专利名称：在机场区域辅助飞机滑行的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为飞机在机场区域，如航站或机场滑行时提供辅助的方法和系统。本发明适用于飞机的滑行，特别是例如运输乘客或货物(货运)的民用机或军用机，或无人机(无人驾驶的飞机)。更具体来说，本发明涉及生成一条地面轨迹，这样，飞机在机场区域可以沿着该轨迹被人工或自动引导。进一步地，用于辅助领航的所述方法和系统分别包括，生成这种轨迹的方法和设备。在本发明范围内，这意味着-滑行，是指飞机任何可能的滑行类型，如在起飞和降落跑道上的滑行，在滑行道上的滑行，在转弯区的滑行，在等候带的滑行，在停机线上的滑行，在停止或驻停位置上的滑行，在除上述区域或位置之外的机动区和停泊区的滑行；以及-地面轨迹，即飞机在机场区域所遵循的路线，特别地包括起飞和降落跑道、滑行道、转弯区、等候带、停机线、停止或驻停位置、机动区及停泊区。飞机在地面上所遵循的路线通常由空中交通控制器或地面控制器，通过例如无线电通讯设备或其它常用设备如数字数据传输连接而指定给飞行员，但在某些情况下，也可以由飞行员自主选择。路径被限定为机场区域的单元序列，其指示出一条路以便从机场区域的一个点或区域到达所述区域的另一个点或区域。本发明范围内所称的机场区域，是指该区域内的任意部分，无论有没有标记，都被认为是该区域内独立的、有边界的部分。而单元，特别地指代界定出起飞和降落跑道、跑道、 引道、滑行区、转弯区、等候带、停机线、驻停位置、机动区及停泊区的一部分或全部表面。在本发明中，进一步称为-表面单元，是指多边形，其界定并定位出机场区域中的单元表面(跑道、滑行道......)的至少一部分；及-多段线，是指形成引导线的一系列线。
背景技术：
进一步地，众所周知，飞机上机载的机场导航系统能够显现出机场的几何形状，而其中的某些系统，如OANS(“机载机场导航系统”)类型的系统，可以在导航站所显示的机场地图上显示出飞机的当前位置。机场地图可以在导航屏幕上显示，或在根据需要而开放的业界的屏幕上显示。机场地图由机载的当前数据库生成。这些数据库通常由机场的航拍图组成，其
区分出了不同的单元(跑道、滑行区、引导线......)，每个单元都由一组点和不同的属
性限定而成，这使得机载系统能够绘制出机场的几何形状，就像纸质地图上显示的那样 (J印pesen型)或像在EFB ( “电子飞行包”)系统中扫描的那种类型。机载系统将必须读取数据库，对限定出机场不同组成单元的信息进行解释，然后通过用直线将这些点连接起来再显示出来，这样才能以图形的形式反馈出这些单元的表面或画在其上的引导线。这些机载数据库的格式限定已经被标准化(标准ED-99B)。这个限定覆盖了全部地图显示的情况，却不计划显示轨迹。特别地，在此机场每个单元的几何形状都被精确、完整地描绘了出来，但在不同单元之间却没有联系，这样就不可能简单地通过读取数据库而直接确认出一条路线，其允许从机场的一个指定点行进到另一个点同时考虑一连串预定单兀。为解决尝试解决这个难题，文献W0-2009/016135描述了一种方法，除当前数据库外，其还创建了额外层，其可以将不同的单元连接到它们之间的数据库。然而，这个解决方案仍然有一些缺陷。具体地，连接层限定在整个机场表面的地面上，并且需要额外的数据库，该额外的数据库与机场数据库ED-99B同时加载到飞机上，这迫使飞机加载较大尺寸的第二数据库，由此导致飞机的固定性比单个机场数据库的加载所需的更大。可以在标准化活动的范围内进行讨论，基于新的机场数据库格式，可以想到别的解决方案，但这会导致数据库供应商提供的当前使用的工具发生重大变化，并且需要大量投资。进一步地，这样的标准化活动总是非常长，并且，考虑到滑行轨迹直接生成需要的任何连接，新的标准(ED-99C)的可用性需要花费很多年。
发明内容
本发明目的在于弥补上述缺陷。它涉及一种为飞机，特别是运输机在地面滑行时提供辅助的方法，其包括在机场区域生成飞机滑行轨迹的过程。为此目的，根据本发明，所述方法的特征在于A/根据生成过程，通过下列组成步骤可以从数据库中生成飞机在机场区域的滑行轨迹a)接收一条路径，其包含飞机必须连续遵循的一连串机场区域单元的标记。机场区域的一个单元代表了所述机场区域内一个独特的、有界的部分；b)从机场数据库中自动提取表面单元，也就是那些与飞机必须遵循的路径的所述单元标记序列有关的全部表面单元；c)为每个提取的表面单元提供连接信息，这些连接信息涉及连接到该表面单元上的那些表面单元，还涉及那些有至少一个点在该表面单元中的全部多段线，所述多段线从数据库中提取；d)自动识别出所述路径的起点和终点；e)借助步骤C)所提取的全部多段线，自动确定出至少一条沿着所述多段线的至少一些的连接起点和终点的路线；f)自动将代表所述路线的那些多段线转换成连续曲线，以形成飞机很可能遵循的轨迹；以及g)将该轨迹提供给领航辅助装置；并且B/所述领航辅助装置利用该轨迹为飞机辅助领航。这样，由于本发明，所述方法允许生成轨迹，其当飞机必须按所要求的路径在地面运行时，飞机可以遵循该轨迹。这条地面轨迹可以提供给领航辅助装置，如自动领航系统，其允许飞机自动遵循该轨迹。该轨迹还可以提供给领航辅助装置，如显示系统，其很可能在适当视频装置上生成该轨迹的可视化图像，飞行员很可能使用该可视化图像来辅助他沿着所述轨迹对飞机进行人工引导。这样，本发明提出从所使用的机场数据库中提取与被遵循的路径相对应的一连串多段线，特别地，该路径从控制器接收，将这些多段线转换成一连串曲线以形成轨迹，该轨迹很可能被飞机所遵循，并使用，包括通过自动滑行系统的引导元件使用。特别地，对于其实施，本发明并不像上面提及的文献W0-2009/016134所提供的解决方案那样需要在飞机上加载第二额外数据库，也不需要考虑了运行轨迹直接生成的所需连接信息的新机场数据库标准。在本发明的范围内，例如对于任意表面单元(或多边形)，连接信息包括连接到其上的全部表面单元(或多边形)，及部分或全部包含在所述表面单元中的全部多段线，和包含在所述表面单元中的全部点。在第一实施例中，在步骤C)，实施以下操作Cl)自动执行连续性检测，以检查在步骤b)中提取的表面单元被连接，也就是检查邻接两两连接，如果不是这种情况并且需要的话，从所述机场数据库中提取至少一个辅助表面单元，该辅助表面单元连接到可以不被连接的表面单元上，和连接到下面的表面单元上；以及c2)从所述机场数据库中自动提取多段线，其为在步骤b)和Cl)所提取的表面单元一个中具有至少一个点的全部多段线。尽管不是排他地，但根据本发明的该第一实施例的方法更适用于根据ED-99B标准的通用机场数据库，其允许弥补上述缺陷。进一步地，在该第一实施例中，有利地，如果在步骤Cl)中，两个连续的表面单元没有连接，也不能通过辅助表面单元连接，生成滑行轨迹的方法仍然继续。此外，在第二优选实施例中，在步骤C)中，可以从适当的数据库中直接提取连接信息，该数据库除表面单元和多段线外，还包括了至少为每个表面单元指示出的连接到其上的全部表面单元的信息。下文将阐述这样的方法，所述方法用于确定包含了连接信息的这种数据库。下列特征适用于根据本发明的方法的上述第一实施例和第二实施例。有利地，对于从数据库提取的表面单元，执行下列操作-从数据库的全部多段线中，去除离所关注的表面单元一定距离的多段线；以及-对于剩余多段线，为多段线的每个点，计数从所述点开始的射线与限定出所关注的表面单元的轮廓的全部段之间的交点个数；并且-从所述数据库中，提取出具有至少一个点在所关注的表面单元内的全部剩余多段线(交点数量为奇数)。另外有利地，在步骤d)中，当起点和终点既没有被明确提出，也不是从飞机位置计算出来时，为了识别路径的起点和终点，每次认为多段线的全部末端位于相应表面单元之外，其为起点的路径的第一表面单元，以及终点的路径的最后的表面单元。进一步有利地，在步骤e)中el)通过覆盖在步骤(C)中提取的全部多段线，确定出连接起点和终点的全部路线，路线是相互连接的一连串多段线；以及e2)从下面去除不合适的路线-对于所述路线中的每一条路线，检查该路线的两条连续多段线的切线之间的角度是否是预定角度区域的一部分，并对路线的全部连续多段线都做这些检查；以及-在所述路线中，对于全部连续多段线，只有符合该条件的线路才被考虑。进一步有利地，如果在步骤e)中没有发现连接起点和终点的连续路线，就选择直到不连接的最长路线，其用于后续步骤。进一步地，在优选实施例中，在步骤f)中，所述多段线被转换成一连串的贝塞尔 (Bezier)曲线以获得滑行轨迹，用以提供整个轨迹上的曲率半径的连续性。使用贝塞尔曲线有两个好处-一方面，就存储大小而言，这些曲线实现了非常简单和简洁的模型化，因为它们完全由减小数量的点(所谓的控制点)限定的，下文将详细介绍；并且-另一方面，它们允许容易地执行整个轨迹上的曲率半径的连续性，这允许能够设想出简单的解决方案来沿着由这些曲线生成的轨迹对飞机进行自动引导；本发明还涉及为飞机，特别是民用或军用运输机在机场区域，如在航站或机场滑行提供辅助的系统。根据本发明，所述辅助导航系统的特点在于，它包括-设备，其用于由机场数据库而生成飞机在机场区域滑行的轨迹，该设备包括 第一装置，其用于接收路径，该路径包含飞机必须连续遵循的机场区域的单元的一连串标记，单元代表了机场区域的独特的且有界的部分；·第二装置，其用于从所述机场数据库中自动提取表面单元，其为与飞机必须遵循的所述一连串路径单元标记有关的全部表面单元； 第三装置，其用于为每个提取的表面单元提供连接信息，所述连接信息涉及连接到该提取的表面单元的表面单元，还涉及在该提取的表面单元中具有至少一个点的全部多段线，所述多段线从机场数据库中提取；·第四装置，其用于自动识别出所述路径的起点和终点；·第五装置，其用于通过覆盖全部的提取出的多段线，自动确定出连接起点和终点的路线；·第六装置，其用于自动将多段线转换成一连串曲线，优选是贝塞尔曲线，以形成飞机很可能遵循的轨迹；以及·第七装置，其用于将该轨迹提供给领航辅助装置；以及-所述领航辅助装置，利用从所述设备接收的轨迹为飞机在滑行期间的(人工或自动的)领航提供辅助。在第一实施例中，所述第三装置包括-装置，其用于自动执行连续性检测，以检查由第二装置提取的表面单元被连接， 也就是检查邻接两两连接，如果不是这种情况，可选地从所述机场数据库中提取至少一个辅助表面单元，该辅助表面单元连接到可以不被连接的表面单元上，和连接到下面的表面单元上；以及-装置，其用于从所述机场数据库中自动提取多段线，其为所提取的表面单元一个中具有至少一个点的全部多段线。进一步地，在第二优选实施例中，所述第三装置包括，用于从所述数据库中提取连接信息的装置，该第二实施例中的该数据库除所述表面单元和所述多段线外，还至少包括这样的信息，即为每个表面单元指示出连接到其上的全部表面单元。本发明还涉及配备有如上所述的领航辅助系统的飞机，特别是运输机。
附图将有助于理解本发明是如何实施的。在附图中，相同的附图标记指代相同的部件。图1是根据本发明第一实施例的领航辅助系统的框图，其包括轨迹生成设备。图2到9是解释了根据本发明的生成轨迹的方法的主要步骤的曲线图，其由根据本发明的领航辅助系统的所述设备实施。图10是根据本发明第二实施例的领航辅助系统的框图，其包括用于生成轨迹的设备。
具体实施例方式图1和10示意性地显示了根据本发明的系统1，其目的在于为飞机，特别是运输机在机场区域如航站或机场的滑行导航提供辅助。根据本发明，飞机机载的所述系统1包括-设备2，其由来自机载机场数据库3的信息，生成用于在机场区域的飞机滑行的轨迹，以及-用于辅助领航的装置4，5，其通过连线6而连接到所述设备2上，其接收由设备 2确定的轨迹，并且利用该轨迹来为飞机的领航提供辅助。所述设备2设计用于生成滑行轨迹，其使得飞机在机场区域内可以沿着该轨迹被人工或自动地引导。这样，地面上的这条轨迹显示了飞机在机场区域内遵循的路线，特别地包括起飞降落跑道、滑行道、转弯区、等候带、停止线、驻停位置、机动区及停泊区。根据本发明，所述设备2包括-装置8，其用于接收路径，该路径包含飞机必须连续遵循的机场区域的一连串单元标记。(机场区域的)单元代表了所述机场区域内独特的、有界的部分。特别地，术语(机场区域的)“单元”是指起飞降落跑道、滑行道、转弯区、等候带、停止线、驻停位置、机动区及停泊区；-装置9，其用于从所述机场数据库3中自动提取(主要)表面单元，更准确地说， 与飞机必须遵循的单元的所述标记序列有关的全部表面单元。表面单元是多边形，其界定和定位出机场区域中的单元(跑道、滑行道......)表面的至少一部分；-装置20，21(下文将详解)，其为每个提取的表面单元提供连接信息，这些连接信息涉及连接到该表面单元上的表面单元，还涉及在到该表面单元中具有至少一个点的全部多段线，所述多段线从机场数据库3中提取。多段线是一系列连续的路线。-装置12，其自动识别出通过装置8输入的路径的起点和终点；-装置13，其通过覆盖提取出的全部多段线，自动确定出连接起点和终点的路线；
-装置14，其自动将多段线转换成一连串曲线(下文将详解)，从而形成轨迹以便简单实用地引导飞机；并且-装置15，其通过连线6将该轨迹提供给所述领航辅助装置4和5。这样，根据本发明的设备2允许生成轨迹，其当飞机必须通过滑行来覆盖所要求的路径时，飞机可以遵循该轨迹。这条地面轨迹可以提供给领航辅助装置，如自动滑行系统 4，其允许飞机自动遵循该轨迹。该轨迹还可以提供给领航辅助装置，如显示系统5，其很可能在适当视频装置上生成该轨迹的可视化图像，飞行员很可能使用该可视化图像来辅助他沿着所述轨迹对飞机进行人工引导。本发明因此提出从所使用的机场数据库3中提取一系列与路径(被遵循的)相应的多段线，特别地，该路径从控制器接收，将这些多段线转化成一连串曲线以形成轨迹，从而简单实用地引导飞机，并且其可以被自动滑行系统4的引导元件所使用。在图1所示的第一实施例中，所述装置20包括-装置10，其用于自动执行连续性检测，以检查由装置9提取的(主要)表面单元被连接，也就是检查邻接两两连接，如果不是这种情况，所述装置10可选地从所述机场数据库3中提取至少一个辅助表面单元，该辅助表面单元连接到可以不被连接的表面单元上，和连接到下面的表面单元上；以及一装置，其用于从所述机场数据库中自动提取多段线，-装置11，其用于从所述机场数据库中自动提取多段线，更准确地说，其为由所述装置9和10所提取的表面单元(主要及辅助)的一个中具有至少一个点的全部多段线。尽管不是排他地，但第一实施例(图1)更适用于根据标准ED-998B的通用机场数据库3。进一步地，在图10所示的第二优选实施例中，所述装置21包括从所述数据库3中提取连接信息的装置22，在该第二实施例中，所述数据库3除表面单元El到E9和多段线外，还至少包括这样的信息即为每个表面单元指示出连接到其上的全部表面单元，和部分或全部包含在所述表面单元中的全部多段线，以及包括在所述表面单元中的点，其允许通过直接读取其机场数据库3确认出连接到表面单元El到E9上的表面单元，以及部分或全部在表面单元El到E9中的全部多段线，以及连接到其上的多段线。根据下文中将详细介绍的生成方法，在这种情况下，数据库完成了下列连接信息-在数据库中对每个表面单元增加子级，其指示出与该表面单元相连的全部表面单元；-如果单元没有标记，那么通过将数据库中全部与其相连的其他单元的标记级联起来，给它指派一个标记；-在数据库中对每个表面单元增加了子级，其指示出部分或全部包含在所述单元内的全部多段线。这样，完成的数据库则允许以图形方式显示出机场，而且包括在图10中被所述第二实施例用来生成地面轨迹的连接信息。完成数据库的操作可以在飞机加载数据前，在地面上完成，也可以当飞机加载数据期间在飞机上完成(数据库由此以ED-99B的格式加载， 然后在飞机上使用其之前，由飞机系统对数据库ED-99B进行转换)。因此，由于根据本发明的设备2
-可以得到飞机遵循的地面轨迹的图像，其可以被飞机的若干系统4，5所使用；-该地面轨迹允许通过可视化图像将遵循的轨迹提供给飞行员，从而例如帮助他在飞机上以人工模式引导飞机；并且-该地面轨迹允许对飞机的自动(或半自动)引导的实施。在具体实施例中，所述装置8可以是-输入装置，特别地，键盘或与例如屏幕相关的鼠标，这样可以允许操作者，包括飞机飞行员将所述路径输入到设备2，要么通过直接人工输入，要么通过在显示的地图上点击单元进行图形化输入；并且/或者-通信装置，其用于像平常一样从飞机外部，包括从空中控制器或地面控制器处， 通过例如数字传输连接来自动接收所述路径。另外，所述装置9从数据库3中提取表面单元或多边形(跑道，滑行道......)，通
过它们在所述路径(从装置8中接收的)中标记的名字。例如，在图2的示例中，路径包括下列机场区域单元的一连串标记(飞机必须连续遵循):14L-32R-M8-S8-W60-W50-W40。因此，在数据库3中开始搜索路径中的每一个标记。该搜索允许找到由标记 (14-32R，M8，S8......)所限定的全部表面单元，也就是图2示例中的表面单元El到E9。进一步地，所述装置10(图1)执行连续性检测，来检查由装置9提取的这些表面单元是否两两直接相连(也就是它们具有至少两个共同点)，并将它们排好序。一些表面单元可以具有相同的标记。例如在图2的示例中，表面单元E8到E9具有相同的标记W40。因此必须根据所接收的路径对这些表面单元进行排序。还必须检查在该路径上没有洞，并且需要检查这些表面单元很好地两两连接。为此目的，所述装置10检查每个提取出的表面单元与其他表面单元具有至少两个共同点，其他表面单元是指那些与提取出的表面单元具有相同标记或具有路径中下一标记的表面单元，这种做法不仅允许确保提取出的表面单元列表显示出一条连续的路径，而且按照飞机路线需遵循的顺序已对表面单元列表排好序，这样，就可以从第一表面单元到最后一个表面单元结束，覆盖路径(在提取操作结束后，对应于同一标记的表面单元的排序可以颠倒方向)。如果上述连接性检测失败了(即路径中的表面单元与对应于同一标记或路径中下一标记的那些单元没有共同点)，那么就通过所述装置10在数据库3中执行搜索，来发现 (如果有的话)既连接到上述那个表面单元又连接到具有同一标记或路径中下一标记的表面单元之一的那些表面单元(最多两个)。本次搜索目的在于，形成一个对应于间隙的连续的表面单元序列。例如，如果在机场数据库3中，表面单元被错误地或没有被标记出来，那么(装置9)表面单元的提取就不会出现该单元。举例来说，在图3的示例中，装置10从数据库3中提取出表面单元fel，其既与表面单元E4相连，又与对应于路径中下一标记(W60)的表面单元E5相连。本次搜索还覆盖了飞机仅穿过降落跑道的情况，如图4中所举的情况，它将既与表面单元E3又与表面单元E4相连的表面单元Ea2纳入考虑。事实上，对应于所穿过的降落跑道的标记并不处在间隙之中，并且在第一提取步骤中，并没有发现限定出降落跑道的表面单元Ea2。如果两个连续的表面单元既没有连接，也不能通过第三表面单元连接，那么装置10就可以判断出，不能在路径的这两个连续单元之间进行连接。但是，设备2的处理仍然可以继续，而不会显示任何错误信息。事实上，在某些情况下，可以发现这样的路线，即并不一定需要将全部表面单元相互连接起来。装置11 (图1)随后查找数据库3，来获取在所述装置9和10所提取的一个表面单元(多边形)中具有至少一个点的全部多段线。为此目的，装置11对于每个表面单元的全部多段线的点的坐标执行第一检测，目的在于去除那些离该表面单元太远的多段线。事实上，如果多段线点没有坐标处于由表面单元点坐标的最大限值和最小限值限定的间隔内，则认为该多段线位于该表面单元外部。然后，对于剩余多段线的每个点Pl，P2，P3，所述装置11执行第二检测，其计算出把该点P1，P2，P3和固定点P4(位于机场区域之外较远的地方)连接起来的线段L1，L2，L3 与另一方面限定出表面单元Ei的轮廓的线段之间的交点个数，如图5所示。如果交点的数量12是奇数，那么线段L2的点P2就属于所考虑的表面单元Ei。在相反的情况下，如果交点的数量I3A，I3B成对或为零(如Li)，则点P3，P1就位于所考虑的表面单元Ei之外。在这一处理中，设备2允许获得与控制器所给路径相对应的那些表面单元相连接的全部引导线。进一步地，设备2的所述装置12自动识别出所述路径的起点和终点。为此目的，起点可以是Al)在路径中明确提出的；或A2)由飞机的位置确定；或者也可以A3)根据路径确定。在A2)的情况下，飞机位置和路径是已知的，装置12对飞机所处表面单元内的那些多段线进行检测。起点就是离飞机位置最近的多段线的端点。进一步地，在Α； )的情况下，是由唯一的一条路径确定起点，装置12提取出全部在第一表面单元Ej至少有一个点但并未完全包含在该第一表面单元Ej (其标记为路径中第一个标记的单元)中的多段线L4，L5，L6，并且起点就是先前识别出的多段线中位于该单元外的端点。不同的可能线路以点状显示直到汇合点Pc，例如通过显示系统5显示。随后，它就属于机组人员，以便从这些点状排列的路线中选择出需要的线路(例如直接在地图上指定该线路)。另外，所述装置12还能识别出所述路径的终点。跟起点一样，终点也可以在路径中明确提出。相反地，所述装置12还像处理起点一样进行处理，只是并不执行对飞机位置的检测。这样，装置12提取出全部在最后一个表面单元具有至少一个点但并未完全包含在该最后一个表面单元(其标记为路径中最后一个标记的单元)中的多段线，并且终点就是先前识别出的多段线中位于该单元外的端点。跟起点一样，不同的可能线路从分离点开始以点状线显示，通过例如显示系统5显示。装置13随后通过覆盖从所述装置11中提取的全部多段线，自动确定出一条线路来连接由所述装置12所限定的起点和终点。为此目的，所述装置13:-通过覆盖提取的全部多段线，确定出连接起点和终点的全部路线，路线是一系列相互连接的多段线；并且-去除那些不合适的路线(过程变化检测)。装置13会将从起点出发的全部路线(一系列连接的多段线)纳入考虑，并且所述装置13只显示在终点处结束的路线。进一步地，所述装置13:-对每一条所述路线进行检查，看这条路线中两段连续多段线的切线之间的角度是否是预定的角度的一部分(以检查这两段多段线的连续是否会导致飞机需要进行较大的路线变化)，并且这种检查将对所述路线中的全部多段线都执行。更准确地说，装置13是检查两段连续多段线的切线之间角度不是太大。如图8所示，这个检测允许去除可能的路线C3，因为其穿过了交点的中心P5 (而不是遵循直接曲线C2)或者可能的路线C4，因为其穿过了交点，并且遵循与C2对称的曲线返回(其允许直接遵循路线)；并且-在这样的条件下，对于所述路线的全部连续多段线，仅考虑路线C2。所述装置13因此允许与全部从数据库3提取的多段线隔离，这些限定出被覆盖的路线，同时检查连接在它们之间的那些多段线(这样，这条路线就是连续的)，并且检查飞机是否可以遵循这条轨迹(即检测两条多段线之间的路线变化)。需要注意的是，即使表面单元之间并没有全部连接起来，但仍然可以计算出一条路线，因为设备2仅基于用于计算的多段线。这样，如果没有一条连续的路线来连接起点和终点，根据本发明的系统1将-返回它所建立的从起点开始最长的连续路线(在不连续水平处停止)；并且-以相同的方法，返回它所建立的从终点开始最长的连续线路。进一步地，装置14随后将从装置13接收到的多段线Tl (图9)转换成一连串的贝塞尔(Bezier)曲线T2。为此目的，对于每一多段线，所述装置14计算出穿过所述多段线的全部点最多的贝塞尔曲线。贝塞尔曲线是参数化的多项式曲线，由检查点限定出来。例如，在三阶贝塞尔曲线的情况下，曲线由四个检查点PC1，PC2，PC3，PC4限定出来。检查点位置确定了曲率。这样，为提供沿着轨迹的曲率半径的连续性，必须避开两条连续的贝塞尔曲线之间的不连续(断点)。为此目的，检查点必须位于先前依赖前一多段线和后一多段线计算出的切线上。贝塞尔曲线的检查端点就是限定出路线的多段线的端点。中间检查点的确定是用迭代法，通过沿着多段线的输入点和输出点处的切线改变它们位置而确定出来，以使得相应的贝塞尔曲线T2和多段线Tl的点之间的平均方差最小化(图9)。使用贝塞尔曲线有两个好处-一方面，它们允许很容易提供整个轨迹上的曲率半径的连续性，这就允许设想出简单的解决方案来沿着由这些曲线生成的轨迹对飞机进行自动引导；并且-另一方面，这种曲线的数学描述是简单地以其他具有相同性质(曲率半径的连续性)的曲线为基础的。为获得图10中系统1使用的数据库，可以应用根据本发明的方法(借助相应的系统，未示出)来自动生成新的包含了连接信息的数据库。根据标准ED-99B，创建路线所必需的单元之间的连接信息由包含在当前数据库中的信息产生。如上所述，根据ED-99B所限定的当前数据库已经被预见能够图形化地显示机场。 有效地，这些数据库中限定的机场单元是毗邻的。机载系统读取数据库，对那些限定出机场各种连续单元的信息进行分析并将它们显示出来，以便图形化地展示这些引导面和引导线。当前数据库包括三种类型的单元-多边形由一系列连续的点限定出机场表面单元，如降落跑道、滑行道......的
轮廓；-多段线由一系列连续的点限定出画在地面上的引导线(中线)；及-点其它类型的点(航站的参考点、停机位......)这些单元由它们的几何形状(界定出单元的点的坐标)和属性(与机场地图AIP 中的标记相对应的标记、标记号、类型......)限定。根据本发明的方法是基于根据应用标准ED-99B限定的现有数据库的。如上所述， 已经研究出一些解决办案，但这些解决办案取决于新的非标准格式的数据库(因此目前还不可用)，其将被优化用于管理机场不同单元的连接性，这样使得运行轨迹的生成更容易。根据本发明的方法的原理是-对当前处理库进行一系列处理，识别出单元之间的连接性；并且-重新生成数据库，其可以直接被机载应用程序所应用，计算与所接收的间隙相当的路线。更准确地说，根据本发明的方法是用于生成两个机场单元之间的连接信息的方法-开发数据描述多边形、多段线、点，这些单元中的每一个都映射到机场数据库中， 数据包括至少名称、类型、一组点。多边形显示出机场的表面单元(如降落跑道、滑行道的段......)；和-对于任何多边形，生成连接信息(连接到该多边形上的全部多边形、部分或全部包含在所述多边形中的多段线、包含在所述多边形中的全部点)。根据本发明，所建议的方法具有以下步骤A/提取数据库中的多边形(表面单元)，并对全部多边形进行两两之间的连接性检测-从当前数据库中提取出全部多边形类型的单元。对于每个多边形，检查它全部同其它多边形是否存在着连接。如果它们具有至少两个共同点，则认为两个多边形连接。-在数据库中，为每个多边形添加子级，其指示出连接到所述多边形上的全部多边形(它的几何形状和属性，或者仅属性)；B/对某些没有标记的多边形进行标记-从每个多边形的全部连接信息中，如果多边形(表面单元)被限定为未知，则可以限定新的标记。-如果多边形已经被限定为未知，那么基于连接到它的多边形的全部标记来确定它的标记。该操作则包含通过将全部已经连接的单元的标记衔接起来，改变(未知的)单元标记，以便在间隙取决于连接的单元之一的情况下能够提取这个单元；C/确定包含每条多段线的多边形
-对于每条多段线中的每个点，定位或确定出多边形的位置；-在数据库中，为每个多边形添加子级，其指示出部分或全部包括在所述多边形中的全部多段线；D/生成新的包含了连接信息的数据库，在数据库中创建(关于连接性的)特殊域-从当前数据库，重新生成具有相同结构并包含了连接信息的新数据库。-在该数据库中，为每个多边形添加子级，其指示出连接到所述多边形上的全部多边形(它的几何形状和属性，或者仅属性)。-另外，在数据库中，为每个多边形添加子级，其指示出部分或全部包括在所述多边形中的全部多段线。-这样生成的数据库然后允许图形化显示出机场，并且提供大量的连接信息，这对生成地面轨迹的算法非常有用。上文中详细介绍的完成数据库的这种操作可以在加载到飞机上之前就在地面上执行，或者在加载期间在飞机上执行(然后数据库以ED-99B格式加载，随后飞机系统在飞机中使用之前对库ED-99B进行转换)。
权利要求
1.一种为机场区域的飞机滑行的领航提供辅助的系统，所述系统(1)包括设备O)，其由机场数据库C3)生成飞机在机场区域中滑行的轨迹，所述设备(2)包括第一装置(8)，其用于接收路径，该路径包含飞机必须连续遵循的机场区域的单元的一连串标记，单元代表了机场区域的独特的且有界的部分；以及第七装置(15)，其用于将该轨迹CH)提供给领航辅助装置G，5)；以及所述领航辅助装置G，5)，其利用从所述设备( 接收的所述轨迹(T3)，来为飞机的领航提供辅助，其特征在于，所述设备( 进一步包括第二装置(9)，其用于从所述机场数据库(3)中自动提取表面单元(El到E9)，其为与飞机必须遵循的所述一连串路径单元标记有关的全部表面单元，表面单元是多边形，其界定和定位出机场区域表面的一部分；第三装置00，21)，其用于为每个提取的表面单元提供连接信息，所述连接信息涉及连接到该提取的表面单元的表面单元，还涉及在该提取的表面单元中具有至少一个点的全部多段线，所述多段线从机场数据库(3)中提取；多段线是一系列连续的路线； 第四装置(12)，其用于自动识别出所述路径的起点和终点(Pi，Pf)； 第五装置(13)，其用于通过覆盖全部的提取出的多段线，自动确定出连接起点和终点 (Pi, Pf)的路线；以及第六装置(14)，其用于自动将多段线转换成一连串曲线，以形成飞机很可能遵循的轨迹(T3)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特别在于，所述第三装置00)包括装置(10)，其用于自动执行连接性检测，以检查由第二装置(9)提取的表面单元(El到 E9)被连接，也就是检查邻接两两连接，如果不是这种情况，从所述机场数据库(3)中提取辅助表面单元(Eal，Ea2)，这些辅助表面单元连接到可以不被连接的表面单元上，和连接到下面的表面单元上；以及装置(11)，其用于从所述数据库(3)中自动提取多段线，其为在一个提取的表面单元中具有至少一个点的全部多段线。
3.根据权利要求1所述的系统，其特别在于，所述第三装置包括装置(22)，该装置02)用于从所述数据库(3)中提取连接信息，其除表面单元(El到E9)和多段线外，还包括至少这样的信息其为每个表面单元指示出连接到其上的全部表面单元。
4.一种为在机场区域的飞机滑行提供辅助的方法，所述方法包括以下步骤，其中A/通过执行以下步骤，由机场数据库C3)生成飞机在机场区域滑行的轨迹，所述步骤包括a)接收路径，其包含飞机必须连续遵循的机场区域的单元的一连串标记，机场区域的单元代表了所述机场区域的独特的且有界的部分；g)将轨迹CH)提供给领航辅助装置G，5)；以及B/所述领航辅助装置(4，幻利用该轨迹CH)对飞机的领航提供辅助，其特征在于，在步骤A/e)和A/g)之间，执行以下连续步骤b)从机场数据库(3)中自动提取表面单元(El到E9)，其为与飞机必须遵循的所述一连串路径单元标记有关的全部表面单元，表面单元是多边形，其界定和定位出机场区域表面的一部分；c)为每个提取的表面单元(El到E9)生成连接信息，这些连接信息涉及至少连接到该提取的表面单元的表面单元，还涉及在该提取的表面单元中具有至少一个点的多段线，所述多段线从机场数据库(3)中提取，多段线是一系列连续的路线；d)自动识别出起点和终点(Pi,Pf)；e)借助步骤c)所提取的全部多段线，自动确定出沿着所述多段线的至少一些连接起点和终点(Pi, Pf)的路线；以及f)自动将代表所述路线的那些多段线转换成一连串曲线，以形成飞机很可能遵循的轨迹(T3)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤c)cl)自动执行连续性检测，以检查在步骤b)中提取的表面单元(El到E9)被连接，也就是检查邻接两两连接，如果不是这种情况，从所述机场数据库(3)中提取至少一个辅助表面单元(Eal，Ea2)，该辅助表面单元连接到可以不被连接的表面单元上，和连接到下面的表面单元上；以及c2)从所述机场数据库(3)中自动提取多段线，其为在步骤b)和cl)所提取的表面单元一个中具有至少一个点的全部多段线。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤cl)中，如果两个表面单元既没有连接，也不能通过辅助表面单元连接，轨迹生成是连续的。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，所述机场数据库C3)的连接信息除表面单元(El到E9)和多段线外，还包括至少这样的信息，其为每个表面单元指示出连接到其上的全部表面单元。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其特征在于，对于从机场数据库(3)中提取的表面单元执行以下操作从数据库的全部多段线中，去除离所关注的表面单元一定距离的多段线；以及对于剩余多段线，通过对每条多段线中的每个点计算，确定出包含在所述表面单元内的全部或部分多段线，射线和每段线段之间的交点个数限定出所述表面单元的轮廓。
9.根据权利要求4到8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，为了识别出路径的起点和终点(Pi，Pf)，每次多段线的全部末端位于相应表面单元之外，其被认为是起点的路径的第一表面单元，以及终点的路径的最后的表面单元。
10.根据权利要求4到9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)中el)通过覆盖在步骤(c)中提取的全部多段线，确定出连接起点和终点的全部路线，路线是相互连接的一连串多段线；以及e2)在全部这些路线中确定并选择出要找的路线。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤e2)中对于所述路线中的每一条路线，检查该路线的两条连续多段线的切线之间的角度是否是预定角度区域的一部分，并对路线的全部连续多段线都做这些检查；以及在所述路线中，对于全部连续多段线，只有符合该条件的线路才被考虑。
12.根据权利要求4到11中任一项所述的方法，其特征在于，如果在步骤e)中未发现连接起点和终点(Pi，Pf)的连续路线，那么选择直到不连续的最长路线，从起点开始并且在相同的路线上，也考虑从终点开始的最短路线。
13.根据权利要求4到12中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤f)中，所述多段线被转换成一连串的贝塞尔曲线，其形成轨迹(T2)。
全文摘要
本发明涉及在机场区域辅助飞机滑行的方法和系统。具体地，公开了一种为飞机在机场区域上的滑行提供辅助的方法和系统。系统(1)包括由导航数据库(3)生成飞机在机场区域上的滑行轨迹的设备(2)，及使用该轨迹辅助飞机滑行的装置(4，5)。
文档编号G08G5/06GK102568250SQ20111046306
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者J-C·梅雷, L·勒韦泰加特 申请人:空中客车运营简化股份公司