[发明专利]机组自动化系统和方法

说明书

提供了一种机组自动化系统，其向飞行员提供飞行器的物理状态的高保真知识，并且基于预测模型通知飞行员期望状态中的任何偏差。该机组自动化可以被提供为非侵入骑乘式机组自动化系统，该机组自动化系统通过视觉技术感知飞行器的状态，推导飞行器状态矢量和其他飞行器信息，并且将与期望的飞行器状态的任何偏差传送给飞行员。

政府利益声明

本发明是在国防高级研究计划局(DARPA)授予的合同号：HR0011-15-0027的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月22日提交的美国临时专利申请62/311,659和2016年9月2日提交的美国临时专利申请62/383,032的优先权，每个申请的标题均为“AircrewAutomation System and Method”。每个申请通过引用其全文并入本文。

技术领域

本发明涉及飞行控制系统、方法和装置的领域；更具体地涉及用于提供飞行器状态监测和/或自动机组的系统、方法和装置。

背景技术

驾驶舱自动化方面的最近经验已经表明，在飞行甲板上添加额外功能的先前方法增加了复杂性，导致过度依赖自动化，并且尤其是在危急情况期间未必会减少工作负荷。另外一个挑战是，航空电子设备制造商为了提供高可靠性和可验证性，已经制定了针对任何期望改进的严格的基于需求的设计和改变命令。因此，遗留飞行器的转换通常成本高昂，并且在需求、验证和测试方面需要大量的资本投资。

弗吉尼亚州马纳萨斯的极光飞行科学公司(Aurora Flight SciencesCorporation)之前开发了一种能够在起飞、巡航和着陆期间操作钻石DA42双星(DiamondDA42Twin Star)的右座飞行员助理。右座飞行员助理称为半人马(Centaur)，其可以在不影响原始型号证书的情况下安装到DA42中或从DA42中移除，从而维持飞行器的原始认证。半人马包括主要飞行控制设备和它自己的航空电子设备套件的机械致动，并且可以用于与飞行员一起担任监督角色，或者作为完全无人驾驶的飞行器。例如，半人马可以由飞机后座的操作员飞行，该操作员在笔记本电脑上指导飞行计划。虽然半人马提供了许多特征，但是它受一些缺点的影响。特别是：(1)半人马的硬件不便移植到其他飞行器，也不能将软件即插即用扩展到其他能力；(2)半人马系统的零件是侵入式的，并且需要以对飞行器非常特定的方式(即，DA42)切入现有航空电子线路；(3)半人马不允许机载飞行员担任操作员并执行诸如指挥飞行计划的任务；以及(4)半人马没有获得关于其正在操作的飞行器的知识。

因此，需要一种开放式架构系统，该系统能够快速引进新能力、提高安全性、增长功能性并减少飞行员的工作负荷而无需大量费用或重新认证。还需要向飞行员提供持续的飞行器状态监测和信息增益，其可以有效地充当数字飞行工程师。诸如本文所公开的机组自动化系统解决了这些需求，并且能够以最小的认证负担快速引入新能力，同时可跨机身移植(例如，通过临时安装)。如将要讨论的，机组自动化系统可以为各种终端用户带来显著的好处。一个示例应用包括其中疲劳和厌倦可能导致机组人员注意力的降低的飞行器的操作，在这种情况下，机组自动化系统通过警告飞行员并且在某些情况下接管飞行器的控制来降低飞行操作中的风险。其他示例应用存在于以下情况：人为错误的可能性目前限制了飞行器的广泛使用(例如，低空操作)、同步操作、无人驾驶飞行、具有载人飞行引导的无人驾驶编队以及由于全面的数据记录而提高了汇报能力。

发明内容

本发明涉及飞行控制系统、方法和装置；更具体地涉及用于提供飞行器状态监测和/或自动机组的系统、方法和装置。