CN107764283B - 一种适用于飞行管理系统的无线电导航台自动调谐算法 - Google Patents

一种适用于飞行管理系统的无线电导航台自动调谐算法 Download PDF

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Abstract

本发明属于飞行管理系统技术领域，涉及一种适用于飞行管理系统的无线电导航台自动调谐算法。在飞行管理系统进行无线电导航台自动调谐时，综合考虑到导航台可用性、导航台切换频繁程度、所选导航台的实际导航性能、工程实现的复杂度等因素，在导航台切换频繁程度和导航性能之间实现了良好的折中，易于工程实现。

Description

一种适用于飞行管理系统的无线电导航台自动调谐算法
技术领域
本发明属于飞行管理系统技术领域，涉及一种适用于飞行管理系统的无线电导航台自动调谐算法。
背景技术
飞行管理系统是目前机载航空电子系统的核心部件，具有数据库管理、飞行计划管理、轨迹预测、多传感器导航、制导和性能管理等功能，可以提供区域导航能力，节省燃油，减轻驾驶员负担，提高飞行任务的安全性和经济性，被广泛的应用于各大民航飞机。
无线电导航是飞行管理系统的基本导航方式之一，如空客320配备了2部测距仪(DME)、2部甚高频全向侧向仪(VOR)以及2部仪表着陆系统(ILS)。在无飞行员手动输入无线电导航台调谐信息时，飞行管理系统通过内部设定的自动调谐算法，实现对无线电导航台的自动调谐，确保区域导航的所需导航性能(RNP)。
目前可见的无线电导航台自动调谐算法，大多基于导航精度，选择实际导航性能(ANP)最优的导航台对(DME/DME导航台对)。而实际飞行过程中，地面导航台数目众多且类型不一，每个导航台的可用范围和信号强弱不同，需要在飞行管理系统的无线电导航自动调谐算法中综合考虑导航台切换的频繁程度，所选导航台是否有利于飞机位置的精确计算及工程实现的复杂度等因素。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种综合考虑导航台可用性、导航台切换频繁程度、所选导航台的实际导航性能、工程实现的复杂度等因素，适用于实际飞行管理系统的无线电导航台自动调谐算法。
本发明的技术方案：一种适用于飞行管理系统的无线电导航台自动调谐算法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
步骤一，获取飞机当前位置信息，以飞机当前位置为中心，筛选出距离飞机3-160海里的DME和VOR无线电导航台信息；
步骤二，判断可用DME台数是否大于2；
A：如果DME台数大于等于2，则将可选DME台两两组对，根据飞机位置和可选DME台位置信息，计算飞机与每组DME台对连线的夹角θi，j，筛选出夹角θi，j∈[30°，150°]的DME/DME导航台对；
a1：如果导航台对数大于等于1，则判断飞机当前位置是否为起始航路点；
a1.1：如果飞机当前位置不是起始航路点，判断上一周期所选的DME/DME导航台对是否满足3-160海里、θi，j∈[30°，150°]的条件，
a1.1.1：如果满足3-160海里、θi，j∈[30°，150°]的条件，则计算导航台对的ANP值(实际导航性能)，判断是否满足ANP＜RNP；
ANP值通过以下公式计算：
ANP＝2σs
其中，
Figure BDA0001081614510000021
为DME台对的定位误差方差，
Figure BDA0001081614510000022
和
Figure BDA0001081614510000023
为选用的DME台对的测距误差方差。
a1.1.1.1：如果ANP＜RNP，则不进行导航台切换，当前周期内继续沿用上一周期的选台结果；
a1.1.1.2：如果不满足ANP＜RNP，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a1.1.2：如果不满足3-160海里、θi，j∈[30°，150°]的条件，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a1.2如果飞机当前位置是起始航路点，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a2：如果导航台对数小于1，则根据飞机当前位置，筛选出飞机与DME/VOR共址台连线与DME/VOR共址台正上方夹角大于30°的DME/VOR共址台信息，判断可用DME/VOR共址台数目是否大于等于1，如果是，自动调谐到最近的DME/VOR共址台；如果不是，报警当前无可用无线电导航台；
B：如果DME台数小于2，则根据飞机当前位置，筛选出飞机与DME/VOR共址台连线与DME/VOR共址台正上方夹角大于30°的DME/VOR共址台信息，判断可用DME/VOR共址台数目是否大于等于1，如果是，自动调谐到最近的DME/VOR共址台；如果不是，报警当前无可用无线电导航台。
本发明的有益效果：在飞行管理系统进行无线电导航台自动调谐时，综合考虑到导航台可用性、导航台切换频繁程度、所选导航台的实际导航性能、工程实现的复杂度等因素，在导航台切换频繁程度和导航性能之间实现了良好的折中，易于工程实现。
附图说明
图1为本发明的逻辑框图。
具体实施方式
为了使本发明所提供的无线电导航台自动调谐算法更加清晰明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。
步骤一，获取飞机当前位置信息，以飞机当前位置为中心，筛选出距离飞机3-160海里的DME和VOR无线电导航台信息，包括DME台频率，DME台位置信息(纬度φi、经度λi、高度hi，i＝1，2，…，N1，N1为可选DME台数)，VOR台频率，VOR台位置信息(纬度、经度、高度)；
步骤二，判断可用DME台数是否大于2；
A：如果DME台数大于等于2，则将可选DME台两两组对，根据飞机位置和可选DME台位置信息，计算飞机与每组DME台对连线的夹角角θi，j，筛选出夹角θi，j∈[30°，150°]的的DME/DME导航台对；
飞机与每组DME台对连线的夹角θi，j具体计算方法为：
将飞机的位置(纬度φ、经度λ、高度h)转换到WGS 84坐标系，即
Figure BDA0001081614510000041
其中，N是基准椭球体的卯酉圆曲率半径，e为椭球偏心率，它们与基准椭球体的长半径a和短半径b存在如下关系：
Figure BDA0001081614510000042
Figure BDA0001081614510000043
将DME台位置信息(纬度φi、经度λi、高度hi，i＝1，2，…，N1，N1为可选DME台数)，转换到WGS 84坐标系，即
Figure BDA0001081614510000051
计算飞机与DME台连线的矢量坐标，即
vi＝(xi-x，yi-y，zi-z)
两两矢量之间的夹角即可通过下式得到：
Figure BDA0001081614510000052
a1：如果导航台对数大于等于1，则判断飞机当前位置是否为起始航路点；
a1.1：如果飞机当前位置不是起始航路点，判断上一周期所选的DME/DME导航台对是否满足3-160海里、θi，j∈[30°，150°]的条件，
a1.1.1：如果满足3-160海里、θi，j∈[30°，150°]的条件，则计算导航台对的ANP值(实际导航性能)，判断是否满足ANP＜RNP；
ANP值通过以下公式计算：
ANP＝2σs
其中，
Figure BDA0001081614510000053
为DME台对的定位误差方差，
Figure BDA0001081614510000054
和
Figure BDA0001081614510000055
为选用的DME台对的测距误差方差。
RNP值在不同航段取值不同，不同航行阶段，RNP精度要求如下表所示：
Figure BDA0001081614510000056
Figure BDA0001081614510000061
a1.1.1.1：如果ANP＜RNP，则不进行导航台切换，当前周期内继续沿用上一周期的选台结果；
a1.1.1.2：如果不满足ANP＜RNP，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a1.1.2：如果不满足3-160海里、θi，j∈[30°，150°]的条件，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a1.2如果飞机当前位置是起始航路点，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a2：如果导航台对数小于1，则根据飞机当前位置，筛选出飞机与DME/VOR共址台连线与DME/VOR共址台正上方夹角大于30°的DME/VOR共址台信息，判断可用DME/VOR共址台数目是否大于等于1，如果是，自动调谐到最近的DME/VOR共址台；如果不是，报警当前无可用无线电导航台；
B：如果DME台数小于2，则根据飞机当前位置，筛选出飞机与DME/VOR共址台连线与DME/VOR共址台正上方夹角大于30°的DME/VOR共址台信息，判断可用DME/VOR共址台数目是否大于等于1，如果是，自动调谐到最近的DME/VOR共址台；如果不是，报警当前无可用无线电导航台。

Claims (1)

1.一种适用于飞行管理系统的无线电导航台自动调谐方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
获取飞机当前位置信息，以飞机当前位置为中心，筛选出距离飞机3-160海里的DME和VOR无线电导航台信息；
A：如果DME台数大于等于2，则将可选DME台两两组对，根据飞机位置和可选DME台位置信息，计算飞机与每组DME台对连线的夹角θi,j，筛选出夹角θi,j∈[30° 150°]的DME/DME导航台对；
a1：判断飞机当前位置是否为起始航路点；
a1.1：如果飞机当前位置不是起始航路点，判断上一周期所选的DME/DME导航台对是否满足3-160海里、θi,j∈[30° 150°]的条件；
a1.1.1：如果满足3-160海里、θi,j∈[30° 150°]的条件，则计算导航台对的ANP值，判断是否满足ANP＜RNP；
ANP值通过以下公式计算：
ANP＝2σs
其中，
Figure FDA0002776721480000011
为DME台对的定位误差方差，
Figure FDA0002776721480000012
和
Figure FDA0002776721480000013
为选用的DME台对的测距误差方差
a1.1.1.1：如果ANP＜RNP，则不进行导航台切换，当前周期内继续沿用上一周期的选台结果；
a1.1.1.2：如果不满足ANP＜RNP，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a1.1.2：如果不满足3-160海里、θi,j∈[30° 150°]的条件，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
a1.2如果飞机当前位置是起始航路点，则自动调谐到夹角最接近90°的DME/DME导航台对；
B：如果DME台数小于2，则根据飞机当前位置，筛选出飞机与DME/VOR共址台连线与DME/VOR共址台正上方夹角大于30°的DME/VOR共址台信息，判断可用DME/VOR共址台数目是否大于等于1，如果是，自动调谐到最近的DME/VOR共址台；如果不是，报警当前无可用无线电导航台。
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