"DISPOSITIVO DE ASSISTÊNCIA DE APROXIMAÇÃO"A presente invenção se relaciona a um dispositivo deassistência de aproximação, qual dispositivo é montado emuma aeronave, em particular um avião de transporte, ese destina a assistir a citada aeronave pelo menosdurante aproximação com direcionamento vertical.É conhecido que as atuais abordagens publicadas,referentes à aterrissagens de uma aeronave, em uma pistade pouso são divididas em duas categorias:a chamada "aproximação sem-precisão", para a qualnão é requerido nenhum índice de desempenho vertical;
a chamada "aproximação de precisão", por exemplotipo ILS (Sistema de Aterrissagem por Instrumentos),para a qual são requeridos índices de desempenho laterale vertical.
Aproximações de precisão apresentam uma altura de decisãomais baixa a ser obedecida, que a altura de aproximaçãosem-precisão.
Em particular, os índices de desempenho a serem levadosem conta, em uma aproximação, dependem da precisão dosdados de posição correntes da aeronave, que devem serdeterminados de maneira periódica durante o vôo.A posição corrente é determinada, em geral, com base nosdados gerados pelo menos por um receptor a bordo quecoopera com um sistema de posicionamento global baseadoem satélite, tipo "GPS" ou "GALILEO".
Em adição, é bem sabido que se dispõem de meiossuplementares, por exemplo tipo GNSS (Sistema deNavegação Global por Satélite) , cujo objetivo é melhoraros índices de desempenho do receptor, em conexão com osistema de posicionamento baseado em satélite. 0 uso detais meios suplementares deu origem ao surgimento denovas aproximações baseadas somente nos índices dedesempenho. Estas novas aproximações se situam entreaproximações de precisão acima citadas e aproximaçõessem-precisão. Estas novas aproximações são chamadas"aproximação com direcionamento vertical" ou "aproximaçãoAPV". A aproximação APV apresenta dois níveis dedesempenho pré-definidos: APVl e APV2. As alturas dedecisão associadas a estes níveis se situam entre asalturas de decisão providas pela aproximação de precisãoe aproximação sem-precisão.
É bem sabido que os meios suplementares GNSS se destinama melhorar os índices de desempenho do sistema de posiçãoglobal (precisão, integridade, disponibilidade econtinuidade de serviço) e compreendem sistemas baseadosem estações em terra tipo GBAS (Sistema Suplementar emTerra) ou baseados em satélites geo-estacionáriostipo SBAS (Sistema Suplementar baseado em SatéliteGeo-Estacionário) ou autônomos, ou seja, exclusivamentebaseados em meios autônomos disponíveis a bordo, tipoABAS (Sistema de Aéreo Autônomo).
Sistemas suplementares tipo GBAS e SBAS, por conseguinte,requerem o uso de elementos externos, enquanto o sistemasuplementar ABAS é totalmente autônomo. Este último,por conseguinte, é vantajoso, uma vez que um sistema tipoSBAS, por exemplo, não é utilizável em todo o globoterrestre, porque a rede associada utiliza estações emterra, por conseguinte provendo uma cobertura meramenteparcial do globo terrestre.
A presente invenção se relaciona a um dispositivo deassistência de aproximação montado em uma aeronave,em particular um avião de transporte, que se destinaa assistir a citada aeronave de maneira autônoma eeficaz, pelo menos em uma aproximação, com direcionamentovertical tipo APV, como descrito acima, ao longo de umeixo de aproximação.
Com este propósito, de acordo com a invenção, o citadodispositivo de assistência de aproximação compreende:
um sistema de gerenciamento de vôo, que determinao citado eixo de aproximação;
- um sistema de referência inercial, que formulaos dados de posição inercial, que recebe os dados deposição GNSS da aeronave, e com assistência dos citadosdados de posição recebidos e dos citados dados de posiçãoformulados determina uma posição híbrida, que na invençãoé chamada "posição híbrida", por ser obtida com baseem diferentes tipos de dados (dados de posição e dados de posição formulados), como descrito abaixo;
um receptor multi-modal de assistência deaterrissagem, por exemplo tipo MMR (Receptor Multi-Modal), conectado ao citado sistema de gerenciamento devôo recebe informações com respeito ao citado eixo de aproximação, à citada posição híbrida, e deduz destasinformações os desvios angulares lateral e vertical,pelo menos assim que o citado eixo de aproximação tenhasido capturado; e
um sistema de direcionamento é conectado ao citado receptor multi-modal de assistência de aterrissagem,e recebe os citados desvios angulares lateral e verticale os utiliza para guiar a aeronave, pelo menos assim queo citado eixo de aproximação tenha sido capturado.0 citado dispositivo de assistência de aproximação, de acordo com a presente invenção, por conseguinte,é autônomo (tipo ABAS), uma vez que os meios usados parapermitir uma aproximação com direcionamento verticalestão todos montados a bordo da aeronave.
Ademais, de acordo com a invenção, o citado sistema degerenciamento de vôo, por exemplo tipo FMS (Sistema deGerenciamento de Vôo) , é situado fora do "loop" dedirecionamento durante o direcionamento da aeronave, aolongo do citado eixo de aproximação com vista aaterrissagem. Isto apresenta uma série de vantagens e torna possível em particular:
obter uma posição da aeronave de um modo maispreciso e confiável, que aquela obtida de modo padrãopelo citado sistema de gerenciamento de vôo tipo FMS, umavez que somente sistemas de alto grau de desenvolvimento (sistema de referência inercial, receptor multi-modal deassistência de aterrissagem) são usados no ""loop"" deposição de direcionamento, que não é o caso de um sistema4de gerenciamento de vôo tipo FMS;
reduzir o tempo de latência devido à transferênciade informação de posicionamento no ""Ioop"" de navegação/direcionamento; e- melhorar a precisão e integridade vertical ehorizontal.
Em particular, para aumentar a precisão da assistênciaprestada pelo dispositivo, de acordo com a invenção,o citado sistema de referência inercial usa um algoritmo particularmente eficaz para calcular a citada posiçãohíbrida da aeronave. Mais precisamente, um algoritmo dehibridização padrão "precisão-AIME" apresenta diversasvantagens (precisão, continuidade). Deve ser notado quea integridade dos dados do eixo de aproximação é garantida através de um monitoramento redundante cíclicotipo CRC (Verificação de Redundância Cíclica) no receptormulti-modal de assistência de aterrissagem.Em uma configuração particular, o citado sistema dedirecionamento compreende:- meios, por exemplo um piloto automático, parapilotar automaticamente a aeronave levando em contadesvios angulares lateral e vertical determinados peloreceptor multi-modal de assistência de aterrissagem; e/oupelo menos um meio de visualização para mostrarem pelo menos uma tela de visualização, os citadosdesvios angulares lateral e vertical, que surgemdo citado receptor multi-modal de assistência deaterrissagem e das indicações de direcionamento, comrespeito aos citados desvios angulares.Portanto, o dispositivo de assistência de aproximação,de acordo com a invenção, permite dar assistência duranteambos, direcionamento automático e direcionamento manual.Em uma configuração particular, o citado dispositivocompreende adicionalmente um receptor: - que coopera com um sistema de posicionamento baseadoem satélite tipo GPS ou outros tipos;
que é integrado no citado receptor multi-modalde assistência de aterrissagem; e
que formula os citados dados de posição da aeronaveque a seguir são transmitidos pelo menos ao citadosistema de referência inercial.
Adicionalmente, em uma configuração preferida, o citadoreceptor multi-modal de assistência de aterrissagem usadopara monitorar parâmetros de desempenho com respeitoà posição híbrida provida pelo citado sistema dereferência inercial, e transmitir os resultados destemonitoramento (em geral, através de um meio dedirecionamento que os consolida) a um meio devisualização que apresenta estes resultados ao piloto daaeronave. Conseqüentemente, em função dos índices dedesempenho efetivos providos (em particular - comrespeito a vertical), o piloto é alertado da capacidadede a aeronave executar (ou não) uma aproximação comdirecionamento vertical tipo APV.
Neste caso, preferivelmente, os citados meios demonitoramento podem produzir resultados que se relacionamrespectivamente às seguintes situações:
um primeiro índice de desempenho pré-determinado(ou nível de desempenho) APV2 com respeito à citadaaproximação com direcionamento vertical, é mantido pelaaeronave;
- o citado primeiro índice de desempenho APV2 não émantido pela aeronave, mas um segundo índice dedesempenho (ou nível de desempenho) menos exigente APVl,também com respeito à citada aproximação comdirecionamento vertical, é mantido pela aeronave;
- o citado segundo índice de desempenho APVl não émantido pela aeronave, mas, não obstante, a aproximaçãopode ser continuada; e
os índices de desempenho são insuficientes paracontinuar com a aproximação.
Adicionalmente, em uma configuração particular, o citadosistema de gerenciamento de vôo determina uma posiçãoauxiliar que corresponda à posição da aeronave, e antesde o citado eixo ser capturado, o citado dispositivo deassistência de aproximação, de acordo com a invenção, usaesta posição auxiliar para guiar, de modo padrão,a aeronave. Assim, antes de o eixo de aproximação sercapturado, o direcionamento é executado de modo padrão,ou seja, com assistência da posição calculada pelosistema de gerenciamento de vôo. Com respeito à posiçãohíbrida determinada pelo sistema de referência inercial,ela é levada em conta a partir do início da captura do eixo de aproximação. Estes índices de desempenho(em particular, com respeito a vertical), que se referema esta posição, devem tornar possível realizar os níveisde desempenho acima citados APVl ou APV2, e implementaruma aproximação com direcionamento vertical tipo APV. Uma única figura é usada para esclarecer a maneirana qual a invenção pode ser executada. Esta única figuraé um diagrama esquemático de um dispositivo deassistência de aproximação, de acordo com a invenção.0 dispositivo 1 de acordo com a presente invenção e esquematicamente representado na figura se destinaassistir uma aeronave (não mostrada), em particular,um avião de transporte, durante sua aproximação a umaeroporto, com propósito de aterrissagem em uma pista deaterrissagem. Mais precisamente, o citado dispositivo se destina a assistir uma aeronave pelo menos durante a fasede aproximação com direcionamento vertical tipo APV(aproximação com direcionamento vertical). Talaproximação APV (relacionada a uma aproximação seguindo oeixo de aproximação) se situa intermediária entre uma aproximação de precisão e uma aproximação sem precisão.Adicionalmente, uma aproximação APV apresenta, como esta,de modo conhecido, dois níveis de desempenho diferentespré-definidos: APVl e APV2. As alturas de decisãoassociadas a estes níveis de aproximação APVl e APV2 se situam entre uma altura de decisão para umaaproximação de precisão e uma altura de decisão para umaaproximação sem precisão.Para ilustrar, os requisitos de precisão de navegaçãohorizontal (95%) são os seguintes:
220 metros para uma aproximação sem precisão;16 metros para um nível de desempenho APVl; e- 16 metros para um nível de desempenho APV2; e16 metros para uma aproximação de precisão.Adicionalmente, os requisitos de precisão de navegaçãovertical (95%) são os seguintes:
não-aplicável para uma aproximação sem precisão(sem requisito de aproximação de navegação vertical);20 metros para um nível de desempenho APVl;8 metros para um nível de desempenho APV2; ede 4 a 6 metros para uma aproximação de precisão.De acordo com a invenção, o dispositivo 1 compreende:- um sistema de gerenciamento de vôo 2 preferivelmentetipo FMS (Sistema de Gerenciamento de Vôo*) que determinade modo padrão um eixo de aproximação ao longo do quala aproximação deve ser realizada. De modo padrão duranteuma aproximação, em primeiro lugar a aeronave é guiadade modo a capturar o eixo de aproximação, e assim queo eixo de aproximação tenha sido capturado, a aeronavedeve seguir o eixo de aproximação até a aterrissagem;
um sistema de referência inercial 3, por exemplo,tipo ADIRS (Sistema de Referência Inercial de DadosAéreo), que formula os dados de posição inercial, de modopadrão, e adicionalmente recebe os dados de posição paraa aeronave, como descrito abaixo, e que com assistênciados dados de posição recebidos e dos dados de posiçãoinercial formulados, determina a posição da aeronave, resultando na "posição híbrida". No esquema da invenção,pode ser tomada como "posição híbrida", quando fordeterminada (de modo padrão) com base em diferentes dados(dados de posição recebidos e formulados):
um receptor multi-modal de assistência de aterrissagem4, preferivelmente tipo MMR (Receptor Multi-modal)conectado ao citado sistema de referência inercial 2 porum link 5, e ao citado sistema de referência inercial 3pelo link 6, que recebe informações do citado eixo deaproximação e da citada posição híbrida, dadasrespectivamente pelos citados sistemas 2 e 3, de cujasinformações, de modo padrão, são deduzidas, os desviosangulares lateral e vertical; e
um sistema de direcionamento 7, como descritoabaixo, que recebe os citados desvios angulares lateral evertical determinados pelo citado receptor multi-modal deassistência de aterrissagem 4, e que usa tais desviospara direcionamento da aeronave, assim que o citado eixode aproximação tenha sido capturado.
O citado dispositivo de assistência de aproximação 1,de acordo com a presente invenção, por conseguinte,é autônomo (tipo ABAS), uma vez que todos os meios usadospara permitir uma aproximação com direcionamento vertical(aproximação APV) se encontram a bordo da aeronave.
Adicionalmente, de acordo com a invenção, o sistema degerenciamento de vôo, por exemplo tipo FMS (Sistema deGerenciamento de Vôo), se situa fora do "loop" dedirecionamento durante o direcionamento da aeronave aolongo do citado eixo de aproximação para aterrissagem.
Isto provê várias vantagens e torna possível, emparticular:
obtém uma posição de aeronave mais precisa econfiável que a obtida de modo padrão pelo citado sistemade gerenciamento de vôo 2, uma vez que apenas sistemas dealto nível de desenvolvimento (sistema de referênciainercial 3, receptor multi-modal de assistência deaterrissagem 7) são usados no "loop" de posição/direcionamento, que não é o caso do sistema degerenciamento de vôo 2;
reduz o tempo de latência, devido à transferênciadas informações de posição no "loop" de navegação/direcionamento;
- melhora a integridade e precisão vertical.
Em uma configuração particular, o citado sistema degerenciamento de vôo 2 determina uma posição auxiliarque corresponde à posição da aeronave, e antes deo citado eixo de aproximação ser capturado. 0 citadodispositivo de assistência de aproximação 1, de acordocom a invenção, de modo padrão, usa esta posição auxiliar para guiar a aeronave. Assim, antes de o eixo deaproximação ser capturado, o direcionamento da aeronave éexecutado, de modo padrão, ou seja, com ajuda da posiçãocalculada pelo sistema de gerenciamento de vôo 2.Com respeito à posição híbrida determinada pelo sistema de referência inercial 3, tal posição híbrida é levadaem conta no início da captura do eixo de aproximação.Os índices de desempenho (em particular, com respeitoa vertical) para esta posição, devem tornar possívelcumprir com os citados níveis de desempenho APVl ou APV2, permitindo a implementação de uma aproximação comdirecionamento vertical - tipo APV.
Deve ser notado que o citado receptor multi-modal deassistência de aterrissagem 4, de modo padrão,compreende:
- pelo menos uma primeira função de ultrapassagem delimite, por exemplo tipo ILS, MLS, GLS, para implementaruma aproximação de precisão; e
uma função de ultrapassagem de limite tipo FLS(Sistema de Aterrissagem FMS*) para implementar uma aproximação sem-precisão.
Conseqüentemente, o citado receptor multi-modal deassistência de aterrissagem 4 é capaz de permitir aimplementação de qualquer tipo de aproximação(de precisão, sem-precisão, APV).
Adicionalmente, em uma configuração particular, o citadosistema de direcionamento 7 pode compreender:
um meio 7, por exemplo, um piloto automáticoconectado por um link 9 ao citado receptor 4, previstopara guiar automaticamente a aeronave, levando em conta os desvios angulares lateral e vertical recebidosa partir do citado receptor 4; e
pelo menos um meio de visualização 10 conectado porum link 11, que é capaz de dispor em pelo menos uma telade visualização 12 no painel de instrumentos da aeronave,informações com respeito aos citados desvios angulareslateral e vertical (e indicações de direcionamento paraos citados desvios). Assim, o piloto é capaz dedeterminar os desvios, executar o direcionamento manual,e zerá-los. Em particular, o meio de visualização 10 éuma tela tipo EIS (Sistema de Instrumento Eletrônico) ouum Sistema de Alerta Eletrônico, tipo FWS (Sistema deAlarme Eletrônico).
Assim, o dispositivo 1, de acordo com a invenção, permiteprover assistência durante ambos direcionamentoautomático (meio 8) e direcionamento manual (meio devisualização 10) .
Adicionalmente, em uma configuração particular, o citadodispositivo 1, adicionalmente compreende um receptor 13:
que coopera com um sistema de posicionamento globalbaseado em satélite, por exemplo tipo GPS;
que é conectado por um link 14 a uma antena 15,
por exemplo, montada no teto da aeronave;
que é diretamente integrada no citado receptormulti-modal de assistência de aterrissagem 4; e
que formula, de modo padrão, com assistência dossinais recebidos da antena 15, os citados dados deposição da aeronave, que, a seguir, são transmitidos pelomenos para o citado sistema de referência inercial 3,por um link 16.
Em uma configuração preferida, o citado sistema dereferência inercial 3, por exemplo tipo ADIRU (Unidade de
Referência Aérea de Dados/Inercial), usa um algoritmo de
hibridização padrão, tipo "precisão-AIME", paradeterminar a posição híbrida corrente da aeronave.Tal algoritmo "precisão-AIME" é particularmente preciso eeficaz (geralmente, ± 6 metros na horizontal e ± 9 metrosna vertical). Tal uso torna possível aumentar a precisãodo dispositivo e assistir na aproximação 1, de acordocom a presente invenção.Adicionalmente, em uma configuração particular, o citadoreceptor multi-modal de assistência de aterrissagem 4compreende adicionalmente um meio de monitoramentointegrado 17. Este meio de monitoramento integrado 17monitora os parâmetros de desempenho com respeito àposição híbrida, que foram providos pelo citado sistemade referência inercial 3. Os resultados do monitoramentosão transmitidos para um meio de visualização(por exemplo, o meio de visualização 10) capaz de disporestes resultados ao piloto da aeronave. Deve ser notadoque o meio de monitoramento 17 do receptor multi-modal deassistência de aterrissagem 4 não transmite os resultadosdo monitoramento diretamente para o meio de visualização,mas para um meio de direcionamento padrão que osconsolida e os envia para o citado meio de visualização.
Conseqüentemente, em função dos índices de desempenhoprovidos (com respeito à vertical), o piloto é alertadoda condição da aeronave em executar (ou não) umaaproximação com direcionamento vertical, tipo APV.
Neste caso, preferivelmente, o citado meio demonitoramento 17 pode prover resultados que se relacionamrespectivamente às seguintes situações, nas quais:
o índice de desempenho pré-determinado (ou nível dedesempenho) APV2, relacionado à citada aproximação comdirecionamento vertical APV, é mantido pela aeronave;
o citado índice de desempenho APV2 não é mantidopela aeronave, mas um índice de desempenho APVl (ou nívelde desempenho), menos exigente e também relacionadoà citada aproximação com direcionamento vertical APV,é mantido pela aeronave;
o citado índice de desempenho APVl não é mantidopela aeronave, mas, não obstante, a aproximação continua;
os índices de desempenho são insuficientes paracontinuar com a aproximação.