用于自动驾驶仪接口和微调控制的系统和方法与流程

本公开大体上涉及动力空中飞行器。更具体地且不限于此，本公开涉及用于在飞行中（例如，通过飞行控制系统）控制航空器（包含由电力推进系统驱动的航空器）的创新技术。本公开的某些方面大体上涉及用于对由电力推进系统驱动的航空器和其它类型的飞行器进行飞行控制以及对飞行模拟器和视频游戏中的航空器进行飞行控制的系统和方法。

背景技术：

1、本公开大体上涉及一种飞行控制系统和一种自动驾驶系统。一些航空器（例如，evtol航空器）能够以多个不同的阶段（例如，垂直起飞、前向飞行、垂直降落等）运行，并在飞行期间在各阶段之间过渡。飞行控制系统和自动驾驶系统必须具有足够的信息，以便安全有效地控制航空器。此外，飞行员必须能够在保持航空器的安全性和稳定性的同时，轻松地对航空器的航迹进行修正。

技术实现思路

1、本公开大体上涉及一种飞行控制系统（例如，包含一个或多个fcc）、一种自动驾驶系统以及所述系统之间的通信接口。发明人已经认识到可能与航空器的飞行控制相关联的若干问题，其中包含使用电力或混合电力的推进系统（以下称为电力推进系统或“eps”）的倾转旋翼航空器，所述推进系统可以包含至少一个引擎、至少一个旋翼、至少一个螺旋桨或其任意组合。需要一种自动驾驶系统来控制航空器控制的部分或全部功能。然而，发明人在此已经认识到，传统的自动驾驶系统将无法在多旋翼航空器（例如，倾转旋翼航空器）的不同飞行阶段（例如，悬停、过渡、机翼承载飞行）中适当地控制所述多旋翼航空器或使其保持稳定。传统的自动驾驶系统不会考虑各个飞行阶段的差异。例如，传统的航空器系统未被配置为考虑以下情况：当航空器过渡到悬停时其可能具有额外的自由度，悬停时的机动动作更加独立（例如，滚转与倾斜），和/或悬停阶段包含不同的限制条件来保持航空器稳定性。传统的自动驾驶系统可能无法应对多旋翼航空器在不同飞行阶段（例如，垂直起飞、巡航等）之间过渡时所经历的更大空气动力学特性变化。传统的自动驾驶系统可能无法应对多旋翼航空器可能经历的不同类型的故障（例如，电池状态下降和/或一个或多个电力推进系统失效）。此外，传统的自动驾驶系统不具备引导航空器进行vtol航空器所能完成的一些大幅度航迹和机动动作的能力，因为这些自动驾驶系统反而是为传统的依靠机翼飞行而构建的。

2、另外，期望配置飞行控制系统、自动驾驶系统和通信接口，以在飞行控制系统与自动驾驶系统之间可靠地传送相关信息。例如，飞行控制系统与自动驾驶系统之间的通信接口（例如，有线或无线）必须具有容错能力。此外，每个系统必须具有足够的信息，以安全地执行其功能。例如，发明人已经认识到，自动驾驶系统应该具有足够的信息，以确保提供给飞行控制系统的命令不会导致航空器以不安全和/或不稳定的方式进行操作。最后，必须以足够的频率传输信息，以使各系统能够以避免航空器响应中出现不安全滞后的方式执行其功能。例如，可以调整信息封装、传输频率和传输优先级排序，以确保自动驾驶系统和飞行控制系统二者均在期望的时序下可靠地执行其功能，而不超过航空器的带宽限制。

3、最后，发明人已经认识到，期望飞行员能够在显示器上看到航路点（例如，降落区域）和/或航迹，并且直观地对航空器控制（例如，航迹）进行修正，而无需完全接管自动驾驶系统的控制。此外，还需要易于使用的装置来接受这些修正并平稳地控制航空器（例如，以避免急动或不稳定）。

4、本公开的各方面旨在解决上述问题和其它问题。例如，本公开的某些方面涉及减轻飞行员的负担并有效控制航空器的飞行控制系统和自动驾驶系统。在一些公开的实施例中，飞行控制系统可以向自动驾驶系统提供信息（例如，一个或多个限值），以确保自动驾驶仪以安全稳定的方式控制航空器。例如，飞行控制系统可以基于高压配电状态、电力引擎的状态或航空器的飞行阶段来提供一个或多个限值。自动驾驶仪可以根据所述一个或多个限值来控制航空器（例如，经由对飞行控制系统的控制命令）。

5、本公开的某些方面涉及自动驾驶系统与飞行控制系统之间的抗故障通信接口。在一些公开的实施例中，飞行控制系统和/或自动驾驶系统可以包含一个或多个计算机系统（例如，计算机和/或处理器），以及所述系统之间的一个或多个通信链路（例如，有线或无线通信）。飞行控制系统或自动驾驶系统可以在检测到问题时通过不同的系统或通信链路发起通信，从而提高通信接口的弹性。

6、本发明的其它方面涉及一种微调控制系统，所述微调控制系统使飞行员能够查看航路点并对航空器控制进行修正，而无需完全接管对航空器的控制。在一些公开的实施例中，当自动驾驶仪控制航空器时，一个或多个处理器可以基于飞行员对航路点的调整来调整飞行轨迹（例如，下降剖面），并且可以根据调整后的轨迹来控制航空器。

7、例如，本公开的一个方面包括一种航空器，所述航空器包含：自动驾驶系统，所述自动驾驶系统被配置为基于存储的飞行轨迹信息来控制所述航空器；以及飞行控制系统，所述飞行控制系统被配置为向所述自动驾驶系统提供限值，其中所述限值基于以下至少一项：高压配电状态、电力引擎的状态或所述航空器的飞行阶段。所述自动驾驶系统被配置为基于从所述飞行控制系统接收的所述限值来确定一个或多个命令，并且将所述一个或多个命令提供给所述飞行控制系统，以控制所述航空器。

8、作为另一示例，本公开的一个方面包括一种航空器，所述航空器包含自动驾驶系统，所述自动驾驶系统被配置为基于存储的飞行轨迹信息来控制所述航空器沿着飞行轨迹行进，其中所述存储的飞行轨迹信息包含下降剖面。所述航空器可以进一步包含：显示器，所述显示器被配置为显示所述飞行轨迹的末端处的航路点；以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为在所述自动驾驶系统被启用时：经由所述自动驾驶系统，根据所述存储的轨迹信息来控制所述航空器；从飞行员输入装置接收输入；基于接收到的输入来确定所述航路点与所述航空器之间的相对位置的变化；基于确定的相对位置的变化来调整所述飞行轨迹，包含调整所述下降剖面；以及基于调整后的飞行轨迹来控制所述航空器。

1. 一种航空器，包括：

2.根据权利要求1所述的航空器，其中由所述自动驾驶系统确定的所述一个或多个命令被配置为调整所述航空器的轨迹。

3.根据权利要求1所述的航空器，其中由所述自动驾驶系统确定的所述一个或多个命令被配置为将所述航空器的轨迹调整为由所述自动驾驶系统确定的目标轨迹。

4.根据权利要求2或3所述的航空器，其中由所述自动驾驶系统确定的所述一个或多个命令被配置为沿着调整后的轨迹控制所述航空器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的航空器，其中所述飞行控制系统被配置为基于所述高压配电状态提供所述限值，所述高压配电状态包含以下至少一项：一个或多个开关装置的状态、一个或多个保险丝的状态、一个或多个电池的状态或布线温度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的航空器，其中所述限值基于电力引擎的温度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的航空器，其中所述飞行控制系统被配置为基于所述航空器的所述飞行阶段来改变所述限值。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的航空器，其中所述限值包括至少一个空速、滚转速率、转弯速率、爬升速率或下降速率，并且所述航空器和所述至少一个限值取决于所述航空器的所述飞行阶段。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的航空器，其中所述限值的值取决于所述航空器的所述飞行阶段，并且所述飞行控制系统被配置为向所述自动驾驶系统提供与所述航空器的所述飞行阶段相关联的所述限值的适当值。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的航空器，其中所述限值限定所述航空器的响应的边界。

11.根据权利要求10所述的航空器，其中自动驾驶仪被配置为在传递函数中使用所述限值来确定所述航空器的预期响应。

12.根据权利要求11所述的航空器，其中所述自动驾驶仪被配置为基于预期航空器响应来执行路径规划。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的航空器，其中所述飞行控制系统包括一个或多个控制回路，并且被配置为使用所述一个或多个控制回路来调整一个或多个所提供的命令，以保持所述航空器的稳定性。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的航空器，其中所述飞行控制系统被配置为在过渡飞行阶段中比在悬停飞行阶段中更频繁地提供所述限值。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的航空器，其中所述限值设定了航空器定向或运动的边界。

16. 一种系统，包括：

17.一种用于航空器的计算机实施的方法，包括：

18.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储指令，所述指令在由至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行根据权利要求17所述的计算机实施的方法。

19.一种航空器，包括：

20. 根据权利要求19所述的航空器，进一步包括：

21. 根据权利要求20所述的航空器，

22.根据权利要求19至21中任一项所述的航空器，其中来自所述飞行员输入装置的所述输入使以下动作中的至少一个被执行：

23.根据权利要求19至22中任一项所述的航空器，其中当所述输入大于或等于阈值时，所述自动驾驶系统被禁用。

24.根据权利要求19至23中任一项所述的航空器，其中所述一个或多个处理器进一步被配置为使得在所述显示器上显示所述航空器与所述航路点之间的确定的相对位置。

25. 根据权利要求24所述的航空器，其中所述一个或多个处理器进一步被配置为控制所述显示器以：

26. 根据权利要求19至25中任一项所述的航空器，其中所述一个或多个处理器进一步被配置为：

27.根据权利要求19至26中任一项所述的航空器，进一步包括开关装置，所述开关装置被配置为基于飞行条件或手动选择中的至少一个来启用所述自动驾驶系统。

28.根据权利要求19至27中任一项所述的航空器，其中所述下降剖面包括以下至少一项：空速或沿着所述轨迹的位置。

29.根据权利要求19至28中任一项所述的航空器，其中所述自动驾驶系统进一步被配置为基于所述航空器的飞行模式将所述航空器控制至设定速度。

30.根据权利要求29所述的航空器，其中所述航空器包括动力升力运行模式，并且所述自动驾驶系统被配置为：当所述动力升力运行模式被禁用时将所述航空器减速至触地速度，并且当所述动力升力运行模式被启用时将所述航空器减速至悬停速度。

31.一种系统，包括：

32.一种用于航空器的计算机实施的方法，包括：

33.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储指令，所述指令在由至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行根据权利要求32所述的计算机实施的方法。