用于改進(jìn)導(dǎo)航性能的飛行器系統(tǒng)和方法
【專利摘要】用于改進(jìn)導(dǎo)航性能的飛行器系統(tǒng)和方法。提供了高完整性導(dǎo)航系統(tǒng)和方法。該方法包括執(zhí)行飛行器的期望飛行路徑（例如，向機(jī)場的進(jìn)場）的循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC），以及將所述CRC與對識別出的飛行路徑所執(zhí)行的所存儲的CRC相比較。如果該比較超過第一閾值，則提供第一報(bào)警，其中飛行員將執(zhí)行公布的錯過的進(jìn)場。當(dāng)飛行器的傳感器位置與高完整性飛行路徑；所定義的飛行路徑與高完整性飛行路徑；以及傳感器位置與由飛行管理系統(tǒng)確定的飛行器位置中的一個或多個比較被執(zhí)行并且超過了閾值時，提供（也要求錯過的進(jìn)場的）第二報(bào)警。
【專利說明】用于改進(jìn)導(dǎo)航性能的飛行器系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中所描述的示例性實(shí)施例總體上涉及飛行器導(dǎo)航并且更特別地涉及用于改進(jìn)飛行器通過所需導(dǎo)航性能(RNP)導(dǎo)航的能力的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)場和著陸是飛行的最困難階段，由于所需要的精確行動和增加的飛行員工作負(fù)荷。當(dāng)飛行儀表進(jìn)場時，飛行員被訓(xùn)練來監(jiān)控行進(jìn)并參照飛行儀表(例如，飛行指揮儀(FD)、滑翔路徑偏差標(biāo)度尺以及水平位置指示器(HSI))來進(jìn)行調(diào)整。由飛行管理系統(tǒng)(FMS)驅(qū)動的這些標(biāo)準(zhǔn)飛行儀表已經(jīng)被設(shè)計(jì)用于以準(zhǔn)確且不含糊的方式提供指引提示。遍及世界的政府機(jī)構(gòu)(諸如美國的聯(lián)邦航空局(FAA))在航空工業(yè)中提供標(biāo)準(zhǔn)并且認(rèn)證用于一般安全性的FMS軟件。以特定設(shè)計(jì)保障等級(DAL)對FMS的證書進(jìn)行定等級，其通過在系統(tǒng)中檢查故障狀況的效果來根據(jù)安全性評估過程和危險(xiǎn)分析被確定。
[0003]許多飛行器FMS被設(shè)計(jì)并且被認(rèn)證為軟件DAL C (等級C)，如D0-178B機(jī)載系統(tǒng)中的軟件考慮和裝備證書中所定義的那樣。然而，許多儀表進(jìn)場需要被認(rèn)證為DAL B的導(dǎo)航系統(tǒng)。因此，等級C FMS不能夠飛行這些更加嚴(yán)格的進(jìn)場。
[0004]RNP是RNAV外加機(jī)載性能監(jiān)控和報(bào)警能力。RNP操作的定義特性是飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)的能力，該飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)控它實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)航性能，并且如果在操作期間需求不被滿足，則通知機(jī)務(wù)人員。該機(jī)載監(jiān)控和報(bào)警能力增強(qiáng)了飛行員的態(tài)勢感知并且可以實(shí)現(xiàn)減小的障礙物清除或者更近的路線間距，而無需由空中交通管制干預(yù)。
[0005]RNP是一種類型的基于性能的導(dǎo)航，其定義了針對特定機(jī)動飛行(例如，向機(jī)場的進(jìn)場)由飛行器需要的性能等級。RNP系統(tǒng)的當(dāng)前特定需求包括以可靠性、可重復(fù)性以及可預(yù)測性而跟隨期望的地面軌跡(包括彎曲路徑)的能力；并且其中豎直輪廓被包括用于豎直指引，豎直角度或特定高度約束的使用可以用于定義所期望的豎直路徑。可以根據(jù)系統(tǒng)安裝、架構(gòu)和配置以不同的形式提供性能監(jiān)控和報(bào)警能力，包括所需要和所估計(jì)的導(dǎo)航系統(tǒng)性能這兩者的顯示和指示；對系統(tǒng)性能的監(jiān)控和當(dāng)RNP需求不被滿足時對機(jī)務(wù)人員報(bào)警；以及按RNP的規(guī)定來進(jìn)行交叉軌跡偏差顯示，與單獨(dú)的監(jiān)控和報(bào)警相結(jié)合以用于導(dǎo)航完整性。
[0006]RNP系統(tǒng)利用其導(dǎo)航傳感器、系統(tǒng)架構(gòu)和操作模式來滿足RNP導(dǎo)航規(guī)范需求。它必須執(zhí)行傳感器和數(shù)據(jù)的完整性和合理性檢查，并且可以提供對特定類型的導(dǎo)航幫助取消選定的手段以防止向不適當(dāng)傳感器的逆轉(zhuǎn)。RNP需求可以限制飛行器的操作模式，其中飛行技術(shù)錯誤(FTE)是重要的因素。也可以根據(jù)預(yù)期的操作或需要而需要雙系統(tǒng)/傳感器安裝。
[0007]通常，飛行器效用通過飛到更低的最小值或最小高度(在其之下機(jī)務(wù)人員看見跑道或執(zhí)行錯過的進(jìn)場)的能力被增加。在RNP進(jìn)場中，最小值越低，RNP值越低。當(dāng)前證書指引允許由具有DAL C的FMS飛行0.3匪(飛機(jī)被期待停留在其中的路徑寬度)的RNP值。對于更低的RNP值，例如，0.29匪降至0.10匪，其轉(zhuǎn)變?yōu)楦偷淖钚≈?，?dāng)前證書指引期待FMS (和其它重要的航空電子設(shè)備)被認(rèn)證為DAL B。[0008]因此，期望提供一種用于通過改進(jìn)導(dǎo)航可靠性來改進(jìn)飛行器導(dǎo)航的能力的系統(tǒng)和方法。此外，與附圖和前述【技術(shù)領(lǐng)域】及【背景技術(shù)】進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)隨后詳細(xì)的描述和所附的權(quán)利要求書，示例性實(shí)施例的其它期望特征和特性將變得顯而易見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一種通過改進(jìn)導(dǎo)航可靠性來改進(jìn)飛行器導(dǎo)航的能力的系統(tǒng)和方法。
[0010]第一示例性實(shí)施例包括允許飛行器通過所需導(dǎo)航性能來進(jìn)行導(dǎo)航的方法，所述飛行器包括飛行管理系統(tǒng)、處理器和顯示器，所述方法包括:在飛行管理系統(tǒng)中存儲多個飛行路徑并且為所述飛行路徑中的每一個存儲第一循環(huán)冗余校驗(yàn)；在飛行管理系統(tǒng)中將所述飛行路徑之一識別為期望的飛行路徑；顯示所述期望的飛行路徑；由處理器針對所述期望的飛行路徑計(jì)算第二循環(huán)冗余校驗(yàn)；由處理器將所識別出的飛行路徑的所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)相比較；當(dāng)所識別出的飛行路徑的所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)的比較超過第一閾值時，由處理器向顯示器提供第一報(bào)警信號；由飛行器的外部傳感器確定飛行器的傳感器位置；在處理器內(nèi)將所述傳感器位置與高完整性飛行路徑相比較；以及當(dāng)所述傳感器位置與所述高完整性飛行路徑的比較超過第二閾值時，由處理器向顯示器提供第二報(bào)警信號和所述高完整性飛行路徑；當(dāng)所述第一報(bào)警信號被提供時，顯示第一報(bào)警；以及當(dāng)所述第二報(bào)警信號被提供時，顯示第二報(bào)警。
[0011]第二示例性實(shí)施例包括允許飛行器通過所需導(dǎo)航性能來進(jìn)行導(dǎo)航的方法，所述飛行器包括飛行管理系統(tǒng)、處理器和顯示器，所述方法包括在飛行管理系統(tǒng)中存儲多個飛行路徑并且為所述飛行路徑中的每一個存儲第一循環(huán)冗余校驗(yàn)；在飛行管理系統(tǒng)中將所述飛行路徑之一識別為期望的飛行路徑；由處理器針對期望的飛行路徑計(jì)算第二循環(huán)冗余校驗(yàn)；由處理器比較所識別出的飛行路徑的第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)；當(dāng)所識別出的飛行路徑的所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)的比較超過了第一閾值時，由處理器向顯示器提供第一報(bào)警信號；執(zhí)行選自由以下各項(xiàng)構(gòu)成的組中的行動的至少一個:在處理器內(nèi)比較如由處理器確定的飛行器的傳感器位置與高完整性飛行路徑，由飛行管理系統(tǒng)確定所定義的飛行路徑并且比較所定義的飛行路徑與高完整性飛行路徑，以及比較傳感器位置與由飛行管理系統(tǒng)確定的飛行器位置；當(dāng)行動中的至少一個超過閾值時，由處理器向顯示器提供第二報(bào)警信號；當(dāng)所述第一報(bào)警信號被提供時，在顯示器上顯示第一報(bào)警；以及當(dāng)所述第二報(bào)警信號被提供時，在顯示器上顯示第二報(bào)警。
[0012]第三示例性實(shí)施例包括飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括飛行管理系統(tǒng)，其包括導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫并被配置為:存儲多個飛行路徑并且為所述飛行路徑中的每一個存儲第一循環(huán)冗余校驗(yàn)；以及識別所述飛行路徑之一；確定飛行器的傳感器位置；處理器，其被耦合到所述飛行管理系統(tǒng)，所述處理器被配置為:針對識別出的飛行路徑計(jì)算第二循環(huán)冗余校驗(yàn)；將所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)相比較；以及當(dāng)所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)的比較超過第一閾值時，向顯示器提供第一報(bào)警信號；確定高完整性飛行路徑；將所述傳感器位置與高完整性飛行路徑相比較；以及當(dāng)所述傳感器位置與所述高完整性飛行路徑的比較超過第二閾值時，提供第二報(bào)警信號和所述高完整性飛行路徑；以及顯示器，其被耦合到所述飛行管理系統(tǒng)并且被配置為:響應(yīng)于所述第一報(bào)警信號而顯示第一報(bào)警；以及響應(yīng)于所述第二報(bào)警信號而顯示第二報(bào)警?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]將在下文中結(jié)合下列附圖來描述本發(fā)明，其中類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件，以及
圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)的框圖；以及 圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于導(dǎo)航飛行器的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下列詳細(xì)的描述在本質(zhì)上僅僅是說明性的并且不意圖限制本主題或本申請的實(shí)施例和此類實(shí)施例的使用。在本文中被描述為示例的任何實(shí)施方式并不必需被解釋為比其它實(shí)施方式優(yōu)選或有利。此外，不存在被呈現(xiàn)在先前的【技術(shù)領(lǐng)域】、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或隨后的詳細(xì)描述中的任何表達(dá)的或暗示的理論所約束的意圖。
[0015]監(jiān)控器(軟件)獨(dú)立地執(zhí)行飛行器的被識別出的飛行路徑(例如，向機(jī)場的進(jìn)場)的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)并且將該CRC與對從多個存儲的飛行路徑中識別出的飛行路徑所執(zhí)行的另一個CRC相比較。如果該比較超過第一閾值，則第一報(bào)警被執(zhí)行，其中飛行員將要執(zhí)行所公布的錯過的進(jìn)場。如果未超過第一閾值，則確定飛行器實(shí)際飛行路徑，并且進(jìn)行由FMS確定的飛行器的位置與所識別出的飛行路徑的比較。如果該比較超過第二閾值，則第二報(bào)警和新的飛行路徑被提供，其中飛行員將使用新的飛行路徑來執(zhí)行錯過的進(jìn)場。如果未超過第二閾值，則可以繼續(xù)進(jìn)行該進(jìn)場。附加的比較可以包括實(shí)際的飛行路徑與所識別出的飛行路徑，和傳感器位置與FMS所確定的位置。如果這些閾值被超過，則第二報(bào)警和新的飛行路徑被提供，其中飛行員將使用新的飛行路徑來執(zhí)行錯過的進(jìn)場。如果這些閾值未被超過，則可以繼續(xù)進(jìn)行該進(jìn)場。該監(jiān)控器和方法提供了設(shè)計(jì)保障等級B (DAL-B)或更好的等級評定，如D0-178B機(jī)載系統(tǒng)中的軟件考慮和裝備證書中所定義的那樣。
[0016]可以在本文中按照功能和/或邏輯塊部件并且參照可以由各種計(jì)算部件或設(shè)備執(zhí)行的操作、處理任務(wù)和功能的符號表示來描述技術(shù)和科技。這種操作、任務(wù)和功能有時也被稱為是計(jì)算機(jī)執(zhí)行的、計(jì)算機(jī)化的、軟件實(shí)施的或計(jì)算機(jī)實(shí)施的。實(shí)際上，一個或多個處理器設(shè)備可以通過操縱表示系統(tǒng)存儲器中的存儲器位置處的數(shù)據(jù)位的電信號以及信號的其它處理來執(zhí)行所描述的操作、任務(wù)和功能。數(shù)據(jù)位被保持的存儲器位置是具有對應(yīng)于數(shù)據(jù)位的特定電、磁、光或有機(jī)屬性的物理位置。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，可以通過被配置為執(zhí)行特定功能的任何數(shù)量的硬件、軟件和/或固件部件來實(shí)現(xiàn)附圖中示出的各種塊部件。例如，系統(tǒng)或部件的實(shí)施例可以采用各種集成電路部件，例如，存儲器元件、數(shù)字信號處理元件、邏輯元件、查找表等等，其可以在一個或多個微處理器或其它控制設(shè)備的控制下執(zhí)行各種功倉泛。
[0017]為了簡潔，在本文中可能不詳細(xì)地描述關(guān)于圖形和圖像處理、導(dǎo)航、飛行規(guī)劃、飛行器控制、飛行器數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和特定系統(tǒng)和子系統(tǒng)(以及其各個操作部件)的其它功能方面的傳統(tǒng)技術(shù)。此外，在本文中包含的各種附圖中示出的連接線意圖是表示各種元件之間的示例性功能關(guān)系和/或物理耦合。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以在本主題的實(shí)施例中呈現(xiàn)許多可替換或附加功能關(guān)系或物理連接。
[0018]參照圖1，示例性飛行駕駛艙導(dǎo)航系統(tǒng)100被描繪并且將被描述用于實(shí)施本發(fā)明。系統(tǒng)100包括用戶接口 102、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)104 (例如，F(xiàn)MS)、處理器106、一個或多個導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫108、各種可選的傳感器112、各種外部數(shù)據(jù)源114、以及顯示設(shè)備116。在一些實(shí)施例中，用戶接口 102和顯示設(shè)備116可以被組合在同一設(shè)備中，例如，觸摸板。用戶接口 102與FMS104和處理器106處于可操作的通信中并且被配置為接收來自用戶109 (例如，飛行員)的輸入，并且響應(yīng)于該用戶輸入而向FMS104和處理器106供給命令信號。用戶接口 102可以是各種已知用戶接口設(shè)備的任何一個或組合，所述各種已知用戶接口設(shè)備包括，但不限于，光標(biāo)控制設(shè)備(未示出)，諸如鼠標(biāo)、跟蹤球或操縱桿、和/或鍵盤、一個或多個按鈕、開關(guān)或手柄。
[0019]FMS104可以包括許多已知的通用微處理器103或響應(yīng)于程序指令而操作的專用處理器之一。在描繪的實(shí)施例中，F(xiàn)MS104包括機(jī)載存儲器105。控制處理器103的程序指令可以被存儲在存儲器105中。將認(rèn)識到的是這僅僅是用于存儲操作系統(tǒng)軟件和軟件例程的一個方案的示例，并且各種其它的存儲方案可以被實(shí)現(xiàn)。還將認(rèn)識到的是，可以使用各種其它電路來實(shí)施處理器104，不僅僅是可編程處理器。例如，也可以使用數(shù)字邏輯電路和模擬信號處理電路。
[0020]處理器106進(jìn)行操作來監(jiān)控飛行器的導(dǎo)航，并且被耦合到FMS104、GPS接收器122和其它航空電子設(shè)備接收器118。處理器包括用于存儲來自FMS104、GPS接收器122和其它航空電子設(shè)備接收器118的指令(軟件)和數(shù)據(jù)的存儲器(107)。
[0021]存儲器105、107可以被實(shí)現(xiàn)為RAM存儲器、閃存、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移除磁盤、CD-ROM、或本領(lǐng)域中已知的任何其它形式的存儲介質(zhì)。在這一點(diǎn)上，存儲器105、107可以分別被耦合到處理器103、106，使得處理器103、106可以從存儲器105、107讀取信息并且向存儲器105、107寫入信息。在替換方案中，可以使存儲器105與處理器103成一體并且可以使存儲器107與處理器106成一體。作為一個示例，處理器106和存儲器107可以存在于ASIC中。實(shí)際上，可以使用在存儲器107中保持的程序代碼來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)100的功能或邏輯模塊/部件。
[0022]可以用通用處理器、內(nèi)容可尋址存儲器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列、任何適合的可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件、或被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行在本文中描述的功能的任何組合來實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)處理器103、106。處理器設(shè)備可以被實(shí)現(xiàn)為微處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。此外，處理器設(shè)備可以被實(shí)施為計(jì)算設(shè)備的組合，例如數(shù)字信號處理器和微處理器、多個微處理器、結(jié)合數(shù)字信號處理器核的一個或多個微處理器、或任何其它此類配置的組合。
[0023]不論處理器103如何具體地被實(shí)施，它與處理器106、導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫108、以及顯示設(shè)備116都處在可操作的通信中，并且被耦合來從各種傳感器112接收各種類型的飛行器狀態(tài)數(shù)據(jù)、以及從外部數(shù)據(jù)源114接收各種其它環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)。處理器103被配置為，響應(yīng)于慣性數(shù)據(jù)和航空電子設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)而選擇性地從導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫108中的一個或多個中檢索導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并且向顯示設(shè)備116供給適當(dāng)?shù)娘@示命令。顯示設(shè)備116響應(yīng)于例如來自觸摸屏、鍵盤、光標(biāo)控制、線選擇、同心手柄、語音控制、以及數(shù)據(jù)鏈路消息的顯示命令而選擇性地渲染各種類型的文本、圖形和/或圖標(biāo)信息。將在下面進(jìn)一步更加詳細(xì)地描述由顯示設(shè)備116渲染文本、圖形和/或圖標(biāo)信息的優(yōu)選方式。然而，在那樣做之前，至少在描繪的實(shí)施例中將提供數(shù)據(jù)庫108、傳感器112以及外部數(shù)據(jù)源114的簡要描述。[0024]導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫108包括各種類型的導(dǎo)航相關(guān)的數(shù)據(jù)。這些導(dǎo)航相關(guān)的數(shù)據(jù)包括各種飛行規(guī)劃相關(guān)的數(shù)據(jù)，諸如，例如，航路點(diǎn)、航路點(diǎn)之間的距離、航路點(diǎn)之間的方向、與不同機(jī)場相關(guān)的數(shù)據(jù)、導(dǎo)航幫助、障礙物、專用空域、政治邊界、通信頻率、以及飛行器進(jìn)場信息。將認(rèn)識到的是，盡管為了清楚和便利而將導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫108示出為與FMS104分離地被存儲，但是這些數(shù)據(jù)庫108的任一個或兩者的全部或部分可以被加載到存儲器105中，或者一體地形成為處理器103和/或存儲器105的部分。導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫108也可以是與系統(tǒng)100物理地分離的設(shè)備或系統(tǒng)的部分。
[0025]可以使用現(xiàn)在已知或在未來開發(fā)的各種類型的傳感器、系統(tǒng)和或子系統(tǒng)來實(shí)施傳感器112，用于供給各種類型的飛行器狀態(tài)數(shù)據(jù)。該狀態(tài)數(shù)據(jù)也可以改變，但優(yōu)選地包括表示飛行器的地理位置的數(shù)據(jù)以及還有其它數(shù)據(jù)，諸如，例如飛行器速度、方向、高度和姿勢。
[0026]外部數(shù)據(jù)源114 (或子系統(tǒng))的數(shù)量和類型也可以改變，但典型地包括，例如，GPS接收器122、其它航空電子設(shè)備接收器118，包括例如V0R/ILS以及數(shù)據(jù)鏈路單元119。其它航空電子設(shè)備接收器將包括，例如，地形避讓和警告系統(tǒng)(TAWS)，空中防撞系統(tǒng)(TCAS)Jft道感知與提醒系統(tǒng)(RAAS)、飛行指揮儀和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。
[0027]GPS接收器122是多通道接收器，其中每一個通道被調(diào)諧來接收由繞地球軌道而行的GPS衛(wèi)星(未圖示)的星群發(fā)射的GPS廣播信號中的一個或多個。每個GPS衛(wèi)星每天環(huán)繞地球兩次，并且軌道被布置使得至少四個衛(wèi)星總是在來自地球上的幾乎任何地方的視線內(nèi)。GPS接收器122在來自GPS衛(wèi)星中的至少三個并且優(yōu)選四個或更多的GPS廣播信號的接收時，確定GPS接收器122和GPS衛(wèi)星之間的距離和GPS衛(wèi)星的位置?；谶@些確定，GPS接收器122使用被稱為三邊測量術(shù)的技術(shù)來確定例如飛行器位置、對地速度以及地面航跡角。這些數(shù)據(jù)可以被供給到處理器104，其可以確定從那里的飛行器滑翔斜率偏差。然而，優(yōu)選地，GPS接收器122被配置為確定并向處理器104供給表示飛行器滑翔斜率偏差的數(shù)據(jù)。
[0028]如以上提到的，顯示設(shè)備116響應(yīng)于從處理器104供給的顯示命令而選擇性地渲染各種文本、圖形和/或圖標(biāo)信息，并且由此向用戶109供給視覺反饋。將認(rèn)識到的是，可以使用適合于以用戶109可觀看的格式渲染文本、圖形和/或圖標(biāo)信息的許多已知的顯示設(shè)備中的任何一種來實(shí)施顯示設(shè)備116。此類顯示設(shè)備的非限制性示例包括各種陰極射線管(CRT)顯示器和各種平板顯示器，諸如各種類型的IXD (液晶顯示器)和TFT (薄膜晶體管)顯示器。顯示設(shè)備116可以附加地被實(shí)施為面板安裝顯示器、HUD (平視顯示器)投影、或許多已知技術(shù)中的任何一種。附加地注意的是，顯示設(shè)備116可以被配置為許多類型的飛行器飛行駕駛艙顯示器中的任一個。例如，它可以被配置為多功能顯示器、水平位置指示器或垂直位置指示器，僅舉幾例。然而，在描繪的實(shí)施例中，顯示設(shè)備116被配置為主要飛行顯示器(PFD)。
[0029]在操作中，顯示設(shè)備116也被配置為對主飛行器處理當(dāng)前飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。在這一點(diǎn)上，飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的源生成、測量和/或提供與主飛行器的操作狀態(tài)、主飛行器正在操作的環(huán)境、飛行參數(shù)等相關(guān)的不同類型的數(shù)據(jù)。實(shí)際上，可以使用航線可替換單元(LRU)、換能器、加速度計(jì)、儀表、傳感器以及其它眾所周知的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)源。由飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)可以包括，但不限于:空速數(shù)據(jù)；對地速度數(shù)據(jù)；高度數(shù)據(jù)；包括傾斜數(shù)據(jù)和滾動數(shù)據(jù)的姿勢數(shù)據(jù)；偏航數(shù)據(jù)；諸如GPS數(shù)據(jù)之類的地理位置數(shù)據(jù)；時間/日期信息；方向信息；天氣信息；飛行路徑數(shù)據(jù)；軌跡數(shù)據(jù)；雷達(dá)高度數(shù)據(jù)；地理高度數(shù)據(jù)；風(fēng)速數(shù)據(jù)；風(fēng)向數(shù)據(jù)等。顯示設(shè)備116被適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)用于以在本文中更詳細(xì)地描述的方式處理從飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)源得到的數(shù)據(jù)。特別地，當(dāng)渲染SVS顯示時，顯示設(shè)備116可以使用主飛行器的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0030]機(jī)載數(shù)據(jù)鏈路119被耦合到外部數(shù)據(jù)鏈路120并且被配置為從地面站點(diǎn)和其它飛行器接收數(shù)據(jù)。所接收的數(shù)據(jù)的示例包括，例如，天氣信息、業(yè)務(wù)信息、路線改變、以及清除和報(bào)警(包括NOTAMS)。根據(jù)本示例性實(shí)施例，機(jī)載數(shù)據(jù)鏈路單元119接收導(dǎo)航路線(例如，向機(jī)場的進(jìn)場)以及針對導(dǎo)航路線中的每一個的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)。
[0031]圖2是圖示了適合供飛行駕駛艙顯示系統(tǒng)(諸如導(dǎo)航系統(tǒng)100)使用的導(dǎo)航過程200的示例性實(shí)施例的流程圖。過程200表示了用于在主飛行器的機(jī)載顯示器元件上顯示飛行器交通信息的方法的一個實(shí)施方式。結(jié)合過程200執(zhí)行的各種任務(wù)可以由軟件、硬件、固件或它們的組合執(zhí)行。為了說明的目的，過程200的下列描述可以參照結(jié)合圖1在以上提到的元件。實(shí)際上，過程200的部分可以由所描述的系統(tǒng)的不同元件(例如，處理器、顯示器元件或數(shù)據(jù)通信部件)執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，過程200可以包括任何數(shù)量的附加或可替換的任務(wù)，在圖2中示出的任務(wù)不需要以說明的順序被執(zhí)行，并且過程200可以被結(jié)合到具有未在本文中詳細(xì)描述的附加功能的更全面的處理或過程中。此外，在圖2中示出的任務(wù)中的一個或多個工作可以從過程200的實(shí)施例中省略，只要預(yù)期的整體功能保持完整。
[0032]參照圖2，該方法包括針對多個飛行路徑中的每一個(例如，向機(jī)場的進(jìn)場)計(jì)算202第一循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)。該步驟202優(yōu)選地在地面被完成并且典型地每28天被提供給飛行器一次。飛行路徑和第一 CRC被存儲204在飛行器的FMS 104中。期望的飛行路線被識別206(其可以由FMS 104中存儲的飛行規(guī)劃完成或由飛行員選擇)，并且在處理器106中針對識別出的飛行路徑來計(jì)算208第二 CRC。
[0033]如果識別出的飛行路徑的第一 CRC與第二 CRC的比較超過了閾值210，則向顯示器116并且可選擇地向揚(yáng)聲器117提供第一報(bào)警，其中飛行員將發(fā)起214公布的錯過的進(jìn)場。
[0034]如果識別出的飛行路徑的第一 CRC與第二 CRC的比較未超過210閾值，如果216傳感器位置與高完整性飛行路徑的比較未超過第二閾值，如果218實(shí)際的飛行器的傳感器位置和由FMS確定的位置的比較未超過第三閾值，則FMS104確定220為實(shí)際的飛行路徑，并且如果222由處理器106進(jìn)行的所定義的飛行路徑與高完整性飛行路徑的比較218未超過第二閾值218，如果224 FMS 104信息可用，并且如果226高完整性飛行路線未被完成，則重復(fù)該比較216。如果第二、第三和第四閾值中的任一個被超過，則向顯示器116并且選擇性地向揚(yáng)聲器117提供228第二報(bào)警信號和高完整性飛行路徑。飛行員然后將使用高完整性飛行路徑來執(zhí)行230錯過的進(jìn)場。
[0035]監(jiān)控器包括數(shù)據(jù)條目的創(chuàng)建、FMS功能和監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)條目是針對FMS104的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的生成。該數(shù)據(jù)條目優(yōu)選地每28天發(fā)生并包括稱為RNP最終進(jìn)場分段(RFAS)數(shù)據(jù)塊的新存儲元件。生成202導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的過程將收集多個最終進(jìn)場分段飛行路徑的航路點(diǎn)和支路(leg)并且在RFAS數(shù)據(jù)塊中分離地存儲204它們。過程也將基于RFAS數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容計(jì)算208循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)并且將結(jié)果值附到RFAS數(shù)據(jù)塊。RFAS數(shù)據(jù)塊表示飛行規(guī)劃中的至少一部分(例如，最終進(jìn)場部分)的高完整性數(shù)據(jù)表示。優(yōu)選的是，在使用了監(jiān)控功能的數(shù)據(jù)庫中針對每個進(jìn)場創(chuàng)建RFAS數(shù)據(jù)塊，并且優(yōu)選地將針對在RNP進(jìn)場內(nèi)的每個低RNP最小值生成RFAS數(shù)據(jù)塊。
[0036]在飛行之前(當(dāng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫被創(chuàng)建時)，創(chuàng)建202 RFAS數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)條目被加載。包括在RFAS數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)可以針對每個機(jī)場包括至少一個跑道、路線類型、RNP等級需求、最終進(jìn)場固定緯度和經(jīng)度、在最終進(jìn)場方位和錯過的進(jìn)場點(diǎn)之間的支路數(shù)量、計(jì)算的CRC,以及針對每個支路:支路類型，例如，固定軌跡或固定半徑，航路點(diǎn)緯度和經(jīng)度，弧中心緯度和經(jīng)度、半徑以及轉(zhuǎn)向方向。
[0037]FMS存儲204包括RFAS數(shù)據(jù)塊的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫。當(dāng)由具有關(guān)聯(lián)的RFAS數(shù)據(jù)塊的空勤人員選擇206進(jìn)場時，F(xiàn)MS將經(jīng)由數(shù)據(jù)總線使RFAS數(shù)據(jù)塊可用。
[0038]監(jiān)控功能將讀取已經(jīng)被投放在數(shù)據(jù)總線上的RFAS數(shù)據(jù)塊，使用與數(shù)據(jù)庫生成器元件相同的算法計(jì)算208數(shù)據(jù)的CRC，并且將比較210該計(jì)算的結(jié)果與嵌入在RFAS數(shù)據(jù)塊中的CRC值。如果值不一致，則結(jié)論是在RFAS數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被損壞并且監(jiān)控器不能用于進(jìn)場。假設(shè)CRC比較一致，監(jiān)控功能將使用來自導(dǎo)航傳感器(例如GPS或ILS)的飛行器位置，并計(jì)算沿著如在RFAS數(shù)據(jù)塊中描述的飛行路徑(例如，最終進(jìn)場路線)的飛行器位置。根據(jù)此，監(jiān)控功能將根據(jù)最終進(jìn)場路線來計(jì)算交叉軌跡偏差。監(jiān)控器可以當(dāng)交叉軌跡值超過給定值(例如，進(jìn)場的RNP值(其以海里為單位被列出))時發(fā)出228報(bào)警，或者該監(jiān)控器在將交叉軌跡值與不同的交叉軌跡值(例如，由FMS計(jì)算的交叉軌跡值)比較并且發(fā)現(xiàn)差超過閾值后，發(fā)出報(bào)警。可選擇地，監(jiān)控器可以針對任何一個條件發(fā)出報(bào)警。當(dāng)監(jiān)控器確定報(bào)警條件已經(jīng)被檢測到時，它將通過機(jī)務(wù)人員接口(顯示器或選擇性地音頻信號)對機(jī)務(wù)人員報(bào)警。
[0039]優(yōu)選實(shí)施例包括顯示器和監(jiān)控器功能可以向空勤人員顯示的五個狀態(tài)。狀態(tài)1:監(jiān)控器和顯示器功能不是活動的(以第一格式(例如，白色)顯示進(jìn)場域)。狀態(tài)2:監(jiān)控器和顯示器功能指示系統(tǒng)在進(jìn)場分段期間處于容限內(nèi)(以第二格式(例如，綠色)顯示)。狀態(tài)3:監(jiān)控器和顯示器功能不能支持所選擇的最小值(以第三格式(例如，黃色)顯示)，針對其空勤人員可以繼續(xù)向可替換的最小值進(jìn)場或執(zhí)行錯過的進(jìn)場。狀態(tài)4:監(jiān)控器和顯示器功能指示錯過的進(jìn)場，因?yàn)橄到y(tǒng)不能支持針對所選擇的進(jìn)場的任何最小值(以第四格式(例如，橙色)顯示)。
[0040]當(dāng)進(jìn)場已經(jīng)被加載到FMS中時，當(dāng)該進(jìn)場被選擇時系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變成狀態(tài)I。如果空勤人員發(fā)起錯過的進(jìn)場、改變目的地或進(jìn)場、或者完成進(jìn)場，則系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變成狀態(tài)O。如果最小值是低RNP值并且期望的最小值是可用的，則系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變成狀態(tài)3，以及如果期望的最小值是不可用的，則系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變成狀態(tài)4。
[0041 ] 如果在若干情況(例如，位置估計(jì)、路徑轉(zhuǎn)向、路徑定義以及FMS健康)之一中閾值被超過，則顯示器功能將發(fā)起報(bào)警。
[0042]四個報(bào)警計(jì)算將呈現(xiàn)并且在下列段落中被描述。超出它的閾值的任何一個報(bào)警將發(fā)起監(jiān)控器報(bào)警。
[0043]位置估計(jì)算法將計(jì)算在FMS位置和原始傳感器(GPS或混合IRS)位置之間的絕對距離。報(bào)警閾值將是與傳感器的當(dāng)前品質(zhì)因數(shù)(FOM)的1.5倍和當(dāng)前RNP值的1.0倍的較大者相比的計(jì)算距離。
[0044]路徑轉(zhuǎn)向算法將計(jì)算在原始傳感器位置和監(jiān)控器計(jì)算的進(jìn)場路徑中心線之間的交叉軌跡距離。報(bào)警閾值將是與當(dāng)前RNP值的1.5倍的較大者相比的計(jì)算距離。如果自動飛行員參與并且側(cè)面飛行指揮儀模式是LNAV，該報(bào)警算法將僅是活動的。
[0045]路徑定義算法將計(jì)算在FMS當(dāng)前支路交叉軌跡誤差和監(jiān)控器計(jì)算的交叉軌跡誤差之間的Λ距離。報(bào)警閾值將是傳感器的當(dāng)前FOM (品質(zhì)因數(shù))的1.5倍和當(dāng)前RNP的得
1.0倍的較大者。
[0046]FMS健康算法將監(jiān)控來自FMS的關(guān)鍵輸出數(shù)據(jù)。如果該數(shù)據(jù)不是新的并且有效期為6秒，則報(bào)警閾值將被滿足。
[0047]雖然已經(jīng)在前述詳細(xì)的描述中呈現(xiàn)了至少一個示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，存在大量的變形。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，一個或多個示例性實(shí)施例僅僅是示例，并且不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。相反，前述詳細(xì)的描述將為本領(lǐng)域中的技術(shù)人員提供用于實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施例的便利路線圖，要理解的是，可以在示例性實(shí)施例中所描述的功能和元件的布置方面作出各種改變，而無需背離如所附權(quán)利要求書中闡述的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種允許飛行器通過所需導(dǎo)航性能進(jìn)行導(dǎo)航的方法，所述飛行器包括飛行管理系統(tǒng)、處理器和顯示器，所述方法包括: 在飛行管理系統(tǒng)中存儲多個飛行路徑并且為所述飛行路徑中的每一個存儲第一循環(huán)冗余校驗(yàn)； 在飛行管理系統(tǒng)中將所述飛行路徑之一識別為期望的飛行路徑； 顯示所述期望的飛行路徑； 由處理器針對所述期望的飛行路徑計(jì)算第二循環(huán)冗余校驗(yàn)； 由處理器將所識別出的飛行路徑的所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)相比較； 當(dāng)所識別出的飛行路徑的所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)的比較超過第一閾值時，由處理器向顯不器提供第一報(bào)警信號； 由飛行器的外部傳感器確定飛行器的傳感器位置； 在處理器內(nèi)將所述傳感器位置與高完整性飛行路徑相比較；以及當(dāng)所述傳感器位置與所述高完整性飛行路徑的比較超過第二閾值時，由處理器向顯示器提供第二報(bào)警信號和所述高完整性飛行路徑； 當(dāng)所述第一報(bào)警信號被提供時，顯示第一報(bào)警；以及 當(dāng)所述第二報(bào)警信號被提供時，顯示第二報(bào)警。
2.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括: 當(dāng)傳感器位置與由飛行管理系統(tǒng)確定的飛行器位置的比較超過第三閾值時，由處理器向顯示器提供第二報(bào)警信號和新的飛行路徑。
3.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括: 由飛行管理系統(tǒng)確定所定義的飛行路徑；以及 當(dāng)所述所定義的飛行路徑與高完整性飛行路徑的比較超過第三閾值時，由處理器向顯示器提供第二報(bào)警信號和高完整性飛行路徑。
4.權(quán)利要求1的方法,進(jìn)一步包括: 當(dāng)來自飛行管理系統(tǒng)的信息不可用時，由處理器向顯示器提供第二報(bào)警信號和高完整性飛行路徑。
5.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括: 當(dāng)?shù)谝粓?bào)警信號被提供時，顯示公布的錯過的進(jìn)場。
6.權(quán)利要求1的方法，其中順次完成所述步驟并且進(jìn)一步包括: 重復(fù)將傳感器位置與高完整性飛行路徑相比較的步驟，直到完成了識別出的飛行路徑。
7.一種飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)，包括: 飛行管理系統(tǒng)，其包括導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫并被配置為: 存儲多個飛行路徑并且為所述飛行路徑中的每一個存儲第一循環(huán)冗余校驗(yàn)； 識別所述飛行路徑之一； 確定飛行器的傳感器位置； 處理器，其被耦合到所述飛行管理系統(tǒng)，所述處理器被配置為: 針對識別出的飛行路徑計(jì)算第二循環(huán)冗余校驗(yàn)；將所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)相比較；以及當(dāng)所述第一循環(huán)冗余校驗(yàn)與所述第二循環(huán)冗余校驗(yàn)的比較超過第一閾值時，向顯示器提供第一報(bào)警信號； 確定高完整性飛行路徑； 將所述傳感器位置與高完整性飛行路徑相比較；以及 當(dāng)所述傳感器位置與所述高完整性飛行路徑的比較超過第二閾值時，提供第二報(bào)警信號和所述高完整性飛行路徑；以及 顯示器，其被耦合到所述飛行管理系統(tǒng)并且被配置為: 響應(yīng)于所述第一報(bào)警信號而顯示第一報(bào)警；以及 響應(yīng)于所述第二報(bào)警信號而顯示第二報(bào)警。
8.權(quán)利要求7的飛行器顯示系統(tǒng)，其中飛行導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)一步被配置為: 確定所定義的飛行路徑； 以及所述處理器進(jìn)一步被配置為: 當(dāng)所述所定義的飛行路徑與所述高完整性飛行路徑的比較超過第三閾值時，提供第二報(bào)警信號和高完整性飛行路徑。
9.權(quán)利要求7的飛行器顯示系統(tǒng)，進(jìn)一步包括外部傳感器，其被配置為: 感測飛行器的第二位置；以及 其中所述處理器進(jìn)一步被配置為: 當(dāng)所述傳感器位置與由飛行管理系統(tǒng)確定的飛行器位置的比較超過第三閾值時，提供第二報(bào)警信號和高完整性飛行路徑。
10.權(quán)利要求7的飛行器顯示系統(tǒng)，其中所述處理器進(jìn)一步被配置為: 當(dāng)來自飛行管理系統(tǒng)的信息不可用時，提供第二報(bào)警信號和高完整性飛行路徑。
11.權(quán)利要求7的飛行器顯示系統(tǒng)，其中所述處理器進(jìn)一步被配置為: 當(dāng)?shù)谝粓?bào)警信號被提供時，顯示公布的錯過的進(jìn)場。
12.權(quán)利要求7的飛行器顯示系統(tǒng)，其中順次完成所述步驟并且所述處理器進(jìn)一步被配置為: 重復(fù)從將傳感器位置與高完整性飛行路徑相比較的步驟起的步驟，直到飛行器已經(jīng)完成了飛行高完整性飛行路徑。
【文檔編號】G05D1/10GK103543749SQ201310290332
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】C.J.謝希, R.克羅克, K.滕帕斯貝爾, J.約翰遜 申請人:霍尼韋爾國際公司