CN111613095A - 面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，通过构建商用飞机远程驾驶***架构，建立面向具体飞行过程的多方空地协同架构；再依据飞行类型和地面远程飞行员的能力状态，构建控制模式并划分操作授权范围；然后建立机场场面交通过程组织架构，并根据起飞前场面运行控制过程的不同阶段和空地协同架构和各方的操作授权范围，完成多方空地协同操作，最终达到自动和智能化的起飞前场面控制。本发明通过机载自动/自主***、远程地面站与机场信息***的信息交互，达到自动和智能化场面控制能力。

Description

面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种飞行器远程控制领域的技术，具体是一种面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法。
背景技术
机场场面运行是商用远程驾驶飞机(CRPA)飞行阶段中的重要组成部分。在飞行基础设施组成中，如航线、空域、卫星和机场等，机场资源(终端空域)能力和场面运行有效性是CRPA飞行过程组织和飞行过程运行的核心能力与重要组成部分。特别是大都市高密度起飞和降落机场，机场场面运行能力、效率、确定性和安全性不仅影响飞机自身的目标需求，同时影响整个区域的运输能力和效率。因此，对CRPA来说，探究完整的起飞前场面运行控制方法尤为重要。随着飞行运输能力的高速发展，特别是对于大都市高密度起降机场，机场场面的交通环境复杂性急剧增加，直接影响机场场面运行能力、效率和安全性。
这种影响主要反映在以下几个方面：1.由于机场场面独立运动载体急剧增加，直接导致机场跑道入侵的概率增加，机场场面滑行冲突增大，飞机滑行过程时间增长，飞机滑行效率降低；2.由于机场场面独立运动载体独立性和多样性，飞机滑行的确定性和可预测性降低，滑行过程启停增多，增加了滑行燃油和排放，增大了对机场空域环境的影响；3.由于传统的非一体化和有限的机场场面环境管理模式，如飞行员自主滑行管理模式，基于视觉飞机滑行监控能力，基于滑行许可的机场跑道排序组织，基于起飞许可的机场跑道运行状态，以及独立的机场到达和起飞管理，大大增加了飞机滑行冲突可能性，增加了机场场面交通环境复杂性，降低了机场场面运行效率和安全性。同时，商用无人驾驶飞机由于机上没有飞行员，远程飞行员通过指挥控制数据链获取到的机外实时信息受带宽限制，无法达到有人飞机飞行员达到的驾驶体验。因此，必须建立面向CRPA的机场场面交通运行和管理能力，通过机载自动/自主***、远程地面站与机场信息***的交互，达到自动和智能化场面管理能力，以满足航空高速发展的需求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，建立了面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行与控制方法，通过机载自动/自主***、远程地面站与机场信息***的信息交互，达到自动和智能化场面控制能力。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，通过构建商用飞机远程驾驶***架构，建立面向具体飞行过程的多方空地协同架构；再依据飞行类型和地面远程飞行员的能力状态，构建控制模式并划分操作授权范围；然后建立机场场面交通过程组织架构，并根据起飞前场面运行控制过程的不同阶段和空地协同架构和各方的操作授权范围，完成多方空地协同操作，最终达到自动和智能化的起飞前场面控制。
所述的商用飞机远程驾驶***架构包括：由机载自动子***和机载自主子***组成的机载***、指挥控制链路、数据通信链路和空地协同***，其中：机载***接收来自空地协同***的指令信号进行智能化处理和执行并输出飞机的状态信息，指挥控制链路用来传输指挥和控制指令(例如飞行控制指令)，数据通信链路用来传输数据信息(例如飞机高度、气象条件等信息)，空地协同***接收实时的机载数据并进行协同处理后输出飞行控制指令，完成对飞机的远程驾驶。
所述的空地协同***包括：通过地-地专用链路互相连接的远程地面站、监控中心和空管中心，其中：远程地面站以机载***为中继与监控中心和空管中心进行协同交互，在空地数据链失效的情况下分别与航空公司、空管中心直接通过地-地专用链路进行交互，监控中心和空管中心分别与机载***通过数据通信链路相连接，传输飞行计划、飞行航路信息。
所述的多方空地协同架构包括：机载自动子***、机载自主子***、远程飞行员、空管中心和航空公司之间的互相协同控制。
所述的控制模式包括：标称情况和飞行员正常驾驶状态模式、非标称情况和飞行员正常驾驶状态模式、标称情况和飞行员非正常驾驶状态模式、非标称情况和飞行员非正常驾驶状态模式。
所述的运行控制过程包括：起飞前准备阶段、推出阶段、滑出阶段、离场滑行阶段和起飞前滑跑阶段。
技术效果
本发明整体解决了商用飞机无人驾驶的起飞前场面运行控制问题。通过构建商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制过程，明确了起飞前场面运行控制中的远程飞行员、机载自动/机载自主子***、航空公司、空管中心的责任，并完成了多方空地协同决策，构建了完整高效的起飞前场面运行控制过程，为商用飞机远程驾驶***飞行控制方法奠定了基础。通过机场场面运行与组织提供机场场面引导***，建立滑行过程监视，构建实时交通态势决策控制，增强飞机的滑行效率，提升机场跑道吞吐率，提升机场到达和起飞流量，实现机场场面交通一体化组织与控制。
附图说明
图1为商用飞机远程驾驶***架构图；
图2为机场场面交通过程组织架构图；
图3为机场场面运行引导***图；
图4为机场场面运行监视***图；
图5为机场场面运行控制***图；
图6为起飞前准备阶段状态图；
图7为推出阶段状态图；
图8为滑出阶段状态图；
图9为离场滑行阶段状态图；
图10为起飞前滑跑阶段状态图。
具体实施方式
本实施例通过构建商用飞机远程驾驶***架构，建立面向具体飞行过程的多方空地协同架构；再依据飞行类型和地面远程飞行员的能力状态，构建控制模式并划分操作授权范围；然后建立机场场面交通过程组织架构，并根据起飞前场面运行控制过程的不同阶段和空地协同架构和各方的操作授权范围，完成多方空地协同操作，最终达到自动和智能化的起飞前场控制能力。
如图1所示，本实施例涉及的商用飞机远程驾驶***架构，包括：由机载自动子***和机载自主子***组成的机载***、指挥控制链路、数据通信链路和空地协同***，其中：远程地面站通过指挥控制链路与机载***相连接，将传统显示在驾驶舱仪表***中的数据通过指挥控制链路向下传输到远程地面站，远程地面站通过远程驾驶座舱内的地面仿真模拟软件进行可视化处理供远程飞行员进行决策；空地协同***通过数据通信链路与机载***进行通信；监控中心和空管中心分别与机载***通过数据通信链路相连接，传输飞行计划、飞行航路等信息；远程地面站以机载***为中继与监控中心和空管中心进行协同交互，在空地数据链失效的情况下分别与航空公司、空管中心直接通过地-地专用链路进行交互；远程飞行员、在地面获取到实时的机载数据并通过远程驾驶座舱完成对飞机的远程驾驶。
所述的商用飞机远程驾驶***起飞前场面运行控制过程中的操作授权***，如下表所示：
Figure BDA0002497336560000041
所述的控制模式包括：标称情况和飞行员正常驾驶状态模式、非标称情况和飞行员正常驾驶状态模式、标称情况和飞行员非正常驾驶状态模式、非标称情况和飞行员非正常驾驶状态模式。其具体判断包括：
i)在标称情况和远程飞行员正常驾驶状态模式下，机载自动/自主***执行控制程序操控飞机完成飞行任务，远程飞行员负责监视飞行过程并对飞机具有掌控权，对飞机安全性负责。在这种状态下，航空公司签派员可同时负责至多20架飞机的签派任务，为航空公司节省大量开支，提高经济效益。
ii)在非标称情况和远程飞行员正常驾驶状态模式下，由于飞行任务复杂，为了提高飞机的安全性，航空公司签派员将作为飞机的副驾驶，一对一协助远程飞行员完成飞机的飞行任务。在这种情况下，该签派员原来的工作内容将移交给其他签派员。
iii)在标称情况和远程飞行员非正常驾驶状态模式下，地面监控***通过远程地面站的人机接口监测到飞行员异常情况，切断远程飞行员的控制器，机载自动/自主***进行紧急情况处理，备份远程飞行员接入并监视飞行过程，对飞机安全性负责，此时航空公司签派员提供一对一协助。
iv)在非标称情况和远程飞行员非正常驾驶状态时，地面监控***通过远程地面站的人机接口监测到飞行员异常情况，将切断远程飞行员的控制权，暂时将飞机控制权转交给机载自动/自主***进行紧急情况处理，紧急情况处理完毕后，由备份远程飞行员接入并掌控飞机，对飞机安全性负责；当备份远程飞行员没有在预设周期内接入控制，则机载自动/自主***将执行预设的自动着陆程序。
如图2所示，所述的多方空地协同操作是指：在机场场面能力的基础上，通过远程飞行员、机载自动/自主***与航空公司地面机务的协同，完成机场场面运行引导、机场场面运行监视和机场场面运行控制。因此，机场场面交通运行与组织提供机场场面引导，建立滑行过程监视，构建实施交通态势决策控制，增强飞机滑行效率，提高机场跑道吞吐率，提升机场到达和起飞流量，完成机场场面交通一体化组织和控制。
所述的机场场面能力包括：符号的灯光引导、滑行位置和机场地图、视景增强各滑行航路、滑行过程和跑道排队以及机场到达和起飞过程。通过远程飞行员和航空公司机场管理员之间的协同交互，完成对各个要素的总调控，达成机场场面能力高效化目标。
所述的机场场面运行引导是指：通过机场场面运行引导***提供引导飞机滑行。无论是飞机的到达和滑行过程，还是起飞许可推出和滑行过程，都要建立飞行滑行引导过程，支持远程飞行员完成独立目标的滑行任务过程，建立机场场面资源计划组织，降低机场资源需求拥挤、闲置和不均衡，实现机场场面飞机有序管理，减少飞机滑行等待、延时和冲突，提升机场场面资源利用率和飞机滑行效率。
如图3所示，所述的机场场面运行引导***包括：飞机窗外视觉引导单元、远程地面站电子飞行仪表引导单元、机场场面交通环境态势引导单元。
所述的飞机窗外视觉引导单元包括：支持机场场面飞机滑行的引导灯光、符号和标识，其中：远程飞行员通过指挥和控制(C2)链路下传的机载监视***探测到的机场场面引导灯光、符号和标识，依据其引导指示，完成相应的滑行过程。其中，灯光是指跑道引导灯光，提供远程飞行员进近着陆过程和起飞过程的当前跑道航向和边界指引引导。符号是指滑行航向引导符号，提供远程飞行员滑行过程的航向、退出和转弯指引引导。标识是指路径引导标识，提供远程飞行员滑行过程的机场滑行航路指示和显示的指引引导。飞机窗外视觉引导***提供机场场面在白天和正常天气下的明确和简单的飞机滑行引导。
所述的远程地面站电子飞行仪表引导单元包括场面监视雷达(SMR)、二次雷达(S模式应答机)、自动相关监视(ADS-B)、移动机场数字地图、多功能显示器(MFCD)和平视显示器(HDU)，其中移动机场数字地图、多功能显示器(MFCD)和平视显示器(HDU)安置在远程地面站供远程飞行员使用。场面监视雷达(SMR)提供机场场面移动飞机和车辆的画面，二次雷达(S模式应答机)提供飞机自身的位置和移动画面，自动相关监视(ADS-B)通过飞机自身和其他具有相关设备飞机和车辆的精确位置和轨迹画面，移动机场数字地图提供基于飞机自身为中心的机场移动地图，多功能显示器(MFCD)提供基于移动机场数字地图所有引导信息叠加显示，平视显示器(HDU)提供基于窗外视景的所有引导参数关联显示。远程地面站电子飞行仪表引导提供机场场面在全天候(白天，晚上和低能见度天气)飞机滑行引导。
所述的机场场面交通环境态势引导单元包括飞行信息***(FIS)、交通信息***(TIS)、气象信息***(WIS)、机场跑道运行管理***、起飞和降落管理***、机场滑行航路数据库和机载驾驶舱交通信息显示***(CDTI)，其中：其中，飞行信息***(FIS)提供当前飞行服务与机场设施运行状态，交通信息***(TIS)提供机场场面飞机滑行、起飞和降落以及车辆运输交通状态，气象信息***(WIS)提供机场气象信息、跑道能见范围(RVR)以及安全间隔要求，机场跑道运行管理***提供跑道调度、排队和运行状态，起飞和降落管理***提供机场降落和起飞调度组织，机场滑行航路数据库提供机场场面滑行航路和路径点，远程地面站交通信息显示***提供机场交通环境综合显示。机场场面交通环境态势引导提供机场场面飞机和车辆、资源和状态、环境和条件态势组织，支持远程飞行员与空管***协同决策控制。
所述的机场场面运行监视是指机场场面交通环境识别能力。如图4所示，机场场面运行监视***包括机场场面交通状态监视、机场场面飞机滑行状态监视和机场场面组织控制状态监视。
所述的机场场面交通状态监视是指机场移动滑行区域交通运行状态监视。机场场面交通状态监视通过场面监视雷达(SMR)、二次雷达(S模式应答机)和自动相关监视(ADS-B)综合，建立覆盖机场场面飞机滑行完整和精确的画面，依据机场场面滑行规则和安全要求，如滑行区域、保持区域、穿越区域、跑道排队、安全隔离等，构建机场场面交通状态有效状态监视。
所述的机场场面飞机滑行状态监视是指机场场面所有飞机滑行过程和安全性的监视。机场场面飞机滑行状态监视通过场面监视雷达(SMR)、二次雷达(S模式应答机)和自动相关监视(ADS-B)综合，建立所有CRPA滑行状态画面，如滑行飞机的识别号、位置、速度和轨迹，明确CRPA滑行航路和时间需求，提供CRPA滑行冲突分析和预测，支持机场场面飞机滑行飞行滑行航路重构和管理。
所述的机场场面组织控制状态监视通过场面监视雷达(SMR)、二次雷达(S模式应答机)和自动相关监视(ADS-B)综合，建立机场场面滑行飞机的构型，构建机场场面滑行飞机的运行意向，如到达、起飞、跑道、滑行航路、停机坪和终端门，确定机场场面滑行的组织，许可、排序、优先级和安全隔离，提供机场场面运行拥挤、延时和等待分析，支持机场场面资源组织与重构管理。
如图5所示，所述的机场场面运行控制包括：飞机滑行运行控制、交通安全和危害控制和机场场面运行组织控制。通过机场场面飞机滑行运行控制，建立飞机滑行目标、时间和资源需求，支持飞机滑行航路组织分析，提升飞机滑行的有序性；通过机场场面交通安全和危害控制，建立场面交通环境态势和安全需求，支持危害识别和告警，提供机场场面交通安全能力；通过机场场面运行组织控制，支持飞行到达和起飞管理，建立飞机启动、滑行和排队许可和优先级，提升机场场面运行效率和吞吐率。
所述的飞机滑行运行控制是指机场场面所有飞机滑行过程控制。机场场面飞机滑行运行控制通过建立飞机滑行交通环境态势组织，构建飞机滑行态势引导模式，如飞机驾驶舱显示滑行航路和许可，提高机场场面移动、滑行和推出过程引导能力，提升飞行员操作效率；建立飞机滑行状态指引和显示能力，如跑道退出指示，支持飞行员调整减速过程，或滑行刹车过程；建立飞机周围交通环境感知能力，如其他飞机滑行机动和轨迹，支持远程飞行员滑行机动决策和调整。
所述的机场场面交通安全和危害控制是指机场场面交通环境危害识别和告警管理。机场场面交通安全和危害控制通过建立机场场面交通环境态势组织，构建自身飞机滑行航路和监视模式，如飞机驾驶舱显示规划滑行航路，监视飞机滑行的偏离，提高飞机滑行偏离越界告警，提升飞机自身滑行机动的安全性；建立跑道运行状态和指引显示，构建跑道入侵监视，如其他飞机跑道穿越请求和跑道占用状态，提供跑道入侵告警，支持远程飞行员滑行机动决策和调整；建立飞机滑行机动安全间隔，构建超越最小安全隔离告警，支持远程飞行员滑行机动决策或与空管***协同。
所述的机场场面运行组织控制是指机场场面飞机滑行目标需求控制与机场交通吞吐率平衡控制。机场场面运行组织控制通过建立机场场面滑行飞机构成，识别滑行飞机计划目标和需求，明确机场资源能力与构成，构建基于飞行滑行计划目标的机场场面交通态势组织，形成机场场面飞行滑行航路分配，跑道运行分配和时间次序分配。机场场面运行组织控制面向到达和起飞目标需求，建立机场场面飞机移动、滑行和推出组织，组建飞行员驾驶舱和空管***机场场面交通态势感知，增强机场跑道运行和区域滑行安全，减少跑道起飞排队长度和时间，优化跑道运行，提高跑道吞吐率，提升机场场面运行效率。
所述的起飞前场面运行控制过程包括：起飞前准备阶段、推出阶段、滑出阶段、离场滑行阶段和起飞前滑跑阶段。
所述的起飞前准备阶段，如图6所示，是指从远程飞行员控制飞机到达停机位开始，直到机组获得放行管制发放的放行许可为止。这个阶段主要是在起飞前进行的直接准备工作，包括飞机的外部检查、接通电源前的准备、接通电源、飞行前初始准备、飞行前准备以及等待放行许可、复述放行许可。本阶段的参与方包括：机载自动/自主***，远程飞行员、航空公司地面机务以及空管中心。
所述的起飞前准备阶段的具体步骤包括：首先，由航空公司地面机务完成飞机的外部检查程序，核实飞机的状态良好；进而由远程飞行员进行驾驶舱面板设置、APU警报测试，完成后接通电源；然后由机载自动/自主***完成飞行前初始准备，包括IRS校准，确认氧气压力、液压油油量、发动机滑油油量、核实发动机、氧气等设置正确；接着由远程飞行员检查飞行仪表，证实指示设置正确，并设定减速板手柄、反推手柄、推力手柄、襟翼手柄位置；然后由机载自动/自主***设定无线电调谐并输入CDU性能数据；进而远程飞行员接收机场情报通报并申请放行许可；空管接收到飞机放行请求，并确认飞机放行条件(管制区冲突情况、飞机的飞行预报)，确认后向远程飞行员发布放行许可；最后由远程飞行员接收放行许可并复述正确。
所述的推出阶段，如图7所示，是指从远程飞行员收到放行许可开始，直到发动机开车且慢车稳定为止，包括：申请启动许可前准备、申请启动许可、起动前检查和推出开车。本阶段的参与方包括：机载自动/自主***，远程飞行员、航空公司地面机务以及空管中心。
所述的推出阶段的具体步骤包括：首先，由机载自动/自主***设置起飞参考信息和航段信息，并由远程飞行员检查上述信息；然后由地面机务确认外部舱门是否关好，确认驾驶舱侧窗是否关好并锁定；接着由远程飞行员向空管中心申请起动许可；空管中心收到起动请求后，确认飞机起动条件(管制区冲突情况、飞机的飞行预报、飞行许可)。若不满足起动条件，由空管中心向远程飞行员发送不同意起动指令和预计开车或起飞时间，远程飞行员收到指令后，在廊桥停机位等待；当满足起动条件，由空管中心向远程飞行员发送推出开车许可；进而由机载自动/自主***设置燃油面板、液压面板，打开防撞灯，设置配平，并完成起动前检查单，再由远程飞行员确认上述操作；接着远程飞行员向航空公司地面机务发出可以推出和开车指令，地面机务收到指令后，向远程飞行员发送设置或松开刹车指令，远程飞行员按地面机务指令设置，控制飞机在牵引车拖动下从廊桥停机位推出；接着由远程飞行员向地面机务发送发动机起动请求，地面机务收到请求并核实后，向远程飞行员发送同意起动指令；远程飞行员收到指令，起动发动机，监控发动机状态，将发动机稳定在慢车，至此起动完成，断开内部通信。
所述的滑出阶段，如图8所示，是指从发动机慢车稳定开始，直到开始滑行前为止，包括：滑行前程序和滑出程序。其中，滑行前程序包括核实发动机启动手柄，设置电门，核实地面人员和设备撤离等和完成滑行前检查单。滑出程序包括申请滑行许可、等待滑行许可、接收滑行许可并核实滑行路线、打开滑行灯及跑道脱离灯。本阶段的参与方包括：机载自动/自主***、远程飞行员、地面管制人员以及航空公司地面机务。
所述的滑出阶段的具体步骤包括：首先，由远程飞行员核实发动机起动手柄位于慢车卡位，由机载自动/自主***按需设置电门，由地面机务人员核实地面人员和设备撤离，再由机载自动/自主***按起飞需求设置起飞襟翼，按需切换应答机模式并完成滑行前检查单；接着由远程飞行员向空管中心申请滑行许可，空管中心确认飞机滑行条件(机位附近滑行状况、机场滑跑区交通状况、飞行许可)。若不满足滑行条件，空管中心向远程飞行员发送不同意滑行指令和预计开始滑行时间，远程飞行员收到拒绝指令后，在推出位置等待；当满足滑行条件，将由空管中心向远程飞行员发送滑行许可，远程飞行员核实滑行路线，并向地面机务人员发送滑出信号；地面机务接收飞机滑出信号后，向远程飞行员发布滑出许可；远程飞行员接收滑出许可并打开滑行灯及跑道脱离灯。
所述的离场滑行阶段，如图9所示，是指从滑行启动开始，直到飞机进入起飞跑道为止，包括：滑行和穿越跑道。其中，滑行包括按需更新FMC离场程序/无线电导航设备、按需更新起飞简令、松开刹车等；穿越跑道包括设置位置灯、设置应答机和最终穿越跑道。本阶段的参与方主要是机载自动/自主***、远程飞行员和航空公司地面机务。
所述的离场滑行阶段的具体步骤包括：首先，由远程飞行员参照机场平面图，核实滑行路线，必要时更新滑行简令；由地面机务检查侧方无障碍物；然后由远程飞行员手扶手轮，松开刹车，沿滑行线滑行，同时注意观察周围情况；由机载自动/自主***按需更新起飞简令，使用跑道、起始航向、起始爬升盖度、离场程序等并按需更新FMC离场程序/无线电导航设备、核实CDU设置起飞页面、核实CDU设置航段页面，并由远程飞行员确认上述程序；进而由远程飞行员确认是否需要穿越跑道。若需要穿越跑道，由远程飞行员设置位置灯为STROBE&STEADY模式，设置应答机为TA/RA模式，并由地面机务注意观察，确认跑道无影响后，由远程飞行员控制飞机继续穿越跑道；穿越跑道后，由远程飞行员设置位置灯为STEADY模式，设置应答机为ALT ON/XPNDR/AUTO模式，并控制飞机滑行至起飞跑道等待点。
所述的起飞前滑跑阶段，如图10所示，是指飞机从到达起飞跑道开始，直到飞机离开地面收回起落架为止，包括：等待进跑道许可、起飞前准备、等待起飞许可和滑出程序。本阶段的参与方包括：机载自动/自主***、远程飞行员和空管中心。
所述的起飞前滑跑阶段的具体步骤包括：首先，由远程飞行员按需更新起飞简令，并向空管中心申请进跑道许可；空管中心接收飞机进跑道申请，并向远程飞行员发放飞机进跑道许可；由机载自动/自主***核实跑道和跑道进入点正确，确认五边没影响，按需更新跑道位置，按需使用位置灯等，按需设置应答机、WXR等，按需设置地形显示，并由远程飞行员确认设置正确；然后由机载自动/自主***执行起飞前检查单，并由远程飞行员确认；进而由远程飞行员向空管中心申请起飞许可；空管中心接收飞机起飞申请，并向远程飞行员发放飞机起飞许可；由机载自动/自主***打开所有着陆灯；由远程飞行员确认飞机航向与起飞跑道航向一致，并调定推力，证实发动机工作稳定；当速度达到VR时，由远程飞行员控制飞机抬轮，并核实高度表知识正上升率，最后将起落架手柄置于UP位，收回起落架。
本实施例涉及的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，通过构建商用飞机远程驾驶***架构，建立面向具体飞行过程的机载自动/自主+远程飞行员+空管中心+航空公司的空地协同架构，完成了起飞前场面运行控制的起飞前准备阶段、推出阶段、滑出阶段、离场滑行阶段和起飞前滑跑阶段，实现了自动和智能化的起飞前场面控制能力。
综合以上改进，基于商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，通过构建商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制过程，明确了起飞前场面运行控制中的远程飞行员、机载自动/自主***、航空公司、空管中心的责任，并完成了多方空地协同决策，构建了完整的起飞前场面运行控制过程，为商用飞机远程驾驶***飞行控制方法奠定了基础。通过机场场面运行与组织提供机场场面引导***，建立滑行过程监视，构建实时交通态势决策控制，增强飞机的滑行效率，提升机场跑道吞吐率，提升机场到达和起飞流量，实现机场场面交通一体化组织与控制。
与现有技术相比，本发明建立了机场场面运行引导、运行监视和运行控制***，增强了飞机滑行效率，提升了机场跑道吞吐率，提升了机场场面飞机有序性。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (9)

1.一种面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征在于，通过构建商用飞机远程驾驶***架构，建立面向具体飞行过程的多方空地协同架构；再依据飞行类型和地面远程飞行员的能力状态，构建控制模式并划分操作授权范围；然后建立机场场面交通过程组织架构，并根据起飞前场面运行控制过程的不同阶段和空地协同架构和各方的操作授权范围，完成多方空地协同操作，最终达到自动和智能化的起飞前场面控制；
所述的商用飞机远程驾驶***架构包括：由机载自动子***和机载自主子***组成的机载***、指挥控制链路、数据通信链路和空地协同***，其中：机载***接收来自空地协同***的指令信号进行智能化处理和执行并输出飞机的状态信息，指挥控制链路用来传输指挥和控制指令，数据通信链路用来传输数据信息，空地协同***接收实时的机载数据并进行协同处理后输出飞行控制指令，完成对飞机的远程驾驶；
所述的多方空地协同操作是指：在机场场面能力的基础上，通过远程飞行员、机载自动/自主***与航空公司地面机务的协同，完成机场场面运行引导、机场场面运行监视和机场场面运行控制；
所述的控制模式包括：标称情况和飞行员正常驾驶状态模式、非标称情况和飞行员正常驾驶状态模式、标称情况和飞行员非正常驾驶状态模式、非标称情况和飞行员非正常驾驶状态模式；
所述的运行控制过程包括：起飞前准备阶段、推出阶段、滑出阶段、离场滑行阶段和起飞前滑跑阶段。
2.根据权利要求1所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的空地协同***包括：通过地-地专用链路互相连接的远程地面站、监控中心和空管中心，其中：远程地面站以机载***为中继与监控中心和空管中心进行协同交互，在空地数据链失效的情况下分别与航空公司、空管中心直接通过地-地专用链路进行交互，监控中心和空管中心分别与机载***通过数据通信链路相连接，传输飞行计划、飞行航路信息；
所述的多方空地协同架构包括：机载自动子***、机载自主子***、远程飞行员、空管中心和航空公司之间的互相协同控制。
3.根据权利要求1所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的控制模式中：
i)在标称情况和远程飞行员正常驾驶状态模式下，机载自动/自主***执行控制程序操控飞机完成飞行任务，远程飞行员负责监视飞行过程并对飞机具有掌控权，对飞机安全性负责；
ii)在非标称情况和远程飞行员正常驾驶状态模式下，航空公司签派员将作为飞机的副驾驶，一对一协助远程飞行员完成飞机的飞行任务；
iii)在标称情况和远程飞行员非正常驾驶状态模式下，当地面监控***通过远程地面站的人机接口监测到飞行员异常情况，切断远程飞行员的控制器，机载自动/自主***进行紧急情况处理，备份远程飞行员接入并监视飞行过程；
iv)在非标称情况和远程飞行员非正常驾驶状态时，当地面监控***通过远程地面站的人机接口监测到飞行员异常情况，则切断远程飞行员的控制权，暂时将飞机控制权转交给机载自动/自主***进行紧急情况处理，紧急情况处理完毕后，由备份远程飞行员接入并掌控飞机，对飞机安全性负责；当备份远程飞行员没有在预设周期内接入控制，则机载自动/自主***将执行预设的自动着陆程序。
4.根据权利要求1所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的机场场面能力包括：符号的灯光引导、滑行位置和机场地图、视景增强各滑行航路、滑行过程和跑道排队以及机场到达和起飞过程，通过远程飞行员和航空公司机场管理员之间的协同交互，完成对各个要素的总调控，达成机场场面能力高效化目标；
所述的机场场面运行引导是指：通过机场场面运行引导***提供引导飞机滑行，无论是飞机的到达和滑行过程，还是起飞许可推出和滑行过程，都要建立飞行滑行引导过程，支持远程飞行员完成独立目标的滑行任务过程，建立机场场面资源计划组织，降低机场资源需求拥挤、闲置和不均衡，实现机场场面飞机有序管理，减少飞机滑行等待、延时和冲突，提升机场场面资源利用率和飞机滑行效率；
所述的机场场面运行监视是指机场场面交通环境识别能力，机场场面运行监视***包括机场场面交通状态监视、机场场面飞机滑行状态监视和机场场面组织控制状态监视；
所述的机场场面运行控制包括：飞机滑行运行控制、交通安全和危害控制和机场场面运行组织控制，通过机场场面飞机滑行运行控制，建立飞机滑行目标、时间和资源需求，支持飞机滑行航路组织分析，提升飞机滑行的有序性；通过机场场面交通安全和危害控制，建立场面交通环境态势和安全需求，支持危害识别和告警，提供机场场面交通安全能力；通过机场场面运行组织控制，支持飞行到达和起飞管理，建立飞机启动、滑行和排队许可和优先级，提升机场场面运行效率和吞吐率。
5.根据权利要求4所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的机场场面运行引导***包括：飞机窗外视觉引导单元、远程地面站电子飞行仪表引导单元、机场场面交通环境态势引导单元；
所述的飞机窗外视觉引导单元包括：支持机场场面飞机滑行的引导灯光、符号和标识，其中：远程飞行员通过指挥和控制链路下传的机载监视***探测到的机场场面引导灯光、符号和标识，依据其引导指示，完成相应的滑行过程；
所述的远程地面站电子飞行仪表引导单元包括场面监视雷达(SMR)、二次雷达(S模式应答机)、自动相关监视(ADS-B)、移动机场数字地图、多功能显示器(MFCD)和平视显示器(HDU)，其中移动机场数字地图、多功能显示器(MFCD)和平视显示器(HDU)安置在远程地面站供远程飞行员使用；
所述的机场场面交通环境态势引导单元包括飞行信息***(FIS)、交通信息***(TIS)、气象信息***(WIS)、机场跑道运行管理***、起飞和降落管理***、机场滑行航路数据库和机载驾驶舱交通信息显示***(CDTI)。
6.根据权利要求4所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的机场场面交通状态监视是指机场移动滑行区域交通运行状态监视；所述的机场场面飞机滑行状态监视是指机场场面所有飞机滑行过程和安全性的监视；所述的机场场面组织控制状态监视通过场面监视雷达(SMR)、二次雷达(S模式应答机)和自动相关监视(ADS-B)综合，建立机场场面滑行飞机的构型，构建机场场面滑行飞机的运行意向，确定机场场面滑行的组织，许可、排序、优先级和安全隔离，提供机场场面运行拥挤、延时和等待分析，支持机场场面资源组织与重构管理。
7.根据权利要求4所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的飞机滑行运行控制是指机场场面所有飞机滑行过程控制；所述的机场场面交通安全和危害控制是指机场场面交通环境危害识别和告警管理；所述的机场场面运行组织控制是指机场场面飞机滑行目标需求控制与机场交通吞吐率平衡控制。
8.根据权利要求1所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的起飞前场面运行控制过程包括：起飞前准备阶段、推出阶段、滑出阶段、离场滑行阶段和起飞前滑跑阶段；
所述的起飞前准备阶段是指从远程飞行员控制飞机到达停机位开始，直到机组获得放行管制发放的放行许可为止；
所述的推出阶段是指从远程飞行员收到放行许可开始，直到发动机开车且慢车稳定为止，包括：申请启动许可前准备、申请启动许可、起动前检查和推出开车；
所述的滑出阶段是指从发动机慢车稳定开始，直到开始滑行前为止，包括：滑行前程序和滑出程序；
所述的离场滑行阶段是指从滑行启动开始，直到飞机进入起飞跑道为止，包括：滑行和穿越跑道；
所述的起飞前滑跑阶段是指飞机从到达起飞跑道开始，直到飞机离开地面收回起落架为止，包括：等待进跑道许可、起飞前准备、等待起飞许可和滑出程序。
9.根据权利要求8所述的面向商用飞机远程驾驶***的起飞前场面运行控制方法，其特征是，所述的起飞前准备阶段的具体步骤包括：先由航空公司地面机务完成飞机的外部检查程序，核实飞机的状态良好；进而由远程飞行员进行驾驶舱面板设置、APU警报测试，完成后接通电源；然后由机载自动/自主***完成飞行前初始准备；接着由远程飞行员检查飞行仪表，证实指示设置正确，并设定减速板手柄、反推手柄、推力手柄、襟翼手柄位置；然后由机载自动/自主***设定无线电调谐并输入CDU性能数据；进而远程飞行员接收机场情报通报并申请放行许可；空管接收到飞机放行请求，并确认飞机放行条件，确认后向远程飞行员发布放行许可；最后由远程飞行员接收放行许可并复述正确；
所述的推出阶段的具体步骤包括：先由机载自动/自主***设置起飞参考信息和航段信息，并由远程飞行员检查上述信息；然后由地面机务确认外部舱门是否关好，确认驾驶舱侧窗是否关好并锁定；接着由远程飞行员向空管中心申请起动许可；空管中心收到起动请求后，确认飞机起动条件；当不满足起动条件，由空管中心向远程飞行员发送不同意起动指令和预计开车或起飞时间，远程飞行员收到指令后，在廊桥停机位等待；当满足起动条件，由空管中心向远程飞行员发送推出开车许可；进而由机载自动/自主***设置燃油面板、液压面板，打开防撞灯，设置配平，并完成起动前检查单，再由远程飞行员确认上述操作；接着远程飞行员向航空公司地面机务发出可以推出和开车指令，地面机务收到指令后，向远程飞行员发送设置或松开刹车指令，远程飞行员按地面机务指令设置，控制飞机在牵引车拖动下从廊桥停机位推出；接着由远程飞行员向地面机务发送发动机起动请求，地面机务收到请求并核实后，向远程飞行员发送同意起动指令；远程飞行员收到指令，起动发动机，监控发动机状态，将发动机稳定在慢车，至此起动完成，断开内部通信；
所述的滑出阶段的具体步骤包括：先由远程飞行员核实发动机起动手柄位于慢车卡位，由机载自动/自主***按需设置电门，由地面机务人员核实地面人员和设备撤离，再由机载自动/自主***按起飞需求设置起飞襟翼，按需切换应答机模式并完成滑行前检查单；接着由远程飞行员向空管中心申请滑行许可，空管中心确认飞机滑行条件；当不满足滑行条件，空管中心向远程飞行员发送不同意滑行指令和预计开始滑行时间，远程飞行员收到拒绝指令后，在推出位置等待；当满足滑行条件，将由空管中心向远程飞行员发送滑行许可，远程飞行员核实滑行路线，并向地面机务人员发送滑出信号；地面机务接收飞机滑出信号后，向远程飞行员发布滑出许可；远程飞行员接收滑出许可并打开滑行灯及跑道脱离灯；
所述的离场滑行阶段的具体步骤包括：先由远程飞行员参照机场平面图，核实滑行路线，必要时更新滑行简令；由地面机务检查侧方无障碍物；然后由远程飞行员手扶手轮，松开刹车，沿滑行线滑行，同时注意观察周围情况；由机载自动/自主***按需更新起飞简令，使用跑道、起始航向、起始爬升盖度、离场程序等并按需更新FMC离场程序/无线电导航设备、核实CDU设置起飞页面、核实CDU设置航段页面，并由远程飞行员确认上述程序；进而由远程飞行员确认是否需要穿越跑道；当需要穿越跑道，由远程飞行员设置位置灯为STROBE&STEADY模式，设置应答机为TA/RA模式，并由地面机务注意观察，确认跑道无影响后，由远程飞行员控制飞机继续穿越跑道；穿越跑道后，由远程飞行员设置位置灯为STEADY模式，设置应答机为ALT ON/XPNDR/AUTO模式，并控制飞机滑行至起飞跑道等待点；
所述的起飞前滑跑阶段的具体步骤包括：先由远程飞行员按需更新起飞简令，并向空管中心申请进跑道许可；空管中心接收飞机进跑道申请，并向远程飞行员发放飞机进跑道许可；由机载自动/自主***核实跑道和跑道进入点正确，确认五边没影响，按需更新跑道位置，按需使用位置灯等，按需设置应答机、WXR等，按需设置地形显示，并由远程飞行员确认设置正确；然后由机载自动/自主***执行起飞前检查单，并由远程飞行员确认；进而由远程飞行员向空管中心申请起飞许可；空管中心接收飞机起飞申请，并向远程飞行员发放飞机起飞许可；由机载自动/自主***打开所有着陆灯；由远程飞行员确认飞机航向与起飞跑道航向一致，并调定推力，证实发动机工作稳定；当速度达到VR时，由远程飞行员控制飞机抬轮，并核实高度表知识正上升率，最后将起落架手柄置于UP位，收回起落架。
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