飞行器交通控制方法与流程

发明领域

本发明涉及一种飞行器交通控制方法。

发明的技术背景

无人机的发展以及不久将挤满天空的并非十分遥远的设想的(甚至具备自动驾驶仪的)飞行系统导致了所有这些飞行器的空中导航控制问题。

存在用于视觉飞行的许多应用，但所有这些都将其自身局限于提出飞越领空区域的地图制作以及可视化由飞行员设置的航线。

存在允许汽车遵循道路路线到达其目的地的许多应用，在这些应用中有些还提供附加的选项：能够使用同一应用查看用户附近的所有车辆。

例如，存在不仅允许用户查看正在使用同一应用的其他车辆，而且只要用户已准许该功能便允许他/她也被查看到的汽车交通应用。

本发明的目的是提供一种没有被视觉飞行规则(vfr)涵盖的用于飞行器控制的方法和系统。

本发明的另一目的是使得飞行领域中最重要的数据之一(即空域中其他飞行器的存在及其导航数据)可用。

技术实现要素：

通过阅读本说明书将显而易见的这些和其他目的借助于包括以下步骤的飞行器交通控制方法来被获得：

-接收有关飞行器的位置的数据；

-基于位置数据创建飞行器交通的实时地图；

-基于该地图检查飞行器之间的碰撞的可能性，以及

-在这样的检查为肯定的情况下向飞行器发送防碰撞警报，

所述方法借助于rts服务器(实时服务器)来实现，该rts服务器被配置成与飞行器机载的导航设备进行通信并且设置有应用，该应用被配置成将有关飞行器的位置的数据传达至rts服务器并确定遵从视觉飞行规则(vfr)以及由航空制图定义的飞越领空区域的理想航线和理想飞行高度，所述应用能与飞行器飞行控制系统对接。

该实施例的优点在于，其不仅允许飞行器查看其他飞行器且被其他飞行器查看到，而且还指示其飞行高度、地平面、速度、航向和所估计的逼近飞行器的时间，以及与有关飞行器位置的数据相关或关联的所有数据。

本发明还涉及一种飞行器交通控制系统，其中该系统包括rts服务器，该rts服务器被配置成用于与飞行器机载的飞行器导航设备进行远程通信并且设置有应用，其中所述应用被配置成将与飞行器的位置有关的数据传达至rts服务器，并确定遵从视觉飞行规则(vfr)以及由航空制图定义的飞越领空区域的理想航线和理想飞行高度，所述应用能与飞行器飞行控制系统对接，并且其中rts服务器适用于接收飞行器位置数据，以基于位置数据创建飞行器交通实时地图，并基于该地图检查飞行器之间的碰撞的可能性，并且在这样的检查为肯定的情况下向飞行器发送防碰撞警报。

附加功能包括包含用于飞行器的自动盘旋或滑行着陆的功能的碰撞避免和飞行辅助算法。

本发明的其他特性可以从从属权利要求中导出。

附图说明

本发明的其他特性和优点将通过阅读以下藉由示例而非限制且借助于附图所提供的描述而显而易见，其中：

-图1示意性地示出了覆盖空域的一部分的空中交通的示例，其中所涉及的飞行器使用本发明的方法；以及

-图2示意性地示出了飞行器机载的导航设备，所述设备被配置成实现根据本发明的方法。

附图的详细描述

现在参考图1，其是覆盖空域100的一部分的空中交通的示例的示意图解，其中所涉及的飞行器使用本发明的方法和系统。

该方法允许创建覆盖给定空域的空中交通制图服务。

在本发明的系统下，每个飞行器可以将其位置传送至被配置成接收位置数据的rts(实时服务器)120，以便基于位置数据创建飞行器交通的实时地图。

图1中的示例示出了三个飞行器p1、p2和p3，两架无人机(机上没有飞行员)，d1、d2和一架直升机e1，以及控制塔台110。

这些飞行器已被例示以显示本发明的系统既可以与由机上一名或两名飞行员指令的飞行器(诸如飞机和直升机)一起工作，也可以与自动引导或远程控制的飞行器(诸如无人机)一起工作。

另外，该系统既可以与必须始终配备有前向运动以便生成必要升力的飞行器(诸如飞机)一起操作，也可以与在某些境况中还可在空域中保持固定位置达一定时间或者保持也被称为“悬停”的静止飞行位置的飞行器(诸如直升机或无人机)一起操作。

每个p1、p2、p3、d1、d2和e1飞行器可机载有其自己的导航设备130(例如在图2中示出)，导航设备130可以与rts120服务器通信并且可以运行本发明所涵盖的应用。

进而，rts120服务器可以从每个飞行器导航设备130接收飞行器的位置以及其他数据。

例如，p1飞行器可以在特定时间处位于由坐标(xp1,yp1,zp1)定义的位置，并且可以将其位置传送至rts120服务器。

相应地，rts120服务器可以记录由p1飞行器接收到的位置，并将其与指示p1飞行器位置被记录的时间的时间戳值相关联。

针对同一飞行器的以彼此间短时间间隔获取的相继位置读数可允许rts120服务器计算飞行器p1的速度及其估计的航线。

可以由rts120服务器结合专用碰撞避免算法，基于由rts120服务器创建的飞行器交通的实时地图来执行对各种飞行器的所估算航线的计算，以便验证飞行操作的规则性并在两个(或更多个)飞行器遵循可致使它们碰撞的航线的情况下生成警报。

rts120服务器可接着执行处理算法，该处理算法确定控制飞行器所需的参数，以便避免如上面提到的涉及在给定空域100中的飞行中的飞行器的可能的碰撞航线、或空域的侵犯，所述空域诸如ctr(控制区)、pzone(禁区或禁航区)以及航空制图上所提供的飞行器无法飞行或经受特殊飞越领空规则的所有那些区域。

一旦这些检查已被完成，如果它们中的一者或多者是肯定的，则防碰撞警报应被给予所涉及到的飞机。

除此之外，rts120服务器可以使得飞行中的飞行器的所有信息对应用150可用，确定并指示飞行器附近的航线，并在航线不相容或预期碰撞假设的情形中指示警报状态，同时对所涉及到的所有飞行器给予通知。

在预期碰撞的情况下，算法将所涉及区域中所有在飞行中的飞行器纳入考虑而生成警报信号并向所涉及的飞行器提供要遵循的航线和飞行高度的指示，以便避免可能的碰撞。

为了与rts120服务器连接，应用150可以使用3g、4g电话连接或其他现有协议以进行无线连接。

应用150可以与gps系统对接，以将飞行器定位的gps数据和飞行计划传达至rts120服务器。

考虑到无人驾驶和无人驾驶飞行器的未来市场，该应用150也是有用和必要的，尤其是参考2017年9月28日的意大利专利申请no.102017000108804，这无疑将极大地促进航空飞行器的发展。

还希望的是，无人驾驶和无人驾驶飞行器的制造商将必须确保飞行无法开始，直到它们已经利用应用150(其是本发明的目的)连接到rts120服务器，由此确保空域可以被有效地控制。

rts120服务器通常能够管理由应用150接收到的所有信息，诸如：

飞机数据：

型号

标记(如果有的话)或飞机数据

飞行计划

指令长

乘客数

出发或起飞地点

出发或起飞时间

目的地

航路点

飞行高度

气压高度

地上高度

由皮托管检测到的速度

计算出的速度与由应用传送的定位数据

飞机之间的预期逼近速度

飞行器之间的估计逼近时间

碰撞航线的定义

碰撞警报的定义

警报高度的定义

彩色、动画和可听警报信令

每个飞行器周围不可侵犯的安全体积(具有要被限定的形式和尺寸的立方体)的定义

将所有数据传输至各个机场的飞行控制塔台110还允许通过机场飞行控制连接至rts120服务器。

rts110服务器可以被放置在任何远程位置处。

一旦激活了应用150，飞行器的飞行员可改为在其设备130上查看：

2d或3d制图

他/她自己的飞行器被直观地突出显示

在附近的且根据所选择的地图比例尺的所有飞行器

-他们正遵循的航线

-由应用估计的航线

-高度

-离地净高

-检测到的速度

-以航空英里或km或其他度量为单位的距离

-逼近他/她的飞行器的时间。

-在碰撞的情况下可能的替代航线。

应用150还允许监视所有飞行数据。

本发明的另一特性在于应用150可以与飞行器飞行控制系统对接。

如下面还提到的，应用150可以在无人驾驶飞行器的情形中完全控制空中导航。然而，在特定境况中，例如在防碰撞警报或飞行员生病或其他情况下，没有什么能阻止由也在飞行员操作的飞行器上的应用150执行此控制，因为应用150的操作原理总是相同的。

因此，本发明使可被定义为vifr(视觉飞行规则和仪表飞行)(即，将vfr飞行规则与ifr仪表飞行的安全性相组合)的新飞行方式具体化。

应用150以创新方式还允许控制旋翼飞行器的最终自动盘旋，向飞行员提供逼近地面的数据，并在距离对执行最终底部展开(flare)(或撤销)以进行着陆而言最优时向飞行员发出提醒。

在无人驾驶飞机的情形中，整个规程由连接至飞机的飞行控制系统的应用150管理。

本发明因而允许对无人驾驶飞行器的空中导航的完全控制。

其提供了数个主动功能，即对飞行器的飞行控制起作用的可能性。

具体而言，一旦飞行计划(出发地和目的地、起飞时间等)由飞行器的用户或操作员定义，应用150便确定遵从vfr(视觉飞行规则)飞行规则以及由航空制图定义的飞越领空区域的理想飞行航线和高度。

在碰撞警报的情形中，应用150改变无人驾驶飞行器的航线和飞行高度以阻止可能事件。

其还提供对领航飞行器的辅助和空中导航控制。

一旦飞行计划已由飞行员定义(出发地和目的地、起飞时间等)，应用150便确定具有遵从vfr(视觉飞行规则)飞行规则以及航空制图所定义的飞越领空区域的理想航线和飞行高度的飞行计划。

在碰撞警报的情况下，应用150告知飞行员新的航线和飞行高度以阻止可能事件。

本发明的另一优点在于，其消除了将应答器安装在飞行器上的需要，无论飞行器是无人机还是领航飞行器。

应用150可以将关于飞行的消息和数据以及飞行器数据传达至恰适的控制塔台(如果需要和/或被允许的话)。

应用150是唯一能够控制无人机空中导航以使得其不干扰领航飞行器的空中导航的系统。

应用150变成飞行员自己的控制塔台，并且其在rts120服务器上的算法变成具有修改无人机的主动飞行管理的能力且具有辅助和控制带有飞行员的飞行器的飞行和防碰撞能力的飞行控制器。

可出于偶然或特定原因对上面描述的本发明做出修改或改进，但是不会超出以下要求保护的本发明的范围。