專利名稱：用于受控承載無人駕駛飛行器系統(tǒng)展示的飛行解釋器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開實(shí)施例一般涉及無人駕駛飛行器系統(tǒng)的受控飛行領(lǐng)域，并且更具體地涉及通過安裝在可選有人駕駛運(yùn)載工具(OPV)上的受控承載替代物(Captive Carry Surrogate) UAS，在國(guó)家空域內(nèi)控制無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)的系統(tǒng)和方法，其中系統(tǒng)通過飛行控制解釋器，將來自鏈接指令的控制經(jīng)過UAS的飛行控制系統(tǒng)(FCS)傳遞至0PV。
背景技術(shù)：
在航空領(lǐng)域，UAS日益普及，但是還未產(chǎn)生允許UAS與所有其他類型飛行器一起在NAS內(nèi)飛行的現(xiàn)有程序。這部分由于UAS不同的飛行剖面、一些無效的操作概念和目前NAS缺乏現(xiàn)代化導(dǎo)致。在未來大約10年將計(jì)劃該現(xiàn)代化。因此，因?yàn)楹茈y獲取展示新能力的許可，例如在人口密集區(qū)參加現(xiàn)代民用演習(xí)，所以UAS技術(shù)和傳感器的測(cè)試不易完成，并且是昂貴的。此外，F(xiàn)AA在NAS內(nèi)對(duì)UAS飛行操作施加嚴(yán)格限制。UAS飛行操作的授權(quán)書可由FAA授予，但是只有根據(jù)具體情況并僅在FAA批準(zhǔn)頒發(fā)授權(quán)證書(COA)的條件下，其必須為每次單獨(dú)的飛行操作申請(qǐng)并授權(quán)。通常很難獲得COA的頒發(fā)，它要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間并且在許多情況下會(huì)被完全拒絕。這些FAA限制，雖然明顯地加強(qiáng)了在NAS內(nèi)保持安全飛行操作的利益，但卻嚴(yán)重地阻礙迅速發(fā)展的UAS飛行器系列的研發(fā)、測(cè)試和培訓(xùn)努力。NAS內(nèi)的UAS操作的當(dāng)前可接收演習(xí)是詢問C0A，然后在所施加的限制內(nèi)實(shí)施可允許操作的限制性飛行。由于極大地增加項(xiàng)目的成本和計(jì)劃，所以該方法不利地影響UAS技術(shù)的研發(fā)、測(cè)試和培訓(xùn)。因此，期望的是在NAS內(nèi)提供安全、高效以及低成本地在NAS內(nèi)展示操作UAS能力的能力。

發(fā)明內(nèi)容
在此描述的實(shí)施例提供用于無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)的測(cè)試系統(tǒng)，其結(jié)合了UAS飛行控制系統(tǒng)和承載UAS飛行控制系統(tǒng)的可選有人駕駛運(yùn)載工具(OPV)。OPV具有OPV飛行控制系統(tǒng)和飛行控制解釋器(FCI)，其中FCI接收來自UAS飛行控制系統(tǒng)的輸入，其表示UAS飛行剖面的控制參數(shù)。FCI向OPV飛行控制系統(tǒng)提供作為輸出的狀態(tài)指令，從而復(fù)制飛行剖面。OPV飛行控制系統(tǒng)包括對(duì)于緊急狀況、飛行安全或其他允許機(jī)上飛行員采取OPV(UAS被附接至0PV)控制的應(yīng)急事件的飛行員超控。有利地，OPV飛行控制系統(tǒng)可被用于評(píng)估并輔助實(shí)現(xiàn)NAS改進(jìn)，例如4D軌道、減少的空中/地面通信、創(chuàng)建空域扇區(qū)，從而更好地平衡控制器工作負(fù)荷、建立有限的“動(dòng)態(tài)再分區(qū)(dynamic resectorization)”、共享的FAA/用戶飛行計(jì)劃和情景意識(shí)信息、以及將常見的天氣信息更好地傳遞至聯(lián)邦航空局(FAA)和用戶設(shè)施。UAS和OPV能夠被包括在UAS受控承載測(cè)試系統(tǒng)中，其中該系統(tǒng)至少具有UAS機(jī)身，該UAS機(jī)身具有安裝到OPV上的UAS飛行控制系統(tǒng)。OPV承載UAS機(jī)身和飛行控制解釋器(FCI )，其中OPV具有帶有飛行員超控的OPV飛行控制系統(tǒng)，F(xiàn)CI接收來自UAS飛行控制系統(tǒng)的控制參數(shù)。FCI向OPV飛行控制系統(tǒng)提供狀態(tài)指令，從而復(fù)制UAS飛行剖面，其然后被OPV地面監(jiān)控器跟蹤。
所述實(shí)施例提供用于在國(guó)家空域(NAS)內(nèi)測(cè)試無人飛行器系統(tǒng)的方法，其中至少UAS機(jī)身被附接至0PV，所述UAS機(jī)身具有UAS飛行控制系統(tǒng)，OPV具有帶有飛行員超控的OPV飛行控制系統(tǒng)。UAS飛行控制系統(tǒng)互連至FCI，其中FCI互連至OPV飛行控制系統(tǒng)。啟動(dòng)UAS飛行剖面，并且向FCI提供來自UAS飛行控制系統(tǒng)的控制參數(shù)。在FCI中解譯控制參數(shù)。如果曲線是完整的，做出判定，如果曲線不是完整的，從FCI向OPV控制系統(tǒng)輸出狀態(tài)指令。判定飛行員超控指令是否存在，并且如果飛行員超控指令不存在，那么基于狀態(tài)指令控制OPV。能夠在本發(fā)明的不同實(shí)施例中獨(dú)立或可在其他實(shí)施例中組合實(shí)現(xiàn)已說明的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)，參考下列說明和附圖能夠看到更多細(xì)節(jié)。


圖I示出示例性實(shí)施例的系統(tǒng)元件的方框圖；圖2示出本系統(tǒng)示例性實(shí)施例的操作概念信息流程的方框圖；圖3示出本系統(tǒng)示例性操作概貌的流程圖；圖4A-4D示出在本系統(tǒng)實(shí)施例中使用的示例性O(shè)PV平臺(tái)；圖5示出在此描述的實(shí)施例的操作方法流程圖；圖6示出在本系統(tǒng)實(shí)施例中示出UAS和OPV之間的指令和信息流程的流程圖；圖7示出描繪UAS將執(zhí)行并且然后通信至OPV的重定航線過程的流程圖；以及圖8示出在借助OPV的飛行過程中，在UAS上可完成的測(cè)試和采用數(shù)據(jù)樣本的流程圖。
具體實(shí)施例方式本文描述的實(shí)施例提供了符合在NAS內(nèi)用于有人駕駛飛行器操作的符合FAA規(guī)則的測(cè)試環(huán)境。在可選有人駕駛飛行器(OPV)上或內(nèi)部安裝UAS機(jī)架、有效載荷和航空電子設(shè)備。因?yàn)镺PV在飛行器上具有飛行員，所以這符合在NAS內(nèi)的FAA的飛行要求。在UAS測(cè)試過程中，通過由控制法則計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令驅(qū)動(dòng)OPV控制，從而模擬UAS飛行特性。按這種方式，OPV能夠仿真UAS的動(dòng)態(tài)飛行剖面。如果在試飛過程中將要出現(xiàn)異常，則OPV控制將立即過渡到由安全飛行員控制，然后安全飛行員將在NAS飛行規(guī)則下手動(dòng)操作OPV飛行器。飛行解釋器用于將飛行指令解譯至UAS并且從UAS解譯至OPV。在計(jì)劃的NAS改進(jìn)中，OPV可被用于測(cè)試UAS，包括4D軌道、減少的空/地通信、創(chuàng)建空域扇區(qū)從而更好地平衡控制器工作負(fù)荷、建立有限的“動(dòng)態(tài)再分區(qū)”、共享的FAA/用戶飛行計(jì)劃和情景意識(shí)信息、將常見的天氣信息更好地傳播至美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)和用戶設(shè)施。如圖I所示，UAS的操作和控制元件由0PV12承載，其中UAS操作和控制元件可以是完整的機(jī)身10或在某些實(shí)施例中為完整的UAS。UAS機(jī)身結(jié)合了 UAS傳感器14和UAS飛行控制系統(tǒng)16，且其與通用地面站18通信，其中通用地面站18使用指令和控制軟件，例如由華盛頓賓根的東哥倫比亞河路118號(hào)、郵編98605的Ins i tu公司生產(chǎn)的Mul t ip I e UASSoftware Environment (I-MUSE)。在完整的UAS的期望自主操作中，UAS飛行控制系統(tǒng)16將控制UAS的航線，UAS從通用地面站接收飛行控制信息，其中借助于UAS傳感器向通用地面站提供任務(wù)信息。在飛行操作的某些階段，UAS飛行控制系統(tǒng)可獨(dú)立于通用地面站以預(yù)編程模式操作，并且僅僅傳輸飛行狀態(tài)信息和傳感器數(shù)據(jù)。OPV12包括控制OPV操作的飛行控制系統(tǒng)19，它包括用于OPV傳統(tǒng)航線控制的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。OPV被選擇或設(shè)計(jì)成具有包圍UAS飛行包線的飛行包線，以便能夠提供與自主的UAS相當(dāng)?shù)哪切╋w行特性。連接從UAS到OPV的飛行控制解釋器(FCI)20，以便從UAS飛行控制系統(tǒng)16輸入，并且輸出至OPV飛行控制系統(tǒng)19。圖2示出用于本系統(tǒng)示例實(shí)施例的操作概念信息流程圖。公開的實(shí)施例中的UAS飛行控制系統(tǒng)16向FCI20提供作為輸入的六個(gè)關(guān)鍵控制參數(shù)姿態(tài)數(shù)據(jù)22、豎直導(dǎo)航數(shù)據(jù)24、橫向?qū)Ш綌?shù)據(jù)26、轉(zhuǎn)向速率(turn rate)數(shù)據(jù)28、速度數(shù)據(jù)30和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)32(例如RPM)。輸入數(shù)據(jù)由FCI解譯并且轉(zhuǎn)換成可被OPV自動(dòng)駕駛儀36解譯的狀態(tài)指令，從而獲取復(fù)制或模擬由UAS獨(dú)立實(shí)行的剖面的飛行剖面。然后自動(dòng)駕駛儀36使用狀態(tài)指令、姿態(tài)38、豎直導(dǎo)航40、橫向?qū)Ш?2、轉(zhuǎn)向速率44、速度46和發(fā)動(dòng)機(jī)操作數(shù)據(jù)48來控制OPV的飛行控制表面(由OPV自身表示為元件50)，從而獲取飛行剖面。飛行員超控界面52允許FCI指令由人工駕駛員的直接控制來超控。除非被飛行員超控界面52中斷，否則將借助與UAS相同的飛行剖面和飛行動(dòng)態(tài)來操作0PV，以允許UAS和任務(wù)剖面的控制被評(píng)價(jià)。返回至圖1，UAS受控承載(UAS C2)試驗(yàn)臺(tái)54，其包含OPV 12和獨(dú)立于UAS通用地面站18操作的OPV地面監(jiān)控系統(tǒng)56，它提供能夠精準(zhǔn)復(fù)制UAS測(cè)試器的航空電子設(shè)備和飛行運(yùn)動(dòng)、向UAS提供用戶透明的操作界面，其呈現(xiàn)與實(shí)際UAS飛行將經(jīng)歷的幾乎相同的綜合測(cè)試環(huán)境，并且提供UAS飛行員培訓(xùn)環(huán)境，其能夠根據(jù)候選用戶代理處和機(jī)構(gòu)所需而局部實(shí)施。程序化優(yōu)勢(shì)包括由于不必使用昂貴的測(cè)試范圍而節(jié)約的成本、能夠繞過昂貴的飛行硬件資格審查過程、以及減小在測(cè)試過程中的UAS潛在損失。UAS C2試驗(yàn)臺(tái)能夠提供驗(yàn)證UAS系統(tǒng)及其硬件的系統(tǒng)。進(jìn)一步地，UAS C2試驗(yàn)臺(tái)可能能夠用于限制的操作能力，其能夠提供先進(jìn)的達(dá)到最新技術(shù)發(fā)展水平的UAS傳感技術(shù)，從而在有特別需要的情況中以特定的方式被快速使用，所述情況例如DHS演習(xí)、搜索和 救援操作以及例如近來海灣地區(qū)的漏油事故等國(guó)家緊急狀況。UAS受控承載試驗(yàn)臺(tái)使用可選有人駕駛運(yùn)載工具(OPV)展示UAS操作，從而在飛行安全方面滿足FAA，并且整合例如4D軌道等最新NAS技術(shù)。在示例性實(shí)施例中，UAS機(jī)身被安裝至在機(jī)上具有傳感器的0PV，并且機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)被移除。在其他實(shí)施例中，整個(gè)UAS或僅UAS的傳感器和控制元件可被安裝至0PV。由FCI將指令發(fā)送至自動(dòng)駕駛儀36中的OPV控制法則計(jì)算機(jī)，從而模擬UAS飛行特性。因此，對(duì)處于通用地面站18的操作員而言，OPV實(shí)際飛行控制是完全透明的。在緊急狀況、飛行安全問題或其他應(yīng)急事件下，在OPV機(jī)上的飛行員與ATC和UAS操作員通信，且其能夠通過飛行員超控界面52隨時(shí)采用OPV指令。如圖3所示，通過使用OPV的UAS受控承載試驗(yàn)臺(tái)能夠完成一套完整的UAS操作測(cè)試。在通用地面站18的控制下或在由通用地面站監(jiān)控的UAS自身的自主預(yù)編程控制下，附接了 UAS 10的OPV 12離開起飛和著陸點(diǎn)60 (例如,機(jī)場(chǎng)或可替代重建機(jī)場(chǎng)(recoveryairport))，其在剖面中操作，從而在第一位置62使用UAS傳感器14進(jìn)行遙感，為了威脅檢測(cè)而過渡到第二位置64并且監(jiān)控實(shí)際 或仿真威脅，例如坦克66或例如雷達(dá)或地空導(dǎo)彈等其他裝置。然后為了實(shí)際或仿真邊境巡邏，再次使用UAS傳感器，OPV能夠過渡到第三位置68。然后OPV返回至起飛和著陸點(diǎn)60 (或可替代重建機(jī)場(chǎng))以便著陸。整個(gè)操作是由OPV地面監(jiān)控系統(tǒng)56獨(dú)立監(jiān)控。在類似場(chǎng)景中，能夠使用UAS受控承載試驗(yàn)臺(tái)，以便1)無需得到FAA授權(quán)證書，在NAS內(nèi)部署UAS ;2)在人口稠密地區(qū)展示UAS產(chǎn)品；3)感測(cè)和防撞技術(shù)一測(cè)試、評(píng)估和檢驗(yàn)；4)安全區(qū)域飛行緊急狀況(SAFE)—測(cè)試、評(píng)估和檢驗(yàn)，如在共同待審申請(qǐng)序列號(hào) 13/196855,標(biāo)題為 Method and System to Autonomously DirectAircraft to Emergency/Contingency Landing Sites Using On-board Sensors,事務(wù)所卷號(hào)為11-0292中所述；5)為不同的任務(wù)場(chǎng)景研發(fā)控制操作(CONOPS) ;6)新UAS傳感技術(shù)測(cè)試，以及7)在UAS上展示點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。如圖4A-4D所示，在UAS C2試驗(yàn)臺(tái)中可為OPV使用不同的飛行運(yùn)載工具配置。第一 OPV配置為直升飛行器，例如圖4A中示出的波音小鳥70。該運(yùn)載工具類型允許廣泛的操作速度，從而借助懸停能力，允許較慢飛行的UAS仿真或旋翼飛行器或VTOL UAS仿真。在一個(gè)示例中，使用慢速攻擊以及快速攻擊速度可在無需操作員的情況下點(diǎn)燃軍火，例如能夠執(zhí)行導(dǎo)彈或武器測(cè)試。因此，通過消除要求的操作員，該獨(dú)立操作OPV配置提供被改進(jìn)的安全性，其中該OPV配置在一個(gè)或更多階段或計(jì)劃中可被預(yù)編程。因此，該配置導(dǎo)致操作員較少暴露至侵入性攻擊模式可測(cè)試性的危險(xiǎn)。進(jìn)一步地，在另一個(gè)示例中，對(duì)于人或陸地地形情報(bào)搜索或認(rèn)知任務(wù)、在固定或移動(dòng)結(jié)構(gòu)或其他移動(dòng)物體或飛行器附近，可執(zhí)行侵入性橫向以及豎直加速和滾動(dòng)配置，同時(shí)不會(huì)犧牲操作員的安全性，而且許多傳統(tǒng)的無人駕駛飛行器不可能具有該測(cè)試模式。在其他配置中，傳統(tǒng)的通用航空飛行器，例如圖4B中示出的賽斯納空中霸王72(賽斯納模型C337或UASF 0-2)可被用于較大UAS飛行器，其具有較高空速和/或較高有效負(fù)載要求。在其他變體中，用于較小UAS的可替代OPV可被包括在下列運(yùn)載工具上，即基于如圖4C示出的伯特 魯坦的飛行器設(shè)計(jì)的鴨式飛行器變體74，例如魯坦鴨式飛行器變體(例如，VariEze或LongEze)，或圖4D示出的鉆石飛行器DA-2076。有利地，在這些傳統(tǒng)的通用航空示例中，可運(yùn)用不同起飛和著陸速度和迎角，從而在操作使用期限內(nèi)產(chǎn)生飛行器性能特性的圖表，以便操作員遠(yuǎn)程控制UAS飛行器和從遠(yuǎn)處戰(zhàn)略制高點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控不同機(jī)械配置。例如，機(jī)械配置可包括翼展程度、機(jī)身或機(jī)翼結(jié)構(gòu)阻力系數(shù)、翼型流動(dòng)模式、方向舵移動(dòng)、機(jī)翼偏轉(zhuǎn)、尾翼擺動(dòng)和搖擺以及飛行器起飛、爬升和下降模式。因此，操作員可基本同時(shí)觀察和/或跟蹤飛行器物理的、電的和運(yùn)動(dòng)特性，而無需受到外力或危險(xiǎn)。這樣的外力或危險(xiǎn)由于操作員誤差或機(jī)械故障或可導(dǎo)致尾旋條件(如未恰當(dāng)執(zhí)行該尾旋條件將會(huì)有不良后果)的突然不可預(yù)知的風(fēng)定向模式將造成不慎墜毀。
在操作中，按圖5流程圖所示使用UAS C2試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)施例。步驟502，UAS機(jī)身10附接至OPV機(jī)架12，其中該UAS機(jī)身10具有UAS飛行控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)的操作組件。步驟504，UAS飛行控制系統(tǒng)16被連接至FCI 20，并且步驟506，F(xiàn)CI連接至OPV飛行控制系統(tǒng)19。然后，步驟508，啟動(dòng)UAS的飛行剖面。如上所述，可預(yù)編程UAS飛行剖面。在其他例證中，可由通用地面站18處的操作員(例如，被認(rèn)證的航空官員或指導(dǎo)者)實(shí)施UAS飛行剖面控制，并且為UAS飛行控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)510。然后步驟512，UAS飛行控制系統(tǒng)為被命令的飛行剖面提供輸出控制信號(hào)。步驟514，F(xiàn)CI 20解譯UAS控制信號(hào)。如上所述，UAS控制信號(hào)可包括姿態(tài)數(shù)據(jù)22、豎直導(dǎo)航數(shù)據(jù)24、橫向?qū)Ш綌?shù)據(jù)26、轉(zhuǎn)向速率數(shù)據(jù)28、速度數(shù)據(jù)30和發(fā)動(dòng)機(jī)操作數(shù)據(jù)32。步驟516，如果飛行剖面是不完整的，步驟518，F(xiàn)CI將狀態(tài)指令輸出至OPV自動(dòng)駕駛儀36。如上所述，狀態(tài)指令可包括姿態(tài)38、豎直導(dǎo)航40、橫向?qū)Ш?2、轉(zhuǎn)向速率44、速度46和發(fā)動(dòng)機(jī)操作48。步驟520，如果不存在飛行員超控，步驟522，那么自動(dòng)駕駛儀執(zhí)行OPV的飛行控制，以響應(yīng)于 將由按自主操作的UAS飛過的模擬剖面的狀態(tài)指令。步驟524，在飛行過程中，處于操作狀態(tài)的UAS傳感器系統(tǒng)14向通用地面站提供數(shù)據(jù)，就像UAS處于自主操作狀態(tài)。對(duì)于通用地面站的UAS操作員，OPV及其系統(tǒng)為“透明的”。步驟526，OPV地面監(jiān)控56跟蹤OPV的實(shí)際飛行剖面，以便提供實(shí)際飛行性能的確證數(shù)據(jù)。步驟520，如果在任何時(shí)候存在緊急狀況、飛行安全問題或其他異?；驊?yīng)急事件，能夠?qū)嵭酗w行員超控，步驟528，OPV飛行員可采取OPV直接控制，以超控FCI輸出狀態(tài)指令。當(dāng)攜帶OPV飛行時(shí)，能夠測(cè)試和驗(yàn)證UAS的不同功能。如第一個(gè)例子，能夠測(cè)試用于轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰OPV的指令。當(dāng)在隸屬于OPV的飛行過程中，UAS通過FCI將指令發(fā)送至OPV控制法則計(jì)算機(jī)，以便其可以以給定模式轉(zhuǎn)動(dòng)、俯仰和其他飛行。例如，要么來自通用地面站要么來自UAS傳感組件(即，關(guān)于姿態(tài)、豎直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш?、轉(zhuǎn)向速率、速度和發(fā)動(dòng)機(jī)操作的數(shù)據(jù))的輸出將允許UAS決定其必須右轉(zhuǎn)。為了向右轉(zhuǎn)，其實(shí)行下列操作，如圖6所示其示出UAS和OPV之間的指令和信息流程。首先，步驟602，通過該實(shí)施例的六個(gè)關(guān)鍵控制參數(shù)，UAS判定需要一種操縱(例如，向右手轉(zhuǎn)動(dòng))。然后，步驟604，UAS將合適的參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送至FCI，其產(chǎn)生狀態(tài)指令，從而改變當(dāng)前OPV路線。步驟606，這些狀態(tài)指令被發(fā)送至0PV，步驟608，然后解譯指令并實(shí)行飛行剖面，其模擬或復(fù)制僅由UAS實(shí)行的剖面。重定航線以便符合來自通用地面站的指令提供了又一個(gè)例子。UAS偶爾需要響應(yīng)外部操作員的(非OPV內(nèi)的操作員)重定航線指令。當(dāng)這些指令被接收時(shí)，然后其通過圖6所示的類似流程被處理。圖7說明UAS將實(shí)施并且然后通信OPV的重定航線過程。步驟702，當(dāng)通過UAS接收關(guān)于重定航線的新指令時(shí)，步驟704，UAS飛行控制系統(tǒng)將參數(shù)發(fā)送至FCI。步驟706，F(xiàn)CI解譯指令，并為OPV自動(dòng)駕駛儀產(chǎn)生狀態(tài)指令。步驟708，然后狀態(tài)指令被發(fā)送至自動(dòng)駕駛儀，步驟710，其解譯狀態(tài)指令并重定航線。如第三個(gè)例子，借助0PV，在飛行過程中，在UAS上可完成測(cè)試和采用數(shù)據(jù)樣本。對(duì)于飛行認(rèn)證，UAS必須執(zhí)行并通過若干安全和效率檢查。為了實(shí)行這些測(cè)試中的一些測(cè)試，UAS需要來自O(shè)PV的輔助。該示例包括起飛和上升能力評(píng)定和燃料效率跟蹤。如圖8所示，步驟802，初始指示被發(fā)送至UAS(要么來自通用地面站，要么來自預(yù)編程指令)，其必須實(shí)行所需的測(cè)試。步驟804，UAS啟動(dòng)其內(nèi)部傳感器和控制器，步驟806，并且判定測(cè)試是否需要OPV的輔助/協(xié)助。步驟808，如果需要，來自必要的傳感器和控制器的參數(shù)被發(fā)送至FCI，步驟810，然后將信息轉(zhuǎn)換成用于OPV的狀態(tài)指令。步驟812，然后，OPV實(shí)行測(cè)試指令。其他數(shù)據(jù)可以不需要UAS的OPV介入來完成其測(cè)試(在圖8中箭頭“否(NO)”)，然后步驟814，UAS單獨(dú)實(shí)行所需的測(cè)試。非OPV交互測(cè)試?yán)訉⑹菧?zhǔn)確空速的評(píng)定。UAS能夠直接在其上具有空速傳感器，并且無需來自O(shè)PV的輔助/協(xié)助。無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)測(cè)試系統(tǒng)，其包含UAS飛行控制系統(tǒng)、可選有人駕駛飛行器(0PV)，其附接至UAS飛行控制系統(tǒng)，所述OPV具有OPV飛行控制系統(tǒng)以及飛行控制解釋器(FCI )，其接收來自UAS飛行控制系統(tǒng)的輸入，其表示用于UAS飛行剖面的控制參數(shù)，所述FCI將作為輸出的狀態(tài)指令提供至OPV飛行控制系統(tǒng)，從而復(fù)制飛行剖面，所述OPV飛行控制系統(tǒng)還包括飛行員超控。UAS測(cè)試系統(tǒng)可包括并入至少UAS機(jī)身的UAS飛行控制系統(tǒng)，并且還包括UAS傳感器。UAS測(cè)試系統(tǒng)可包括OPV飛行控制系統(tǒng)，該OPV飛行控制系統(tǒng) 包括用于接收來自FCI狀態(tài)指令輸出的自動(dòng)駕駛儀。UAS測(cè)試系統(tǒng)可還包括用于UAS飛行控制系統(tǒng)控制的通用地面站。另外，本系統(tǒng)可包括用于接收來自UAS傳感器的數(shù)據(jù)的通用地面站。控制參數(shù)可從由姿態(tài)、豎直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш?、轉(zhuǎn)向速率、速度和發(fā)動(dòng)機(jī)操作組成的組中選擇。UAS測(cè)試系統(tǒng)可包括狀態(tài)指令，其從由姿態(tài)、豎直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш健⑥D(zhuǎn)向速率、速度和發(fā)動(dòng)機(jī)操作組成的組中選擇。無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)受控承載測(cè)試系統(tǒng)可包括UAS機(jī)身，其具有UAS飛行控制系統(tǒng)、可選有人駕駛飛行器(0PV)，其具有攜帶飛行員超控的OPV飛行控制系統(tǒng)。OPV可承載UAS機(jī)身和飛行控制解釋器(FCI)，其中FCI接收來自UAS飛行控制系統(tǒng)的控制參數(shù)。FCI可向OPV飛行控制系統(tǒng)提供狀態(tài)指令，從而復(fù)制UAS飛行剖面。UAS受控承載測(cè)試系統(tǒng)可包括OPV地面監(jiān)控并且能夠包含通用地面站，其中該通用地面站是與UAS飛行控制系統(tǒng)通信。UAS受控承載測(cè)試系統(tǒng)可還包含并入U(xiǎn)AS機(jī)身的UAS傳感器，所述傳感器與通用地面站通信。OPV飛行控制系統(tǒng)可包括自動(dòng)駕駛儀，其接收來自FCI的狀態(tài)指令輸出。UAS受控承載測(cè)試系統(tǒng)可包括控制參數(shù)，其從由姿態(tài)、豎直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш健⑥D(zhuǎn)向速率、速度和發(fā)動(dòng)機(jī)操作組成的組中選擇。狀態(tài)指令能夠從由姿態(tài)、豎直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш?、轉(zhuǎn)向速率、速度和發(fā)動(dòng)機(jī)操作組成的組中選擇。用于在國(guó)家空域(NAS)內(nèi)測(cè)試無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)的方法能夠包括將至少一個(gè)UAS機(jī)身附接至可選有人駕駛飛行器(0PV)，其中UAS機(jī)身具有UAS飛行控制系統(tǒng)，OPV具有帶有飛行員超控的OPV飛行控制系統(tǒng)、將UAS飛行控制系統(tǒng)互連至飛行控制解釋器(FCI)jf FCI互連至OPV飛行控制系統(tǒng)、啟動(dòng)UAS飛行剖面、將來自UAS飛行控制系統(tǒng)的控制參數(shù)提供至FCI、在FCI中解譯控制參數(shù)、判定是否完成剖面，并且如果沒有完成，將來自FCI的狀態(tài)指令輸出至OPV控制系統(tǒng)、判定是否存在飛行員超控以及基于狀態(tài)指令控制OPV0方法還可包含使用通用地面站與UAS飛行控制系統(tǒng)通信。方法可包含借助通用地面站監(jiān)控UAS傳感器系統(tǒng)。方法能夠包括借助OPV地面監(jiān)控，跟蹤OPV的實(shí)際飛行剖面。方法能夠涉及主張飛行員超控以及采取OPV控制。用于在國(guó)家空域(NAS)內(nèi)控制可選有人駕駛飛行器(OPV)的方法可包含將無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)附接至0PV、借助UAS飛行控制系統(tǒng)接收用于飛行剖面的控制參數(shù)；以及將控制參數(shù)引至飛行控制解釋器。方法還能夠包括接收來自O(shè)PV飛行控制系統(tǒng)中的FCI的狀態(tài)指令；借助OPV復(fù)制UAS飛行剖面。方法能夠涉及如果出現(xiàn)緊急事件或應(yīng)急事件，主張飛行員超控以及采取OPV控制。雖然已按專利法規(guī)需要詳細(xì)地描述了本發(fā)明的不同實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)知在此公開的具體實(shí)施例的變型和替代。該變型將在權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍和意圖 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)測(cè)試系統(tǒng)，其包含； UAS飛行控制系統(tǒng)； 可選有人駕駛運(yùn)載工具(OPV)，其附接至所述UAS飛行控制系統(tǒng)，所述OPV具有OPV飛行控制系統(tǒng)；以及 飛行控制解釋器(FCI)，其接收來自所述UAS飛行控制系統(tǒng)的輸入，其表示用于所述UAS的飛行剖面的控制參數(shù)，所述FCI將作為輸出的狀態(tài)指令提供至所述OPV飛行控制系統(tǒng)，從而復(fù)制所述飛行剖面，所述OPV飛行控制系統(tǒng)還包括飛行員超控。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所限定的UAS測(cè)試系統(tǒng)，其中所述UAS飛行控制系統(tǒng)被并入至少一個(gè)UAS機(jī)身，并且還包含UAS傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所限定的UAS測(cè)試系統(tǒng)，其中所述OPV飛行控制系統(tǒng)包括從所述FCI接收所述狀態(tài)指令輸出的自動(dòng)駕駛儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所限定的UAS測(cè)試系統(tǒng)，其中所述控制參數(shù)可從由姿態(tài)、豎直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш?、轉(zhuǎn)向速率、速度和發(fā)動(dòng)機(jī)操作組成的所述組中選擇。
5.一種無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)受控承載測(cè)試系統(tǒng)，其包含 至少一個(gè)具有UAS飛行控制系統(tǒng)的UAS機(jī)身； 可選有人駕駛運(yùn)載工具(0PV)，其具有攜帶飛行員超控的OPV飛行控制系統(tǒng)，所述OPV承載所述UAS機(jī)身和飛行控制解釋器(FCI )，其中所述FCI從所述UAS飛行控制系統(tǒng)接收控制參數(shù)，所述FCI向所述OPV飛行控制系統(tǒng)提供狀態(tài)指令，從而復(fù)制UAS飛行剖面；以及OPV地面監(jiān)控器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所限定的UAS受控承載測(cè)試系統(tǒng)，還包含通用地面站，其中所述通用地面站與所述UAS飛行控制系統(tǒng)通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所限定的UAS受控承載測(cè)試系統(tǒng)，其中所述OPV飛行控制系統(tǒng)包括自動(dòng)駕駛儀，其接收來自所述FCI的所述狀態(tài)指令輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所限定的UAS受控承載測(cè)試系統(tǒng)，其中所述控制參數(shù)是從由姿態(tài)、豎直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш?、轉(zhuǎn)向速率、速度和發(fā)動(dòng)機(jī)操作組成的所述組中選擇。
9.一種用于在國(guó)家空域(NAS)內(nèi)測(cè)試無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)的方法，其包含 將至少一個(gè)UAS機(jī)身附接至可選有人駕駛運(yùn)載工具(OPV)，其中所述UAS機(jī)身具有UAS飛行控制系統(tǒng)，所述OPV具有帶有飛行員超控的OPV飛行控制系統(tǒng)； 將所述UAS飛行控制系統(tǒng)與飛行控制解釋器(FCI)互連； 將所述FCI與所述OPV飛行控制系統(tǒng)互連； 啟動(dòng)UAS飛行剖面； 將來自所述UAS飛行控制系統(tǒng)的控制參數(shù)提供至所述FCI ； 在所述FCI中解譯所述控制參數(shù)； 判定是否完成所述剖面，并且如果沒有完成，則將來自所述FCI的狀態(tài)指令輸出至所述OPV控制系統(tǒng)； 判定是否存在飛行員超控；以及 基于所述狀態(tài)指令控制所述0PV。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所限定的方法，還包含借助通用地面站與所述UAS飛行控制系統(tǒng)通 目。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所限定的方法，還包含借助OPV地面監(jiān)控器，跟蹤所述OPV的實(shí)際飛行剖面。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所限定的方法，還包含主張飛行員超控以及采取所述OPV的控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無人駕駛飛行器系統(tǒng)(UAS)的測(cè)試系統(tǒng)，其并入了UAS飛行控制系統(tǒng)和承載UAS飛行控制系統(tǒng)的可選有人駕駛運(yùn)載工具(OPV)。OPV具有OPV飛行控制系統(tǒng)和飛行控制解釋器(FCI)，其接收來自UAS飛行控制系統(tǒng)的輸入，所述輸入表示用于UAS飛行剖面的控制參數(shù)。FCI將作為輸出的狀態(tài)指令提供至OPV飛行控制系統(tǒng)，從而復(fù)制飛行剖面。這些狀態(tài)指令是從下組中選擇，該組包括關(guān)于姿態(tài)、垂直導(dǎo)航、橫向?qū)Ш?、轉(zhuǎn)向速率、速度、和發(fā)動(dòng)機(jī)操作的數(shù)據(jù)。OPV飛行控制系統(tǒng)包括用于緊急狀況、飛行安全或允許機(jī)上飛行員采取OPV控制的其他應(yīng)急事件的飛行員超控。
文檔編號(hào)G05B19/048GK102914991SQ201210272059
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者C·B·斯皮納里 申請(qǐng)人:波音公司