JP2025528621A - Air data estimation in aircraft - Google Patents
Air data estimation in aircraftInfo
- Publication number
- JP2025528621A JP2025528621A JP2025511556A JP2025511556A JP2025528621A JP 2025528621 A JP2025528621 A JP 2025528621A JP 2025511556 A JP2025511556 A JP 2025511556A JP 2025511556 A JP2025511556 A JP 2025511556A JP 2025528621 A JP2025528621 A JP 2025528621A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aircraft
- air data
- values
- data
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
- G06N3/09—Supervised learning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D43/00—Arrangements or adaptations of instruments
- B64D43/02—Arrangements or adaptations of instruments for indicating aircraft speed or stalling conditions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
- G01P13/025—Indicating direction only, e.g. by weather vane indicating air data, i.e. flight variables of an aircraft, e.g. angle of attack, side slip, shear, yaw
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/004—Artificial life, i.e. computing arrangements simulating life
- G06N3/006—Artificial life, i.e. computing arrangements simulating life based on simulated virtual individual or collective life forms, e.g. social simulations or particle swarm optimisation [PSO]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/044—Recurrent networks, e.g. Hopfield networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
- G06N3/084—Backpropagation, e.g. using gradient descent
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
- G06N3/0895—Weakly supervised learning, e.g. semi-supervised or self-supervised learning
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/045—Combinations of networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/048—Activation functions
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/0499—Feedforward networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
- G06N3/063—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using electronic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
エアデータ推定は、対気速度、高度、迎え角及び横滑り角等のエアデータパラメータの値を決定することを伴う。エアデータパラメータ値の正確な決定は、航空機の正確な制御を可能にするために極めて重要である。航空機は、入力値からエアデータパラメータ値を予測するように訓練された機械学習モデルを備えるエアデータ推定器を有する。エアデータ推定器は、入力値に対してリアルタイムで動作可能であり、ここで、入力値は、航空機の内部のセンサのみからのセンサデータであるか、又はそのようなセンサデータから導出されたデータである。
【選択図】図1
Air data estimation involves determining values of air data parameters such as airspeed, altitude, angle of attack, and sideslip angle. Accurate determination of air data parameter values is crucial to enable accurate control of the aircraft. The aircraft has an air data estimator that comprises a machine learning model trained to predict air data parameter values from input values. The air data estimator can operate in real time on input values, where the input values are sensor data from sensors internal to the aircraft only or are data derived from such sensor data.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、航空機に関し、特に、そのような航空機におけるエアデータ推定に関する。 The present invention relates to aircraft, and in particular to air data estimation in such aircraft.
エアデータ推定は、対気速度、圧力高度、迎え角及び横滑り角等のエアデータパラメータの値を決定することを伴う。エアデータパラメータ値の正確な決定は、航空機の正確な制御を可能にするために極めて重要である。エアデータパラメータ値は、典型的に、パイロットに表示され、航空機内のアビオニクスシステムにも利用可能にされる。一例では、航空機におけるオートパイロットシステムの高度保持能力が、正確な高度値を入力として必要とする。一例では、迎え角及び横滑り角が、航空機の安定性及び操縦性を自動的に改善するために、航空機の飛行制御システムによって使用される。 Air data estimation involves determining values for air data parameters such as airspeed, pressure altitude, angle of attack, and sideslip angle. Accurate determination of air data parameter values is crucial to enabling precise control of an aircraft. Air data parameter values are typically displayed to the pilot and also made available to avionics systems onboard the aircraft. In one example, the altitude hold capability of an autopilot system on an aircraft requires accurate altitude values as input. In one example, angle of attack and sideslip angle are used by an aircraft's flight control system to automatically improve the aircraft's stability and controllability.
本発明の一態様によれば、下記を備える航空機が提供される:
入力値からエアデータパラメータ値を予測するように訓練された機械学習モデルを備えるエアデータ推定器、
エアデータ推定器は、入力値に対してリアルタイムで動作可能であり、ここで、入力値は、航空機の内部のセンサのみからのセンサデータであるか、又はそのようなセンサデータから導出されたデータである。
According to one aspect of the present invention, there is provided an aircraft comprising:
an air data estimator comprising a machine learning model trained to predict air data parameter values from input values;
The air data estimator is operable in real time on input values, where the input values are sensor data from sensors internal to the aircraft only, or data derived from such sensor data.
好ましくは、航空機は、飛行制御システムを備え、ここにおいて、入力値は、飛行制御システムからの値を備える。 Preferably, the aircraft includes a flight control system, and wherein the input values include values from the flight control system.
好ましくは、入力値は、静圧値を備える。 Preferably, the input value comprises a static pressure value.
好ましくは、飛行制御システムからの入力値は、操縦翼面位置(control surface positions)を備える。 Preferably, the inputs from the flight control system include control surface positions.
好ましくは、入力値は、デジタルエンジン制御ユニットからのエンジンデータを備える。 Preferably, the input values comprise engine data from a digital engine control unit.
好ましくは、航空機は、輸送機関管理システムを備え、ここにおいて、入力値は、輸送機関管理システムによって決定される航空機の質量を備える。 Preferably, the aircraft is equipped with a fleet management system, and wherein the input value comprises the mass of the aircraft as determined by the fleet management system.
好ましくは、入力値は、輸送機関管理システムによって決定される航空機の重心を備える。 Preferably, the input value comprises the aircraft's center of gravity as determined by the fleet management system.
好ましくは、航空機は、入力値内での航空機の姿勢データを提供する、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットを備える。 Preferably, the aircraft is equipped with a navigation subsystem and an inertial measurement unit that provide aircraft attitude data within input values.
好ましくは、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットは、入力値内での操縦レートを提供する。 Preferably, the navigation subsystem and inertial measurement unit provide a steering rate within the input values.
好ましくは、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットは、入力値内での航空機の加速度(acceleration)を提供する。 Preferably, the navigation subsystem and inertial measurement unit provide aircraft acceleration within the input values.
好ましくは、エアデータパラメータ値は、迎え角、横滑り、動圧、静圧のうちの任意の1つ以上を備える。 Preferably, the air data parameter values include any one or more of angle of attack, sideslip, dynamic pressure, and static pressure.
好ましくは、エアデータパラメータ値は、静圧及び動圧を備え、航空機は、エアデータ推定器によって予測された静圧及び動圧パラメータ値から、航空機の高度と、航空機の対気速度と、を計算するように構成された出力パラメータ計算器を備える。 Preferably, the air data parameter values comprise static pressure and dynamic pressure, and the aircraft comprises an output parameter calculator configured to calculate an altitude of the aircraft and an airspeed of the aircraft from the static pressure and dynamic pressure parameter values predicted by the air data estimator.
好ましくは、機械学習モデルは、入力層と、出力層と、最大2つの中間層と、を備えるニューラルネットワークである。 Preferably, the machine learning model is a neural network having an input layer, an output layer, and up to two hidden layers.
好ましくは、ニューラルネットワークは、回帰のないフィードフォワードニューラルネットワークである。 Preferably, the neural network is a feedforward neural network without recursion.
好ましくは、ニューラルネットワークは、グラフィックス処理ユニット又は並列処理デバイスを備えるハードウェア回路を使用して実装される。 Preferably, the neural network is implemented using hardware circuitry comprising a graphics processing unit or a parallel processing device.
好ましくは、機械学習モデルは、航空機の飛行エンベロープから値をランダムに選択することと、入力値をシミュレートするために、選択された値を使用することと、によって計算されたラベル付き訓練データを使用して訓練されている。 Preferably, the machine learning model is trained using labeled training data computed by randomly selecting values from the aircraft's flight envelope and using the selected values to simulate input values.
本発明の一態様によれば、航空機において実行される方法が提供され、この方法は下記を備える:
リアルタイムで入力値からエアデータパラメータ値を予測するための機械学習モデルを備えるエアデータ推定器を使用すること、ここで、入力値は、航空機の内部のセンサのみからのセンサデータであるか、又はそのようなセンサデータから導出されたデータである。
According to one aspect of the present invention, there is provided a method carried out in an aircraft, the method comprising:
Using an air data estimator comprising a machine learning model for predicting air data parameter values from input values in real time, where the input values are sensor data from sensors internal to the aircraft only or data derived from such sensor data.
好ましくは、入力値は、エンジンデータ、操縦翼面位置、静圧、質量、重心、姿勢、操縦レート、加速度を備える。 Preferably, the input values include engine data, control surface position, static pressure, mass, center of gravity, attitude, maneuver rate, and acceleration.
好ましくは、方法は、入力値をベクトルに連結することと、機械学習モデルにベクトルを入力することと、を備える。 Preferably, the method comprises concatenating the input values into a vector and inputting the vector into a machine learning model.
好ましくは、方法は、機械学習モデルにベクトルを入力する前に、ベクトルを正規化することを備える。 Preferably, the method comprises normalizing the vectors before inputting them into the machine learning model.
好ましくは、方法は、機械学習モデルから出力された出力値を非正規化することを備える。 Preferably, the method comprises denormalizing the output values output from the machine learning model.
本発明の一態様によれば、リアルタイムで入力値からエアデータパラメータ値を予測するための機械学習モデルを備えるコンピュータ実装エアデータ推定器が提供され、ここで、入力値は、航空機が航空機の外面に取り付けられたエアデータセンサを必要としないように、航空機の内部のアビオニクスからのものである。 In accordance with one aspect of the present invention, a computer-implemented air data estimator is provided that includes a machine learning model for predicting air data parameter values from input values in real time, where the input values are from avionics within the aircraft, such that the aircraft does not require air data sensors mounted on the aircraft's exterior.
好ましくは、エアデータ推定器は、ハードウェア回路を使用して実装され、ここにおいて、機械学習モデルは、3つ未満の中間層を有するニューラルネットワークである。 Preferably, the air data estimator is implemented using hardware circuitry, and the machine learning model is a neural network with fewer than three hidden layers.
本発明の一態様によれば、航空機のエアデータパラメータの値を予測するようにエアデータ推定器を訓練するコンピュータ実装方法が提供され、この方法は下記を備える:
エアデータ推定器におけるニューラルネットワークを訓練するために、教師あり訓練を使用すること、教師あり訓練は、訓練データ対を使用し、各訓練データ対は、航空機の飛行エンベロープから選択されたエアデータパラメータのグラウンドトゥルース値と、航空機内のアビオニクスからの対応するシミュレートされた値と、を備え、シミュレートされた値は、航空機のエンジンに関する記憶された経験的データ及び風洞試験から得られた航空機に関する経験的データ、並びに計算流体力学の規則を使用して計算される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a computer-implemented method for training an air data estimator to predict values of air data parameters of an aircraft, the method comprising:
Using supervised training to train the neural network in the air data estimator, the supervised training uses training data pairs, each training data pair comprising ground truth values of air data parameters selected from the flight envelope of the aircraft and corresponding simulated values from avionics in the aircraft, the simulated values being calculated using stored empirical data for the aircraft's engines and empirical data for the aircraft obtained from wind tunnel testing, and rules of computational fluid dynamics.
好ましくは、ニューラルネットワークは、予測されるべき各パラメータに1つずつ、複数のニューラルネットワークを備える。 Preferably, the neural network comprises multiple neural networks, one for each parameter to be predicted.
次に、本発明の実施形態が、図面を参照して、単なる例として説明される。 Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the drawings, in which:
航空機上の従来のエアデータシステムは、一般に、気圧及び気温を測定する表面実装型センサからのデータを使用し、このデータから、対気速度、高度及び周囲温度が導出される。空気流検出器もまた、失速警報デバイスとして航空機上に装着され得る。より高性能の航空機は、気流角度を測定するセンサも必要とし得、そこから、迎え角及び横滑り角が、航空機の安定性及び操縦性を改善するために、パイロットだけでなく、航空機の飛行制御システムによる使用のためにも決定され得る。 Traditional air data systems on aircraft typically use data from surface-mounted sensors that measure barometric pressure and air temperature, from which airspeed, altitude, and ambient temperature are derived. Airflow detectors may also be mounted on aircraft as stall warning devices. More sophisticated aircraft may also require sensors that measure airflow angles, from which angle of attack and sideslip angle can be determined for use by the pilot as well as the aircraft's flight control system to improve the aircraft's stability and handling.
従来のエアデータプローブは、航空機の前部機体に取り付けられており、地上と空中との両方で損傷を受けやすく、デブリで詰まることがあり得る突出物である。外部エアデータプローブはまた、氷の付着又は水の蓄積を防止するために、加熱されなければならない。これらのセンサはまた、空力抵抗を生じ、他の表面実装型突出物との空力干渉を引き起こし、エンジン吸気性能を低下させることさえあり得る。外部実装型プローブはまた、航空機のレーダシグネチャに著しく寄与し得る。高性能軍用機では、エアデータセンサの最適な外部の場所は、多くの場合、可能ではなく、即ち、レーダ性能要件が、レドーム上にセンサを取り付けることを阻止し得、飛行及びミッションセンサが、前部機体上の場所を争い得、着陸装置、エンジン空気入口、及び操縦翼面の位置もまた、エアデータセンサの場所を制限し得る。更に、現代の高性能軍用機は、複数のセンサを前部機体に取り付けており、複数のエアデータセンサをそれらと一体化することは、多くの場合、困難である。従って、外部のエアデータプローブを使用せずに、エアデータを決定する能力が非常に望ましい。 Conventional air data probes are mounted on the aircraft's forebody, a protruding object that is vulnerable to damage both on the ground and in the air and can become clogged with debris. External air data probes must also be heated to prevent ice buildup or water accumulation. These sensors also create aerodynamic drag and can cause aerodynamic interference with other surface-mounted protrusions, potentially even degrading engine intake performance. Externally mounted probes can also significantly contribute to the aircraft's radar signature. On high-performance military aircraft, optimal external locations for air data sensors are often not possible; i.e., radar performance requirements may prevent mounting sensors on the radome, flight and mission sensors may compete for location on the forebody, and the location of landing gear, engine air inlets, and control surfaces may also limit air data sensor locations. Furthermore, modern high-performance military aircraft mount multiple sensors on the forebody, and integrating multiple air data sensors with them is often difficult. Therefore, the ability to determine air data without the use of external air data probes is highly desirable.
本発明者らは、従来のエアデータセンサからのデータを使用せずに、様々なエアデータパラメータを決定する方法を開発した。航空機の内部のセンサからのセンサデータのみ、又は航空機の内部のセンサから導出されたセンサデータのみが使用される。機械学習モデルが、予測エアデータパラメータ値が航空機の飛行中に航空機を制御するために使用可能であるように、リアルタイムで、即ち、航空機の飛行中に、エアデータパラメータ値を予測するために使用される。本技術は、以下に説明するように、好適な慣性及び飛行制御ハードウェアを装備した任意の航空機(プロペラ航空機を含む)において動作可能である。本明細書に記載されるエアデータ推定器は、民間航空機と軍用機との両方のために動作可能である。両方の用途において、エアデータ推定を実装することの利点があるが、エアデータセンサの設置がより困難であり、飛行及び操縦エンベロープがより大きい軍用機の場合には、おそらく、より大きい利点がある。 The inventors have developed a method for determining various air data parameters without using data from conventional air data sensors. Only sensor data from, or derived from, sensors internal to the aircraft is used. Machine learning models are used to predict air data parameter values in real time, i.e., while the aircraft is in flight, so that the predicted air data parameter values can be used to control the aircraft during its flight. The technique is operable on any aircraft (including propeller-driven aircraft) equipped with suitable inertial and flight control hardware, as described below. The air data estimator described herein is operable for both civilian and military aircraft. While there are advantages to implementing air data estimation in both applications, there are likely greater advantages in the case of military aircraft, where air data sensor installation is more challenging and the flight and maneuvering envelope is larger.
エアデータには、精度(accuracy)と冗長性との両方が必要である。本明細書に記載されるようなエアデータ推定器を有することは、他のエアデータソースとは大きく独立した、エアデータの別のソースを提供する。 Air data requires both accuracy and redundancy. Having an air data estimator as described herein provides another source of air data that is largely independent of other air data sources.
航空機で使用するための、リアルタイムでエアデータパラメータ値を予測するように動作可能な機械学習モデルを開発することは容易ではない。この問題は、軍用機又はジェット戦闘機の場合に特に悪化する。ジェット戦闘機は、非常に機敏であり、エアデータパラメータの値が、急速に変化し、両極端(extremes)の間を動く複雑な操縦に使用される。戦闘機は、民間航空機よりも厳しい環境状態の範囲で使用され、典型的な民間航空機よりも大きい乱気流(turbulence)を経験する。 Developing machine learning models operable to predict air data parameter values in real time for use in aircraft is not easy. This problem is particularly exacerbated in the case of military aircraft, or fighter jets. Jet fighter aircraft are highly agile and are used to perform complex maneuvers in which the values of air data parameters change rapidly and move between extremes. Fighter jets operate in a range of more severe environmental conditions than commercial aircraft and experience greater turbulence than typical commercial aircraft.
ジェット戦闘機は、非常にリソースが制約された装置である。空間、電力、重量及び時間は、ジェット戦闘機の場合に不足しているリソースの例である。従って、ジェット戦闘機におけるエアデータ推定のための機械学習モデルの配備は、制約されたリソースの課題に直面する。 Jet fighter aircraft are highly resource-constrained devices. Space, power, weight, and time are examples of scarce resources in the case of jet fighter aircraft. Therefore, deploying machine learning models for air data estimation in jet fighter aircraft faces the challenge of constrained resources.
図1は、航空機100を示し、エアデータパラメータ120の値を推定するためのエアデータ推定器106を含む、航空機内の様々なアビオニクスの概略図を有する。航空機100におけるエアデータ推定器106及び出力パラメータ計算器112は、エアデータパラメータ120の値を出力する。エアデータ推定器106及び出力パラメータ計算器112は、コンピュータ実装され、エアデータプロセス105を実行する。図1の例では、エアデータパラメータ120は、迎え角122、横滑り124、圧力高度126、対気速度128を備える。エアデータ推定器106及び出力パラメータ計算器112は、航空機100の外面上のエアデータセンサを使用せずに、リアルタイムでエアデータパラメータ120の値を計算することが可能である。これは、航空機内部のアビオニクスを使用して、エアデータ推定器106における機械学習モデルへの入力のための値を提供することによって達成される。アビオニクスは、航空機の既存のアビオニクスであり得、即ち、アビオニクスは、エアデータ推定器106と共に使用するために修正される必要はない。エアデータ推定器106は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアのうちの任意の1つ以上を使用してコンピュータ実装される。一例では、エアデータ推定器106は、航空機の内部に配備するのが容易な、低電力でコンパクトなコンピュータ実装構成要素である。 FIG. 1 illustrates an aircraft 100 and includes a schematic diagram of various avionics within the aircraft, including an air data estimator 106 for estimating values of air data parameters 120. The air data estimator 106 and output parameter calculator 112 within the aircraft 100 output values of the air data parameters 120. The air data estimator 106 and output parameter calculator 112 are computer-implemented and execute an air data process 105. In the example of FIG. 1, the air data parameters 120 comprise angle of attack 122, sideslip 124, pressure altitude 126, and airspeed 128. The air data estimator 106 and output parameter calculator 112 are capable of calculating values of the air data parameters 120 in real time without using air data sensors on the exterior of the aircraft 100. This is accomplished by using avionics within the aircraft to provide values for input to a machine learning model in the air data estimator 106. The avionics may be the aircraft's existing avionics; that is, the avionics do not need to be modified for use with the air data estimator 106. The air data estimator 106 is computer-implemented using any one or more of software, firmware, and hardware. In one example, the air data estimator 106 is a low-power, compact computer-implemented component that is easy to deploy inside the aircraft.
迎え角122は、航空機の基準線と、対向流(oncoming flow)との間の角度である。 Angle of attack 122 is the angle between the aircraft's baseline and the oncoming flow.
横滑り角とも呼ばれる横滑りは、航空機が向いている方向と、対向する空気の方向との間の角度である。 Slip, also known as sideslip angle, is the angle between the direction an aircraft is heading and the direction of the oncoming air.
圧力高度は、合意された国際標準大気の定義による静圧の関数である。従って、圧力高度は、エアデータ推定器からの補正された静圧から導出され得る。 Pressure altitude is a function of static pressure according to the agreed-upon definition of the International Standard Atmosphere. Therefore, pressure altitude can be derived from the corrected static pressure from the air data estimator.
対気速度は、圧縮性の影響(compressibility effects)に対して調整された較正対気速度であるノット等価対気速度、較正対気速度のいずれかであり得る。較正対気速度(CAS)は、ピトーから静圧を引いた関数であり、通常パイロットに表示される対気速度である。 Airspeed can be either knot equivalent airspeed, which is a calibrated airspeed adjusted for compressibility effects, or calibrated airspeed. Calibrated airspeed (CAS) is a function of pitot minus static pressure and is the airspeed typically displayed to the pilot.
等価対気速度(EAS)は、CASに、空気の圧縮性の影響を補正したものあり、動圧の関数である。マッハ数は、真の対気速度と局所的な音速との比であり、ピトー及び静圧から計算され得る。それはまた、静圧及び動圧からも導出され得る。全温度データが、エンジン吸気ダクトに設置されたプローブによって測定され、対気速度計算に使用される場合、この対気速度は、真の対気速度である。速度の比が計算されるいくつかの場合には、マッハ数が与えられる。 Equivalent airspeed (EAS) is CAS corrected for the effects of air compressibility and is a function of dynamic pressure. Mach number is the ratio of true airspeed to the local speed of sound and can be calculated from pitot and static pressures. It can also be derived from static and dynamic pressures. When total temperature data is measured by a probe installed in the engine intake duct and used in the airspeed calculation, this airspeed is the true airspeed. In some cases where a speed ratio is calculated, the Mach number is given.
エアデータ推定器106と出力パラメータ計算器112とを使用して計算されたエアデータパラメータ120の値は、航空機100におけるディスプレイ118にオプションで表示される。 The values of the air data parameters 120 calculated using the air data estimator 106 and the output parameter calculator 112 are optionally displayed on a display 118 on the aircraft 100.
上述のように、アビオニクスは、航空機の内部の既存のアビオニクスであり得る。図1の例となるアビオニクスは、デジタルエンジン制御ユニット108、輸送機関管理システム110、飛行制御システム114、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニット116を備える。図1のアビオニクスのうちの1つ以上が、いくつかの例では、共に一体化されることに留意されたい。一例では、飛行制御システム114とエアデータ推定器106とが、共に一体化されている。 As mentioned above, the avionics may be existing avionics within the aircraft. The example avionics of FIG. 1 includes a digital engine control unit 108, a fleet management system 110, a flight control system 114, a navigation subsystem, and an inertial measurement unit 116. Note that one or more of the avionics of FIG. 1 may be integrated together in some examples. In one example, the flight control system 114 and the air data estimator 106 are integrated together.
デジタルエンジン制御ユニット108は、飛行の間中、航空機のエンジン性能及び関連する基準を監視し、自動的に調整するアビオニクスである。デジタルエンジン制御ユニットは、最適化されたエンジン性能のためにエンジンの電子管理を実行し、エンジン状態監視を実行する。デジタルエンジン制御ユニット108は、航空機エンジンにおけるセンサからデータを受信する。各エンジンは、振動、燃料消費量、推力、電力使用量、温度、排気量、音のうちの1つ以上等のエンジンデータを測定するエンジンシステム及びエンジンにおけるセンサからエンジンデータを受信するための、エンジンオルタネータから電力を引き出す、エンジン又はエンジンファンケース上に取り付けられた電子制御を有する。 Digital engine control units 108 are avionics that monitor and automatically adjust aircraft engine performance and related metrics throughout flight. They perform electronic management of the engines for optimized engine performance and perform engine health monitoring. Digital engine control units 108 receive data from sensors on the aircraft engines. Each engine has electronic controls mounted on the engine or engine fan case that draw power from the engine alternator to receive engine data from sensors on the engine and engine systems that measure engine data such as one or more of vibration, fuel consumption, thrust, power usage, temperature, emissions, and sound.
輸送機関管理システム110は、航空機における燃料の量及び航空機における兵器の数を監視する、航空機におけるセンサからデータを受信するコンピュータシステムを備えるアビオニクスである。輸送機関管理システムは、航空機の現在の質量及び航空機の現在の重心を出力する。航空機の質量及び重心は、燃料が燃焼される(又は飛行中の燃料補給の場合には受け入れられる)及び兵器が放出されるにつれて変化する量である。いくつかの場合には、輸送機関管理システム110は、飛行制御システム114の一部である。飛行制御システムについての更なる詳細が、次に与えられる。輸送機関管理システム110は、いくつかの例では、他の多くの機能を実行することが可能である。 The vehicle management system 110 is an avionics system that includes a computer system that receives data from sensors on the aircraft, which monitors the amount of fuel on the aircraft and the number of weapons on the aircraft. The vehicle management system outputs the current mass of the aircraft and the current center of gravity of the aircraft. The mass and center of gravity of the aircraft are quantities that change as fuel is burned (or accepted in the case of in-flight refueling) and weapons are released. In some cases, the vehicle management system 110 is part of the flight control system 114. More details about the flight control system are provided next. The vehicle management system 110 can, in some examples, perform many other functions.
飛行制御システム114は、航空機の操縦翼面を動作させるアビオニクスシステムである。飛行制御システム114は、自動的に(パイロットの入力なしに航空機を安定化させるためのコンピュータ実装命令を発行することによって等)、又は航空機においてコックピット制御を操縦する人間のパイロットからの入力を使用してのいずれかで、操縦翼面を動作させる。補助翼、昇降舵、方向舵、スポイラ、フラップ、スラット、エアブレーキ及び制御トリミング面等の操縦翼面は、航空機の飛行姿勢を制御するために移動可能な空気力学的デバイスである。一例では、ヒンジ又はトラックが、操縦翼面の動きを可能にして、操縦翼面上を通過する空気流を偏向させ、操縦翼面に関連付けられた軸を中心とした航空機の回転を生じさせるために使用される。飛行制御システムは、航空機の操縦翼面の位置に関する情報を有し、操縦翼面位置を、エアデータ推定器106への入力のための値として提供することが可能である。飛行制御システムはまた、専用のセンサ/トランスデューサユニットに一体化された1つ以上の静圧センサを含む複数のエアデータセンサを有し得る。従って、静圧は、エアデータ推定器が、飛行制御コンピュータで実装されているか、又は専用のエアデータコンピュータで実装されているかにかかわらず、エアデータ推定器に供給され得る。一例では、航空機の静圧システムは、飛行中に周囲の大気圧を感知することを可能にする航空機の外殻における小開口である静的ポートを備える。飛行制御システムは、測定された静圧の値を、エアデータ推定器106への入力として提供することが可能である。いくつかの場合には、静圧は、専用の圧力センサユニットから、エアデータ推定器又は飛行制御システムに直接供給される。静圧データは、いくつかの例では、デジタル化され、デジタルデータバスによって提供される。 The flight control system 114 is an avionics system that operates the aircraft's control surfaces. The flight control system 114 operates the control surfaces either automatically (e.g., by issuing computer-implemented commands to stabilize the aircraft without pilot input) or with input from a human pilot operating cockpit controls in the aircraft. Control surfaces, such as ailerons, elevators, rudders, spoilers, flaps, slats, air brakes, and control trimming surfaces, are aerodynamic devices that can move to control the aircraft's flight attitude. In one example, hinges or tracks are used to enable the movement of the control surfaces to deflect the airflow passing over the control surfaces and cause the aircraft to rotate about an axis associated with the control surfaces. The flight control system has information regarding the positions of the aircraft's control surfaces and can provide the control surface positions as values for input to the air data estimator 106. The flight control system may also have multiple air data sensors, including one or more static pressure sensors integrated into dedicated sensor/transducer units. Thus, static pressure may be provided to the air data estimator regardless of whether the air data estimator is implemented in a flight control computer or a dedicated air data computer. In one example, an aircraft's static pressure system includes static ports, which are small openings in the aircraft's hull that allow sensing of ambient atmospheric pressure during flight. The flight control system may provide measured static pressure values as inputs to the air data estimator 106. In some cases, static pressure is provided directly to the air data estimator or flight control system from a dedicated pressure sensor unit. Static pressure data, in some examples, is digitized and provided via a digital data bus.
ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニット116は、航空機内部に1つ以上の加速度計、ジャイロスコープ又は全地球測位システムを備える。ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニット116は、水平線に対する航空機の向き等の航空機の姿勢、航空機の操縦レート、航空機の加速度のうちの1つ以上を出力する、航空機内のアビオニクス及びセンサである。航空機の操縦レートは、単位時間当たりに実行される操縦の量である。高度上昇等の基本的な操縦を考えると、ここでは、操縦のレートは、高度の変化のレートである。他のタイプの操縦は、航空機の機首方位の変化をもたらす旋回、並びに航空機の速度及びマッハ数の変化をもたらす加速である。複雑な操縦は、1つより多くのタイプの基本的な操縦の組合せを伴う。 The navigation subsystem and inertial measurement unit 116 comprises one or more accelerometers, gyroscopes, or global positioning systems within the aircraft. The navigation subsystem and inertial measurement unit 116 are avionics and sensors within the aircraft that output one or more of the following: aircraft attitude, such as the aircraft's orientation relative to the horizon; aircraft maneuver rate; and aircraft acceleration. The aircraft maneuver rate is the amount of maneuvers executed per unit time. Considering a basic maneuver such as climbing altitude, here the rate of maneuver is the rate of change of altitude. Other types of maneuvers are turns, which result in a change in the aircraft's heading, and accelerations, which result in a change in the aircraft's speed and Mach number. Complex maneuvers involve combinations of more than one type of basic maneuver.
エアデータ推定器106及び出力パラメータ計算器112によって計算されるエアデータパラメータ120の値は、航空機100におけるディスプレイ118に表示され、並びに/又は、飛行制御システム114、デジタルエンジン制御ユニット108、輸送機関管理システム110、並びにナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニット118等の航空機100におけるアビオニクスによって使用される。 The values of the air data parameters 120 calculated by the air data estimator 106 and the output parameter calculator 112 are displayed on a display 118 in the aircraft 100 and/or used by avionics in the aircraft 100, such as the flight control system 114, the digital engine control unit 108, the fleet management system 110, and the navigation subsystem and inertial measurement unit 118.
図2は、飛行中に空気力、慣性力及び重力を受ける航空機を示す(Lは揚力を示し、Wは重力を示し、Dは抗力を示す)。図2には、迎え角アルファ及び横滑り角ベータ、並びに気流速度ベクトルVも示されている。航空機は、示されているようにエンジン推力Tを生成する。これらの力が釣り合っているとき、航空機は「トリムが取れている(trimmed)」と言われる。エンジン推力及び操縦翼面位置は、トリムが取れている状態では一定であるが、それらは、燃料が燃焼される(又は飛行中の燃料補給の場合には受け入れられる)及び兵器が放出されるにつれて変化する航空機の質量及び重心に依存する。 Figure 2 shows an aircraft subjected to aerodynamic, inertial, and gravitational forces during flight (L represents lift, W represents gravity, and D represents drag). Also shown in Figure 2 are the angle of attack alpha and sideslip angle beta, and the airflow velocity vector V. The aircraft produces engine thrust T as shown. When these forces are balanced, the aircraft is said to be "trimmed." While engine thrust and control surface position are constant in the trimmed condition, they depend on the aircraft's mass and center of gravity, which change as fuel is burned (or accepted in the case of in-flight refueling) and weapons are released.
航空機飛行の物理学は、空気力、慣性力及び重力を考慮に入れた運動方程式で具現化される。図1に記載されたアビオニクスからのデータを使用すると、慣性力及び重力に関する情報が分かる。空気力は、対気速度とオンセット気流方向との関数であり、後者は、迎え角と横滑り角とによって定義される。空気力は、航空機の外形ライン(external line)に影響を及ぼす任意の構成変更、例えば、着陸装置の展開(undercarriage deployment)によっても影響を受ける。着陸装置の展開が起動されるか否かは、図1のアビオニクスにおける輸送機関管理システムに知られている。 The physics of aircraft flight are embodied in equations of motion that take into account aerodynamic forces, inertial forces, and gravity. Using data from the avionics described in Figure 1, information about inertial and gravitational forces is known. Aerodynamic forces are a function of airspeed and onset airflow direction, the latter defined by angle of attack and sideslip angle. Aerodynamic forces are also affected by any configuration changes that affect the aircraft's external line, such as undercarriage deployment. Whether undercarriage deployment is activated is known to the vehicle management system in the avionics of Figure 1.
図3は、エアデータ推定器106における機械学習モデルを訓練するための訓練データを計算する例となる方法を示す。図3の例では、機械学習モデルは、教師あり訓練を使用して訓練されるが、教師なし訓練又は半教師あり訓練が使用されることもできる。精度は、以下に説明するように、検証データを使用して定量的に測定され、汎化能力(generalization ability)を考慮に入れる。汎化能力は、検証データ点が訓練セットデータ点から十分に離れていることを確実にすることによって評価される。これは、純粋なランダムサンプリングではなく、データセットをバッチ/ラン(約3000点)に分割することによって実施される。いくつかの場合には、精度はまた、人間のパイロットからのフィードバックを使用して、定性的に評価される。汎化能力は、機械学習モデルが、訓練データには表されていなかった入力値から、エアデータパラメータの値をどの程度良好に予測することが可能であるかの尺度である。 Figure 3 shows an example method for calculating training data for training the machine learning model in the air data estimator 106. In the example of Figure 3, the machine learning model is trained using supervised training, although unsupervised or semi-supervised training can also be used. Accuracy is measured quantitatively using validation data, as described below, and takes into account generalization ability. Generalization ability is assessed by ensuring that the validation data points are sufficiently distant from the training set data points. This is accomplished by dividing the dataset into batches/runs (approximately 3000 points) rather than pure random sampling. In some cases, accuracy is also assessed qualitatively using feedback from human pilots. Generalization ability is a measure of how well the machine learning model can predict values of air data parameters from input values that were not represented in the training data.
教師あり訓練の場合、ラベル付き訓練データ対が使用され、訓練データ対は、指定された時刻(specified time)での航空機内のアビオニクスからの値のセット、及びグラウンドトゥルースエアデータパラメータ値の対応するセットである。グラウンドトゥルースエアデータパラメータ値は、指定された時刻に正しいことが知られているものである。何十万個以上もの訓練データ対が、エアデータ推定器における機械学習モデルの高い精度を達成するために、訓練中に使用される。訓練データ対は、異なる姿勢、エアデータ速度、乱気流等の環境状態、質量、エンジン状態、重心、着陸装置の展開、操縦翼面位置等の異なる内部状態等の、航空機の広範囲の可能な状態について得られる。航空機の広範囲の可能な状態を使用することによって、機械学習モデルの精度及び汎化能力を向上させることが可能である。 In supervised training, labeled training data pairs are used. A training data pair is a set of values from the avionics on an aircraft at a specified time and a corresponding set of ground truth air data parameter values. The ground truth air data parameter values are known to be correct at the specified time. Hundreds of thousands of training data pairs are used during training to achieve high accuracy for the machine learning model in the air data estimator. The training data pairs are obtained for a wide range of possible aircraft states, including different attitudes, air data speeds, environmental conditions such as turbulence, and different internal conditions such as mass, engine state, center of gravity, landing gear deployment, and control surface position. Using a wide range of possible aircraft states can improve the accuracy and generalization ability of the machine learning model.
機械学習モデルを訓練するために十分な量の及び十分に多様な訓練データ対を得ることは容易ではない。1つのオプションは、航空機を飛行させ、航空機内のアビオニクスからの値のセットと、経験的なグラウンドトゥルースエアデータパラメータ値の対応するセットとを記録することである。一例では、経験的なグラウンドトゥルースエアデータパラメータ値は、エアデータセンサを計装した飛行試験ブーム(flight test boom)を使用して測定される。しかしながら、環境状態の両極端、並びに/又は、姿勢及び気流速度の両極端を達成することは困難であるので、航空機を飛行させて、データを記録することによって、十分に多様な訓練データ対を得ることは極めて困難である。 Obtaining a sufficient amount and sufficient diversity of training data pairs for training a machine learning model is not easy. One option is to fly an aircraft and record a set of values from the avionics on board the aircraft and a corresponding set of empirical ground truth air data parameter values. In one example, the empirical ground truth air data parameter values are measured using a flight test boom instrumented with air data sensors. However, because extremes in environmental conditions and/or extremes in attitude and airspeed are difficult to achieve, obtaining sufficiently diverse training data pairs by flying an aircraft and recording data is extremely difficult.
本発明者らは、シミュレーションの使用を通じて大量且つ多様な訓練データ対を生成する方法を開発した、ここで、このシミュレーションは、航空機の動力学及び空気力学、エンジン性能、並びに飛行制御システムの統合飛行制御モデルを使用するコンピュータシミュレーションである。一例では、特性は、風洞において測定されるか、又は計算流体力学ソルバによって生成される。次いで、結果として得られたシミュレータは、訓練データを生成するために使用される。 The inventors have developed a method for generating large volumes and diverse training data pairs through the use of simulation, where the simulation is a computer simulation that uses an integrated flight control model of aircraft dynamics and aerodynamics, engine performance, and flight control systems. In one example, characteristics are measured in a wind tunnel or generated by a computational fluid dynamics solver. The resulting simulator is then used to generate training data.
訓練データは、エアデータ推定器の入力空間300をカバーするために生成される。入力空間は、エアデータ推定器の全ての入力パラメータの範囲である。 Training data is generated to cover the input space 300 of the air data estimator. The input space is the range of all input parameters of the air data estimator.
図3に示すように、航空機のアビオニクス構成要素のうちの1つ以上からの値が、エアデータパラメータのある範囲の値の各々についてシミュレートされる。従って、航空機のアビオニクス構成要素のシミュレートされた値316の特定のセットについて、エアデータパラメータのグラウンドトゥルース値318の対応するセットが存在する。エアデータパラメータのグラウンドトゥルース値の多くのセットについてシミュレーションプロセスを繰り返すことによって、大量の訓練データ322の対が得られる。 As shown in FIG. 3, values from one or more of the aircraft's avionics components are simulated for each of a range of values for the air data parameters. Thus, for a particular set of simulated values 316 for the aircraft's avionics components, there is a corresponding set of ground truth values 318 for the air data parameters. By repeating the simulation process for many sets of ground truth values for the air data parameters, a large number of training data pairs 322 are obtained.
航空機の飛行エンベロープは既知であり、規則及び/又は制限の形でデータベースに格納されている。飛行エンベロープは、入力空間300の少なくとも一部に関する有用な情報である。航空機の設計エンベロープは、典型的に、航空機製造業者によって提供され、マッハ数、高度及び対気速度を、加速度及び操縦レートの制限と共に備える。理想的には、エアデータ推定器は、全設計エンベロープにわたって機能するように訓練される。航空機が飛行を許可される(cleared to fly)飛行エンベロープは、安全マージンを提供するために設計エンベロープ内にある。飛行エンベロープは、航空機を使用して達成することが可能な高度、姿勢、速度、加速度の範囲である。 The flight envelope of the aircraft is known and stored in a database in the form of rules and/or restrictions. The flight envelope is useful information for at least a portion of the input space 300. The design envelope of the aircraft is typically provided by the aircraft manufacturer and includes Mach number, altitude, and airspeed, along with acceleration and maneuver rate restrictions. Ideally, the air data estimator is trained to function across the entire design envelope. The flight envelope in which the aircraft is cleared to fly is within the design envelope to provide a safety margin. The flight envelope is the range of altitudes, attitudes, speeds, and accelerations that can be achieved using the aircraft.
コンピュータ実装セレクタ302は、いくつかの場合には、ランダム又は疑似ランダムセレクタであり、飛行エンベロープ300内にあるエアデータパラメータの値のセットを選択する。コンピュータ実装セレクタ302は、オプションで、入力パラメータの値のセットが制約304に従って入力空間300から選択されるように、制約304を考慮に入れる。制約の一例は、人間のパイロットが経験するのに実用的な最大加速度(例えば9G)である。 The computer-implemented selector 302, in some cases a random or pseudo-random selector, selects a set of values for the air data parameters that fall within the flight envelope 300. The computer-implemented selector 302 optionally takes into account constraints 304 such that a set of values for the input parameters is selected from the input space 300 in accordance with the constraints 304. An example of a constraint is a maximum acceleration (e.g., 9 G) that is practical for a human pilot to experience.
いくつかの場合には、コンピュータ実装セレクタ302は、エアデータパラメータの値のセットを選択するときに、操縦経路を考慮に入れる。ランダム入力は、従来の操縦とは異なり、ランダム軌道に対して高い頻度で提供される。代替又は追加として、1つ以上のテンプレート操縦経路が、ランダムセレクタに利用可能であり、ここで、テンプレート操縦経路は、経時的な飛行制御入力である。旋回、高度上昇、高度低下、加速、亜音速、音速及び超音速、バンク旋回(banked turn)、ピッチアップ、並びにこれらの組合せのためのテンプレート操縦経路が形成される。コンピュータ実装セレクタ302は、軌道に沿った複数の高度及び姿勢を選択し、対応するグラウンドトゥルースエアデータパラメータを出力するように構成されている。極端なランダム操縦を使用することによって、エアデータ推定器106のロバスト性を実証することが可能である。 In some cases, the computer-implemented selector 302 takes maneuver trajectories into consideration when selecting a set of values for the air data parameters. Unlike conventional maneuvers, random inputs are provided frequently for random trajectories. Alternatively or additionally, one or more template maneuver trajectories are available to the random selector, where a template maneuver trajectory is a flight control input over time. Template maneuver trajectories are created for turns, altitude climbs, altitude declines, accelerations, subsonic, sonic, and supersonic speeds, banked turns, pitch ups, and combinations thereof. The computer-implemented selector 302 is configured to select multiple altitudes and attitudes along the trajectory and output corresponding ground truth air data parameters. The use of extreme random maneuvers can demonstrate the robustness of the air data estimator 106.
一旦エアデータパラメータ値のセットが選択されると、航空機内のアビオニクスからの対応する値がシミュレートされる。一例では、デジタルエンジン制御ユニット108のシミュレーション306と、飛行制御システムのシミュレーション308と、輸送機関管理システムのシミュレーション312と、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニット116のシミュレーション314と、のうちの1つ以上が存在する。これらのシミュレータのうちの1つ以上は、図3に示されるように別個のエンティティであるのではなく、飛行制御システムシミュレータ308内の単一のシミュレータに組み合わされ得る。 Once a set of air data parameter values is selected, corresponding values from the avionics in the aircraft are simulated. In one example, there is one or more of a digital engine control unit 108 simulation 306, a flight control system simulation 308, a fleet management system simulation 312, and a navigation subsystem and inertial measurement unit 116 simulation 314. One or more of these simulators may be combined into a single simulator in the flight control system simulator 308, rather than being separate entities as shown in FIG. 3.
いくつかの例では、ランダム入力生成器が、指定された持続時間の間、飛行制御の値を生成するために使用される。一例では、高度及び速度は、それらの態様(aspects)のカバレッジを確実にするために、グリッド方式で変更される。 In some examples, a random input generator is used to generate flight control values for a specified duration. In one example, altitude and speed are varied in a grid fashion to ensure coverage of those aspects.
一例では、デジタルエンジン制御ユニットのシミュレーション306は、地上及び飛行試験台から決定されたエンジン性能に関する記憶された経験的データを備える。使用される航空機のタイプの、1つ以上のエンジンは、使用中のデジタルエンジン制御ユニットによって得られるであろうようなセンサデータ測定値を得るために、地上で又は飛行中にテストされる。記憶された経験的データは、燃料消費量、推力、電力使用量、温度、排気量、音を備える。デジタルエンジン制御ユニットのシミュレーション306は、エアデータパラメータの値のセットを入力とし、記憶された経験的データからエンジンデータを返すことが可能である。これは、グラウンドトゥルースエアデータパラメータ値に従って、記憶された経験的データをどのようにクエリするかに関する規則を使用することによって行われる。 In one example, the digital engine control unit simulation 306 comprises stored empirical data regarding engine performance determined from ground and flight test benches. One or more engines of the aircraft type being used are tested on the ground or in flight to obtain sensor data measurements as would be obtained by the digital engine control unit in use. The stored empirical data comprises fuel consumption, thrust, power usage, temperature, emissions, and sound. The digital engine control unit simulation 306 can take a set of air data parameter values as input and return engine data from the stored empirical data. This is done by using rules regarding how to query the stored empirical data according to the ground truth air data parameter values.
一例では、輸送機関管理システムのシミュレーション312は、航空機の現在の質量と、航空機の現在の重心と、を出力するソフトウェアで実装された規則を備える。航空機の質量及び重心は、燃料が燃焼される(又は飛行中の燃料補給の場合には受け入れられる)及び兵器が放出されるにつれて変化する量である。輸送機関管理システムのシミュレーション312は、デフォルト値を使用すること、経時的な航空機による燃料消費量の規則又はモデルに従って値を選択すること、経時的な航空機による兵器配備の規則又はモデルに従って値を選択すること、飛行中の燃料補給の規則又はモデルに従って値を選択すること等によって、値を生成するための規則を使用する。 In one example, the vehicle management system simulation 312 includes software-implemented rules that output the current mass of the aircraft and the current center of gravity of the aircraft. The mass and center of gravity of the aircraft are quantities that change as fuel is burned (or accepted in the case of in-flight refueling) and weapons are released. The vehicle management system simulation 312 uses the rules to generate values by using default values, selecting values according to rules or models of fuel consumption by the aircraft over time, selecting values according to rules or models of weapons deployment by the aircraft over time, selecting values according to rules or models of in-flight refueling, etc.
一例では、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニット116のシミュレーション314は、グラウンドトゥルースエアデータパラメータ値が与えられたとき、水平線に対する航空機の向き等の航空機の姿勢、航空機の操縦レート、航空機の加速度のうちの1つ以上を計算するソフトウェアを備える。慣性データは、航空機の設計エンベロープ内の様々な条件でのテンプレート操縦のセットを使用して、シミュレーション314において生成される。シミュレーション314は、グラウンドトゥルースエアデータパラメータを与えられると、値の範囲から航空機の姿勢を選択するため等の、1つ以上の規則又はルックアップテーブルを備える。セレクタ302によって使用されるテンプレート操縦はまた、姿勢の選択を通知するためにシミュレーション314によっても使用され得る。 In one example, the simulation 314 of the navigation subsystem and inertial measurement unit 116 comprises software that calculates one or more of the aircraft attitude, such as the orientation of the aircraft relative to the horizon, the aircraft maneuver rate, and the aircraft acceleration, given ground truth air data parameter values. The inertial data is generated in the simulation 314 using a set of template maneuvers for various conditions within the design envelope of the aircraft. The simulation 314 comprises one or more rules or lookup tables, such as for selecting an aircraft attitude from a range of values, given the ground truth air data parameters. The template maneuvers used by the selector 302 may also be used by the simulation 314 to inform the selection of the attitude.
風洞試験から得られた航空機に関する経験的データ、及び/又は、計算流体力学(CFD)の規則が、飛行制御モデルソフトウェアに埋め込まれる空気力学データセット及びエアデータ補正のためのデータを生成するために使用される。 Empirical aircraft data obtained from wind tunnel testing and/or computational fluid dynamics (CFD) rules are used to generate aerodynamic data sets and data for air data corrections that are embedded in the flight control model software.
いくつかの場合には、シミュレーションは、慣性測定ユニットのノイズを考慮に入れて、航空機の加速度の測定をシミュレートする慣性測定ユニットのソフトウェアモデルを備える。いくつかの場合には、シミュレーションは、グラウンドトゥルースエアデータパラメータと、セレクタ302によって使用されたテンプレート操縦とを与えられると、航空機のシミュレートされた操縦レートを計算するための規則を備える。 In some cases, the simulation includes a software model of the inertial measurement unit that simulates measurements of the aircraft's acceleration, taking into account noise in the inertial measurement unit. In some cases, the simulation includes rules for calculating simulated maneuver rates for the aircraft given the ground truth air data parameters and the template maneuvers used by selector 302.
一例では、飛行制御システムのシミュレーション308が、入力として操縦要求及びグラウンドトゥルースエアデータパラメータ値のセットが与えられると、航空機の操縦翼面の位置並びに静圧を出力するソフトウェアを備える。飛行制御システムのシミュレーション308は、テンプレート操縦又はランダムであるが制約されたパイロット制御入力を伴う操縦のいずれかを通じて、トリムが取れている状態からの航空機の動きをシミュレートするために、飛行制御モデルを使用する。航空機の応答は、飛行制御システムによって更に制約される。一例では、静圧は、グラウンドトゥルースパラメータ値において提供される高度の値に従って、及び位置誤差及びノイズを考慮に入れて、シミュレーション308によって計算される。 In one example, a flight control system simulation 308 comprises software that outputs aircraft control surface positions and static pressures given a set of maneuver demands and ground truth air data parameter values as inputs. The flight control system simulation 308 uses a flight control model to simulate aircraft movement from a trimmed condition through either template maneuvers or maneuvers with random but constrained pilot control inputs. The aircraft response is further constrained by the flight control system. In one example, static pressures are calculated by the simulation 308 according to altitude values provided in the ground truth parameter values and taking into account position errors and noise.
いくつかの例では、乱気流が、シミュレートされた飛行制御システム並びに/又はシミュレートされたナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットによって考慮に入れられる。これらの例では、ドライデン風乱流モデル、又は垂直方向及び横方向の突風の両方をシミュレートする他の突風モデル等の突風モデルが、シミュレータによって使用される。いくつかの例では、乱気流は、最大風速(ジェット気流)及び結果として生じる極端な乱気流を反映するようにスケーリングされた。垂直方向及び横方向の突風の両方についてランダムに選択された風の乱流の量が、シミュレータによってシミュレートされ、考慮に入れられる。 In some examples, turbulence is taken into account by the simulated flight control system and/or the simulated navigation subsystem and inertial measurement unit. In these examples, a wind gust model, such as the Dryden wind turbulence model, or other gust model that simulates both vertical and lateral wind gusts, is used by the simulator. In some examples, the turbulence is scaled to reflect maximum wind speeds (jet streams) and the resulting extreme turbulence. Randomly selected amounts of wind turbulence for both vertical and lateral wind gusts are simulated and taken into account by the simulator.
図3に示すように、シミュレートされた値316が計算される。シミュレートされた値の1セットは、単一のベクトルに連結され、エアデータ推定器における機械学習モデルに入力されることになる複数のシミュレートされた値(特定の時間又は時間間隔における航空機状態を表す)である。図3のプロセスは、シミュレートされた値の何万又は何十万ものセットをシミュレートするために繰り返される。シミュレートされた値の各セットは、グラウンドトゥルースエアデータパラメータ値の対応するセットを有する。 As shown in FIG. 3, simulated values 316 are calculated. One set of simulated values is a plurality of simulated values (representing aircraft conditions at a particular time or time interval) that are concatenated into a single vector and input to a machine learning model in the air data estimator. The process of FIG. 3 is repeated to simulate tens or hundreds of thousands of sets of simulated values. Each set of simulated values has a corresponding set of ground truth air data parameter values.
出力の不均一な分布がある場合、バイアス補正320がオプションで実行される。ニューラルネットワークモデルがより頻繁な値を予測するように本質的にバイアスされている場合には、出力の不均一な分布が生じる。損失重みを通じたバイアス補正は、これを軽減することを可能にする。 Bias correction 320 is optionally performed if there is an uneven distribution of outputs. An uneven distribution of outputs occurs when the neural network model is inherently biased to predict more frequent values. Bias correction through loss weights makes it possible to mitigate this.
図3のプロセスは、データ対を生成し、ここで、データ対は、航空機内のアビオニクスからのシミュレートされた値のセット、及びエアデータパラメータ値の対応するセットである。図3のプロセスを使用して生成されたデータ対の第1の部分は、訓練データストア322に記憶される。図3のプロセスを使用して生成されたデータ対の第2の部分は、検証データストア324に記憶される。検証データ対は、完全に別個の訓練ランから取られる(taken)ので、訓練データ対とは異なる。訓練データストア322には、検証データストア324よりも、より多くのデータ対が存在する。 The process of FIG. 3 generates data pairs, where a data pair is a set of simulated values from the avionics in an aircraft and a corresponding set of air data parameter values. A first portion of the data pairs generated using the process of FIG. 3 are stored in a training data store 322. A second portion of the data pairs generated using the process of FIG. 3 are stored in a validation data store 324. The validation data pairs differ from the training data pairs because they are taken from an entirely separate training run. There are many more data pairs in the training data store 322 than in the validation data store 324.
図4は、エアデータ推定器106の一例を示し、これは、ニューラルネットワーク、ランダム決定フォレスト、サポートベクターマシン、又は他の機械学習モデル等の機械学習モデルである。本明細書に記載される例では、機械学習モデルは、ニューラルネットワークであるが、当業者は、同等の機械学習モデルがニューラルネットワークの代わりに使用され得ることを理解する。 Figure 4 shows an example of an air data estimator 106, which is a machine learning model such as a neural network, a random decision forest, a support vector machine, or other machine learning model. In the example described herein, the machine learning model is a neural network, but one skilled in the art will understand that an equivalent machine learning model may be used in place of a neural network.
エアデータ推定器106は、デジタルエンジン制御ユニット(DECU)108と、飛行制御システム114と、輸送機関管理システム110と、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニット116と、のうちの1つ以上から入力を受信する。一例では、DECU108は、エアデータ推定器にエンジンデータを送る。飛行制御システム114は、エアデータ推定器に航空機の操縦翼面の位置並びに航空機の静圧を送る。輸送機関管理システム110は、エアデータ推定器106に航空機の質量及び重心を送る。ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットは、エアデータ推定器106に、航空機の姿勢、操縦レート、航空機の加速度のうちの1つ以上を送る。 The air data estimator 106 receives inputs from one or more of a digital engine control unit (DECU) 108, a flight control system 114, a vehicle management system 110, and a navigation subsystem and inertial measurement unit 116. In one example, the DECU 108 sends engine data to the air data estimator. The flight control system 114 sends aircraft control surface positions and aircraft static pressures to the air data estimator. The vehicle management system 110 sends aircraft mass and center of gravity to the air data estimator 106. The navigation subsystem and inertial measurement unit sends one or more of aircraft attitude, maneuver rate, and aircraft acceleration to the air data estimator 106.
エアデータ推定器は、迎え角122の予測、横滑り角124の予測、静圧の予測、及び動圧の予測を出力する。静圧の予測及び動圧の予測は、出力パラメータ計算器112に入力される。出力パラメータ計算器112は、航空機の予測圧力126及び航空機の予測対気速度128を計算する。出力パラメータ計算器122は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアのうちの任意の1つ以上で実装される。出力パラメータ計算器は、静圧と、静圧と圧力高度との間の定義された関係とから、予測圧力126を計算する。一例では、出力パラメータ計算器は、以下の式に挿入された予測動圧を使用して、予測対気速度128を計算する。 The air data estimator outputs a predicted angle of attack 122, a predicted sideslip angle 124, a predicted static pressure, and a predicted dynamic pressure. The predicted static pressure and the predicted dynamic pressure are input to an output parameter calculator 112. The output parameter calculator 112 calculates a predicted pressure 126 for the aircraft and a predicted airspeed 128 for the aircraft. The output parameter calculator 122 is implemented in any one or more of software, hardware, and firmware. The output parameter calculator calculates the predicted pressure 126 from the static pressure and a defined relationship between the static pressure and pressure altitude. In one example, the output parameter calculator calculates the predicted airspeed 128 using the predicted dynamic pressure inserted into the following equation:
これは、動圧は、空気密度の半分に対気速度の2乗を掛けたものに等しいとして言葉で表される。空気密度は、予測高度に応じて補正された既知の標準海面空気密度である。 This is expressed as dynamic pressure equal to half the air density multiplied by the square of the airspeed, where the air density is the known standard sea level air density corrected for the expected altitude.
図5は、エアデータ推定器106において使用されるニューラルネットワークアーキテクチャの一例を示す。図5の例では、ボックス5中に示される1つのニューラルネットワーク520が存在するが、実際には、連結動作504から同じ入力をそれぞれ受け取る4つのそのようなニューラルネットワークが存在する。別個のニューラルネットワークを使用することは、チューニングする能力を改善し、従って、精度を改善することが分かっている。 Figure 5 shows an example of a neural network architecture used in the air data estimator 106. In the example of Figure 5, there is one neural network 520 shown in box 5, but in reality there are four such neural networks, each receiving the same input from the concatenation operation 504. The use of separate neural networks has been found to improve tuning ability and therefore accuracy.
図5の例では、各ニューラルネットワーク520は、4つの層、即ち、入力層506と、2つの隠れ層508、510と、出力層512と、を有する。層は全結合されており、各ニューラルネットワーク520は、フィードフォワードニューラルネットワークである。他の例では、2つよりも多い中間層が、増大した正則化(regularisation)と共に使用されることに留意されたい。 In the example of FIG. 5, each neural network 520 has four layers: an input layer 506, two hidden layers 508, 510, and an output layer 512. The layers are fully connected, and each neural network 520 is a feedforward neural network. Note that in other examples, more than two hidden layers are used with increased regularization.
入力層は、少なくともx個のノードを有し、ここで、xは、航空機内のアビオニクスからの入力値500の数である。一例では、入力値は、推力を備えるエンジンデータ、静圧、操縦翼面位置、航空機質量、航空機重心、姿勢、操縦レート、加速度である。12個の操縦翼面がある例では、20個の入力値と、入力層506における20個のノードとがある。当業者は、この例が限定することを意図しておらず、使用される入力値の数に従って、他の数のノードが入力層において使用されることを理解する。 The input layer has at least x nodes, where x is the number of input values 500 from the avionics in the aircraft. In one example, the input values are engine data with thrust, static pressure, control surface position, aircraft mass, aircraft center of gravity, attitude, maneuver rate, and acceleration. In an example with 12 control surfaces, there are 20 input values and 20 nodes in the input layer 506. Those skilled in the art will understand that this example is not intended to be limiting and that other numbers of nodes may be used in the input layer depending on the number of input values used.
入力値は、いくつかの場合には、最小-最大正規化(min-max normalisation)を使用して、それらを独立にスケーリングすることによって正規化される。 Input values are normalized by scaling them independently, in some cases using min-max normalization.
正規化された入力値は、単一のベクトルに連結される504。単一のベクトルへの連結を使用することは、入力値を複数の別個の入力ベクトルにグループ化する代替の手法と比較して、正確な結果を与えることが分かっている。 The normalized input values are concatenated into a single vector 504. Using concatenation into a single vector has been found to provide accurate results compared to the alternative approach of grouping the input values into multiple separate input vectors.
いくつかの例では、隠れ層508及び510は、入力層506と同じ数のノードを有し、上述したように全結合層である。隠れ層508及び510におけるノードの数を、入力層におけるノードの数と同じにすることは必須ではないことに留意されたい。いくつかの例では、2つよりも多くの隠れ層が同様の機能に到達するために使用されるとき、ドロップアウト層も使用される。 In some examples, hidden layers 508 and 510 have the same number of nodes as input layer 506 and are fully connected layers as described above. Note that it is not necessary for the number of nodes in hidden layers 508 and 510 to be the same as the number of nodes in the input layer. In some examples, when more than two hidden layers are used to arrive at a similar function, dropout layers are also used.
出力層512は、予測されるべきパラメータのための単一のノードを有する。各ニューラルネットワーク520は、異なるパラメータを出力する。一例では、静圧を予測するための1つのニューラルネットワークと、迎え角122を予測するための1つのニューラルネットワークと、横滑り124を予測するための1つのニューラルネットワークと、動圧518を予測するための1つのニューラルネットワークと、が存在する。 The output layer 512 has a single node for the parameter to be predicted. Each neural network 520 outputs a different parameter. In one example, there is one neural network to predict static pressure, one neural network to predict angle of attack 122, one neural network to predict sideslip 124, and one neural network to predict dynamic pressure 518.
出力層512のノードにおける値は、動作502において適用された正規化の逆を使用して非正規化される514。その結果は、静圧516の予測値、動圧518の予測値、迎え角122の予測値、及び横滑り124の予測値である。 The values at the nodes of the output layer 512 are denormalized 514 using the inverse of the normalization applied in operation 502. The results are predicted values of static pressure 516, dynamic pressure 518, angle of attack 122, and sideslip 124.
ニューラルネットワークの各ノードは、ノードへの入力の加重和がどのように出力に変換されるかを定義する活性化を有する。入力層及び隠れ層には、双曲線正接(tanh)又は整流化線形ユニット(rectified linear units)、出力層には、線形活性化等、任意の好適な非線形活性化関数が使用される。 Each node in a neural network has an activation that defines how a weighted sum of the node's inputs is transformed into an output. Any suitable nonlinear activation function can be used, such as hyperbolic tangent (tanh) or rectified linear units for the input and hidden layers, and linear activation for the output layer.
別の例では、図5の構成は、1つのニューラルネットワークのみが存在し、出力層が出力パラメータごとに1つの出力ノードを有するように修正される。当業者は、他のニューラルネットワークアーキテクチャが使用され得ることを理解する。 In another example, the configuration of FIG. 5 is modified so that there is only one neural network and the output layer has one output node per output parameter. Those skilled in the art will understand that other neural network architectures may be used.
図6aは、エアデータ推定器において使用するためのニューラルネットワークを訓練する例となる方法のフロー図を示す。訓練データ322は、図3のプロセスを使用して計算されている等して利用可能である。訓練データは、何万又は何十万もの訓練データ対を備える。各訓練データ対は、エアデータパラメータ120のグラウンドトゥルース値のセットと、航空機内のアビオニクスからの値の対応するセット(これは、シミュレートされた値又は経験値であり得る)と、を備える。 Figure 6a shows a flow diagram of an exemplary method for training a neural network for use in an air data estimator. Training data 322 may be available, such as having been calculated using the process of Figure 3. The training data may comprise tens of thousands or hundreds of thousands of training data pairs. Each training data pair comprises a set of ground truth values for air data parameters 120 and a corresponding set of values from the avionics in the aircraft (which may be simulated or empirical values).
図6aの方法は、非常に計算集約的であり、従って、クラウド内で分散された方法で実行され得る。しかしながら、分散処理を使用することは必須ではない。 The method of FIG. 6a is very computationally intensive and therefore may be performed in a distributed manner in the cloud. However, the use of distributed processing is not required.
訓練データ322からの訓練データ対である訓練例600が取られる。航空機内のアビオニクスからの値のセットが、訓練データ対から取られ、正規化された後にニューラルネットワークに入力される。値のセットは、順伝播602を使用して、ニューラルネットワーク層を通じて順方向に伝播される。順伝播は、ニューラルネットワークの層の各ノードにおいて、ノードの入力値に関数を適用することと、ノードの重みを適用することと、を備える。関数及び重み、並びにオプションでバイアスを適用した結果は、層間の接続に従って、ニューラルネットワークの次の層におけるノードにフィードフォワードされる出力値である。ノードの重みは、ランダムな値に初期設定されている。 A training example 600 is taken, which is a training data pair from the training data 322. A set of values from the avionics on board the aircraft is taken from the training data pair and, after normalization, is input to the neural network. The set of values is propagated forward through the neural network layers using forward propagation 602. Forward propagation comprises, at each node in a layer of the neural network, applying a function to the node's input value and applying the node's weight. The result of applying the function and weight, and optionally a bias, is an output value that is fed forward to the node in the next layer of the neural network, according to the connections between layers. The node weights are initially set to random values.
順伝播は、ニューラルネットワークの出力層に到達するまで進む。出力層における各ノードの出力値が得られ、非正規化される。非正規化された出力値は、訓練データ対からの対応するグラウンドトゥルース値と比較される。この比較は、二乗誤差の和又は他の損失関数等の損失関数を計算すること604によって行われる。使用され得る損失関数の例が、以下の通りである: Forward propagation continues until the output layer of the neural network is reached. The output values of each node in the output layer are obtained and denormalized. The denormalized output values are compared to the corresponding ground truth values from the training data pairs. This comparison is performed by calculating a loss function 604, such as the sum of squared errors or other loss function. Examples of loss functions that may be used are:
これは、言葉で表すと、損失は、ノードへの入力xnとノードの重みwとが与えられたノードによって出力される予測値yと、ノードについてのグラウンドトゥルース値tnとの間の差の2乗の、層におけるノードnにわたる和である。 In words, the loss is the sum over nodes n in a layer of the squared differences between the predicted value y output by a node given the inputs xn to the node and the node's weights w , and the ground truth value tn for the node.
次いで、逆伝播が計算され606、それによって、損失関数が、ニューラルネットワーク層におけるノードでの重みがどのように更新されるべきかを通知するために使用される。最適化は、重みに対して行われる調整を決定するために計算される。これは、逆伝播プロセス中にニューラルネットワーク層の各々について行われる。 Backpropagation is then computed 606, whereby the loss function is used to inform how the weights at the nodes in the neural network layers should be updated. Optimization is computed to determine the adjustments to make to the weights. This is done for each of the neural network layers during the backpropagation process.
動作608において、このプロセスを別の訓練データ対を使用して繰り返すかどうかのチェックが行われる。プロセスを繰り返す場合、方法は、動作600に戻り、訓練データ322から別の訓練例を取る。 At operation 608, a check is made to see if the process should be repeated using another training data pair. If so, the method returns to operation 600 to take another training example from the training data 322.
プロセスを終了する場合、機械学習モデルは、重みを記憶することによって記憶される610。最良のモデルが回復されることを可能にするために、連続的により良好なモデルが継続的に保存される。 When the process is finished, the machine learning model is stored by storing the weights 610. Successively better models are continually saved to allow the best model to be recovered.
動作608において訓練を停止すべきかどうかについての決定は、使用された訓練例の数、経過した時間、最近の逆伝播中の重みの変化量、訓練及び検証データセットの性能のダイバージェンスの量等の1つ以上の基準に従って行われる。 The decision as to whether to stop training in operation 608 is made according to one or more criteria, such as the number of training examples used, the time elapsed, the amount of weight change during recent backpropagation, or the amount of divergence in performance on the training and validation data sets.
図6bは、エアデータ推定器において使用するためのニューラルネットワークを検証する例となる方法のフロー図を示す。図3のプロセスで作成されたデータ若しくは飛行試験データのいずれかであるか、又はこれらのタイプのデータの組合せである検証データ324が、利用可能である。飛行試験データの場合、エアデータパラメータセンサが、グラウンドトゥルースエアデータパラメータ値と、アビオニクス値との対を得るために、航空機の外面上で使用される。 Figure 6b shows a flow diagram of an exemplary method for validating a neural network for use in an air data estimator. Validation data 324 is available, which can be either data produced by the process of Figure 3 or flight test data, or a combination of these types of data. In the case of flight test data, air data parameter sensors are used on the aircraft's exterior to obtain pairs of ground truth air data parameter values and avionics values.
検証例612が取られる。検証例からのアビオニクス値が取られ、正規化された後にニューラルネットワーク入力層に入力される。順伝播614は、図6Aに関して説明したように実行される。順伝播は、出力層のノードにおいて出力される値をもたらし、これらは、検証例のグラウンドトゥルース値と比較される。この比較は、上述したような損失関数を使用して損失を計算すること616によって行われる。損失関数の結果が記憶される。 A validation example 612 is taken. The avionics values from the validation example are taken and, after normalization, input to the neural network input layer. Forward propagation 614 is performed as described with respect to FIG. 6A. Forward propagation results in values being output at the nodes in the output layer, which are compared to the ground truth values of the validation example. This comparison is performed by calculating a loss 616 using a loss function as described above. The result of the loss function is stored.
決定点618において繰り返すかどうかの決定が行われ、繰り返す場合、別の検証例が取られ、プロセスは、動作612から継続する。決定が繰り返さないことである場合には、精度メトリックが動作620において計算される。決定点618において繰り返すかどうかの決定は、処理された検証例の数等の基準を使用して行われる。 At decision point 618, a decision is made whether to repeat; if so, another validation example is taken and the process continues from operation 612. If the decision is not to repeat, an accuracy metric is calculated at operation 620. The decision to repeat at decision point 618 is made using criteria such as the number of validation examples processed.
動作620において精度メトリックを計算するために、計算された損失の標準偏差、平均、中央値、又はモードが計算される。 To calculate the accuracy metric in operation 620, the standard deviation, mean, median, or mode of the calculated losses is calculated.
一旦ニューラルネットワークが訓練され、検証に成功すると、それは航空機に配備される。検証の成功は、動作620において計算された精度メトリックが、指定された閾値を超える場合である。 Once the neural network is trained and successfully validated, it is deployed to the aircraft. Successful validation occurs when the accuracy metric calculated in operation 620 exceeds a specified threshold.
ニューラルネットワークを航空機に配備するためには、電力、空間及び時間に関する厳しい制約を含むリソース制約が満たされなければならない。ニューラルネットワークは、低電力であるべきであり、即ち、航空機から大量の電力を引き出すことなく動作することが可能である。ニューラルネットワークは、航空機における空間は貴重であるので、コンパクトであるべきである。ニューラルネットワークは、リアルタイム動作を可能にするために、即ち、エアデータパラメータが非常に急速に変化することが予想される複雑な操縦における航空機の飛行中に、リアルタイムでエアデータパラメータを予測することが可能であるように、極めて効率的であるべきである。一例では、リアルタイム動作は、毎秒約80回、エアデータパラメータの新しい値を計算することを意味する。 In order to deploy a neural network on an aircraft, resource constraints must be met, including strict constraints on power, space, and time. The neural network should be low-power, i.e., capable of operating without drawing large amounts of power from the aircraft. The neural network should be compact, as space on an aircraft is at a premium. The neural network should be highly efficient to enable real-time operation, i.e., capable of predicting air data parameters in real time while the aircraft is flying complex maneuvers, where the air data parameters are expected to change very rapidly. In one example, real-time operation means calculating new values for the air data parameters approximately 80 times per second.
本発明者らは、低電力、省空間、及び高速動作を促進する、図5のようなニューラルネットワークアーキテクチャを開発した。図5のニューラルネットワークは、4つの層しか有していないので、低電力、省空間であり、動作が高速である。また、隠れ層508、510の数を2から1に低減することも可能である。本発明者らは、そのような構成が正確な結果を与え、コンパクト性及び電力低減を改善することを見出した。 The inventors have developed a neural network architecture, as shown in Figure 5, that promotes low power, small space, and high-speed operation. Because the neural network of Figure 5 has only four layers, it is low power, small space, and fast. It is also possible to reduce the number of hidden layers 508, 510 from two to one. The inventors have found that such a configuration provides accurate results and improves compactness and power reduction.
本発明者らは、意外にも、回帰型ニューラルネットワークアーキテクチャを使用することが不要であることを見出した。その結果、全結合層を有し、回帰のないフィードフォワードニューラルネットワークアーキテクチャが、極めて効率的な方法で正確な結果を与えることが分かった。回帰型ニューラルネットワークが使用されないので、コンパクト化が促進される。これは、時間的組合せを調べる必要がないので、入力空間のサイズを低減する。 The inventors have surprisingly found that the use of a recurrent neural network architecture is unnecessary. As a result, a feedforward neural network architecture with fully connected layers and no recursion is found to provide accurate results in a highly efficient manner. Because a recurrent neural network is not used, compactness is promoted. This reduces the size of the input space, as there is no need to examine temporal combinations.
いくつかの実施形態では、ニューラルネットワークは、グラフィックス処理ユニット又は他の並列処理ユニット等のハードウェア回路を使用して配備される。この場合、ニューラルネットワークの動作速度は、ソフトウェアを使用してニューラルネットワークを配備することに比べて向上する。 In some embodiments, the neural network is deployed using hardware circuitry, such as a graphics processing unit or other parallel processing unit. In this case, the speed at which the neural network operates is increased compared to deploying the neural network using software.
図7は、航空機において配備可能なエアデータ推定器106を使用する例となる方法のフロー図を示す。エアデータ推定器106は、教師あり学習を使用して訓練されたニューラルネットワークを備える。一例では、ニューラルネットワークは、図6aを参照して説明されたように訓練されており、図6bを参照して説明されたように検証される。エアデータ推定器106は、航空機内のアビオニクスからリアルタイム入力を受信する700。リアルタイム入力は、推力等のエンジンデータ、静圧、制御プレーン位置、質量、重心、姿勢、操縦レート、加速度のうちの1つ以上を備える。 FIG. 7 shows a flow diagram of an example method for using a deployable air data estimator 106 in an aircraft. The air data estimator 106 comprises a neural network trained using supervised learning. In one example, the neural network is trained as described with reference to FIG. 6a and validated as described with reference to FIG. 6b. The air data estimator 106 receives real-time inputs 700 from avionics onboard the aircraft. The real-time inputs comprise one or more of engine data such as thrust, static pressure, control plane position, mass, center of gravity, attitude, maneuver rate, and acceleration.
これら入力は、図5を参照して上述したように、最小-最大正規化又は他の正規化を計算することによって、正規化される702。正規化された入力は、エアデータ推定器におけるニューラルネットワークの入力層に入力され、順伝播704は、重みがランダム値ではなく学習された重みであることを除いて、図6aを参照して説明されたように計算される。 These inputs are normalized 702 by computing a min-max normalization or other normalization as described above with reference to FIG. 5. The normalized inputs are input to the input layer of the neural network in the air data estimator, and the forward propagation 704 is computed as described with reference to FIG. 6a, except that the weights are trained weights rather than random values.
順伝播704の結果は、ニューラルネットワークの出力層512のノードにおける出力値である。出力層512のノードにおける出力値は、動作702からの正規化動作を逆にすることによって、非正規化される706。 The result of forward propagation 704 is an output value at a node in the output layer 512 of the neural network. The output value at the node in the output layer 512 is denormalized 706 by reversing the normalization operation from operation 702.
静圧及び動圧の予測である非正規化出力は、図4を参照して上述したように、高度及び対気速度を計算する出力パラメータ計算708に入力される。 The unnormalized outputs, which are predictions of static and dynamic pressure, are input to the output parameter calculation 708, which calculates altitude and airspeed, as described above with reference to FIG. 4.
エアデータ推定器は、コックピット内のディスプレイ等に表示される712、パラメータ値を出力する710。パラメータ値710はまた、航空機を自動的に安定化させるために、又は他の自動化タスクのために、航空機内の制御及び/又は管理アビオニクス714に提供される。 The air data estimator outputs parameter values 710, which are displayed 712, such as on a display in the cockpit. The parameter values 710 are also provided to control and/or management avionics 714 within the aircraft to automatically stabilize the aircraft or for other automated tasks.
エアデータ推定器及び出力パラメータ計算器が作成され、テストされた。例となるテストデータを、図8a、図8b及び図8cに示す。図8a~図8cに示されるデータは、図5に例示されたようなニューラルネットワークアーキテクチャを有するエアデータ推定器から得られ、図3を参照して説明されたように計算された訓練データを使用して訓練されている。エアデータ推定器におけるニューラルネットワークは、図6a及び図6bを参照して説明されたように訓練及び検証され、図7を参照して説明されたように動作された。図8a~図8c中のプロットされたデータは、シミュレートされた「真の」操縦予測を、エアデータ推定器からの出力と比較する。 An air data estimator and output parameter calculator were created and tested. Example test data are shown in Figures 8a, 8b, and 8c. The data shown in Figures 8a-8c was obtained from an air data estimator having a neural network architecture as illustrated in Figure 5, trained using training data calculated as described with reference to Figure 3. The neural network in the air data estimator was trained and validated as described with reference to Figures 6a-6b, and operated as described with reference to Figure 7. The plotted data in Figures 8a-8c compares simulated "true" maneuver predictions with the output from the air data estimator.
図8aは、エアデータ推定器によって推定された横滑り角と、シミュレートされたグラウンドトゥルース横滑り角とのグラフである。グラフのx軸は、秒単位の時間を示す。グラフのy軸は、航空機の操縦のパラメータを表す。エアデータ推定器によって予測される横滑り角は、グラフの大部分にわたって、グラウンドトゥルース横滑り角と一致することが分かる。 Figure 8a is a graph of sideslip angle estimated by the air data estimator versus the simulated ground truth sideslip angle. The x-axis of the graph represents time in seconds. The y-axis of the graph represents the aircraft's maneuver parameters. It can be seen that the sideslip angle predicted by the air data estimator matches the ground truth sideslip angle over most of the graph.
図8bは、エアデータ推定器によって推定されたノット等価対気速度と、シミュレートされたグラウンドトゥルースノット等価対気速度とのグラフである。エアデータ推定器によって予測されるノット等価対気速度は、概して、グラウンドトゥルースノット等価対気速度に従うことが分かる。 Figure 8b is a graph of the knot equivalent airspeed estimated by the air data estimator and the simulated ground truth knot equivalent airspeed. It can be seen that the knot equivalent airspeed predicted by the air data estimator generally follows the ground truth knot equivalent airspeed.
図8cは、エアデータ推定器によって推定された迎え角と、シミュレートされたグラウンドトゥルース迎え角とのグラフである。エアデータ推定器によって予測される迎え角は、グラフ全体にわたって、グラウンドトゥルース迎え角と密接に一致していることが分かる。 Figure 8c is a graph of the angle of attack estimated by the air data estimator versus the simulated ground truth angle of attack. It can be seen that the angle of attack predicted by the air data estimator closely matches the ground truth angle of attack throughout the graph.
本明細書に記載のコンピュータ実装方法は、任意のソフトウェア/ファームウェア/ハードウェアにおいて、並びに、マイクロプロセッサ又は他のプロセッサ等の任意の好適なタイプのコンピューティングデバイスを使用して、及び、オプションで、グラフィックス処理ユニット又は他の並列処理デバイスを使用して、実行される。 The computer-implemented methods described herein may be performed in any software/firmware/hardware and using any suitable type of computing device, such as a microprocessor or other processor, and optionally, a graphics processing unit or other parallel processing device.
本明細書に記載のコンピュータ実装方法は、任意のソフトウェア/ファームウェア/ハードウェアにおいて、並びに、マイクロプロセッサ又は他のプロセッサ等の任意の好適なタイプのコンピューティングデバイスを使用して、及び、オプションで、グラフィックス処理ユニット又は他の並列処理デバイスを使用して、実行される。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[C1]
航空機(100)であって、
入力値からエアデータパラメータ値を予測するように訓練された機械学習モデルを備えるエアデータ推定器(106)を備え、
前記エアデータ推定器(106)は、入力値に対してリアルタイムで動作可能であり、ここで、前記入力値は、前記航空機(100)の内部のセンサのみからのセンサデータであるか、又はそのようなセンサデータから導出されたデータである、航空機(100)。
[C2]
飛行制御システム(114)を備え、ここにおいて、前記入力値は、前記飛行制御システム(114)からの値を備える、C1に記載の航空機(100)。
[C3]
前記入力値は、静圧値を備える、C2に記載の航空機(100)。
[C4]
前記飛行制御システム(114)からの前記入力値は、操縦翼面位置を備える、C2又はC3に記載の航空機(100)。
[C5]
デジタルエンジン制御ユニット(108)を備え、ここにおいて、前記入力値は、前記デジタルエンジン制御ユニット(108)からのエンジンデータを備える、C1~4のいずれか一項に記載の航空機(100)。
[C6]
輸送機関管理システム(110)を備え、ここにおいて、前記入力値は、前記輸送機関管理システム(110)によって決定された前記航空機(100)の質量を備える、C1~5のいずれか一項に記載の航空機(100)。
[C7]
前記入力値は、前記輸送機関管理システム(110)によって決定された前記航空機(100)の重心を備える、C6に記載の航空機(100)。
[C8]
前記入力値内での前記航空機(100)の姿勢データを提供する、ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットを備える、C1~7のいずれか一項に記載の航空機(100)。
[C9]
前記ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットは、前記入力値内での操縦レートを提供する、C8に記載の航空機(100)。
[C10]
前記ナビゲーションサブシステム及び慣性測定ユニットは、前記入力値内での前記航空機(100)の加速度を提供する、C8又はC9に記載の航空機(100)。
[C11]
前記エアデータパラメータ値は、迎え角、横滑り、動圧、静圧のうちの任意の1つ以上を備える、C1~10のいずれか一項に記載の航空機(100)。
[C12]
前記エアデータパラメータ値は、静圧と動圧とを備え、前記航空機は、前記エアデータ推定器(106)によって予測された前記静圧及び動圧パラメータ値から、前記航空機(100)の高度と、前記航空機(100)の対気速度と、を計算するように構成された出力パラメータ計算器を備える、C9に記載の航空機(100)。
[C13]
前記機械学習モデルは、入力層と、出力層と、最大2つの中間層と、を備えるニューラルネットワークである、C1~12のいずれか一項に記載の航空機(100)。
[C14]
前記ニューラルネットワークは、回帰のないフィードフォワードニューラルネットワークである、C11に記載の航空機(100)。
[C15]
前記ニューラルネットワークは、グラフィックス処理ユニット又は並列処理デバイスを備えるハードウェア回路を使用して実装される、C11又は12に記載の航空機(100)。
[C16]
前記機械学習モデルは、前記航空機の飛行エンベロープから値をランダムに選択することと、前記入力値をシミュレートするために、前記選択された値を使用することと、によって計算されたラベル付き訓練データを使用して訓練されている、C1に記載の航空機(100)。
[C17]
航空機(100)において実行される方法であって、前記方法は、
リアルタイムで入力値からエアデータパラメータ値を予測するための機械学習モデルを備えるエアデータ推定器(106)を使用することを備え、ここで、前記入力値は、前記航空機(100)の内部のセンサのみからのセンサデータであるか、又はそのようなセンサデータから導出されたデータである、方法。
[C18]
前記入力値は、エンジンデータ、操縦翼面位置、静圧、質量、重心、姿勢、操縦レート、加速度を備える、C17に記載の方法。
[C19]
前記入力値をベクトルに連結することと、前記機械学習モデルに前記ベクトルを入力することと、を備えるC17又はC18に記載の方法。
[C20]
前記機械学習モデルに前記ベクトルを入力する前に、前記ベクトルを正規化することを備える、C17~19のいずれか一項に記載の方法。
[C21]
前記機械学習モデルから出力された出力値を非正規化することを備える、C17~20のいずれか一項に記載の方法。
[C22]
コンピュータ実装エアデータ推定器(106)であって、リアルタイムで入力値からエアデータパラメータ値を予測するための機械学習モデルを備え、ここで、前記入力値は、航空機(100)が前記航空機(100)の外面に取り付けられたエアデータセンサを必要としないように、前記航空機(100)の内部のアビオニクスからのものである、コンピュータ実装エアデータ推定器(106)。
[C23]
ハードウェア回路を使用して実装され、ここにおいて、前記機械学習モデルは、3つ未満の中間層を有するニューラルネットワークである、C22に記載のコンピュータ実装エアデータ推定器。
[C24]
航空機(100)のエアデータパラメータの値を予測するようにエアデータ推定器を訓練するコンピュータ実装方法であって、前記方法は、
前記エアデータ推定器におけるニューラルネットワークを訓練するために、教師あり訓練を使用することを備え、前記教師あり訓練は、訓練データ対を使用し、各訓練データ対は、前記航空機(100)の飛行エンベロープから選択された前記エアデータパラメータのグラウンドトゥルース値と、前記航空機(100)におけるアビオニクスからの対応するシミュレートされた値と、を備え、前記シミュレートされた値は、前記航空機のエンジンに関する記憶された経験的データ及び風洞試験から得られた前記航空機(100)に関する経験的データ、並びに計算流体力学の規則を使用して計算される、コンピュータ実装方法。
[C25]
前記ニューラルネットワークは、予測されるべき各パラメータに1つずつ、複数のニューラルネットワークを備える、C24に記載のコンピュータ実装方法。
The computer-implemented methods described herein may be performed in any software/firmware/hardware and using any suitable type of computing device, such as a microprocessor or other processor, and optionally using a graphics processing unit or other parallel processing device.
The following is a summary of the claims as originally filed:
[C1]
An aircraft (100),
an air data estimator (106) comprising a machine learning model trained to predict air data parameter values from input values;
The air data estimator (106) is operable in real time on input values, where the input values are sensor data from sensors internal to the aircraft (100) only or are data derived from such sensor data.
[C2]
The aircraft (100) of C1 further comprising a flight control system (114), wherein the input values comprise values from the flight control system (114).
[C3]
The aircraft (100) of C2, wherein the input value comprises a static pressure value.
[C4]
The aircraft (100) of C2 or C3, wherein the input from the flight control system (114) comprises a control surface position.
[C5]
The aircraft (100) of any one of C1 to C4, comprising a digital engine control unit (108), wherein the input values comprise engine data from the digital engine control unit (108).
[C6]
6. The aircraft (100) of any one of C1 to C5, comprising a vehicle management system (110), wherein the input value comprises a mass of the aircraft (100) determined by the vehicle management system (110).
[C7]
The aircraft (100) of C6, wherein the input value comprises a center of gravity of the aircraft (100) determined by the fleet management system (110).
[C8]
The aircraft (100) of any one of C1 to C7, comprising a navigation subsystem and an inertial measurement unit that provide attitude data of the aircraft (100) within the input values.
[C9]
The aircraft (100) of C8, wherein the navigation subsystem and inertial measurement unit provide a maneuver rate within the input values.
[C10]
The aircraft (100) of any one of C8 to C9, wherein the navigation subsystem and inertial measurement unit provide an acceleration of the aircraft (100) within the input values.
[C11]
The aircraft (100) of any one of C1-10, wherein the air data parameter values comprise any one or more of angle of attack, sideslip, dynamic pressure, and static pressure.
[C12]
10. The aircraft of claim 9, wherein the air data parameter values comprise static pressure and dynamic pressure, and the aircraft comprises an output parameter calculator configured to calculate an altitude of the aircraft and an airspeed of the aircraft from the static pressure and dynamic pressure parameter values predicted by the air data estimator.
[C13]
The aircraft (100) of any one of C1 to C12, wherein the machine learning model is a neural network comprising an input layer, an output layer, and up to two hidden layers.
[C14]
The aircraft (100) of C11, wherein the neural network is a feed-forward neural network without recursion.
[C15]
The aircraft (100) of C11 or C12, wherein the neural network is implemented using hardware circuitry comprising a graphics processing unit or a parallel processing device.
[C16]
10. The aircraft of claim 1, wherein the machine learning model has been trained using labeled training data computed by randomly selecting values from a flight envelope of the aircraft and using the selected values to simulate the input values.
[C17]
A method performed in an aircraft (100), the method comprising:
1. A method comprising: using an air data estimator (106) comprising a machine learning model for predicting air data parameter values from input values in real time, wherein the input values are sensor data from sensors internal to the aircraft only or are data derived from such sensor data.
[C18]
The method of C17, wherein the input values comprise engine data, control surface position, static pressure, mass, center of gravity, attitude, steering rate, and acceleration.
[C19]
19. The method of claim 17 or 18, comprising concatenating the input values into a vector and inputting the vector into the machine learning model.
[C20]
20. The method of any one of C17 to 19, comprising normalizing the vectors before inputting them into the machine learning model.
[C21]
The method of any one of C17 to C20, comprising denormalizing output values output from the machine learning model.
[C22]
1. A computer-implemented air data estimator (106) comprising a machine learning model for predicting air data parameter values from input values in real time, wherein the input values are from avionics within the aircraft (100) such that the aircraft (100) does not require air data sensors mounted on the exterior of the aircraft (100).
[C23]
3. The computer-implemented air data estimator of claim 22, implemented using hardware circuitry, wherein the machine learning model is a neural network having less than three hidden layers.
[C24]
1. A computer-implemented method for training an air data estimator to predict values of air data parameters of an aircraft (100), the method comprising:
1. A computer-implemented method comprising: using supervised training to train a neural network in the air data estimator, the supervised training using training data pairs, each training data pair comprising a ground truth value of the air data parameter selected from a flight envelope of the aircraft and a corresponding simulated value from avionics in the aircraft, the simulated values being calculated using stored empirical data for an engine of the aircraft and empirical data for the aircraft obtained from wind tunnel testing, and the rules of computational fluid dynamics.
[C25]
The computer-implemented method of C24, wherein the neural network comprises multiple neural networks, one for each parameter to be predicted.
Claims (25)
入力値からエアデータパラメータ値を予測するように訓練された機械学習モデルを備えるエアデータ推定器(106)を備え、
前記エアデータ推定器(106)は、入力値に対してリアルタイムで動作可能であり、ここで、前記入力値は、前記航空機(100)の内部のセンサのみからのセンサデータであるか、又はそのようなセンサデータから導出されたデータである、航空機(100)。 An aircraft (100),
an air data estimator (106) comprising a machine learning model trained to predict air data parameter values from input values;
The air data estimator (106) is operable in real time on input values, where the input values are sensor data from sensors internal to the aircraft (100) only or are data derived from such sensor data.
リアルタイムで入力値からエアデータパラメータ値を予測するための機械学習モデルを備えるエアデータ推定器(106)を使用することを備え、ここで、前記入力値は、前記航空機(100)の内部のセンサのみからのセンサデータであるか、又はそのようなセンサデータから導出されたデータである、方法。 A method performed in an aircraft (100), the method comprising:
1. A method comprising: using an air data estimator (106) comprising a machine learning model for predicting air data parameter values from input values in real time, wherein the input values are sensor data from sensors internal to the aircraft only or are data derived from such sensor data.
前記エアデータ推定器におけるニューラルネットワークを訓練するために、教師あり訓練を使用することを備え、前記教師あり訓練は、訓練データ対を使用し、各訓練データ対は、前記航空機(100)の飛行エンベロープから選択された前記エアデータパラメータのグラウンドトゥルース値と、前記航空機(100)におけるアビオニクスからの対応するシミュレートされた値と、を備え、前記シミュレートされた値は、前記航空機のエンジンに関する記憶された経験的データ及び風洞試験から得られた前記航空機(100)に関する経験的データ、並びに計算流体力学の規則を使用して計算される、コンピュータ実装方法。 1. A computer-implemented method for training an air data estimator to predict values of air data parameters of an aircraft (100), the method comprising:
1. A computer-implemented method comprising: using supervised training to train a neural network in the air data estimator, the supervised training using training data pairs, each training data pair comprising a ground truth value of the air data parameter selected from a flight envelope of the aircraft and a corresponding simulated value from avionics in the aircraft, the simulated values being calculated using stored empirical data for an engine of the aircraft and empirical data for the aircraft obtained from wind tunnel testing, and the rules of computational fluid dynamics.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB2212244.4A GB2621843A (en) | 2022-08-23 | 2022-08-23 | Air data estimation in aircraft |
| EP22275117.4 | 2022-08-23 | ||
| EP22275117.4A EP4328594A1 (en) | 2022-08-23 | 2022-08-23 | Air data estimation in aircraft |
| GB2212244.4 | 2022-08-23 | ||
| PCT/GB2023/052168 WO2024042309A1 (en) | 2022-08-23 | 2023-08-18 | Air data estimation in aircraft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2025528621A true JP2025528621A (en) | 2025-08-29 |
Family
ID=87762496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025511556A Pending JP2025528621A (en) | 2022-08-23 | 2023-08-18 | Air data estimation in aircraft |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4577840A1 (en) |
| JP (1) | JP2025528621A (en) |
| WO (1) | WO2024042309A1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6466888B1 (en) * | 1999-08-26 | 2002-10-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Neural network system for estimation of aircraft flight data |
| US9932127B2 (en) * | 2015-12-08 | 2018-04-03 | Rosemount Aerospace Inc. | Synthetic air data output generation |
| CN111433612B (en) * | 2017-10-11 | 2023-10-13 | 埃姆普里萨有限公司 | Neural network system for model-based combined training of flight information for estimating aircraft air data |
-
2023
- 2023-08-18 WO PCT/GB2023/052168 patent/WO2024042309A1/en not_active Ceased
- 2023-08-18 EP EP23758370.3A patent/EP4577840A1/en active Pending
- 2023-08-18 JP JP2025511556A patent/JP2025528621A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024042309A1 (en) | 2024-02-29 |
| EP4577840A1 (en) | 2025-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4328547A1 (en) | Training data for air data estimation in aircraft | |
| RU2755843C2 (en) | System and method for estimating airspeed of aircraft based on model of weather data accumulation | |
| Morelli et al. | Real-time dynamic modeling: data information requirements and flight-test results | |
| US10796585B2 (en) | Device for providing real-time rotorcraft noise abatement information | |
| Grauer et al. | Flight-test techniques for quantifying pitch rate and angle-of-attack rate dependencies | |
| Sevil et al. | Fault diagnosis in air data sensors for receiver aircraft in aerial refueling | |
| Kim et al. | Data-driven operation-based aircraft design optimization | |
| JP2025530703A (en) | Training data for estimating atmospheric data on aircraft | |
| Ramanan et al. | An aerodynamic performance study and analysis of SD7037 fixed wing UAV airfoil | |
| WO2022023574A1 (en) | Aircraft wake sensing | |
| Dhayalan et al. | Parameter estimation of UAV from flight data using neural network | |
| CN119760332A (en) | Flight data packet data augmentation method, system and medium for flight simulator | |
| JP2025528621A (en) | Air data estimation in aircraft | |
| EP4328594A1 (en) | Air data estimation in aircraft | |
| GB2621843A (en) | Air data estimation in aircraft | |
| GB2621842A (en) | Training data for air data estimation in aircraft | |
| Iliff | Identification and stochastic control of an aircraft flying in turbulence | |
| Lie | Synthetic air data estimation: a case study of model-aided estimation | |
| Rafi et al. | Kalman-Filter-based adaptive control: Flight testing on general aviation aircraft | |
| Harrison | A methodology for predicting and mitigating loss of control incidents for general aviation aircraft | |
| Okolo et al. | Ride quality within conventional and delta-wing trail aircraft in formation flight | |
| Greenwood et al. | Effects of Ambient Conditions on Helicopter Harmonic Noise Radiation: Theory and Experiment | |
| Nguyen et al. | Enhancement of light aircraft 6 DOF simulation using flight test data in longitudinal motion | |
| Hadlaczky et al. | Comparison of EKF and Neural Network based wing shape estimation of a flexible wing demonstrator | |
| Cacciola et al. | Identification of the Impact of Blowing on the Aerodynamic Model of an Airplane with Distributed Electric Propulsion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250326 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250326 |