根據(jù)氣象條件來(lái)改進(jìn)飛行器的飛行軌跡的方法
【專利摘要】涉及一種根據(jù)氣象條件來(lái)改進(jìn)飛行器的飛行軌跡的方法，其旨在根據(jù)軌跡成本來(lái)確定出發(fā)點(diǎn)與到達(dá)點(diǎn)之間的改進(jìn)軌跡，該方法包括如下的步驟：確定節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格；加載在所述節(jié)點(diǎn)處的氣象數(shù)據(jù)(M)；針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，從第一瞬時(shí)成本(τ1)和第二瞬時(shí)成本(τ2)中確定出平均瞬時(shí)成本第一瞬時(shí)成本是考慮加載的有關(guān)節(jié)點(diǎn)處的氣象數(shù)據(jù)的飛行器的對(duì)地速度的函數(shù)，第二瞬時(shí)成本是未考慮加載的氣象數(shù)據(jù)的飛行器的對(duì)地速度的函數(shù)；確定穿過(guò)節(jié)點(diǎn)并且到達(dá)到達(dá)點(diǎn)的軌跡的長(zhǎng)度(l,a+b,b)；確定成本網(wǎng)格，其在網(wǎng)格的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處分配從平均瞬時(shí)成本和長(zhǎng)度中確定的局部成本(Cloc,C1,C2)；從成本網(wǎng)格確定改進(jìn)軌跡(Ta)；將改進(jìn)軌跡和/或成本網(wǎng)格圖形化地呈現(xiàn)給機(jī)組人員。
【專利說(shuō)明】
根據(jù)氣象條件來(lái)改進(jìn)飛行器的飛行軌跡的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)氣象條件來(lái)優(yōu)化飛行軌跡的導(dǎo)航輔助方法。本發(fā)明特別適用于嵌 入在飛行器上的飛行管理系統(tǒng)，使得機(jī)務(wù)人員能夠根據(jù)飛行器在其軌跡上遇到的氣象條件 的變化來(lái)優(yōu)化初始飛行軌跡。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知的導(dǎo)航輔助系統(tǒng)具有如下的裝置，其用于計(jì)算在飛行計(jì)劃（例如由飛行員輸 入）中所限定的路徑點(diǎn)之間的軌跡。在飛行開始時(shí)計(jì)算出的、并且可能在飛行期間再次更新 的軌跡支持飛行器的操縱控制，由飛行員所決定或者由自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所決定。在現(xiàn)有技術(shù) 的已知狀態(tài)下，計(jì)算出的軌跡分解為橫向軌跡(典型地以由煒度和經(jīng)度所限定的路徑點(diǎn)表 征)和應(yīng)用至該橫向軌跡的垂直廓線，以考慮例如地形或燃料消耗管理的限制。
[0003] 在導(dǎo)航輔助系統(tǒng)之中，已知稱作為FMS的飛行管理系統(tǒng)，其功能架構(gòu)示意性地圖示 在圖1中。根據(jù)ARINC 702標(biāo)準(zhǔn)，這些系統(tǒng)特別能夠處理以下功能：
[0004] -導(dǎo)航LOCNAV 170,其用于根據(jù)定位裝置(GPS、GALILEO、VHF無(wú)線航標(biāo)、慣性單元等 等)來(lái)執(zhí)行飛行器的最佳定位，
[0005] -飛行計(jì)劃FPLN 110,其用于輸入組成要跟隨的路徑的概況的地理要素（出發(fā)和到 達(dá)過(guò)程、路徑點(diǎn)等等），
[0006] -導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)NAVDB 130,其用于從包括在庫(kù)中的數(shù)據(jù)（點(diǎn)、航標(biāo)、攔截或者海拔航 段等等）中構(gòu)建地理路徑和過(guò)程，
[0007] -性能數(shù)據(jù)庫(kù)PERF DB 150,其特別包括飛行器的空氣動(dòng)力參數(shù)和引擎參數(shù)，
[0008]-橫向軌跡TRAJ 120，其用于從飛行計(jì)劃的點(diǎn)中構(gòu)建連續(xù)的軌跡，觀察飛機(jī)的性能 水平和容積限制，
[0009]-預(yù)測(cè)PRED 140,其用于對(duì)橫向軌跡構(gòu)建優(yōu)化的垂直廓線，
[0010]-引導(dǎo)⑶IDANCE 200,其用于在優(yōu)化速度的情況下，在橫向和垂直平面上以其3D軌 跡來(lái)引導(dǎo)飛行器，
[0011] -數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路DATALINK 180,其用于與控制中心、基于飛行器操作器和其他的飛 行器的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信。
[0012] 從由飛行員限定的飛行計(jì)劃FPLN中，根據(jù)路徑點(diǎn)之間的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)確定橫向軌 跡。從該橫向軌跡中，預(yù)測(cè)功能PRED通過(guò)考慮任意的海拔、速度和時(shí)間限制來(lái)限定優(yōu)化的垂 直廓線。為此，F(xiàn)MS系統(tǒng)具有可用的性能表PERFDB，其限定了空氣動(dòng)力的建模和引擎的建模。 預(yù)測(cè)功能PRED實(shí)施了飛行器的動(dòng)態(tài)方程。這些方程在數(shù)字上基于包括在性能表中的值，用 于計(jì)算阻力、空氣浮力和推力。通過(guò)二重積分，從中推導(dǎo)出飛行器的速度矢量和位置矢量。
[0013] 考慮到氣象條件以及它們的變化，這增添了飛行軌跡計(jì)算的復(fù)雜度。圖2a和圖2b 表示了在點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的大圓軌跡10，x軸和y軸分別對(duì)應(yīng)于煒度和經(jīng)度。在軌跡環(huán)境中的 氣象條件借助于網(wǎng)格M來(lái)表示;在網(wǎng)格M的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的箭頭的方向和長(zhǎng)度表示了在該節(jié)點(diǎn) 處風(fēng)矢量的方向和強(qiáng)度。由于風(fēng)在大圓軌跡10的行程中不恒定，所以無(wú)法證明連接A和B的 幾何最短的軌跡是燃料效率最經(jīng)濟(jì)的和/或最快的。全局的軌跡優(yōu)化計(jì)算(比如，動(dòng)態(tài)編程） 使得能夠在燃料消耗方面和/或時(shí)間方面以最優(yōu)的方式構(gòu)建連接點(diǎn)A和點(diǎn)B的軌跡11。這種 根據(jù)氣象條件來(lái)計(jì)算最優(yōu)軌跡需要大量的計(jì)算資源和很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。這種計(jì)算可以在地 面上的計(jì)算站來(lái)進(jìn)行，而相對(duì)不適合用于嵌入式飛行管理系統(tǒng)。
[0014]已經(jīng)設(shè)想通過(guò)提供用于基于風(fēng)信息來(lái)將飛行器從其軌跡轉(zhuǎn)向的裝置，來(lái)充實(shí)FMS 型的嵌入式飛行管理系統(tǒng)的軌跡計(jì)算。因而，從
【申請(qǐng)人】處已知，參考文獻(xiàn)FR2939505所公開 的專利文件描述了嵌入式橫向軌跡優(yōu)化的解決方案，其依賴于飛行計(jì)劃的局部修改。轉(zhuǎn)向 是基于DIRTO功能的，其對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知并且在ARINC 702標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了描述。 通過(guò)添加轉(zhuǎn)向點(diǎn)來(lái)代替飛行計(jì)劃的一系列路徑點(diǎn)來(lái)相對(duì)于初始軌跡修改軌跡。DIRT 0功能 的使用必然限制了要跟隨的橫向軌跡的表示的復(fù)雜度。該實(shí)施方式不能保證在燃料消耗方 面和/或時(shí)間方面獲得最優(yōu)軌跡。
[0015]因此，仍期望具有有效的導(dǎo)航輔助裝置，該裝置在飛行器上，通過(guò)考慮氣象條件的 變化來(lái)調(diào)整飛行軌跡，從而優(yōu)化行程的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的主題是一種導(dǎo)航輔助方法，其由飛行管理系統(tǒng)執(zhí)行并且旨在根據(jù)軌跡成 本來(lái)確定出發(fā)點(diǎn)A與到達(dá)點(diǎn)B之間的改進(jìn)軌跡，該方法包括如下的步驟，其包括：
[0017] -在預(yù)先確定維度并且包括出發(fā)點(diǎn)A和到達(dá)點(diǎn)B的區(qū)域內(nèi)確定節(jié)點(diǎn)P的網(wǎng)格，
[0018]-加載在所述節(jié)點(diǎn)P處的氣象數(shù)據(jù)，
[0019] -針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)P，從第一瞬時(shí)成本和第二瞬時(shí)成本中確定出平均瞬時(shí)成本，其中， 第一瞬時(shí)成本是在考慮了加載的有關(guān)節(jié)點(diǎn)P處的氣象數(shù)據(jù)的情況下飛行器的對(duì)地速度的函 數(shù)，第二瞬時(shí)成本是在未考慮加載的氣象數(shù)據(jù)的情況下飛行器的對(duì)地速度的函數(shù)，
[0020] -確定穿過(guò)所述節(jié)點(diǎn)P并且到達(dá)到達(dá)點(diǎn)B的軌跡的長(zhǎng)度，
[0021] -確定成本網(wǎng)格，該成本網(wǎng)格在網(wǎng)格的每個(gè)節(jié)點(diǎn)P處分配從平均瞬時(shí)成本和所述長(zhǎng) 度中確定出的局部成本，
[0022]-從成本網(wǎng)格中確定改進(jìn)軌跡，
[0023] -將改進(jìn)軌跡和/或成本網(wǎng)格圖形化地呈現(xiàn)給機(jī)組人員。
[0024] 優(yōu)選地，氣象數(shù)據(jù)包括風(fēng)矢量和溫度。
[0025] 有利的是，局部成本等于平均瞬時(shí)成本與所述長(zhǎng)度的乘積。
[0026] 根據(jù)一個(gè)變體，對(duì)于局部成本的確定所考慮的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于出發(fā)點(diǎn)A與所述節(jié)點(diǎn)P之 間以及所述節(jié)點(diǎn)P與到達(dá)點(diǎn)B之間的大圓距離之和。
[0027] 有利的是，局部成本由以下公式來(lái)確定：
[0028] Cl = f (a+b)
[0029] 其中：
[0030] f:平均瞬時(shí)成本，
[0031] a:點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)P之間的大圓距離，
[0032] b:節(jié)點(diǎn)P與點(diǎn)B之間的大圓距離。
[0033]根據(jù)另一個(gè)變體，對(duì)于局部成本的確定所考慮的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于所述節(jié)點(diǎn)與所述到達(dá) 點(diǎn)之間的大圓距離。
[0034] 有利的是，局部成本由以下公式來(lái)確定：
[0035]
[0036] 優(yōu)選地，根據(jù)以下公式，利用預(yù)先確定的加權(quán)系數(shù)，將平均瞬時(shí)成本限定為第一瞬 時(shí)成本和第二瞬時(shí)成本的加權(quán)和，預(yù)先確定的加權(quán)系數(shù)使得能夠在平均瞬時(shí)成本的計(jì)算中 將氣象數(shù)據(jù)的影響用參數(shù)表示：
[0037]
[0038] 其中：
[0039] f:平均瞬時(shí)成本，
[0040] w:在0與1之間的加權(quán)系數(shù)，
[0041] T1:第一瞬時(shí)成本，
[0042] τ2:第二瞬時(shí)成本。
[0043] 根據(jù)第一實(shí)施方案，在所述節(jié)點(diǎn)P處的第一瞬時(shí)成本和第二瞬時(shí)成本的計(jì)算從簡(jiǎn) 化的瞬時(shí)成木公式中確帝' I屮I，
[0044]
[0045] 其中：
[0046] GS:飛行器的對(duì)地速度，
[0047] TAS:依據(jù)溫度T的飛行器的對(duì)空速度，
[0048] Wind:風(fēng)矢量，
[0049] d:對(duì)地速度與對(duì)空速度之間的角度，
[0050] a:對(duì)地速度與風(fēng)矢量之間的角度。
[0051] 第一瞬時(shí)成本是利用對(duì)空速度以及包括在節(jié)點(diǎn)P處確定出的風(fēng)矢量和溫度的氣象 條件，由所述簡(jiǎn)化的公式來(lái)確定的，并且第二瞬時(shí)成本是利用節(jié)點(diǎn)P處的零風(fēng)矢量、標(biāo)準(zhǔn)溫 度以及等于預(yù)先確定對(duì)空速度的對(duì)地速度，由所述簡(jiǎn)化的公式來(lái)計(jì)算的。
[0052] 根據(jù)第二實(shí)施方案，在所述節(jié)點(diǎn)P處的第一瞬時(shí)成本和第二瞬時(shí)成本的計(jì)算從一 般瞬時(shí)成,2b公式由施雜,屮,.
[0053]
[0054] 其中：
[0055] FF:每小時(shí)的燃料流動(dòng)速率，
[0056] Cl:成本指數(shù)，
[0057] GS:飛行器的對(duì)地速度，
[0058] TAS:依據(jù)溫度T的飛行器的對(duì)空速度，
[0059] Wind:風(fēng)矢量，
[0060] d:對(duì)地速度與對(duì)空速度之間的角度，
[0061] a:對(duì)地速度與風(fēng)矢量之間的角度。
[0062] 第一瞬時(shí)成本是利用對(duì)空速度以及包括在節(jié)點(diǎn)P處計(jì)算出的風(fēng)矢量和溫度的氣象 條件，由所述一般公式來(lái)確定的，并且第二瞬時(shí)成本是利用節(jié)點(diǎn)P處的零風(fēng)矢量、標(biāo)準(zhǔn)溫度 以及等于預(yù)先確定對(duì)空速度的對(duì)地速度，由所述一般公式來(lái)計(jì)算的。
[0063] 根據(jù)一個(gè)選項(xiàng)，改進(jìn)軌跡由飛行管理系統(tǒng)確定為在全部的軌跡之中最小化局部成 本的軌跡。
[0064] 根據(jù)另一個(gè)選項(xiàng)，改進(jìn)軌跡由機(jī)組人員從成本網(wǎng)格的呈現(xiàn)圖形中確定出。
[0065] 有利的是，成本網(wǎng)格采用表面的形式圖形化地呈現(xiàn)。
[0066] 優(yōu)選地，成本網(wǎng)格采用iso-成本曲線的形式來(lái)圖形化地呈現(xiàn)。
[0067] 根據(jù)一個(gè)變體，圖形化呈現(xiàn)步驟包括子步驟，其包括:確定并且呈現(xiàn)與成本網(wǎng)格上 的iso-成本線成直角的當(dāng)前線。
【附圖說(shuō)明】
[0068]通過(guò)閱讀以下具體描述，并且結(jié)合以非限制性示例給出的附圖，本發(fā)明的其他特 點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，并且在附圖中：
[0069]圖1(其已經(jīng)呈現(xiàn))表示了通常稱作為FMS的已知導(dǎo)航輔助系統(tǒng)。
[0070]圖2a和圖2b(其已經(jīng)呈現(xiàn)）圖示了考慮氣象情況來(lái)計(jì)算飛行軌跡的優(yōu)點(diǎn)。
[0071 ]圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0072]圖4圖示了在A與B之間的飛行器軌跡中的點(diǎn)P處的對(duì)空速度和對(duì)地速度的矢量概 念。
[0073]圖5a、5b和5c圖示了分別通過(guò)在軌跡計(jì)算中，對(duì)氣象條件分配零、中間和顯著加 權(quán)，借助于計(jì)算局部成本Cl的第一方法并且根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施方案（簡(jiǎn)化公 式），對(duì)成本網(wǎng)格和優(yōu)化軌跡的計(jì)算。
[0074]圖6a、6b和6c圖示了分別通過(guò)在優(yōu)化軌跡計(jì)算中，對(duì)氣象條件分配零、中間和顯著 加權(quán)，借助于計(jì)算局部成本C2的第二方法并且根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施方案(簡(jiǎn)化公 式），對(duì)成本網(wǎng)格和優(yōu)化軌跡的計(jì)算。
[0075]圖7a、7b和7c圖示了分別通過(guò)在優(yōu)化軌跡計(jì)算中對(duì)氣象條件分配零、中間和顯著 加權(quán)，對(duì)與用于計(jì)算局部成本C2的第二方法相關(guān)的當(dāng)前線的計(jì)算。
[0076] 出于清楚的目的，相同的元件在不同的附圖中將具有相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0077] 根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)航輔助方法300旨在根據(jù)軌跡成本來(lái)確定出發(fā)點(diǎn)A與到達(dá)點(diǎn)B之間 的改進(jìn)軌跡(Ta)。為此，根據(jù)本發(fā)明的方法確定成本網(wǎng)格，其限定在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處穿過(guò)該節(jié)點(diǎn) 并且返回至到達(dá)點(diǎn)B的軌跡的局部成本。
[0078] 該方法旨在由計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行，優(yōu)選地由飛行器的飛行管理系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。術(shù)語(yǔ)飛行 器的飛行管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)解釋為旨在輔助飛行器導(dǎo)航的任何計(jì)算機(jī)。例如，其可以是嵌入在 飛行器中的計(jì)算機(jī)，典型地為之前所述的FMS，或者可以是筆記本電腦或平板電腦，例如電 子飛行包(EFB)。也可以設(shè)想在地面實(shí)施該方法，例如，在空中交通控制或航線計(jì)算站。 [0079]根據(jù)通常的公式來(lái)表示A與B之間軌跡的成本函數(shù)Cglcibal:
[0080]
(1) 其中，τ為在軌跡的每個(gè)點(diǎn)處計(jì)算出的瞬時(shí)成本。：
[0081] 瞬時(shí)成本τ是飛行器在有關(guān)點(diǎn)處的對(duì)地速度GS的函數(shù)。隨后，在解釋中描述了從GS 中計(jì)算瞬時(shí)成本的兩個(gè)變體。
[0082] 根據(jù)由圖3所示的本發(fā)明的方法300從公式（1)中確定出在每個(gè)點(diǎn)P處的局部成本 Clcic，并且該方法包括以下步驟：
[0083] 步驟310確定在包括出發(fā)點(diǎn)A和到達(dá)點(diǎn)B的預(yù)先確定維度的區(qū)域12內(nèi)節(jié)點(diǎn)P的網(wǎng)格， 優(yōu)選地，區(qū)域12位于連接點(diǎn)A與B的大圓軌跡的周圍。區(qū)域12由機(jī)組人員或者由飛行管理系 統(tǒng)來(lái)確定。術(shù)語(yǔ)網(wǎng)格應(yīng)當(dāng)理解為廣義地表示一組點(diǎn)Ρ，這組點(diǎn)的特定形式為規(guī)則網(wǎng)格。
[0084] 步驟320加載在節(jié)點(diǎn)P處的氣象數(shù)據(jù)Μ。實(shí)際上，通常很少關(guān)于氣象條件的信息適用 于當(dāng)前的飛行管理系統(tǒng)，并且因此，根據(jù)本發(fā)明的方法包括包含加載這些數(shù)據(jù)的第一步驟。 這些氣象數(shù)據(jù)包括例如:關(guān)于風(fēng)(強(qiáng)度，方向）的信息或者關(guān)于大氣溫度的信息。在本發(fā)明的 一個(gè)可能的實(shí)施方案中，氣象信息被加載并且采用四維網(wǎng)格的形式存儲(chǔ)在飛行管理系統(tǒng) 中，該四維網(wǎng)格覆蓋連接出發(fā)點(diǎn)A與到達(dá)點(diǎn)B的大圓軌跡周圍的預(yù)先確定維度的區(qū)域12。
[0085] 有利的是，氣象數(shù)據(jù)M包括在有關(guān)網(wǎng)格的每個(gè)點(diǎn)P處的風(fēng)矢量W和溫度T的值。
[0086]然后，步驟330針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)Ρ，從第一瞬時(shí)成本τ?和第二瞬時(shí)成本τ2中確定出平 均瞬時(shí)成本f，其中，第一瞬時(shí)成本τ?是在考慮了加載的有關(guān)節(jié)點(diǎn)P處的氣象數(shù)據(jù)M的情況下 飛行器的對(duì)地速度的函數(shù)，第二瞬時(shí)成本τ2是在未考慮加載的氣象數(shù)據(jù)的情況下飛行器的 對(duì)地速度的函數(shù)。
[0087]因此，步驟330能夠通過(guò)經(jīng)由τ?而考慮在點(diǎn)P處的氣象數(shù)據(jù)(風(fēng)、溫度）和經(jīng)由τ2而 忽略穿過(guò)P的優(yōu)化軌跡且因而忽略在A與P之間和P與B之間的這個(gè)軌跡上的氣象數(shù)據(jù)來(lái)確定 f。τ2對(duì)應(yīng)于在節(jié)點(diǎn)P處零風(fēng)和標(biāo)準(zhǔn)溫度的瞬時(shí)成本。
[0088]僅考慮τ?能夠有助于使用有利氣象條件，尤其是順風(fēng)。僅考慮τ2能夠降低軌跡的 長(zhǎng)度。考慮τ?和τ2能夠在有利地使用有利的氣象條件(尤其是順風(fēng))和降低軌跡的長(zhǎng)度之間 折衷。
[0089] 步驟340確定穿過(guò)節(jié)點(diǎn)P并且到達(dá)到達(dá)點(diǎn)B的軌跡的長(zhǎng)度1。
[0090] 在步驟350,該方法確定成本網(wǎng)格，該成本網(wǎng)格在網(wǎng)格的每個(gè)節(jié)點(diǎn)P處分配局部成 本Clci。，該局部成本&。。從平均瞬時(shí)成本f和與用于計(jì)算局部成本有關(guān)的軌跡長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的 長(zhǎng)度1確定出。
[0091] 優(yōu)選地，在P處的局部成本C1。。對(duì)應(yīng)于穿過(guò)節(jié)點(diǎn)P并且到達(dá)到達(dá)點(diǎn)B的軌跡的全局成 本C glcibal的估算。通過(guò)考慮平均瞬時(shí)成本f應(yīng)用在穿過(guò)節(jié)點(diǎn)P并且到達(dá)到達(dá)點(diǎn)B的全部軌跡 (因此，獲取了整體），應(yīng)用公式(1)來(lái)計(jì)算出局部成本。
[0092] Cw被阻雜々卜的平均瞬時(shí)成本f與長(zhǎng)度1的乘積。
[0093]
[0094] 步驟360從步驟350中所確定的成本網(wǎng)格中確定出改進(jìn)軌跡Ta。
[0095] 步驟370將改進(jìn)軌跡Ta和/或成本網(wǎng)格圖形化地呈現(xiàn)給機(jī)組人員。
[0096] 根據(jù)一個(gè)變體，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括詢問(wèn)飛行員的步驟，以確定飛行員想要 還是不想要將在步驟360中確定出的改進(jìn)軌跡插入至臨時(shí)飛行計(jì)劃中。
[0097] -旦確定出成本網(wǎng)格，第一變體就利用其來(lái)支持改進(jìn)軌跡Ta的計(jì)算。計(jì)算由飛行 管理系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行，改進(jìn)軌跡是從A至B的、最小化在區(qū)域12的大量點(diǎn)P處計(jì)算出的局部成本的 軌跡?？梢栽O(shè)想使用局部成本網(wǎng)格并且最小化全局成本的若干算法，例如基于系統(tǒng)化列表 或者梯度方法的算法。隨后給出示例。
[0098] 第二變體針對(duì)從包含成本網(wǎng)格的圖形化呈現(xiàn)的視覺(jué)信息中、由機(jī)組人員確定出的 改進(jìn)軌跡。隨后將描述的特定圖形化呈現(xiàn)使得機(jī)組人員能夠根據(jù)氣象條件來(lái)在視覺(jué)上和直 觀上建立要跟隨的有利路徑，并且試圖最小化所呈現(xiàn)的成本。
[0099] 應(yīng)當(dāng)注意，設(shè)想將根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用至更廣泛的情況，其中飛行軌跡分成橫 向軌跡和垂直軌跡。為了優(yōu)化橫向軌跡，該方法確定出以二維表面形式的成本網(wǎng)格，其圖形 化呈現(xiàn)能夠直觀地讀取有利路徑。然而，用于優(yōu)化橫向軌跡的方法的應(yīng)用并非限制本發(fā)明， 其更廣泛地覆蓋了在三維空間中的兩點(diǎn)之間的飛行軌跡的優(yōu)化。
[0100] 在本文以下中描述了兩種局部成本計(jì)算方法。根據(jù)本發(fā)明的方法通過(guò)在計(jì)算時(shí)允 許機(jī)組人員進(jìn)行選擇來(lái)實(shí)施這兩種方法中的一個(gè)或者兩個(gè)。這些計(jì)算方法將氣象信息(風(fēng)、 溫度）（和如之后所解釋的初始成本值和飛行器性能數(shù)據(jù)庫(kù)(如果適合的話））作為公共輸入 數(shù)據(jù)。
[0101]根據(jù)第一計(jì)算方法，有關(guān)的長(zhǎng)度1是a和b之和。
[0102] I =a+b
[0103] 其中：
[0104] _a:從A至P的大圓軌跡的長(zhǎng)度，以及
[0105] _b:從P至B的大圓軌跡的長(zhǎng)度，如圖3中所示。
[0106] 優(yōu)選地，在這種情況下，局部成本Cl由以下公式來(lái)確定：
[0107] Cl = T- (a+b)
[0108] 其中：
[0109] f;在P處的平均瞬時(shí)成本，
[0110] a:點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)P之間的大圓距離，
[0111] b:節(jié)點(diǎn)P與點(diǎn)B之間的大圓距離。
[0112] 根據(jù)第二方法，有關(guān)的長(zhǎng)度僅是從P至B的長(zhǎng)度b。
[0113] 優(yōu)選地，在這種情況下，局部成本C2由以下公式來(lái)確定：
[0114] C2 = τ b
[0115] 隨后解釋兩個(gè)變體Cl和C2的各自優(yōu)點(diǎn)。
[0116] 現(xiàn)在接著通過(guò)示例來(lái)描述用于計(jì)算平均瞬時(shí)成本f以及第一瞬時(shí)成本和第二瞬時(shí) 成本的方法。
[0117] 優(yōu)選地，根據(jù)以下公式，利用預(yù)先確定的加權(quán)系數(shù)w，將平均瞬時(shí)成本郡艮定為第一 瞬時(shí)成本Tl和第二瞬時(shí)成本T2的加權(quán)和，預(yù)先確定的加權(quán)系數(shù)使得能夠在平均瞬時(shí)成本的 計(jì)算中將氣象數(shù)據(jù)M的影響用參數(shù)表示：
[0118]
(2)
[0119] 其中：
[0120] f :平均瞬時(shí)成本，
[0121] w:在0與1之間的加權(quán)系數(shù)，
[0122] T1:第一瞬時(shí)成本，
[0123] τ2:第二瞬時(shí)成本。
[0124] 根據(jù)第一實(shí)施方案，目的是針對(duì)恒定的對(duì)空速度TAS(或者換言之，恒定的Mach(馬 赫)/CAS比），獲得僅優(yōu)化飛行時(shí)間t的軌跡。這里，該成本與時(shí)間相對(duì)應(yīng)，并且目的在于最小 化以下表達(dá)式： W 25]
⑶
[0126] 該瞬時(shí)成本等于：
[0127]
(4)
[0128] 在某一點(diǎn)處，對(duì)地速度GS等于對(duì)空速度TAS和風(fēng)矢量Wind的矢量和，如圖3中所示。 GS方向已知，并且等于有關(guān)軌跡的切線(這里是P與B之間的大圓軌跡）。
[0129] 從中推導(dǎo)出以下：
[0130]
(5)
[0131] 其中：
[0132] GS:飛行器的對(duì)地速度，
[0133] TAS:飛行器的對(duì)空速度，其為溫度T的函數(shù)，
[0134] Wind:風(fēng)矢量，
[0135] d:對(duì)地速度與對(duì)空速度之間的角度，
[0136] w:對(duì)地速度與風(fēng)矢量之間的角度。
[0137] 根據(jù)以下公式，飛行器的對(duì)空速度依賴于溫度T和稱作為Mach數(shù)的相對(duì)速度數(shù)據(jù)， 其根據(jù)飛行器的飛行條件由飛行員輸入或者由系統(tǒng)選擇：
[0138]
(6)
[0139] 其中，γ是空氣的等熵系數(shù)，并且R是理想氣體常數(shù)。
[0140] 從這些公式中，計(jì)算出τ#Ρτ2(以s/m為單位）。
[0141] T1對(duì)應(yīng)于考慮了在點(diǎn)P處的風(fēng)Wind和溫度T的瞬時(shí)成本值：
[0142]
[0143] τ2對(duì)應(yīng)于考慮了零風(fēng)(對(duì)地速度等于對(duì)空速度)和例如與節(jié)點(diǎn)P的海拔處的溫度相 對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溫度的情況下的瞬時(shí)成本值：
[0144]
[0145] 在節(jié)點(diǎn)P的海拔處的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)溫度根據(jù)由國(guó)際民航組織限定的標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力模 型來(lái)計(jì)算：
[0146] -在海平面處:+15°C，
[0147] -從0至Ilkm = Cliydz = HC · km-工，
[0148] -從111〇11至201〇11:(11'/(12 = 0并且了 = -56.5°〇。
[0149]加載在P處的風(fēng)W和T數(shù)據(jù)，預(yù)先確定Mach數(shù)據(jù)，容易計(jì)算出GS(軌跡的切線）與W之 間的角度w，并且通過(guò)GS和W矢量以及通過(guò)矢量和容易計(jì)算出TAS與GS之間的角度d。
[0150]計(jì)算τ#Ρτ2的第一實(shí)施方案非常簡(jiǎn)單且快速，并且不需要包括在飛行器性能數(shù)據(jù) 庫(kù)中的信息。
[0151]局部成本網(wǎng)格的計(jì)算僅根據(jù)機(jī)載的氣象數(shù)據(jù)的更新來(lái)執(zhí)行，并且網(wǎng)格可以用于區(qū) 域12中任意的點(diǎn)A至B的對(duì)。
[0152] 在圖5a、5b和5c中圖示了第一示例，其中從公式(2)中計(jì)算實(shí)，這三個(gè)圖分別對(duì)應(yīng)于 系數(shù)w = 0%、50%和100%，^和12利用以上公式來(lái)計(jì)算并且計(jì)算出Cl(P):
[0153]
[0154] 在每個(gè)節(jié)點(diǎn)P處的局部成本(^的計(jì)算使得能夠建立成本網(wǎng)格。該成本網(wǎng)格建立在 大圓軌跡周圍、預(yù)先確定的維度的區(qū)域12中。該方法可以包括參數(shù)化步驟，其使得機(jī)組人員 能夠輸入?yún)^(qū)域的限定維度。還設(shè)想重新設(shè)定計(jì)算區(qū)域的維度的步驟，以例如在第一成本網(wǎng) 格計(jì)算之后減小探測(cè)的區(qū)域，使得能夠?qū)⒏信d趣的區(qū)域作為目標(biāo)。成本網(wǎng)格可以在起飛之 前在地面確定，然后根據(jù)通過(guò)飛行管理系統(tǒng)接收到的氣象數(shù)據(jù)以有規(guī)律的間隔進(jìn)行更新。
[0155] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括將成本網(wǎng)格顯示給機(jī)組人員的步驟370。該成本網(wǎng) 格的圖形化呈現(xiàn)可以采取各種形式。在二維成本網(wǎng)格的情況下，能夠優(yōu)化橫向軌跡，該成本 網(wǎng)格優(yōu)選地采用平面的形式顯示。成本表面的凸出（例如，采用iso成本水平曲線的形式所 圖形化呈現(xiàn)的）使得直觀地將有利區(qū)域視覺(jué)化，并且為飛行員提供決策幫助，然后在步驟 360,飛行員根據(jù)顯示的各種界面來(lái)直觀地確定出改進(jìn)軌跡。
[0156] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法通過(guò)在360的計(jì)算確定出依賴于之前所建立的成本網(wǎng) 格的優(yōu)化軌跡。典型地，優(yōu)化的軌跡可以借助于"蛇"型函數(shù)來(lái)確定，使得能夠跟隨表面的凹 處以連接點(diǎn)A與點(diǎn)B。
[0157] 圖5a、5b和5c表示針對(duì)加權(quán)系數(shù)w的三個(gè)值(分別為0%、50%和100%)，通過(guò)計(jì)算 所獲得的成本網(wǎng)格。該成本網(wǎng)格通過(guò)表面上的局部iso-值成本線來(lái)呈現(xiàn)。呈現(xiàn)出根據(jù)成本 網(wǎng)格通過(guò)計(jì)算所確定出的優(yōu)化的軌跡。圖5a(w = 0%)圖示了忽視風(fēng)的氣象條件的影響的情 況，優(yōu)化軌跡15a在邏輯上接近大圓軌跡。圖5c(w=100%)圖示了氣象條件的影響最強(qiáng)的情 況，優(yōu)化軌跡15c明顯與大圓軌跡不同。加權(quán)系數(shù)w的值越高，越多的優(yōu)化軌跡尋求有利的風(fēng) 區(qū)域。其結(jié)果是包括若干方向變化的更加波浪起伏的軌跡。圖5b圖示了表示中間情況的優(yōu) 化軌跡15b。
[0158] 在圖6a、6b和6c中圖示了第二示例性成本網(wǎng)格計(jì)算，其中，從公式(2)中計(jì)算f，這 三個(gè)圖分別對(duì)應(yīng)于系數(shù)w = 0%、50%和100%，τ^τ2利用以上公式計(jì)算出，計(jì)算出局部成本 C2(P)：
[0159]
[0160] 圖6a、6b和6c在成本網(wǎng)格上呈現(xiàn)了局部成本iso-值、大圓軌跡10、以及分別由16a、 16b和16 c所標(biāo)記的通過(guò)計(jì)算而優(yōu)化的軌跡。
[0161] 與第一示例相反，在網(wǎng)格的每個(gè)節(jié)點(diǎn)P處的局部成本未圖示出穿過(guò)節(jié)點(diǎn)P的、在點(diǎn)A 與B之間的軌跡的成本，但是圖示了能夠從節(jié)點(diǎn)P返回至到達(dá)點(diǎn)B的軌跡的成本。成本表面表 示在到達(dá)點(diǎn)B處的最小值。該第二示例性的局部成本的計(jì)算使得在成本網(wǎng)格上直觀地視覺(jué) 化出能夠返回至到達(dá)點(diǎn)B的有利軌跡。
[0162] 從這些成本網(wǎng)格中，圖7a、7b和7c圖示了分別由17a、17b和17c標(biāo)記的、與iso-成本 線成直角的曲線相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前線。每個(gè)曲線從預(yù)先確定的出發(fā)點(diǎn)開始。因而，根據(jù)該方法的 一個(gè)選項(xiàng)，成本網(wǎng)格的顯示的步驟370包括子步驟，其包括確定并呈現(xiàn)與成本網(wǎng)格上的iso-成本線成直角的當(dāng)前線。可以看出：氣象條件影響的增加(也就是說(shuō)，加權(quán)系數(shù)w的值增加） 使得能夠識(shí)別出不同于大圓軌跡的當(dāng)前線。
[0163] 這個(gè)第二示例性局部成本C2計(jì)算的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，其使得點(diǎn)A與B之間的優(yōu)化軌 跡的計(jì)算簡(jiǎn)化。通過(guò)梯度方法的軌跡計(jì)算能夠例如容易被實(shí)施。
[0164] 另一個(gè)圖形化呈現(xiàn)的變體是采用彩色圖像的形式來(lái)圖形化地呈現(xiàn)成本網(wǎng)格。
[0165] 之前所述的第一實(shí)施方案包括從公式(3)尋求僅優(yōu)化飛行時(shí)間的軌跡。該方法的 第二實(shí)施方案包括尋求連接至飛行時(shí)間的成本與燃料的成本之間的折衷。按照慣例，航線 利用加權(quán)系數(shù)(其被稱作為"成本指數(shù)"），使得能夠通過(guò)表示對(duì)于這種折衷的搜索來(lái)計(jì)算每 個(gè)行程的最小成本。
[0166] 更具體地，對(duì)于一條航線的飛行的操作成本可以由以下公式來(lái)表示：
[0167] D0C = Pc*c+Pt*t+Cf
[0168] 其中，D0C(Direct Operating Cost)表示直接操作成本，Pc表示燃料的價(jià)格，c表 示步驟的消耗，Pt表示飛行的每小時(shí)成本，t表示有關(guān)步驟的飛行時(shí)間，以及Cf表示固定成 本。
[0169] 最小化飛行成本意味著最小化可變成本，也就是說(shuō)：
[0170] Pc*c+Pt*t
[0171] 由于燃料的價(jià)格是固定的，并且在加滿飛行器的油箱時(shí)確定出，所以要優(yōu)化的成 本函數(shù)可以由以下關(guān)系來(lái)表示：
[0172]
[0173]因而，成本指數(shù)系數(shù)(Cl)被限定為：
[0174]
[0175] 成本指數(shù)將時(shí)間成本與燃料成本相關(guān)聯(lián)。其根據(jù)經(jīng)濟(jì)策略而由每個(gè)航線確定出。 該系數(shù)CI廣泛用于航空行業(yè)中。成本指數(shù)的值具體包括在性能計(jì)算中所考慮的、管理系統(tǒng) FMS的輸入數(shù)據(jù)。在本文檔以下中，命名"成本標(biāo)準(zhǔn)"、CI或者成本指數(shù)是等價(jià)的，并且根據(jù)公 式(8)表示系數(shù)。
[0176] 第二實(shí)施方案使得能夠根據(jù)成本指數(shù)來(lái)參數(shù)化局部成本；因此，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的 局部成本值與航線的策略相匹配。成本值依賴于氣象條件。
[0177] 可以寫入以每海里的千克數(shù)所表示的瞬時(shí)成本，其從已經(jīng)呈現(xiàn)的公式(7)開始，采 用以下的形式：
[0178]
[0179] 其中：
[0180] _GS，Ground Speed的縮寫，表示對(duì)地速度(也就是說(shuō)，對(duì)空速度加上風(fēng)速），
[0181] -SR，Specific Range的縮寫，表示特定的動(dòng)作半徑(也就是說(shuō)，每單位燃料所行進(jìn) 的距離，以NM/kg或者NM/公噸表示）。
[0182]該公式與僅考慮了 GS用于成本τ的計(jì)算的第一實(shí)施方案的公式(5)相比。
[0183]特定動(dòng)作半徑SR可以采用以下形式來(lái)表示：
[0184]
[0185] 其中，F(xiàn)F表示每小時(shí)的燃料流動(dòng)速率。
[0186] 這里不再詳細(xì)地描述這些對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的概念。
[0187] 因而，在根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實(shí)施方案中，優(yōu)化點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的軌跡的成本 意味著最小化以下數(shù)學(xué)函數(shù)：
[0188]
[0189]
[0190]
[0191] Cl:由飛行員或者系統(tǒng)輸入，并且由航線來(lái)確定，
[0192] FF:每小時(shí)的燃料流動(dòng)速率，
[0193] 并且，如之前：
[0194] GS:飛行器的對(duì)地速度，
[0195] TAS:依據(jù)溫度T的飛行器的對(duì)空速度，
[0196] Wind:風(fēng)矢量，
[0197] d:對(duì)地速度與對(duì)空速度之間的角度，
[0198] w:對(duì)地速度與風(fēng)矢量之間的角度，
[0199] γ :空氣的等熵系數(shù)，以及R:理想氣體常數(shù)，
[0200] Mach:由飛行員輸入的或者由飛行管理系統(tǒng)確定出的相對(duì)速度。
[0201] τ:這里以kg/m為單位進(jìn)行測(cè)量，
[0202] 從公式（11)中，計(jì)算出τ4Ρτ2(以kg/m為單位）。
[0203] ^對(duì)應(yīng)于在考慮點(diǎn)P處的風(fēng)Wind和溫度T的情況下的瞬時(shí)成本值，并且12對(duì)應(yīng)于在 考慮節(jié)點(diǎn)P的海拔處零風(fēng)(對(duì)地速度等于對(duì)空速度)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溫度的情況下的瞬時(shí)成本 值：
[0204]
[0205]
[0206] Mach(P)是由飛行員輸入的或者由飛行管理系統(tǒng)確定出的在點(diǎn)P處的相對(duì)速度。
[0207] FF (P)是在點(diǎn)P處的每小時(shí)的燃料流動(dòng)速率。這兩個(gè)量由在P點(diǎn)的系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有技 術(shù)已知的方法計(jì)算出（通過(guò)調(diào)用飛行器性能數(shù)據(jù)）。
[0208] 角度w和d的值從圖3中所示的矢量等式中確定出。
[0209] 如在第一實(shí)施方案中，在成本網(wǎng)格的每個(gè)節(jié)點(diǎn)P處，該方法從根據(jù)^和12的計(jì)算所 獲得的f中確定出局部成本Ci。。，例如Cl和/或C2。針對(duì)第一實(shí)施方案所描述的全部的計(jì)算和 圖形化表示變體應(yīng)用于第二實(shí)施方案，僅用于計(jì)算τ#Ρτ 2的方法不同。
[0210] -種飛行管理系統(tǒng)，其旨在根據(jù)軌跡成本來(lái)確定出發(fā)點(diǎn)(A)與到達(dá)點(diǎn)(B)之間的改 進(jìn)軌跡，該系統(tǒng)包括飛行管理計(jì)算機(jī)和旨在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)代碼的行，所述計(jì)算機(jī) 代碼的行包括能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)航輔助方法的計(jì)算步驟的指令。
[0211]這個(gè)新穎的功能可以合并在飛行管理系統(tǒng)中，以提高或優(yōu)化飛行中的軌跡。
[0212] 根據(jù)最后一個(gè)方面，本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，計(jì)算機(jī)程序包括代碼指令，使得 能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。
[0213] 該方法能夠以硬件和/或軟件元件來(lái)實(shí)施。
[0214] 該方法可以適用于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0215] 該方法可以在能夠使用一個(gè)或多個(gè)專用電路或者通用電路的系統(tǒng)上實(shí)施。
[0216] 根據(jù)本發(fā)明的方法的技術(shù)可以在執(zhí)行包括一系列指令的程序的可重復(fù)編程計(jì)算 機(jī)器(例如，處理器或者微控制器)上執(zhí)行，或者在專用計(jì)算機(jī)器(例如，諸如FPGA或者ASIC 的一組邏輯門、或者任意的其它硬件模塊)上執(zhí)行。
[0217] 根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的不同模塊能夠在同一個(gè)處理器上或者同一個(gè)的電路上實(shí)施， 或者分布在若干個(gè)處理器或者若干個(gè)電路上。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的模塊包括包含有處理器 的計(jì)算裝置。
[0218] 對(duì)計(jì)算機(jī)程序的參考不限制于運(yùn)行在單個(gè)主機(jī)上的應(yīng)用程序，所述計(jì)算機(jī)程序在 運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行之前所述的功能中的任意一個(gè)。相反地，這里使用通常的意義下的術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī) 程序和軟件，來(lái)表示可以用于對(duì)一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)行編程，以實(shí)施這里所述技術(shù)的方面 的任意類型的計(jì)算機(jī)代碼（例如，應(yīng)用軟件、固件、微代碼、或者任意其它形式的計(jì)算機(jī)指 令)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種導(dǎo)航輔助方法(300)，其由飛行管理系統(tǒng)執(zhí)行并且旨在根據(jù)軌跡成本來(lái)確定出 發(fā)點(diǎn)(A)與到達(dá)點(diǎn)(B)之間的改進(jìn)軌跡，該方法包括如下的步驟： -在預(yù)先確定維度并且包括出發(fā)點(diǎn)(A)和到達(dá)點(diǎn)（B)的區(qū)域（12)內(nèi)確定節(jié)點(diǎn)(P)的網(wǎng)格 的步驟(310)， -加載在所述節(jié)點(diǎn)(P)處的氣象數(shù)據(jù)00的步驟(320)， -針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)(P)，從第一瞬時(shí)成本(τ1)和第二瞬時(shí)成本(τ2)中確定出平均瞬時(shí)成本 C f )的步驟(330)，其中，第一瞬時(shí)成本(τ1)是在考慮了加載的有關(guān)節(jié)點(diǎn)(Ρ)處的氣象數(shù)據(jù) (Μ)的情況下飛行器的對(duì)地速度的函數(shù)，第二瞬時(shí)成本（τ2)是在未考慮加載的氣象數(shù)據(jù)的 情況下飛行器的對(duì)地速度的函數(shù)， -確定穿過(guò)所述節(jié)點(diǎn)(Ρ)并且到達(dá)到達(dá)點(diǎn)(Β)的軌跡的長(zhǎng)度(/，a+b，b)的步驟(340)， -確定成本網(wǎng)格（13a，13b，13c，14a，14b，14c)的步驟(350)，該成本網(wǎng)格在網(wǎng)格的每個(gè) 節(jié)點(diǎn)(P)處分配從平均瞬時(shí)成本（f )和所述長(zhǎng)度中確定出的局部成本(Cidc，C1，C2)， -從所述成本網(wǎng)格中確定改進(jìn)軌跡(Ta)的步驟(360)， -將改進(jìn)軌跡(Ta，15a，15b，15c，16a，16b，16c)和/或成本網(wǎng)格圖形化地呈現(xiàn)給機(jī)組人 員的步驟(370)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，氣象數(shù)據(jù)(M)包括風(fēng)矢量和溫度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，局部成本(Cidc，C1，C2)等于所述平均 瞬時(shí)成本（f )與所述長(zhǎng)度（/，a+b，b)的乘積。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，對(duì)于局部成本(C1)的確定所考慮的 長(zhǎng)度(a+b)對(duì)應(yīng)于出發(fā)點(diǎn)(A)與所述節(jié)點(diǎn)(P)之間W及所述節(jié)點(diǎn)(P)與到達(dá)點(diǎn)(B)之間的大圓 距離之和。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，局部成本(C1)由W下公式來(lái)確定： C1 = f · (a+b) 其中： f;平均瞬時(shí)成本， a:點(diǎn)(A)與節(jié)點(diǎn)(P)之間的大圓距離， b:節(jié)點(diǎn)(P)與點(diǎn)(B)之間的大圓距離。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，對(duì)于局部成本(C2)的確定所考慮的 長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于所述節(jié)點(diǎn)(P)與到達(dá)點(diǎn)(B)之間的大圓距離化）。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，局部成本(C2)由W下公式來(lái)確定： C2 =' f b 其中： f:平均瞬時(shí)成本， b:節(jié)點(diǎn)(P)與點(diǎn)(B)之間的大圓距離。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，根據(jù)W下公式，利用預(yù)先確 定的加權(quán)系數(shù)(W)，將平均瞬時(shí)成本(^)限定為第一瞬時(shí)成本和第二瞬時(shí)成本的加權(quán)和，預(yù) 先確定的加權(quán)系數(shù)使得能夠在平均瞬時(shí)成本的計(jì)算中將氣象數(shù)據(jù)(M)的影響用參數(shù)表示： f二w-rl +口_w) γ2 f;平均瞬時(shí)成本， W:在0與1之間的加權(quán)系數(shù)， τι:第一瞬時(shí)成本， Τ2:第二瞬時(shí)成本。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，從簡(jiǎn)化的瞬時(shí)成本公式中 確定出在所述節(jié)點(diǎn)(Ρ)處的第一瞬時(shí)成本(τι)和第二瞬時(shí)成本(Τ2)的計(jì)算：其中： GS:飛行器的對(duì)地速度， TAS:依據(jù)溫度Τ的飛行器的對(duì)空速度， Wind:風(fēng)矢量， d:對(duì)地速度與對(duì)空速度之間的角度， a:對(duì)地速度與風(fēng)矢量之間的角度， W及其中，第一瞬時(shí)成本(τι)是利用對(duì)空速度W及包括在節(jié)點(diǎn)(P)處確定出的風(fēng)矢量和 溫度的氣象條件，由所述簡(jiǎn)化的公式來(lái)確定的，并且所述第二瞬時(shí)成本(Τ2)是利用節(jié)點(diǎn)(Ρ) 處的零風(fēng)矢量、標(biāo)準(zhǔn)溫度W及等于預(yù)先確定對(duì)空速度的對(duì)地速度，由所述簡(jiǎn)化的公式來(lái)確 定的。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，從一般瞬時(shí)成本公式中確 定出在所述節(jié)點(diǎn)(Ρ)處的第一瞬時(shí)成本(τι)和第二瞬時(shí)成本(Τ2)的計(jì)算： 其中：FF:每小時(shí)的燃料流動(dòng)速率， CI:成本指數(shù)， GS:飛行器的對(duì)地速度， TAS:依據(jù)溫度Τ的飛行器的對(duì)空速度， Wind:風(fēng)矢量， d:對(duì)地速度與對(duì)空速度之間的角度， a:對(duì)地速度與風(fēng)矢量之間的角度， W及其中，第一瞬時(shí)成本(τι)是利用對(duì)空速度和包括在節(jié)點(diǎn)(P)處計(jì)算出的風(fēng)矢量和溫 度的氣象條件，由所述一般公式來(lái)確定的，并且所述第二瞬時(shí)成本(Τ2)是利用節(jié)點(diǎn)(Ρ)處的 零風(fēng)矢量、標(biāo)準(zhǔn)溫度和等于預(yù)先確定對(duì)空速度的對(duì)地速度，由所述一般公式來(lái)確定的。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，改進(jìn)軌跡由飛行管理系統(tǒng) 確定為在全部的軌跡之中最小化局部成本的軌跡。12. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，改進(jìn)軌跡由機(jī)組人員從 成本網(wǎng)格的圖像化呈現(xiàn)中確定出。13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，成本網(wǎng)格采用表面的形式 來(lái)圖形化地呈現(xiàn)。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，成本網(wǎng)格采用成本函數(shù)水 平曲線形式來(lái)圖形化地呈現(xiàn)。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法，其中，圖形化呈現(xiàn)步驟包括子步 驟，其包括確定并且呈現(xiàn)與成本網(wǎng)格（14a; 14b;14c)上的iso-成本線成直角的當(dāng)前線（17曰， 1 化，17c)。16. -種飛行管理系統(tǒng)，其旨在根據(jù)軌跡成本來(lái)確定出發(fā)點(diǎn)(A)與到達(dá)點(diǎn)（B)之間的改 進(jìn)軌跡，該系統(tǒng)包括飛行管理計(jì)算機(jī)和旨在所述計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)代碼的行，所述計(jì) 算機(jī)代碼的行包括能夠執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至15中的一項(xiàng)所述的導(dǎo)航輔助方法的計(jì)算步驟 的指令。17. -種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序包括代碼指令，其使得能夠執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要 求1至15中的任意一項(xiàng)所述的方法的步驟。
【文檔編號(hào)】G08G5/00GK105844969SQ201610059466
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日
【發(fā)明人】C·皮埃爾, M·勒默雷爾
【申請(qǐng)人】泰勒斯公司