[发明专利]分段恢复系统

说明书

通过提供存储的一组预定义恢复模式片段来预先计算飞行器自动驾驶系统的规划恢复轨迹(60)，该组恢复模式片段包括：模式1片段，用于对飞行器滑行进行建模；模式2片段，用于对飞行器执行机头高恢复进行建模；模式3片段，用于对飞行器执行机头低恢复进行建模；模式4片段，用于对飞行器执行仅油门恢复进行建模；以及模式5片段，用于对飞行器执行地形规避恢复进行建模。处理器基于飞行器的当前状态生成至少一个规划恢复轨迹(60)，其中处理器将预定义恢复模式片段(100)中的选定片段选择性地级联为序列，并使用该序列来生成所述规划轨迹(60)。

优先权要求

根据35U.S.C.§229(e)，本申请要求2018年8月27日递交的名称为“AircraftFlight Envelope Protection Framework”的美国临时申请No.62/723,194的优先权，其全部公开、附图和附录通过引用包括在此。

技术领域

本公开总体上涉及飞行器飞行包线保护系统，并且更具体地涉及使用轨迹配方来对潜在飞行器轨迹进行建模的飞行器飞行包线保护系统，该轨迹配方构建分段恢复策略，该分段恢复策略能够有效地处理一系列的不同恢复场景。

背景技术

本部分提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

飞行器被设计成关于飞行器的控制表面在一定的操作速度和载荷内操作。这些操作限制被称为飞行包线，在飞行包线之外可能会损坏飞行器或失去对飞行器的控制。此外，飞行器必须在飞行轨迹上操作，以避免与物体比如地面地形和其他飞行器碰撞。为了防止在飞行包线外操作或与其他物体碰撞，常规飞行器使用许多不相干的保护或安全系统，每个系统评估飞行器的各个方面，以确定飞行器是否在飞行包线外操作或是否有可能与地面或当前飞行路径上的其他物体碰撞。

这种飞行包线违规和碰撞违规都可被视为威胁，飞行员或自动驾驶系统需要能够避免这种威胁。通常，这是通过启动恢复轨迹来完成的，恢复轨迹使飞行器更靠近其操作包线的中心或最佳点，并远离地形危险。在现实的飞行条件下，飞行员或自动驾驶系统必须准备应对的威胁类型和严重性有很多不同的变化。因此，实际上不可能计算所有可能的选项。

发明内容

所公开的系统使用一种高效技术来预先计算规划恢复轨迹，该技术能够以模块化或分段的方式对各种不同的恢复方案进行建模。采用这种分段方法，系统首先解决了即时问题，然后继续处理下一个即时问题。例如，在机头高倒转情况下，处理器采用分段方法首先解决倒转问题，然后解决随之而来的机头低问题。以这种方式生成分段解决方案，该分段解决方案可信赖地解决了现有的恢复选项。

因此，在所公开的系统中，通过提供存储的一组预定义恢复模式分段来预先计算飞行器自动驾驶系统的规划恢复轨迹，该组预定义恢复模式分段包括：模式1分段，用于对飞行器滑行进行建模；模式2分段，用于对飞行器执行机头高恢复进行建模；模式3分段，用于对飞行器执行机头低恢复进行建模；模式4分段，用于对飞行器执行仅油门恢复进行建模；以及模式5分段，用于对飞行器执行地形规避恢复进行建模。处理器基于飞行器的当前状态生成至少一个规划恢复轨迹，其中处理器将预定义恢复模式分段中的所选分段选择性地级联为序列，并使用该序列来生成规划轨迹。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明所选实施方式，而不是所有可能的实现方式。因此，附图的特定选择无意限制本公开的范围。

图1是结合被编程为执行包线保护功能的步骤的处理器来示出威胁包线和轨迹坐标数据结构的框图；

图2是飞行器的示意图，可用于理解所公开的通用方案和动能模型使用的某些力矢量和角度；

图3是飞行器的示意图，可用于理解通用方案和动能模型使用的某些能量值，并且还示出具有示例性能量和物体威胁的规划轨迹；

图4是示出n维威胁空间与轨迹坐标空间(时空)之间关系的数据模型框图；