本發(fā)明涉及飛機(jī)在地面上的移位階段的駕駛輔助領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地，涉及在滑行階段期間的改進(jìn)的自主引導(dǎo)方法。

背景技術(shù)：

在飛機(jī)在地面上的滑行階段期間，盡管能見度很低，飛機(jī)的飛行員也必須在跑道和機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施之間完全安全地駕駛飛機(jī)。

為了在飛行員的任務(wù)中幫助飛行員，引導(dǎo)系統(tǒng)確定飛機(jī)相對于地面上的諸如反光標(biāo)記、飾釘或燈之類的指示物的位置的引導(dǎo)系統(tǒng)，并使用該信息沿要遵循的參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)。

但是，如圖1所示，一些諸如交叉區(qū)域之類的滑行區(qū)域可以呈現(xiàn)復(fù)雜的拓?fù)洌撏負(fù)淠軌蛞鹨龑?dǎo)系統(tǒng)的錯(cuò)誤。事實(shí)上，引導(dǎo)系統(tǒng)承擔(dān)著以下風(fēng)險(xiǎn)：計(jì)算要遵循的軌跡所考慮的指示物不合適，以致將飛機(jī)引導(dǎo)至錯(cuò)誤的方向上。如果飛機(jī)被引導(dǎo)出了滑行跑道或者引導(dǎo)至已經(jīng)被另一飛機(jī)占據(jù)的跑道，則這種軌跡錯(cuò)誤可能具有相當(dāng)大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此，需要一種對飛機(jī)的引導(dǎo)進(jìn)行監(jiān)視的方法，以便于在機(jī)場的停機(jī)坪上、甚至是在復(fù)雜的滑行區(qū)域內(nèi)正確地引導(dǎo)飛機(jī)，并限制引導(dǎo)錯(cuò)誤的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種用于在地面上的停機(jī)坪上沿參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)的方法，飛機(jī)上具有地面上的多個(gè)指示物的至少一個(gè)探測器，所述方法包括由能夠被連接到所述至少一個(gè)探測器上的數(shù)據(jù)處理模塊執(zhí)行的如下步驟：

a)根據(jù)對停機(jī)坪的繪圖在幾何上確定停機(jī)坪的復(fù)雜的不確定區(qū)域，

b)在所確定的不確定區(qū)域中的一個(gè)附近，從地面上的多個(gè)指示物中選擇至少一個(gè)指示，

c)根據(jù)由所述至少一個(gè)探測器傳送的與所選擇的至少一個(gè)指示物有關(guān)的數(shù)據(jù)，估算飛機(jī)相對于所述參考軌跡的相對定位，

d)計(jì)算與根據(jù)所選擇的至少一個(gè)指示物估算的相對定位有關(guān)的置信指數(shù)，

e)將所計(jì)算的置信指數(shù)和預(yù)定閾值進(jìn)行比較，

f)當(dāng)所計(jì)算的置信指數(shù)大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)所估算的相對定位沿參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)。

這種方法引導(dǎo)飛機(jī)而沒有使飛機(jī)遵循與參考軌跡不同的軌跡的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)第一方面的方法的計(jì)算所選擇的至少一個(gè)指示物的置信指數(shù)的步驟可以根據(jù)地面上的所述指示物的布置來執(zhí)行。

根據(jù)第一方面的方法的計(jì)算與根據(jù)所選擇的至少一個(gè)指示物估算的相對定位有關(guān)的置信指數(shù)的步驟可以根據(jù)飛機(jī)相對于所選擇的至少一個(gè)指示物的位置以及參考軌跡的位置來執(zhí)行。

這根據(jù)指示物的位置和飛機(jī)相對于彼此及相對于飛機(jī)必須遵循的軌跡的位置對與飛機(jī)的定位估算相符的置信度進(jìn)行量化。

當(dāng)與所估算的相對定位有關(guān)的置信指數(shù)小于預(yù)定閾值時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊選擇地面上的至少一個(gè)新的指示物，根據(jù)所選擇的至少一個(gè)新的指示物估算飛機(jī)相對于參考軌跡的相對定位，計(jì)算與根據(jù)所選擇的至少一個(gè)新的指示物估算的相對定位有關(guān)的置信指數(shù)，并將所計(jì)算的置信指數(shù)和預(yù)定閾值進(jìn)行比較。

這意味著，并不根據(jù)不足夠可靠且具有使飛機(jī)遵循錯(cuò)誤方向的風(fēng)險(xiǎn)的估計(jì)定位來引導(dǎo)飛機(jī)，而是尋找具有足以用于引導(dǎo)飛行器的置信水平的定位。。

當(dāng)與所估算的相對定位有關(guān)的置信指數(shù)小于預(yù)定閾值時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊可以傳送報(bào)警消息：要求以手動模式駕駛飛機(jī)或者警告飛機(jī)正在切換到手動模式。

當(dāng)處理模塊的布局指示物不能足夠安全地引導(dǎo)飛機(jī)時(shí)，這警告飛行員并要求飛行員對飛機(jī)進(jìn)行控制或者警告飛行員自動切換到手動模式。

當(dāng)與所估算的相對定位有關(guān)的置信指數(shù)小于預(yù)定閾值時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊可以根據(jù)參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)。

這繼續(xù)自主引導(dǎo)飛機(jī)，而不用考慮與探測器傳送的地面上的指示物有關(guān)的那些數(shù)據(jù)。通過這種方式，該方案不具有當(dāng)布局指示物并不被認(rèn)為是可靠的時(shí)在錯(cuò)誤的方向上引導(dǎo)飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

在第一變型實(shí)施例中，處理模塊隨著時(shí)間推移重復(fù)地執(zhí)行不確定區(qū)域的確定步驟。

在第二變型實(shí)施例中，在飛機(jī)進(jìn)入滑行階段時(shí)，處理模塊執(zhí)行不確定區(qū)域的確定步驟。

這兩個(gè)變型的實(shí)施例確定了飛機(jī)是否正處于遇到復(fù)雜的區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)下，該風(fēng)險(xiǎn)需要部署適用于限制在錯(cuò)誤的方向上引導(dǎo)飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)的引導(dǎo)方法。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種包括代碼指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)通過處理器執(zhí)行該程序時(shí)，該代碼指令用于執(zhí)行根據(jù)第一方面的引導(dǎo)方法。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理模塊，該數(shù)據(jù)處理模塊可以被連接到定位在地面上的停機(jī)坪上的多個(gè)指示器的至少一個(gè)探測器，所述至少一個(gè)探測器可以裝載在飛機(jī)上，并且所述數(shù)據(jù)處理模塊配置為：

a)根據(jù)對停機(jī)坪的繪圖在幾何上確定停機(jī)坪的復(fù)雜的不確定區(qū)域，

b)在所確定的不確定區(qū)域中的一個(gè)附近，從地面上的多個(gè)指示物中選擇至少一個(gè)指示物，

c)根據(jù)由所述至少一個(gè)探測器傳送的與所選擇的至少一個(gè)指示物有關(guān)的數(shù)據(jù)，估算飛機(jī)相對于參考軌跡的相對定位，

d)計(jì)算與根據(jù)所選擇的至少一個(gè)指示物估算的相對定位有關(guān)的置信指數(shù)，

e)將所計(jì)算的置信指數(shù)和預(yù)定閾值進(jìn)行比較，

f)當(dāng)所計(jì)算的置信指數(shù)大于預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)所估算的相對定位沿參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)。

根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及一種用于沿地面上的停機(jī)坪上的參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：至少一個(gè)探測器、地面上的多個(gè)指示器及根據(jù)第三方面的數(shù)據(jù)處理模塊。

該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、處理器模塊及引導(dǎo)系統(tǒng)具有與根據(jù)第一方面所述相同的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

通過閱讀以下本發(fā)明的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。該描述參照附圖給出，在附圖中：

-圖1示出了諸如交叉區(qū)域之類的滑行區(qū)域可以具有復(fù)雜的拓?fù)洌?/p>

-圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)方法的實(shí)施方式的圖示；

-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的引導(dǎo)系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

參照圖2，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種由如圖3中所示的用于引導(dǎo)飛機(jī)的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊2實(shí)施的用于沿停機(jī)坪上的參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)1的方法。

該系統(tǒng)包括地面上的指示物4和至少一個(gè)探測器3，指示物4用于標(biāo)記停機(jī)坪的滑行區(qū)域，探測器3被裝載在飛機(jī)1上并且適用于探測該指示物在地面上的位置。該探測器檢測地面上的所述指示物發(fā)送或反射的信號。該探測器例如可以是檢測由諸如燈之類的光源發(fā)射的或者反光標(biāo)記反射的光的光學(xué)或光電傳感器。該探測器還可以是接收由位于地面上的天線發(fā)射的無線電信號的射頻接收機(jī)。

所述探測器3可以被連接到處理模塊2上以便于向處理模塊2提供測量數(shù)據(jù)，該測量數(shù)據(jù)使處理模塊2確定飛機(jī)1相對于這些指示物4的相對定位。

數(shù)據(jù)處理模塊2可以包括諸如通信接口COM的通信裝置、諸如計(jì)算機(jī)CALC之類的計(jì)算裝置和存儲裝置MEM。該計(jì)算機(jī)可以是例如x-86或RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計(jì)算機(jī))類型的處理器或微處理器、控制器或微控制器、DSP、諸如ASIC(Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路)之類的集成電路或諸如FPGA(Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)之類的可編程電路，這些元件的組合或組件的任何其它組合，給出了應(yīng)用之前描述的方法的計(jì)算步驟的可能性。存儲裝置MEM可以包括任何類型的計(jì)算機(jī)大容量存儲，諸如具有磁碟的磁性硬盤、SSD盤(Solid State Drives，固態(tài)硬盤)、閃存或CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，只讀光盤)或DVD-ROM(Digital Video Disc-Read Only Memory，數(shù)字視盤)讀取器。

所述通信裝置COM可以用于和探測器3通信。存儲裝置MEM尤其可用于存儲在其上引導(dǎo)飛機(jī)的機(jī)場停機(jī)坪的一個(gè)或多個(gè)停機(jī)坪繪圖表示停機(jī)坪。

數(shù)據(jù)處理模塊2可以連接到飛機(jī)的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)上或集成到飛機(jī)的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)中，以便于能夠向該飛機(jī)的該至少一個(gè)計(jì)算機(jī)傳送引導(dǎo)飛機(jī)的命令。

根據(jù)本發(fā)明的方法提出了沿參考軌跡改進(jìn)的引導(dǎo)飛機(jī)的方法，以在諸如交叉區(qū)域之類的復(fù)雜區(qū)域內(nèi)進(jìn)行引導(dǎo)期間限制引導(dǎo)錯(cuò)誤的概率。

在實(shí)施引導(dǎo)方法時(shí)，根據(jù)探測器傳送的有關(guān)地面上的指示物的數(shù)據(jù)(諸如指示物相對于飛機(jī)的位置之類)估算飛機(jī)相對于參考軌跡的相對定位。使用對該飛機(jī)定位的估算來實(shí)施沿該參考軌道引導(dǎo)飛機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的方法提出驗(yàn)證為確定飛機(jī)的相對定位所考慮的地面上的指示物與要遵循的參考軌跡相關(guān)。因此，如果飛機(jī)處于直線跑道和彎曲跑道之間的交叉處并且飛機(jī)要遵循的軌道必須沿直線跑道引導(dǎo)飛機(jī)，則根據(jù)本發(fā)明的方法防止使用沿曲線跑道定位的指示物來引導(dǎo)飛機(jī)。這種沿曲線跑道定位的指示物的引導(dǎo)能夠給飛機(jī)指定曲線跑道而不是直線跑道，并且會造成將飛機(jī)置入危險(xiǎn)情況中的風(fēng)險(xiǎn)。

為此，對于根據(jù)地面上的一些指示物估算的相對定位，該方法計(jì)算置信指數(shù)?？紤]到被飛機(jī)占用的軌跡，該置信指數(shù)表示地面上的這些指示物適于引導(dǎo)飛機(jī)的概率。

更準(zhǔn)確地，參照圖2，在確定步驟E1期間，數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)停機(jī)坪的繪圖在幾何上確定停機(jī)坪的一個(gè)或多個(gè)復(fù)雜的不確定區(qū)域?？梢栽诨须A段開始時(shí)進(jìn)行該確定步驟?？商鎿Q地，可以在滑行階段期間隨著時(shí)間推移重復(fù)地執(zhí)行該確定步驟。

在選擇步驟E2期間，處理模塊從飛機(jī)的探測器探測到的地面上的多個(gè)指示物中選擇至少一個(gè)指示物。當(dāng)飛機(jī)在確定步驟E1期間確定的不確定區(qū)域內(nèi)或附近時(shí)，執(zhí)行該選擇步驟。然后，這些所選擇的指示物是處理模塊將嘗試使用來繼續(xù)引導(dǎo)飛機(jī)的指示物。

在相對定位的估算步驟E3期間，處理模塊2根據(jù)探測器傳送的與在選擇步驟E2期間所選擇的指示物有關(guān)的數(shù)據(jù)，估算飛機(jī)相對于參考軌跡的相對定位。該估算可以例如管理飛機(jī)相對于一個(gè)指示物或一對指示物的位置。

在計(jì)算步驟E4期間，處理模塊2對在相對位置的估算步驟E3期間使用的所選擇的指示物相對于要遵循的參考軌跡的相關(guān)性進(jìn)行驗(yàn)證。為此，處理模塊針對根據(jù)這些所選擇的指示物估算的相對位置來計(jì)算置信指數(shù)，置信指數(shù)表示這些所選擇的指示物標(biāo)記出飛機(jī)在遵循參考軌跡時(shí)采用最佳路徑的概率。

根據(jù)第一實(shí)施例，根據(jù)所選擇的指示物相對于參考軌跡的布置執(zhí)行置信指數(shù)的計(jì)算。例如，如果指示物沿類似于參考軌跡的軌跡放置，則可以認(rèn)為該指示物是合適的。與這些指示物關(guān)聯(lián)的置信指數(shù)可以比較高。相反地，如果所選擇的指示物形成指示彎曲的曲線然，而參考軌跡是直線，則可以認(rèn)為該指示物是不合適的并且相關(guān)聯(lián)的置信指數(shù)可以比較低。

根據(jù)第二實(shí)施例，根據(jù)飛機(jī)相對于所選擇的指示物的位置和參考軌跡的位置完成對置信指數(shù)的計(jì)算。處理模塊可以例如將飛機(jī)相對于所選擇的指示物的位置和飛機(jī)相對于參考軌跡的定位進(jìn)行比較。如果所選擇的指示物不合適并且沒有遵循參考軌跡，則遵循參考軌跡的飛機(jī)將偏離所選擇的指示物但是不偏離參考軌跡。然后，飛機(jī)相對于所選擇的指示物的相對位置和飛機(jī)相對于參考軌跡的相對定位之間的差距可以具有突然變化。與該不合適的指示物相關(guān)聯(lián)的置信指數(shù)可以比較低。

置信指數(shù)的計(jì)算可以是飛機(jī)行駛過的不確定區(qū)域的幾何復(fù)雜度或者諸如氣象條件之類的外部條件的函數(shù)。當(dāng)滿足置信指數(shù)的計(jì)算給出不可靠的結(jié)果這一條件時(shí)，置信指數(shù)被固定為非常低的自動預(yù)定值。

在比較步驟E5期間，處理模塊將所計(jì)算的置信指數(shù)和預(yù)定閾值進(jìn)行比較。

在引導(dǎo)步驟E6期間，如果置信指數(shù)大于預(yù)定閾值，則處理模塊根據(jù)所估算的相對定位沿參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)。一旦該相對定位被認(rèn)為是可靠的，處理模塊就可以使用該相對定位來修正飛機(jī)的軌跡，以使飛機(jī)正確地遵循軌跡。

如果置信指數(shù)小于閾值，則所估算的相對位置不能用于引導(dǎo)飛機(jī)，并且處理模塊再次執(zhí)行選擇步驟E2、估算相對定位的步驟E3、計(jì)算步驟E4及比較步驟E5：處理模塊選擇至少一個(gè)新的指示物，根據(jù)該新的指示物估算飛機(jī)的相對定位，計(jì)算相關(guān)聯(lián)的置信指數(shù)并將該置信指數(shù)和預(yù)定閾值進(jìn)行比較。

倘若置信指數(shù)停留在閾值以下，則處理模塊可以重復(fù)這些步驟。

根據(jù)實(shí)施例，在手動引導(dǎo)步驟E7期間，當(dāng)置信指數(shù)小于閾值時(shí)，處理模塊可以向飛行員傳送報(bào)警消息，該報(bào)警消息要求以手動模式駕駛飛機(jī)或警告飛機(jī)正在切換到手動模式?？梢岳缭陬A(yù)定數(shù)量的否定比較后、在置信指數(shù)不大于閾值的特定時(shí)間后或者甚至是不再有沒有計(jì)算置信指數(shù)的新的指示物時(shí)發(fā)送該消息。然后，處理模塊認(rèn)為在之前步驟期間所選擇的指示物不能夠可靠地引導(dǎo)飛機(jī)，并且飛行員應(yīng)該確保對飛機(jī)進(jìn)行手動引導(dǎo)。切換到手動模式可以在完成發(fā)送報(bào)警消息后自動進(jìn)行，例如在預(yù)定時(shí)長的倒計(jì)時(shí)結(jié)束之后。在該實(shí)施例中，發(fā)送該信息以要求手動引導(dǎo)飛機(jī)或自動切換到手動模式，與此同時(shí)，在通過計(jì)算步驟E4期間系統(tǒng)地將信心指數(shù)固定在非常低的自動預(yù)定的值直到報(bào)警消息被發(fā)送時(shí)才可以實(shí)施報(bào)警。

此外，當(dāng)置信指數(shù)小于預(yù)定閾值時(shí)，在自動引導(dǎo)步驟E8期間，由于這些相對定位并未被確認(rèn)是可靠的，所以處理模塊可以決定根據(jù)參考軌跡引導(dǎo)飛機(jī)而不考慮所估算的相對定位。處理模塊還可以將有關(guān)例如由GPS模塊提供的絕對定位的信息考慮在內(nèi)。飛機(jī)繼續(xù)被引導(dǎo)但是在沒有使用探測器發(fā)出的信息時(shí)該引導(dǎo)是盲目進(jìn)行的。

根據(jù)實(shí)施例，如果在不確定區(qū)域以手動模式駕駛飛機(jī)，則處理模塊仍然可以執(zhí)行選擇步驟E2、估算相對定位步驟E3、計(jì)算步驟E4和比較步驟E5，并且當(dāng)置信指數(shù)大于預(yù)定閾值時(shí)，可以建議飛行員返回到自動引導(dǎo)模式。處理模塊具有被認(rèn)為是可靠的相對定位，該相對定位能夠使處理模塊在不確定區(qū)域沿參考軌跡自動引導(dǎo)飛機(jī)。當(dāng)置信指數(shù)大于預(yù)定閾值時(shí)，自動重新啟動自動引導(dǎo)模式。

根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)飛機(jī)駛出不確定區(qū)域時(shí)，處理模塊可以建議飛行員停止針對所估算的定位計(jì)算置信指數(shù)。之后，每個(gè)所估算的定位被認(rèn)為是可靠的并且能夠用于引導(dǎo)飛機(jī)而不對選擇用于估計(jì)該定位的指示物進(jìn)行質(zhì)疑。假定飛機(jī)沒有返回到不確定區(qū)域附近或者不確定區(qū)域內(nèi)，則處理模塊可以繼續(xù)保持在這種簡化的引導(dǎo)模式。

諸如上面所描述的引導(dǎo)方法正確地在機(jī)場的停機(jī)坪上、甚至是在復(fù)雜的滑行區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)飛機(jī)。