专利名称：飞机的回避方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞机、特别是运输机的回避方法及系统。
更精确地说，本发明适用于包含防撞系统的回避系统，所述防撞系统能够—检测与下文称为闯入飞机的另一架飞机(就是说它闯入到靠近所考虑飞机当前位置的空间中)相撞的危险；和—在进行这样的检测时，发出警报并确定下文详述的回避信息。
对闯入飞机的回避操纵是需要技巧的操纵，因为要求机组人员避开闯入飞机的航线，同时要保持对自身飞机及其航线的控制。在这样一种操纵期间，特别是可能产生两个问题—驾驶员把飞机推向极限或其飞行状态范围之外。这触发了加入到初始警报中的其它警报；—驾驶员放弃他的飞行计划以实施回避。在此情况下可能与第三架飞机的航线交叉。这常导致空中交通的混乱，特别是在大机场的附近区域。
已经知晓了防撞系统，特别是TCAS(交通警戒及回避系统)式的防撞系统，它能监测所考虑飞机附近的飞机的航线并能在视屏上显示它们各自的位置，所述视屏例如是ND(导航显示器)式的视屏。
这个防撞系统是建立在通过应答器的信息交换的基础上。借助于例如每秒钟交换的高度及距离，所述防撞系统计算出任何闯入飞机的航线。然后它估计出潜在的危险和计算出合适的操纵来回避闯入飞机。这个操纵仅在垂直平面内执行。
根据接近度，通常闯入飞机被分成若干种类。因此区分下列的警戒或警报—一种交通警戒(交通预报)，它能向距所述飞机25-40秒钟航程的飞机发出信号。驾驶员必须监视这些飞机航线的演变，但没有操纵或限制强加给他；和—一种明确的警报或警戒(下文称为警报)[解决建议]，它预先警告接近的危险(少于25秒钟航程)。基于有关两架飞机的数据(高度、距离及速度)，防撞系统设计出两种可能的操纵
·第一种操纵与预防性警戒相关，它包括保持当前的航线；·第二种操纵与修正性警戒相关，它包括以防撞系统限定的速率执行爬升或下降，直至危险被消除为止。这个操纵仅在垂直平面内完成。
在解决建议式的明确警报或警戒时，通常在飞机的主导航屏的垂直速度表上显示了特别的标志。在这个表上显示了两个区域—红色区域，它代表禁止的垂直速度区域；和—绿色区域，驾驶员必须使飞机的垂直速度在该区域中，以便避开闯入的飞机。
在修正性警报的情况下，在合适时，要求驾驶员解除自动驾驶，而手动地完成回避操纵。为做到这点，他必须致动操纵杆，以使垂直速度置于前述的绿色安全区域中。实践中，要求驾驶员跟踪红色区域与绿色区域之间的限定垂直速度。
然而，经验显示垂直速度预设值的跟踪对于驾驶员是非直观的。尤其是，垂直速度不是主要的驾驶参数，例如配平角或空速。因此驾驶员往往倾向于超过预设值，这可能引致—载荷系数的强烈变化，这对乘客的舒适性及安全是有害的；—在速度及迎角上的突然变化，这牵涉到超出飞行状态范围的危险；和—相对于初始航线的航线明显偏离，这干扰了繁忙交通区域的空中交通。
为试图改善这些缺点，一个已知的解决办法主张在主导航屏上显示回避预设值，回避预设值表达为配平角。为做到这点，垂直速度预设置被转换成配平角值，它更容易被驾驶员控制。这个显示的名字称为“俯仰标志”。
然而，在此情况下完成的手动回避动作仍是非常动态(不断变化)的，并且没有解决先前提到的所有问题(特别是因为俯仰或高度指示是以相对高的增益进行计算的，所以导致驾驶员实施快速的回避操纵)。
本发明的目的是消除这些缺点。它涉及回避的方法，通过实施优化的操纵和在合适的预设值方面的精确反馈控制，所述回避方法能够在闯入飞机的飞行中回避期间，防止载荷系数的突然变化。
为此目的，根据本发明，飞机的所述回避方法包含防撞系统，防撞系统能够—检测与最少一架闯入飞机相撞的危险；和—在这样一种检测期间，发出警报(即如上所述的修正性警报或预防性警戒)和确定回避信息，值得注意的是，在发出警报期间a)基于相应的回避信息，至少是回避预设值是自动地确定的，如果回避预设值被应用在飞机上，就可能避免任何相撞；为了做到这点，基于所述回避信息确定了第一预设值，第一预设值表达为垂直速度并且使飞机可能避免相撞；和b)这些回避预设值自动地被传送到至少一个回避辅助装置。
有利的是，在步骤a)中，这些第一预设值以形成所述回避预设值的这样一种方法被转换成相应的预设值，相应的预设值表达为载荷系数。较好的是，把表达为垂直速度的所述第一预设值转换成表达为载荷系数的回避预设值，使用了下列表达NZcom＝K·(VZcurrent-VZtarget)其中—NZcom代表被控制的载荷系数值，它被用于引导飞机；—VZcurrent是飞机的当前垂直速度值；—VZtarget是目标垂直速度值；而—K是与飞机的当前速度有关的变量。
此外在第一变数中，所述第一预设值以尽可能接近零垂直速度、同时应答所述回避信息的这样一种方法来确定；和在第二变数中，所述第一预设值以使飞机的回避航线与(发警报以前的)初始航线之间的偏离减至最小的这样一种方法来确定。
在第一实施例中，在步骤b)中，回避预设值自动地被传送至飞机的自动制导装置，它能够完成制导模式，当自动驾驶仪被接入和当所述制导模式被起动时，制导模式能够根据所接收的回避预设值来自动地引导飞机。
因此，借助于自动制导装置，有可能消除由驾驶员直接完成的手动回避引起的上述缺点。特别是，通过实施优化的操纵和预设值方面的精确反馈控制，由此使本发明能够避免载荷系数上的突然变化。这使乘客产生更多的舒适性，对于飞行状态范围有更大的安全系数，相对于预设高度具有最小的差异，从而减小了对空中交通的干扰。
已知晓自动制导装置保证了对于预设值的所有捕获及所有保存的优越性能，和比驾驶员更好的可再现性。还有，由自动制导装置实施的操纵比由驾驶员手动实施的更舒适和更接近预设值。
此外，自动操纵能使驾驶员脱开迄今曾手动完成的驾驶任务(回避操纵)，由此特别是让他在这个高度紧张的状态期间有更多时间去识别一架或多架闯入飞机。
将要指出在本发明的框架内—明确的警报或前述坚决建议式的警戒被称为“警报”。这样一种警报可以是预防性警戒或修正性警报；和—当有理由区分两种形式的警报时，会特别地详细说明。
在第一变型实施例中，在发出警报期间，如果预先地接入自动驾驶仪—就显示信息，对驾驶员发出警报警告；和—当驾驶员致动为此目的设置的致动装置时，所述制导模式就被起动(由所述自动制导装置实现)。
此外，在第二优先变型实施例中，在发出警报期间，如果预先地接入自动驾驶仪，通过这个警报的发出而自动地起动所述制导模式。这使得驾驶员能够脱开这个起动和由此脱开整个回避程序。在此情况下，有利的是，通过致动为这个目的设置的致动装置，所述制导模式能够被驾驶员停止。
此外，有利的是—在第一变型中，在发出警报期间，如果未接入自动驾驶仪，当驾驶员接入所述自动驾驶仪时，所述制导模式就自动地被起动；和—在第二变型中，如果未接入自动驾驶仪，在发出警报期间，自动驾驶仪就自动地接入而所述制导模式自动地被起动。
还有，有利的是，如果修正性警报被预防性警戒取代，预先起动的制导模式保持运作。
另外，在特别的实施例中，当发生下列情况中的一种时，预先起动的制导模式自动地被停止—驾驶员脱开所述自动驾驶仪；
—驾驶员起动另一个制导模式；—防撞系统发出警报结束信号。
作为前述第一实施例的变型或作为其补充(根据它，回避辅助装置包括自动制导装置)，在第二实施例的步骤b)中，回避预设值自动地被传送至飞行指引仪，飞行指引仪完成显示模式，当接入飞行指引仪或当所述显示模式被起动时，显示模式能够显示代表所述回避预设值的信息。较好的是，所述信息代表载荷系数预设值。
当这个第二实施例被当作所述第一实施例的变型时，通过跟踪所显示的驾驶预设值，向驾驶员提供了允许他实施手动回避的信息。
当然，这个第二实施例也可当作所述第一实施例的补充。在此情况下，回避操纵由所述自动制导装置自动地实施，但驾驶员可监视它并决定在任何时刻恢复这个手动的操纵，而后在飞行模式变化期间得益于飞行指引仪上的连续显示。
由飞行指引仪实现的显示模式的各种起动方式，可以类似于由自动制导装置实现的制导模式的上述那些方式推演出来。
要指出的是当驾驶员脱开自动驾驶仪时，预先起动的制导模式被退出，而显示模式在飞行指引仪上被起动，或是如果它已经起动就保持接入。
有利的是，在发出预防性警戒期间—如果初始时在制导模式中能够改变飞机的垂直速度，引导朝向飞机的当前垂直速度的垂直速度保持模式就被接入；—如果初始时在制导模式中保证恒定的垂直速度，这个制导模式就被保持。
此外，有利的是，在发出修正性警报期间，引导朝向垂直速度目标值的特别模式被接入。
再有，有利的是，在发出警报期间—如果初始时处于横向制导模式中，这个横向制导模式被保持；和—如果初始时没有接入横向制导模式，保持当前航向的模式被接入。
附加地，有利的是，在发出警报期间，在速度保持模式中接入了飞机发动机推力自动控制的系统，而不管推力的所述自动控制系统的初始状态如何。
此外，有利的是，在发出预防性警戒期间，当防撞系统发出警报结束信号时，为从回避操纵退出，在这个回避操纵期间使用的制导模式被保持。
另外，有利的是，在发出修正性警报期间，当防撞系统发出警报结束信号时，为从回避操纵退出，接入了能够重新进入初始航线的模式。为做到这点，在优选方式中—纵向上，接入了垂直速度保持模式，而高度捕获模式能以当飞机达到目标高度时就捕获目标高度这样一种方法来实现，以便重新进入初始航线；和—横向上，当前的制导模式被保持。
另外，有利的是，在回避操纵过程中的警报变化期间，操纵重新开始。
此外，有利的是，在发出修正性警报期间，如果高度捕获模能被实现，它就保持能够被实现。
再有，有利的是，在发出修正性警报期间，如果高度捕获模式能被实现，则—如果预定值“0 feet/minute”不在垂直速度的禁止范围内，所述高度捕获模式就保持能够被实现；—否则，就不能够实现。
此外，有利的是，在发出预防性警报期间，当能够实现时，回避模式被显示给驾驶员，并根据第一特别显示去完成。
此外，有利的是，在发出修正性警报期间，当被接入时，回避模式被显示给驾驶员，并根据第二特别显示去完成。
本发明还涉及飞机、特别是国内运输机的回避系统。
根据本发明，所述形式的回避系统包括防撞系统，防撞系统能够—检测与至少一架闯入飞机相撞的危险；和—在这样一种检测期间，发出警报并确定回避信息，值得指出的是，它还包括—计算装置(较好是作为自动驾驶仪的一部分)，用于在发出警报期间、基于接收自防撞系统的回避信息自动地确定至少是回避预设值，如果回避预设值被应用于飞机上就能避免任何相撞；所述计算装置包括基于所述回避信息确定第一预设值的装置，第一预设值表达为垂直速度并使飞机能避免相撞；和—连接于所述计算装置的至少一个回避辅助装置。
有利的是，所述计算装置还包括以形成所述回避预设值的这种方法把这些第一预设值转换成相应的预设值的装置，所述相应的预设值表达为载荷系数。
在特别的实施例中，回避系统还包括在发出警报期间向驾驶员显示发出警报的警告信息的显示装置。
在第一实施例中，所述回避辅助装置包括能够实现制导模式的自动制导装置，制导模式能够根据接收自所述计算装置的回避预设值自动地引导飞机。
在此情况下，有利的是，回避系统还包括能由驾驶员致动的致动装置，并且当致动装置已被致动时，它能够起动由自动制导装置实现的制导模式。
在第二实施例中，所述回避辅助装置包括实现显示模式的飞行指引仪，显示模式能够显示代表回避预设值的信息，所述回避预设值接收自所述计算装置。
在此情况下，有利的是，回避系统还包括能由驾驶员致动的致动装置，当致动装置已被致动时，它能起动由飞行指引仪实现的显示模式。
附录图的各图将解释本发明可在其中实施的方式。在这些图中，相同的标号标示类似元件。
图1是根据本发明的回避系统的简图；图2简略地图释回避操纵；图3及4是能够图释根据本发明的回避操纵的两个线图，回避操纵处于两种不同的状况；图5A是线图，而图5B显示相应的控制显示器，它们图释特别的回避特性；以及图6A及6B，7A及7B，8A及8B，9A及9B(或9C)是类似于图5A及5B的图，但是涉及其它的示例性回避操纵。
根据本发明的并示意地显示于图1中的系统1被装在飞机A、特别是运输机的机舱上，并且系统1被用于实现对闯入飞机2的飞行中回避，如图2中所显示。
为实施这样一种飞行中回避，所述回避系统1包括标准的防撞系统3，特别是TCAS(“交通警戒及回避系统”)式的，防撞系统3监视飞机A(系统3装在机舱上)附近的各种飞机2的航线，并且，防撞系统3能够—检测与至少一架闯入飞机2相撞的危险；和—在这样一种检测期间，发出警报(修正性警报或预防性警戒)，并确定下文详述的回避信息。
当闯入飞机2距飞机A为预定距离D(通常表达为飞行时间)时发出这样一种警报。回避操纵包含—在预防性警戒的情况下，保持当前垂直速度；和—在修正性警报的情况下，使飞机A以限定的速率实施爬升(或下降)，直至危险被消除。
这个操纵，以本文下面详述的方式，特别地在垂直平面中、在回避操纵的开始位置P1与回避操纵的结束位置P2之间遵循回避航线T来完成。
根据本发明，因此回避系统1以实施遵循所述航线T的回避的这种方法来构成。在本文下面详述的特别变型中，所述回避系统1也能够实施横向回避。
根据本发明，所述回避系统1，除去所述防撞系统3之外，它包括—计算装置4(较好是对应于自动驾驶仪)，它通过连接线5连接于所述防撞系统3，用于在发出警报期间通过所述系统、基于接收自所述防撞系统3的回避信息自动地确定至少是回避预设值，如果回避预设值被应用于飞机A就能够避免飞机的任何相撞危险；和—至少一个回避辅助装置6、21，它们通过连接线7、22连接于所述计算装置4。
在第一实施例中，所述回避辅助装置包括能够实现制导模式(自动的)的自动制导装置6；当一方面所述计算装置4(自动驾驶仪)被接入而另一方面所述制导模式已被起动时，制导模式能够根据接收自所述计算装置4的回避预设值自动地引导飞机A。为做到这点，在标准的方式中，所述自动制导装置6根据所述回避预设值(表达为载荷系数)确定偏转命令，并把命令传送至飞机A的标准舵面的标准致动器，特别是升降舵。在特别的变型中，这些偏转命令也可由所述计算装置4直接地确定。
已知晓自动制导装置6保证了预设值的所有捕获及所有保持的优良性能和比驾驶员更好的可重复性。还有，由所述自动制导装置6实施的操纵比由驾驶员手动实施的更舒适和更接近预设值。
此外，自动的操纵能够使驾驶员脱开驾驶任务(迄今它是手动地完成的)，由此让他在这个高度紧张(闯入的及回避的)状态期间有更多时间特别去识别一架或多架闯入的飞机2。
根据本发明的回避系统1，由此通过实施优化的操纵及预设值方面的精确反馈控制，能够防止载荷系数上的突然变化。这特别在飞机A的水平飞行时，造成乘客更加舒适、飞行状态范围方面的更大安全系数、相对于预设高度的最小差异，从而减少了对空中交通的干扰。
要进一步指出的是，所述回避系统1能使飞机A跟踪由防撞系统3传送的信息，而保持尽可能接近预先规定的高度和同时一般地保持横向飞行计划的跟踪。
在特别的实施例中，如图1中所显示，所述计算装置4包括—装置8，装置8以本文后面指示的方式、基于如本文下面详述及通过连接线5接收自所述防撞系统3的回避信息去确定第一预设值，第一预设值表达为垂直速度并能够避免相撞；和—装置9，装置9通过连接线10连接于所述装置8，以便以标准的方式把(垂直速度的)这些第一预设值以形成所述回避预设值(它们通过连接线7被传送至自动制导装置6)的这种方法转换成相应的预设值，相应的预设值表达为载荷系数。
在特别的实施例中，所述计算装置4(基于接收自所述防撞系统3的回避信息)还确定了辅助的回避预设值，辅助的回避预设值能够在横向平面中实施回避，并且它们也把这些辅助回避预设值传送至所述回避辅助装置6、21。
此外，在特别的实施例中，装置9完成下列步骤以计算载荷系数预设值NZ—它们计算接收自所述装置8的第一垂直速度预设值与飞机A的(以标准的方式)测得的垂直速度之间的差值；
—它们对这个差值使用过滤器(经过一定时间的过滤，以便滤除变化，这些变化最终是短暂的)；和—它们利用依赖于飞机A速度(较好是空速，例如VCAS“标定的空速”)的增益来扩大这个过滤器差异。
在本发明的框架内，由自动制导装置6实现的制导模式可以各种方法起动。
为此目的，在第一特别实施例中，所述回避系统1还包括—显示装置11，它例如通过连接线12连接于所述计算装置4，以便在发出警报、向驾驶员发出这个报警的警告信息期间，特别在视屏13(例如主导航屏)进行显示和要求他致动为此目的的而设的致动装置14A(并构成致动装置组14的一部分，致动装置组14在图1中以普通的简略方式显示)；和—所述致动装置14A，由此能由驾驶员致动，并且当它已被致动时能起动由自动制导装置6实现的制导模式(例如通过连接线15连接于装置6)。
图3图释有关所述前述第一特别实施例的示例中作为时间t函数的垂直速度V的变化。飞机A的垂直速度用曲线VS图释。此外在这个图3中还显示了禁区Z1，禁区Z1对应于修正性警报的发出并由垂直速度V1、V2及V3限定。
假设自动驾驶仪4预先被接入，并且它以初速度Vi引导飞机A。在时间t1处，由防撞系统3发出修正性警报，并且显示装置11发出警告信息。在后续的时间t2处，驾驶员致动致动装置14A，并因而起动了由自动制导装置6实现的制导模式，由此造成垂直速度的自动修正，垂直速度被引至禁区Z1的界限(在时间t3处达到速度V3)。
飞机A以这个速度V3被自动地驾驶，到达t4时防撞系统3发出警报终止信号。然后停止了自动制导模式，而飞机A被引至零垂直速度(在时间t5处达到)。
此外，在第二优先实施例中，设置了所述自动驾驶仪4及所述自动制导装置6，使得由所述防撞系统3发出警报期间，如果所述自动驾驶仪4预先已被接入，所述制导模式就自动地被起动。这使得能够解脱驾驶员实施这个起动、从而整个回避程序的职责，所述整个回避程序是自动地完成的。然而，在此情况下，驾驶员通过致动为此目的而设的合适致动装置14B能够停止所述制导模式(并且致动装置14B构成致动装置组14的一部分)，特别是在不适时地起动的情况下。
此外，根据本发明，在发出警报期间，如果此刻自动驾驶仪4没有被接入，根据第一变型，由自动制导装置6实现的所述制导模式没有被起动。然而，驾驶员随后一接入所述自动驾驶仪4，它就自动地被起动，如图4所显示。
在这个图4中显示了由垂直速度V4、V5及V6限定的禁区Z2，飞机A初始呈现垂直速度Vi。自动驾驶仪4没有被接入。在时间t6处，飞机A进入区Z2，并发出修正性警报。只要自动驾驶仪4保持脱开，制导模式就未被起动。在时间t7处，驾驶员接入自动驾驶仪4，由此自动地起动由自动制导装置6实现的制导模式。然后垂直速度从Vi通过到达t7与t8之间的V6。在随后的时间t9处，发出了警报结束信号，而垂直速度被引至零速度(在时间t10处达到)。
另外，根据第二变型，如果自动驾驶仪4未被接入，在发出警报期间自动驾驶仪4自动地接入而所述制导模式自动地被起动。
此外，根据本发明，如果防撞系统3发出的(修正性)警报被上述形式的、也由防撞系统3发出的预防性警戒取代时，预先起动的制导模式不会被停止而因此保持运作。
另外，在特别的实施例中，当发生下列一种情况时，预先起动的制导模式自动地被停止—驾驶员脱开所述自动驾驶仪4；—驾驶员起动另一个制导模式；—防撞系统3发出警报结束信号。在此情况下·在第一变型中，如先前(图3及4)指示的，飞机A的垂直速度被引回至零速度；和·在第二变型中，飞机A的垂直速度被选择得尽可能接近初始航线(警报之前)的。
在本发明的框架内，所述装置8以这样一种方法确定所述第一设置值，以便—在第一变型中，取为尽可能接近零垂直速度，同时应答接收自防撞系统3的回避信息；和—在第二变型中，使飞机A的回避航线T与它的警报之前的航线之间的偏离减至最小。
在标准的方式中，所述防撞系统3在合适时发出回避信息—标记B1标示(关于垂直速度的)上禁区的存在；—标记B2标示(关于垂直速度的)下禁区的存在；—Vinf值对应于在标记B2情况下的垂直速度VS的下界限；—Vsup值对应于在标记B1情况下的垂直速度的上界限。
因此，当出现以下情况时，由防撞系统3发出修正性警报—出现标记B1或标记B2；和—飞机A的垂直速度VS大于Vsup或小于Vinf。
信息B1、B2、VS、Vinf及Vsup可被显示在垂直地配置并与标准的显示器17相联的垂直速度表16上面，标准显示器17特别地含有飞机A的符号18及水平线19，如图5B、6B、7B及8B中所显示。这个显示器17及相联的垂直速度表16，例如在显示装置11的帮助下可被显示在标准的控制屏20上。
在单架闯入飞机2的情况下，装置8确定(垂直速度的)所述第一预设值，使得飞机A必须具有的垂直速度VS是—它是零，如果这个值不被禁止的话(图5A及5B)。在此情况下最好的是保持水平飞行；或—它对应于给定的预设值，即图6A及6B中的Vinf(这就是说是禁区Z4的界限)。
图5B的标记B2与图5A的禁区Z3有关，而图6的标记B2与图6A的禁区Z4有关。
此外，在两架或多架闯入飞机2的情况下，装置8确定(垂直速度的)所述第一预设值，使得飞机A必须具有的垂直速度VS是—它是零，如果这个值不被禁止的话(图7A及7B)；和—它对应于Vinf值与Vsup值的绝对值中的较小者，或者相反(图8A及8B)。爬升或下降的速率因此被限制至较小的值，使得距当前高度的差异尽可能小(而因此变得尽可能接近零垂直速度)。
图7B的标记B1及B2分别地与图7A的禁区Z5A及Z5B有关，而图8B的标记B1及B2分别地与图8A的禁区Z6A及Z6B有关。在图7A及7B中还显示了图释飞行指引仪的符号23，符号23包括水平行程和垂直行程，并对应于飞机的符号23应被引向的位置以便跟踪预设值。
图9A、9B及9C图释第二例子，第二例子对应于以下情况第一预设值以使飞机A的回避航线T与初始航线之间的偏离减至最小这种方法来确定；在优先实施例中，如果自动驾驶仪4预先被接入，通过发出警报，制导模式自动地被起动。图9A类似于图5A、6A、7A及8A。图9B及9C类似于图5B、6B、7B及8B。
图9A图释作为时间t的函数的垂直速度V的变化。飞机A的垂直速度用曲线VS来图释。在这个图9A中显示对应于首次发出的预防性警报、由垂直速度V1限定的禁区Z7A，以及对应于在所述预防性警报基础上接连发出的修正性警报、由垂直速度V2限定的禁区Z7B。
自动驾驶仪4被设定为预先接入，并且它引导飞机A以初始垂直速度Vi＝0作水平飞行。在时间t1处，由防撞系统3发出预防性报警。图9B图释在主驾驶屏PFD(“主飞行显示器”)上的对应描绘图。在垂直速度指示器16上，此刻飞机A的当前速度VS在禁区B2之外。由于这个原因，自动驾驶仪4没有修改飞机A的航线而保持其当前的工作模式，并通过标准的模式指示器(未图释)的第二条线上的蓝色标条“TCAS”来指示能够实现回避模式。
在时间t2处，由防撞系统3发出修正性警报。此刻自动驾驶仪4在回避模式中接入，这通过前述模式指示器第一条线上的涂绿颜色的标条“TCAS”来给出信号。自动驾驶仪4计算出大于回避信息单元的预设速度VS，回避信息单元由防撞系统3给出、由图9A中的禁区Z7B显示。将修改飞机A的航线，以便把它引导至这个预设速度，这在图9C中的速度指示器16上作了图释，在指示器16中这个速度VS位于禁区B2之上。
在时间t3处，防撞系统3发出警报结束信息单元。自动驾驶仪4退出回避模式，以便自动地接入在允许它重新进入初始航线的模式上。垂直速度VS下降至负值，并保持负值直至飞机A在时间t4处捕获初始高度水平的时刻为止。
在图9B及9C中还显示了符号23，符号23图释了飞行指引仪，符号23包括水平行程及垂直行程，并对应于飞机A的符号23应被引导朝向的位置，以便跟踪预设值。
作为上述第一实施例(根据该实施例回避辅助装置包括自动制导装置6)的变型或其补充，在第二实施例中，所述回避辅助装置包括飞行指引仪21，飞行指引仪21通过连接线22连接于计算装置4(自动驾驶仪)，并且飞行指引仪21实现显示模式，显示模式能够在它被接入和在所述显示模式被起动时显示信息，所述信息代表接收自所述计算装置4的回避预设值。较好的是，所述信息代表载荷预设值。
当这个第二实施例被用作所述第一实施例的变型时，通过跟踪所显示的预设值，飞行指引仪21为驾驶员提供了允许他实施手动回避的信息。
当然，这个第二实施例也可被用作所述第一实施例的补充。在此情况下，在自动制导装置6(如先前已陈述的)的协助下自动地实施了回避操纵，但驾驶员可监视它并决定在任何时刻恢复这个手动回避操纵，然后同时在驾驶模式(自动至手动)改变期间得益于飞行指引仪21上的连续显示。
由飞行指引仪21实现的显示模式的各种起动方式，通过类比对应于由自动制导装置6实现的制导模式的上述那些方式。为此目的，回避系统1特别包括致动装置14C及14D，它们类似于前述的致动装置14A及14B，并且它们也构成组14的一部分。
本发明还呈现出下列特性(本文后面在点A至点H中详述)，并包括能够实现这些特性的装置。
A/在作为警报形式的函数的操纵期间，飞机A的纵向运行状态在预防性警戒的情况下，存在两种可能的情况—如果初始时在制导模式中能够改变飞机A的垂直速度[例如在进场阶段中的仪表着陆下滑(“ILS Glideslope”)波束捕获模式]，采取的措施是垂直速度保持模式的接入引导飞机A朝向当前的垂直速度；和—如果初始时制导模式保证了恒定的垂直速度(例如高度保持模式)，当前的制导模式就被保持(没有接入专门的回避模式TCAS)。
在修正性警报的情况下，采取的措施是专门的回避模式TCAS的接入引导朝向垂直速度的目标值。这个目标值选择为由防撞系统3传送的界限值的100ft/min。
然而还为下列的特殊情况采取了措施—如果界限(边界)值是0ft/min，我们使用0ft/min；和
—如果界限值是飞机A的当前垂直速度(保持垂直速度形式的警报)，就使用当前垂直速度。
B/在操纵期间飞机A的横向运行状态当前横向制导模式被保持。因此，如果在警报时刻飞机A在转弯，这个转弯被保持。
如果初始时没有制导模式(即没有接入自动驾驶仪也没有接入飞行指引仪)，则保持当前航向的模式被接入。
C/推力自动控制系统的程序系统在报警期间，不管飞机A发动机的标准推力自动控制系统的初始状态如何，在速度保持模式中所述推力自动控制系统被接入(在报警时刻)。被这个速度保持模式使用的目标速度是报警时刻的当前速度。
D/退出回避操纵的程序系统下列的预防性警戒，对于任何变化没有采取措施。保持了用于回避操纵的制导模式(纵向的及横向的)。
此外，在修正性警报的情况下—对于纵向运行状态·接入了垂直速度保持模式。目标值选择如下如果飞机A在当前目标高度以上(目标高度是固定地选择的，并且通常对应于来自空中交通管理部门的最后授权值)—1000ft/min；如果飞机A在当前目标高度之下依赖于当前海拔高度的正值(以保证飞机A在当前高度时的爬升性能能够达到这个目标值)*+1000ft/min，如果海拔高度≤20000ft；*+500ft/min，如果20000＜海拔高度≤30000ft；和*+300ft/min，如果海拔高度＞30000ft；和·配备一种高度捕获模式使得一旦飞机A达到了目标高度时就捕获目标高度；和—对于横向运行状态，当前的制导模式被保持。
此外，机组人员在标准装置的帮助下可在任何时刻恢复控制，这些标准装置特别是
—“自然脱开”式的标准按钮(位于横向小驾驶杆上和在发动机操纵杆上)，以便脱开自动驾驶仪和/或自动操纵杆；和—用于接入/脱开自动驾驶仪的标准按钮，飞行指引仪及自动操纵杆；—用于选择另一个制导模式的标准接口。
E/操纵过程中改变警报的情况下的运行状态要指出的是，在操纵过程中，警报常常改变，特别是—当界限值的变化；和—当从修正性警报至预防性警戒时，或者相反。
在警报变化的情况下，操纵重新开始，这就是说—新的界限值被纳入考虑；和—合适的制导模式被再接入(例如，如果在第一警报基础上机组人员已恢复控制，专门的模式TCAS的再接入)。
F/在操纵过程中高度捕获的程序系统在预防性警戒的情况下，如果在发出这个预防性警戒的时刻能够实现高度捕获模式，它就保持能够被实现。这认可了目标高度的捕获，以便避免与这个目标值交叉，并由此避免干扰周围的空中交通(产生新的警报)。
要指出的是，在预防性警戒的情况下，红色区域中从没有0ft/min值。高度捕获总是引致当前垂直速度移离红色区域。
在修正性警报的情况下，在这个修正性警报发出的时刻如果能够实现高度捕获模式，则—如果0ft/min值不在垂直速度的禁止边界(红色区域)中，高度捕获模式保持被装备(与本文上述相同的理由)；—否则，它就被解除。
G/用于产生制导的数学定律把目标垂直速度(VZtarget)转换成载荷系数(NZ)的定律被应用于本发明中，它较好如下NZcom＝K·(VZcurrent-VZtarget)其中—NZcom代表被控制的载荷系数值，它被用于引导飞机A；—VZtarget是目标垂直速度值，根据接收自防撞系统3的预设值而被选择；和—VZcurrent是飞机A的当前垂直速度值；和—K是与飞机A的当前速度有关的变量。
H/人/机界面在预防性警戒的情况下，专门的模式TCAS被显示给驾驶员表示其被装备(例如通过在主导航屏的飞行模式指示器区域的第二条线上被显示成蓝色)。
在修正性警报的情况下，向驾驶员显示了专门的模式TCAS表示其被接入(例如通过在主导航屏的飞行模式指示器区域的第一条线上被显示成绿色)。
在所有情况下，现有的TCAS显示被保持。
权利要求
1.飞机(A)的回避方法，包括防撞系统(3)，防撞系统(3)能够—检测与至少一架闯入飞机(2)相撞的危险；和—在进行这样一种检测时，发出警报并确定回避信息，其特征在于，在发出警报时a)如果回避预设值被应用于飞机(A)上，回避预设值能使飞机(A)避免任何相撞，基于相应的回避信息至少自动地确定回避预设值；为做到这点，基于所述回避信息而确定被表达为垂直速度并能够避免相撞的第一预设值；和b)这些回避预设值自动地被传送至至少一个回避辅助装置(6，21)。
2.如权利要求1要求的方法，其特征在于在步骤a)中，这些第一预设值被转换成表达为载荷系数的相应的预设值，使得形成所述回避预设值。
3.如权利要求1及2中一项要求的方法，其特征在于确定所述第一预设值使得尽可能接近零垂直速度，同时完全遵守所述回避信息。
4.如权利要求1及2中一项要求的方法，其特征在于确定所述第一预设值，使得飞机(A)的回避航线(T)与初始航线之间的偏离最小。
5.如前述要求中任一项要求的方法，其特征在于还确定了及传送了能够在横向平面中实施回避的辅助回避预设值。
6.如前述要求中任一项要求的方法，其特征在于在步骤b)中，回避预设值自动地被传送至飞机(A)的自动制导装置(6)，自动制导装置(6)能实现制导模式，当自动驾驶仪(4)已被接入及制导模式已被起动时，制导模式能根据接收的回避预设值来自动地引导飞机(A)。
7.如权利要求6要求的方法，其特征在于在发出警报时，如果自动驾驶仪(4)预先被接入，则—显示用于向驾驶员发出警报的信息；和—当驾驶员致动了为此目的设置的致动装置时，所述制导模式被起动。
8.如权利要求6要求的方法，其特征在于在发出警报时，如果自动驾驶仪(4)预先已接入，通过这个警报的发出使所述制导模式自动地被起动。
9.如权利要求8要求的方法，其特征在于所述制导模式能通过由驾驶员致动致动装置而被停止。
10.如权利要求6-9中任一项要求的方法，其特征在于在发出警报时，如果自动驾驶仪(4)未被接入，则当驾驶员接入所述自动驾驶仪(4)时所述制导模式自动地被起动。
11.如权利要求6-9中任一项要求的方法，其特征在于如果自动驾驶仪(4)未被接入，则在发出警报时自动驾驶仪(4)自动地接入而所述制导模式自动地被起动。
12.如权利要求6-11中任一项要求的方法，其特征在于如果修正性警报被预防性警戒取代，预先已起动的制导模式保持运作。
13.如权利要求6-12中任一项要求的方法，其特征在于当下列状况中的一种发生时，预先已起动的制导模式自动地被停止—驾驶员脱开所述自动驾驶仪(4)；—驾驶员起动另一个制导模式；—防撞系统(3)发出警报结束信号。
14.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在步骤b)中，回避预设值自动地被传送至飞行指引仪(21)，当飞行指引仪(21)被接入和当所述显示模式被起动时，飞行指引仪(21)实现显示模式，显示模式能够显示代表所述回避预设值的信息。
15.如权利要求14要求的方法，其特征在于所述信息代表载荷系数预设值。
16.如权利要求14及15中任一项要求的方法，其特征在于在发出警报时，如果飞行指引仪(21)预先被接入，则—显示用于向驾驶员发出警报的信息；和—当驾驶员致动为此目的设置的致动装置时，所述显示模式被起动。
17.如权利要求14及15之一要求的方法，其特征在于在发出警报时，如果飞行指引仪(21)预先已接入，通过发出这个警报使所述显示模式自动地被起动。
18.如权利要求17要求的方法，其特征在于所述显示模式能够通过由驾驶员致动致动装置而被停止。
19.如权利要求14-18中任一项要求的方法，其特征在于在发出警报时，如果飞行指引仪(21)未被接入，则当驾驶员接入所述飞行指引仪(21)时所述显示模式自动地被起动。
20.如权利要求14-18中任一项要求的方法，其特征在于如果飞行指引仪(21)未被接入，则在发出警报时飞行指引仪(21)自动地接入而所述显示模式自动地被起动。
21.如权利要求14-20中任一项要求的方法，其特征在于如果修正性警报被预防性警戒取代，预先起动的显示模式保持运作。
22.如权利要求14要求的方法，其特征在于当驾驶员脱开自动驾驶仪(4)时，预先起动的制导模式被退出，而显示模式在飞行指引仪(21)上被起动，或如果显示模式已被起动则它被保持接入。
23.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出预防性警戒时—如果起始时在能改变飞机(A)的垂直速度的制导模式中，则接入引向飞机(A)的当前垂直速度的垂直速度保持模式；和—如果初始时在保证了恒定的垂直速度的制导模式中，则这个制导模式就被保持。
24.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出修正性警报时，引向垂直速度的目标值的专门模式被接入。
25.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出警报时—如果初始时处于横向制导模式，则这个横向制导模式就被保持；和—如果初始时没有横向制导模式被接入，则保持当前航向的模式就被接入。
26.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出警报时，在速度保持模式中接入了飞机(A)发动机的推力自动控制系统，而不管所述推力自动控制系统的初始状况如何。
27.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出预防性警戒时，为了当防撞系统(3)发出警报结束信号时从回避操纵中退出，在这个回避操纵时应用的制导模式被保持。
28.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出修正性警报时，为了当防撞系统(3)发出警报结束信号时从回避操纵中退出，接入了能够重新进入初始航线的模式。
29.如权利要求28要求的方法，其特征在于—纵向上，垂直速度保持模式被接入，并且装备高度捕获模式使得当飞机(A)达到目标高度时就捕获目标高度，以便重新进入初始航线；和—横向上，保持了当前制导模式。
30.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在回避操纵过程中警报变化时，操纵重新开始。
31.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出预防性警戒时，如果高度捕获模式被装备，则它就保持被装备。
32.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出修正性警报时，如果高度捕获模式被装备—如果预定值不在垂直速度的禁止边界内，则所述高度捕获模式就保持被装备；—否则，它就被解除。
33.如权利要求2要求的方法，其特征在于为了在步骤a)中把表达为垂直速度的所述第一预设值转换成表达为载荷系数的预设值，应用了下列表达式NZcom＝K·(VZcurrent-VZtarget)其中—NZcom代表被控制的载荷系数值，它被用于引导飞机(A)；—VZcurrent是飞机(A)的当前垂直速度值；—VZtarget是目标垂直速度值；和—K是与飞机(A)的当前速度有关的变量。
34.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出预防性警戒时，向驾驶员显示回避模式作为其被装备，这是根据第一特别显示进行的。
35.如前述权利要求中任一项要求的方法，其特征在于在发出修正性警报时，向驾驶员显示回避模式作为其被接入，这是根据第二特别显示进行的。
36.飞机的回避系统，所述回避系统(1)包括防撞系统(3)，防撞系统(3)能够—检测与至少一架闯入飞机(2)相撞的危险；和—在这样一种检测时，发出警报和确定回避信息，其特征在于，它还包括—一些计算装置(4)，在发出警报时，基于接收自所述防撞系统(3)的回避信息，至少自动地确定回避预设值，如果回避预设值被应用于飞机(A)就能够避免任何相撞，所述计算装置(4)包括一些用于基于所述回避信息来确定第一预设值的装置(8)，第一预设值表达为垂直速度并能使飞机(A)避免相撞；和连接于所述计算装置(4)的至少一个回避辅助装置(6，21)。
37.如权利要求36要求的回避系统，其特征在于所述计算装置(4)还包括用于把这些第一预设值转换成相应的预设值从而形成所述回避预设值的装置(9)，所述相应的预设值表达为载荷系数。
38.如权利要求36及37中任一项要求的回避系统，其特征在于所述计算装置(4)构成飞机(A)的自动驾驶仪的一部分。
39.如权利要求36-38中任一项要求的回避系统，其特征在于它还包括用于在发出警报时向驾驶员显示警报信息的显示装置(11)。
40.如权利要求36-39中任一项要求的回避系统，其特征在于所述回避辅助装置包括自动制导装置(6)，自动制导装置(6)能够实现制导模式，制导模式能够根据所述计算装置(4)的接收的回避预设值自动地引导飞机(A)。
41.如权利要求40要求的回避系统，其特征在于它还包括能由驾驶员致动的致动装置，并且当它已被致动时能够起动由自动制动装置(6)实现的制导模式。
42.如权利要求36-41中任一项要求的回避系统，其特征在于所述回避辅助装置包括飞行指引仪(21)，飞行指引仪(21)实现显示模式，显示模式能够显示代表所述计算装置(4)的接收的回避预设值的信息。
43.如权利要求42要求的回避系统，其特征在于它还包括能由驾驶员致动的致动装置，并且当它已被致动时能够起动由飞行指引仪(21)实现的显示模式。
44.一种飞机，其特征在于它包括诸如根据如权利要求36-43中任一项中详述的回避系统(1)。
45.一种飞机，其特征在于它包括能够实现根据如权利要求1-35中任一项详述的方法的系统(1)。
全文摘要
本发明涉及飞机的回避方法及系统，所述回避系统(1)包括防撞系统(3)；基于来自回避信息的警报去自动确定回避指示的计算装置(4)，回避信息接收自防撞系统(3)；和回避辅助系统(6，21)，回避辅助系统(6，21)连接于计算装置(4)并借助于接收自所述计算装置(4)的指示来辅助飞机(A)的驾驶。
文档编号G01C23/00GK101036093SQ200580034012
公开日2007年9月12日 申请日期2005年10月6日 优先权日2004年10月8日
发明者F·戴夫泽, V·福卡特, P·博塔古斯, D·阿弗森格 申请人:法国空中巴士公司