[发明专利]用于横向避开固定区域的飞行器自动驾驶方法

说明书

本发明涉飞行器自动驾驶方法，该方法能使飞行器横向避开固定区域，例如横向避开禁止飞越的区域。

该方法尤其适用于，但不仅仅适用于其原始计划航线要经过一个固定区域具有预定形状的重飞行器的自动驾驶，该区域是禁入的。

例如在飞行过程中，当驾驶员接收到有关禁止他飞越某个位于他的航线上的区域的信息时会发生这种情况。尤其当禁止飞越诸如军事区域或国家之类的空中区域时会发生这种情况。

重飞行器利用数字数据发送设备，如数据链发送设备来接收这种由地面站发出的信息。要避开区域的形状可以塑造在机载文件中或者可以从地面站发送过来。

当前，执行避开所述区域视线范围的工作问题由驾驶员人工处理，这些操作必须要考虑重飞行器的许多参数，特别是要考虑在经过的空间范围内对飞行器性能的有效调节以及考虑重飞行器油箱中的燃油重量。此外，也可能出现这种情况：驾驶员只是在进入禁飞区之前的非常短的时间接收到这种信息，这个时间可能使驾驶员无法顾及用于决定最佳避开航线的所有必要的参数。

本发明的目的是消除这些缺点。本发明的目的还在于确定飞行距离尽可能短的新航线。为此目的，提出了一种用于横向避开待避开的固定区域的飞行器自动驾驶方法。

按照本发明的方法，其特征在于它包括以下步骤：*通过用一系列线段来逼近区域的形状将被避开区域的形状模拟成凸多边形，并消除凹点和过分短的线段；*相对于模拟的区域定位计划航线；*计算用于退出计划航线和用于返回计划航线的航线左侧区段和右侧区段以便获得由航线的退出区段和返回区段以及由模拟形状区段构成的左侧避开航线和右侧避开航线，其中，航线的左侧退出区段、左侧返回区段、右侧退出区段、右侧返回区段与计划航线的夹角均为预定角度，模拟形状区段分别连接到左侧退出、返回区段和右侧退出、返回区段上；和*作为预定准则的函数，选择左侧避开航线和右侧避开航线中的一条避开航线。

借助于这些措施，可以完全解除驾驶员为避开禁飞区而修改飞行计划和驾驶飞行器的工作负担。此外，通过尽量缩短飞行距离优选新航线。

本发明还涉及用于改变航向以便避开用凸多边形模拟的禁飞区的优化方法，也就是说，通过强迫改变飞行方向来禁止进入拐角内侧飞域。

当前，这些航向变化以取决于飞行器的飞行速度的预定的恒定转动半径来进行，以便保持恒定的回转角。为了遵守预定的回转半径，需要在越过转折点时立刻开始转弯，在这种情况下，重飞行器在飞越转折点之后将位于计划转角的外侧航行，然后必需跟踪用于与原始计划航线相接的航线。

如图4所示，其结果是在方向改变Δψ的过程中，在飞越转折点的时刻，重飞行器严重偏离计划航线R1、R2，甚至离开计划航线比较大的距离d，这一方面使航线比较长，另一方面，对监视与空中控制(依照可调的偏离宽度边界)来说也是不希望的。

为了消除这些缺点，按照本发明的驾驶方法包括：在被避开区域的凸多边形的每个拐角点处，飞行器计算并跟踪穿越所述拐角点的航向执道的曲率变化区段，其回转中心位于由与拐角点相接的航线的两个直线区段所构成的夹角的内等分线上。

这个航向航线的变化区段与图4所示的已有航线相比具有很多优点。这是因为它能节省数秒钟时间(每转过90度最多可节省35秒钟或少飞行4.5海里)。它不太偏离由航线的两个直线区段所规定的计划航线(小于由一般过渡航线所造成的偏离量的30％)，这对于监视和空中控制来说是相当有益的。并且，倘若航线区段较短，在一系列转弯链接处也不太会有多险。

此外，如果将这个航向航线变化区段与位于转角内的由两段航线的切线构成的一般航线相比便可以看到，按照本发明的航线偏离航线的距离要比一般航线偏离航线的距离短。

按照本发明的方法包括对两个曲线链接航线区段进行计算和跟踪，这两个链接航线区段分别位于航线的第一区段与航向航线变化区段之间和航向航线变化区段与航线的第二区段之间，这两个链接航线区段具有与航向航线变化区段相同的典率半径，它们分别与航向航线的变化区段以及与航线的两个区段相切。

下面将利用参照附图的非限制性例子来说明按照本发明的方法的实施例，在附图中：

图1表示装载在重飞行器上的能实施本发明的避开方法的电子设备；

图2表示实施避开方法的执行算法；

图3示出了用于说明避开方法的位于重飞行器的航线上的禁飞区；

图4表示按照已有技术的位于两段航线之间的过渡航线；

图5示出了用本发明的驾驶方法算出的航向航线的变化区段；和