用于航空器的管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于航空器的管理系统。所述系统（1）包括至少以下主要功能：飞行路线管理功能（2）、使得可以计算航空器位置的导航功能（3）、用于计算在航空器的位置和要遵循的飞行路线之间的偏离的功能（5）、至少一个导航数据库的管理功能（6）、航空器的性能计算的管理功能（7）和管理接口和显示的功能（8），每个所述主要功能被分配给航空器的特定设备，所述飞行路线管理功能（2）被链接到每个所述其他主要功能。
【专利说明】用于航空器的管理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于航空器、特别是用于运输飞机的管理系统，其具有优化的可伸缩(scalable)体系结构并且其能够不仅在飞行期间而且在地面上、特别是在机场处的阶段期间管理航空器。
【背景技术】
[0002]众所周知运输飞机由电子系统管理，所述电子系统的布置和交互遵照复杂体系结构。这在配备有飞行管理功能的飞行管理系统(FMS)的情况下尤其如此。这集合相当数量的功能，诸如航线计划、计算由航空器要遵循的飞行路线以及还有计算关于该飞行路线的偏离，以便校正飞机的位置。因而它向机务人员提供在飞行之前定义要遵循的航线的可能性，然后在飞行期间维持该航线或甚至扩大(scale up)该航线，以便将乘客带到他们的目的地。
[0003]飞行管理功能也具有与其他功能的链接，所述其他功能诸如航空器定位计算、在驾驶舱中的数据显示、监测、在航空器内和向外部的通信、以及制导(guidance)。
[0004]然而，对于指引飞行不断增加的功能要求已经引起飞行管理系统的显著发展，随着时间的推移并且在新程序的情况下，所述飞行管理系统已经变成难以扩大的系统。因而，许多功能区域已经被链接到该系统(导航、制导、决策支持…)，涉及复杂性使得考虑到回归(regression)的相关联高风险,任何修改、甚至相对较小的修改现今都要求用于实施和检验的大量努力，其导致用于实施的时标(timescale)和相当大的成本。
[0005]此外，与滑行有关和特别是与在机场地图上被定位的能力有关的新要求已经引起机场导航新颖功能的创建，引起要么新航空电子系统(例如OANS (机载机场导航系统(onboard airport navigation system)))要么新应用的定义。
[0006]这些要求、特别是将机场导航增加到已经结合了飞行管理系统的体系结构的时间间隔已经导致这两个功能的准完全隔离(quas1-complete segregation)。
[0007]特别地，在驾驶舱内，机务人员具有带有两种不同表示的两个不同的工具组以及从一个系统转换到另一个的需要，以便一方面管理地面部分和另一方面管理要遵循的航线的飞行部分。
【发明内容】
[0008]本发明的目的特别是简化飞行管理系统以致于改善灵活性，以便能够在合理的时间周期中和以合理的成本建议该系统的开发以及为将来的程序有效地准备在该系统上所设想的新功能的实施。
[0009]本发明的目的也是在驾驶舱区内集成导航以及飞行中地面航线选择和管理的功能。这涉及更强的链接、新接口和对于两个系统之间增加的同步化的需要。
[0010]诸如在本发明中所考虑的飞行管理系统特别是包括:
-使得可以(make it possible)计算航空器位置的导航功能；-适合于产生航空器的制导定位点的制导功能；
-用于计算在航空器的位置和由飞行计划所定义的要遵循的飞行路线之间的偏离的功
倉泛;
-监测功能；
-驾驶舱中的数据显示功能；
-通彳目功能;
-至少一个导航数据库的管理功能；
-用于管理航空器性能计算的功能；
-管理接口和显示的功能；和 -飞行管理功能。
[0011]在前述类型的常规飞行管理系统中，在高度和速度的定义要被传输到制导系统的情况下，飞行管理功能不仅集合航线计划、计算要由航空器遵循的飞行路线的功能，而且集合计算在航空器位置和由飞行计划所定义的要遵循的飞行路线之间的偏离、管理至少一个导航数据库、管理性能计算、管理与飞行机务人员的接口和机场地图的显示或还有管理制导子模式的那些功能。因此，所述多数功能妨碍系统朝向包括与地面导航相关联的这些功能的新集成的开发。
[0012]本发明的目的是补救该缺点。为此，根据本发明，所述用于航空器的管理系统包括以下主要功能:
-飞行路线管理功能；
-使得可以计算航空器位置的导航功能；
-用于计算在航空器的位置和要遵循的飞行路线之间的偏离的功能；
-至少一个导航数据库的管理功能；
-用于管理航空器性能计算的功能；和 -管理接口和显示的功能；
值得注意的在于每个所述主要功能归属于(attributed to)航空器的特定设备并且所述飞行路线管理功能被链接到每个所述其他主要功能。
[0013]因而，根据本发明，通信、导航和监测系统的系统体系结构被复制在功能体系结构上，也就是说通过在专用设备中容纳每个主功能(位置的计算、飞行路线的计算、偏离的计算、制导、显示、监测、通信…)，其使得可以更容易地实施系统的开发。特别地，用于这些开发的时间周期更短，这造成大量节约。基础系统的简化和灵活性使得能够更有效地和更快速地准备新功能，例如以便满足航空公司的新要求或同样用于与ATC环境中空中交通管制相关联的未来开发。
[0014]因而利用根据本发明在体系结构的各种设备中所实施的通信、导航和监测功能的不同部分之间的协同以及合理化这些功能的总实施是可能的。
[0015]获得接口的和设备定义的、相对于常规体系结构中那些的简化。
[0016]由于根据本发明的系统的灵活性(演进的能力)的改善，没有必要同时扩大常规体系结构的涉及通信、导航 和监测功能的许多系统。
[0017]在本发明的范围内，飞行路线管理功能不仅具有计算航空器的飞行路线的功能，而且具有定义飞行计划的功能。因而该功能只集合通常被分配给飞行管理系统(FMS)的功能的一部分。
[0018]每个主要功能优选地包括被容纳在模块航空电子卡上的软件应用。
[0019]因此，每个功能由分离的软件应用管理，以便避免当修改只涉及一个功能时必须扩大与多个功能有关的应用。当前被用于航空的模块卡的识别也更简单，特别是在与特定功能相关联的问题情况下。
[0020]同样，有利地，所述系统也包括以下主要功能:
-监测功能；和
-通彳目功能。
[0021]有利地，每个功能可以由为此设计和专用的集成系统维护，使得所述每个功能尽可能有效。
[0022]然而，所述功能也可以归属于已经在航空器上操作的现有系统，这特别地使得可以减小其尺寸。因而，根据可以一起或分离地采用的不同实施例:
-计算偏离的功能被分配给多模式接收器，
-导航功能被分配给中央惯性(central inertial)参考单元，
-所述系统包括被分配给制导计算装置的制导功能，
-导航数据库管理功能被分配给数据服务器，
-管理性能计算的功能被分配给集中计算服务，和 -接口和显示的管理被分配给显示设备。
[0023]在优选实施例中，飞行路线管理功能被配置以便也管理在地面上进行的阶段。
[0024]飞行路线管理功能优选地包括地面上和飞行中完整航线的管理功能。
[0025]因而本发明使得可以通过充分利用两个系统之间的协同来合理化在机场导航系统上所设想的开发的实施以及依靠飞行管理系统的已经证明的算法以便限制由在该机场导航系统上所设想的开发所诱发的复杂性。
[0026]同样，以有利的方式，飞行路线管理功能包括管理地面上和飞行中航线计划的功能。换句话说，所述系统建立从在例如第一机场的登机门处的出发点到另一机场的到达门处的到达点的、也包括地面上部分的完整航线计划。
[0027]飞行路线管理功能有利地包括计算地面上和飞行中飞行路线的功能。该功能能够计算不仅在地面上而且在飞行中航空器的飞行路线，飞行员只有可用的单一仪表，而不是如用于常规体系结构的两个不同仪表。另外，驾驶舱的控制面板节约空间。
[0028]在该优选实施例中，飞行路线管理功能负责对于航空器在地面上和在飞行中的操作的所有阶段要遵循的飞行路线和航线计划的管理，包括计划和计算飞行路线的当前飞行管理系统功能、在机场导航系统的地面上航线的航线选择(routing)和计算的当前处于开发过程中的功能以及地面/飞行连续性的新功能。
[0029]完整航线管理功能集合要遵循的航线的地面和飞行部分的同步化任务，以便确保共同部分的一致性和预测的连续性，例如到达时间和在航线上不同点处的可用燃料量。该完整航线管理功能也使得能够协调修改和更新完整航线、管理临时或次要航线和他们到现行航线(active route)的链接或还记忆或存储由航空器的其他功能或系统使用的不同航线。
[0030]该完整航线管理功能也集合在计算飞行路线的不同实例(instance)之间的交叉监测和检验参数，以便改善与在地面上和在飞行中要遵循的航线有关的数据的可用性和完整性。
[0031]因而该优选实施例使得可以从登记门至到达门实施地面/飞行连续性和监测使命的概念。
[0032]本发明也涉及具有诸如之前所描述的管理系统的航空器、特别是运输飞机。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]附图的图将给出发明可以如何被说明的良好理解。在这些绘图中，同样的参考指明类似元件。
[0034]图1示出根据本发明的管理系统的框图。
[0035]图2示意性地说明根据本发明的管理功能的优选实施例的功能体系结构。
【具体实施方式】
[0036]在图1中，管理系统I包括飞行路线管理功能2，所述飞行路线管理功能2包括用于在特别是从导航数据库所接收的数据以及还有从一组常规数据源所接收的数据的帮助下常规地确定航空器的至少一个飞行路线的集成装置。飞行路线管理功能2也具有根据所接收的数据和不同参数来定义航空器要遵循的飞行计划的目的。所述系统I也包括以下其他主要功能:
-使得可以计算航空器位 置的导航功能3 ；
-用于计算在航空器的位置和要遵循的飞行路线之间偏离的功能5。航空器的位置由导航功能3接收并且与符合由飞行路线管理功能2所提供的飞行计划的位置相比较，以便向制导功能4提供要应用于航空器的飞行路线校正；
-至少一个导航数据库的管理功能6，其被配置以向飞行路线管理功能2提供常规航线计划，以便产生要遵循的飞行路线和航线；
-用于计算航空器性能的管理功能7，其被链接到飞行路线管理功能2，以便提供被链接到航空器性能的其他参数，所述其他参数能够有助于航线的和飞行路线的选择；和
-接口和显示管理功能8，诸如常规控制和显示系统(⑶S)，其能够在至少一个显示屏幕(未示出)上显示从所述飞行路线管理功能2所接收的信息和特别是由该飞行路线管理功能2所产生的飞行路线。
[0037]根据本发明，每个主要功能被分配给航空器的特定设备，并且飞行路线管理功能2被链接到每个所述其他主要功能。一些主功能也可以被互相连接。
[0038]因而:
-导航功能3经由链路LI将位置传输到飞行路线管理功能2，并且也经由另一链路L2传输到监测功能9，并且经由链路L9传输到偏离计算功能5 ；
-基于由飞行路线管理功能2经由链路LlO和由导航功能3经由链路L9所给出的位置，用于计算在航空器的位置和要遵循的飞行路线之间的偏离的功能5经由链路L3向制导功能4供应飞行路线校正；
-用于管理至少一个导航数据库的功能6经由链路L4被链接到所述飞行路线管理功能
2 ； -性能计算管理功能7经由链路L5被链接到所述飞行路线管理功能2 ;和 -接口和显示管理功能8经由链路L6被链接到所述飞行路线管理功能2。
[0039]此外，系统I包括制导功能4，所述制导功能4能够为航空器产生制导定位点并且执行用来沿飞行路线来制导航空器的处理。该系统也包括用于致动航空器的控制元件、例如致动所述航空器的控制表面(偏航、俯仰(pitch)、侧滚(roll))的常规装置。所述致动装置接收制导命令和以对应方式致动所述控制元件。所述制导功能4通过所述链路L3被链接到偏离计算功能5。
[0040]该简单和灵活的体系结构使得可以以更有效和更快速的方式准备新功能并且最大化系统的总性能。
[0041]系统I也包括监测功能9和通信功能10。
[0042]例如AESS (航空器环境监测系统)类型的常规监测功能9意图监控航空器的环境、基于由所述飞行路线管理功能2通过链路L7所接收的飞行路线来实施处理操作。该监测功能9监控与由导航功能所提供的位置有关的性能参数。该监测功能9经由所述链路L2也被链接到导航功能3。
[0043]通信功能10使得能够与在航空器外部或内部的对话者交流。该通信功能10经由链路L8被链接到飞行路线管理功能2，以便例如将由控制塔所提供的信息传递给所述飞行路线管理功能2。
[0044]每个所述主要功能包括在模块航空电子卡上所容纳的软件应用。
[0045]多模式接收器执行偏离计算功能5。MMR(多模式接收器)类型的该接收器能够集成无线电导航系统，诸如ILS (仪表着陆系统)、MLS (微波着陆系统)和GPS (GPS着陆系统)。
[0046]导航功能3由ADIRS (空中数据惯性参考系统)类型系统实施，所述ADIRS类型系统以常规方式产生惯性位置数据，其也接收航空器的位置数据并且使用所接收的位置数据和所产生的惯性位置数据来确定航空器的位置。
[0047]此外，制导功能4通过链路L3被链接到偏离计算功能5。制导计算装置执行该功能。它可以充当例如FG (飞行制导)类型的飞行计算装置。
[0048]数据服务器管理导航数据库6。
[0049]此外，在航空器内的集中计算服务管理性能计算管理功能7。
[0050]此外，接口和显示管理功能8由显示设备操作。
[0051]在优选实施例中，飞行路线管理功能2也管理在地面上进行的阶段。
[0052]在该优选实施例中，如在图2中所示出的，飞行路线管理功能2包括:
-地面上和飞行中航线计划的管理功能12，其经由链路Lll接收导航数据和经由另一链路L12接收与机场有关的数据；
-计算地面上和飞行中航线的功能13，其经由链路L13从地面上和飞行中航线计划的管理功能12接收数据和经由第二链路L14接收性能数据，以便计算要由航空器遵循的飞行路线；
-地面上和飞行中完整航线的管理功能11，其经由链路L16被链接到飞行路线计算功能13，和经由另一链路L15被链接到航线计划管理功能12。链路L17使得飞行路线管理功能2能够被连接到系统I的其他功能。
[0053]因而，该体系结构特别地允许要遵循的航线的地面和飞行部分的同步化，以便确保共同部分的一致性和预测的连续性，诸如到达时间和可用燃料量。
[0054]地面/飞行连续性的该新颖概念的实施扩大两个当前飞行和机场导航管理系统的功能视野，以便导致以下体系结构，所述体系结构在其所包括的系统的灵活性方面和关于其总性能被优化。
【权利要求】
1.一种用于航空器的管理系统(1)，包括至少以下主要功能: -飞行路线管理功能(2); -使得可以计算航空器位置的导航功能(3)； -至少一个导航数据库的管理功能(6)； -管理接口和显示的功能(8)； 其特征在于，所述管理系统(I)也包括至少以下主要功能:用于计算在航空器的位置和要遵循的飞行路线之间的偏离的功能(5)，和航空器的性能计算的管理功能(7)， 每个所述主要功能被分配给航空器的特定设备，并且 所述飞行路线管理功能(2)通过链路(L1、L4、L5、L6、L10)被链接到除了所述管理功能(2)之外的每个所述主要功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个主要功能包括被容纳在模块航空电子卡上的软件应用。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统也包括以下主要功倉泛: -监测功能(9);和 _通彳目功能(10)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，计算偏离的功能(5)被分配给多模式接收器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，导航功能(3)被分配给中央惯性参考单元。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统也包括能够产生航空器的制导定位点的制导功能(4)，所述制导功能(4)被分配给制导计算装置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，导航数据库管理功能(6)被分配给数据服务器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，性能计算管理功能(7)被分配给集中计算服务。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，接口和显示管理功能(8)被分配给显示设备。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，飞行路线管理功能(2)被配置以便也管理在地面上进行的阶段。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，飞行路线管理功能(2)包括地面上和飞行中完整航线的管理功能(11)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，飞行路线管理功能(2)包括地面上和飞行中航线计划的管理功能(12)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，飞行路线管理功能(2)包括计算地面上和飞行中航线的功能(13)。
14.一种航空器，其特征在于所述航空器包括诸如在权利要求1至13中任一项中所详细说明的管理系统(I)。
【文档编号】G08G5/00GK103810906SQ201310559043
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】J-C.梅雷, G.泰瑟姆 申请人:空中客车运营简化股份公司