自動地保護飛行器以防與地面碰撞的風險的方法和設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于自動地保護飛行器以防與地面碰撞的風險的方法和設(shè)備。保護設(shè)備(1)包括：單元(2)，單元(2)用于執(zhí)行防止飛行器在相對于地面的給定高度下飛行的保護功能；單元(6)，單元(6)用于確定參數(shù)的當前值，以及至少飛行器的當前位置和飛行器相對于著陸跑道的當前飛行方向偏差；計算單元(7)，計算單元(7)用于在著陸跑道上著陸期間根據(jù)包括所述當前值的數(shù)據(jù)計算當前縱向距離，該當前縱向距離在水平面內(nèi)限定并且對使飛行器進入使保護功能失效的位置而言是必要的；以及檢查單元(9)，檢查單元(9)用于檢查是否滿足取決于當前縱向距離的條件，如果檢查單元(9)判定滿足該條件則自動地使保護功能失效。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用于自動地保護飛行器以防與地面碰撞的風險的方法和設(shè)備，該方法 和該設(shè)備使用防止飛行器與地面碰撞的保護功能。
技術(shù)介紹
專利FR 2 986 876描述了用于保護飛行器尤其是運輸機以防與飛過的地形碰撞 的風險的自動的方法。該方法執(zhí)行稱為GCoP( "地面碰撞保護"）的自動保護，該自動保護 使用禁止飛行包絡(luò)線并且該自動保護防止飛行器在一定條件下接觸地面。更確切地說，該 自動保護防止飛行器在相對于地面的給定高度（通常200英尺或250英尺）下飛行。 作為該GCoP保護的一部分，考慮了可能導(dǎo)致CFIT碰撞（"可控飛行撞地"，該術(shù)語 指代不是由于故障或由于飛行器失控而發(fā)生的與地面的碰撞）的非操作情況和緊急情況， 以及使用避免與地面碰撞的禁止飛行包絡(luò)線。可以根據(jù)飛行器的技術(shù)特征及其結(jié)構(gòu)來確定 (由垂直速度和海拔對限定的）禁止飛行包絡(luò)線。 當飛行器處于禁止飛行包絡(luò)線時，生成保護命令（優(yōu)于飛行員的權(quán)限）。特別地， 這些保護命令目的在于自動地控制飛行器的對相同的垂直速度起作用的控制面。這些保護 命令是下述命令，當將所述保護命令應(yīng)用于這些控制面時，飛行器從禁止飛行包絡(luò)線中出 來。 只要激活（或使能）GCoP保護功能以及GCoP保護功能是介入的（也就是說，飛行 器具有在禁止飛行包絡(luò)線中的垂直速度/海拔對），則應(yīng)用保護命令，保護命令用于逐漸地 減小飛行器的下降速率直到例如使飛行器的下降速率降到零垂直速度為止，從而防止飛行 器下降，因此防止飛行器與飛過的地形碰撞。 當不再滿足介入的條件時，解除GCoP保護功能并且機務(wù)人員重新獲得其名義上 的權(quán)限，也就是說，重新考慮機務(wù)人員的命令并且不再考慮保護命令的指示。 在本專利技術(shù)的上下文中，考慮了下述內(nèi)容：-如果滿足了（介入的）特定條件（特別是飛行器進入禁止飛行包絡(luò)線），則如果 保護功能進入了準備自動地執(zhí)行所提供的保護的情況就激活（或使能）保護功能。如果 保護功能沒有處于這種情況，則考慮使保護功能失效使得即使?jié)M足介入的條件也不執(zhí)行保 護；以及 -如果保護功能執(zhí)行所提供的保護，也就是說保護功能確定并且應(yīng)用保護命令，則 保護功能介入。因此，為了能夠介入，保護功能首先必須激活，然后如果滿足特定的條件，則 保護功能介入（以及提供保護）。 可以在一定條件下的著陸期間激活GCoP保護功能。 當已經(jīng)激活GCoP保護功能時，如果飛行器處于允許著陸的情況，特別是如果飛行 器重新獲得朝向著陸跑道的正確的穩(wěn)定飛行路線，則為了避免GCoP保護功能介入，必須使 GCoP保護功能失效以便能夠執(zhí)行著陸。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是確定用于使保護功能失效的條件。本專利技術(shù)涉及自動地保護飛行器 以防與地面碰撞的風險的方法，所述方法包括：至少一個主步驟，所述至少一個主步驟包括 對飛行器執(zhí)行至少一個保護功能，所述保護功能防止飛行器在相對于地面的給定高度下飛 行，所述保護功能能夠被激活和失效。 根據(jù)本專利技術(shù)，該方法還包括：在著陸跑道上著陸期間，至少在保護功能激活時自動 地并且重復(fù)地執(zhí)行的一系列步驟，所述一系列步驟依次包括： a)確定包括與飛行器的飛行有關(guān)的參數(shù)的當前值以及至少一個目標點的多個數(shù) 據(jù)，所述參數(shù)即至少飛行器的當前位置和飛行器相對于著陸跑道的當前飛行方向偏差； b)根據(jù)這些數(shù)據(jù)中的一些數(shù)據(jù)計算當前縱向距離，當前縱向距離在水平面內(nèi)限定 并且對于使飛行器進入使保護功能失效的位置而言是必要的并且充分的；以及 c)檢查是否滿足至少下面的第一條件： XAC+D4. sign (cos ( ΔX)) > XTGT其中： -XAC表示飛行器的當前位置的縱坐標，該縱坐標相對于參考點具有負值并且沿著 陸跑道的縱軸在水平面內(nèi)限定； -sign表不符號函數(shù)； -D4是在步驟b)中計算的當前縱向距離； _△X是飛行器相對于著陸跑道的當前飛行方向偏差；以及-XTGT是取決于所述目標點的目標位置的縱坐標， 所述方法包括另外的步驟，所述另外的步驟包括如果滿足至少第一條件，則使保 護功能失效。 因此，由于本專利技術(shù)，檢查飛行器是否位于距（連結(jié)至著陸跑道的）目標位置的下述 距離處，所述距離足夠使飛行器進入其可以進行著陸的位置。如果飛行器處于這樣的情況， 則使保護功能失效，使得飛行器能夠不再通過保護功能防止靠近地面，以及因此飛行器能 夠在著陸跑道上著陸。 在優(yōu)選的實施例中，步驟c)還包括檢查是否滿足下面的第二條件： XAC < X2 其中，X2表示目標點的最大值，一旦同時滿足所述第一條件和所述第二條件就使 保護功能失效。 此外，在一個優(yōu)選的實施例中，步驟b)包括下述子步驟，所述子步驟包括： bl)計算第一距離D1，第一距離D1沿著陸跑道的縱軸在水平面內(nèi)限定并且表示針 對對準的飛行必須使保護功能失效的最小距離； b2)根據(jù)飛行器的當前位置和當前飛行方向偏差來計算第二距離D2,第二距離D2 沿著陸跑道的縱軸在水平面內(nèi)限定并且表示飛行器將其飛行路線指向目標點所需要的距 離； b3)計算第三距離D3,第三距離D3沿著陸跑道的縱軸在水平面內(nèi)限定并且表示以 接近的裕量來將飛行器在著陸跑道的軸上對準所需的距離；以及 b4)根據(jù)這些第一距離、第二距離及第三距離，使用下面的表達式來計算當前縱向 距離D4,其中，max表示最大值： D4 =max 〇 優(yōu)選地，子步驟bl)包括使用下面的表達式計算第一距離D1 : D1 = (kl.Z0-k2).k3 其中： -kl是預(yù)定的裕量； _k2和k3是預(yù)定的參數(shù)；以及 -Z0是如果保護功能介入，則飛行器能夠飛行的最低高度（通常為200英尺或250 英尺）。 此外，優(yōu)選地，子步驟b2)包括使用下面的表達式計算第二距離D2 :其中， -V是飛行器的速度； _g是重力加速度； _tg是正切并且sin是正弦； -f〇是飛行器的最大傾斜角； _△X是飛行器相對于著陸跑道的當前飛行方向偏差；以及-ΔX 1是著陸跑道與通過飛行器的當前位置和目標位置的直線之間的飛行方向 偏差。 此外，優(yōu)選地，子步驟b3)包括使用下面的表達式計算第三距離D3 : 其中，除了上述參數(shù)之外，ΔX〇是能夠進行安全著陸的相對于著陸跑道的最大飛 行方向偏差。 此外，優(yōu)選地，使用下面的表達式計算著陸跑道與通過飛行器的當前位置和目標 位置的直線之間的飛行方向偏差ΔX1: 如果（XTGT-XAC) > 0,則ΔX1 =arctg(YA(V(XTGT-XAC)); 如果（XTGT-XAC) < 0 且YAC> 0,則ΔX1 = 180+arctg(YA(V(XTGT-XAC)); 如果（XTGT-XAC) < 0 且YAC< 0,則ΔX1 = -180+arctg(YA(V(XTGT-XAC))， 其中： -arctg是反正切；以及 -YAC表示飛行器的當前位置在水平面內(nèi)的橫坐標。 此外，優(yōu)選地，該方法包括另外的步驟，所述另外的步驟包括：計算目標位置的縱 坐標XTGT使得： -只要目標點的縱坐標XI保持大于飛行器的當前位置的縱坐標XAC與預(yù)定最小距 離Xmin的總和，目標位置的該縱坐標XTGT就初始等于目標點的縱坐標XI; -然后，只要目標位置的縱坐標XTGT保持小于預(yù)定最大縱坐標X2,縱坐標XTGT就 等于飛行本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種自動地保護飛行器以防與地面碰撞的風險的方法，所述方法包括：至少一個主步驟，所述至少一個主步驟包括對所述飛行器(AC)執(zhí)行至少一個保護功能，所述保護功能防止所述飛行器(AC)在相對于地面的給定高度(Z0)下飛行，所述保護功能能夠被激活和失效，特征在于，所述方法還包括：在著陸跑道(10)上著陸期間，至少在所述保護功能激活時自動地并且重復(fù)地執(zhí)行的一系列步驟，所述一系列步驟依次包括：a)確定包括與所述飛行器(AC)的飛行有關(guān)的參數(shù)的當前值以及至少一個目標點的多個數(shù)據(jù)，所述參數(shù)即至少所述飛行器(AC)的當前位置(PC)和所述飛行器(AC)相對于所述著陸跑道(10)的當前飛行方向偏差；b)根據(jù)這些數(shù)據(jù)中的一些數(shù)據(jù)計算當前縱向距離，所述當前縱向距離在水平面內(nèi)限定并且對于使所述飛行器(AC)進入使所述保護功能失效的位置而言是必要的并且充分的；以及c)檢查是否滿足至少下面的第一條件：XAC+D4.sign(cos(Δχ))＞XTGT其中：?XAC表示所述飛行器(AC)的所述當前位置的縱坐標，所述縱坐標相對于參考點具有負值并且沿所述著陸跑道(10)的縱軸(L)在所述水平面內(nèi)限定；?sign表示符號函數(shù)；?D4是在步驟b)中計算的所述當前縱向距離；?Δχ是所述飛行器(AC)相對于所述著陸跑道(10)的所述當前飛行方向偏差；以及?XTGT是取決于所述目標點的目標位置的縱坐標，所述方法包括另外的步驟，所述另外的步驟包括如果滿足至少所述第一條件，則使所述保護功能失效。...

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：皮埃爾·法布雷，
申請(專利權(quán))人：空中客車運營簡化股份公司，
類型：發(fā)明
國別省市：法國;FR