CN108983824A - 一种基于无人机的下滑道信号校验装置及方法 - Google Patents

一种基于无人机的下滑道信号校验装置及方法 Download PDF

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史晓锋
亢凯
成心
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Dongying Research Institute Of Beijing University Of Aeronautics And Astronautics
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

Abstract

本发明公开一种基于无人机的下滑道信号校验装置及方法，所述下滑道信号校验装置包括：天线控制模块、校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置、时空基准模块和校验装置；其中，所述天线控制模块、校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置和时空基准模块设置在无人机中，所述天线控制模块分别与所述校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置和时空基准模块连接，所述检验装置设置地面上，所述校验接收机将接收的下滑道数据信息通过所述时空基准模块和所述地空通讯模块发送给所述检验装置。本发明以无人机为核心载体，搭载专用飞行校验设备来对下滑道信号进行校验，可以有效提高安全裕度，同时灵活搭载任务。

Description

一种基于无人机的下滑道信号校验装置及方法
技术领域
本发明涉及航空电子控制领域，特别是涉及一种基于无人机的下滑道信号校验装置及方法。
背景技术
下滑道是指飞机在进近着陆的时候飞机相对地面的航迹。着陆系统信道环境好坏直接决定着系统的引导能力，仪表着陆系统下滑信标依据水平地面良导体特性，利用镜像原理通过天线辐射水平极化电波，产生下滑道。仪表着陆系统下滑道结构是下滑系统非常重要的技术参数。
现有的技术是基于有人机的下滑道信号校验是将整个校验装置搭载在有人机上，对下滑道信号进行校验，在人员安全方面存在较大隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无人机的下滑道信号校验装置及方法，降低校验过程中的飞行安全隐患，提升安全裕度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于无人机的下滑道信号校验装置，包括：天线控制模块、校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置、时空基准模块和校验装置；
其中，所述天线控制模块、校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置和时空基准模块设置在无人机中，所述天线控制模块分别与所述校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置和时空基准模块连接，所述检验装置设置地面上，所述校验接收机将接收的下滑道数据信息通过所述时空基准模块和所述地空通讯模块发送给所述检验装置。
一种基于无人机的下滑道信号校验方法，包括：
获取无人机的下滑道数据曲线；所述数据曲线为无人机在下滑道的空间位置坐标；
对所述下滑道数据曲线进行拟合得到下滑道直线；
确定所述下滑道直线与水平面的夹角，得到下滑角；
判断所述下滑角是否超过容限范围，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述下滑角所述超过容限范围，通知地面人员根据所述下滑角作出相应调整。
可选的，所述容限范围为3°±75μA。
可选的，所述下滑道数据曲线的起点距离跑道入口4海里，终点距离跑道入口3500英尺。
可选的，确定所述下滑道直线与水平面的夹角，得到下滑角，具体包括：
根据以下公式计算下滑角：α＝arctan(d/h)；
其中，d为无人机距下滑截取点的水平距离，h为无人机飞行高度。
可选的，所述获取无人机的下滑道数据曲线，具体包括：
获取无人机多次下滑道数据信息；
对多次所述下滑道数据信息求取平均值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的下滑道信号校验装置可灵活搭载飞行校验任务，通过调谐的方式可以做到飞行校验任务的灵活切换，通过搭载于无人机平台上的天线控制模块以及校验接收机采集到的校验数据通过时空基准模块以及地空通信模块下传到地面的校验装置对数据进行评估、分析以及处理，同时，由于是无人机进行校验，可以大大降低飞行安全隐患，提升安全裕度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于无人机的下滑道信号校验装置的结构连接图；
图2为本发明基于无人机的下滑道信号校验方法的流程图；
图3为本发明下滑角计算公式的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于无人机的下滑道信号校验装置及方法，降低校验过程中的飞行安全隐患，提升安全裕度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明基于无人机的下滑道信号校验装置的结构连接图。如图1所示，所述下滑道信号校验装置包括：天线控制模块1、校验天线2、校验接收机3、地空通讯模块4、定位装置6、时空基准模块5和校验装置7；
其中，天线控制模块1、校验天线2、校验接收机3、地空通讯模块4、定位装置6和时空基准模块5设置在无人机中，天线控制模块1分别与校验天线2、校验接收机3、地空通讯模块4、定位装置6和时空基准模块5连接，检验装置7设置地面上，校验接收机3将接收的下滑道数据信息通过时空基准模块5和地空通讯模块4发送给检验装置7。
本发明是基于无人机的下滑道信号校验装置，利用无人机的实时定位、搭载于无人机的飞行校验天线、装置以及地面校验装置进行的下滑道信号校验。
图2为本发明基于无人机的下滑道信号校验方法的流程图。如图2所示，所述下滑道信号校验方法，包括：
步骤21：获取无人机的下滑道数据曲线；所述数据曲线为无人机在下滑道的空间位置坐标；所述下滑道数据曲线的起点距离跑道入口4海里，终点距离跑道入口3500英尺。
对了提高精确度，下滑道数据曲线的确定如下：获取无人机多次下滑道数据信息；对多次所述下滑道数据信息求取平均值。
步骤22：对所述下滑道数据曲线进行拟合得到下滑道直线；
步骤23：确定所述下滑道直线与水平面的夹角，得到下滑角。
计算下滑角的公式为：α＝arctan(d/h)；其中，α为下滑角，d为无人机距下滑截取点的水平距离，h为无人机飞行高度。如图3所示。
步骤24：判断所述下滑角是否超过容限范围，得到第一判断结果；所述容限范围为3°±75μA。
步骤25：若所述第一判断结果表示所述下滑角所述超过容限范围，通知地面人员根据所述下滑角作出相应调整。
本发明的下滑道的校验过程如下：
1、校验飞机以该下滑信标所支持的ILS进近程序的中间定位点(IF)或相当于IF的位置和高度为开始点，按照ILS程序进近。
2、校验飞机过入口后，拉升结束科目(Ⅰ、Ⅱ类ILS)；通场并拉升后结束科目(Ⅲ类ILS)。仪表着陆系统根据设备性能可以分为三类：I类ILS提供可用的引导信息，距离从ILS的覆盖边界引导到航道线与下滑道相交于包含跑道入口的水平面上方60m(100ft)或以下的点；Ⅱ类ILS提供可用的引导信息，距离从ILS的覆盖边界引导到航道线与下滑道交于跑道入口上方的点；Ⅲ类ILS在必要时利用辅助设备的帮助提供引导信息，距离从设备的覆盖边界到跑道表面。其中，Ⅰ、Ⅱ类：下滑角变化小于7.5％α；Ⅲ类：下滑角变化小于4％α，α为下滑角。
3、飞行校验系统通过对A点(距离跑道入口4nm)与B点(距离跑道入口3500ft)之间的平均下滑道偏移曲线进行采样可计算出平均下滑道与水平面的夹角，即下滑角。
4、飞行校验员应及时将下滑角的结果通知地面，由地面校验评估处理单元进行数据分析处理，如果结果超出规定容限范围(3°±75μA)，飞行校验员应通知地面人员调整。
本发明提供的下滑道信号校验装置可灵活搭载飞行校验任务，通过调谐的方式可以做到飞行校验任务的灵活切换，通过搭载于无人机平台上的天线控制模块以及校验接收机采集到的校验数据通过时空基准模块以及地空通信模块下传到地面的校验装置对数据进行评估、分析以及处理，同时，由于是无人机进行校验，可以大大降低飞行安全隐患，提升安全裕度。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于无人机的下滑道信号校验装置，其特征在于，包括：天线控制模块、校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置、时空基准模块和校验装置；
其中，所述天线控制模块、校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置和时空基准模块设置在无人机中，所述天线控制模块分别与所述校验天线、校验接收机、地空通讯模块、定位装置和时空基准模块连接，所述检验装置设置地面上，所述校验接收机将接收的下滑道数据信息通过所述时空基准模块和所述地空通讯模块发送给所述检验装置。
2.一种基于无人机的下滑道信号校验方法，其特征在于，包括：
获取无人机的下滑道数据曲线；所述数据曲线为无人机在下滑道的空间位置坐标；
对所述下滑道数据曲线进行拟合得到下滑道直线；
确定所述下滑道直线与水平面的夹角，得到下滑角；
判断所述下滑角是否超过容限范围，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述下滑角所述超过容限范围，通知地面人员根据所述下滑角作出相应调整。
3.根据权利要求2所述的下滑道信号校验方法，其特征在于，所述容限范围为3°±75μA。
4.根据权利要求2所述的下滑道信号校验方法，其特征在于，所述下滑道数据曲线的起点距离跑道入口4海里，终点距离跑道入口3500英尺。
5.根据权利要求2所述的下滑道信号校验方法，其特征在于，确定所述下滑道直线与水平面的夹角，得到下滑角，具体包括：
根据以下公式计算下滑角：α＝arctan(d/h)；
其中，d为无人机距下滑截取点的水平距离，h为无人机飞行高度。
6.根据权利要求2所述的下滑道信号校验方法，其特征在于，所述获取无人机的下滑道数据曲线，具体包括：
获取无人机多次下滑道数据信息；
对多次所述下滑道数据信息求取平均值。
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