CN111596680A - 飞行器自动飞行控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种飞行器自动飞行方法和系统。该方法包括：确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量；确定所述侧向风速分量是否大于等于预定阈值；在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹模式；以及在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向模式。

Description

飞行器自动飞行控制方法和系统

技术领域

本公开涉及飞行器自动飞行控制方法和系统。

背景技术

当前，各种飞行器(例如，民用飞机等)一般都具有自动飞行系统。自动飞行系统可接收飞行员的手动设置、飞行管理系统发送的指令及相关传感器输入信号等，并据此来提供自动控制飞行器按设定的姿态、飞行路径、空速等进行飞行的能力。自动飞行系统人机交互设备一般向正、副飞行员提供对自动飞行控制系统的操作控制，并向其提供选择各种自动飞行系统功能的方法。自动飞行系统人机交互设备选择的功能和模式一般分为以下四部分：飞行导引管理、垂直导引、水平导引、速度控制。

一般而言，当飞行指引未接通，飞行员初始接通自动飞行或飞行指引模式失败时，飞行器将进入默认的滚转基本模式和俯仰基本模式。目前，飞行器都只能固定进入一种滚转和俯仰基本模式。

此外，当前飞行器的自动飞行系统飞行指引模式不判断侧风干扰。因而，在遇到较强的侧风干扰时，飞行员需要快速反应并进行模式切换操作，以将飞行器控制在一个安全的飞行轨迹，这显然存在较大的安全隐患并增加了飞行员的负担。

本公开针对但不限于上述诸多因素进行了改进。

发明内容

本公开提出了一种飞行器自动飞行控制系统和方法。本公开的技术方案可根据不同环境条件来使飞行器进入不同的基本模式以控制不同的目标值，例如在遇到较强侧风时自动切换为航迹模式，以达到更准确地控制飞行器的目的，减少不安全因素。

为此，本公开提出了两种滚转基本模式和两种俯仰基本模式，并通过耦合的方式，在遇到较强的侧风干扰时，飞行器初始接通自动飞行进入的基本模式是航迹保持模式和飞行航迹角保持模式；在无侧风或弱侧风情况下，进入的基本模式是航向保持模式和垂直速度模式，由此来控制不同的目标值保持飞行器飞行轨迹，以达到更精确地控制飞行器的目的。在遇到较强的侧风时，本公开的自动飞行模式将自动切换为航迹控制；侧风干扰消失时，则自动切换为航向控制，以便自动适应飞行环境，从而提高飞行安全性并降低飞行员的工作负担。

根据本公开的第一方面，提供了一种飞行器自动飞行方法，包括：确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量；确定所述侧向风速分量是否大于等于预定阈值；在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹模式；以及在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向模式。

根据一实施例，所述航迹模式包括航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式，所述航向模式包括航向保持模式和/或垂直速度模式，并且所述方法还包括：确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败；在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式；以及在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向保持模式和/或垂直速度模式。

根据另一实施例，所述方法还包括：在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使得飞行器的航迹和/或飞行航迹角不被改变；以及在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使得飞行器的航向和/或垂直速度不被改变。

根据又一实施例，所述航迹模式包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式，所述航向模式包括航向选择模式和/或垂直速度模式，并且所述方法还包括：确定所述飞行器以航向选择模式和垂直速度模式正常飞行；以及在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式；和/或确定所述飞行器以航迹选择模式和飞行航迹角选择模式正常飞行；以及在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式。

根据又一实施例，所述方法还包括：在所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航向目标值自动切换为改变航迹目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变垂直速度目标值自动切换为改变飞行航迹角目标值；以及在所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航迹目标值自动切换为改变航向目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变飞行航迹角目标值自动切换为改变垂直速度目标值。

根据又一实施例，所述预定阈值是预定的固定值。

根据又一实施例，所述预定阈值是根据以下各项中的至少一者来预先确定的并存储在查找表中：飞行器机型和/或飞行器总重量。

根据又一实施例，所述方法还包括根据所述飞行器的机型和/或总重量来从所述查找表中找出所述预定阈值。

根据又一实施例，所述方法还包括：持续监测所述侧向风速分量；以及基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换。

根据又一实施例，所述方法还包括：解析大气数据以获得风速；从惯性导航系统获取风向；以及基于所述风速和所述风向来确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量。

根据又一实施例，所述方法还包括：接收来自飞行员的模式切换指令；基于所述模式切换指令在航迹模式和航向模式之间切换；以及在执行切换之后，不再基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换，除非飞行员再次初始接通自动飞行模式。

根据本公开的第二方面，提供了一种飞行器自动飞行系统，包括：用于确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量的装置；用于确定所述侧向风速分量是否大于等于预定阈值的装置；用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹模式的装置；以及用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向模式的装置。

根据一实施例，所述航迹模式包括航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式，所述航向模式包括航向保持模式和/或垂直速度模式，并且所述系统还包括：用于确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置；所述用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹模式的装置在所述用于确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败时，使所述飞行器进入航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式；以及所述用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向模式的装置在所述用于确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败时，使所述飞行器进入航向保持模式和/或垂直速度模式。

根据另一实施例，所述系统还包括：用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使得飞行器的航迹和/或飞行航迹角不被改变的装置；以及用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使得飞行器的航向和/或垂直速度不被改变的装置。

根据又一实施例，所述航迹模式包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式，所述航向模式包括航向选择模式和/或垂直速度模式，并且所述系统还包括：用于确定所述飞行器以航向选择模式和垂直速度模式正常飞行的装置；以及用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式的装置；和/或用于确定所述飞行器以航迹选择模式和飞行航迹角选择模式正常飞行的装置；以及用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式的装置。

根据又一实施例，所述系统还包括：用于在所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航向目标值自动切换为改变航迹目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变垂直速度目标值自动切换为改变飞行航迹角目标值的装置；以及用于在所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航迹目标值自动切换为改变航向目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变飞行航迹角目标值自动切换为改变垂直速度目标值的装置。

根据又一实施例，所述预定阈值是预定的固定值。

根据又一实施例，所述预定阈值是根据以下各项中的至少一者来预先确定的并存储在查找表中：飞行器机型和/或飞行器总重量。

根据又一实施例，所述系统还包括用于根据所述飞行器的机型和/或总重量来从所述查找表中找出所述预定阈值的装置。

根据又一实施例，所述系统还包括：用于持续监测所述侧向风速分量的装置；以及用于基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换的装置。

根据又一实施例，所述系统还包括：用于解析大气数据以获得风速的装置；用于从惯性导航系统获取风向的装置；以及用于基于所述风速和所述风向来确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量的装置。

根据又一实施例，还包括：用于接收来自飞行员的模式切换指令的装置；用于基于所述模式切换指令在航迹模式和航向模式之间切换的装置；以及用于在执行切换之后，不再基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换，除非飞行员再次初始接通自动飞行模式的装置。

根据本公开的第三方面，提供了一种飞行器，包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行根据本公开的第一方面所述的方法。

各方面一般包括如基本上在本文参照附图所描述并且如通过附图所解说的方法、装备、系统、计算机程序产品和处理系统。

前述内容已较宽泛地勾勒出根据本公开的示例的特征和技术优势以使下面的详细描述可以被更好地理解。附加的特征和优势将在此后描述。所公开的概念和具体示例可容易地被用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。此类等效构造并不背离所附权利要求书的范围。本文所公开的概念的特性在其组织和操作方法两方面以及相关联的优势将因结合附图来考虑以下描述而被更好地理解。每一附图是出于解说和描述目的来提供的，且并不定义对权利要求的限定。

附图说明

为了能详细理解本公开的以上陈述的特征所用的方式，可参照各方面来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中解说。然而应该注意，附图仅解说了本公开的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为本描述可允许有其他等同有效的方面。不同附图中的相同附图标记可标识相同或相似的元素。

图1是根据本公开的一实施例的示例飞行器自动飞行控制方法的流程图；

图2是根据本公开的一实施例的示例飞行器自动飞行控制系统的示意图；

图3是根据本公开的一实施例的示例侧向风速的示意图；

图4-14是包括根据本公开的各实施例的示例飞行器自动飞行控制系统的飞行器的驾驶舱显示器截图和人机交互设备截图；以及

图15是根据本公开的一实施例的示例飞行器的示意图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文中所描述的概念的仅有的配置。本详细描述包括具体细节以提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。

如图1所示，其示出了根据本公开的一实施例的示例飞行器自动飞行控制方法100的流程图。下面将结合图4-14来描述本公开的方法100。图4-14是包括根据本公开的各实施例的示例飞行器自动飞行控制系统的飞行器的驾驶舱显示器截图和人机交互设备截图。

参考图1，在框110，方法100可包括确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量。例如，如图3所示，其示出了根据本公开的一实施例的风速的侧向分量的示意图。在图3中，飞行器经历侧风，该侧风通过相对于机体中心线进行矢量分解可得到该侧风的侧向分量。

在一实施例中，侧风的风速和风向是通过各种传感器来获得的。例如，方法100还可包括解析大气数据以获得风速以及从惯性导航系统获取风向。随后，方法100可基于所得到的风速和风向来确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量。

继续参考图1，在框120，方法100可包括确定侧向风速分量是否大于等于预定阈值。在一实施例中，预定阈值可以是预定的固定值，例如1节等等。

在另一实施例中，预定阈值是根据飞行器机型和/或飞行器总重量中的至少一者来预先确定的并存储在查找表中。在该实施例中，方法100还可包括根据飞行器的机型和/或总重量来从查找表中找出相应的预定阈值。

如果侧向风速分量大于等于所述预定阈值，则方法100进至框130，在此使飞行器进入航迹模式；并且如果侧向风速分量小于所述预定阈值，则方法100进至框140，在此使飞行器进入航向模式。

在一实施例中，航迹模式可包括航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式，所述航向模式可包括航向保持模式和/或垂直速度模式。在该实施例中，方法100还可包括确定飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败。例如，飞行器的飞行指引仪可能故障或出于其他原因失败，或者飞行指引模式未接通且飞行员通过人机交互设备初始接通自动飞行模式。在该实施例中，方法100可例如通过检测飞行指引仪的状态和自动飞行模式开关的状态来确定飞行器在飞行指引未接通时初始接通自动飞行模式或者飞行指引模式失败。

当确定飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式时，或者当确定飞行指引模式失败时，并且方法100可包括在侧向风速分量大于等于预定阈值时，使飞行器进入航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式；以及在侧向风速分量小于预定阈值时，使飞行器进入航向保持模式和/或垂直速度模式。

进一步在该实施例中，方法100还可包括在侧向风速分量大于等于预定阈值时，使得飞行器的航迹和/或飞行航迹角不被改变；以及在侧向风速分量小于预定阈值时，使得飞行器的航向和/或垂直速度不被改变。例如，在侧向风速分量大于等于预定阈值时，可忽略对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航迹和/或飞行航迹角的旋钮的操纵，从而飞行器的航迹和/或飞行航迹角不被改变；在侧向风速分量小于预定阈值时，可忽略对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和/或垂直速度的旋钮的操纵，从而飞行器的航向和/或垂直速度不被改变。

参考图4-8，其示出了与上述方法步骤相关的各示例飞行器显示器截图和人机交互设备截图。

例如，当飞行指引未接通飞行器初始接通自动驾驶时或者飞行指引模式失效时，飞行指引仪上水平方向保持飞行器当前航向/航迹，俯仰方向保持当前垂直速度/飞行航迹角。例如，图4和图5分别示出了根据本公开的一实施例的飞行器的主飞行显示器和导航显示器上的自动飞行系统航向/航迹的截图。

在另一示例中，飞行指引指令杆分为两种形式：

飞行姿态指引指令杆，用于在姿态控制中提供俯仰和滚转指令。图6示出了根据本公开的一实施例的示例飞行姿态指引指令杆在飞行器的显示器上的屏幕截图。例如，在图6中可以看到俯仰和滚转指令杆被显示在飞行器的显示器上；以及

飞行航迹指引指令杆，用于在航迹控制中提供飞行航迹角和航迹指令。图7示出了根据本公开的一实施例的示例飞行航迹指引指令杆在飞行器的显示器上的屏幕截图。例如，在图7中可以看到航迹指引指令杆和航迹矢量被显示在飞行器的显示器上。

在一示例中，当飞行器初始接通自动驾驶时或者飞行指引模式失败时，并且在有较强侧风干扰的环境下(例如，侧向风速分量大于等于预定阈值)，飞行器将进入航迹模式(例如航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式)。此时，图4和图5将改为显示为“TRK”航迹，并且飞行指引指令杆为图7所示的飞行指引指令杆。

在飞行器进入航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式后，图8(其示出了飞行器自动飞行系统的人机交互设备的示例截图)中的AP按钮点亮，LCD显示窗口显示TRK和FPA，并且对图8中所示出的相应旋钮的调整将被忽略，从而不能改变飞行器的航迹或飞行航迹角。

在另一示例中，当飞行器初始接通自动驾驶时或者飞行指引模式失败时，并且在无侧风干扰或有较弱侧风干扰的环境下(例如，侧向风速分量小于预定阈值)，飞行器将进入航向模式(例如，航向保持模式和/或垂直速度模式)。此时，图4和图5中将改为显示为“HDG”航向，飞行指引指令杆为图6所示的飞行指引指令杆。

在飞行器进入航向保持模式和/或垂直速度模式后，图8中的AP按钮点亮，LCD显示窗口显示HDG和VS，并且对图8中所示出的相应旋钮的调整将被忽略，从而不能改变飞行器的航向或垂直速度。

在另一实施例中，航迹模式包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式，航向模式包括航向选择模式和/或垂直速度模式。在该实施例中，方法100还可包括：确定飞行器以航向选择模式和垂直速度模式正常飞行；以及在侧向风速分量大于等于预定阈值时，使飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式。作为替换或补充，方法100还可包括确定飞行器以航迹选择模式和飞行航迹角选择模式正常飞行；以及在侧向风速分量小于预定阈值时，使飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式。

进一步根据该实施例，方法100还可包括在飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航向目标值自动切换为改变航迹目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变垂直速度目标值自动切换为改变飞行航迹角目标值；以及在飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航迹目标值自动切换为改变航向目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变飞行航迹角目标值自动切换为改变垂直速度目标值。

例如，在飞行器以航向选择模式和垂直速度模式正常飞行时，在遇到较强的侧风(例如，侧向风速分量大于等于预定阈值)后，将自动切换为航迹模式(例如航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式)，以抵消侧风影响，避免飞行员意识不到风险，保证飞行安全。而在无侧风或弱侧风(例如，侧向风速分量小于预定阈值)时，自动切换为航向模式，以准确控制飞行器。

例如，假定当前模式为航向模式(例如，包括航向选择模式和/或垂直速度模式)，在飞行器遇到较强侧风的情况下(例如，检测到侧向风速分量大于等于预定阈值)，自动飞行模式将自动切换为航迹模式；当该较强侧风消失时(例如，检测到侧向风速分量小于预定阈值)，飞行器自动切换为航向模式，以准确控制飞行器。

下面将结合图9-14更详细地描述本公开的各实施例。

在一实施例中，当飞行器在有较强侧风干扰的环境下(例如，侧向风速分量大于等于预定阈值)，初始接通自动飞行或飞行指引模式失败时，将进入航迹模式(例如，包括航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式)。此时，主飞行显示器将显示航迹(如图9上部截图所示，其示出了航迹)，而导航显示器也将显示航迹(如图10上部截图所示，其示出了航迹)。在该实施例中，图11中所示的AP按钮1点亮，航向/航迹指示窗口的字符窗口2将显示“TRK”，航向/航迹指示窗口的数字窗口4将显示为空白，垂直速度/飞行航迹角窗口的字符窗口3将显示为“FPA”，垂直速度/飞行航迹角窗口的数字窗口5将显示为空白，对航向/航迹旋钮6进行旋转将无法改变航迹目标值，并且拨动飞行航迹角/垂直速度滚轮7将无法改变飞行航迹角目标值。

在另一实施例中，当飞行器在无侧风干扰或弱侧风干扰的环境下(例如，侧向风速分量小于预定阈值)，初始接通自动飞行或飞行指引模式失败时，将进入航向模式(例如，包括航向保持模式和/或垂直速度模式)。此时，主飞行显示器将显示航向(如图9下部截图所示，其示出了航向)，而导航显示器也将显示航向(如图10下部截图所示，其示出了航向)。在该实施例中，图11所示的AP按钮1点亮，航向/航迹指示窗口的字符窗口2将显示“HDG”，航向/航迹指示窗口的数字窗口4将显示为空白，垂直速度/飞行航迹角窗口的字符窗口3将显示为“VS”，垂直速度/飞行航迹角窗口的数字窗口5将显示为空白，对航向/航迹旋钮6进行旋转无法改变航向目标值，并且拨动飞行航迹角/垂直速度滚轮7将无法改变垂直速度目标值。

在本公开的实施例中，当处于自动飞行模式中时，在遇到较强的侧风时(例如，侧向风速分量大于等于预定阈值)，自动飞行模式将自动切换为控制航迹；较强侧风消失时，自动切换为控制航向，以自动适应飞行环境，准确控制飞行器。

例如，在一示例实施例中，在飞行器以航向模式(例如，包括航向选择模式和/或垂直速度模式)正常飞行时，当遇到较强的侧风(例如，侧向风速分量大于等于预定阈值)后，将自动切换为航迹模式(例如，包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式)，以抵消侧风影响。此时，主飞行显示器将由显示航向目标自动切换为显示航迹目标(如图12中所示，主飞行显示器将从显示下部的航向目标改为显示上部的航迹目标)，并且导航显示器也将由航向目标自动切换为航迹目标(如图13中所示，导航飞行显示器将从显示下部的航向目标改为显示上部的航迹目标)。同时，图14中的航向/航迹选择按钮8和垂直速度/飞行航迹角按钮9仍然点亮，航向/航迹指示窗口的字符窗口2由显示“HDG”自动切换为显示“TRK”，航向/航迹指示窗口的数字窗口5由显示航向目标值自动切换为显示航迹目标值，垂直速度/飞行航迹角窗口的字符窗口3由显示“VS”自动切换为显示“FPA”，垂直速度/飞行航迹角窗口的数字窗口5由显示垂直速度目标值自动切换为显示飞行航迹角目标值，对航向/航迹旋钮6进行旋转将由改变航向目标值自动切换为改变航迹目标值，拨动飞行航迹角/垂直速度滚轮7将由改变垂直速度目标值自动切换为改变飞行航迹角目标值。

在另一示例实施例中，在飞行器以航迹模式(例如，包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式)正常飞行时，当无侧风或较弱的侧风干扰时(例如，侧向风速分量小于预定阈值)，将自动切换为航向模式(例如，包括航向选择模式和/或垂直速度模式)，以准确控制飞行器。此时，主飞行显示器将由显示航迹目标自动切换为显示航向目标(如图12中所示，主飞行显示器将从显示上部的航迹目标改为显示下部的航向目标)，导航显示器也将由显示航迹目标自动切换为显示航向目标(如图13中所示，主飞行显示器将从显示上部的航迹目标改为显示下部的航向目标)。同时，图14中的航向/航迹选择按钮8和垂直速度/飞行航迹角按钮9仍然点亮，航向/航迹指示窗口的字符窗口2由显示“TRK”自动切换为显示“HDG”，航向/航迹指示窗口的数字窗口5由显示航迹目标值自动切换为显示航向目标值，垂直速度/飞行航迹角窗口的字符窗口3由显示“FPA”自动切换为显示“VS”，垂直速度/飞行航迹角窗口的数字窗口5由显示飞行航迹角目标值自动切换为显示垂直速度目标值，对航向/航迹旋钮6进行旋转将由改变航迹目标值自动切换为改变航向目标值，拨动飞行航迹角/垂直速度滚轮7将由改变飞行航迹角目标值自动切换为改变垂直速度目标值。

在本公开的又一实施例中，方法100还可任选地包括持续监测侧向风速分量，以及基于侧向风速分量在航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式以及航向保持模式和/或垂直速度模式之间切换。

如以上结合图4-14所描述的，在一实施例中，方法100还可任选地包括在驾驶舱显示器上显示与飞行器的当前飞行模式有关的信息，所述信息包括航向、航迹、航向目标、航迹目标、飞行指引指令杆中的至少一者。

此外，在一实施例中，方法100还可包括：接收来自飞行员的模式切换指令；基于模式切换指令在航迹模式和航向模式之间切换；以及在执行切换之后，不再基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换，除非飞行员再次接通自动飞行模式。

例如，飞行员可以通过图14中所示的人机交互设备上的HDG-VS/TRK-FPA按钮来切换基本模式(例如，航迹模式、航向模式)和显示画面。

在该示例中，在当前模式为航迹模式(例如，包括航迹保持模式、飞行航迹角保持模式、航迹选择模式、和/或飞行航迹角选择模式，等等)的情况下，航向/航迹指示窗口的字符窗口2显示“TRK”，垂直速度/飞行航迹角窗口的字符窗口3显示“FPA”。此时，飞行员可按压图14中的HDG-VS/TRK-FPA按钮8，从而可手动将自动飞行模式切换为航向模式(包括航向选择模式、垂直速度模式，航向保持模式，等等)。此后，航向/航迹指示窗口的字符窗口2显示“HDG”，垂直速度/飞行航迹角窗口的字符窗口3显示“VS”。在该示例中，在飞行员手动切换基准和显示后，飞行器在遇到较强侧风的情况下，自动飞行系统将不会自动切换为航迹模式，直至下一次接通自动飞行。

下面参考图2，其示出了根据本公开的一实施例的示例飞行器自动飞行控制系统200的示意图。

如图2所示，飞行器自动飞行系统200可包括用于确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量的装置210，用于确定侧向风速分量是否大于等于预定阈值的装置220，用于在侧向风速分量大于等于预定阈值时，使飞行器进入航迹模式的装置230，以及用于在侧向风速分量小于预定阈值时，使飞行器进入航向模式的装置240。

在本公开的一实施例中，航迹模式包括航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式，航向模式包括航向保持模式和/或垂直速度模式，并且飞行器自动飞行系统200还可包括：用于确定飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置；用于在侧向风速分量大于等于预定阈值时，使飞行器进入航迹模式的装置在用于确定飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置确定飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败时，使所述器进入航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式；以及用于在侧向风速分量小于预定阈值时，使飞行器进入航向模式的装置在用于确定飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置确定飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败时，使飞行器进入航向保持模式和/或垂直速度模式。

在另一实施例中，飞行器自动飞行系统200还可包括用于在侧向风速分量大于等于预定阈值时，使得飞行器的航迹和/或飞行航迹角不被改变的装置；以及用于在侧向风速分量小于预定阈值时，使得飞行器的航向和/或垂直速度不被改变的装置。

在又一实施例中，航迹模式包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式，航向模式包括航向选择模式和/或垂直速度模式，并且飞行器自动飞行系统200还可包括：用于确定飞行器以航向选择模式和垂直速度模式正常飞行的装置；以及用于在侧向风速分量大于等于预定阈值时，使飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式的装置；和/或用于确定飞行器以航迹选择模式和飞行航迹角选择模式正常飞行的装置；以及用于在侧向风速分量小于预定阈值时，使飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式的装置。

在又一实施例中，飞行器自动飞行系统200还包括：用于在飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航向目标值自动切换为改变航迹目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变垂直速度目标值自动切换为改变飞行航迹角目标值的装置；以及用于在飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航迹目标值自动切换为改变航向目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变飞行航迹角目标值自动切换为改变垂直速度目标值的装置。

在又一实施例中，所述预定阈值是预定的固定值。

在又一实施例中，预定阈值是根据以下各项中的至少一者来预先确定的并存储在查找表中：飞行器机型和/或飞行器总重量。

在又一实施例中，飞行器自动飞行系统200还可包括用于根据所述飞行器的机型和/或总重量来从所述查找表中找出所述预定阈值的装置。

在又一实施例中，飞行器自动飞行系统200还可包括：用于持续监测所述侧向风速分量的装置；以及用于基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换的装置。

在又一实施例中，飞行器自动飞行系统200还可包括：用于解析大气数据以获得风速的装置；用于从惯性导航系统获取风向的装置；以及用于基于所述风速和所述风向来确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量的装置。

在又一实施例中，飞行器自动飞行系统200还可包括：用于接收来自飞行员的模式切换指令的装置；用于基于所述模式切换指令在航迹模式和航向模式之间切换的装置；以及用于在执行切换之后，不再基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换，除非飞行员再次初始接通自动飞行模式的装置。

图15是解说根据本公开的各方面的示例飞行器1500的示意图。如图所示，飞行器自动飞行系统1500包括处理器1505和存储器1510。存储器1510存储有计算机可执行指令，这些指令可由处理器1505执行来实现以上结合图1-14描述的方法和流程。

以上具体实施方式包括对附图的引用，附图形成具体实施方式的部分。附图通过说明来示出可实践的特定实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。此类示例可以包括除所示或所述的那些元件以外的元件。然而，还构想了包括所示或所述元件的示例。此外，还构想出的是使用所示或所述的那些元件的任何组合或排列的示例，或参照本文中示出或描述的特定示例(或其一个或多个方面)，或参照本文中示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)。

在所附权利要求书中，术语“包括”和“包含”是开放式的，也就是说，在权利要求中除此类术语之后列举的那些元件之外的元件的系统、设备、制品或过程仍被视为落在那项权利要求的范围内。此外，在所附权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标记，并且不旨在表明对它们的对象的数字顺序。

另外，本说明书中所解说的各操作的次序是示例性的。在替换实施例中，各操作可以按与附图所示的不同次序执行，且各操作可以合并成单个操作或拆分成更多操作。

以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。例如，可结合其他实施例来使用以上描述的示例(或者其一个或多个方面)。可诸如由本领域普通技术人员在审阅以上描述之后来使用其他实施例。摘要允许读者快速地确定本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上具体实施方式中，各种特征可以共同成组以使本公开流畅。然而，权利要求可以不陈述本文中公开的每一特征，因为实施例可以表征所述特征的子集。此外，实施例可以包括比特定示例中公开的特征更少的特征。因此，所附权利要求书由此被结合到具体实施方式中，一项权利要求作为单独的实施例而独立存在。本文中公开的实施例的范围应当参照所附权利要求书以及此类权利要求所赋予权利的等价方案的完整范围来确定。

Claims (21)

1.一种飞行器自动飞行方法，包括：

确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量；

确定所述侧向风速分量是否大于等于预定阈值；

在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹模式；以及

在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向模式。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航迹模式包括航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式，所述航向模式包括航向保持模式和/或垂直速度模式，并且所述方法还包括：

确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败；

在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式；以及

在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向保持模式和/或垂直速度模式。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使得飞行器的航迹和/或飞行航迹角不被改变；以及

在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使得飞行器的航向和/或垂直速度不被改变。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航迹模式包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式，所述航向模式包括航向选择模式和/或垂直速度模式，并且所述方法还包括：

确定所述飞行器以航向选择模式和垂直速度模式正常飞行；以及

在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式；

和/或

确定所述飞行器以航迹选择模式和飞行航迹角选择模式正常飞行；以及

在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航向目标值自动切换为改变航迹目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变垂直速度目标值自动切换为改变飞行航迹角目标值；以及

在所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航迹目标值自动切换为改变航向目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变飞行航迹角目标值自动切换为改变垂直速度目标值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定阈值是根据以下各项中的至少一者来预先确定并存储在查找表中：

飞行器机型和/或飞行器总重量。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括根据所述飞行器的机型和/或总重量来从所述查找表中找出所述预定阈值。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

持续监测所述侧向风速分量；以及

基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

解析大气数据以获得风速；

从惯性导航系统获取风向；以及

基于所述风速和所述风向来确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收来自飞行员的模式切换指令；

基于所述模式切换指令在航迹模式和航向模式之间切换；以及

在执行切换之后，不再基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换，除非飞行员再次初始接通自动飞行模式。

11.一种飞行器自动飞行系统，包括：

用于确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量的装置；

用于确定所述侧向风速分量是否大于等于预定阈值的装置；

用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹模式的装置；以及

用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向模式的装置。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述航迹模式包括航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式，所述航向模式包括航向保持模式和/或垂直速度模式，并且所述系统还包括：

用于确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置；

所述用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹模式的装置在所述用于确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败时，使所述飞行器进入航迹保持模式和/或飞行航迹角保持模式；以及

所述用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向模式的装置在所述用于确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败的装置确定所述飞行器在飞行指引未接通并初始接通自动飞行模式，或者确定飞行指引模式失败时，使所述飞行器进入航向保持模式和/或垂直速度模式。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括：

用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使得飞行器的航迹和/或飞行航迹角不被改变的装置；以及

用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使得飞行器的航向和/或垂直速度不被改变的装置。

14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述航迹模式包括航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式，所述航向模式包括航向选择模式和/或垂直速度模式，并且所述系统还包括：

用于确定所述飞行器以航向选择模式和垂直速度模式正常飞行的装置；以及

用于在所述侧向风速分量大于等于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式的装置；

和/或

用于确定所述飞行器以航迹选择模式和飞行航迹角选择模式正常飞行的装置；以及

用于在所述侧向风速分量小于所述预定阈值时，使所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式的装置。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括：

用于在所述飞行器进入航迹选择模式和/或飞行航迹角选择模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航向目标值自动切换为改变航迹目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变垂直速度目标值自动切换为改变飞行航迹角目标值的装置；以及

用于在所述飞行器进入航向选择模式和/或垂直速度模式后，对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的航向和航迹的旋钮的操纵将由改变航迹目标值自动切换为改变航向目标值，并且对飞行器自动飞行系统的人机交互设备上的用于改变飞行器的飞行航迹角/垂直速度滚轮的操纵将由改变飞行航迹角目标值自动切换为改变垂直速度目标值的装置。

16.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述预定阈值是根据以下各项中的至少一者来预先确定的并存储在查找表中：

飞行器机型和/或飞行器总重量。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括用于根据所述飞行器的机型和/或总重量来从所述查找表中找出所述预定阈值的装置。

18.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

用于持续监测所述侧向风速分量的装置；以及

用于基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换的装置。

19.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

用于解析大气数据以获得风速的装置；

用于从惯性导航系统获取风向的装置；以及

用于基于所述风速和所述风向来确定垂直于飞行器机体方向的侧向风速分量的装置。

20.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

用于接收来自飞行员的模式切换指令的装置；

用于基于所述模式切换指令在航迹模式和航向模式之间切换的装置；以及

用于在执行切换之后，不再基于所述侧向风速分量在航迹模式和航向模式之间切换，除非飞行员再次初始接通自动飞行模式的装置。

21.一种飞行器，包括：

处理器；以及

被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1-10中的任一项所述的方法。

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