KR101827820B1

KR101827820B1 - 위성 항법 신호를 이용한 항공기 착륙 수신 장치 및 그 제어 방법

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Publication number: KR101827820B1
Application number: KR1020150149001A
Authority: KR
Inventors: 정명숙; 전대근; 배중원; 전향식; 이영재
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2018-02-09
Also published as: KR20170048087A; US20170116866A1; US10043403B2

Abstract

본 발명은, 항공기 착륙을 위한 착륙 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 착륙 수신 장치는 사용자로부터 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로 및 수신기 모드를 입력받는 FMS, 항공기의 착륙을 위한 최종접근경로 데이터를 저장하는 데이터 저장부, 입력된 수신기 모드가 GNSS/SBAS 통합 모드인 경우, 안테나부로부터 전송된 GNSS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 수신기부, 그리고 입력된 착륙 예정 공항 및 착륙 예정 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터와 항공기 위치 정보를 이용하여 착륙 유도 정보를 생성하고, 생성된 착륙 유도 정보를 FMS에 전달하는 착륙 유도 정보 생성부를 포함한다.

Description

위성 항법 신호를 이용한 항공기 착륙 수신 장치 및 그 제어 방법{Aircraft Landing Apparatus Using GNSS and SBAS Singals, and Control Method Thereof}

본 발명은 항공기 착륙 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 SBAS 신호와 GNSS 신호를 이용하여 항공기 착륙을 위한 편위 정보를 생성하고, 이를 이용한 착륙 유도 정보를 제공할 수 있는 항공기 착륙 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

항공기의 안전한 활주로 착륙을 위해 항공기에 착륙유도정보를 제공하는 기존 시스템으로 ILS, MLS, VOR(VHF Omni(directional) Range), NDB(non-directional beacon), TACAN(Tactical Air Navigation), GNSS 등이 있다. 이중 ILS와 MLS는 정밀접근서비스(CAT I/II/II)를 제공해주는 반면에 VOR, NDB, TACAN, GNSS 등은 비정밀접근서비스를 제공해 준다.

정밀접근서비스는 활주로 착륙을 위한 방위, 거리, 활공각 정보를 항공기에 제공하여 일정한 강하각으로 접근할 수 있도록 하는 서비스를 의미한다. 비정밀접근서비스는 방위, 거리 정보만을 제공하고 활공각(또는 고도) 정보를 제공해 주지 못하므로 각 비행구간 별로 단계 강하가 이루어지도록 하는 서비스를 의미한다. 정밀접근서비스는 제공하는 방위 및 거리 정보의 정확도가 높기 때문에 비정밀접근서비스 보다 항공기를 활주로에 보다 더 가까운 지점까지 유도를 해줄 수 있다.

최근에는 GNSS를 기반으로하여 항공기에 착륙유도정보를 제공해 줄 수 있는 GBAS, SBAS 시스템이 개발되었다.

GBAS는 ILS와 같이 정밀접근서비스(단, 현재까지 CAT-I만 서비스 가능함)를 제공해 줄 수 있는 반면, SBAS는 비정밀접근서비스 제공이 가능하다. 그러나 SBAS가 제공해 주는 방위 및 거리정보는 기존 VOR, NDB, TACAN, GNSS 등 보다 훨씬 정확하기 때문에 기존 비정밀접근서비스 보다 정밀한 접근이 가능하게 한다.

또한 기존 비정밀접근서비스를 제공해 주는 시스템들은 활공각 정보를 제공해주지 못하는 반면에 SBAS는 CAT-I 정밀접근서비스에 준하는 고도정보(정확도: 4m)까지는 제공해주지 못하지만, 일정 수준(정확도: 8~20m)의 정확도를 가지는 고도 정보제공이 가능하다. 그리고 SBAS의 경우 앞서 언급한 시설들(ILS, MLS, VOR 등, 단 GNSS는 제외)과 달리 지상에 별도의 시설을 설치할 필요없이 SBAS 위성에서 제공되는 SBAS 보정정보와 GNSS 위성에서 제공되는 GNSS 신호만을 수신하여 일정수준(APV-I, APV-II)의 착륙유도서비스를 항공기에 제공해 줄 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다.

또한 SBAS는 위성을 통해 신호를 송신하고 있기 때문에 앞서 언급한 여타의 지상장비들과 달리 광역서비스 제공이 가능하다. 한 대의 SBAS 위성을 통해 국내 전 지역에서 SBAS 신호 수신이 가능하므로, 공항별로 별도의 지상시설을 설치할 필요가 없다.

한편 SBAS는 기존 ILS, MLS, GBAS와 같이 활주로에 대한 방위 및 거리(horizontal guidance) 정보 이외에 일정 수준의 정확도를 가지는 고도(vertical guidance) 정보도 제공이 가능하므로, 이들 시스템들이 제공하는 수평편위와 수직편위 정보를 생성 및 제공해줄 수 있다. 현재 이러한 편위정보를 생성할 수 있는 항공기 탑재장치로는 ILS 수신기 및 MMR(Multi-Mode Receiver)이 있다. 그러나 ILS 수신기는 ILS 지상장비의 신호만을 수신/처리할 수 있다. MMR은 ILS, MLS, GBAS 각각의 신호를 수신하여 각 시스템들이 제공하는 편위정보를 생성할 수 있지만, SBAS 신호를 이용한 편위정보를 생성하지는 못한다. MMR은 GBAS 편위정보 생성을 위해 GNSS 신호를 수신할 수 있는 GNSS 신호처리 장치가 내부적으로 있으며, 이 신호처리 장치가 SBAS 신호를 수신할 수는 있으나, SBAS 신호를 이용한 편위정보를 생성할 수 있도록 구현되어 있지 않다. 또한 MMR은 고가의 착륙수신장치로 대형 항공기에 장착되며, 저가의 소형항공기들은 이를 사용하기 어렵다.

한편 공항에 설치된 ILS는 아날로그 방식의 지향성 전파를 방사하기 때문에, 공항으로부터 거리가 멀어 질수록 전파의 빔폭 증가 및 지형 장애물에 의한 신호 간섭 영향이 증가한다. 따라서 항공기에 탑재된 ILS 수신기가 제공하는 수평/수직편위 정보는 공항으로부터 멀어질수록 그 오차가 증가하는데, 특히 소형/저가항공기의 경우 이러한 현상이 더욱 크게 발생한다. 그러나 SBAS는 위성으로부터 신호를 받기 때문에 활주로로부터의 거리에 상관 없이 일정한 수준의 정확도를 갖는 편위정보를 제공할 수 있다. 특히 활주로로부터 10NM 이상 떨어져 있을 경우 정확도 측면에서만 본다면 SBAS 편위 정보의 정확도가 ILS 편위 정보 정확도보다 더 우수하다.

이와 같이 기존 비정밀접근서비스 보다 훨씬 뛰어난 접근서비스 제공이 가능하고, 공항 별로 별도의 지상장비 설치가 필요 없이 국내 어느 지역에서도 서비스 수신이 가능하며 일정 수준 이상의 정확도를 제공하는 SBAS 신호를 이용하여 항공기 착륙을 위한 편위정보를 생성하여 착륙 유도 정보를 제공할 수 있는 항공기 착륙 수신 장치 및 그 제어 방법에 대한 수요가 늘어날 것으로 기대된다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, SBAS 신호와 GNSS 신호를 이용하여 항공기 착륙을 위한 편위 정보를 생성하고, 이를 이용한 착륙 유도 정보를 제공할 수 있는 항공기 착륙 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 항공기 착륙 수신 장치는 항공기의 착륙을 위한 최종접근경로 데이터를 저장하는 데이터 저장부, 사용자로부터 입력된 수신기 모드가 GNSS/SBAS 통합 모드인 경우, 안테나부로부터 전송된 GNSS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 수신기부, 그리고 사용자로부터 입력된 착륙 예정 공항 및 착륙 예정 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터와 상기 항공기 위치 정보를 이용하여 착륙 유도 정보를 생성하고, 상기 생성된 착륙 유도 정보를 상기 FMS에 전달하는 착륙 유도 정보 생성부를 포함한다.

상기 항공기 착륙 수신 장치는 사용자로부터 항공기 착륙에 이용되는 최종접근경로 정보에 대응하는 항목에 대한 정보를 입력받아 소정의 포맷을 가지는 최종접근경로 데이터를 생성하고, 상기 데이터 저장부에 업로드하는 휴대 단말을 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법은 사용자로부터 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로 및 수신기 모드를 입력받는 단계, 수신기부에서 상기 입력된 수신기 모드가 GNSS/SBAS 통합 모드인 경우, GNSS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 단계, 그리고 착륙 유도 정보 생성부에서 상기 입력된 착륙 예정 공항 및 착륙 예정 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터와 상기 항공기 위치 정보를 이용하여 착륙 유도 정보를 생성하여 출력하는 단계를 포함한다.

상기 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법은 휴대 단말이 사용자로부터 항공기 착륙에 이용되는 최종접근경로 정보에 대응하는 항목에 대한 정보를 입력받아 소정의 포맷을 가지는 최종접근경로 데이터를 생성하고, 상기 항공기 착륙 수신 장치의 데이터 저장부에 업로드하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 휴대 단말에 입력되는 정보는 공항 차트를 포함할 수 있다.

상기 소정의 포맷은 GBAS MT4 메시지 형식일 수 있다.

상기 입력된 수신기 모드가 GNSS 단독 모드인 경우, 상기 수신기부는 상기 GNSS 신호만을 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하고, 상기 착륙 유도 정보 생성부는 상기 GNSS 신호만을 이용하여 계산된 항공기 위치 정보를 상기 FMS에 전달할 수 있다.

상기 휴대 단말은 사용자에 의해 휴대되고, 상기 데이터 저장부에 기저장된 최종접근경로 데이터의 업데이트가 필요할 때 상기 데이터 저장부에 연결되어 상기 최종접근경로 데이터를 업로딩할 수 있다.

상기 착륙 유도 정보는 항공기 수평편위, 항공기 수직편위 및 항공기와 활주로 사이의 거리정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상기한 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.

본 발명에 의하면, ILS 또는 MMR와 같은 고가의 장치가 탑재되지 않은 항공기에서도 SBAS를 이용한 정밀한 항공기 위치정보 이외에 수직편위 정보, 수평편위 정보와 활주로 시단까지의 거리 정보를 제공받을 수 있기 때문에, 기존 비정밀접근서비스 보다 훨씬 안전한 활주로 착륙이 가능하다. 또한 많은 고가의 부속 구성품들이 요구되지 않기 때문에 저가형으로 개발이 가능하며, 따라서 소형항공기 또는 무인항공기에 쉽게 적용 가능하다.

또한 본 발명에 의하면 ILS와 같은 항행안전시설이 설치되어 있지 않은 지역 또는 활주로가 없는 개활지에 이착륙을 해야 하는 경우가 많은 소형 항공기 및 무인 항공기에 적용할 경우 보다 안전하고 정확하게 착륙을 유도할 수 있다.

특히 본 발명에 따른 항공기 착륙 수신 장치는 별도의 지상시설을 요구하지 않기 때문에 어느 지역에서나 이용가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 착륙을 위한 착륙 수신 장치를 설명하기 위해 제공되는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 착륙을 위한 착륙 수신 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 3은 표 1의 데이터 포맷에 맞추어 김포 공항 각 활주로별 최종접근경로 데이터를 생성한 결과를 예시한 도면이다.
도 4는 항공기의 착륙 최종 진입 구간에서 수평 편위와 관련된 데이터를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 5는 항공기의 착륙 최종 진입 구간에서 수직 편위와 관련된 데이터를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 착륙을 위한 착륙 수신 장치를 설명하기 위해 제공되는 블록도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 항공기 착륙을 위한 착륙 수신 장치(100)는 SBAS(Satellite Based Augmentation System) 신호와 GNSS(Global Navigation Satellite System) 신호를 수신하여 항공기 위치 정보와 착륙 유도 정보를 생성할 수 있다.

착륙 수신 장치(100)에서 생성되는 항공기 위치 정보와 착륙 유도 정보는 FMS(flight management system)(200)에 제공되고, 현시 장치(300)를 통해 사용자(예컨대 조종사)에게 현시될 수 있다.

FMS(200)는 항공기의 비행을 제어하는 기능을 수행할 수 있으며, 사용자 입력 및 착륙 수신 장치(100)에서 제공되는 정보를 기초로 조종 계통 및 엔진 계통의 자동 제어에 필요한 최적 정보를 제공하는 기능을 수행할 수 있다.

구체적으로 FMS(200)는 사용자로부터 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로, 수신기 모드 등의 정보를 입력받을 수 있다. FMS(200)는 사용자로부터 입력된 정보를 착륙 수신 장치(100)에 전달하고, 항공기 위치 정보와 착륙 유도 정보를 제공받을 수 있다. 물론 항공기가 무인 비행기인 경우 FMS(200)는 이륙 전에 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로, 수신기 모드 등의 정보를 입력받거나, 무선 통신을 통해 지상에 위치한 사용자로부터 관련 정보를 입력받도록 구현하는 것도 가능하다.

현시 장치(300)는 PFD(primary flight display) 또는 CDI(course Deviation Indicator) 등과 같이 항공기 운행과 관련된 정보를 현시할 수 있는 장치로 구현될 수 있다.

착륙 수신 장치(100)는 항공기에 설치되는 항공기 탑재 장치부(110)와 사용자가 휴대할 수 있는 휴대 단말(120)로 구분할 수 있다. 항공기 탑재 장치부(110)는 안테나부(111), 데이터 저장부(112), 착륙 유도 정보 생성부(113) 및 수신기부(114)를 포함할 수 있다.

휴대 단말(120)은 항공기에 설치되는 항공기 탑재 장치부(110)와 별도로 분리된 정보 통신 단말로서 필요 시 각 공항 활주로 접근 차트 및 공항 정보 등을 바탕으로 일정한 포맷(예컨대 GBAS MT4 메시지 형식 등)으로 항공기의 활주로 착륙을 위한 최종접근경로(Final Approach Segment)(FAS) 데이터를 생성하는 기능을 수행한다.

휴대 단말(120)은 항공기 탑재 장치부(110)의 데이터 저장부(112)에 기저장된 최종접근경로 데이터의 업데이트가 필요할 때만 항공기 탑재 장치부(110)의 데이터 저장부(112)와 연결되어 데이터를 업로딩하면 된다.

안테나부(111)는 GNSS 신호와 SBAS 신호를 동시에 수신할 수 있는 안테나로 구현할 수 있다. 안테나부(111)는 수신된 GNSS 신호와 SBAS 신호를 수신기부(114)에 전송한다.

수신기부(114)는 안테나부(111)로부터 GNSS 신호 및 SBAS 신호를 전송받고, 착륙 유도 정보 생성부(113)로부터 전송된 수신기 모드 정보에 따라 항공기 위치 정보를 생성한다. 수신기부(114)는 생성된 항공기 위치 정보를 착륙 유도 정보 생성부(113)에 제공한다.

여기서 수신기 모드 정보는 GNSS 신호만 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 제1 모드(GNSS 단독 모드)와 GNSS 신호와 SBAS 신호를 함께 처리하여 항공기 위치 정보를 계산하는 제2 모드(SBAS/GNSS 통합 모드)로 구분할 수 있다. 제2 모드일 때가 제1 모드일 때보다 더욱 정밀한 항공기 위치 정보 계산이 가능하다.

데이터 저장부(112)는 내부 메모리 모듈로 구현할 수 있으며, 휴대 단말(120)로부터 업로딩된 각 공항의 활주로별 최종접근경로 데이터를 일정한 포맷으로 저장한다. 데이터 저장부(112)는 착륙 유도 정보 생성부(113)로부터 최종접근경로 데이터 요청이 있을 때마다 해당 공항 활주로의 최종접근경로 데이터를 착륙 유도 정보 생성부(113)로 전송해준다.

착륙 유도 정보 생성부(113)는 사용자로부터 입력된 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로, 수신기 모드 등의 정보를 FMS(200)로부터 수신한다. 그리고 착륙 유도 정보 생성부(113)는 수신기 모드 정보를 수신기부(114)로 전달하여 해당 모드에 따른 항공기 위치 정보를 제공 받는다. 또한 착륙 유도 정보 생성부(113)는 데이터 저장부(112)로부터 착륙 예정 공항 및 활주로에 대한 최종접근경로 데이터를 제공받는다.

착륙 유도 정보 생성부(113)는 수신기 모드가 제1 모드인 경우는 GNSS 신호만을 이용하여 처리된 항공기 위치 정보를 FMS(200)에 전달한다. 한편 수신기 모드가 제2 모드인 경우, 착륙 유도 정보 생성부(113)는 수신기부(114)에서 제공된 항공기 위치 정보와 데이터 저장부(112)에서 제공된 최종접근경로 데이터를 이용하여 항공기 수평편위, 항공기 수직편위 및 항공기와 활주로 사이의 거리 정보를 포함하는 항공기 착륙 유도 정보를 생성하여 항공기 위치 정보와 함께 FMS(200)에 전달한다.

그러면 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 착륙을 위한 착륙 수신 장치의 동작에 대해 보다 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 착륙을 위한 항공기 착륙 수신 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

먼저 항공기 탑재 장치부(110)의 데이터 저장부(112)에 기저장된 최종접근경로 데이터의 업데이트가 필요하면(S210-Y), 사용자는 휴대 단말(120)을 항공기 탑재 장치부(110)와 연결하여 최종최종접근경로 데이터를 업로딩 할 수 있다(S220). 이미 해당 항공기에 탑재된 데이터 저장부(112)에 착륙 예정 공항 및 활주로의 최종접근경로 데이터가 기저장되어 있는 경우는 단계(S210) 및 단계(S220)는 생략될 수 있다.

항공기 착륙에 이용되는 최종접근경로 정보는 국제규격에 의해 규정되어 있으며, GBAS, SBAS는 표 1과 같이 동일한 포맷을 사용하고 있다. 표 1은 MT4 최종접근경로 데이터 블록(MT4 Final Approach Segment(FAS) Data Block)을 나타낸 표이다.

Data Contents	Bits Used	Range of Values	Resolution
Operation Type	4	0	1
SBAS Service Provider	4	1 - 15	1
Airport ID	32	-	-
Runway Number	6	0 - 36	1
Runway Letter	2	-	-
Approach Performance Designator(APD)	3	0 - 7	1
Route Indicator	5	-	-
Reference Pth Data Selector(RPDS)	8	0 - 48	1
Reference Path ID(RPID)	32	-	-
LTP/FTP Latitude	32	±90.0°	0.0005 arcsec
LTP/FTP Longitude	32	±180.0°	0.0005 arcsec
LTP/FTP Height	16	-512 - 6041.5m	0.1m
ΔFPAP Latitude	24	±1.0°	0.0005 arcsec
ΔFPAP Longitude	24	±1.0°	0.0005 arcsec
Approach Threshold Crossing Height(TCH)	15	0 - 1638.35m or 0 - 3276.7ft	0.05m or 0.1ft
Approach TCH Units Selector	1	-	-
Glide Path Angle(GPA)	16	0 - 90.0°	0.01°
Course Width(CW) at Threshold	8	80.0 to 143.75m	0.25m
ΔLength Offset	8	0 to 2032m	8m
Final Approach Segment CRC	32	-	-

단계(S220)에서 휴대 단말(120)은 표 1의 각 항목(Operation Type, SBAS Service Provider, Airport ID 등)에 대한 정보를 사용자가 입력할 경우, 도 3의 'RWY 32L'과 같은 데이터 블록(Data Block)을 생성하여, 항공기 탑재 장치부(110)에 업로딩할 수 있다.

도 3은 표 1의 데이터 포맷에 맞추어 김포 공항 각 활주로별 최종접근경로 데이터를 생성한 결과를 예시한 도면이다.

표 1의 'Operation Type'을 통해 FAS 데이터 블록, TAP 데이터 블록 또는 MA 데이터 블록 여부를 구분하고 있다. 'SBAS Service Provider'는 SBAS 서비스를 제공하는 서비스 제공자를 식별하기 위한 것이다. 'Airport ID', 'Runway Number', 'Runway Letter', 'APD', 'Route Indicator', 'RPDS', 'RPID' 등의 정보는 착륙하고자 하는 공항의 특정 활주로에 대한 특정 접근 경로(Approach Path)를 식별하기 위한 정보들이다. 'LTP/FTP 위도(Latitude)', 'LTP/FTP 경도(Longitude)', 'LTP/FTP 고도(Height)', 'ΔFPAP 위도(Latitude)', 'ΔFPAP 경도(Longitude)', 'TCH', 'GPA', 'CW', 'ΔLength Offset' 등은 접근편위(approach deviation)를 계산하기 위해 실질적으로 필요한 FAS 데이터 정보들로 도 4 및 도 5와 같이 정의될 수 있다.

도 4는 항공기의 착륙 최종 진입 구간에서 수평 편위와 관련된 데이터를 설명하기 위해 제공되는 도면이고, 도 5는 항공기의 착륙 최종 진입 구간에서 수직 편위와 관련된 데이터를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

표 1의 데이터 각 항목별 의미를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

1) Operation Type: 항공기의 활주로 접근방식의 종류를 나타내며, 다음 숫자로 구분됨

0: 최종접근경로(straight-in approach path)

1: 터미널공역 경로

2: 실패접근(Missed Approach)

3~15: 예비용(spare)

2) SBAS Service Provider: 미국의 Wide Area Augmentation System(WAAS), 유럽의 European Geostationary Navigation Overlay Service(EGNOS), 일본의 Multi-functional Satellite Augmentation System (MSAS)와 같이 SBAS 서비스를 제공해 주는 시스템을 식별하기 위한 것이다.

3) Airport ID: 공항 식별 문자

4) Runway Number: 착륙 예정 활주로 번호

5) Runway Letter: 평행 활주로의 경우 사용되며, 다음 숫자로 구분됨

0: no letter, 1= R(right), 2= C(center), 3= L(left)

6) Approach Performance Designator: 접근정보의 성능 등급을 나타내는 것으로, 다음과 같이 구분됨.

0= GSL A 또는 GSL B, 1= GSL C, 2= GSL D, 3= GSL E, 4= GSL F

5-7= 예비용(spare)

7) Route Indicator: 동일 활주로 시단에 접근하는 여러 개의 항공기 접근 경로를 구분하기 위한 목적으로 사용되며, A~Z 중 1개의 대문자로 표기됨, 단, I와 O는 사용불가하며, 예비용(spare)으로 표기할 수도 있음

8) Reference Path Data Selector: 항공기 착륙이 가능한 활주로 시단을 구분하기 위한 목적으로 사용되며, 0~48까지 할당 가능함(만약 활주로가 2개이고, 각 활주로 양쪽 끝으로 항공기 착륙이 가능하다고 하면 총 4개의 RPDS가 생성될 수 있음)

9) Reference Path ID: 항행안전시설의 국식별을 위해 알파벳 3~4개 문자로 구성됨

10) LTP/FTP(활주로 시단) Latitude: 접근활주로의 시단 좌표의 위도값으로 도분초로 표기함

11) LTP/FTP Longitude: 접근활주로의 시단좌표의 경도값으로 도분초로 표기함

12) LTP/FTP Height: 접근활주로의 시단좌표의 고도값으로 미터로 표기함.

13) Δ FPAP Latitude: 접근활주로 시단(LTP/FTP)에서 FPAP까지의 위도 차로 초로 표기함.

14) Δ FPAP Longitude: 접근활주로 시단(LTP/FTP)에서 FPAP까지의 경도 차로 초로 표기함.

15) Approach TCH: 항공기의 활주로 하강시 착륙 활주로 시단을 통과할 때의 고도값

16) Approach TCH Units Selector: Approach TCH의 단위를 나타내는 정보로, 0= feet, 1= meter임

17) Glide Path Angle: 항공기가 활주로에 착륙할 때의 활공각

18) Course Width at Threshold: 접근활주로 시단(LTP/FTP)에서 CDI(course deviation indicator)가 최대 편향(full-scale deflection)이 이루어지는 수평거리, 이때 거리는 활주로 중심으로부터의 수평거리를 의미함

19) Delta Length Offset: 활주로 말단에서부터 FPAP까지의 거리

20) Final Approach Segment CRC: 상기 1 ~ 19까지 정의된 최종접근경로 데이터의 CRC 값

따라서 사용자가 최종접근경로 데이터 생성 장치에 착륙하고자 하는 공항 또는 활주로 및 착륙 가능한 개활지에 대해 위 데이터 항목에 대응하는 정보를 휴대 단말(200)에 입력할 경우, 도 3에서 예시한 'RWY 32L'의 데이터 블록과 같은 정보가 휴대 단말(200)에 의해 생성된다. 휴대 단말(200)은 생성된 최종접근경로 데이터를 항공기에 탑재된 항공기 탑재 장치부(110)에 일정한 통신 방식(예컨대 RS232, ARINC 429, 1553B 등)을 통해 전송해줄 수 있다.

다시 도 2로 돌아가서, FMS(200)는 사용자로부터 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로 및 수신기 모드를 입력받을 수 있다(S230).

다음으로 수신기 모드가 GNSS 신호만 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 제1 모드(GNSS 단독 모드)인 경우(S240-G), 수신기부(114)는 GNSS 신호만 이용하여 항공기 위치 정보를 생성한다(S250). 단계(S250)에서 생성된 GNSS 신호 기반 항공기 위치 정보는 착륙 유도 정보 생성부(113)를 통해 FMS(200)에 전달되고 현시 장치(300)에 의해 사용자에게 현시될 수 있다.

한편 수신기 모드가 GNSS 신호와 SBAS 신호를 함께 처리하여 항공기 위치 정보를 계산하는 제2 모드(SBAS/GNSS 통합 모드)인 경우(S240-S), 수신기부(114)는 GNSS 신호와 SBAS 신호를 함께 처리하여 보다 정밀한 항공기 위치 정보를 생성한다(S260). 단계(S260))에서 생성된 항공기 위치 정보는 단계(S250))에서 생성된 항공기 위치 정보보다 정밀도가 우수하다. 그리고 착륙 유도 정보 생성부(113)는 사용자로부터 입력된 착륙 예정 공항 및 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터를 데이터 저장부(112)로부터 수신한다(S270).

다음으로 착륙 유도 정보 생성부(113)는 단계(S260)에서 생성되는 항공기의 위치 정보와 단계(S270)에서 수신한 최종접근경로 데이터를 이용하여 착륙유도정보를 생성한다(S280).

단계(S280)에서 생성되는 착륙유도정보는 항공기 수평편위, 항공기 수직편위 및 항공기와 활주로 사이의 거리정보를 포함할 수 있다.

이후 착륙 유도 정보 생성부(113)는 단계(S280)에서 생성된 착륙 유도 정보와 단계(S260)에서 생성된 항공기 위치 정보를 출력할 수 있다(S290). 단계(S290)에서 착륙 유도 정보는 FMS(flight management system)(200)에 제공되고, 현시 장치(300)를 통해 사용자에게 현시될 수 있다.

한편 수신기 모드가 제1 모드인 경우, 단계(S250)에서 GNSS 신호만을 이용하여 처리된 항공기 위치 정보가 FMS(flight management system)(200)에 제공되고, 현시 장치(300)를 통해 사용자에게 현시될 수 있다.

그러면 단계(S280)에서 생성되는 착륙 유도 정보 중에서, 항공기 수평편위 및 항공기 수직편위는 아래에서 설명하는 수식에 의해 착륙 유도 정보 생성부(113)에서 계산될 수 있다.

기본적으로 GNSS 시스템은 WGS84 ECEF 직교좌표계(Earth Centered Earth Fixed Cartesian Coordinate)를 사용하고 있기 때문에, GBAS 또는 SBAS 시스템을 통해 얻어진 차분 보정된(differentially corrected) 항공기 위치정보는 지구 중심을 원점으로 하는 ECEF 좌표계로 표현된다. 그러나 항공기의 수평 및 수직 편위(lateral and vertical deviation)를 계산하기 위해서는 활주로를 기준으로 항공기 좌표를 표현할 수 있어야 한다. 따라서 도 3과 같이 LTP/FTP를 원점으로 하고 단위벡터

를 세 축선으로 가지는 임의의 좌표계를 만들고 이 좌표계를 기준으로 항공기 위치를 나타냄으로써 편위를 계산할 수 있다.

먼저, LTP/FTP를 기준으로 활주로 수직(vertical)방향 단위벡터인

는 수식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[수식 1]

여기서

와

는 WGS84 ECEF 직교좌표계 상에서 지구 중심에서부터 각각 TCP와 LTP/FTP까지의 벡터를 의미한다. 그리고 TCP 좌표값은 FAS 데이터에 포함된 LTP/FTP 좌표와 TCH 정보를 이용하여 얻을 수 있다.

한편 LTP/FTP를 기준으로 활주로 수평(lateral) 방향 단위벡터인

는 수식 2와 수식 3에 의해 다음과 같이 계산된다.

[수식 2]

[수식 3]

여기서

는 WGS84 ECEF 직교좌표계상에서 지구 중심에서부터 FPAP까지의 벡터로, FPAP 좌표는 FAS 데이터에 포함된 LTP/FTP 좌표와 ΔFPAP Latitude, ΔFPAP Longitude를 이용하여 얻을 수 있다.

다음으로 LTP/FTP를 기준으로 활주로 종축(longitudinal) 방향 단위벡터인

는 수식 4와 같이 계산된다.

[수식 4]

위에서 수식 1 내지 수식 4에 의해 정의되는 단위 벡터(

)를 이용하여 수평 편위(lateral deviation)를 계산할 수 있다. 이를 위해 먼저 SBAS에서 정의하는 GLS Azimuth Reference Point(GARP)라는 점의 좌표를 구할 수 있어야 한다. GARP는 가상의 점으로 도 4와 같이 LTP/FTP, FPAP와 같이 동일 선상에 위치하며 FPAP로부터 항공기 진입방향으로 305m 떨어진 곳에 위치한다. ILS와 비교하면 GARP는 로컬라이저(Localizer) 좌표점과 유사한 점으로, 항공기의 수평 편위(lateral deviation)를 활주로 중앙 라인(Runway Centerline)을 기준으로 각도로써 표현할 때 각의 꼭지점 역할을 하는 점이다.

WGS84 ECEF 직각좌표계상에서 GARP 좌표점은 수식 5와 같이 나타낼 수 있다.

[수식 5]

여기서, ΔGARP는 305m이다.

항공기 수평 편위(lateral deviation)는 수식 5에서 얻어진

를 이용하여, 서로 다른 3개의 단위로 얻을 수 있다. 먼저 길이 단위로 표현되는 직선 수평 편위(rectilinear lateral deviation)로 수식 6과 같이 계산된다.

[수식 6]

여기서,

는 WGS84 ECEF 직각좌표계 상에서 항공기 위치좌표이다.

GARP를 기준으로 한 항공기 angular lateral deviation은 앞서 수식 6에 의해 얻어진

를 이용하여 수식 7과 같이 계산할 수 있다.

[수식 7]

또한 항공기 수직 편위(lateral deviation)는 ILS와 같은 DDM 단위로도 변환 가능한데, 그 방법은 수식 8과 같다.

[수식 8]

수식 8에서

는 FSD(full-scale deflection)에 대한 각도(angle) 값으로, 수식 9와 같이 계산된다.

[수식 9]

수식 9에서 CW(Course Width) 값은 MT4 FAS 데이터에 포함되어 있으며,

는 LTP/FTP에서 GARP까지의 거리(distance)를 의미한다.

수평 편위(Lateral deviation)와 마찬가지로 SBAS에서 수직 편위(Vertical deviation)를 계산하기 위해 도 5와 같이 가상의 점 GLS Elevation Reference Point(GERP)의 좌표를 구할 수 있어야 한다. GERP는 항공기 착륙 진입 방향에서 봤을 때 GPIP를 기준으로 좌측 수평(lateral) 방향으로 150m 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 이는 ILS의 글라이드슬로프(Glide Slope)의 위치와 유사하다. GERP 좌표는 수식 10과 같이 계산된다.

[수식 10]

수식 10에서

는 GPIP로부터의 오프셋(offset) 값인 150m를 의미한다.

수식 10에서 얻어진

를 이용하여, 각 수직 편위(Angular vertical deviation)와 직선 수직 편위(rectilinear vertical deviation)는 각각 수식 11과 수식 12와 같이 계산된다.

[수식 11]

[수식 12]

는 다시 수식 13을 통해 ILS와 같은 DDM 값으로 변환할 수 있다.

[수식 13]

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 항공기 착륙을 위한 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

삭제
항공기의 착륙을 위한 최종접근경로 데이터를 저장하는 데이터 저장부,
사용자로부터 입력된 수신기 모드가 GNSS/SBAS 통합 모드인 경우, 안테나부로부터 전송된 GNSS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 수신기부,
사용자로부터 입력된 착륙 예정 공항 및 착륙 예정 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터와 상기 항공기 위치 정보를 이용하여 착륙 유도 정보를 생성하고, 상기 생성된 착륙 유도 정보를 FMS에 전달하는 착륙 유도 정보 생성부, 그리고
사용자로부터 항공기 착륙에 이용되는 최종접근경로 정보에 대응하는 항목에 대한 정보를 입력받아 소정의 포맷을 가지는 최종접근경로 데이터를 생성하고, 상기 데이터 저장부에 업로드하는 휴대 단말
을 포함하는 항공기 착륙 수신 장치.
제 2 항에서,
상기 휴대 단말에 입력되는 정보는 공항 차트를 포함하는 항공기 착륙 수신 장치.
항공기의 착륙을 위한 최종접근경로 데이터를 저장하는 데이터 저장부,
사용자로부터 입력된 수신기 모드가 GNSS/SBAS 통합 모드인 경우, 안테나부로부터 전송된 GNSS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 수신기부,
사용자로부터 입력된 착륙 예정 공항 및 착륙 예정 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터와 상기 항공기 위치 정보를 이용하여 착륙 유도 정보를 생성하고, 상기 생성된 착륙 유도 정보를 FMS에 전달하는 착륙 유도 정보 생성부, 그리고
사용자로부터 항공기 착륙에 이용되는 최종접근경로 정보에 대응하는 항목에 대한 정보를 입력받아 소정의 포맷을 가지는 최종접근경로 데이터를 생성하고, 상기 데이터 저장부에 업로드하는 휴대 단말
을 포함하고,
상기 소정의 포맷은 GBAS MT4 메시지 형식인 항공기 착륙 수신 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에서,
상기 입력된 수신기 모드가 GNSS 단독 모드인 경우, 상기 수신기부는 상기 GNSS 신호만을 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하고,
상기 착륙 유도 정보 생성부는 상기 GNSS 신호만을 이용하여 계산된 항공기 위치 정보를 상기 FMS에 전달하는 항공기 착륙 수신 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에서,
상기 휴대 단말은 사용자에 의해 휴대되고, 상기 데이터 저장부에 기저장된 최종접근경로 데이터의 업데이트가 필요할 때 상기 데이터 저장부에 연결되어 상기 최종접근경로 데이터를 업로딩하는 항공기 착륙 수신 장치.
제 2 항 또는 제 4 항에서,
상기 착륙 유도 정보는 항공기 수평편위, 항공기 수직편위 및 항공기와 활주로 사이의 거리정보를 포함하는 항공기 착륙 수신 장치.
삭제
사용자로부터 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로 및 수신기 모드를 입력받는 단계,
수신기부에서 상기 입력된 수신기 모드가 GNSS/SBAS 통합 모드인 경우, GNSS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 단계, 그리고
착륙 유도 정보 생성부에서 상기 입력된 착륙 예정 공항 및 착륙 예정 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터와 상기 항공기 위치 정보를 이용하여 착륙 유도 정보를 생성하여 출력하는 단계, 그리고
휴대 단말이 사용자로부터 항공기 착륙에 이용되는 최종접근경로 정보에 대응하는 항목에 대한 정보를 입력받아 소정의 포맷을 가지는 최종접근경로 데이터를 생성하고, 상기 항공기 착륙 수신 장치의 데이터 저장부에 업로드하는 단계
를 포함하는 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법.
제 9 항에서,
상기 휴대 단말에 입력되는 정보는 공항 차트를 포함하는 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법.
사용자로부터 착륙 예정 공항, 착륙 예정 활주로 및 수신기 모드를 입력받는 단계,
수신기부에서 상기 입력된 수신기 모드가 GNSS/SBAS 통합 모드인 경우, GNSS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하는 단계, 그리고
착륙 유도 정보 생성부에서 상기 입력된 착륙 예정 공항 및 착륙 예정 활주로에 대응하는 최종접근경로 데이터와 상기 항공기 위치 정보를 이용하여 착륙 유도 정보를 생성하여 출력하는 단계, 그리고
휴대 단말이 사용자로부터 항공기 착륙에 이용되는 최종접근경로 정보에 대응하는 항목에 대한 정보를 입력받아 소정의 포맷을 가지는 최종접근경로 데이터를 생성하고, 상기 항공기 착륙 수신 장치의 데이터 저장부에 업로드하는 단계
를 포함하고,
상기 소정의 포맷은 GBAS MT4 메시지 형식인 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법.
제 9 항 또는 제 11 항에서,
상기 입력된 수신기 모드가 GNSS 단독 모드인 경우, 상기 수신기부는 상기 GNSS 신호만을 이용하여 항공기 위치 정보를 계산하고,
상기 착륙 유도 정보 생성부는 상기 GNSS 신호만을 이용하여 계산된 항공기 위치 정보를 FMS에 전달하는 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법.
제 9 항 또는 제 11 항에서,
상기 휴대 단말은 사용자에 의해 휴대되고, 상기 데이터 저장부에 기저장된 최종접근경로 데이터의 업데이트가 필요할 때 상기 데이터 저장부에 연결되어 상기 최종접근경로 데이터를 업로딩하는 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법.
제 9 항 또는 제 11 항에서,
상기 착륙 유도 정보는 항공기 수평편위, 항공기 수직편위 및 항공기와 활주로 사이의 거리정보를 포함하는 항공기 착륙 수신 장치의 제어 방법.
컴퓨터에 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.