CN112394747B - 用于选择飞行航段上的备降机场的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于选择飞行航段上的备降机场的方法，该方法包括步骤：基于当前航段的飞行计划筛选多个候选备降机场；将多个候选备降机场划分为返航区域备降机场和待飞区域备降机场；根据飞机的飞行参数、当前位置和风力参数、以及候选备降机场的位置信息和风力参数，计算自当前位置飞行至各个候选备降机场的距离、所需飞行时长和燃油消耗；分别在返航区域和待飞区域备降机场中选取飞行时长最短的备降机场；提供相关的备降机场信息，包含飞行时长和燃油消耗。本发明能够准确地自动选取最优的备降机场选择并提供给飞行员足够直观且全面的提示，从而使得飞行员得以以便捷简单的操作方式即可容易地做出最优的备降选择。

Description

用于选择飞行航段上的备降机场的方法

技术领域

本发明涉及飞机的机载飞行管理系统(简称为FMS)及其备降辅助功能，尤其涉及一种用于选择飞行航段上的备降机场的方法。

背景技术

飞行管理系统(FMS)是一种能够辅助机组人员完成从起飞到着陆各项任务的系统，其能够管理、监视和自动操纵飞机，支持飞机全航程的自动飞行。FMS能够综合机上传感器数据，计算飞机当前位置、速度、航向等信息，保证飞机稳定地飞行在飞行计划规定的航路上。FMS的引入可以有效降低机组人员的工作负担、提高飞机自动水平，保证飞机最优化地完成各项飞行任务。此外，机组人员可以根据实际需要，在飞行过程中利用FMS修改飞行计划，更改目的地机场或者飞行航路。

目前的飞行管理系统用于辅助备降的功能主要有：1)距离最近机场(即NearestAirports)；2)等时点(即Equal Time Point或者Equi-Time Point)。距离最近机场是FMS根据飞机当前位置，计算离飞机最近的机场，一般在飞管操作页面获取相关信息。

等时点是FMS根据两个选定备降机场的位置在飞行计划航路上确定的一个虚拟航路点，从等时点到达这两个备降机场的时间是相同的。等时点频繁应用于长航程飞行，特别是越洋航线。等时点的确定可以由航空公司地面运营中心在飞机起飞前计算得到，再告知机组人员，或者通过机载FMS根据选定备降机场的实时情况进行确定。等时点的位置信息是在飞行过程中遇到紧急情况(如乘客病急和系统故障)时，飞机需要进行及时备降的重要参数，可以辅助机组人员以最短时间到达备降机场。此外，等时点功能还是飞机延程运营(ETOPS)的重要组成部分。

然而，上述现有飞行管理系统的备降辅助功能尚存在以下不足之处：距离最近机场在不少实际情形下并非是时间上最快能到达的备降机场；基于等时点的方案一般需要航司提前给定或者飞行员手动输入一些参数或信息，或者需要飞行员在飞行管理系统的相关界面下进行诸如点选等操作，因而不够便利且飞行员操作负担相对较大；给予飞行员的提示不够直观、便捷。

因此，亟需提供一种新的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，以至少部分地缓解或解决现有解决方案存在的上述问题和缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的飞行管理系统的备降辅助功能无法准确地自动选取时间上最优的备降机场，部分参数或信息依赖于航司提前给定或者飞行员的手动输入或操作因而所需操作较为不便且飞行员工作负担较大，以及给予机组人员的提示信息不够直观及全面的缺陷，提出一种新的用于选择飞行航段上的备降机场的方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特点在于，所述方法包括以下步骤：

基于当前航段的飞行计划，在导航数据库中筛选满足所述当前航段的飞机备降条件的多个候选备降机场；

根据飞机的当前位置将所述多个候选备降机场划分为返航区域备降机场和待飞区域备降机场，其中所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场分别位于飞机的所述当前位置的后方和前方；

根据飞机的飞行参数、所述当前位置的位置信息和风力参数以及所述候选备降机场的位置信息和风力参数，计算飞机自所述当前位置飞行至各个所述候选备降机场的距离、所需的飞行时长和燃油消耗；

分别在所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场中选取所述飞行时长最短的备降机场作为最优返航备降机场和最优前方备降机场；

提供和所述最优返航备降机场和所述最优前方备降机场相关联的备降机场信息，所述备降机场信息包含所述最优返航备降机场和所述最优前方备降机场的所述飞行时长和所述燃油消耗。

根据本发明的一种实施方式，筛选多个候选备降机场的步骤包括：

基于所述当前航段的飞行计划，以飞机的可覆盖备降距离作为覆盖半径作为飞机的可覆盖备降距离，生成飞机在所述当前航段的可覆盖地理范围；

在所述导航数据库中搜索位于所述地理范围内的所有备降机场作为所述多个候选备降机场。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括以下步骤：

根据飞机的飞行参数和所述当前位置的风力参数计算所述可覆盖备降距离。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括以下步骤：

基于所述当前位置的风力参数和/或所述候选备降机场的风力参数对所述可覆盖备降距离进行修正。

根据本发明的一种实施方式，所述划分步骤包括：

在飞机的飞行水平剖面中，以所述当前位置处的相对于飞机的当前航向的法线将所述多个候选备降机场划分为所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场。

根据本发明的一种实施方式，所述划分步骤包括：

在飞机的飞行水平剖面中，以所述当前位置处的相对于所述航段的起始点连线方向的法线，将所述多个候选备降机场划分为所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括以下步骤：

根据飞机的当前位置的变化更新所述法线，并随之更新所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场，然后返回执行计算所述飞行时长和所述燃油消耗的步骤。

根据本发明的一种实施方式，所述备降机场信息还包含所述最优返航备降机场和所述最优前方备降机场的所述飞行时长之差和所述燃油消耗之差。

根据本发明的一种实施方式，所述风力参数包括风速和风向，所述飞行参数包括航迹角、飞行速度、燃油量。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括以下步骤：

通过数据链在筛选得到的所述多个候选备降机场的基础上删除或添加候选备降机场。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括以下步骤：

经由机组人员手动输入指令，以在所述多个候选备降机场的基础上删除或添加候选备降机场。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

根据本发明的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，能够准确地自动选取最优的备降机场选择并提供给飞行员足够直观且全面的提示，从而使得飞行员得以以便捷简单的操作方式即可容易地做出最优的备降选择，并减轻飞行员的工作负担以及涉及备降操作的误判风险。

附图说明

图1为根据本发明的优选实施方式的用于选择飞行航段上的备降机场的方法的流程示意图。

图2为根据本发明的优选实施方式的用于选择飞行航段上的备降机场的方法的另一流程示意图。

图3示出了根据本发明的优选实施方式的用于选择飞行航段上的备降机场的方法中生成包含多个候选备降机场的临时备降机场数据库的局部流程图。

图4为根据本发明的优选实施方式的用于选择飞行航段上的备降机场的方法中对于返航区域和待飞区域的划分方式的示意图。

图5示出了根据本发明的优选实施方式的一种示例性的最优备降机场的显示方式。

具体实施方式

下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。

在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

参考图1和图2所示，根据本发明的较佳实施方式用于选择飞行航段上的备降机场的方法，包括以下步骤：

基于当前航段的飞行计划，在导航数据库中筛选满足当前航段的飞机备降条件的多个候选备降机场；

根据飞机的当前位置将多个候选备降机场划分为返航区域备降机场和待飞区域备降机场，其中返航区域备降机场和待飞区域备降机场分别位于飞机的当前位置的后方和前方；

根据飞机的飞行参数、当前位置的位置信息和风力参数以及候选备降机场的位置信息和风力参数，计算飞机自当前位置飞行至各个候选备降机场的距离、所需的飞行时长和燃油消耗；

分别在返航区域备降机场和待飞区域备降机场中选取飞行时长最短的备降机场作为最优返航备降机场和最优前方备降机场；

提供和最优返航备降机场和最优前方备降机场相关联的备降机场信息，备降机场信息包含最优返航备降机场和最优前方备降机场的飞行时长和燃油消耗。

其中，可以理解的是，上述方法中筛选得到的多个候选备降机场可构成一临时备降机场数据库，其也可被理解为候选备降机场的集合。并且，基于上述方法，最终可得的飞行时长和燃油消耗的信息将有助于为飞行员提供和备降选择相关的直观且全面的提示，以辅助其作出最佳选择。

根据本发明的一些优选实施方式，备降机场信息还包含最优返航备降机场和最优前方备降机场的飞行时长之差和燃油消耗之差。

对两个最优备降机场而言，在所提供的指示方面提供飞行时长之差和燃油消耗之差的显示，将便于以更为直观的方式提示飞行员，由此，将进一步降低飞行员可能出现判断失误的可能性。

根据本发明的一些优选实施方式，风力参数包括风速和风向，飞行参数则包括航迹角、飞行速度、燃油量。

根据本发明的一些优选实施方式，上述筛选多个候选备降机场的步骤包括：

基于当前航段的飞行计划，以飞机的可覆盖备降距离作为覆盖半径作为飞机的可覆盖备降距离，生成飞机在当前航段的可覆盖地理范围；

在导航数据库中搜索位于地理范围内的所有备降机场作为多个候选备降机场。

进一步优选地，该方法还包括以下步骤：

根据飞机的飞行参数和当前位置的风力参数计算可覆盖备降距离。

进一步优选地，该方法还包括以下步骤：

基于当前位置的风力参数和/或候选备降机场的风力参数对可覆盖备降距离进行修正。

例如，可基于风速因素对可覆盖地理范围进行补偿，或者说补偿可能因风速影响或风速变化的影响而导致的计算误差，从而将可覆盖地理范围扩大一定的范围或比例，以免遗漏可能实质上是最优的候选备降机场。

根据本发明的一些优选实施方式，可采用如图3所示的方法步骤以生成包含多个候选备降机场的临时备降机场数据库。

例如，具体参考图3所示，在步骤1中，机组人员编辑并激活飞行计划，这是生成临时备降机场数据库的前提条件；在步骤2中，通过已生成的飞行计划，以及导航数据库，筛选此次飞行满足的备降机场，计算条件可以是距离飞行计划路径的一定距离内；在步骤3中，航空公司可以通过数据链，添加数据库内没有的备降机场、机场跑道或者临时跑道；在步骤4中，机组人员可以手动增加或删除备降机场、机场跑道、临时跑道，并生成可用以计算的临时备降机场数据库。在飞行过程中，修改飞行计划将重新生成临时备降机场数据库。

根据本发明的一些优选实施方式，该划分步骤包括：

在飞机的飞行水平剖面中，以当前位置处的相对于飞机的当前航向的法线将多个候选备降机场划分为返航区域备降机场和待飞区域备降机场。

根据本发明的一些可替代的优选实施方式，该划分步骤包括：

在飞机的飞行水平剖面中，以当前位置处的相对于航段的起始点连线方向的法线，将多个候选备降机场划分为返航区域备降机场和待飞区域备降机场。

进一步优选地，该方法还包括以下步骤：

根据飞机的当前位置的变化更新法线，并随之更新返航区域备降机场和待飞区域备降机场，然后返回执行计算飞行时长和燃油消耗的步骤。

通过这种方式，随着飞机在单个航段的范围内的飞行过程，对于最优备降机场的刷新可在先前形成临时备降机场数据库的范围内进行，由此在单个航段的范围内刷新涉及最优备降机场的结果或相关信息所需的计算量将在一定程度上被减少。

为便于理解，以下将结合图4和图5所示对上述方法中的部分步骤或部分操作做进一步解释说明。

如图4所示，其中三角形标记表示了飞机当前位置，将航路点A和航路点B之间的航段定义为航段AB，过飞机位置点作航段AB的法线，以虚线表示，从而划分出前后两个区域。在飞机前面的区域定义为待飞区域，将飞机后面的区域定义为已飞区域(即返航区域)。为方便理解，假设已飞区域的最快到达机场为参考点1(可记为REF1)，待飞区域的最快到达机场为参考点2(可记为REF2)，再对这两个最快到达机场进行比较，并在显示设备上区别显示这两个备降机场。

图5示出了一种示例性的最优备降机场的显示方式或显示逻辑。图5中以标识“①”表示参考点1，同时也是返航区域的最快到达机场，以标识“②”表示参考点2，同时也是待飞区域的最快到达机场。参考点1和参考点2的显示方式是在机场的ICAO代码的右上角标记了参考点1相比于参考点2节省的时间数值，一般格式可以为XXmin。机场的ICAO代码的右下角则可以标记参考点1相比于参考点2节省的燃油数值，一般格式为X.X klb。容易理解的是，上述说明中的“X”可以为任意数字。

在整个飞行过程中，随着飞行计划的执行，即飞机的飞行，已飞区域和待飞区域的最近备降机场也在变化，显示的最近备降机场也在变化，同时其中一个最优备降机场相对另一最优备降机场可节省的时间和节省的燃油数值也随之更新，以便于实时辅助机组人员判断前行或返航进行备降操作。

根据本发明的上述优选实施方式的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，能够准确地自动选取最优的备降机场选择并提供给飞行员足够直观且全面的提示，从而使得飞行员得以以便捷简单的操作方式即可容易地做出最优的备降选择，并减轻飞行员的工作负担以及涉及备降操作的误判风险。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

基于当前航段的飞行计划，在导航数据库中筛选满足所述当前航段的飞机备降条件的多个候选备降机场；

根据飞机的当前位置将所述多个候选备降机场划分为返航区域备降机场和待飞区域备降机场，其中所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场分别位于飞机的所述当前位置的后方和前方；

根据飞机的飞行参数、所述当前位置的位置信息和风力参数以及所述候选备降机场的位置信息和风力参数，计算飞机自所述当前位置飞行至各个所述候选备降机场的距离、所需的飞行时长和燃油消耗；

分别在所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场中选取所述飞行时长最短的备降机场作为最优返航备降机场和最优前方备降机场；

提供和所述最优返航备降机场和所述最优前方备降机场相关联的备降机场信息，所述备降机场信息包含所述最优返航备降机场和所述最优前方备降机场的所述飞行时长和所述燃油消耗；

其中，所述划分步骤包括：

在飞机的飞行水平剖面中，以所述当前位置处的相对于飞机的当前航向的法线或者相对于所述航段的起始点连线方向的法线，将所述多个候选备降机场划分为所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场。

2.如权利要求1所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，筛选多个候选备降机场的步骤包括：

基于所述当前航段的飞行计划，以飞机的可覆盖备降距离作为覆盖半径作为飞机的可覆盖备降距离，生成飞机在所述当前航段的可覆盖地理范围；

在所述导航数据库中搜索位于所述地理范围内的所有备降机场作为所述多个候选备降机场。

3.如权利要求2所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

根据飞机的飞行参数和所述当前位置的风力参数计算所述可覆盖备降距离。

4.如权利要求3所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

基于所述当前位置的风力参数和/或所述候选备降机场的风力参数对所述可覆盖备降距离进行修正。

5.如权利要求1所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

根据飞机的当前位置的变化更新所述法线，并随之更新所述返航区域备降机场和所述待飞区域备降机场，然后返回执行计算所述飞行时长和所述燃油消耗的步骤。

6.如权利要求1所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述备降机场信息还包含所述最优返航备降机场和所述最优前方备降机场的所述飞行时长之差和所述燃油消耗之差。

7.如权利要求1所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述风力参数包括风速和风向，所述飞行参数包括航迹角、飞行速度、燃油量。

8.如权利要求1所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

通过数据链在筛选得到的所述多个候选备降机场的基础上删除或添加候选备降机场。

9.如权利要求1所述的用于选择飞行航段上的备降机场的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

经由机组人员手动输入指令，以在所述多个候选备降机场的基础上删除或添加候选备降机场。

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