用于控制飛行器的至少兩個(gè)子系統(tǒng)的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】用于控制飛行器的至少兩個(gè)子系統(tǒng)的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2014年11月14日提交的FR 14 02563的權(quán)益，其公開(kāi)通過(guò)援引整體納入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于控制飛行器的至少兩個(gè)子系統(tǒng)的方法和設(shè)備。本發(fā)明尤其涉及用于旋翼機(jī)類型的飛行器的飛行員接口的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]旋翼機(jī)可在功能上被細(xì)分成多個(gè)子系統(tǒng)。例如，旋翼機(jī)具有分別與以下各項(xiàng)有關(guān)的子系統(tǒng):飛行控制件、起落架、探照燈、相機(jī)、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)……。
[0005]子系統(tǒng)可包括人機(jī)接口，其在下文中被更簡(jiǎn)單地稱作“接口”。
[0006]“信息接口”使得飛行員能夠以視覺(jué)、可聽(tīng)或觸覺(jué)方式接收信息。
[0007]“控制”接口使得飛行員能夠控制飛行器的構(gòu)件。
[0008]此外，子系統(tǒng)可包括:能夠應(yīng)請(qǐng)求改變狀態(tài)的可致動(dòng)設(shè)備、連接到可致動(dòng)設(shè)備以便控制可致動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)的致動(dòng)器、或者甚至用于測(cè)量至少一個(gè)參數(shù)的測(cè)量裝置。
[0009]可致動(dòng)設(shè)備由此代表可應(yīng)請(qǐng)求而被控制的飛行器構(gòu)件，諸如探照燈、絞盤、相機(jī)、或者可移動(dòng)翼面。
[0010]致動(dòng)器由此代表用于在接收到命令之際操作此類可致動(dòng)設(shè)備的構(gòu)件。例如，致動(dòng)器由此可以是伺服控制件或者開(kāi)關(guān)的形式。
[0011 ]此外，飛行器可包括飛行控制子系統(tǒng)。
[0012]飛行控制子系統(tǒng)包括可被控制以指引飛行器的可致動(dòng)設(shè)備。例如，此類可致動(dòng)設(shè)備可包括可移動(dòng)翼面、機(jī)翼、或旋翼槳葉。
[0013]此外，飛行控制子系統(tǒng)可包括用于控制此類控制構(gòu)件的接口。例如，旋翼機(jī)可包括:用于藉由伺服控制件控制提升旋翼的槳葉的循環(huán)傾角的循環(huán)操縱桿、用于藉由伺服控制件控制提升旋翼的槳葉的集合傾角的集合傾角操作桿、用于控制尾部旋翼以控制旋翼機(jī)的偏航移動(dòng)的踏板、以及用于控制驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)中的所述旋翼的動(dòng)力裝置的節(jié)流閥。
[0014]另外，飛行器可包括使得飛行員能夠通過(guò)使用子系統(tǒng)的接口來(lái)與第三方交談的無(wú)線電通信子系統(tǒng)。
[0015]飛行器還可包括導(dǎo)航子系統(tǒng)，其用于建立將跟隨的路線、或者用于顯示與飛行有關(guān)的信息，諸如舉例而言，正被跟隨的航向以及飛行器的海拔高度。
[0016]這些接口還被用在自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)中，例如以用于定義將被應(yīng)用的引航模式。
[0017]此外，顯示子系統(tǒng)使得飛行員能夠監(jiān)視飛行器的操作。例如，此類型的子系統(tǒng)可包括燃油量表、用于監(jiān)視動(dòng)力裝置的儀器、或者在故障的情況下顯示警報(bào)的接口。
[0018]此接口和子系統(tǒng)的列表不是窮盡性的。但是，此列表足以理解飛行員在飛行時(shí)可能具有相當(dāng)大的工作負(fù)荷。
[0019]另外，現(xiàn)代飛行器可向飛行員提供執(zhí)行寬泛范圍的任務(wù)的選項(xiàng)。一些此類任務(wù)是潛在復(fù)雜的并且由此增大了飛行員的工作負(fù)荷。藉由解說(shuō)，穿過(guò)障礙物中間和/或在較差可見(jiàn)度下作出的飛行本質(zhì)上使飛行員的工作復(fù)雜化。
[0020]執(zhí)行此類任務(wù)可要求多個(gè)接口被使用，諸如舉例而言，顯示已被檢測(cè)到或者來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的障礙物的接口、或者顯示天氣狀況的雷達(dá)。
[0021]即使人機(jī)接口設(shè)計(jì)者已作出了顯著的人機(jī)工程學(xué)進(jìn)步，但在現(xiàn)代飛行器上飛行員的總工作負(fù)荷趨向于增大，因?yàn)樵絹?lái)越多數(shù)目的系統(tǒng)要從駕駛艙管理。
[0022]極端情況下，從過(guò)度工作負(fù)荷閾值起，由于需要執(zhí)行的大數(shù)目的動(dòng)作，此工作負(fù)荷可變得危險(xiǎn)。
[0023]另外，飛行手冊(cè)可規(guī)定給定動(dòng)作應(yīng)當(dāng)在特定飛行階段期間以給定順序?qū)崿F(xiàn)。飛行員于是必須將那些規(guī)程存入記憶以便按照預(yù)定的順序完成它們。
[0024]具體而言，當(dāng)機(jī)務(wù)人員面對(duì)未預(yù)見(jiàn)到的事件(諸如，故障)時(shí)，機(jī)務(wù)人員常常必須快速地作出響應(yīng)。機(jī)務(wù)人員因此必須記住眾多的規(guī)程以便能夠快速反應(yīng)。
[0025]此外，當(dāng)同一機(jī)務(wù)人員操作飛行具有不同規(guī)程的若干不同飛行器而這些規(guī)程都需要被記住時(shí)，此類訓(xùn)練可能是困難的。
[0026]此外，在故障的情況下，飛行器可能處于對(duì)于飛行員有壓力的情景。作為示例，燃油泄漏可導(dǎo)致對(duì)飛行員相當(dāng)大的壓力。飛行員于是必須在緊迫的時(shí)間限制下應(yīng)用預(yù)定規(guī)程。在此類情景中，飛行員的工作負(fù)荷可能非?？斓剡_(dá)到過(guò)度并由此危險(xiǎn)的水平。
[0027]此外，飛行器的接口通常由機(jī)務(wù)人員以飛行員料想應(yīng)該知道的動(dòng)作順序手動(dòng)配置。例如，當(dāng)搜索任務(wù)已終止時(shí)，飛行員重新配置接口以使得飛行員在最佳可能狀況下返回預(yù)定義基地所需要的所有信息可用。因此，飛行員請(qǐng)求儀器面板的各種屏幕顯示具體而言將跟隨的路線以及相關(guān)聯(lián)的天氣信息，連同來(lái)自搜索雷達(dá)的信息一起。飛行員可能可激活自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，從而飛行器自動(dòng)地跟隨經(jīng)編程的路線。
[0028]如果飛行員在執(zhí)行這些步驟時(shí)犯錯(cuò)，則那些錯(cuò)誤可變得成問(wèn)題。例如，飛行員應(yīng)當(dāng)根據(jù)飛行器的油箱中剩余的燃油量來(lái)驗(yàn)證將要跟隨的路線的相關(guān)性。如果燃油量被錯(cuò)誤估計(jì)，則飛行器可能無(wú)法到達(dá)預(yù)期的目的地。
[0029]相應(yīng)地，飛行員在飛行中的工作負(fù)荷大到執(zhí)行某些復(fù)雜任務(wù)需要存在助手(飛行員或某個(gè)其他人)。此外，各種機(jī)務(wù)人員成員必須協(xié)調(diào)他們的動(dòng)作，并且此類協(xié)調(diào)自身自然地隱含附加工作負(fù)荷。
[0030]相應(yīng)地，飛行器具有使得可供至少一個(gè)飛行員使用的多個(gè)人機(jī)接口，以便執(zhí)行復(fù)雜度更大或更小的任務(wù)。然而，使用此類人機(jī)接口可證明是困難的。
[0031]文檔US 2013/0345920描述了用于無(wú)人飛行器的自主控制系統(tǒng)。該文檔因此與本發(fā)明的領(lǐng)域相距甚遠(yuǎn)。
[0032]同樣，文檔WO2012/161630涉及無(wú)人飛行器。
[0033]文檔US 2011/160937描述了集中式管理方法。
[0034]該方法包括任務(wù)創(chuàng)建步驟、任務(wù)排序步驟、以及任務(wù)執(zhí)行步驟。
[0035]文檔US 2010/161157描述了任務(wù)管理設(shè)備。
[0036]文檔US 2014/200747描述了用于飛行器的多個(gè)系統(tǒng)的配置和重配置的自動(dòng)管理的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0037]本發(fā)明因此尋求提出一種尋求降低飛行員在某飛行階段期間的工作負(fù)荷的方法和設(shè)備。
[0038]本發(fā)明尤其涉及一種控制飛行器的子系統(tǒng)的方法，每個(gè)子系統(tǒng)具有至少一個(gè)用于從包括至少以下各項(xiàng)的列表中選擇的構(gòu)件:能應(yīng)請(qǐng)求改變狀態(tài)的可致動(dòng)設(shè)備;連接到至少一個(gè)可致動(dòng)設(shè)備以控制可致動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)的致動(dòng)器;測(cè)量至少一個(gè)參數(shù)的傳感器；向人提供至少一項(xiàng)信息的信息接口 ；以及使得至少一個(gè)其它構(gòu)件能夠被控制的控制接口。
[0039]相應(yīng)地，在此方法期間，執(zhí)行以下步驟:
[0040]在命令序列之前的在地面上或在飛行中執(zhí)行的準(zhǔn)備步驟期間，在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)至少一個(gè)全局指令(global order)，每個(gè)全局指令包括資格條件，該資格條件指定為了能夠選擇所述全局指令而要滿足的至少一個(gè)條件，至少一個(gè)全局指令包括至少一個(gè)激活條件，每個(gè)全局指令指定包括將由兩個(gè)不同構(gòu)件按順序或并行實(shí)現(xiàn)的至少兩個(gè)動(dòng)作的命令序列。
[0041]在初始化命令序列的初始化步驟期間，機(jī)載計(jì)算機(jī)確定所存儲(chǔ)的全局指令(被稱為“所選全局指令”)是被自動(dòng)選擇還是通過(guò)由人執(zhí)行的“飛行員動(dòng)作”選擇；
[0042]如果所選全局指令包括至少一個(gè)激活條件，則在激活命令序列的激活步驟期間，機(jī)載計(jì)算機(jī)通過(guò)能通過(guò)藉由確定所述所選全局指令的每個(gè)激活條件是否都被滿足來(lái)驗(yàn)證飛行器能實(shí)現(xiàn)所述所選全局指令，從而確定所述所選全局指令的可行性；以及
[0043]在實(shí)現(xiàn)命令序列的實(shí)現(xiàn)步驟期間，如果所述所選全局指令不具有任何激活條件或者如果所述所選全局指令的每個(gè)激活條件都被滿足，則所述機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)由所述所選全局指令指定的所述動(dòng)作。
[0044]在一變型中，每個(gè)全局指令包括至少一個(gè)激活條件。
[0045]例如，飛行器可包括以下子系統(tǒng)中的至少一者:
[0046]用于在儀器面板和/或平視顯示系統(tǒng)上顯示信息的信息子系統(tǒng)；飛行控制子系統(tǒng)；自動(dòng)駕駛子系統(tǒng);導(dǎo)航子系統(tǒng);無(wú)線電通信子系統(tǒng);起落架子系統(tǒng);探照燈子系統(tǒng)；以及具有至少一個(gè)相機(jī)的觀測(cè)子系統(tǒng)。
[0047]在本發(fā)明的上下文中，定義了所謂的“全局指令”。每個(gè)全局指令是上下文指令，即，專用于因變于上下文來(lái)執(zhí)行飛行器的功能的指令。相應(yīng)地，本發(fā)明的全局指令不一定涉及單個(gè)子系統(tǒng)，而是可對(duì)不同種類的子系統(tǒng)生效，諸如舉例而言，航空電子、機(jī)械、或人一系統(tǒng)接口子系統(tǒng)。
[0048]在準(zhǔn)備步驟期間，擬定全局指令列表。
[0049]該列表可由制造商和/或由用戶擬定。
[0050]隨后，作為示例，飛行員可在地面上時(shí)或者甚至在飛行中時(shí)定義至少一個(gè)全局指令。飛行員由此操縱控制接口以便存儲(chǔ)全局指令，其中此類控制接口可例如包括鍵盤。
[0051]每個(gè)全局指令包括至少一個(gè)資格條件，其指示全局指令可被用戶或者甚至被機(jī)載計(jì)算機(jī)選擇的條件。
[0052]此外，全局指令包括要被順序或并行地實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作列表。按給定全局指令指定的動(dòng)作可應(yīng)用于飛行器的多個(gè)構(gòu)件，而不一定是單個(gè)子系統(tǒng)的構(gòu)件。按給定全局指令指定的動(dòng)作包括例如通過(guò)顯示包含信息的圖像、通過(guò)發(fā)出聲音、或者甚至通過(guò)修改致動(dòng)器的形狀而導(dǎo)致構(gòu)件被移動(dòng)或者否則導(dǎo)致該構(gòu)件的物理變形的技術(shù)動(dòng)作。
[0053]相應(yīng)地，每個(gè)動(dòng)作可對(duì)一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)中的人一系統(tǒng)接口、致動(dòng)器或可致動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生作用。
[0054]動(dòng)作還可定義全局指令將在何時(shí)結(jié)束。
[0055]至少一個(gè)全局指令可包括至少一個(gè)激活條件，其指定為了能夠?qū)崿F(xiàn)所編程的動(dòng)作而需要滿足的準(zhǔn)則。
[0056]全局指令被存儲(chǔ)在飛行器上機(jī)載的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0057]另外，在存儲(chǔ)全局指令時(shí)，機(jī)載計(jì)算機(jī)可在存儲(chǔ)它之前驗(yàn)證指令的可行性。例如，可拒絕請(qǐng)求在大于飛行器的射距的距離上飛行的全局指令。
[0058]在初始化步驟期間，所存儲(chǔ)的全局指令或者被機(jī)載計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇或者通過(guò)“飛行員”動(dòng)作選擇。術(shù)語(yǔ)“飛行員”被廣泛用來(lái)意指任何機(jī)務(wù)成員。術(shù)語(yǔ)“飛行員”動(dòng)作意指手動(dòng)干預(yù)(在按鈕、觸摸屏、指針設(shè)備……上)或口頭干預(yù)(語(yǔ)音命令……)或視覺(jué)干預(yù)(指針、目艮睛記錄器……)，例如，其中此飛行員動(dòng)作使用控制接口來(lái)著手。
[0059]在此類情景中，機(jī)載計(jì)算機(jī)監(jiān)視控制接口以便確定全局指令是否已被選擇、或者否則的話它自己是否在恰適的情況下選擇全局指令。
[0060]當(dāng)全局指令被選擇時(shí)，全局指令變成所選全局指令以供處理。
[0061]如果所選全局指令不具有任何激活條件，則所選全局指令可在無(wú)需驗(yàn)證的情況下激活。此類所選全局指令被認(rèn)為是始終可行的并且它可被稱為“激活的”全局指令。
[0062]相反，如果所選全局指令具有至少一個(gè)激活條件，則機(jī)載計(jì)算機(jī)驗(yàn)證每個(gè)激活條件是否被滿足。若是，則所選全局指令是可行的。
[0063]機(jī)載計(jì)算機(jī)隨后因變于飛行器的能力(例如，所估計(jì)的燃油要求大于油箱中可用的燃油量，包括安全余量)、因變于天氣、因變于