專利名稱：基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避的制作方法
基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避
背景技術(shù)：
本文公開的本發(fā)明主題涉及飛行器(aircraft)方面的碰撞預(yù)測(cè)和規(guī)避，例如無人駕駛航空系統(tǒng)或精簡(jiǎn)機(jī)組人員隨機(jī)飛行的有人駕駛飛行器。無人駕駛航空系統(tǒng)(UAS)是包括可以從地面(即以遙控方式)導(dǎo)航和/或或多或少自主地(即，無直接的人控制或監(jiān)控)飛行的航空運(yùn)輸工具(aerial vehicle)的系統(tǒng)。 UAS還可以由地面控制站和與該地面控制站通信并受其控制的一個(gè)或若干此類飛行器組成。此類系統(tǒng)的空中組成部分的大小可以在從幾克到數(shù)噸的范圍內(nèi)，并且開始在航空航天領(lǐng)域中變得更為盛行。民用可以包括諸如農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥、電力線路檢查、大氣研究、數(shù)據(jù)鏈路中繼和交通/安全監(jiān)控的作用。取消飛行員較之有人駕駛飛行器在機(jī)動(dòng)性能、尺寸、有效負(fù)載和續(xù)航力制約等方面為UAS平臺(tái)設(shè)計(jì)人員提供額外的自由。再有，一般認(rèn)為，UAS在生存性和消耗性方面以及成本效率上提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因此，UAS為自主地或以實(shí)質(zhì)性縮減的人力來執(zhí)行高風(fēng)險(xiǎn)、危險(xiǎn)及單調(diào)的任務(wù)提供了機(jī)會(huì)。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但是仍存在有關(guān)UAS的操作以及將UAS集成到管制的或商用空域中的若干難題，這些難題包括安全性和可靠性以及成本和規(guī)范。面對(duì)UAS的一個(gè)安全性難題是，要能夠感測(cè)和檢測(cè)其他空中的飛行器從而規(guī)避空中碰撞。概念上來說，可以將碰撞規(guī)避分成間隔保障和碰撞規(guī)避。間隔管理常常通過程序性規(guī)則和空中交通控制指令來實(shí)現(xiàn)。在沒有足夠的間隔的情況下需要碰撞規(guī)避。碰撞規(guī)避在傳統(tǒng)上可以依賴于飛行員的“觀察和規(guī)避”能力，并且還可以依賴于如交通防撞系統(tǒng)(TCAS)和非獨(dú)立自動(dòng)監(jiān)視廣播 (ADS-B)的協(xié)同技術(shù)。但是，UAS無法單純依賴于TCAS和ADS-B系統(tǒng)，因?yàn)闀?huì)有未配備這些系統(tǒng)(即，非協(xié)同的)的空域用戶。因此，存在允許UAS與其他空中的飛行器保持足夠的間隔并在足夠的間隔喪失時(shí)實(shí)施規(guī)避措施的系統(tǒng)和/或措施的需要。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)。感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)包括沖突檢測(cè)模塊， 該沖突檢測(cè)模塊配置成接收飛行器的四維G-D，即三個(gè)空間維加一個(gè)時(shí)間維)軌跡和表示其他飛行器的軌跡的4-D構(gòu)造或該飛行器要與之保持間隔的區(qū)域。沖突檢測(cè)模塊確定該飛行器的4-D軌跡與該4-D構(gòu)造之間是否存在沖突。感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)還包括沖突解決模塊， 該沖突解決模塊配置成從沖突檢測(cè)模塊接收信息。沖突解決模塊生成對(duì)該飛行器的4-D軌跡的更改以規(guī)避沖突。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種安裝在飛行器上的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)。感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)包括一個(gè)或更多通信鏈路，該一個(gè)或更多通信鏈路配置成與地面控制站、空中交通控制系統(tǒng)或其他飛行器的一個(gè)或更多通信。感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)還包括傳感器組；軌跡預(yù)測(cè)器模塊，其配置成基于從一個(gè)或更多通信鏈路或傳感器組接收的數(shù)據(jù)生成四維G-D)構(gòu)造；以及飛行管理系統(tǒng)，其包括軌跡規(guī)劃模塊和軌跡預(yù)測(cè)模塊。軌跡預(yù)測(cè)模塊生成該飛行器的4-D 軌跡。感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)還包括飛行控制系統(tǒng)，其與飛行管理系統(tǒng)通信并配置成執(zhí)行來自飛行管理系統(tǒng)的指令以使飛行器沿著4-D軌跡飛行；沖突檢測(cè)模塊，其配置成評(píng)估飛行器的 4-D軌跡和由軌跡預(yù)測(cè)器模塊生成的或者由地面控制站或空中交通控制系統(tǒng)的一個(gè)或更多提供的4-D構(gòu)造以確定該4-D軌跡與一個(gè)或更多4-D構(gòu)造之間是否存在沖突；以及沖突解決模塊，其配置成在沖突的事件中生成對(duì)4-D軌跡的更改，并將此更改傳送到飛行管理系統(tǒng)以更新4-D軌跡來緩解沖突。在一個(gè)附加實(shí)施例中，提供一種飛行器。該飛行器包括基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)，該感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)配置成基于4-D軌跡或構(gòu)造來檢測(cè)潛在的沖突或碰撞。使用由該飛行器的飛行管理系統(tǒng)生成的飛行器的4-D軌跡和飛行器外部的源提供的4-D構(gòu)造來識(shí)別被評(píng)估為在戰(zhàn)略時(shí)間范圍(time frame)內(nèi)發(fā)生的潛在沖突或碰撞。使用由該飛行器的飛行管理系統(tǒng)生成的飛行器的4-D軌跡和其中一些至少部分地由該飛行器的機(jī)載預(yù)測(cè)器模塊提供的4-D構(gòu)造來識(shí)別被評(píng)估為在戰(zhàn)術(shù)時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的潛在沖突或碰撞。至少部分地基于由機(jī)載傳感器組生成的數(shù)據(jù)來識(shí)別被評(píng)估為在關(guān)鍵時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的潛在的沖突或碰撞。


當(dāng)參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，貫穿附圖中，相似的符號(hào)表示相似部件，其中圖1示出根據(jù)本公開的多個(gè)方面的、在飛行器與其他飛行器或地基實(shí)體之間可能存在的通信鏈路；圖2示出根據(jù)本公開的多個(gè)方面的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)；圖3提供根據(jù)本公開的多個(gè)方面的、不同時(shí)域及其與使用基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)的關(guān)系的圖形描繪；圖4示出根據(jù)本公開的多個(gè)方面的、負(fù)責(zé)保持與其他飛行器的戰(zhàn)略間隔的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)；圖5示出根據(jù)本公開的多個(gè)方面的、負(fù)責(zé)保持與其他飛行器的戰(zhàn)術(shù)間隔和/或規(guī)避的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)；以及圖6示出根據(jù)本公開的多個(gè)方面的、負(fù)責(zé)碰撞規(guī)避的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式下面將描述一個(gè)或更多特定實(shí)施例。盡力提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，本說明書中并未描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在任何此類實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開發(fā)中，與任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一樣，必須作出多種實(shí)現(xiàn)特定的決策以便達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，如與系統(tǒng)相關(guān)以及業(yè)務(wù)相關(guān)的制約相符，這對(duì)于不同的實(shí)現(xiàn)可能是有所變化的。再者，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，對(duì)于從本公開獲益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，此類開發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但是盡管如此仍是設(shè)計(jì)、制造和加工的例行工作。再有，提供每個(gè)示例或?qū)嵤├岳诒景l(fā)明的某些方面的解釋，且不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，在不背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下可以在本發(fā)明中進(jìn)行多種修改和改變，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。例如，可以將作為一個(gè)實(shí)施例或示例的部分而圖示或描述的特征與另一個(gè)實(shí)施例或示例一起使用來獲得再一個(gè)實(shí)施例。因此，本公開預(yù)計(jì)涵蓋在所附權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的此類修改和改變。本公開涉及在飛行器(例如無人駕駛航空系統(tǒng)(UAS)的飛行器)中使用的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)。感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)有權(quán)訪問并利用來自多個(gè)源的信息(例如，地面控制器、空中交通控制系統(tǒng)、機(jī)載傳感器、直接從其他飛行器傳送的應(yīng)答器(transponder)信息等)。具體來說，在某些實(shí)施例中，感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)利用可用的信息來生成該飛行器以及所有其他已知飛行器或狀況(例如，氣象危害、受限空域、通信死區(qū)等)的四維軌跡?；谒木SG-D) 軌跡，感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)控制飛行器以便與其他飛行器和/或已知狀況保持適合的間隔，或者如果間隔喪失，則規(guī)避該飛行器或狀況。正如將認(rèn)識(shí)到的，雖然本文論述主要集中于UAS， 但是在其他實(shí)施例中，本文論述的這些方式還可以應(yīng)用于有人駕駛飛行器，例如有精簡(jiǎn)機(jī)組人員(例如，單個(gè)飛行員)隨機(jī)工作或延長(zhǎng)時(shí)間在自動(dòng)駕駛狀態(tài)下工作的有人駕駛飛行
ο考慮前文的注解，并轉(zhuǎn)到圖1，其中圖示出飛行器以及與飛行器100通信的其他實(shí)體的示圖。在飛行器100是UAS的空中組成部分的實(shí)施例中，一個(gè)此類實(shí)體可以是經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路104正與飛行器100通信的地面控制站102，通過數(shù)據(jù)鏈路104向飛行器100發(fā)送指令(例如飛行指令或遙控命令)，以及通過數(shù)據(jù)鏈路104從飛行器100向地面控制102發(fā)送信息或數(shù)據(jù)(例如，視頻或其他傳感器數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)和/或飛行及航空電子數(shù)據(jù))。地面控制站102可以同時(shí)控制一個(gè)或多于一個(gè)飛行器100。飛行器100還可以與空中交通控制系統(tǒng)108通信?？罩薪煌刂葡到y(tǒng)108可以經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路110向飛行器100提供有關(guān)正被空中交通控制系統(tǒng)108跟蹤的其他飛行器的信息。飛行器100可以經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路110將位置數(shù)據(jù)和/或飛行及航空電子數(shù)據(jù)傳送到空中交通控制系統(tǒng)108。此外，空中交通控制系統(tǒng)108可以將可能與為飛行器100建立航向相關(guān)的其他類型的信息傳送到飛行器100，例如其他飛行器的意向或軌跡信息、氣象通報(bào)和/或有關(guān)受限空域的信息。在所示出的實(shí)現(xiàn)中，空中交通控制系統(tǒng)108和地面控制站102也彼此通信。在此類情況中，空中交通控制系統(tǒng)108可以經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路112向地面控制站102提供有關(guān)由空中交通控制系統(tǒng)108跟蹤的飛行器的信息。以此方式，如果空中交通控制系統(tǒng)108與飛行器100之間失去通信，則可以經(jīng)由地面控制站102獲取正常情況下從空中交通控制系統(tǒng)108 獲取的一些或全部信息。同樣地，在所示出的實(shí)施例中，地面控制站102可以經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路 14向空中交通控制系統(tǒng)108傳送數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)的示例可以包括但不限于與飛行器100關(guān)聯(lián)的飛行計(jì)劃或任務(wù)剖面圖(mission profile)和/或飛行器100的狀態(tài)。此外，飛行器100可以與通信范圍內(nèi)的其他飛行器118直接通信。例如，就飛行器 100和/或其他飛行器118配備交通防撞系統(tǒng)(TCAQ和/或非獨(dú)立自動(dòng)監(jiān)視廣播(ADS-B) 系統(tǒng)的情況而言，此類系統(tǒng)可以在飛行器之間(例如經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路120)直接通信以提供有關(guān)每個(gè)飛行器各自的速度、位置、高度和/或預(yù)計(jì)航向(即，意向通信)。通常，在TCAS和 ADS-B系統(tǒng)的情況中，所討論的兩個(gè)飛行器都必須配備所討論系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，兩個(gè)飛行器可能配備允許飛行器之間進(jìn)行協(xié)同響應(yīng)的系統(tǒng)(例如，TCAS或ADS-B)。在其他實(shí)施例中，僅其中一個(gè)飛行器可能如此配備，而其他飛行器可以能夠傳輸有限的位置或意向信息。在此類實(shí)施例中，較具能力的飛行器(例如配備TCAS的飛行器)可以在指引較具能力的飛行器時(shí)單方使用欠能力的飛行器提供的此類信息。正如本文所使用的，配備TCAS、ADS-B或類似系統(tǒng)的飛行器稱為協(xié)同的，而未配備TCAS、ADS-B或類似系統(tǒng)的飛行器稱為非協(xié)同的。雖然地面控制站102、空中交通控制系統(tǒng)108和/或其他飛行器118對(duì)于飛行器 100都表示可能的信息源，但是飛行器100還可以具有可用于感測(cè)與規(guī)避操作的機(jī)載信息源。例如，飛行器100可以配備機(jī)載傳感器組，諸如雷達(dá)、光雷達(dá)、紅外線(IR)和/或可用于確認(rèn)接近度或者其他方式可能未檢測(cè)到的其他飛行器(如非協(xié)同飛行器)的視頻系統(tǒng)。 在某些實(shí)施例中，可以通過一個(gè)或更多適合的算法來增強(qiáng)機(jī)載傳感器的操作或監(jiān)視，該一個(gè)或更多算法有助于障礙物早期檢測(cè)和感測(cè)。同樣地，在某些實(shí)現(xiàn)中，可以通過擴(kuò)展傳感器的范圍以形成覆蓋已知盲點(diǎn)和/或擴(kuò)展現(xiàn)有覆蓋體積的傳感器范圍的有效傳感器范圍來解決機(jī)載傳感器封裝件的盲點(diǎn)(如果有的話)和/或有限的范圍。考慮前述的信息源，感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)的本實(shí)施例利用或融合來自這些源的一些或全部可用數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)期望的感測(cè)與規(guī)避功能性。例如，在某些實(shí)現(xiàn)中，基于從機(jī)載傳感器組、其他飛行器118、地面控制站102 (如果適用的話)和/或空中交通控制系統(tǒng)108獲取的一些或所有組合信息來導(dǎo)出其他飛行器或所關(guān)心區(qū)域(即，惡劣氣象、呈現(xiàn)差的或受限的通信質(zhì)量的區(qū)域和/或受限空域)的四維(空間上的三維和時(shí)間上的一維)構(gòu)造(例如， 4-D軌跡或4-D多面體)。還可以使用設(shè)有此類軌跡預(yù)測(cè)功能性的機(jī)載飛行器管理系統(tǒng)為飛行器100計(jì)算4-D軌跡。此類飛行管理系統(tǒng)的示例包括可從通用電氣公司獲得的某些飛行管理系統(tǒng)。以此方式，飛行器100的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)獲取相關(guān)空域內(nèi)的所有其他飛行器或相關(guān)狀況的情景意識(shí)(situational awareness)?？梢栽u(píng)估4_D軌跡或多面體以找出潛在的沖突(即，探測(cè)到的沖突)以及基于此評(píng)估對(duì)飛行器100進(jìn)行航向變更或校正。在一個(gè)實(shí)施例中，如本文論述的，感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)使用被接受以與空中交通管理系統(tǒng)(如地基空中交通管理系統(tǒng))一起使用的沖突探測(cè)方法和算法。作為示例，一個(gè)此類沖突探測(cè)功能見于可從洛克希德·馬丁公司獲得的航路自動(dòng)化現(xiàn)代化(En Route Automation Modernization) (ERAM)系統(tǒng)。這種基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避方式可使飛行器100能夠感測(cè)與規(guī)避碰撞，并提供與其他飛行器、惡劣氣象和/或受限空域的自行間隔。在某些實(shí)現(xiàn)中，如本文論述的，基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)將如下因素的其中一些或全部納入考慮傳感器檢測(cè)處于潛在沖突中的飛行器的精確度、兩個(gè)飛行器的飛行動(dòng)力學(xué)、與飛行器的導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的精確度和/或延遲時(shí)間和/或碰撞規(guī)避邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)利用碰撞預(yù)測(cè)沖突探測(cè)來識(shí)別潛在的威脅，然后利用來自機(jī)載飛行管理系統(tǒng)(FMQ的軌跡生成能力以創(chuàng)建規(guī)避所預(yù)測(cè)的沖突的新軌跡。圖2示出適于安裝在飛行器100上的機(jī)載基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的特征。在此示例中，正如上文所述，基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)包括用于與地基實(shí)體和其他飛行器通信的多種通信鏈路或電路。例如，在UAS的情況中，基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)可以包括與地面控制站102的通信鏈路152。此通信鏈路152可以用于從地面控制站102 向飛行器100傳送命令以及將信息轉(zhuǎn)發(fā)回地面控制站102。同樣地，可以在飛行器100與空中交通控制系統(tǒng)108之間提供通信鏈路154。此通信鏈路巧4可允許空中交通控制108通過軌跡同步和軌跡協(xié)商來執(zhí)行軌跡管理。通過鏈路154，其他形式的戰(zhàn)術(shù)空中交通控制也是可能的。例如，空中交通控制108還可以通過鏈路巧4來傳輸引導(dǎo)信息。同樣地，還可以經(jīng)由通信鏈路154(或在另一個(gè)實(shí)施例中經(jīng)由通信鏈路152)來將其他類型的信息，例如氣象通報(bào)或有關(guān)受限空域的區(qū)域的信息傳送到飛行器 100。此外，在飛行器100配備TCAS或ADS-B系統(tǒng)的實(shí)施例中，可以在操作各自的TCAS 或ADS-B系統(tǒng)的飛行器100與其他飛行器118之間(即，協(xié)同飛行器之間)提供通信鏈路 156。在此類實(shí)施例中，飛行器100能夠從其他飛行器118(包括有人駕駛飛行器)接收信息以及向其傳輸信息。例如，如果飛行器100配備ADS-B應(yīng)答器，則它會(huì)通過應(yīng)答器從附近的飛行器獲得監(jiān)視信息。在一個(gè)實(shí)施例中，為了間隔管理和碰撞避免，所有形式的協(xié)同飛行器通過通信鏈路156與飛行器100通信。再有，如上文提到的，地面控制站102(在適用的情況下)和空中交通控制108可以經(jīng)由例如鏈路160相互通信。鏈路160可以使由空中交通控制108提供的空中交通信息為地面控制站102可獲得。如果地面控制站102接收到有關(guān)周圍交通的足夠信息，則在UAS 與空中交通控制108之間失去鏈路的情況下，地面控制站102能夠?qū)⒋诵畔⑥D(zhuǎn)發(fā)到UAS。此外，可以在出發(fā)之前將任務(wù)剖面圖和飛行計(jì)劃信息從地面控制站102轉(zhuǎn)發(fā)到空中交通控制 108。在示出的實(shí)施例中，該基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)還包括機(jī)載傳感器組162或與之通信。該機(jī)載傳感器組162可以包括具有互補(bǔ)的感測(cè)模態(tài)的一組傳感器，這些傳感器向飛行器100提供人類飛行員所擁有的觀察與規(guī)避能力。但是，不同于觀察與規(guī)避環(huán)境，這些傳感器還可以幫助找出入侵飛行器或不符合可見飛行狀況的狀況中的其他沖突?？梢园ㄔ跈C(jī)載傳感器組162中的傳感器的示例包括雷達(dá)、光雷達(dá)、紅外線(IR)和/或視頻系統(tǒng)。所示出的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)的示例還包括軌跡預(yù)測(cè)模塊164，軌跡預(yù)測(cè)模塊164從上文的通信鏈路中的一個(gè)或更多通信鏈路以及機(jī)載傳感器組162接收輸入。該軌跡預(yù)測(cè)模塊164可以作為通過軟件和/或硬件實(shí)施的一個(gè)或更多適合的算法來實(shí)施，其從一個(gè)或更多通信鏈路和/或機(jī)載傳感器組162接受輸入數(shù)據(jù)，并且輸出飛行器100附近的感測(cè)的或已知的飛行器的4-D構(gòu)造166(例如4-D軌跡預(yù)測(cè))，包括有關(guān)與這些預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)的不確定性的信息。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，軌跡預(yù)測(cè)模塊164可以作為從若干源獲取其輸入的傳感器融合單元來提供。例如，軌跡預(yù)測(cè)模塊164可以將經(jīng)由外部通信鏈路152、154、156獲得的明確沖突信息以及通過自有傳感器組162導(dǎo)出的信息進(jìn)行組合以預(yù)測(cè)時(shí)間上三維構(gòu)造的位置和形狀的演變。此模塊生成的4-D構(gòu)造166之一是與飛行器100共享相同的空域的其他飛行器的預(yù)測(cè)4-D軌跡。此外，其他4-D預(yù)測(cè)構(gòu)造166可以對(duì)應(yīng)于飛行器100需要規(guī)避的其他沖突源，例如，對(duì)流氣象、受限用戶空域或與飛行器的高動(dòng)態(tài)軌跡(例如UAS，其中特定軌跡可能未知)關(guān)聯(lián)的約束區(qū)?？梢詫⑦@些更一般形式的沖突建模為4維多面體(多面體的4維版本)或匹配感測(cè)并規(guī)定子系統(tǒng)168中的由沖突檢測(cè)模塊170處理的適當(dāng)格式的概率性4-D多面體。在某些實(shí)施例中，隨著用于軌跡預(yù)測(cè)的源的置信度和數(shù)量增加，由模塊164提供的軌跡預(yù)測(cè)功能性提高其預(yù)測(cè)的質(zhì)量。相反，基于最小輸入集合，例如僅基于機(jī)載傳感器組162的預(yù)測(cè)可能被認(rèn)為有更大的關(guān)聯(lián)不確定性。飛行器100的4-D軌跡本身可以由與飛行器100關(guān)聯(lián)的飛行管理系統(tǒng)180的組成部分生成。飛行管理系統(tǒng)180可以包括如軌跡同步模塊182和軌跡協(xié)商模塊184的模塊，它們都利于基于軌跡的操作。此外，飛行管理系統(tǒng)180可以包括軌跡規(guī)劃模塊186和軌跡預(yù)測(cè)模塊188，在某些實(shí)施例中，軌跡預(yù)測(cè)模塊188預(yù)測(cè)飛行器100本身的4-D軌跡并向本文論述的感測(cè)與規(guī)避子系統(tǒng)168的沖突檢測(cè)模塊170提供所預(yù)測(cè)的4-D軌跡192。軌跡規(guī)劃在飛行管理系統(tǒng)180中使用諸如以下的多個(gè)輸入來執(zhí)行飛行計(jì)劃、性能參數(shù)、協(xié)商參數(shù)、 沖突解決等。飛行管理系統(tǒng)180的功能之一是沿著規(guī)劃過程中生成的軌跡192引導(dǎo)飛行器 100。在其他實(shí)現(xiàn)中，軌跡規(guī)劃和/或預(yù)測(cè)可以由地基空中交通管理來執(zhí)行，并經(jīng)由適當(dāng)?shù)耐ㄐ沛溌?10將其提供到飛行管理系統(tǒng)180。由飛行管理系統(tǒng)180生成的指令或命令可以在飛行控制系統(tǒng)190處實(shí)施。在某些實(shí)施例中，飛行控制系統(tǒng)190是指低級(jí)控制系統(tǒng)(例如，自動(dòng)駕駛)，其根據(jù)飛行管理系統(tǒng) 180所確定的，指令飛行器的控制接口以實(shí)現(xiàn)適于每個(gè)飛行階段和飛行器配置的飛行模式。 在某些實(shí)現(xiàn)中，本文論述的沖突規(guī)避功能可以在需要時(shí)接管飛行控制系統(tǒng)190的控制。所示出的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)還包括感測(cè)與規(guī)避子系統(tǒng)168。在所示出的實(shí)施例中，該感測(cè)與規(guī)避子系統(tǒng)168提供多層功能性，其中每個(gè)層在不同的時(shí)間層上起作用，例如圖3所示的戰(zhàn)略規(guī)劃層、戰(zhàn)術(shù)間隔層和沖突規(guī)避層。例如，一個(gè)功能性層可以是間隔管理層，其起作用以保持飛行器100與其他飛行器之間的足夠間隔。在示出的實(shí)施例中， 間隔管理層可以通過沖突檢測(cè)模塊170和沖突解決模塊172來實(shí)施。在這種實(shí)施例中，沖突檢測(cè)模塊170可以將空中交通控制108和/或軌跡預(yù)測(cè)模塊164提供的同步的4-D構(gòu)造和飛行器本身的4-D軌跡192作為輸入來接收。這些同步的4-D軌跡和/或多面體(即， 構(gòu)造)可以是由沖突檢測(cè)模塊170探測(cè)的沖突，并且可以將任何潛在的沖突作為輸入提供到?jīng)_突解決模塊172，然后沖突解決模塊172又可以向飛行管理系統(tǒng)180提供建議或指令， 以便可以更改飛行器100的4-D軌跡來保持與潛在沖突的適合間隔。因此，間隔管理層與飛行管理系統(tǒng)180結(jié)合來工作，飛行管理系統(tǒng)180在軌跡規(guī)劃過程中將沖突解決模塊172 的沖突解決輸出納入考慮。因此，在一個(gè)此類實(shí)現(xiàn)中，間隔管理層起作用以防止飛行器100的4-D軌跡192侵犯其他飛行器的受保護(hù)空域區(qū)，或者以防止飛行器100的4-D軌跡192太靠近受限空域、惡劣氣象區(qū)域或易遭遇差的通信或通信干擾的區(qū)域。以此方式，間隔管理層起作用以確保由飛行管理系統(tǒng)180生成的4-D軌跡192是無沖突的。所示出的感測(cè)與規(guī)避子系統(tǒng)168的功能性的另一個(gè)層是碰撞規(guī)避層，其通過碰撞檢測(cè)模塊174和碰撞解決模塊176來實(shí)施。在一個(gè)此類實(shí)現(xiàn)中，碰撞規(guī)避層在實(shí)現(xiàn)自行間隔的其他措施失效時(shí)被激活。在此類情況中，緊急碰撞規(guī)避機(jī)動(dòng)的需要可以包括飛行管理功能，從而接管飛行控制系統(tǒng)190的控制。例如，在所示出的實(shí)現(xiàn)中，碰撞檢測(cè)模塊174直接從機(jī)載傳感器組162接收輸入?；谶@些輸入，如果碰撞檢測(cè)模塊174確定沖突是可能的或看上去可能，則向碰撞解決模塊176發(fā)出適當(dāng)?shù)闹噶睿浣庸茱w行控制系統(tǒng)190的控制以防止碰撞。在某些實(shí)現(xiàn)中，采用來保持間隔和/或規(guī)避碰撞的邏輯是對(duì)時(shí)間敏感的。在此類實(shí)現(xiàn)中，可以將不同的動(dòng)作或不同類型的信息與不同的時(shí)間范圍關(guān)聯(lián)。例如，轉(zhuǎn)到圖3和圖 4，其中在長(zhǎng)范圍處(例如侵犯前10分鐘或更多時(shí)間)檢測(cè)到潛在的侵犯最小間隔距離的情況下，所導(dǎo)致的動(dòng)作可以視為戰(zhàn)略軌跡管理。雖然10分鐘是可用于定義戰(zhàn)略軌跡管理的界限的時(shí)間段的一個(gè)示例，但是在其他實(shí)現(xiàn)中，此界限可以按其他時(shí)間段來定義和/或可以基于多種其他因素來確定，例如所討論飛行器的速度和/或機(jī)動(dòng)性。在一個(gè)示例中，確定沖突(例如，指定間隔距離的侵犯)的概率時(shí)通常依據(jù)的信息通?；跈C(jī)載傳感器組162 范圍外的信息。例如，此類戰(zhàn)略信息可以包括從獲得自空中交通管理設(shè)施(即，空中交通控制108)和/或地面控制站102(在飛行器100是UAS的實(shí)施例中)的數(shù)據(jù)而生成的所有4-D 構(gòu)造166。在某些實(shí)施例中，直接從空中交通控制通信獲得4-D軌跡數(shù)據(jù)(即，空中交通控制提供所有附近飛行器的4-D軌跡)。在此類實(shí)施例中，可以不利用機(jī)載軌跡預(yù)測(cè)模塊164 來評(píng)估4-D軌跡數(shù)據(jù)，因?yàn)樗璧?-D軌跡數(shù)據(jù)已經(jīng)以沖突檢測(cè)模塊170可用的形式存在。在戰(zhàn)略軌跡管理情況中，沖突檢測(cè)模塊170和沖突解決模塊172可以將潛在沖突以及在某些實(shí)現(xiàn)中要采取的校正動(dòng)作傳送到飛行管理系統(tǒng)180。在某些實(shí)施例中，飛行管理系統(tǒng)180可以將潛在沖突傳送到空中交通控制108，空中交通控制108又可以生成適當(dāng)?shù)闹噶詈秃较蛐Ｕ砸?guī)避該潛在沖突。在其他實(shí)施例中，飛行管理系統(tǒng)180本身可以通過軌跡規(guī)劃模塊186和軌跡預(yù)測(cè)模塊188為飛行器100生成滿足由沖突檢測(cè)模塊170管理的沖突探測(cè)的制約的新的消除沖突4-D軌跡192。然后可以將新的4-D軌跡192傳送到空中交通控制108以達(dá)到軌跡同步的目的或最終如果所提出的軌跡校正對(duì)于空中交通控制不可接受則觸發(fā)軌跡協(xié)商過程。轉(zhuǎn)到圖3和圖5，在戰(zhàn)術(shù)間隔管理示例中，解決潛在沖突的時(shí)間范圍更小，如在1 分鐘與10分鐘之間。與戰(zhàn)略軌跡管理的情況一樣，定義戰(zhàn)術(shù)間隔管理的實(shí)際時(shí)間區(qū)間可以有所變化和/或可以基于多種因素來確定，例如所討論飛行器的速度和/或機(jī)動(dòng)性、有效的傳感器范圍等。對(duì)于戰(zhàn)術(shù)間隔情況中涉及的距離，可以在計(jì)算用于作出沖突確定的 4-D軌跡166時(shí)使用由機(jī)載傳感器組162獲得的數(shù)據(jù)和/或來自其他飛行器118的空對(duì)空通信。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將基于由其他飛行器118或由機(jī)載傳感器組162提供的數(shù)據(jù)而評(píng)估的4-D軌跡與空中交通管理4-D軌跡數(shù)據(jù)融合以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量(例如，降低誤報(bào) (fals印ositive))?；诮M合信息的此4_D軌跡數(shù)據(jù)166可以兼由機(jī)載感測(cè)與規(guī)避子系統(tǒng) 168使用和/或發(fā)送回地面空中交通控制系統(tǒng)108。在戰(zhàn)術(shù)間隔管理的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，沖突檢測(cè)模塊170和沖突解決模塊172可以將潛在沖突和要采取的校正動(dòng)作傳送到飛行管理系統(tǒng)180。飛行管理系統(tǒng)180又通過軌跡規(guī)劃模塊186和軌跡預(yù)測(cè)模塊188為飛行器100生成滿足由沖突檢測(cè)模塊170管理的沖突探測(cè)的制約的新的消除沖突4-D軌跡192。然后可以將新的4-D軌跡192傳送到空中交通控制 108以達(dá)到同步或協(xié)商目的。轉(zhuǎn)向圖3和圖6，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，如果沖突的時(shí)間范圍達(dá)到臨界緊急時(shí)間范圍(例如，小于1分鐘)，則基于4-D軌跡的沖突規(guī)避功能接管以解決沖突。正如將認(rèn)識(shí)到的，在其內(nèi)沖突被視為緊急的實(shí)際時(shí)間范圍對(duì)于不同飛行器可以有所變化，例如基于為該飛行器定義的受保護(hù)空域區(qū)和/或基于該飛行器的速度和/或機(jī)動(dòng)性。在一個(gè)此類示例中，雖然還可以利用來自協(xié)同飛行器的意向通信(如果有的話)，但是完全由機(jī)載傳感器組162導(dǎo)出所依據(jù)的數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例中，在至少基于被提供到碰撞檢測(cè)模塊174的機(jī)載傳感器數(shù)據(jù)來將碰撞確定為危機(jī)的情況中，可以將來自碰撞檢測(cè)模塊174的軌跡數(shù)據(jù)直接提供到碰撞解決模塊176。在此示例中，碰撞解決模塊176又從飛行管理系統(tǒng)180接管飛行控制系統(tǒng)190 的臨時(shí)控制以實(shí)施必要的沖突規(guī)避機(jī)動(dòng)。一旦該沖突被規(guī)避，則將控制返回到飛行管理系
10統(tǒng) 180。雖然前文覆蓋基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避的某些方面，因?yàn)樗婕芭鲎惨?guī)避，還可以將與軌跡規(guī)劃相關(guān)的其他問題涵蓋在基于軌跡的操作中。例如，在飛行器100是無人的實(shí)現(xiàn)中，通常不期望與飛行器失去通信。在此類情況中，可以通過在軌跡規(guī)劃、間隔和規(guī)避算法中對(duì)通信覆蓋(例如，鏈路可用性)制定明確的準(zhǔn)則來降低失去與飛行器的通信鏈路的概率。例如，在軌跡規(guī)劃中，可以采用飛行器與地面控制站102和/或空中交通控制108 之間的通信鏈路的可用性的附加制約。在一個(gè)此類示例中，可以將將要行進(jìn)的規(guī)劃空域劃分成多個(gè)子體積，這些子體積各具有通信質(zhì)量或成功率的關(guān)聯(lián)概率，從而創(chuàng)建通信可用性地圖。這樣飛行器100的規(guī)劃軌跡(在本示例中為無人駕駛運(yùn)輸工具)可以將軌跡規(guī)劃過程中的通信可用性納入考慮。再有，在失去通信或通信劣化的情況中，飛行器100可以基于通信可用性地圖實(shí)施軌跡更改，以沿著規(guī)劃航線將飛行器100機(jī)動(dòng)到最接近的高概率通信點(diǎn)。在此方式中，可以加強(qiáng)成功通信鏈路可用性，同時(shí)仍將與初始或規(guī)劃軌跡的偏離減少到最小。相似地，軌跡規(guī)劃算法可以在生成飛行器100(例如，UAS)的軌跡時(shí)將可能影響通信質(zhì)量的氣象狀況納入考慮。例如，可能負(fù)面地影響通信的壞天氣可以用于確證規(guī)劃軌跡或規(guī)避該壞氣象的軌跡更改，并且保持與飛行器10的持續(xù)通信的高概率。以此方式，可以將氣象預(yù)測(cè)和模式并入軌跡規(guī)劃中以便維持通信?？紤]前文論述，提供以下示例進(jìn)一步說明本基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避方式的多個(gè)方面。在第一示例中，將UAS從制造設(shè)備移交到操作場(chǎng)所。在此示例中，可以通過將重心轉(zhuǎn)移到戰(zhàn)略時(shí)間層中的基于軌跡的管理，為UAS操作將對(duì)感測(cè)與規(guī)避能力的依賴(這本質(zhì)上是戰(zhàn)術(shù)性的)減到最小或?qū)⑵湎?。具體來說，此示例涉及到并入了高級(jí)4-D軌跡同步、協(xié)商機(jī)制和機(jī)載傳感器組的融合的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避實(shí)現(xiàn)。在此第一示例中，運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)創(chuàng)建并提交UAS的飛行計(jì)劃。提交的飛行計(jì)劃獲批準(zhǔn)，并產(chǎn)生圍繞UAS航線的出發(fā)點(diǎn)和到達(dá)點(diǎn)建立并通過NOTAMS分發(fā)的一組臨時(shí)飛行限制 (TFR)。UAS在基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避支持下起飛。UAS爬高到18，000英尺。在爬高的過程中，由UAS和空中交通控制108將所需的UAS軌跡附近的其他交通情況納入考慮來協(xié)商軌跡的A類空域部分。從此點(diǎn)起，UAS軌跡與典型的商用飛機(jī)軌跡沒有區(qū)別。軌跡同步確?？罩薪煌刂?08具有該UAS的4D軌跡和意向的情景意識(shí)。軌跡同步和軌跡協(xié)商都是 A類空域操作中UAS的啟用機(jī)制。在此示例中，ADS-B系統(tǒng)顯示預(yù)計(jì)9分鐘內(nèi)將處于小于最小間隔的距離處的飛行器。在UAS上激活機(jī)載戰(zhàn)略間隔算法，從而導(dǎo)致生成新提出的軌跡， 并將其傳送到空中交通控制108。當(dāng)從交通控制獲得批準(zhǔn)時(shí)，將該新軌跡與機(jī)載飛行管理系統(tǒng)同步。隨著UAS接近其A類空域軌跡段的末端，開始下降，并完成在目的地機(jī)場(chǎng)的著陸。在第二示例中，描述潛在監(jiān)視實(shí)現(xiàn)。在此示例中，不同于其中可設(shè)想點(diǎn)到點(diǎn)行進(jìn)方案的的第一示例，該UAS操作不太可能包括像商用飛行器那樣的軌跡。在此示例中，UAS在與空中交通控制服務(wù)108反復(fù)地再協(xié)商的500和18，000英尺之間以耐航模式(loitering pattern)飛行。啟動(dòng)軌跡同步以向空中交通控制108提供UAS的精確位置。UAS基于其戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)任務(wù)要求以及性能限制和威脅優(yōu)先級(jí)來協(xié)商軌道。在正常情況下，商用空中交通保持不受UAS的存在的大影響，因?yàn)閁AS采用其耐航模式來適應(yīng)商用交通并且不引人注目。
但是，在此示例中，如果檢測(cè)到高優(yōu)先級(jí)主體，則情況逆反。在此類情況中，將由空中交通控制108重新協(xié)商商用交通航線以給高優(yōu)先級(jí)UAS軌跡讓路。相似的情況可以發(fā)生在需要立即緊急著陸時(shí)的UAS失效的情況。同樣地，當(dāng)所討論飛行器具有精簡(jiǎn)機(jī)組人員(例如，單個(gè)飛行員)的有人駕駛飛行器時(shí)可能發(fā)生相應(yīng)的情況。在飛行員變?yōu)槲锢砩蠁适芰r(shí)的情況中，此類飛行器實(shí)質(zhì)上變成UAS0返回到UAS監(jiān)視方案，UAS最初可以與空中交通控制108就提出的耐航模式進(jìn)行協(xié)商。在此示例中，空域中的交通情況不繁忙，并且UAS耐航模式獲得批準(zhǔn)。航途中，機(jī)載傳感器162檢測(cè)到碰撞評(píng)估小于2分鐘的接近目標(biāo)。機(jī)載戰(zhàn)術(shù)間隔算法被激活，機(jī)載飛行管理系統(tǒng)180生成軌跡以規(guī)避碰撞?；谛萝壽E，UAS更改軌跡以規(guī)避碰撞。在實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避之后，UAS將其新軌跡傳送到空中交通控制108，并且機(jī)載飛行管理系統(tǒng)180生成以最小偏差返回原規(guī)劃軌跡的軌跡。繼續(xù)此示例，在航途中，失去與地面控制120的通信(人機(jī)閉環(huán)pilot in the loop)?；诖耸ネㄐ牛琔AS飛向成功通信鏈路概率高的預(yù)定義的位置，并耐航飛行，直到恢復(fù)通信鏈路為止。如果恢復(fù)通信鏈路，UAS以與原始軌跡的最小偏離以及最大成功通信鏈路概率繼續(xù)其規(guī)劃軌跡。但是，如果通信鏈路未恢復(fù)，則UAS自主地著陸，并且被賦予相鄰交通之中的通行權(quán)(right of way)。根據(jù)其他示例，在失去通信時(shí)，UAS而是可以繼續(xù)上次獲批的飛行計(jì)劃，并且空中交通控制可以使其他飛行器繞開失去通信的UAS，直到通信恢復(fù)為止。本發(fā)明的技術(shù)效果包括配置成使用4-D軌跡的機(jī)載分析來與其他飛行器保持間隔的飛行器，如UAS或精簡(jiǎn)機(jī)組人員飛行器。這些軌跡可以由外部源，例如空中交通控制系統(tǒng)提供，或由機(jī)載系統(tǒng)，例如軌跡預(yù)測(cè)器模塊和/或飛行管理系統(tǒng)生成。本發(fā)明的技術(shù)效果還包括配置成使用4-D軌跡的機(jī)載分析來保持規(guī)避碰撞的飛行器，如UAS或精簡(jiǎn)機(jī)組人員飛行器。這些軌跡可以由外部源，例如空中交通控制系統(tǒng)提供，或由機(jī)載系統(tǒng)，例如軌跡預(yù)測(cè)器模塊和/或飛行管理系統(tǒng)生成。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求定義，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)想到的其他示例。 如果此類其他示例具有與權(quán)利要求的字面語言相同的結(jié)構(gòu)元素或如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)性差別的等效結(jié)構(gòu)元素，它們預(yù)計(jì)在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求
1.一種感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，包括沖突檢測(cè)模塊(170)，其配置成接收飛行器(100)的四維G-D)軌跡(19 和表示其他飛行器(11 的軌跡的或所述飛行器(100)要與之保持間隔的區(qū)域的4-D構(gòu)造(166)，其中所述沖突檢測(cè)模塊(170)確定所述飛行器(100)的所述4-D軌跡(192)與所述4-D構(gòu)造 (166)之間是否存在沖突；以及沖突解決模塊(172)，其配置成從沖突檢測(cè)模塊(170)接收信息，其中所述沖突解決模塊(17 生成對(duì)所述飛行器(100)的所述4-D軌跡(192)的更改以規(guī)避所述沖突。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其中由所述飛行器(100)的飛行管理系統(tǒng)(180)將所述飛行器(100)的所述4-D軌跡(19 提供到所述沖突檢測(cè)模塊(170)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其中由所述飛行器(100)外部的源來提供所述4-D構(gòu)造(166)的一些或全部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其中所述飛行器(100)外部的所述源包括空中交通控制系統(tǒng)(108)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，包括軌跡預(yù)測(cè)器模塊(164)，所述軌跡預(yù)測(cè)器模塊(164)生成所述4-D構(gòu)造(166)的一些或全部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其中所述軌跡預(yù)測(cè)器模塊(164)使用由空中交通控制系統(tǒng)(108)提供的信息、由其他飛行器(118)提供的信息、由地面控制站(10 提供的信息或由傳感器組(16 提供的信息的一個(gè)或更多來生成所述4-D構(gòu)造 (166)的一些或全部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其中所述沖突解決模塊(172)將所述更改傳送到飛行管理系統(tǒng)(180)以修改所述飛行器(100)的所述4-D軌跡(192)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，包括碰撞檢測(cè)模塊(174)，其配置成基于至少由所述飛行器(100)的傳感器組(16 提供的數(shù)據(jù)來檢測(cè)所述飛行器(100)的潛在碰撞；以及碰撞解決模塊(176)，其配置成從所述碰撞檢測(cè)模塊(174)接收所述潛在碰撞的通知， 并直接向飛行控制系統(tǒng)(190)發(fā)出指令以規(guī)避所述潛在碰撞。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其中所述沖突檢測(cè)模塊(170)、所述沖突解決模塊(172)、所述碰撞檢測(cè)模塊(174)和所述碰撞解決模塊(176)的操作取決于對(duì)所述沖突或潛在碰撞識(shí)別的時(shí)間范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其中由所述沖突檢測(cè)模塊(170)和所述沖突解決模塊(17 來處理被確定為在緊急時(shí)間范圍外的沖突或潛在碰撞，以及其中由所述碰撞檢測(cè)模塊(174)和所述碰撞解決模塊(176)來處理被確定為在所述緊急時(shí)間范圍內(nèi)的沖突或潛在碰撞。
11.一種飛行器(100)，包括基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其配置成基于4-D軌跡或構(gòu)造(166、192)來檢測(cè)潛在沖突或碰撞；其中使用由所述飛行器(100)的飛行管理系統(tǒng)(180)生成的所述飛行器(100)的4-D 軌跡(192)和由所述飛行器(100)外部的源提供的4-D構(gòu)造(166)來識(shí)別在戰(zhàn)略時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的潛在沖突或碰撞；其中使用由所述飛行器(100)的所述飛行管理系統(tǒng)(180)生成的所述飛行器(100)的所述4-D軌跡(192)和4-D構(gòu)造(166)來識(shí)別在戰(zhàn)術(shù)時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的潛在沖突或碰撞，其中所述4-D構(gòu)造(166)至少部分是由所述飛行器(100)機(jī)載的預(yù)測(cè)器模塊(164)生成的； 以及其中至少部分地基于機(jī)載傳感器組(162)生成的數(shù)據(jù)來識(shí)別被評(píng)估為在臨界時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的潛在沖突或碰撞。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器(100)，其中所述戰(zhàn)略時(shí)間范圍是10分鐘或更大， 所述戰(zhàn)術(shù)時(shí)間范圍介于1與10分鐘之間，以及所述臨界時(shí)間范圍是1分鐘或更小。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器(100)，其中通過確定對(duì)所述飛行器(100)的所述 4-D軌跡(192)的更改并使用所述飛行管理系統(tǒng)(180)實(shí)施對(duì)所述4-D軌跡(192)的更改來規(guī)避被評(píng)估為在所述戰(zhàn)略時(shí)間范圍或所述戰(zhàn)術(shù)時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的潛在沖突或碰撞。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器(100)，其中由碰撞解決模塊(176)接管飛行控制系統(tǒng)(190)的直接控制來規(guī)避被評(píng)估為在所述臨界時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的潛在沖突或碰撞，以便規(guī)避所述潛在沖突或碰撞。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器(100)，其中所述飛行器(100)包括無人駕駛運(yùn)輸工具或精簡(jiǎn)機(jī)組成員飛行器。
全文摘要
提供一種在飛行器(100)上使用的基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)，其利用4-D構(gòu)造(166、192)，例如4-D軌跡或4-D多面體，來保持與其他飛行器(118)的間隔和/或規(guī)避與其他飛行器(118)的碰撞。在某些實(shí)施例中，該基于軌跡的感測(cè)與規(guī)避系統(tǒng)(168)利用從外部源提供的4-D軌跡和/或基于操作期間多種數(shù)據(jù)源而評(píng)估的4-D軌跡。
文檔編號(hào)G05D1/10GK102566581SQ20111046157
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者C·A·霍弗, D·S·阿伯納蒂, G·A·富爾曼, H·W·小湯林森, M·R·杜爾林, M·卡斯蒂洛-埃芬, N·維斯內(nèi)夫斯基, S·R·漢森, T·B·塞巴斯蒂安 申請(qǐng)人:通用電氣公司