreas cambiadas, objetivos de misión cambiados u órdenes de coordinación de espacio aéreo cambiadas; o
un comando de ruta de aproximación y aterrizaje que selecciona una ruta de aproximación y aterrizaje;
en donde la evaluación de la condición de vuelo del vehículo aéreo se realiza a través de un sistema de alerta de tráfico y evitación de colisiones del vehículo aéreo;
en donde los datos medidos del vehículo aéreo incluyen datos de vuelo del vehículo aéreo y datos del sistema del vehículo aéreo, y
en donde los datos relativos a al menos uno de:
altitud,
velocidad aérea,
velocidad respecto a tierra,
trayectoria de vuelo del vehículo aéreo,
parámetros de las condiciones climáticas,
temperatura del aire, o
velocidad del viento,
se usa como los datos de vuelo del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo;
y en donde al menos una de:
información de salud de los motores,
información de salud de un ordenador de control de vuelo, o
información de salud de otras unidades del vehículo aéreo,
se usa como los datos del sistema del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo.
2. Método para el control autónomo de un vehículo aéreo, en donde un operador de vuelo comanda el vehículo aéreo, que comprende las etapas de:
medir al menos uno de los datos de vuelo o del sistema del vehículo aéreo;
realizar una evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo basándose en los datos medidos y basándose en al menos un criterio de decisión; y,
expedir al menos un comando de control autónomo, si como resultado de la evaluación de la condición de vuelo, el vehículo aéreo está en peligro;
en donde los datos medidos del vehículo aéreo incluyen datos de vuelo del vehículo aéreo y datos del sistema del vehículo aéreo,
en donde los datos relativos a al menos uno de:
altitud,
velocidad aérea,
velocidad respecto a tierra,
trayectoria de vuelo del vehículo aéreo,
parámetros de las condiciones climáticas,
temperatura del aire, o
velocidad del viento,
se usa como los datos de vuelo del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo;
y en donde al menos una de:
información de salud de los motores,
información de salud de un ordenador de control de vuelo, o
información de salud de otras unidades del vehículo aéreo,
se usa como los datos del sistema del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo;
en donde el al menos un comando de control autónomo comprende un aterrizaje automático del vehículo aéreo; en donde el al menos un comando de control autónomo está planificado previamente en un plan de vuelo para el vehículo aéreo.
3. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el al menos un comando de control autónomo es verificado por al menos uno de un segmento terrestre del vehículo aéreo o el operador de vuelo, antes de que se envíe al segmento aéreo.
4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde se usa una altitud mínima segura, una altitud máxima segura, una velocidad aérea mínima segura o una velocidad aérea máxima segura del vehículo (50) aéreo como el al menos un criterio de decisión.
5. Sistema (200) para el control autónomo de un vehículo (50) aéreo, que comprende:
una unidad (210) de detección de datos, que está diseñada para medir datos de vuelo y/o del sistema del vehículo (50) aéreo;
una unidad (220) de evaluación, que está diseñada para evaluar un vuelo o una condición del sistema del vehículo (50) aéreo basándose en los datos medidos y basándose en al menos un criterio de decisión; y
una unidad (230) de comando, que está diseñada para expedir al menos un comando de control autónomo si como resultado de la evaluación el vehículo (50) aéreo está en peligro;
en donde la unidad de evaluación evalúa la condición de vuelo del vehículo aéreo a través de un sistema de alerta de tráfico y evitación de colisiones del vehículo aéreo;
en donde los datos medidos del vehículo aéreo incluyen datos de vuelo del vehículo aéreo y datos del sistema del vehículo aéreo,
en donde los datos relativos a al menos uno de:
altitud,
velocidad aérea,
velocidad respecto a tierra,
trayectoria de vuelo del vehículo aéreo,
parámetros de las condiciones climáticas,
temperatura del aire, o
velocidad del viento,
se usa como los datos de vuelo del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo;
y en donde al menos una de:
información de salud de los motores,
información de salud de un ordenador de control de vuelo, o
información de salud de otras unidades del vehículo aéreo,
se usa como los datos del sistema del vehículo aéreo para realizar dicha evaluación de una condición de vuelo del vehículo aéreo;
en donde el al menos un comando de control autónomo expedido comprende al menos uno de:
un comando de ruta de emergencia que selecciona una ruta de emergencia;
un comando de ruta de colisión que selecciona una ruta de colisión;
un comando de ruta alternativa que selecciona una ruta alternativa; o
un comando de ruta de aproximación y aterrizaje que selecciona una ruta de aproximación y aterrizaje;
en donde la ruta de emergencia, la ruta de colisión, la ruta alternativa y la ruta de aproximación y aterrizaje están planificadas previamente en un plan de vuelo para el vehículo aéreo.
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