專利名稱：導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可移動體的導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，航空器在根據(jù)空中交通管制員的視覺確認(rèn)和指令的指示下飛行， 并且需要使用系統(tǒng)來了解航空器的導(dǎo)航狀態(tài)，從而采取雙重安全措施。
雖然因而希望系統(tǒng)能檢測狀態(tài)以系統(tǒng)地消解危險，但是未有技術(shù)能實現(xiàn)合 乎需要的系統(tǒng)。這對于可移動體是船舶或機動車的情形也同樣適用。
發(fā)明的公開 本發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明的一個目的在于由人和系統(tǒng)兩者來確保安全。
解決問題的方法
提供了一種包括輸入單元、中央處理單元、輸出單元和存儲單元的導(dǎo)航系 統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于包括用于在可移動體的速度和方向被從輸入單 元輸入到中央處理單元時基于存儲在存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)確定由所述速 度和所述方向定義的航向的裝置；用于確定包含誤差的預(yù)測航向的裝置；以及 用于確定由所預(yù)測的航向定義的區(qū)域為小區(qū)(cell)的裝置，其中所述小區(qū)是 根據(jù)單位時間確定的。
提供了這一種包括輸入單元、中央處理單元、輸出單元和存儲單元的導(dǎo)航 系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括用于在航空器的速度和方向被從 輸入單元輸入到中央處理單元時在上述基于存儲在存儲單元中的程序和數(shù)據(jù) 由所述速度和所述方向定義的航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以上述包含
誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置。
提供了這一種包括輸入單元、中央處理單元、輸出單元和存儲單元的導(dǎo)航 系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括用于在航空器的速度和方向被從 輸入單元輸入到中央處理單元時在上述基于存儲在存儲單元中的程序和數(shù)據(jù) 由所述速度和所述方向定義的航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以上述包含 誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置，并且所述輸出單元包 括用于將自己航空器的小區(qū)傳送至另一航空器的裝置。
提供了這一種包括輸入單元、中央處理單元、輸出單元和存儲單元的導(dǎo)航 系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括用于在航空器的速度和方向被從 輸入單元輸入到中央處理單元時在上述基于存儲在存儲單元中的程序和數(shù)據(jù) 由所述速度和所述方向定義的航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以上述包含 誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置；以及用于在另一航空 器的速度和方向被從輸入單元輸入到自己航空器的中央處理單元時基于由所 輸入的另一航空器的速度和方向定義的航向來計算另一航空器的小區(qū)的裝置。
提供了這一種包括輸入單元、中央處理單元、輸出單元和存儲單元的導(dǎo)航
系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括用于在航空器的速度和方向被從 輸入單元輸入到中央處理單元時在上述基于存儲在存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)
由所述速度和所述方向定義的航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以上述包含 誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置，并且所述輸出單元包 括用于將所述小區(qū)傳送至控制飛行控制區(qū)域的飛行控制系統(tǒng)的裝置。
提供了這一種包括輸入單元、中央處理單元、輸出單元和存儲單元的導(dǎo)航 系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括用于在航空器的速度和方向被從 輸入單元輸入到中央處理單元時在上述基于存儲在存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)
由所述速度和所述方向定義的航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以上述包含 誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置，并且上述控制飛行控 制區(qū)域的飛行控制系統(tǒng)的中央處理單元包括用于從由位于飛行控制區(qū)域中的 航空器的速度和方向定義的航向確定小區(qū)的裝置。
在所述導(dǎo)航系統(tǒng)中，中央處理單元的特征在于，包括用于在多架航空器的 小區(qū)相互重疊時計算分離各小區(qū)的航向作為回避航向的裝置。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于，安裝在航空器上的導(dǎo)航系統(tǒng)的中央處理單元包
括用于計算回避航向的裝置。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于，所述飛行控制系統(tǒng)的中央處理單元包括用于計
算回避航向的裝置。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于，安裝在航空器上的導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出單元包括用
于將回避航向傳送至另一航空器的導(dǎo)航系統(tǒng)和所述飛行控制系統(tǒng)中的至少任
意一個的裝置。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于，所述飛行控制系統(tǒng)的輸出單元包括用于將回避 航向傳送至安裝在所述航空器上的導(dǎo)航系統(tǒng)的輸入單元的裝置。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于，包括用于在由安裝在航空器上的導(dǎo)航系統(tǒng)計算 出回避航向時，或在通過所述飛行控制系統(tǒng)的傳送輸入了回避航向時，通過電 子控制將航向設(shè)定為根據(jù)由所述回避航向定義的速度和方向的速度和方向的 裝置。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于，主翼和尾翼通常是電子地控制的。 所述導(dǎo)航系統(tǒng)的特征在于，所述輸出單元包括用于向應(yīng)在上述回避航向上 飛行的航空器的導(dǎo)航系統(tǒng)的輸入單元傳送指令的裝置，所述指令將航空器調(diào)節(jié) 和控制成由上述回避航向確定的速度和方向，并且所述飛行控制系統(tǒng)包括用于 電子地控制航空器的裝置。
發(fā)明的效果
由此，本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)能預(yù)測可移動體的航線以防止在正常和異常狀態(tài) 期間發(fā)生事故。
實施發(fā)明的最佳形式
下面將參照附圖
以航空器為例說明本發(fā)明的諸實施例。
附圖標(biāo)記l表示輸入單元，2表示中央處理單元，3表示輸出單元，4表 示存儲單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的導(dǎo)航系統(tǒng)主要在航空器等之中使用，且所述導(dǎo) 航系統(tǒng)還通過將三維轉(zhuǎn)換成二維來適用于以平面方式在地域或海域中移動的 可移動體。輸入單元1提供通過按鍵、觸摸板或語音來輸入的各種指令或數(shù)據(jù)。 中央處理單元2由計算機構(gòu)成，且中央處理單元2包括處理裝置、計算和搜索 裝置、以及存儲裝置。
用于執(zhí)行計算和搜索處理的程序和必要的數(shù)據(jù)被存儲在存儲單元中。可使 用有線或無線裝置進(jìn)行輸入。
所述處理裝置具有由存儲在存儲裝置中的程序和數(shù)據(jù)實現(xiàn)的處理功能。
所述計算和搜索裝置具有基于所述處理裝置的指令來搜索數(shù)據(jù)以確定必 要的數(shù)據(jù)的功能。
所述輸出單元輸出和顯示聲音和圖像，并且還將用于控制導(dǎo)航系統(tǒng)的各個 機構(gòu)的指令輸出至各個機構(gòu)的控制單元。
各個機構(gòu)被電子地控制以向控制裝置提供必要的指令。航空器的位置、速 度和方向被管理、檢測和控制。
下面將參照圖2說明由上述配置執(zhí)行的操作。
當(dāng)通過輸入裝置1輸入所檢測到的速度和方向時(步驟1)，在由中央處理
單元2根據(jù)所述速度和所述方向確定的航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下，計算出由 以包含誤差的預(yù)測航向作為母線的圓錐區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)(步驟2)。
所述航向具有航空器在一任意設(shè)定的單位時間到達(dá)的距離以及移動方向 的要素，并且諸如氣流和機構(gòu)的故障等要素也被用于計算。
包含誤差的航向構(gòu)成的母線畫出圓錐區(qū)域。
在計算回避航向時，氣流和機構(gòu)故障也被納入到設(shè)定的速度和方向中。 在指示航空器的移動狀態(tài)的移動航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下，計算出展開
成三維圓錐形的小區(qū)并將其從輸出單元3輸出。
有時，諸如氣流等的動態(tài)要素使小區(qū)的圓錐區(qū)域變形。 即使形成了與航空器的預(yù)定航線不同的小區(qū)，也需要發(fā)出例如異常狀態(tài)等
的警告。
在小區(qū)相互重疊時，兩個航空器的領(lǐng)航員和空中交通管制度員都通過聲音 和圖像得到所述警告的通知。
小區(qū)的重疊由聲音和圖像清楚地表示，并且當(dāng)通過避免異常狀態(tài)消除了小 區(qū)的重疊時所述警告表示返回至正常表示。
在于二維平面上移動的情形中，是通過聲音和圖像在二維平面上進(jìn)行正常 表示和警告表示。三維空間中的可移動體以三維的方式表示。
在根據(jù)預(yù)定航線的穩(wěn)定飛行中，當(dāng)航線有曲率時，可以概略地確定小區(qū)。 當(dāng)曲率穩(wěn)定下來時，基于任意時間單位來計算包含誤差的小區(qū)的區(qū)域，并且計 算出圓柱形小區(qū)并將其用作預(yù)測小區(qū)。圓柱形小區(qū)是通過將預(yù)測航線設(shè)置在一 在垂直于航向的截面中面積最大的圓的中心來獲得的。
預(yù)測圓柱形小區(qū)和預(yù)定小區(qū)的管形小區(qū)被計算出來。包含誤差的管形小區(qū) 畫出關(guān)于預(yù)定航線的曲線。然后，預(yù)測圓柱形小區(qū)和預(yù)定小區(qū)可以被相互比較 以檢查是否存在異常狀態(tài)。較佳地，所述導(dǎo)航系統(tǒng)適用于在機場的空中交通管 制區(qū)域周圍回旋的航空器。
當(dāng)多架航空器的小區(qū)被機載系統(tǒng)或飛行控制系統(tǒng)檢查以確認(rèn)小區(qū)的重疊 時(步驟3)，由機載系統(tǒng)或飛行控制系統(tǒng)計算出形成不重疊小區(qū)的回避航向 (步驟4),航空器被設(shè)定成在回避航向上飛行的速度，并且還通過操縱航空 器的主翼或尾翼來改變方向。此時，較佳地，通過將回避航向或是用于在回避 航向上飛行的指令傳送至電子控制裝置的控制單元來自動改變速度和方向而
無需人的操作(步驟5)。
在圖3中，附圖標(biāo)記5和6表示機載系統(tǒng)，而附圖標(biāo)記7表示飛行控制系 統(tǒng)。發(fā)送和接收是在機載系統(tǒng)5和6與飛行控制系統(tǒng)7之間雙向地執(zhí)行的。
圖4的圖像可以被呈示給領(lǐng)航員或空中交通管制員，或者所述圖像可以被 輸入到機載系統(tǒng)5和6以及飛行控制系統(tǒng)7的中央處理單元以執(zhí)行自動控制。 除了呈示給領(lǐng)航員和空中交通管制員的例子以外，圖4僅僅是作為例子示出。 在圖4中，附圖標(biāo)記8、 9和15表示航空器，10、 11和16表示小區(qū)，12和13 表示回避航向，而14表示飛行控制中心。
下面將說明本發(fā)明的實施例。
在各實施例中以具有與中央處理單元2有關(guān)的預(yù)定處理功能的電路元件
為例。
在必要時根據(jù)應(yīng)用和情景任意地選擇和組合諸實施例。 [第一實施例〗
在導(dǎo)航系統(tǒng)中通過例如衛(wèi)星無線電波定位方法來獲得航空器的位置的情 形中，基于航空器的位置、速度和方向來計算在任意設(shè)定的單位時間中的移動 距離和方向，并且可以在所述單位時間中檢測到航向。
通過將包括氣流和其它異常變化在內(nèi)的動態(tài)要素作為要素數(shù)據(jù)計入航空 器的設(shè)定速度和方向所獲得的實際速度和方向被用作包含誤差的移動航向。
航向以線段的形式獲得，并且航空器的位置是根據(jù)隨機變化的氣流的影響 在經(jīng)過單位時間時在擴展的區(qū)域中估計出的。
因此，在航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下，由航向形成的三維小區(qū)被形成為以 包含誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐形。
因為氣流的影響取決于航空器的類型，所以在考慮到航空器的類型和速 度、氣流的流動方向、機構(gòu)的故障、諸如異常變化等的動態(tài)要素、以及航空器 的設(shè)定方向間的相互作用的情況下來估計航向，并且根據(jù)所述航向來計算小 區(qū)。
中央處理單元2執(zhí)行上述計算。 [第二實施例]
當(dāng)小區(qū)被計算出時，所述小區(qū)變成不適合另一航空器飛行的空域。為此， 在單位時間構(gòu)成不合適的單位空域的小區(qū)變成確保兩架航空器安全飛行的極
為重要的信息。傳送裝置是任意選擇的。
兩架航空器都應(yīng)得到關(guān)于在單位時間構(gòu)成不合適的單位空域的小區(qū)的通 知，并且需要由諸如激光器等光學(xué)裝置、電磁裝置或其它裝置來傳送兩架航空 器的小區(qū)。 [第三實施例]
另一航空器的航向可以根據(jù)諸如所述另一航空器的類型、速度和方向以及 氣流等要素來計算。
自己航空器的導(dǎo)航系統(tǒng)中所包括的中央處理單元2從通過自另一航空器
或第三方接收要素數(shù)據(jù)或通過用自己航空器的諸如雷達(dá)等其它識別裝置接收
要素數(shù)據(jù)所獲得的信息來計算另一航空器的小區(qū)。
通過機載導(dǎo)航系統(tǒng)的計算獲得的小區(qū)被傳送至控制航空器飛行的區(qū)域的 飛行控制系統(tǒng)。
當(dāng)要素數(shù)據(jù)中的變更被飛行控制系統(tǒng)批準(zhǔn)或是由某故障引起的異常狀態(tài) 被作為新要素納入時，基于新要素來計算小區(qū)。 [第五實施例]
/nt^3口《工、1J ]i巾U;^-兒T 口'J鄰U/V平夕b寸日!J/V7^ J 'liL丁文曰巾'J 口'J t=)不小A^^屮
的航空器的要素數(shù)據(jù)，并且中央處理單元2基于所述數(shù)據(jù)計算航空器的小區(qū)。 在由空中交通管制員管理飛行控制系統(tǒng)的情形中，小區(qū)由輸出單元3呈示
給空中交通管制員。
在導(dǎo)航系統(tǒng)自動執(zhí)行管理的例子中，導(dǎo)航系統(tǒng)檢查小區(qū)是不是預(yù)定小區(qū)。
在航空器的小區(qū)如圖4的小區(qū)10和11所示地重疊的情形中，當(dāng)領(lǐng)航員或 空中交通管制員根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出認(rèn)識到所述重疊，從而向?qū)Ш较到y(tǒng)輸入指 令時，或當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)檢測到小區(qū)的重疊時，導(dǎo)航系統(tǒng)的中央處理單元2包括用 于計算將重疊的小區(qū)分開的航空器航向作為回避航向的裝置。 [第七實施例]
安裝在航空器上的導(dǎo)航系統(tǒng)的中央處理單元2包括用于在兩個航空器的 小區(qū)相互重疊時通過根據(jù)領(lǐng)航員的指令輸入或?qū)Ш较到y(tǒng)的自動操作來計算回 避航向的裝置。
回避航向的要素包括故障、受航空器的速度調(diào)節(jié)和操舵性能制約的可變 性、氣流、以及其它航空器的小區(qū)。 [第八實施例]
飛行控制系統(tǒng)的中央處理單元2包括用于在多架航空器的小區(qū)重疊時通 過空中交通管制員的指令輸入或飛行控制系統(tǒng)的自動操作來計算回避航向的裝置。 [第九實施例]
導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出單元3包括用于在安裝在航空器上的系統(tǒng)計算回避航向 時將回避航向傳送至具有重疊小區(qū)的航空器及飛行控制系統(tǒng)中的至少一個。 [第十實施例]
輸出單元3包括用于在飛行控制系統(tǒng)的中央處理單元2計算出回避航向時
將回避航向傳送至安裝在航空器上的導(dǎo)航系統(tǒng)的輸入單元1的裝置。 此時，各回避航向有時會相互不同，因為輸入至安裝在航空器上的系統(tǒng)的
要素數(shù)據(jù)與輸入至飛行控制系統(tǒng)的要素數(shù)據(jù)不同。
需要設(shè)定要素數(shù)據(jù)的精度的準(zhǔn)則來驗證優(yōu)先級。然而，通常，驗證是根據(jù)
要素數(shù)據(jù)的數(shù)目、與異常變化有關(guān)的數(shù)據(jù)的時序、或領(lǐng)航員與空中交通管制員
之間的通信來進(jìn)行的。
在緊急狀態(tài)下，領(lǐng)航員根據(jù)緊急回避手冊來作出判斷。
當(dāng)回避航向由自己航空器的導(dǎo)航系統(tǒng)計算出時，或當(dāng)回避航向由另一航空 器或飛行控制系統(tǒng)計算出并通過傳送輸入至自己航空器的導(dǎo)航系統(tǒng)時，執(zhí)行速 度調(diào)整和操舵以使得航空器根據(jù)回避航向的速度和方向飛行。
在自己航空器失靈或其它故障及氣流也被設(shè)為要素的情況下計算回避航向。
有時速度調(diào)整和操舵是由領(lǐng)航員根據(jù)緊急手冊手動執(zhí)行的，而較佳地，速 度調(diào)整和導(dǎo)航是通過電子控制自動執(zhí)行的。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括使用電子電路來整合地控制液壓機構(gòu)的裝置，并且指令 被從導(dǎo)航系統(tǒng)輸入到控制裝置。
較佳地，正常運行狀態(tài)與緊急狀態(tài)在設(shè)定用于計算小區(qū)的單位時間上是不 同的，或者甚至在正常狀態(tài)下所述單位時間也會變化。
取決于航空器的類型，由正常飛行形成的小區(qū)不同于由基于與緊急狀態(tài)相 對應(yīng)的性能的可變性的要素形成的小區(qū)。在多個小區(qū)重疊的情形中，根據(jù)由經(jīng) 過單位時間后各航空器達(dá)到的位置確定的形成圓錐小區(qū)的底面的區(qū)域的重疊 是很重要的。雖然可以通過設(shè)置單位時間來認(rèn)識多個小區(qū)以立體方式交叉的模
式，但不能根據(jù)關(guān)于形成圓錐小區(qū)的底面的區(qū)域的重疊的信息來計算回避航 向。
需要驗證在小區(qū)重疊的時區(qū)中在重疊小區(qū)的區(qū)域中存在航空器的可能性 是否存在。除存在的可能性為零的情形之外，有必要計算回避航向以采取措施。
相對較高速度的航空器存在于重疊區(qū)域中的時區(qū)變短，而低速航空器在重 疊區(qū)域長時間停留。較佳地，用于計算小區(qū)的單位時間與航空器到達(dá)小區(qū)重疊 的點所需的時間一致，并且有必要一直改變單位時間來檢查是否存在小區(qū)的重 疊。單位時間還根據(jù)位于飛行控制區(qū)域中的航空器的密度而改變。 [第十二實施例]
較佳地，航空器的速度調(diào)節(jié)和操舵是由安裝在航空器上的導(dǎo)航系統(tǒng)中所包 括的電子電路來電子地控制的。在產(chǎn)生故障的情況下，包括在飛行控制系統(tǒng)中 的電子電路輔助地補充導(dǎo)航系統(tǒng)以向機載系統(tǒng)傳送和輸入飛行控制系統(tǒng)的指令。
當(dāng)航空器將由于某故障而被破壞時，航空器的速度和方向被檢測，并且根 據(jù)所述速度和所述方向來確定航向。
航空器的速度和方向由控制目標(biāo)空域的飛行系統(tǒng)或安裝在另一航空器上 的系統(tǒng)中所包括的檢測手段觀測，將被破壞的航空器的航向由所檢測到的速度 和方向確定。
所述檢測手段裝置可以通過電磁技術(shù)或光學(xué)技術(shù)形成，并且可使用計算三 維跟蹤的目標(biāo)航空器的軌道等的方法作為檢測手段。
所確定的航向被設(shè)置成旋轉(zhuǎn)軸，包括諸如氣流等動態(tài)要素數(shù)據(jù)的差的航向 被設(shè)置成母線，并且計算出圓錐形區(qū)域。所述圓錐形區(qū)域被設(shè)定為構(gòu)成目標(biāo)區(qū) 域的小區(qū)，并且目標(biāo)航空器在所述小區(qū)中被破壞。
用于確定航向的單位時間由目標(biāo)航空器的速度或破壞裝置任意地設(shè)置。
當(dāng)需要器材在目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行所述破壞時，將器材傳送至小區(qū)區(qū)域的手段所 需的時間和單位時間被調(diào)整。
當(dāng)單位時間被設(shè)置得長于將設(shè)備傳送至目標(biāo)區(qū)域所需的時間時，即使目標(biāo)
航空器以高速飛行也有足夠時間來處理要被破壞的航空器。目標(biāo)航空器的問題 包括由于人為和物理原因引起危險的情形。
可以使用任何破壞裝置，并且破壞器材包括氣體、網(wǎng)、滯空器材、及爆炸 物，并且在目標(biāo)區(qū)域中展開。降落傘、形成球形的網(wǎng)、和具有大空氣阻力形狀 的材料被用作滯空器材。 [第十四實施例]
在將本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于船舶的實施例中，存在著諸如類型和性能等 靜態(tài)條件、諸如對象和規(guī)則等人為的條件、諸如某種故障、風(fēng)、洋流和氣象現(xiàn) 象等動態(tài)條件、以及地理條件。與航空器類似，所述系統(tǒng)由控制單元、自己船 舶及另一船舶共享，并且控制單元及兩艘船舶分別具有功能。另外，在船舶的 實施例中，因為風(fēng)、洋流和地理的條件對導(dǎo)航系統(tǒng)有復(fù)雜的影響，因此較佳地， 自己船舶包括觀察和檢測條件的系統(tǒng)，關(guān)于這些條件的信息通過與另一船舶的 通信提供，或自己船只包括觀察、檢測或預(yù)測另一船舶的類型和性能、目的、 風(fēng)和洋流的影響的系統(tǒng)。
包含諸如自己船舶的速度和方向、風(fēng)和洋流等誤差的預(yù)測航向被計算出， 或者根據(jù)由動態(tài)條件產(chǎn)生的誤差的最大值獲得的航向被確定，根據(jù)單位時間將 由包含誤差的航向定義的區(qū)域計算為小區(qū)，而根據(jù)船舶的速度和方向計算出的 航向被設(shè)置成中心軸。
在所述導(dǎo)航系統(tǒng)具有用衛(wèi)星無線電波定位的功能的實施例中，通過延伸軌 跡所獲得的航向被設(shè)置成中心軸，且中心軸被當(dāng)作包括風(fēng)和洋流的影響的近似 中心軸。可根據(jù)此后航向受到類似影響的假設(shè)下獲得的預(yù)測航向來計算小區(qū)。
當(dāng)多個小區(qū)重疊時，包括風(fēng)和洋流要素的航向被計算為根據(jù)回避手冊分離 各船舶的小區(qū)的回避航向。
在航空器中使用的所述系統(tǒng)還可用于船舶與管理控制海域的管制單位之 間的通信、作業(yè)和操作。
在將所述導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于諸如在陸地上髙速移動的機動車等可移動體的 實施例中，當(dāng)獲得回避航向時，較佳地，除了緊急狀態(tài)外，回避操作由駕駛員
手動執(zhí)行。
即使在自己機動車的小區(qū)中存在諸如人或其它機動車等要回避的目標(biāo)的 情況下，與航空器和船舶相比，自己汽車也會處于復(fù)雜的狀態(tài)中，從而導(dǎo)致無 法實現(xiàn)自動回避。
產(chǎn)生關(guān)于從自己汽車移動的速度和方向獲得的移動航向的誤差的因素被 限定于路面、機構(gòu)故障、強風(fēng)等。因此，是根據(jù)包含誤差的航向來概略地設(shè)定 區(qū)域的并且計算出小區(qū)。
較佳地，用于計算小區(qū)的單位時間包括駕駛員的反應(yīng)能力等要素。駕駛員 的反應(yīng)能力等要素是基于標(biāo)準(zhǔn)能力來確定的，或者駕駛員的反應(yīng)能力的要素被 任意地設(shè)置。
當(dāng)目標(biāo)存在于單位時間內(nèi)獲得的小區(qū)的區(qū)域中時，通過聲音或圖像向駕駛 員提供狀況或至少提供警告。
當(dāng)諸如駕駛員等操作者在預(yù)定時間內(nèi)沒有執(zhí)行回避操作時，需要由系統(tǒng)執(zhí) 行自動回避操作。然而，原則上，回避操作應(yīng)由操作者手動執(zhí)行。
在自動回避中，應(yīng)只執(zhí)行減速，而不應(yīng)執(zhí)行方向或通車車道的改變。
本實施例的導(dǎo)航系統(tǒng)具有檢測要回避的目標(biāo)的速度和方向的功能。所述導(dǎo) 航系統(tǒng)確定操作者是否在回避所需的時間內(nèi)執(zhí)行操作，并檢測自己機動車的航 向是否離開了目標(biāo)的小區(qū)區(qū)域。當(dāng)自己機動車的航向沒有離開目標(biāo)的小區(qū)區(qū)域 時，繼續(xù)提供警報。
即使目標(biāo)存在于自己機動車的小區(qū)中，有時目標(biāo)與自己機動車之間的距離 由于自己機動車的緩慢速度而并不危險。因此，考慮到操作者的回避能力，有 必要根據(jù)速度來設(shè)定小區(qū)。
較佳地，在每一速度水平中，使用與操作者的能力相對應(yīng)的單位時間來計 算小區(qū)。
可使用諸如聲音、無線電波和激光等任何檢測方法來檢測目標(biāo)。從目標(biāo)移 動模式計算航向，確定從目標(biāo)航向獲得的小區(qū)，并且有必要自動或手動執(zhí)行回 避目標(biāo)小區(qū)的回避操作。
因為回避所需的時間取決于操作者的能力和自己機動車的性能，因此較佳
地，單位時間被設(shè)定為使得能根據(jù)自己機動車的性能來計算小區(qū)。
在難以預(yù)測目標(biāo)的舉動的情形中，根據(jù)目標(biāo)的舉動計算的小區(qū)被擴大，并 且在目標(biāo)和自己機動車的小區(qū)重疊時提供警報。
附圖簡要說明
圖l是示出本發(fā)明的配置的圖。 圖2是本發(fā)明的流程圖。 圖3是示出本發(fā)明的系統(tǒng)的圖。 圖4是本發(fā)明的概念圖。
附圖標(biāo)記的說明
(l)輸入單元、(2)中央處理單元、(3)輸出單元、(4)存儲單元、(5) (6)機載系統(tǒng)、(7)飛行控制系統(tǒng)、(8) (9) (15)航空器、(10)(11)(16) 小區(qū)、(12) (13)回避航向、(14)飛行控制中心
權(quán)利要求
1.一種包括輸入單元、中央處理單元、輸出單元和存儲單元的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括用于在一可移動體的速度和方向被從所述輸入單元輸入到所述中央處理單元時基于存儲在所述存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)來確定由所述速度和所述方向定義的航向的裝置；用于確定包含誤差的預(yù)測航向的裝置；以及用于確定由所述預(yù)測的航向定義的區(qū)域作為小區(qū)的裝置，其中所述小區(qū)是根據(jù)單位時間確定的。
2. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括 用于在航空器的速度和方向被從所述輸入單元輸入到所述中央處理單元時在 基于存儲在所述存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)由所述速度和所述方向定義的航向 被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以所述包含誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐形區(qū) 域構(gòu)成的小區(qū)的裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括用于在所述航空器的速度和方向被從所述輸入單 元輸入到所述中央處理單元時在基于存儲在所述存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)由 所述速度和所述方向定義的航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以所述包含誤 差的預(yù)測航向為母線的圓錐形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置，并且所述輸出單元包括用于將自己航空器的小區(qū)傳送至另一航空器的裝置。
4. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括 用于在所述航空器的速度和方向被從所述輸入單元輸入到所述中央處理單元 時在基于存儲在所述存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)由所述速度和所述方向定義的 航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以所述包含誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐 形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置；以及用于在另一航空器的速度和方向被從所述輸入單元輸入到所述中央處理 單元時基于由所述另一航空器的速度和方向定義的航向來計算所述另一航空器的小區(qū)的裝置。
5. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括: 用于在所述航空器的速度和方向被從所述輸入單元輸入到所述中央處理單元 時在基于存儲在所述存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)由所述速度和所述方向定義的 航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以所述包含誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐 形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置，并且所述輸出單元包括用于將所述小區(qū)傳送至控制飛行控制區(qū)域的飛行控制 系統(tǒng)的裝置。
6. 如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括 用于在所述航空器的速度和方向被從所述輸入單元輸入到所述中央處理單元 時在基于存儲在所述存儲單元中的程序和數(shù)據(jù)由所述速度和所述方向定義的 航向被用作旋轉(zhuǎn)軸的假設(shè)下計算由以所述包含誤差的預(yù)測航向為母線的圓錐 形區(qū)域構(gòu)成的小區(qū)的裝置，并且所述控制飛行控制區(qū)域的飛行控制系統(tǒng)的中央處理單元包括用于根據(jù)由 位于所述飛行控制區(qū)域中的航空器的速度和方向定義的航向確定所述小區(qū)的 裝置。
7. 如權(quán)利要求2至6中任一項所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元包括用于在多架航空器的小區(qū)相互重疊時計算分離所述各小區(qū)的航 向作為回避航向的裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，安裝在所述航空器上的所述導(dǎo)航系統(tǒng)的所述中央處理單元包括用于計算所述回避航向的裝置。
9. 如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制系統(tǒng)的所 述中央處理單元包括用于計算所述回避航向的裝置。
10. 如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，安裝在所述航空器上的 所述導(dǎo)航系統(tǒng)的所述輸出單元包括用于將所述回避航向傳送至另一航空器的 導(dǎo)航系統(tǒng)和所述飛行控制系統(tǒng)中的至少任意一個的裝置。
11. 如權(quán)利要求9所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述航空器控制系統(tǒng)的 所述輸出單元包括用于將所述回避航向傳送至安裝在所述航空器上的所述導(dǎo)航系統(tǒng)的所述輸入單元的裝置。
12. 如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括用于在由安裝在 所述航空器上的所述導(dǎo)航系統(tǒng)計算出所述回避航向時，或在通過所述飛行控制 系統(tǒng)的傳送輸入了所述回避航向時，通過電子控制將航向設(shè)定為根據(jù)由所述回 避航向定義的速度和方向的速度和方向的裝置。
13. 如權(quán)利要求12所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，主翼和尾翼是電子地 控制的。
14. 如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出單元包括用于向應(yīng)在所述回避航向中飛行的所述航空器的所述導(dǎo)航系統(tǒng)的所述輸入單元傳 送指令的裝置，所述指令將航空器調(diào)節(jié)和控制成由所述回避航向確定的速度和 方向，并且所述飛行控制系統(tǒng)包括用于電子地控制所述航空器的裝置。
全文摘要
問題需要提供一種導(dǎo)航系統(tǒng)，它能通過使用關(guān)于航空器的類型、性能、速度、方向、和故障以及氣流的要素數(shù)據(jù)來計算航空器在單位時間里停留的區(qū)域作為小區(qū)，在多個小區(qū)相互重疊時提供分離重疊小區(qū)的回避航向，并且根據(jù)回避航向手動或自動導(dǎo)航所述航空器，從而來防止事故的發(fā)生。解決問題的手段在此導(dǎo)航系統(tǒng)中，在使用根據(jù)航空器的速度和方向的航向作為旋轉(zhuǎn)軸、使用通過計入關(guān)于航空器的性能、氣流和故障等的要素數(shù)據(jù)預(yù)測出的航線作為母線的假設(shè)下，計算一圓錐區(qū)域作為小區(qū)，并且當(dāng)多個小區(qū)相互重疊時手動或自動執(zhí)行用于分離小區(qū)的回避。
文檔編號B64D45/00GK101193797SQ200680020750
公開日2008年6月4日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者築城俊雄 申請人:築城俊雄