[发明专利]用于将应急系统报警信号转换成自动飞行系统机动动作的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及自动飞行系统(“AFS”)，以及更特别地涉及用于将应急系统报警信号转换成AFS机动动作的方法和系统。

背景技术

用于避让其他飞行器、地形、障碍物、和限制区的各种概念已经被讨论了多年。这些概念中的一些包括从异常的飞行状况中辅助恢复或自动恢复的方法。还有其他概念创建了用于现有的控制系统的新的和独特的控制系统或模式。然而，由于技术挑战，这些概念中的很少被实现，该技术挑战与将自动飞行系统(“AFS”)灵活耦合至应急警告/报警系统(“应急系统”)相关联。应急系统的例子包括空中交通防撞系统(TCAS)、风切变探测器、以及增强型近地系统(EGPWS)。AFS的例子包括飞行指引仪(FD)、自动油门(AT)以及自动驾驶仪(AF)系统。

将应急系统耦合至AFS中的一个挑战是现今的大多数应急系统仅生成阐明各种不期望状况的简单信号集。信号完善度的缺乏，可使其难以驱动AFS响应以执行全面的自动避让机动动作。另一个挑战是由不同应急系统所指引的避让机动动作可对于给定警告而变化。对于给定机动动作的定义的上下文和程度也可能发生变化。

此外，许多标准的AFS可能未装备有用于接收由各种部署的应急系统所生成的不同类型信号和请求的装置。AFS目前被设计成通过模式控制面板(MCP)、制导面板(GP)或从飞行管理系统(FMS)接受命令。飞行机组人员使用MCP/GP/FMS来手动激活被预编程到AFS中的各种常规AFS模式，并手动建立用于那些模式的目标(即，参考值)。类似地，FMS激活AFS内的预编程的AFS导航模式，并为那些导航模式建立目标或参考。

现有的所部署的AFS模式集是巨大且扩展的。单个商用飞行器自动驾驶仪可具有多于25种的推力、横向和垂直机动动作模式。飞行员渐增的繁重任务是记住用于每种AFS机动动作模式的规则并正确应用到他自己发现的飞行状况。解释了AFS模式描述和AFS操作的标准参考是用于自动飞行制导和控制系统和设备的RTCADO-325最低操作性能标准(MOPS)。

图1是典型的AFS 290(即，自动驾驶仪)的简化功能框图。按照惯例，模式选择和参考值设置由飞行员110或由FMS 111通过MCP/GP 5来完成。AFS模式选择确定在外环控制子系统2中发起何种模式以及来自飞行器传感器4的何种输入被用于控制反馈。来自外环控制子系统2的输出通过内环控制子系统3控制实际的飞行器发动机和控制面致动4。然而，AFS系统290目前没有被设计成直接从应急系统100接收模式输入。

该问题的解决方法之一需要创建用于特定应急系统的一种或多种定制的、预编程的AFS模式，该AFS模式可被添加至外环模式的列表。正如在空中客车公司的文档“A New Step Towards Safety Improvement”和“Airbus New Autopilot/Flight Director TCAS Mode Enhancing Flight Safety During TCAS Maneuvers”中所解释的，这种方法已经由空中客车公司(总部设在法国图卢兹)所使用。然而，这种方法增加了飞行员需要学习的增长的AFS模式的目录，并且仅局限于用于此目的的定制的新模式。通用的传统模式仍然不能被操纵以基于来自应急系统的报警实现机动动作。

图2是说明了发生在常规驾驶舱环境中的常规信息流的简化功能框图。典型地，所有数据输入已通过飞行员110所集中，以通过手动操纵飞行器飞行和发动机控制150来按照该数据输入进行行动。飞行员利用来自紧急系统100的这些实时数据输入以及诸如视觉采集、空中交通控制通信、以及飞机飞行手册的其他信息资源140来辅助开发他的响应。