[发明专利]在优化飞行器的运行成本方面辅助飞行器的飞行管理的方法和系统

说明书

本发明涉及在优化飞行器的运行成本方面辅助飞行器的飞行管理的方法和系统。该方法计算在点P的离散集合上，沿着计划的参考飞行轨迹，在各个高度处的局部运行成本函数CF，点P形成二维网格，在二维网格中计划的竖直参考飞行轨迹发生变化，根据在局部点P处预测的飞行器数据和环境数据，在每个点P处局部地计算局部成本函数。对于网格的每个点P，确定包括点P的邻域，并将颜色K与该邻域相关联，利用预定的双射查找变换，颜色K取决于局部成本函数的值。显示由彩色邻域形成的彩色网格。该方法在机载飞行管理航空电子系统中、在EFB类型的机载平板电脑中、在与机载飞行管理系统交互的操作员的地面工具中，或通过分布在这三种类型的系统上实现。

技术领域

本发明涉及一种在优化飞行器的运行成本方面辅助飞行器的飞行管理的方法和系统。

本发明特别涉及一种显示器，该显示器用于在预测运行成本方面帮助飞行器的机组人员作出与飞行器的飞行管理有关的决定。

本发明的领域是位于飞行器上或位于地面上的机载航空电子系统中的飞行管理(诸如飞行管理系统FMS)和/或“非航空电子”或“开放”管理系统(诸如电子飞行包或其他平板电脑或计算机)的领域，更具体地，是与这些计算机进行的人机交互的领域。

背景技术

航空电子系统，诸如飞行管理系统FMS，已经能够计算飞行器位置和消耗量的预测。其他机载系统，诸如EFB，尽管不太可靠，但是能够以更大的容量和更少的安全性和认证限制进行类似的计算。

飞行器的机组人员的工作需要对燃料管理策略作出明智的决定，以满足安全需求，例如采取遵守法定燃料裕度以及降低飞行成本和污染物排放的形式。

一般而言，旨在辅助飞行器机组人员作出与选择竖直轨迹有关的决定，以便允许优化飞行器的飞行运行成本。

如今，在巡航时，诸如飞行管理系统FMS的机载系统具有这样的功能，其允许在降低飞行成本和污染物排放方面与法定裕度一致的优化形式。这些功能涉及确定最优飞行马赫数以及计算最优高度，所述最优飞行马赫数取决于飞行器状态和机组人员输入的成本指数。

当前使用的功能的局限性主要在于它们是对局部范围的优化。因此，在给定的时间，这些功能在于向机组人员提供飞行器应该飞行的高度以使其飞行成本最小，以及使飞行器保持最优巡航速度。

然而，这些现有的功能并没有考虑到这样的事实：导致该结果的计算条件(具体地，气象条件)是可变的，并且由于与这些条件有关的参数随时间变化，也由于飞行器的运动，导致该结果的计算条件在飞行过程中变化。因此一旦作出决定，在使新高度最优的条件下，有必要飞行最短时间以吸收爬升所需的过度消耗。例如，如果当前的飞行高度层是“FL310”并且如果飞行管理系统指示最优飞行高度层是“FL340”，则飞行员没有关于该信息有效的时间长度的信息。如果机组人员决定遵循这一指示，但在十分钟后遇到最终不利的有害条件，那么在飞行器爬升期间就会白白地过度消耗燃料。因此，根据当前的现有技术，作出决定遵循还是不遵循这一指示是对在所指示的最优高度飞行的预期收益和爬升到这个高度所需燃料的过度消耗之间的权衡结果的博弈。

此外，尽管目前存在已知的方法，例如专利US 9290262B2中描述的方法，其使得可以在预测气象环境中计算较低成本的轨迹，但它们被设计为用于飞行计划阶段。这些方法的问题主要在于这一计划阶段无法预见的突发事件(例如封闭的空域或干扰的交通)可能突然发生，并阻止飞行器按照计划的最优轨迹飞行。

技术问题在于，降低机组人员为了优化飞行器的飞行运行成本而在作出决定改变飞行高度层时进行的博弈的风险，相对于气象条件或其他环境条件突然变化所固有的变化，损失或者增加决定的相关性和利益。

因此，技术问题在于提供一种用于辅助飞行器的飞行管理的方法和系统，其改进了为优化飞行器的飞行运行成本(特别是其燃料消耗)而作出的决定的相关性。

发明内容