EP2811477B1

System and method for routing decisions in a separation management system

Abstract

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EP2811477B1, drawing sheet 1
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Expires 20 March 2034.

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10 claims: 10 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method using a computer in conjunction with a non-transitory computer readable storage medium, the method comprising:the computer receiving at least one of time-referenced and location-referenced state data for an object of interest;the computer determining a present location of a control vehicle within two presently overlapping fat paths wherein a fat path comprises a homotopically distinct region of travel;the computer determining distance of the control vehicle from a point of divergence of the fat paths, the fat paths diverging to avoid the object of interest;the computer generating a decision boundary reachable prior in time to the point of divergence wherein the decision boundary is in advance of the present location of the control vehicle;the computer generating a first set of feasible headings and a second set of feasible headings for the control vehicle, the first set and the second set respectively associated with a projected first crossing point and a projected second crossing point of the decision boundary by the control vehicle wherein feasible headings promote positioning of the control vehicle in one of the fat paths beyond the point of divergence;and the computer sending the first set of feasible headings and the second set of feasible headings to the control vehicle prior to the control vehicle reaching the decision boundary;in which the method further comprises the computer generating maneuver manifold information for the control vehicle;and wherein the at least one decision boundary comprises one or more points in at least one of space and time past which an operator of the control vehicle cannot invoke a change of heading from a first routing path to a second routing path while meeting constraints described in the maneuver manifold information. Procédé utilisant un ordinateur en association avec un support de stockage lisible par ordinateur non transitoire, le procédé comprenant : l'ordinateur recevant au moins l'une parmi des données d'état référencées dans le temps et référencées en localisation pour un objet d'intérêt ;l'ordinateur déterminant une localisation présente d'un véhicule de commande à l'intérieur de deux chemins épais se chevauchant présentement, un chemin épais comprenant une région de voyage homotopiquement distincte ;l'ordinateur déterminant une distance du véhicule de commande à partir d'un point de divergence des chemins épais, les chemins épais divergeant pour éviter l'objet d'intérêt ;l'ordinateur générant une limite de décision pouvant être atteinte dans le temps avant le point de divergence, la limite de décision étant en avance de la localisation présente du véhicule de commande ;l'ordinateur générant un premier ensemble de caps réalisables et un second ensemble de caps réalisables pour le véhicule de commande, le premier ensemble et le second ensemble étant respectivement associés à un premier point d'intersection projeté et à un second point d'intersection projeté de la limite de décision par le véhicule de commande, des caps réalisables promouvant un positionnement du véhicule de commande dans l'un des chemins épais au-delà du point de divergence ;etl'ordinateur envoyant le premier ensemble de caps réalisables et le second ensemble de caps réalisables au véhicule de commande avant que le véhicule de commande n'atteigne la limite de décision ;dans lequel le procédé comprend en outre l'ordinateur générant des informations de distributeur de manoeuvré pour le véhicule de commande ;et dans lequel l'au moins une limite de décision comprend un ou plusieurs points dans au moins l'un de l'espace et du temps après lesquels un opérateur du véhicule de commande ne peut pas invoquer une modification de cap depuis un premier chemin de routage vers un second chemin de routage tout en satisfaisant des contraintes décrites dans les informations de distributeur de manoeuvre. Verfahren unter Verwendung eines Computers in Verbindung mit einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium, wobei das Verfahren umfasst, dass: der Computer zeitbezogene und/oder ortsbezogene Zustandsdaten für ein Objekt von Interesse empfängt;der Computer einen gegenwärtigen Ort eines Kontrollfahrzeugs in zwei sich gegenwärtig überlappenden Flugrouten bestimmt, wobei eine Flugroute einen homotopisch eigenständigen Flugbereich umfasst;der Computer den Abstand des Kontrollfahrzeugs von einem Divergenzpunkt der Flugrouten bestimmt, wobei die Flugrouten divergieren, um das Objekt von Interesse zu meiden;der Computer eine Entscheidungsgrenze erzeugt, die zeitlich vor dem Divergenzpunkt erreichbar ist, wobei die Entscheidungsgrenze vor dem gegenwärtigen Ort des Kontrollfahrzeugs liegt;der Computer einen ersten Satz von realisierbaren Steuerkursen und einen zweiten Satz von realisierbaren Steuerkursen für das Kontrollfahrzeug erzeugt, wobei der erste Satz bzw. der zweite Satz einem geplanten ersten Kreuzungspunkt bzw. einem geplanten zweiten Kreuzungspunkt der Entscheidungsgrenze durch das Kontrollfahrzeug zugeordnet ist, wobei die realisierbaren Steuerkurse die Positionierung des Kontrollfahrzeugs in einer der Flugrouten jenseits des Divergenzpunkts fördern;undder Computer den ersten Satz von realisierbaren Steuerkursen und den zweiten Satz von realisierbaren Steuerkursen an das Kontrollfahrzeug sendet, bevor das Kontrollfahrzeug die Entscheidungsgrenze erreicht;wobei das Verfahren ferner umfasst, dass der Computer mannigfache Manövrierinformationen für das Kontrollfahrzeug erzeugt;undwobei die mindestens eine Entscheidungsgrenze einen oder mehrere Punkte in Raum und/oder Zeit umfasst, jenseits derer ein Bediener des Kontrollfahrzeugs keine Änderung des Steuerkurses von einem ersten Kurs in einen zweiten Kurs bewirken kann, während die in den mannigfachen Manövrierinformationen beschriebenen Nebenbedingungen erfüllt werden.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'objet d'intérêt comprend au moins l'un d'un véhicule mobile, d'un objet stationnaire, d'un objet de terrain, d'une zone d'exclusion aérienne, d'une zone d'opération restreinte et d'un système météorologique à proximité du véhicule de commande et des combinaisons de ceux-ci. The method of claim 1, wherein the object of interest comprises at least one of a moving vehicle, a stationary object, a terrain object, a no-fly zone, a restricted operating zone, and a weather system proximate the control vehicle and combinations thereof. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Objekt von Interesse mindestens eines von einem sich bewegenden Fahrzeug, einem stationären Objekt, einem Geländeobjekt, einer Flugverbotszone, einer eingeschränkten Betriebszone oder einem Wettersystem in der Nähe des Kontrollfahrzeugs und Kombinationen von diesen umfasst.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 2, dans lequel le véhicule de commande et l'au moins un véhicule mobile sont l'un parmi un aéronef, un bateau, des sous-marins et des véhicules d'aérodrome. The method of claim 2, wherein the control vehicle and the at least one moving vehicle are one of aircraft, watercraft, submarines, and ground vehicles. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Kontrollfahrzeug und das mindestens eine sich bewegende Fahrzeug eines von einem Flugzeug, einem Wasserfahrzeug, Unterwasserbooten oder Fahrzeugen auf der Erde sind.
  4. 4
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier ensemble de caps réalisables et le second ensemble de caps réalisables orientent le véhicule de commande vers une première option de bifurcation et une seconde option de bifurcation, respectivement, et dans lequel le suivi de l'une de la première option de bifurcation et de la seconde option de bifurcation promeut l'atteinte d'une destination à l'heure et promeut la satisfaction de contraintes de manoeuvre et de contraintes opérationnelles. The method of any of claims 1-3, wherein the first set of feasible headings and the second set of feasible headings direct the control vehicle to a first fork option and a second fork option, respectively, and wherein following one of the first fork option and the second fork option promotes reaching a destination on schedule and promotes meeting of maneuver constraints and operational constraints. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Satz von realisierbaren Steuerkursen und der zweite Satz von realisierbaren Steuerkursen das Kontrollfahrzeug zu einer ersten Gabelungsoption bzw. einer zweiten Gabelungsoption führen, und wobei das Befolgen der ersten Gabelungsoption oder der zweiten Gabelungsoption das pünktliche Erreichen eines Ziels fördert und das Erfüllen der Manövrier-Nebenbedingungen und Betriebs-Nebenbedingungen fördert.
  5. 5
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'ordinateur est au moins l'un parmi installé à bord du véhicule de commande, installé à bord d'un système d'aéronef sans pilote et installé au niveau d'un centre de contrôle de trafic aérien. The method of any of claims 1-4, wherein the computer is at least one of installed aboard the control vehicle, installed aboard an unmanned aircraft system, and installed at an air traffic control center. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Computer an Bord des Kontrollfahrzeugs und/oder an Bord eines unbemannten Flugzeugsystems und/oder in einem Luftverkehr-Kontrollzentrum installiert ist.
  6. 6
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la plage de caps déterminée est communiquée à l'un parmi un opérateur humain du véhicule de commande, un opérateur non humain du véhicule de commande et un contrôleur de trafic aérien. The method of any of claims 1-5, wherein the determined heading range is communicated to one of a human operator of the control vehicle, a non-human operator of the control vehicle, and an air traffic controller. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der bestimmte Steuerkursbereich einer Bedienperson des Kontrollfahrzeugs, einer nichtmenschlichen Bedienungseinrichtung des Kontrollfahrzeugs oder einem Fluglotsen mitgeteilt wird.
  7. 7
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'ordinateur génère un cap optimal pour rendre maximales des options de routage du véhicule de commande. The method of any of claims 1-6, wherein the computer generates optimal heading to maximize routing options of the control vehicle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Computer einen optimalen Steuerkurs zum Maximieren der Kursoptionen des Kontrollfahrzeugs erzeugt.
  8. 8
    An aircraft comprising:a fuselage configured for flight;a computer, comprising: a bus;a processor connected to the bus;anda memory connected to the bus, the memory storing program code which, when executed by the processor, performs a computer-implemented method, the program code comprising: program code for performing, using the processor, receiving time-referenced state data for an object of interest;program code for performing, using the processor, determining feasible routing path options for at least the aircraft;program code for performing, using the processor, generating at least one decision boundary for selection of at least one routing path option from the feasible routing path options;and program code for performing, using the processor, determining at least one heading range from a crossing point of the decision boundary within the at least one routing path option, wherein the at least one heading range keeps multiple fork options open and promotes avoidance of the object of interest by the aircraft, the object of interest comprising at least one of a moving vehicle, a stationary object, a terrain object, a no-fly zone, a restricted operating zone, and a weather system proximate the aircraft;and wherein the program code further performs, using the processor, receiving maneuver manifold information for the aircraft comprising maneuver constraints and operational constraints;and wherein the at least one decision boundary comprises a point in one of space and time after which an operator of the aircraft cannot invoke a change of heading from a first routing path to a second routing path while meeting constraints described in the maneuver manifold information. Aéronef comprenant : un fuselage configuré pour le vol ;un ordinateur, comprenant : un bus ;un processeur connecté au bus ;etune mémoire connectée au bus, la mémoire stockant un code de programme qui, lorsqu'il est exécuté par le processeur, réalise un procédé mis en oeuvre par ordinateur, le code de programme comprenant : un code de programme pour réaliser, à l'aide du processeur, une réception de données d'état référencées dans le temps pour un objet d'intérêt ;un code de programme pour réaliser, à l'aide du processeur, une détermination d'options de chemin de routage réalisables pour au moins l'aéronef ;un code de programme pour réaliser, à l'aide du processeur, une génération d'au moins une limite de décision pour une sélection d'au moins une option de chemin de routage parmi les options de chemin de routage réalisables ;etun code de programme pour réaliser, à l'aide du processeur, une détermination d'au moins une plage de caps à partir d'un point d'intersection de la limite de décision à l'intérieur de l'au moins une option de chemin de routage, l'au moins une plage de caps conservant de multiples options de bifurcation ouvertes et promouvant un évitement de l'objet d'intérêt par l'aéronef, l'objet d'intérêt comprenant au moins l'un parmi un véhicule mobile, un objet stationnaire, un objet de terrain, une zone d'exclusion aérienne, une zone d'opération restreinte et un système météorologique à proximité de l'aéronef ;et dans lequel le code de programme réalise en outre, à l'aide du processeur, une réception d'informations de distributeur de manoeuvre pour l'aéronef comprenant des contraintes de manoeuvre et des contraintes opérationnelles ;et dans lequel l'au moins une limite de décision comprend un point dans l'un de l'espace et du temps après lequel un opérateur de l'aéronef ne peut pas invoquer une modification de cap depuis un premier chemin de routage vers un second chemin de routage tout en satisfaisant des contraintes décrites dans les informations de distributeur de manoeuvre. Flugzeug, welches Folgendes umfasst: einen Flugzeugrumpf, der zum Fliegen konfiguriert ist;einen Computer, welcher Folgendes umfasst: einen Bus;einen mit dem Bus verbundenen Prozessor;undeinen mit dem Bus verbundenen Speicher, wobei der Speicher einen Programmcode speichert, welcher bei Ausführung durch den Prozessor ein computerimplementiertes Verfahren ausführt, wobei der Programmcode Folgendes umfasst: einen Programmcode zum Ausführen, unter Verwendung des Prozessors, des Empfangens zeitbezogener Zustandsdaten für ein Objekt von Interesse;einen Programmcode zum Ausführen, unter Verwendung des Prozessors, des Bestimmens realisierbarer Kursoptionen für mindestens das Flugzeug;einen Programmcode zum Ausführen, unter Verwendung des Prozessors, des Erzeugens mindestens einer Entscheidungsgrenze für die Auswahl von mindestens einer Kursoption aus den realisierbaren Kursoptionen;undwobei der Programmcode zum Ausführen, unter Verwendung des Prozessors, mindestens einen Steuerkursbereich aus einem Kreuzungspunkt der Entscheidungsgrenze in der mindestens einen Kursoption bestimmt, wobei der mindestens eine Steuerkursbereich mehrfache Gabelungsoptionen offen hält und das Meiden des Objekts von Interesse durch das Flugzeug fördert, wobei das Objekt von Interesse mindestens eines von einem sich bewegenden Fahrzeug, einem stationären Objekt, einem Geländeobjekt, einer Flugverbotszone, einer eingeschränkten Betriebszone und einem Wettersystem in der Nähe des Flugzeugs umfasst;und wobei der Programmcode ferner, unter Verwendung des Prozessors, das Empfangen von mannigfachen Manövrierinformationen für das Flugzeug mit Manövrier-Nebenbedingungen und Betriebs-Nebenbedingungen ausführt;und wobei die mindestens eine Entscheidungsgrenze einen Punkt in Raum oder Zeit umfasst, jenseits dessen ein Bediener des Flugzeugs keine Änderung des Steuerkurses von einem ersten Kurs in einen zweiten Kurs bewirken kann, während die in den mannigfachen Manövrierinformationen beschriebenen Nebenbedingungen erfüllt werden.
  9. 9
    Aéronef selon la revendication 8, dans lequel le code de programme détermine des plages de caps à partir de points où l'aéronef est localisé et à partir de points où l'aéronef n'est pas localisé. Flugzeug nach Anspruch 8, wobei der Programmcode Steuerkursbereiche aus Punkten, wo das Flugzeug sich befindet, und aus Punkten bestimmt, wo das Flugzeug sich nicht befindet. The aircraft of claim 8, wherein the program code determines heading ranges from points where the aircraft is located and from points where the aircraft is not located.
  10. 10
    Aéronef selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l'ordinateur génère un cap optimal pour rendre maximales des options de routage de l'aéronef. Flugzeug nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Computer einen optimalen Steuerkurs zum Maximieren der Kursoptionen des Flugzeugs erzeugt. The aircraft of claim 8 or 9, wherein the computer generates optimal heading to maximize routing options of the aircraft.