CN108630018B

CN108630018B - 用于飞行器的重新接合轨迹调整方法

Info

Publication number: CN108630018B
Application number: CN201810233762.4A
Authority: CN
Inventors: B·达克尔-赖特; D·普瓦松; G·德凯尔; V·萨瓦里
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2038-03-21
Also published as: EP3379200A3; US20180276999A1; CN108630018A; EP3379200A2; FR3064351B1; FR3064351A1; US10854094B2

Abstract

本发明涉及用于飞行器的重新接合轨迹调整方法。本发明的一般领域是用于调整飞行器的飞行计划重新接合轨迹的方法，所述方法在所述飞行器的飞行管理系统(1)中实施。在第一步骤，重新接合轨迹(T_PMC)包括位于制导定位点延伸处的要达到的制导定位点暂留点(PMC)，该定位点被手动地或自动地设置，当通过该定位点暂留点时，不再需要保持所述制导定位点。在第一步骤之前可以为重新接合制导定位点的步骤或者搜索当前的制导定位点轨迹与飞行计划的区段的交叉点的步骤。

Description

用于飞行器的重新接合轨迹调整方法

技术领域

本发明的领域是飞行器导航和制导的领域。更具体地，本发明的领域是在飞行员不得不偏离他或她的初始飞行计划时确定所谓的重新接合轨迹。飞行计划应理解为与飞行器的计划飞行相对应的横向和纵向基准。

背景技术

目前，当飞行员需要暂时偏离他或她的飞行计划时(例如，或者是应空中交通管制的要求，或者是为了应付天气扰动等不可预见的情况)，他或她会通过选择称为“选定的定位点”的制导定位点来中断沿着飞行计划的导航。在这种情况下，沿着飞行计划的预测假设不再忠实可靠地反映飞行的未来进展。具体地，对于航向定位点，将飞行到目的地或飞行器将重新接合飞行计划的未来点的轨迹长度是未知的。它只不过是由这些假设进行的简单估计。现在，飞行员仍然需要关于飞行的继续进行的准确预测。具体地，他或她需要知道当前燃料数量是否仍然足够到飞行结束，或者需要知道他或她抵达的时间如何变化。此外，在飞机降落时，飞行员必须小心地预测飞行器的下降剖面，以遵守程序所规定的下一个高度或速度限制，使得能够在跑道进口前在最低高度稳定，并且可以注意遵守他或她的飞行计划的给定点的到达时间限制，该飞行计划由空中交通管制所规定，以确保飞行器在同一机场进场着陆时的次序。所有这些预测都必须能够依赖尽可能接近于当前操作假设的横向和纵向轨迹假设。当空中交通管制或特定情况要求在航向定位点、或固定高度的水平、或特定速度定位点出现横向偏差时，系统不知道返回飞行计划的假设，所以系统一般无法向飞行员提供与操作有关的指示。

那么，如果飞行员必须恢复他或她的沿着飞行计划的导航，则即使当前制导尚未收敛，轨迹假设也必须使得能够从当前制导定位点转向返回飞行计划的点。如果不能走上这一轨迹，则返回飞行计划的策略往往仍然是飞行员的责任，需要他或她的持续关注，直至再次满足返回沿着飞行计划的自动制导的条件。在繁忙的飞行阶段，当飞行员必须全身心地投入到许多其他通信或监测任务时，这种工作量往往是不合时宜的。

因此，问题是如何向飞行员提供符合飞行员的期望和操作环境的轨迹假设，从而以这样的方式来便于管理飞行和返回沿着飞行计划的制导，或最迟在着陆前实现最终对准和稳定。

目前，沿着飞行计划的预测总是根据简化的和一般不能飞行的假设来计算的，所述假设即从飞行器当前位置立即返回飞行计划，有时返回到不再具有操作相关性的活动段。

为了解决这一问题，就横向偏差来说，提出了各种方法。因此，标题为“自动重新接合飞行器航线的方法(Procédéde rejointe automatique d’une route d’un aéronef)”的申请FR 3031175描述了一种持续的飞行计划重新接合轨迹的计算方法。

可以设想各种重新接合策略，根据飞机的当前航向定位点来给飞行计划的交叉点指定优先权或不指定优先权。在当前航向定位点与飞行计划之间不存在交叉点时，重新接合轨迹根据确定的角度从飞机的当前位置和航向捕获飞行计划的航段之一。例如，根据飞行器的情况，确定的角度可以等于45°或90°。“航段”应理解为飞行计划的单位部分，该飞行计划满足取决于由航段类型规定的策略的边界条件。可能的不同的航段类型由ARINC 424标准定义。这一重新接合轨迹的提出是保持令人满意和协调一致的重新接合轨迹假设的必要先决条件，从而能够通知飞行员在遵循他或她的下降剖面、遵守着陆前的下一个限制或稳定的情况下，到目的地的最可靠的时间和燃料预测。

同样，在相对于飞行计划有竖直偏差的情况下，根据现有技术的飞行管理系统一般能够预测返回飞行计划的竖直剖面。

这些重新接合策略具有共同点：飞行计划重新接合轨迹总是根据飞行器的当前位置尽早返回飞行计划的假设来计算。当由当前制导定位点捕获飞行计划而提出重新接合时，这是因为该定位点构成了从当前位置的最佳重新接合假设。

来源于这些不同方法的轨迹方案可能不适合操作，要么是因为所述轨迹方案比飞行员预想的更早地重新接合飞行计划，要么因为与天气扰动、地形或周围交通保持冲突，甚至因为与飞行器着陆前的限制或稳定不相容。

因此，当前操作环境需要以不同的方式重新接合飞行计划，例如，通过忽略最近的飞行计划部分在更远的距离重新接合飞行计划，或仍然在一定距离、一定时间内保持导航定位点，或者将导航定位点保持一定高度上。只有在此阶段完成后，重新接合才会有效。当前方法无法使飞行员准确地调整重新接合轨迹，使之与这一假设相对应。

从横向来说，如果遵守给定限制需要在重新接合飞行计划之前保持当前定位点航向一定时间，则不向飞行员提出该保持航向。因此，他或她没有操作上令人满意的一套预测。他或她必须保持航向，等待所期望的条件得到满足，然后才能确定和调整飞行计划的重新接合。例如，在进场阶段，飞行员遵循与最终进近轴相反的定位点航向。因此，他或她在做半个转弯着陆之前离开跑道。他或她仍然太接近跑道以及太高或太快，以致于他或她不能立即做半个转弯。因此，他或她的进近轴的立即重新接合并不能为他或她提供用于管理他或她进场着陆的令人满意的假设。没有什么可以清楚地告诉他或她，他或她必须保持他或她的当前航向多久才能在着陆前处于用于稳定的令人满意的条件。他或她必须等待该立即重新接合轨迹变得令人满意。

飞行员仍然负责飞行安全，并可能需要横向地调整提出的返回轨迹。然而，当前选择的横向制导定位点只提供了一个自由度(航向)以进行横向调整。可以证明该自由度对于在操作上获得飞行员所期望的策略轨迹是无效的。

发明内容

根据本发明的轨迹重新接合方法不存在这些缺陷。事实上，不同于根据现有技术的方法，这种方法并不寻求确定最短的重新接合轨迹，而是通过确定其他事情之中要达到的制导定位点暂留点来考虑到其他飞行限制。更具体地说，本发明的主题是用于调整飞行器的飞行计划重新接合轨迹的方法，所述方法在所述飞行器的飞行管理系统中实施，其中，在第一步骤，重新接合轨迹包括位于制导定位点延伸处的要达到的制导定位点暂留点，当通过该定位点暂留点时，不再需要保持所述制导定位点。

有利地，制导定位点暂留点对应于沿着制导定位点的地理点，所述地理点由距离、或由持续时间、或由高度变化或要达到的高度，或者由轨迹与射线(即以地理点和方向定义的半直线)的交点来定义。

有利地，从制导定位点暂留点起计算重新接合轨迹，以这种方式使得所述重新接合轨迹尽早返回至飞行计划。

有利地，由操作人员根据领航或导航限制，对制导定位点暂留点进行手动调整。

有利地，当在给定领航或导航限制的情况下，轨迹长度不适于使用当前的制导定位点暂留点遵循所述轨迹来遵守所述限制时，在第一步骤之前为所述限制的初步解决步骤，制导定位点暂留点被自动地调整。

有利地，在第一步骤之前为制导定位点的重新接合轨迹。

有利地，在第一步骤之前为搜索当前的制导定位点轨迹与飞行计划的区段的交叉点。

有利地，制导定位点为航向定位点。

有利地，所述重新接合定位点航向的步骤包括一组直线段或曲线段，然后是航向定位点的直线暂留段。

有利地，所述重新接合定位点航向的步骤包括至少三个区段：飞行器滚转段、飞行器所跟随的当前航向与定位点航向之间的曲线转弯段以及根据定位点航向的直线段。

有利地，定位点航向由操作人员手动地调整或者根据导航距离限制自动地调整。

有利地，在确定飞行计划的区段时，重新接合轨迹包括两个连续的航向变化，第一个使得能够从定位点航向切换到捕获航向，第二个航向变化使得能够从捕获航向切换到飞行计划区段的航向。

有利地，一旦沿着定位点航向到达定位点暂留点，重新接合轨迹在于直接重新接合飞行计划的指定点。

有利地，制导定位点是竖直坡度定位点或纵向速度定位点或竖直速度定位点。

有利地，自动或手动地确定计算重新接合轨迹的飞行计划的部分。

附图说明

通过阅读以下以非限制性方式给出的描述并且利用附图，将更好地理解本发明，并且其他的优势将变得显而易见，在附图中：

图1表示根据本发明的飞行器的飞行管理系统的框图；

图2表示根据本发明的方法的不同步骤的总体框图；

图3表示在调整定位点暂留点的情况下的这些相同步骤；

图4表示在调整定位点暂留点的情况下的第一重新接合轨迹；

图5表示在调整定位点航向的情况下的方法的步骤；

图6表示在捕获具有特定捕获角度的飞行计划区段时，在自动调整定位点暂留点的情况下的第二重新接合轨迹；

图7表示在某一点重新接合时，在自动调整定位点暂留点的情况下的第三重新接合轨迹；

图8表示在沿着定位点航向捕获时，在自动调整航向的情况下的第四重新接合轨迹；

图9表示在竖直坡度定位点暂留点的情况下，调整为遵守高度限制的竖直重新接合轨迹。

具体实施方式

根据本发明的轨迹调整计算方法由飞行器的飞行管理系统来实施。例如，图1表示这样的飞行管理系统1及其与其他机载系统的交互作用。飞行管理系统由一个或更多个嵌入的电子计算机来操纵。其主要功能是确保对确定的飞行计划的管理10。对飞行计划的管理在于根据来源于飞行计划的信息以及根据来源于飞行器的传感器(具体地，来自于位置装置15或来自于自动驾驶仪16)的一定数量的信息，长期地计算飞行器的轨迹11以及生成一定数量的预测12。预测应被理解为有关飞行的现在或未来的领航或导航参数的值。例如，对关于飞行未来的预测为飞行器着陆前的剩余飞行时间，或在给定的燃料储备的情况下的最大飞行距离。对轨迹的计算以及预测使得能够生成飞行器的制导13，在管理飞行计划时也考虑到了制导信息。

来源于飞行计划管理的这些不同的信息主要通过显示各种领航和导航信息的显示设备或显示器17来传递给用户。

用户可以通过不同的人机接口或“HMI”14来对飞行计划的管理进行干预，从而修改飞行计划。这些接口可以是“KCCU”类型的控制站(KCCU是“键盘光标控制单元(KeyboardCursor Control Unit)”的缩写)，或者“MCDU”类型的控制站(MCDU是“多用途控制和显示单元(Multi-Purpose Control and Display Unit)”的缩写)。这些不同的控制站通常包括字母数字键盘、用于控制图形光标的系统和/或显示屏的系统。也可以使用触摸界面装置，该触摸界面装置放置或不放置在仪表板的显示屏上。

该系统的用户通常是飞行器的驾驶员。然而，该方法可以在无人驾驶飞行器的地面站的环境中实施。在这种情况下，交互和显示在地面站处理，并且相应的选择被发送给飞行器。然后在飞行器上进行制导。根据架构的选择，轨迹可以在地面上计算，然后发送到飞行器上，或者轨迹可以在飞行器上计算，然后下载到地面上以用于向操作人员显示。同样，某些自动调整可以在地面上或飞行器上进行。

最后，这种方法可以在称为“ATC”(“ATC”是“空中交通管制(Air TrafficControl)”的缩写)的用于指导操作人员的空中交通管制地面站中实施，以在这种方法的控制下选择向飞行器给出的指令，从而优化飞行器到达和进场程序中的回避策略或排序策略。

在下文中，术语“飞行员”和“用户”将不加区分地用于表示确保对飞行器飞行进行管理的人类操作人员。

所有根据本发明的用于调整飞行器的飞行计划重新接合轨迹的方法都如图2所示。在该图以及图3和图7中，所述方法的步骤用方框表示，箭头表示不同方框之间的功能连接。这个方法主要包括三种不同类型的步骤，依次为：由飞行员或用户进行选择的步骤、计算步骤和显示步骤。

通过可用的不同的人机接口，飞行员选择、验证或修改下列三个参数之一：

-待遵循的制导定位点；

-待重新接合的飞行计划部分；

-制导定位点暂留点。

由图2中的方框21、22和23来表示这些不同的调整，由方框20来表示交互。

不同的计算步骤在方框24至28中表示。这些步骤如下：

-根据飞行器状态的知识以及根据制导定位点来计算定位点路线(方框24)；

-更新制导定位点暂留距离(方框26)；

-计算重新接合轨迹返回至飞行计划的初始状态(方框25)；

-计算重新接合轨迹(方框27)；

-计算竖直预测(方框28)。

不同的显示步骤在方框29到31中表示。它们包括显示：

-制导定位点路线(方框29)；

-重新接合轨迹(方框30)；

-预测点(方框31)。

根据本发明的方法涉及调整飞行器重新接合飞行计划的轨迹上的制导定位点暂留点。

制导定位点应理解为表示对飞行器的飞行参数设定定位点值，而不管该飞行器的飞行参数是航向、竖直坡度还是速度。作为非限制性示例，图4至图8表示在航向定位点的情况下实施该方法。如图9所示的第二个示例，描述了包括坡度定位点的重新接合轨迹。

制导定位点暂留点应理解为沿着由制导定位点产生的轨迹的点。制导定位点暂留点对应于沿着制导定位点轨迹，或者由距离、或者由持续时间、或者由高度变化或者要达到的高度，或者由轨迹与射线(即以地理点和方向定义的半直线)的交点来定义的地理点。

由于飞行器沿着制导定位点轨迹移动，所以飞行器到制导定位点暂留点的距离随着时间而减小。在其它事情之中，考虑到当前速度和经过的时间，特定函数周期性地更新到定位点暂留点的当前距离。该更新的周期足够短，从而确保了显示的连续性，而没有对飞行员的不利影响。优选地，以到该点的距离相同的速率，甚至更频繁的速率来更新制导定位点轨迹的显示。

当飞行员在定位点暂留点的位置进行交互时，在交互开始时的定位点暂留点的位置被存储。这个存储点称为定位点暂留点历史，它也由沿着制导定位点轨迹的距离来定义。到定位点暂留点历史的距离也会随着时间以同样的方式更新，因此，在取消的情况下，找到的位置会正确地沿着制导定位点放置。这一更新持续进行，包括在飞行员交互期间：飞行员所要求的距离增加和减少将添加到周期性地更新的当前距离值中。

最后，当距离值变为零时，定位点暂留点恢复到其默认距离值。在没有飞行员在距离上的交互情况下，删除定位点暂留点。当定位点暂留点由延迟或高度变化指定时，也可以类似地实现此更新。

图3表示当重新接合轨迹包括制导定位点暂留点时根据本发明的方法。除了在下文说明中详述的标题为“带有限制的计算所需距离(Computation of required distancewith a constraint)”的额外方框32外，该方法包括与图2的框图大致相同的方框。方框23包括用于调整定位点暂留点的两个可能选项。事实上，这种调整可以手动完成或由飞行管理系统自动完成。

图4表示实施了航向定位点暂留点PMC的根据本发明的重新接合轨迹。在给定的时刻，飞行器A位于到航向定位点暂留点PMC距离D处。航向定位点由要跟随的方向与地理北N所形成的角度β来定义。飞行计划中的参考轨迹T_R通过航点W1到W4。飞行器A的轨迹包括两部分。最初，飞行器沿着轨迹T_PMC到达定位点PMC。接下来，从这一点开始，飞行器跟随捕获轨迹T_C，以在位于图4所示的W2和W3点之间的点处恢复参考轨迹。

如前所述，调整定位点暂留点可以手动完成。在定义定位点暂留点时，飞行员可以增加或减少定义该定位点暂留点沿着航向定位点所示轨迹的位置的距离，以便使定位点暂留点沿着航向定位点轨迹移动。为改变这一距离，可以设想各种交互装置：

-在触摸屏上，手指可以用来指定定位点暂留点，然后定位点暂留点可以通过在屏幕上的连续滑动而被移动到它的新位置；

-在配备有KCCU类型的控制站和交互式显示屏的交互式驾驶员座舱中，指针可以放置在定位点暂留点上，然后在KCCU的滚轮上的旋转使得定位点暂留点移动。这种移动的增量可以定义为与导航屏幕的当前显示比例成正比；

-在MCDU类型的接口或配备有按键的等效装置上，可以通过按键响应来选择交互，然后两个专用按键允许到定位点暂留点的距离增加或减小；

-最后，该接口还可以提供距离、飞行时间或高度的输入。

一旦满意的定位了该点，飞行员就会通过专用按键响应或屏幕上的指定来验证其位置。在触摸屏的情况下，这个最后的验证是可选的，拖曳运动后在屏幕上的按压结束可以理解为验证。但是，也可以要求确认，以便取消修改。

如果该点的新位置不适合飞行员，通过不是验证的按键响应或在屏幕上独特的指定，他或她也可以取消修改。在这种情况下，恢复在交互开始时定位点暂留点的位置。如果未定义定位点暂留点，则到定位点暂留点的默认距离为零。

最后，飞行员所应用的距离调整仍然是有界限的：由此产生的距离既不能小于0，也不能超过，例如，飞行员所选择的按比例的在导航屏幕上显示的最大距离。

如前所述，调整定位点暂留点可以自动完成。在某些情况下，从当前航向定位点开始的重新接合轨迹不能提供到指定限制或目的地的令人满意的距离。这一距离可能不足以允许飞行器在着陆前稳定的条件。在这种情况下，所谓的“RDTL”距离(RDTL是“着陆所需距离”(Required Distance To Land)的缩写)与根据重新接合轨迹的到跑道的距离之间的裕度太小。距离也可能太短，以致于下一个高度限制不能以最小推力保持下降坡度。

在其他情况下，飞行员可以手动地设置不必要的远距离定位点暂留点，从而导致不必要的长的降落轨迹长度或所需的飞行持续时间，并可能需要额外推力和无意义的燃料支出。那么可以提出缩短轨迹。在这些不同的情况下，该方法可以自动确定根据需要调整的航向取消选择点。

通过依赖竖直预测，可以确定对轨迹长度ΔD的所期望的修正。长度的这种修改可以直接是所期望的裕度和确保稳定的当前裕度之间的差，或者可以结合高度或时间限制从当前坡度或地面速度推导出来。然后，对到航向定位点暂留点的距离的调整取决于飞行计划的横向重新接合的类型。

图5表示当重新接合轨迹由对制导定位点的调整引起时根据本发明的方法。除了在下文说明中详述的标题为“带有限制的计算所需距离(Computation of requireddistance with a constraint)”的额外方框32外，该方法包括与图2的框图大致相同的方框。方框23包括用于调整制导定位点的两个可能选项。实际上，这种调整可以是手动完成或自动完成。

在第一变体实施方案中，通过修改定位点航向来调整重新接合轨迹。手动调整对应于飞行员向自动驾驶仪输入的航向值，这在飞行器上可以常规地完成。这个值可以用数字方式输入，通过姆指旋轮的旋转来选择，在触摸屏上交互指定，或者借助于图形指针指定，甚至通过控制棒的动作交互修改。

修改后的定位点或者以数字形式显示给飞行员，或者在他或她的导航屏幕或领航屏幕上通过图形指示而显示给飞行员。该定位点应用所产生的轨迹通过定位点路线计算和显示功能显示在导航屏幕上。通过这种方式，飞行员立即看到所应用的定位点的效果。

在自动调整定位点航向的情况下，系统可以显示自动确定的航向，而不修改选定的定位点航向。只要不发生由飞行员进行的手动修改，就可以设想根据自动确定的航向或根据选定的定位点航向来显示重新接合轨迹，飞行员负责将该重新接合轨迹调整到自动确定的航向。在完成了由飞行员进行的手动修改时，与自动调整相对应的航向值可以在航向标尺上保持指示，而重新接合轨迹则根据飞行员手动调整的航向来显示。

在定位点航向不是当前航向时，飞行器必须机动以重新接合航向定位点。在这种情况下，航向定位点轨迹通常包括三个区段：滚转段、当前航向与定位点航向之间的曲线转弯段，然后是根据定位点航向的直线段。转弯半径、滚转段的长度和定位点航向的方向，既考虑到飞行器的速度，也考虑到在飞行器高度上测量的风力的强度和方向。然而，它可以包括一组连续的区段，这组连续的区段在精确考虑到风的影响和飞行器的动力的情况下，近似于飞行器在应用定位点期间的连续位置和方向。

然后，由定位点产生的轨迹在飞行员的导航屏幕上显示给他或她。沿着这条轨迹，放置有一些预测点以及航向定位点暂留点。由航向定位点产生的轨迹必须显示并接近于飞行器将实际飞行的轨迹，从而使沿着该轨迹放置的定位点暂留点构成这样的假设，其足够稳定以作为重新接合轨迹的初始位置，并继续对应于飞行员进行的选择。

在第二变体实施方案中，飞行员要求通过遵循航向定位点轨迹直到找到与飞行计划部分的区段的交叉点，来优先重新接合所期望的飞行计划部分。这使得可以，例如，保持到飞行计划的交叉点的定位点航向，即使另一种形式的重新接合(例如，根据预定角度的重新接合)使得飞行计划能够更接近或更短地重新接合。

在这种情况下，对要重新接合飞行计划部分的每一区段都寻求与航向定位点轨迹的交叉点。如果有数个交叉点，则根据实施方案，选择沿着航向定位点轨迹最接近的交叉点(沿着航向定位点轨迹最接近的交叉点构成最自然选择的交叉点)或者在要捕获的区段列表中最早的交叉点。当后一种解决方案与对要捕获的第一区段的选择相关联时，后一种解决方案更灵活。

如果没有发现交叉点，则可以向飞行员显示警告信息，并以通常的方式计算重新接合轨迹。

一旦根据上述假设执行了计算重新接合轨迹的第一步骤，重新接合轨迹就根据现有的方法继续。例如，标题为“自动重新接合飞行器航线的方法”(Procédéde rejointeautomatique d’une route d’un aéronef)的专利FR 3031175描述了这种类型的过程。然而，用于计算这种重新接合轨迹的假设确实需要与根据本发明的重新接合轨迹管理方法有关的一些调整。它们如下：

-定位点航向是由飞行员定义的航向，或者可以是自动调整以满足限制的航向；

-不使用飞行器的当前位置和方向作为起始位置，而是使用由沿着航向定位点轨迹的定位点暂留点的位置定义的位置和方向以及航向定位点；

-不确定所有飞行计划上的重新接合，而是确定由飞行员所定义的部分上的重新接合；

-如果飞行员选择优先搜索沿着航向定位点轨迹的交叉点，则首先寻找这种重新接合模式，然后再实施其他重新接合形式。

如果定义了定位点暂留点(即，非零定位点暂留距离)，且其距离小于获取定位点航向的滚转段和转弯段的总长度，则用于重新接合轨迹的飞机的初始位置放置于定位点航向获取转弯的末端，从而遵循由飞行员指定的航向。如果必要的话，飞行员负责修改航向定位点，以减少转弯。重新接合轨迹显示在导航屏幕上，以使得飞行员评估所选择的定位点暂留点的影响。同样，预测也沿着这条轨迹计算，并提供给飞行员。这些显示的更新频率可以低于航向定位点的显示频率和定位点暂留点的显示频率，因为这些显示基于当前定位点的执行，因此相对稳定。三秒钟的时间通常被认为足以使飞行员能够在管理飞行时作出他或她的决定。

然后，可以根据飞行管理人员计算出的最新预测，沿着该重新接合轨迹，然后沿着到目的地的飞行计划，来计算飞行器沿着飞行的参数的演变。

具体地，可以通过考虑沿着轨迹的各种速度、高度或时间限制，从目的地开始计算下降剖面，并沿着轨迹计算回到飞行器的位置。

然后，根据每个飞行阶段的逻辑关系，从飞机位置到目的地，对飞机参数进行预测。当飞行器正在爬升或巡航时，根据下降剖面，计算可以在预测的下降开始位置处停止。当飞行器处于下降阶段时，预测将结合下降剖面来考虑飞行器的情况，并确定重新连接，然后确定遵循该剖面到目的地。

最后，可以计算从飞机位置到稳定所需能量的能量减少计算，然后，根据最终进近坡度，计算从稳定高度到跑道进口的能量减少计算。称为RDTL的这个距离，可以与沿着重新接合轨迹从飞机到跑道进口的距离进行比较。这个差异提供了可以显示给飞行员的稳定裕度。

所有这些指示都使得飞行员能够确保他或她的飞行得到准确地遵循，具体地，在考虑到横向重新接合轨迹的情况下确保飞行的下降。

在某些情况下，竖直预测使得能够识别出轨迹长度不足以满足在给定的点上飞行计划的标准：

-由于所需的坡度将超过飞行器的能力或需要过度的加速，因此轨迹长度不足以遵守高度限制，

-轨迹长度不足以减小飞行器的能量，并使飞行器能够以跑道进口上方的最低高度进场所需的速度稳定，

-轨迹长度使得无法在给定点遵守时间限制，或以等价的方式，无法在给定点确保在另一飞行器之后的所期望的时间间隔，

-轨迹长度不符合最佳飞行距离，该最佳飞行距离允许在保持以最小推力飞行的同时遵守高度、速度和时间条件。

对于所有这些标准，都可以确定到需要满足的限制所在的点的所需距离：

-对于高度限制，是指限制水平上的高度误差，除以飞行器可以飞行的坡度，

-对于稳定限制，是指在减至飞行器重量的稳定点上的能量过剩，除以特定剩余能量或“特定过剩功率”，再乘以地面速度，

-对于时间限制，是指在限制处的时间误差乘以地面速度，

-对于使得可以保持以最小推力飞行的最佳距离，必须确定飞行器高度和速度的可调节模型剖面，该可调节模型剖面确保所述最小推力。

这个函数的结果是期望的到给定位点的轨迹长度。只有当承受限制的点位于要重新接合的部分的第一区段之后时，以及只有当重新接合发生在最迟位于该点的区段上时，才能根据该方法自动调整轨迹。如有必要，可以限制要重新接合的区段最迟停止在承受限制的点处。具体地，这就是稳定的情况。

由于预测取决于横向轨迹，具体地，如果长度调整很大，则构成线性近似的先前的调整可能需要连续的迭代。在这种情况下，一旦计算出调整到所期望的距离的轨迹，就确定了在承受限制的点处的剩余误差，并且只要这一误差高于给定的阈值，调整就会在新的所期望的轨迹长度上迭代。

作为实施根据本发明的方法的第一个示例，重新接合是按照根据指定捕获角度对飞行计划的区段或“航段”的捕获来进行的。这种重新接合如图6所示。在此图中，采用了与图4相同的附图标记。重新接合轨迹从飞行器A开始，通过点PMC，以在飞行计划的航点W处结束。如图6中可以看出，轨迹包括三个连续的航向，它们是：

-当前航向定位点β1，

-捕获航向β2，

-要捕获的航段的航向β3。

因此，这些航向定义了两个连续的航向变化：

-第一个变化θ1等于β2-β1。它开始于航向定位点暂留点PMC；

-第二个变化θ2等于β3-β2。它允许飞行器重新获得位于航点W之前的航段。

那么，由定位点航向暂留距离δD的变化引起的轨迹长度变化δS可以表示为：

只要距离相对于每一个航向可以在航向的下一次改变开始之前建立的转弯半径而言是相当大的，那么这个公式就仍然有效。此外，假定航向的变化足够大是适用的。具体地，如果航向β1和β3相同或β1和β2相同，则距离变化为零。同样地，航向β2和β3必然是有区别的，因为它们定义了指定的捕获角度。

如有必要，通过确定与所获得的横向轨迹相对应的轨迹长度S，并通过调整定位点航向暂留距离D，可以反复应用该公式以减少相对于所期望的轨迹长度的差异。

此外，如果所获取的航向定位点暂留长度D使得捕获飞行计划的另一区段，则可以通过考虑新区段的方向来继续迭代。

如果捕获航向β2不能再建立，那么定位点暂留长度D是有界的，以允许该部分被捕获。由于无法获得所期望的轨迹长度，因此，如果不采取额外的误差减少的手段，就不能遵守要求这一长度的限制，而且飞行员被告知未能遵守该限制。

作为实施根据本发明的方法的第二个示例，重新接合是至指定点的直接重新接合。这种重新接合如图7所示。在图7中，采用了与图4和图6相同的附图标记。重新接合轨迹从飞行器A开始，通过点PMC，在飞行计划的捕获点IP处结束，而不一定通过飞行计划的航段。

通过将捕获点IP正交投影到由角度β定义的当前航向定位点上，沿着定位点航向定义点AIP。如果到达捕获点IP的航向与由IP和AIP定义的轴线之间的角度用γ定义，则由定位点航向暂留距离变化δD引起的轨迹长度变化δS可以表示为：

作为实施根据本发明的方法的第三个示例，重新接合是通过航向的自动调整进行的重新接合。这种重新接合如图8所示。在图8中，采用了与图4、图6和图7相同的附图标记。重新接合的轨迹从飞行器A开始，重新接合位于航点W和ATP之间的航段，以在飞行计划的航点ATP处结束。

在飞行员启动了沿着航向定位点轨迹优先搜索由航向给出的轨迹与要重新接合的飞行计划部分交叉点的功能时，可以通过调整航向来改变轨迹长度。如果希望轨迹长度满足限制或飞行标准，则可以向飞行员提出对航向进行自动调整。

如果飞行器的位置被正交投影到所捕获的区段上，则在到飞行器距离H处定义点ATP，飞行器和点ATP之间的方向与捕获的区段正交。如果定位点航向标示为β，要捕获的区段的终端点TO的飞行器的方位标示为

而定位点路线与点ATP处要捕获的区段的法线之间的夹角标示为γ，则由捕获角度的变化引起的轨迹长度变化为：

此外，如果所获得的定位点路线β使得捕获飞行计划的另一区段，则可以通过考虑新区段的方向来继续迭代。

作为实施根据本发明的方法的第四个示例，重新接合是从竖直定位点暂留的竖直重新接合，该竖直定位点可以是坡度定位点或者竖直速度定位点。图9表示了这种应用情况。飞行器A偏离了其竖直飞行计划P.V.(用虚线表示该竖直飞行计划P.V.)，并将其飞行锁定在竖直定位点上，该竖直定位点在图中表示为竖直速度V/S。定位点暂留点PMC沿竖直定位点放置，从该竖直定位点计算重新接合轨迹，例如以具有恒定速度的最小推力的重新接合轨迹。飞行员可以自己调整点PMC，或可以自动调整点PMC，从而使得能够遵守飞行计划的竖直限制C_V，该竖直限制C_V在图中以两个系列的两个相对的三角形来表示。

Claims

1.一种用于调整飞行器的飞行计划重新接合轨迹的方法，所述方法在所述飞行器的飞行管理系统(1)中实施，其特征在于，在第一步骤，调整重新接合轨迹(T_PMC)，使得所述重新接合轨迹包括位于制导定位点的延伸处的要达到的制导定位点暂留点(PMC)，所述制导定位点不属于所述飞行计划，所述制导定位点暂留点对应于沿着制导定位点的地理点，所述地理点由距离、由持续时间、由高度变化或者由要达到的高度来定义，当通过所述定位点暂留点时，不再需要保持所述制导定位点，其中，以使得所述重新接合轨迹尽可能早地返回至所述飞行计划的航点的方式来从所述制导定位点暂留点起计算所述重新接合轨迹。

2.根据权利要求1所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，由操作人员根据领航或导航限制，对制导定位点暂留点进行手动调整。

3.根据权利要求1所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，当在给定领航或导航限制的情况下，轨迹长度不适于使用当前的制导定位点暂留点遵循所述轨迹来遵守所述限制时，在第一步骤之前为所述限制的初步解决步骤，自动地调整制导定位点暂留点。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，在第一步骤之前为制导定位点的重新接合轨迹。

5.根据权利要求1至3中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，在第一步骤之前为搜索当前的制导定位点轨迹与飞行计划的区段的交叉点的步骤。

6.根据权利要求1至3中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，制导定位点为航向定位点。

7.根据权利要求6所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，重新接合定位点航向的所述步骤包括一组直线段或曲线段，然后是航向定位点的直线暂留段。

8.根据权利要求6所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，重新接合定位点航向的所述步骤包括至少三个区段：飞行器滚转段、飞行器所跟随的当前航向与定位点航向之间的曲线转弯段以及根据定位点航向的直线段。

9.根据权利要求7至8中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，所述定位点航向由操作人员手动地调整或者根据导航距离限制自动地调整。

10.根据权利要求7至8中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，在确定飞行计划的区段时，重新接合轨迹包括两个连续的航向变化，第一个使得能够从定位点航向切换到捕获航向，第二个航向变化使得能够从捕获航向切换到飞行计划的区段的航向。

11.根据权利要求7至8中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，一旦沿着定位点航向到达定位点暂留点，重新接合轨迹在于直接重新接合飞行计划的指定点。

12.根据权利要求1至3中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，制导定位点是竖直坡度定位点。

13.根据权利要求1至3中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，制导定位点是纵向速度定位点。

14.根据权利要求1至3中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，制导定位点为竖直速度定位点。

15.根据权利要求1至3中的一项所述的用于调整飞行计划重新接合轨迹的方法，其特征在于，自动或手动地确定朝向其计算重新接合轨迹的飞行计划的部分。