无人机与载人航空器共存环境下机载自主调度系统及方法
专利汇可以提供无人机与载人航空器共存环境下机载自主调度系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及无人机与载人航空器共存环境下机载自主调度系统及其调度方法，包括数据 接口 ，机载自主调度系统通过所述数据接口与无人机或载人航空器的机载系统实现数据互联，所述机载自主调度系统集成在无人机或载人航空器的机载系统中；所述机载自主调度系统包括融合接口，用于与其他提供空中间隔配备功能的机载 感知 规避系统和 机载防撞系统 有效融合。在无人机和载人航空器共存的运营环境下，尤其是在无空管直接控制的降落设施和周边 空域 ，该发明描述的机载自主调度系统可以确保所有 飞行器 安全高效的降落。所述的机载自主调度系统也可以在其分布式系统协调决策机制的 基础 上扩展到其他自主调度指令，例如编队完成 指定 飞行程序等。，下面是无人机与载人航空器共存环境下机载自主调度系统及方法专利的具体信息内容。
1.无人机与载人航空器共存环境下机载自主调度系统，其特征在于，包括数据接口，机载自主调度系统通过所述数据接口与无人机或载人航空器的机载系统实现数据互联，所述机载自主调度系统集成在无人机或载人航空器的机载系统中；所述机载自主调度系统包括融合接口，用于与其他提供空中间隔配备功能的机载感知规避系统和机载防撞系统有效融合；
所述机载自主调度系统包括局部数据库，用于存储每个飞行器的广播式自动相关监视-发送/接收消息；
所述机载自主调度系统将从广播式自动相关监视-发送/接收设备获得周边空中交通信息，包括所有周边飞行器的位置和速度；所述机载自主调度系统将通过机载通信设备广播自主调度降落指令和接收周边飞行器的确认信息；
所述机载自主调度系统通过广播式自动相关监视-发送/接收设备获取周边所有飞行器的飞行状态信息，包括：三维位置、速度、垂直速度、航向、飞行路径意图以及上述状态信息相对应的时间戳；所述机载自主调度系统由优化算法计算出能够保障空中间隔配备的自主调度降落指令；
所述机载自主调度系统包括飞行状态信息更新模块，当无人机和载人航空器共同运营在无空管直接控制的降落设施和周边空域时，任何飞行器通过所述机载自主调度系统的飞行状态信息更新模块用于启动飞行状态信息更新流程；通过执行飞行状态信息更新流程运营场景中的所有飞行器及时同步的更新飞行状态信息，并以此掌握运营场景中空中交通的当前全局信息。
2.如权利要求1所述的机载自主调度系统，其特征在于，所述无人机的机载系统包括广播式自动相关监视-发送/接收设备、通信设备、GPS接收机、机载感知规避系统、机载防撞系统、机载气象避让系统、飞行控制系统以及其他机载传感系统和避障系统；当机载自主调度系统安装在无人机上时，所述机载自主调度系统的数据接口与无人机的广播式自动相关监视-发送/接收设备、通信设备、GPS接收机、机载感知规避系统、机载防撞系统、机载气象避让系统、飞行控制系统以及其他机载传感系统和避障系统实现数据互联。
3.如权利要求1所述的机载自主调度系统，其特征在于，当机载自主调度系统安装在载人航空器上且载人航空器为低端通航飞机时，所述机载自主调度系统作为软件独立插件与广播式自动相关监视-发送/接收设备集成；当载人航空器为高端公务机或运输类大型飞机时，所述机载自主调度系统作为软件独立插件与具备空中间隔配备保障功能的飞行控制系统集成。
4.如权利要求1所述的机载自主调度系统，其特征在于，所述机载自主调度系统包括自主调度模块，当运营场景中主飞行器需要降落时通过所述机载自主调度系统启动自主调度模块，用于提供自主调度流程，通过执行自主调度流程主飞行器计算生成自主调度降落指令；
所述机载自主调度系统包括语音提示模块和视频模块，运营场景中载人航空器在接收主飞行器广播的自主调度降落指令时，通过语音提示模块为机组人员提供语音提示或通过视频模块为机组人员提供视觉提示。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的无人机与载人航空器共存环境下机载自主调度系统的调度方法，其特征在于，所述调度方法采用机载自主调度系统的优化算法实现，所述优化算法建立在分布式系统协调决策机制的基础之上；
所述调度方法根据下述场景进行相应的处理：
(1)当无人机和载人航空器共同运营在无空管直接控制的降落设施和周边空域时，任何飞行器通过所述机载自主调度系统的飞行状态信息更新模块启动飞行状态信息更新流程；
(2)当运营场景中主飞行器需要降落时通过所述机载自主调度系统的自主调度模块启动自主调度流程，通过执行自主调度流程主飞行器将计算生成自主调度降落指令；
(3)运营场景中载人航空器在接收主飞行器广播的自主调度降落指令时，所述机载自主调度系统的语音提示模块为机组人员提供语音提示或通过视频模块为机组人员提供视觉提示；取决于载人航空器的机载设备功能和在自主调度降落指令中降落序列的位置，自主调度降落指令的原始格式将被进一步解析；
所述机载自主调度系统的优化算法使用的分布式协调模型通过有限状态机的形式实现；所述分布式协调模型包含多个相对独立的流程，包括自主调度流程和飞行状态信息更新流程；每个独立的流程都通过包含多个有效离散状态和状态之间的转换逻辑组成，且状态之间的转化逻辑都由事件触发。
6.如权利要求5所述的调度方法，其特征在于，所述场景(1)中，飞行状态信息更新流程的状态包括：
状态1：全局初始化；触发事件为进入运营场景指令；执行指令为：初始化运营场景内所有飞行器的状态信息：包括生成用于存储每个飞行器的广播式自动相关监视-发送/接收消息的局部数据库；当特定触发事件发生时转换到状态2；
状态2：飞行状态信息更新流程初始化，触发事件为：在没有其他当前活动的飞行状态信息更新流程的前提下飞行器i启动飞行状态信息更新流程；执行指令为：记录启动飞行状态信息更新流程的飞行器编号，此飞行器为主飞行器；记录飞行状态信息更新流程编号；当特定触发事件发生时转换到状态3；
状态3：飞行状态信息广播；触发事件为：主飞行器广播其飞行状态信息；执行指令为：
通知运营场景中其他飞行器在其广播式自动相关监视-发送/接收消息的局部数据库中更新主飞行器的飞行状态信息；所述其他飞行器为跟随飞行器；当特定触发事件发生时转换到状态4；
状态4：确认接收飞行状态信息更新通知；触发事件为：所有跟随飞行器确认接收到主飞行器广播的飞行状态信息更新消息；执行指令为：所有跟随飞行器在其广播式自动相关监视-发送/接收消息的局部数据库中更新主飞行器的飞行状态信息；在设定指令执行时间到达后转换到状态1。
7.如权利要求5所述的调度方法，其特征在于，所述场景(2)中，自主调度降落指令的格式为：
{自主调度流程编号，飞行器#1，飞行器#2…飞行器#(n-1)，飞行器#n}；
自主调度流程的状态包括：
状态1：全局初始化；触发事件为：进入运营场景指令；执行指令为：初始化运营场景内所有飞行器的状态信息：当特定触发事件发生时转换到状态2；
状态2：自主调度流程初始化；触发事件为：在没有其他当前活动的自主调度流程的前提下飞行器i启动自主调度流程；执行指令为：记录启动自主调度流程的飞行器编号；此飞行器为主飞行器；记录自主调度流程编号；
主飞行器检验通过广播式自动相关监视-发送/接收设备获取的运营场景内其他飞行器飞行状态信息的时间戳，如有任何跟随飞行器的飞行状态信息的时间戳过期，转换到状态1，如所有跟随飞行器的飞行状态信息都为当前信息，设置自主调度流程子状态为1；所述其他飞行器为跟随飞行器；当特定触发事件发生时转换到状态3；
状态3：等待“锁定确认”；触发事件为：主飞行器广播“锁定自主调度时间窗口”消息执行指令为：通知运营场景中所有跟随飞行器锁定其飞行状态信息更新并反馈“锁定确认”消息，跟随飞行器反馈的“锁定确认”消息中需包含其当前飞行状态信息；设置自主调度流程子状态为2；当特定触发事件发生时转换到状态4或5；
状态4：自主调度流程锁定；触发事件为：主飞行器确认收到所有跟随飞行器反馈的“锁定确认”消息；执行指令为：主飞行器计算生成自主调度指令；设置自主调度流程子状态为
3；当特定触发事件发生时转换到状态5或6；
状态5：自主调度流程超时；触发事件为：主飞行器没有在预定时间内收到所有跟随飞行器反馈的“锁定确认”消息或不能在预定时间内计算生成自主调度指令的收敛解；执行指令为：确认自主调度流程用时超时并设置自主调度流程子状态为4；在设定超时时间到达后转换到状态1；
状态6：自主调度流程解锁；触发事件为：主飞行器广播“解锁自主调度时间窗口”消息和自主调度指令的收敛解；执行指令为：所有跟随飞行器解锁飞行状态信息更新并执行主飞行器广播的自主调度指令；设置自主调度流程子状态为5；在设定指令执行时间到达后转换到状态1。
8.如权利要求7所述的调度方法，其特征在于，所述场景(3)中，自主调度降落指令的原始格式将被进一步解析，解析内容包括：
①作为降落序列中的第一个飞行器，自主调度降落指令将被解析为一个直接的“领飞”引导指令；如果该飞行器是载人航空器，机组人员观察到“领飞”引导指令的语音或视觉提示后手动或该飞行器安装了自动驾驶仪情况下自动执行相应的仪表或目视进近程序完成降落操作；如果该飞行器是无人机，所述机载自主调度系统将与其他提供空中间隔配备功能的机载规避/防撞系统有效融合以保障空中避障，并通过机载飞控系统自动引导飞行器完成降落操作；
②作为降落序列中的其他飞行器，自主调度降落指令将被解析为“跟飞飞行器#j”，飞行器#j是自主调度降落指令中降落序列中该飞行器的前一架飞行器；
所述解析内容②包括：
<1>如果该飞行器是载人航空器且没有安装具备空中间隔配备保障功能的飞行管理系统，机组人员通过视觉或借助提供空中交通的当前全局信息图形显示的机载设备捕捉飞行器#j，从而跟飞以完成降落操作；
<2>如果该飞行器是载人航空器且安装了具备空中间隔配备保障功能的飞行管理系统，“跟飞飞行器#j”指令进一步转化为目标速度引导指令，该指令通过飞行管理系统最终转化为飞行引导仪指令和自动驾驶仪指令；机组人员根据飞行引导仪指令手动操纵飞机或使用自动驾驶仪自动完成降落操作；
<3>如果该飞行器是无人机，所述机载自主调度系统将与其他提供空中间隔配备功能的机载规避/防撞系统有效融合以保障空中避障，并通过机载飞控系统提供的自动驾驶功能自动引导飞行器完成降落操作。
无人机与载人航空器共存环境下机载自主调度系统及方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
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