用于飞行器的飞行编队辅助系统的制作方法

本发明涉及用于飞行器的飞行编队辅助系统。更具体地，本发明涉及一种用于在编队飞行期间辅助跟随飞行器相对于领航飞行器的尾涡(也称为边缘涡流)的定位的系统。

背景技术：

1、尾涡，也称为边缘涡流或翼尖涡流，是在飞行中的飞行器的翼尖处由机翼的压力面和吸力面之间的压力差引起的反向旋转的尾流湍流。尾涡在飞行器通过之后可保持几分钟，并且同时可干扰在附近通过的另一飞行器上的乘客的舒适性。飞行中的飞行器之间的安全距离由空中交通管制(atc)来施加，以便考虑尾涡并且避免与它们的存在相关的潜在飞行问题。

2、在编队中，领航飞行器跟随有一个或多个跟随飞行器，它们可经历与领航飞行器的尾涡相关的不适。然而，通过控制跟随飞行器相对于尾涡的位置，跟随飞行器可以获益于由尾涡引发的向上气流现象，从而减少阻力和燃料消耗。然而，如果跟随飞行器进入领航飞行器的尾涡之间的空间，则跟随飞行器经历由尾涡引发的且削弱其性能的向下气流现象。类似地，如果跟随飞行器的机翼之一进入尾涡，则该跟随飞行器经历紊流。该紊流导致跟随飞行器的乘客显著地不适。

3、存在允许跟随飞行器相对于由领航飞行器产生的尾涡自动定位自身的解决方案。例如，可以参考法国专利申请fr 3041121 a1。虽然其中公开的解决方案允许跟随飞行器有效地获益于由领航飞行器的尾涡引发的向上气流现象，但是跟随飞行器的乘客会经历上述不适。

4、于是有益的是，提供一种编队飞行辅助解决方案，该解决方案减轻上述不适，同时获益于由领航飞行器的尾涡引发的向上气流现象。

技术实现思路

1、提出了一种用于辅助飞行器编队飞行的方法，该方法由作为跟随飞行器的飞行器中的机载电子电路系统形式的系统来实现，该方法包括以下步骤：

2、-获得与生成引发向上气流的尾涡的领航飞行器相关的信息，该领航飞行器的系统旨在使跟随飞行器获益；

3、-将由跟随飞行器经历的尾涡影响确定为由跟随飞行器的传感器进行的测量与跟随飞行器在无尾涡环境中的建模之间的差；

4、-使用递归贝叶斯滤波器，基于所获得的关于领航飞行器的信息和尾涡模型，确定尾涡的估计位置，并且通过比较由跟随飞行器经历的尾涡的影响和据尾涡模型的尾涡对跟随飞行器的理论影响，确定对尾涡的估计位置的估计不确定性；

5、-根据尾涡的估计位置的估计不确定性来确定尾涡的估计位置周围的潜在不适窗口；以及

6、-当潜在不适窗口的尺寸允许时通过控制跟随飞行器与尾涡的估计位置相距预定义距离的定位，以及否则通过控制与潜在不适窗口相距预定义余量的定位，限定并施加至尾涡的迫近轨迹并将跟随飞行器保持在潜在不适窗口之外。

7、以这种方式，跟随飞行器获益于由领航飞行器的尾涡引发的向上气流现象，而不会对跟随飞行器的乘客产生不适。

8、在特定实施例中，递归贝叶斯滤波器是粒子滤波器。

9、在特定实施例中，尾涡的估计位置和潜在不适窗口被如下确定：

10、-对于基于所确定的尾涡的几何位置确定的一组潜在位置中的每个潜在位置，确定在所述潜在位置处存在尾涡的概率值，其中所述概率值是通过将所述跟随飞行器经历的所述尾涡的影响与当尾涡位于所述潜在位置时根据尾涡模型的尾涡对跟随飞行器的理论影响进行比较来确定的；

11、-通过将具有高于第一预定阈值的概率值的、尾涡的潜在位置编组在一起来形成潜在不适窗口。

12、在特定实施例中，当系统检测到潜在不适窗口的尺寸允许跟随飞行器定位在距尾涡的估计位置的所述预定义距离处时，系统命令跟随飞行器执行低于第二预定阈值的载荷因子移动。

13、在特定实施例中，所述移动优选地是垂直振荡或伪振荡移动。

14、还提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括多条指令，当这些指令被处理器执行时，这些指令致使如以上阐述的方法在其任何实施例中被实现。还提出了一种信息存储介质，在该信息存储介质上存储这种计算机程序产品，从而当从该信息存储介质中读取这些指令并且由处理器执行这些指令时，致使实现所述方法。

15、还提出了一种用于辅助飞行器的编队飞行的系统，其是旨在用作编队飞行中的跟随飞行器的飞行器中的机载电子电路系统的形式，该电子电路系统被配置成实现以下步骤：

16、-获得与生成引发向上气流的尾涡的领航飞行器相关的信息，该尾涡的系统旨在使跟随飞行器获益；

17、-将由跟随飞行器经历的尾涡影响确定为由跟随飞行器的传感器进行的测量与跟随飞行器在无尾涡环境中的建模之间的差；

18、-使用递归贝叶斯滤波器，基于所获得的关于领航飞行器的信息和尾涡模型，确定尾涡的估计位置，并且通过比较由跟随飞行器经历的尾涡的影响和根据尾涡模型的尾涡对跟随飞行器的理论影响，确定对尾涡的估计位置的估计不确定性；

19、-根据尾涡的估计位置的估计不确定性来确定尾涡的估计位置周围的潜在不适窗口；以及

20、-当潜在不适窗口的尺寸允许时通过控制跟随飞行器与尾涡的估计位置相距预定义距离的定位，以及否则通过控制与潜在不适窗口相距预定义余量的定位，限定并施加至尾涡的迫近轨迹并将跟随飞行器保持在潜在不适窗口之外。

21、还提出了一种在编队飞行中用作跟随飞行器的飞行器，该飞行器包括如上所述的编队飞行辅助系统。

技术特征：

1.一种用于辅助飞行器编队飞行的方法，所述方法由作为跟随飞行器的飞行器中的机载电子电路系统形式的系统来实现，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述递归贝叶斯型滤波器是粒子滤波器。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述尾涡的估计位置和所述潜在不适窗口被如下确定：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述系统检测到所述潜在不适窗口的尺寸允许所述跟随飞行器定位在距所述尾涡的估计位置的所述预定义距离处时，所述系统命令所述跟随飞行器执行低于第二预定阈值的载荷因子移动。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述移动优选地是垂直振荡或伪振荡移动。

6.一种存储指令的信息存储介质，当所述指令从所述信息存储介质被读取并由处理器执行时，所述指令使得实现根据权利要求1所述的方法。

7.一种用于辅助飞行器的编队飞行的系统，所述系统是旨在用作编队飞行中的跟随飞行器的飞行器中的机载电子电路系统的形式，所述电子电路系统被配置成实现以下步骤：

8.一种在编队飞行中用作跟随飞行器的飞行器，所述飞行器包括如权利要求7所述的编队飞行辅助系统。

技术总结
编队飞行辅助系统被机载置于跟随飞行器上，以便从由领航飞行器生成的尾涡引发的向上气流中受益。该系统将跟随飞行器据信经历的尾涡影响确定为传感器进行的测量和无尾涡环境中的建模之间的差。使用递归贝叶斯滤波器，系统基于与领航飞行器和尾涡模型相关的信息确定尾涡的估计位置，并确定估计不确定性，根据该不确定性，计算出跟随飞行器的乘客的潜在不适窗口。该系统将跟随飞行器保持在潜在不适窗口之外。因此，提供了随行飞行器的乘客的舒适性，同时受益于尾涡引发的向上气流。

技术研发人员：G·塔,C·弗洛特,J·贝克
受保护的技术使用者：空中客车简化股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13