本發(fā)明涉及一種用于自動引導(dǎo)地面上的飛機的方法以及用于實現(xiàn)該方法的設(shè)備。

背景技術(shù)：

機場包括至少一條著陸跑道、多個停機點和將各條著陸跑道連接到某些停機點的多條滑行道。

著陸后，飛機執(zhí)行滑行階段，該階段從著陸跑道行進(jìn)至停機點。在滑行階段期間，手動引導(dǎo)飛機以穿過由飛行員根據(jù)由空中交通控制臺傳遞的指令確定的滑行路線。

考慮某些機場的復(fù)雜性，滑行階段可能帶來機場交通流的中斷并因此帶來乘客的耽擱。

為簡化此滑行階段，文件FR-2,902,221提出用于輔助地面導(dǎo)航的方法。根據(jù)此文件，警報信號通知飛行員是否有飛機的至少一個實際位置不在滑行道上或是否飛機的實際定向不符合指定滑行道的交通流的方向。

由于一旦發(fā)生錯誤，它僅事后通知飛行員，因此該方法不完全令人滿意。該方法不能防止錯誤發(fā)生。

在停機點，飛機必須在指定的停止位置以停止定向處于停止?fàn)顟B(tài)。

當(dāng)接近停止點時，飛行員聽從外部輔助設(shè)備指示的指令以正確地停止和定向飛機。

根據(jù)稱作“引導(dǎo)”的第一運行模式，指令由地面操作者(可能伴隨提供發(fā)光動態(tài)指示的車輛)給出并采取取決于由地面操作者作出的信號姿態(tài)的可視指令的形式。

根據(jù)稱作VDGS(“可視對接引導(dǎo)系統(tǒng)”)的第二運行模式，指令采取顯示于定位為面對飛機的屏幕上的可視指令的形式。

在兩種情況中，指令是可視的，當(dāng)接近停機點時，存在飛行員接收指令的視線較差的風(fēng)險。當(dāng)氣候狀況較差時，此風(fēng)險是突出的。

根據(jù)另一缺陷，現(xiàn)有技術(shù)下的兩種運行模式導(dǎo)致與飛機在停機點處停止的位置和定向有關(guān)的精度差和不可重復(fù)性。該精度差和不可重復(fù)性使得某些操作難以自動化且必須由更復(fù)雜的機場設(shè)施彌補。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由此，本發(fā)明的目標(biāo)是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

為這一目標(biāo)，本發(fā)明的主題是提供一種用于自動引導(dǎo)地面上的飛機的方法，所述飛機包括：駕駛艙；移位系統(tǒng)；至少一個命令系統(tǒng)，所述至少一個命令系統(tǒng)配置成用于引導(dǎo)所述移位系統(tǒng)；和至少一個手動控制器，所述至少一個手動控制器配置成將至少一個指令傳遞到所述命令系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明，該方法的特征在于，當(dāng)位于所述駕駛艙中的啟動控制器啟動時，所述方法包括以下步驟：

根據(jù)所述飛機的靜態(tài)特性和動態(tài)特性確定至少一系列滑行指令和要穿過的滑行路線，

將所確定的至少一系列滑行指令傳遞到所述命令系統(tǒng)，從而引導(dǎo)所述飛機的所述移位系統(tǒng)，使得所述飛機穿過所述滑行路線。

本發(fā)明能夠獲得與飛機在滑行路線的末端停止的位置和定向的精度有關(guān)的更好的規(guī)律性。此外，本發(fā)明能夠消除較差的視線和/或?qū)梢曋噶畹妮^差理解的風(fēng)險。

有利地，該方法包括根據(jù)氣候狀況的至少一項特性調(diào)整飛機的動態(tài)特性的步驟。

優(yōu)選地，該方法包括的旨在實現(xiàn)以下目的的步驟：

將測量系統(tǒng)確定的飛機的特性的實際值與該特性的理論值進(jìn)行比較，

根據(jù)比較的結(jié)果確定至少一項修正的滑行指令，

將所確定的修正的滑行指令傳遞到所述命令系統(tǒng)。

根據(jù)一個實施例，借助數(shù)據(jù)庫和由空中交通控制臺向所述飛機傳遞的指令確定所述要穿過的滑行路線。

根據(jù)另一個特征，所述方法包括旨在從一系列可能的滑行路線中選擇所述要穿過的滑行路線的步驟。

優(yōu)選地，該方法包括核實能夠?qū)崿F(xiàn)所述要穿過的滑行路線的步驟。

本發(fā)明的主題還涉及一種用于自動引導(dǎo)地面上的飛機的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：

數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包括所述飛機的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，以便能夠確定至少一系列滑行指令，

啟動控制器，所述啟動控制器布置在所述駕駛艙中，并且配置成由飛行員致動，

自動控制系統(tǒng)，所述自動控制系統(tǒng)配置成用于：

根據(jù)要穿過的滑行路線以自動的方式確定要執(zhí)行的至少一系列滑行指令，

將所確定的至少一系列滑行指令傳遞到所述命令系統(tǒng)，從而引導(dǎo)所述移位系統(tǒng)，使得所述飛機穿過所述滑行路線。

有利地，該設(shè)備包括用于測量氣候狀況的至少一個特性的至少一個系統(tǒng)，并且所述控制系統(tǒng)配置成用于根據(jù)所測得的氣候狀況的特性來調(diào)整所述飛機的動態(tài)特性。

優(yōu)選地，所述設(shè)備包括測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)配置成用于確定所述飛機的特性的實際值，并且所述自動控制系統(tǒng)包括計算機，所述計算機配置成用于：

將測量系統(tǒng)確定的飛機的特性的實際值與該特性的理論值進(jìn)行比較，和

根據(jù)比較的結(jié)果確定將被傳遞到所述命令系統(tǒng)的至少一項修正的滑行指令。

根據(jù)另一個特征，所述數(shù)據(jù)庫包括能夠確定所述要穿過的滑行路線的信息。

根據(jù)一個實施例，所述設(shè)備包括顯示屏和/或輸入系統(tǒng)和/或無線通信系統(tǒng)，所述輸入系統(tǒng)配置成用于允許飛行員輸入由空中交通控制臺傳遞的指令，所述無線通信系統(tǒng)配置成用于允許地面操作者將滑行指令傳遞到所述飛機的命令系統(tǒng)。

附圖說明

根據(jù)對本發(fā)明的以下描述，將體現(xiàn)本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點，這些描述參照附圖僅通過舉例的方式給出，其中：

-圖1是從飛機上方看的視圖，示出飛機遵循的滑行路線的示例，

-圖2是用于自動引導(dǎo)地面上的飛機的設(shè)備的示意圖，示出本發(fā)明的實施例。

具體實施方式

圖1表示的是在機場12中行進(jìn)的飛機10。

機場12包括至少一條著陸跑道(未顯示)，停機點14、14’、14”和連接各條著陸跑道至某些停機點14、14’、14”的滑行道16、16’、16”。各條著陸跑道，各條滑行道16、16’、16”和各個停機點14、14’、14”均包括標(biāo)識號。

圖2中，飛機10示意性地以虛線矩形的形式表示。為了在地面上移動并達(dá)到靜止，飛機10包括：移位系統(tǒng)18.1至18.4；至少一個命令系統(tǒng)20.1至20.4，配置成對移位系統(tǒng)18.1至18.4發(fā)出命令；和至少一個手動控制器22.1至22.4，配置成傳送至少一條指令至命令系統(tǒng)20.1至20.4并形成飛行員與命令系統(tǒng)20.1至20.4之間的連系裝置。

采用移位系統(tǒng)，使得飛機10的子組構(gòu)造成允許飛機10在地面上移動、自定向和達(dá)到靜止。

通過舉例的方式，飛機10包括：

-配置成用于改變飛機10的定向的轉(zhuǎn)向型第一移位系統(tǒng)18.1，

-配置成用于使飛機10靜止的制動型第二移位系統(tǒng)18.2，

-配置成用于使飛機10移位的推進(jìn)型第三移位系統(tǒng)18.3，

-配置成用于使飛機10的至少一個輪子轉(zhuǎn)動的電動型第四移位系統(tǒng)18.4.

根據(jù)圖2中可見的結(jié)構(gòu)，各移位系統(tǒng)18.1至18.4由其專門的命令系統(tǒng)20.1至20.4引導(dǎo)且每個命令系統(tǒng)20.1至20.4被連接到其專門的手動控制器22.1至22.4。

根據(jù)其他結(jié)構(gòu)，同一命令系統(tǒng)和/或同一手動控制器引導(dǎo)多個移位系統(tǒng)。

飛機10包括駕駛艙24，前述手動控制器22.1至22.4安裝在該駕駛艙中。

由于已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，未對駕駛艙24，手動控制器22.1至22.4，命令系統(tǒng)20.1至20.4和移位系統(tǒng)18.1至18.4作進(jìn)一步描述。

在機場中，飛機10執(zhí)行滑行階段，在飛機10的滑行階段期間，飛行員執(zhí)行多個滑行操縱，使得飛機10穿過自起點至終點的滑行路線26，且該路線經(jīng)過至少一條滑行道?；胁倏v是指由飛行員通過各種手動控制器22.1至22.4執(zhí)行的動作。起點和終點可為著陸或起飛跑道、停機點、維護(hù)區(qū)或機場12的其他任何基礎(chǔ)設(shè)施。

滑行路線26對應(yīng)于飛機10必須相繼占據(jù)的一系列理論位置。有利地，飛機10的理論定向與各理論位置相關(guān)聯(lián)。

飛機10的位置通過飛機10在參考系中的點的坐標(biāo)限定。通過舉例的方式，飛機10的點的GPS坐標(biāo)可以指示飛機10的位置。

飛機10的定向?qū)?yīng)于參考系中由飛機10的縱向(自飛機10的頭部延伸至尾部)形成的角。

由飛行員執(zhí)行的滑行操縱轉(zhuǎn)化成滑行指令，該滑行指令傳送至引導(dǎo)各個移位系統(tǒng)18.1至18.4的命令系統(tǒng)20.1至20.4。

滑行指令是指傳送至命令系統(tǒng)20.1至20.4的至少一項信息，諸如例如定向第四移位系統(tǒng)18.4的起落架的輪子或確定第三移位系統(tǒng)18.3的發(fā)動機的推力水平。

因此，滑行指令包括：

與引導(dǎo)和方向改變相關(guān)并計劃用于轉(zhuǎn)向型第一移位系統(tǒng)18.1的指令，

與發(fā)動機功率相關(guān)并計劃用于推進(jìn)型第三移位系統(tǒng)18.3的指令，

與制動相關(guān)并計劃用于制動型第二移位系統(tǒng)18.2的指令。

圖1表示的是將點A連接至點B的滑行路線26的一部分。在圖1中可見的例子中，點B對應(yīng)停機點14’且滑行路線26遵循滑行道16’。

根據(jù)本發(fā)明，飛機10包括地面自動引導(dǎo)設(shè)備，該地面自動引導(dǎo)設(shè)備配置成使飛機10沿要穿過的滑行路線26獨自移動，而無需飛行員干預(yù)。

該自動引導(dǎo)設(shè)備包括：

數(shù)據(jù)庫28，包括：

關(guān)于機場12的基礎(chǔ)設(shè)施的信息，以能夠確定要穿過的滑行路線26，

飛機10的靜態(tài)和動態(tài)特性，以能夠確定被執(zhí)行的至少一系列滑行指令，使得飛機10穿過滑行路線26，

啟動控制器30，布置在駕駛艙24中并被配置為由飛行員致動，

自動控制系統(tǒng)32，配置成當(dāng)啟動控制器30被致動時啟動：

根據(jù)要穿過的滑行路線26確定被執(zhí)行的至少一系列滑行指令，

傳送一系列滑行指令至命令系統(tǒng)20.1至20.4，使得飛機10穿過滑行路線26。

該一系列滑行指令至少包括至少一條滑行指令。該一系列滑行指令根據(jù)要穿過的滑行路線26和記錄在數(shù)據(jù)庫28中的飛機10的靜態(tài)和動態(tài)特性而以自動方式確定。

有利地，自動引導(dǎo)設(shè)備包括用于測量氣候狀況的至少一項特性的至少一個系統(tǒng)，并且控制系統(tǒng)32配置成根據(jù)測得的氣候狀況的特性調(diào)整飛機10的動態(tài)特性。

根據(jù)一個實施例，飛機10并入了諸如壓力傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的一組傳感器以便確定氣候狀況，尤其是地面狀況，并確定它們在動態(tài)特性和滑動指令方面對飛機10性能的影響。

可選擇地，氣候狀況通過飛機10外部的元件諸如例如空中交通控制臺或地面操作者被傳遞給飛行員和/或地面操作者。

優(yōu)選地，相對于由自動控制系統(tǒng)32以自動方式確定的一系列滑行指令而言，由手動控制器22.1至22.4傳遞的指令具有優(yōu)先性。因此，在每一時刻，飛行員可通過致動手動控制器22.1至22.4中的至少一個恢復(fù)飛機10的命令。

在滑行階段中，飛機10沿對應(yīng)于由飛機10占據(jù)的一系列實際位置的實際軌道運動。實際取向與各實際位置相關(guān)聯(lián)。

有利地，自動引導(dǎo)設(shè)備包括用于在滑行階段期間實時測量飛機10的特性的至少一個實際值的測量系統(tǒng)34。舉例來說，飛機10的特性為其位置、其方向、其速度、其加速度和/或其他任何動態(tài)特性。

對于本專利申請，形容詞“實際”限制有關(guān)飛機10在滑行階段期間在機場中的實際位移的特性，而形容詞“理論上的”限制在要穿過的滑行路線26和/或與要穿過的滑行路線26相關(guān)的一系列滑行指令的基礎(chǔ)上確定的特性。

作為補充，自動控制系統(tǒng)32包括計算機35，該計算機配置成用于：

將由測量系統(tǒng)34確定的飛機10的特性的實際值和該特性的理論值進(jìn)行比較，

根據(jù)比較結(jié)果確定被傳遞到命令系統(tǒng)20.1至20.4的至少一條滑行指令，使得飛機10的實際軌跡對應(yīng)于要穿過的滑行路線26。

有利地，地面自動引導(dǎo)設(shè)備包括配置成用于至少顯示要穿過的滑行路線26的顯示屏36。優(yōu)選地，顯示屏36配置成用于顯示除了要穿過的滑行路線26之外的至少一項下列信息：

終點的標(biāo)識號，

機場的地圖，使得能夠觀察被清晰地標(biāo)識和顯示在所述地圖上的全部著陸跑道，滑行道16、16’、16”，停機點14、14’、14”，要穿過的滑行道26，

飛機10在要穿過的滑行路線26上實時移動的符號表示，

待穿過的剩余距離和移位到達(dá)終點的理論持續(xù)時間。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于這些項信息。

根據(jù)另一特性，地面自動引導(dǎo)設(shè)備借助數(shù)據(jù)庫28和通過空中交通控制臺傳遞至飛機10的至少一條指令確定要穿過的滑行路線26。

根據(jù)第一運行模式，指令包括在飛行員接收的語音信息38中。在這種情況下，自動引導(dǎo)設(shè)備包括諸如例如鍵盤的輸入系統(tǒng)40，該系統(tǒng)被連接到自動控制系統(tǒng)32并配置成允許飛行員輸入接收到的指令以便通知自動控制系統(tǒng)32。

根據(jù)第二運行模式，指令包括在可由自動控制系統(tǒng)32在諸如專利EP-2674926中描述的通信輔助設(shè)備的輔助下直接判讀的消息42內(nèi)。相對于第一實施例，第二操作區(qū)模式使得能夠消除由飛行員輸入信息并因此降低輸入信息錯誤的風(fēng)險。

根據(jù)一個實施例，地面自動引導(dǎo)設(shè)備包括安置顯示屏36和輸入系統(tǒng)40的外接支撐件。

有利地，自動引導(dǎo)設(shè)備包括無線通信系統(tǒng)，該無線通信系統(tǒng)配置成允許地面操作員將滑行指令傳遞至飛機10的命令系統(tǒng)20.1至20.4。

從飛機10的一種模式到另一種模式，數(shù)據(jù)庫28的內(nèi)容不同并加入關(guān)于至少一個機場(尤其是飛機10正在其中移動的機場)的數(shù)據(jù)。

對于每架飛機10，數(shù)據(jù)庫28包括有關(guān)飛機10尺寸(諸如其長度、其尾翼寬、其翼展)的飛機10的靜態(tài)特性。數(shù)據(jù)庫28還包含有關(guān)飛機10的性能的動態(tài)特性，所述性能諸如發(fā)動機的推力、各個起落架的旋轉(zhuǎn)角、電動前進(jìn)裝置的功率(如果電動滑動解決方案安裝在飛機10上)、制動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向特性。有利地，飛機10的這些動態(tài)特性根據(jù)氣候狀況更新。

對每個編入數(shù)據(jù)庫28的機場，數(shù)據(jù)庫28包含詳細(xì)的機場基礎(chǔ)設(shè)施特性，尤其是滑行路線26的完成所需的全部特性。非窮舉地，這些特性至少包括著陸跑道、滑行道、停機區(qū)(用于乘客登機、下機、維護(hù)操作或兩次飛行間的等候階段)、各停機區(qū)的進(jìn)入和退出線、停止點、引導(dǎo)和回推線(“回推”操作)。

根據(jù)第一實施例，對每個機場，數(shù)據(jù)庫28記載所有滑行路線26，同時將標(biāo)識號與滑行路線中的每一個相關(guān)聯(lián)。根據(jù)該第一實施例，傳遞至飛機10的指令包括要穿過的滑行路線26的標(biāo)識號，并且自動控制系統(tǒng)32配置成用于從數(shù)據(jù)庫28中基于所接收到的標(biāo)識號獲取要穿過的滑行路線26.

根據(jù)第二實施例，對每個機場，數(shù)據(jù)庫28記錄所有滑行跑道、所有停機點(每個停機點均與停機點標(biāo)識號相關(guān)聯(lián))和用于每對著陸跑道/停機點的要穿過的滑行路線26。根據(jù)該第二實施例，傳遞至飛機10的指令包括停機點的標(biāo)識號。得知飛機10的實際位置后，自動控制系統(tǒng)32被配置成用于識別飛機10已著陸的著陸跑道。得知對應(yīng)于滑行路線的起點的著陸跑道和對應(yīng)于滑行路線的終點的停機點的標(biāo)識號后，自動控制系統(tǒng)32配置成從數(shù)據(jù)庫28中獲取要穿過的滑行路線26。

根據(jù)第三實施例，對于每個機場，數(shù)據(jù)庫28記錄所有滑行跑道、所有停機點(每個停機點均與停機點標(biāo)識號相關(guān)聯(lián))和用于每對著陸跑道/停機點的至少一條滑行路線26。就第二實施例而言，一對著陸跑道/停機點可關(guān)聯(lián)多條滑行路線26。根據(jù)該第三實施例，傳遞至飛機10的指令包括停機點的標(biāo)識號。

得知相應(yīng)于滑行路線26的終點的停機點的標(biāo)識號后，自動控制系統(tǒng)32配置成從數(shù)據(jù)庫28中獲取一系列可能的滑行路線26。

根據(jù)第一運行模式，飛行員如通過利用輸入系統(tǒng)40在一系列可能的滑行路線26中選擇要穿過的滑行路線26。

根據(jù)第二運行模式，自動控制系統(tǒng)32根據(jù)機場的官方交通流規(guī)則或諸如例如最短滑行路線26的其它規(guī)則而在一系列可能的滑行路線26中自動選擇要穿過的滑行路線26。

根據(jù)另一特性，自動控制系統(tǒng)32配置成根據(jù)飛機10的實際位置來確定要穿過的滑行路線26是否能實現(xiàn)。優(yōu)選地，飛機10包括與自動控制系統(tǒng)32聯(lián)接的防碰撞系統(tǒng)，以便識別尤其是移動車輛(地面作業(yè)所需的其它飛機和車輛)。如果自動控制系統(tǒng)32確定滑行路線26無法實現(xiàn)，自動控制系統(tǒng)32將生成發(fā)往飛行員的警報或從一系列可能的滑行路線26中移除該滑行路線26。

通過舉例，自動控制系統(tǒng)32(更具體地，計算機35)配置成獲得大約+/-10cm的停止位置精度和大約+/-1度的停止定向精度。

數(shù)據(jù)庫28存儲在飛機10中的存儲器中。該存儲器，與顯示屏36、計算機35、輸入系統(tǒng)40一樣，可排他性地專用于自動引導(dǎo)設(shè)備。作為變體，這些元件中的至少一個的功能可由已存在于飛機10中的部件確保。

地面自動引導(dǎo)方法以以下方式操作：

空中交通控制臺將有關(guān)要穿過的滑行路線26和到達(dá)的終點的指令傳遞給飛機10。

基于這些指令，自動控制系統(tǒng)確定至少一條要穿過的滑行路線。

如果有多條滑行路線是可能的，自動控制系統(tǒng)32將請求飛行員選擇要穿過的滑行路線26。得知飛機10的實時位置后，自動控制系統(tǒng)32告知飛行員所選擇的滑行路線26能否實現(xiàn)，且如果所選擇的滑行路線26無法實現(xiàn)，將請求飛行員做出新的選擇。

一旦飛行員致動啟動控制器30，自動控制系統(tǒng)32將根據(jù)飛機10的靜態(tài)和動態(tài)特性以及優(yōu)選地有關(guān)氣候狀況來自動確定一系列滑行指令，自動控制系統(tǒng)將這些指令傳遞至命令系統(tǒng)20.1至20.4以便執(zhí)行滑行動作，該滑行動作允許飛機10穿過要穿過的滑行路線26并在停機點的停止位置以停止定向達(dá)到靜止。

盡管被描述為應(yīng)用于滑行路線以便到達(dá)用于乘客下機和登機的停機點，本發(fā)明不限于這些路線并可應(yīng)用于飛機10的自起點至終點的所有類型的地面路線。因此，本發(fā)明可用于自停機點直到起飛跑道的入口的路線。本發(fā)明也可實施于自停機樁直到滑行道的所謂的“回推”路線，該路線旨在隔開飛機10與機場的設(shè)施以將飛機10引到維護(hù)區(qū)。

類似地，地面自動引導(dǎo)設(shè)備可被連接到障礙探測設(shè)備以避免碰撞的風(fēng)險。

根據(jù)第一個優(yōu)點，本發(fā)明提供滑行路線26并消除當(dāng)接近停機點時，飛行員的視線和/或?qū)梢曋噶畹睦斫廨^差的風(fēng)險。該優(yōu)點由此減少與能見度差的情況(霧、雪等)相關(guān)的問題。

根據(jù)第二個優(yōu)點，本發(fā)明能夠消除與作為干擾的來源的并因此作為延誤和可能的事件的來源的滑行路線和/或停機點相關(guān)的錯誤的風(fēng)險。

根據(jù)第三個優(yōu)點，本發(fā)明能夠獲得與飛機10停止的位置和方向的精度相關(guān)的更好的規(guī)律性。因此，可能簡化和減少所需的機場設(shè)施的成本，例如用于乘客登機和下機的舷梯的成本。