CN109269527B - 基于机载dar数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其包括以下主要步骤：数据获取步骤S1：通过所述飞行状态监控系统ACMS软件的客户化数据获取程序模块实现获取所述机载DAR数据；数据译码步骤S3；提取航向数据步骤S6：从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM值、经纬度数据；航向分析步骤S7：分析所述航向DDM值、经纬度数据，分析得出航向台空间信号质量；提取下滑数据步骤S8：从所述译码后的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据；下滑分析步骤S9：分析所述下滑DDM值、经纬度、高度数据，分析得出下滑台空间信号质量。本发明的有益效果在于实现了快捷可靠的测量仪表着陆系统空间信号质量的评估，不仅节省成本而且提高效率。

Description

基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法及 系统

技术领域

本发明涉及非电变量的控制或调节系统的技术领域，具体地涉及空中的运载工具的位置、航道、高度或姿态的控制，例如自动驾驶仪，更为具体地涉及仪表着陆系统的三维的位置或航道的同时控制(G05D 1/10)，本发明尤其涉及基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法及系统。

背景技术

下文对本发明涉及的现有技术进行简单的介绍，以便于理解本发明。

仪表着陆系统ILS

在我国民航空管系统中，仪表着陆系统ILS(Instrument Landing System)是“非目视”进近和着陆的标准助航系统。它为飞机提供对准跑道的航向信号和指导飞机下降的下滑道信号，再加上适当的距离指示信号，使飞机能在低的能见度和恶劣天气条件下借助这些仪表提供的信号指示就可以安全着陆。随着新技术和新器件在ILS上的应用，ILS所提供的精确导航信号使得全天候的着陆成为可能。

DDM

DDM：调制度差，用较大信号的调制度百分比减去较小信号的调制度百分比，再除以100。在ILS中，即是90Hz的总调制度和150Hz的总调制度的差值的。当对准跑道时，DDM＝0；偏离跑道时DDM大于或小于0。在下滑道左边和上面是90Hz占优，右边和下面是150Hz占优。如图1所示。DDM值的正负表示的是90Hz或150Hz占优。

SDM

SDM：调制度和。接收机收到的合成信号中90Hz和150Hz的调制度之和。

航道信号：给飞机进近和着陆时对准跑道中心线的信号。

下滑道信号：提供给飞机沿着一定角度下降的信号。

仪表着陆系统的空间信号质量一般由飞行校验测得，并由一系列参数进行表征。

飞行校验

飞行校验是指为保证飞行安全，使用装有专门校验设备的飞行校验飞机，按照飞行校验的有关规范，检查和评估各种导航、雷达、通信等设备的空间信号的质量及其容限，以及机场的进、离港飞行程序，并依据检查和评估的结果出具飞行校验报告的过程。

飞行校验基本原理为飞行中机载设备实际收到的信号与该点理论值比较，得出系统误差。每种设备的飞行校验都包含相应的科目与对应的参数。

飞行校验是机场开放和航路运行的最基本的前提之一，是保证通信、导航、雷达等设施设备符合航班正常运营要求的必要手段，是保障飞行安全和旅客生命、人民财产安全的重要环节。

仪表着陆系统飞行校验

为保障仪表着陆系统的正常运行，仪表着陆系统需要按照中国民用航空局相关规定定期进行飞行校验，飞行校验合格的仪表着陆系统才能正常开放给飞机使用。

一套仪表着陆系统一般包含航向信标台与下滑信标台，一次校验飞行中需要对两个台同时进行校验。

航向信标台飞行校验需要测试的参数包括航向道校直、航向道结构、航向道半宽度、航向道对称性等。

下滑信标台飞行校验需要测试的参数包括下滑角、下滑道结构、入口高度、下滑半宽度、对称性等。

机载数据

机载数据包含QAR，DAR等。

QAR是Quick access recorder的缩写，意为快速存取记录器。其记录容量为128MB，可连续记录时间达600h，可以同时采集数百个数据，涵盖了飞机飞行操纵品质监控的绝大部分参数。主要用于日常机务维护、飞行检查、性能监护及飞行品质监控等需要。具有不可循环记录，记录数据比FDR(黑匣子)多，不带保护装置，便于存取等特点。由FDIF法定软件独立完成数据采集不可客户定制。

DAR是Digital ACMS Recorder缩写，是飞行数据保存记录器的一种.可由用户通过ACMS软件独立完成数据采集与保存，各种细节可由航空公司客户化得到，从而获得相关设备的最佳输出教据。

FDIMU是Flight digital interface management unit的缩写，分两个子单元FDIU(Flight digital interface unit)和DMU(data management unit)，FDIU主要负责采集飞机各种设备组件的总线参数，然后将适航法定的参数发送至飞行记录器。DMU主要负责数据的管理和计算。ACMS是DMU中的软件。ACMS可处理数据和记录机载DAR数据。飞机航后FDIMU会将机载DAR数据发送至WQAR(Quick access recorder)，WQAR组件负责将数据通过手机无线网络发送至航空公司。

动态后处理差分定位(PPK)技术原理

PPK(post processed kinematic)技术，即动态后处理技术，是利用载波相位进行事后差分的GNSS定位技术。该技术利用进行同步观测的一台基准站接收机和至少一台流动接收机对卫星的载波相位观测量，事后在计算机中利用GNSS处理软件进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量值，确定接收机间厘米级相对位置，然后进行坐标转换得到流动站在地方坐标系中的坐标。PPK技术是RTK这种动态实时处理的定位技术的重要补充。

RTK技术作业距离远，但飞机在高空中无法接收到差分信号，这是因为差分信号是通过数据链传输的，在飞行过程中使用通讯基站的数据链是受限的。这时就可应用PPK技术进行测量，利用PPK技术，不需要数据通讯，作业半径可达300公里以上。

由于PPK技术是一种事后处理的定位技术，用户无需配备数据通信链，自然也无需考虑流动站能否接收到基准站播发的无线电信，观测更为方便，自由，可为飞机提供高精度的位置、速度、姿态解算。

在现有技术的专利文献CN108008434A公开具有低频仪表着陆系统定位信标异常检测的飞行控制系统及使用方法。提供一种用于在飞行器(102)着陆期间检测ILS定位信标信号中的异常的飞行控制模块(402)。飞行控制模块(402)包括通信接口(415)和耦连到所述通信接口的处理器(438)。通信接口(415)被配置为接收飞行器(102)的惯性数据、GPS数据以及ILS定位信标偏差(501)。处理器(438)被配置为基于惯性数据计算惯性定位信标偏差(535)并且基于GPS数据计算GPS定位信标偏差(606)。处理器(438)被配置为将ILS定位信标偏差(501)与惯性定位信标偏差(535)和GPS定位信标偏差(606)的平均值进行比较，以检测ILS定位信标偏差(501)中的低频异常。处理器(438)被配置为当检测到低频异常时，开始从基于ILS定位信标偏差(501)控制飞行器(102)到基于惯性定位信标偏差(535)控制飞行器(102)的转变。

上述专利文献CN108008434A公开的是实时在线检测ILS定位信标偏差中的低频异常。

专利文献CN103197682B公开无人机进场着陆下滑通道设计与下滑轨迹调整方法，属于飞行控制技术领域。本发明根据飞机的气动特性以及发动机特性，规划出满足着陆条件的下滑通道；然后根据机场的现场条件及实际需要，确定出合理的平飞高度以及飞机的进场下滑距离，通过改变飞机进场着陆平衡下滑段航迹倾角的方法实现对下滑距离和航迹倾角的调整，有效避开障碍物对飞机进场着陆的影响；最后采用轨迹延拓的方法得到飞机的动压、速度、迎角、升降舵偏角等参数沿轨迹的变化曲线，实现飞机的安全着陆。本发明给出了适用于一般五边航线平飞高度及下滑距离的调整方法，更加适合于具有障碍物影响着陆的情况，提高着陆安全性；设计和调整过程简单，便于应用。

上述专利文献CN103197682B公开无人机进场着陆的实时参数的控制。

如何在飞行着陆后，基于机载DAR数据对仪表着陆系统空间信号质量进行回放评估，也是本领域技术人员的研发方向。

发明内容

为此，本发明的目的之一在于使用机载DAR数据完成下滑台与航向台空间信号质量测试。

本发明的目的之二在于精确地测量和评估航空器着陆过程中航向道的弯曲和抖动情况。

本发明的目的之三在于精确地测量和评估航空器着陆过程中下滑道的抖动情况。

为此，本发明提出基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其中，所述仪表着陆系统为正在着陆过程中的航空器提供航道、下滑道和距离引导信息，从而使航空器能安全地降落到跑道上，所述仪表着陆系统包括航向台、下滑台和指点台，DAR是数字式ACMS记录仪，ACMS是飞行状态监控系统，机载DAR数据能够由航空公司通过ACMS软件模块独立完成数据采集与保存；

其特征在于，所述仪表着陆系统空间信号质量分析方法包括以下步骤：

数据获取步骤S1：在航空器通电工作状态，通过所述飞行状态监控系统ACMS软件的客户化数据获取程序模块实现获取所述机载DAR数据；

数据传送步骤S2：在航空器着陆停机状态，所述机载DAR数据通过无线网络传输至航空公司的地面服务器，并被分发至飞行数据译码工具译码工作站；

数据译码步骤S3：所述机载DAR数据由所述飞行数据译码工具译码，并被输出至机载DAR数据分析服务器；

提取轨迹步骤S4：从所述译码后的机载DAR数据中提取飞行轨迹数据；

确定跑道步骤S5：根据所述飞行轨迹数据确定降落机场与跑道方向；

提取航向数据步骤S6：从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM值、经纬度数据；

航向分析步骤S7：分析所述航向DDM值、经纬度数据，分析得出航向台空间信号质量；

提取下滑数据步骤S8：从所述译码后的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据；

下滑分析步骤S9：分析所述下滑DDM值、经纬度、高度数据，分析得出下滑台空间信号质量。

本发明还提出基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析系统，其中，所述仪表着陆系统为正在着陆过程中的航空器提供航道、下滑道和距离引导信息，从而使航空器能安全地降落到跑道上，所述仪表着陆系统包括航向台、下滑台和指点台，DAR是数字式ACMS记录仪，ACMS是飞行状态监控系统，机载DAR数据能够由航空公司通过ACMS软件模块独立完成数据采集与保存；

其特征在于，所述仪表着陆系统空间信号质量分析系统包括飞行状态监控系统ACMS软件模块、地面服务器、译码工作站、和机载DAR数据分析服务器；

所述飞行状态监控系统ACMS软件模块包括：

客户化数据获取程序模块：在航空器通电工作状态，通过所述客户化数据获取程序模块实现获取所述机载DAR数据，和

数据传送程序模块：在航空器着陆停机状态，所述数据传送模块通过无线网络将所述机载DAR数据传输至航空公司的所述地面服务器，并被分发至所述译码工作站；

所述译码工作站包括飞行数据译码工具，其中，所述机载DAR数据由所述飞行数据译码工具译码，并被输出至所述机载DAR数据分析服务器；

并且，所述机载DAR数据分析服务器包括：

提取轨迹程序模块：从所述译码后的机载DAR数据中提取飞行轨迹数据，

确定跑道程序模块：根据所述飞行轨迹数据确定降落机场与跑道方向，

提取航向数据程序模块：从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM值、经纬度数据，

航向分析程序模块：分析所述航向DDM值、经纬度数据，分析得出航向台空间信号质量，

提取下滑数据程序模块：从所述译码后的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据，和

下滑分析程序模块：分析所述下滑DDM值、经纬度、高度数据，分析得出下滑台空间信号质量。

根据本发明的其它技术方案，其还可以包括下文中描述的一个或多个技术特征。只要这样的技术特征的组合是可实施的，由此组成的新的技术方案都属于本发明的一部分。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：实现了快捷可靠的测量仪表着陆系统空间信号质量的评估，不仅节省成本而且提高效率。

附图说明

参照附图，本发明的特征、优点和特性通过下文的具体实施方式的描述得以更好的理解，附图中：

图1：现有技术中的DDM调制度差的示意图；

图2：本发明的基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法的一优选实施方式的示意性的流程图；

图3：本发明的基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法的步骤S1至步骤S3的优选实施方式的示意性的流程图；

图4：本发明的基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法的步骤S6至步骤S7的优选实施方式的示意性的流程图；

图5：本发明的基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法的步骤S8至步骤S9的优选实施方式的示意性的流程图；

图6：本发明的基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法的另一优选实施方式的示意性的流程图。

具体实施方式

在下文中，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，下文中描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，条件是组合的技术内容没有逻辑矛盾或错误。

在本文中，程序模块是指软件程序代码和执行所述代码的硬件的集合，换言之，程序模块的物理实体是能够执行程序代码的硬件集合例如CPU、内存、和硬盘等，而程序模块的数字信息体是指可执行的程序代码，也就是说程序模块包括物理实体和数字信息体。

技术现状：现在一般通过飞行校验获取仪表着陆系统空间信号质量，校验飞机按照规定的程序飞行固定的科目，通过飞行校验系统记录飞行过程中接收到的仪表着陆系统信号(主要包括航向DDM值，下滑DDM值等)与位置信息(经度，纬度，高度)，获取下滑及航向信标台的相关参数。

本发明使用机载DAR数据完成下滑台与航向台空间信号质量测试。民用航班落地后，会将整个飞行过程中的机载DAR数据通过数据链发回航空公司机载数据库系统，对机载DAR数据进行解码后可以获取航向DDM值，下滑DDM值，经纬度，高度等信息。由于机载数据中的经纬度为未差分GPS数据，经纬度存在2米左右的水平误差，该误差对分析航向台信号影响较小，可用于分析航向台空间信号质量；GPS高度数据存在5米左右的误差，经过PPK处理后可以将高度数据误差缩小到可以接受的范围，例如，30厘米以内，用于分析下滑台空间信号质量。本发明实现了快捷可靠的测量仪表着陆系统空间信号质量的方法，不仅节省成本而且提高效率。

分析前的基础工作

参照图3，机载DAR数据的获取通过飞机状态监控系统ACMS软件客户化编程实现，具体操作是将所需的参数记录在ACMS软件中的DAR数据帧中。机载DAR采集参数列表如下：

表一：ACMS软件中的DAR数据帧

然后将客户化的ACMS软件安装至飞机的飞行数据接口管理组件FDIMU中。当飞机通电时，机载DAR实时记录飞机总线的参数。飞机航后，机载DAR数据通过手机无线网络传输至航空公司的地面服务器。最后数据分发至飞行数据译码工具译码工作站。

机载DAR数据经飞行数据译码工具译码后可输出标准HDF5格式的文件，然后将HDF5格式文件输出至机载DAR数据分析服务器。作为计算仪表着陆系统空间信号质量的基础。

然后通过程序自动提取高精度经纬度位置信息，自动生成为KML文件，接着将KML文件加载到谷歌地球，KML文件中的飞机轨迹结合谷歌地球的机场卫星影像，可以分辨出飞机降落到了哪个机场以及哪条跑道。将飞机降落阶段的航向DDM数值、下滑DDM数值、经纬度、高度等信息提取出来。

航向台空间信号质量分析

参照图2、图4，根据跑道方向，在系统中输入该跑道的航向台经纬度，跑道经纬度即可以确定该航向台的理论航向角。对HDF5文件中提取得出该时刻的经纬度，航向DDM数值，该时刻的二维位置与航向台形成水平夹角，由于航向DDM数值与水平夹角成线性关系，可以根据航向DDM数据推算得出理想航向道上的DDM数值，该数据即为偏移误差。将多个偏移误差连接起来就形成了偏移误差曲线。该偏移误差曲线即为航向道结构。此项检查是为了精确的测量和评估航向道的弯曲和抖动情况。

航道校直的数据结论应建立在下列重要区域内：Ⅰ类，B点附近区域；Ⅱ类，B点到T点的区域；Ⅲ类，C点到D点的区域。利用机载数据的空间位置，结合航向道的理论构型及对实际航向偏移数据的记录，计算出航向偏移误差曲线，通过平均的方式对偏移误差曲线进行处理，获得可表征航向道的校直直线，该直线相对于理论航向道的偏移就是航道校直的结果。

利用机载数据精确的空间定位，通过计算航向道两侧航向偏移值为150μA位置所对应的角度，获得航道宽度及对称性数据。

下滑台空间信号质量分析

参照图2和图5，根据跑道方向，在系统中输入该跑道的下滑台经纬度，下滑台高度。对HDF5文件提取得出该行的经纬度，高度，下滑DDM数值。由于高度为未差分数据，误差较大，为减少误差，采用PPK算法对该位置数据进行事后差分，可以得到精度较高的三维数据。差分后的三维位置与下滑台形成垂直夹角，由于下滑DDM数值与垂直夹角成线性关系，标准下滑角下0.72度对应150微安，可以根据DDM数据推算得出该点理想下滑道上的DDM数值，该数据即为偏移误差。将多个偏移误差连接起来就形成了偏移误差曲线。该偏移误差曲线即为下滑道结构。

通过平均或拟合的方式对在A点与B点之间的下滑偏移误差曲线进行处理，获得可表征下滑道的直线，该直线与水平面的夹角即为下滑角。

通过对下滑偏移信号的记录以及对偏移误差曲线的计算，拟合出距跑道入1830m～300m(1n mile～0.16n mile)的最佳拟合直线，并计算出该最佳拟合直线向下延伸穿过跑道入口处时，相对于跑道入口的高度。

通过计算下滑道上、下两侧下滑偏移值为150μA位置所对应角度，获得下滑道半宽度及对称性数据。

将计算得到的这些仪表着陆系统的空间信号质量分析数据用图表显示，就能清楚地判断仪表着陆系统的信标台的设备质量精度，数据误差越小，表明仪表着陆系统的设备质量越高。

基于发明人上述技术构思，参照图2和图6，根据本发明基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法的第一实施方式，所述仪表着陆系统为正在着陆过程中的航空器提供航道、下滑道和距离引导信息，从而使航空器能安全地降落到跑道上，所述仪表着陆系统包括航向台、下滑台和指点台，DAR是数字式ACMS记录仪，ACMS是飞行状态监控系统，机载DAR数据能够由航空公司通过ACMS软件模块独立完成数据采集与保存。可以理解的是，仪表着陆系统空间信号是指仪表着陆系统的空间位置坐标信号，可以包括但不仅限于《航空无线电导航设备第1部分：仪表着陆系统(ILS)技术要求MH/T4006.1-1998》(本文简称为航空标准MHT4006)第3节所定义的全部或一部分位置信息，例如调制度差DDM、位移灵敏度(航向信标)、角位移灵敏度、仪表着陆系统下滑道、仪表着陆系统下滑角、仪表着陆系统下滑道扇区、仪表着陆系统半下道扇区等，还可以包括如上述表一所提到的空间位置坐标信息。本文的航向台对应于航空标准MHT4006定义的航向信标，下滑台对应于下滑信标，指点台对应于指点信标。飞行状态监控系统ACMS和数字式ACMS记录仪都是航空器上的自载系统，是航空器的一部分。飞行状态监控系统ACMS包括硬件和软件，而ACMS软件模块是指ACMS软件程序及执行所述程序的飞行状态监控系统的硬件。

所述仪表着陆系统空间信号质量分析方法包括以下步骤：

数据获取步骤S1：在航空器通电工作状态，通过所述飞行状态监控系统ACMS软件的客户化数据获取程序模块实现获取所述机载DAR数据。可以理解的是，航空器一旦上电开始工作，飞行状态监控系统就需要开始工作，当然，航空器处于不同的飞行阶段，可以由不同的自定义数据获取程序模块来完成数据采集与保存。在本文中，客户化数据获取程序模块是指航空公司自定义的采集与保存航空器着陆阶段的机载DAR数据的数据获取程序模块。所述客户化数据获取程序模块是ACMS软件模块的一部分。所述机载DAR数据例如是表一列出的DAR数据帧格式，可以理解的是，所述客户化数据获取程序模块可以将机载DAR数据直接存储为XML格式、JSON格式、EXCEL电子表格或者数据表格式等。

数据传送步骤S2：在航空器着陆停机状态，所述机载DAR数据通过无线网络传输至航空公司的地面服务器，并被分发至包括飞行数据译码工具的译码工作站。可以理解的是，航空公司在世界各大机场起降，与地面设施进行无线通信是切实可行和有效的，对于所述机载DAR数据这样的数字信息，大规模使用的公共移动通信网络是成本节约的有效数字通信方法，当然，使用机场的内部无线网络也是可行的。可选地，使用基于无线物联网的技术进行数字通讯也是可行的。为便于常年常日地进行分析，将所述机载DAR数据保存到航空公司的地面服务器中的数据库中也是可行的。译码工作站与地面服务器通讯连接，从地面服务器的数据库中获取机载DAR数据，再由飞行数据译码工具软件将其转换为适合于数据分析的格式。

数据译码步骤S3：所述机载DAR数据由所述飞行数据译码工具译码，并被输出至机载DAR数据分析服务器。可以理解的是，所述飞行数据译码工具可以是安装在所述译码工作站中的软件程序，依托于译码工作站中的硬件例如CPU、内存、硬盘来执行所述飞行数据译码工具软件。所述飞行数据译码工具例如将所述机载DAR数据的数据帧格式信息译码转换为标准HDF5格式，可选地，其它格式例如XML格式、JSON格式、EXCEL电子表格或者数据表格式都是可行的。

提取轨迹步骤S4：从所述译码后的机载DAR数据中提取飞行轨迹数据。可以理解的是，数据分析服务器上运行有数据分析软件程序，例如其中的提取轨迹程序模块完成飞行轨迹数据的读取。

确定跑道步骤S5：根据所述飞行轨迹数据确定降落机场与跑道方向。如上文所述，数据分析软件系统的确定跑道程序模块自动提取高精度经纬度位置信息，自动生成为KML文件，接着将KML文件加载到谷歌地球，KML文件中的飞机轨迹结合谷歌地球的机场卫星影像，可以分辨出飞机降落到了哪个机场以及哪条跑道。

提取航向数据步骤S6：从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM值、经纬度数据。可以理解的是，参照表一，数据分析软件系统的提取航向数据程序模块从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM值、经纬度数据。

航向分析步骤S7：分析所述航向DDM值、经纬度数据，分析得出航向台空间信号质量。可以理解的是，如上文所述，数据分析软件系统的航向分析程序模块基于所述航向DDM值、经纬度数据和航向台的理论航向角，计算出偏移误差曲线，达到了精确测量和评估航向道的弯曲和抖动的技术效果。

提取下滑数据步骤S8：从所述译码后的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据。按类似的方法，数据分析软件系统的提取下滑数据程序模块从所述HDF5格式的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据。

下滑分析步骤S9：分析所述下滑DDM值、经纬度、高度数据，分析得出下滑台空间信号质量。可以理解的是，如上文所述，数据分析软件系统的下滑分析程序模块根据上述数据计算出偏移误差曲线，从而评估下滑道半宽度及对称性。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中，步骤S1至S3是顺序执行的步骤，步骤S4至S5、步骤S6至S7、步骤S8至S9分别顺序执行，而步骤组S4-S5、步骤组S6-S7、步骤组S8-S9可以顺序执行，或者平行执行，或者任意顺序执行。

上述实施例基本达到了准确判断仪表着陆系统的信标台的设备质量精度的技术效果。

优选地，参照图2，如上文所述，在所述提取下滑数据步骤S8与所述下滑分析步骤S9之间包括以下步骤：

PPK处理步骤S10：对所述经纬度和高度数据进行PPK处理，得出高精度的高度数据。可以理解的是，PPK处理的简要说明参见背景技术部分，计算方法参见上文的发明构思部分。GPS高度数据存在5米左右的误差，经过PPK处理后可以将高度数据误差缩小到可以接受的范围，例如，30厘米以内。

优选地，在所述数据获取步骤S1中，所述客户化数据获取程序模块将所需的空间信号数据记录在所述ACMS软件中的DAR数据帧中，其中，所述客户化的ACMS软件被安装至所述航空器的飞行数据接口管理组件FDIMU中，所述空间信号数据包括GPS LATTITUDE、GPSLATTITUDE FINE、GPS LONGITUDE、GPS LONGITUDE FINE、GPS ALTITUDE、UTC、UTC FINE、UTCFINE FRACTIONS、LOCALIZER DEVIATION、GLIDE SLOPE DEVIATION。可以理解的是，可以理解的是，上述数据名称和格式只是一种实施方式，本领域技术人员显然可以变换数据名称和格式，但这样的无需创造性劳动的变换都应在本发明的保护范围之内。

优选地，在所述数据传送步骤S2中，所述无线网络是移动通讯网络。移动通讯网络例如中国移动、中电信，由于大规模商用，因此使用成本合理，快捷高效。

优选地，在所述数据译码步骤S3中，所述飞行数据译码工具译码输出标准HDF5格式的文件。可以理解的是，使用标准HDF5格式，软件程序的通用性高，因此可以降低产品和运营成本。

优选地，在所述提取轨迹步骤S4中，所述飞行轨迹数据是经纬度位置信息数据，其中，所述经纬度位置信息数据由经纬度提取程序模块从所述标准HDF5格式的文件中提取，并被保存为KML文件。可以理解的是，使用标准格式文件，软件程序的通用性高，因此可以降低产品和运营成本。

优选地，在所述确定跑道步骤S5中，将所述KML文件加载到谷歌地球，所述KML文件中的飞行轨迹数据结合所述谷歌地球的机场卫星影像，能够分辨出所述航空器降落的机场和跑道。可以理解的是，谷歌地球是全球使用的软件，通用性比较高。当然，在中国机场，使用百度地图、高德地图、或者北斗卫星地图也是可行的。

优选地，参照图4，在所述航向分析步骤S7中，包括以下子步骤：

数据过滤子步骤S71：从所述标准HDF5格式的文件中过滤出所述航空器的有效的航向DDM值、经纬度数据；

夹角计算子步骤S72：根据所述航向台的经纬度数据和所述航空器的经纬度数据计算所述航空器与所述航向台的水平夹角；

误差计算子步骤S73：根据所述水平夹角、所述航空器的航向DDM值、标准航向角，计算出标准航向道上的DDM数值，即所述航空器的航向偏移误差；

误差曲线子步骤S74：对每个数据纪录时刻，重复上述夹角计算子步骤S72和误差计算子步骤S73，得出多个航向偏移误差数据，将所述多个航向偏移误差数据连接起来就形成航向偏移误差曲线，所述航向偏移误差曲线即为航向道结构。

基于上述计算实例得到的航向偏移误差曲线能够清楚地展示仪表着陆系统的航向信标台的设备质量精度。

优选地，在所述下滑分析步骤S9中，包括以下子步骤：

数据过滤子步骤S91：从所述标准HDF5格式的文件中过滤出所述航空器的有效的下滑DDM值、经纬度、高度数据；

夹角计算子步骤S92：根据所述航空器的经纬度、高度数据，经过PPK处理，得到所述航空器的三维位置；根据所述下滑台的三维位置和所述航空器的三维位置计算所述航空器与所述下滑台的垂直夹角；

误差计算子步骤S93：根据所述垂直夹角、所述航空器的下滑DDM值、标准下滑角，计算出标准下滑道上的DDM数值，即所述航空器的下滑偏移误差；

误差曲线子步骤S94：对每个数据纪录时刻，重复上述夹角计算子步骤S92和误差计算子步骤S93，得出多个下滑偏移误差数据，将所述多个下滑偏移误差数据连接起来就形成下滑偏移误差曲线，所述下滑偏移误差曲线即为下滑道结构。

基于上述计算实例得到的航向偏移误差曲线能够清楚地展示仪表着陆系统的下滑信标台的设备质量精度。

为实施上述仪表着陆系统空间信号质量分析方法，基于现有技术，发明人设计出如下基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析系统。

根据本发明的基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析系统的一优选实施方式，所述仪表着陆系统为正在着陆过程中的航空器提供航道、下滑道和距离引导信息，从而使航空器能安全地降落到跑道上，所述仪表着陆系统包括航向台、下滑台和指点台，DAR是数字式ACMS记录仪，ACMS是飞行状态监控系统，机载DAR数据能够由航空公司通过ACMS软件模块独立完成数据采集与保存；

所述仪表着陆系统空间信号质量分析系统包括飞行状态监控系统ACMS软件模块、地面服务器、译码工作站、和机载DAR数据分析服务器；

所述飞行状态监控系统ACMS软件模块包括：客户化数据获取程序模块，其中，在航空器通电工作状态，通过所述客户化数据获取程序模块实现获取所述机载DAR数据；和数据传送程序模块，其中，在航空器着陆停机状态，所述数据传送模块通过无线网络将所述机载DAR数据传输至航空公司的所述地面服务器，并被分发至所述译码工作站。可以理解的是，所述飞行状态监控系统ACMS软件模块是航空器的一部分，在本文中，客户化数据获取程序模块程序模块是指软件程序代码和执行所述代码的硬件的集合，换言之，客户化数据获取程序模块的物理实体是能够执行程序代码的硬件集合例如CPU、内存、和硬盘等，而客户化数据获取程序模块的数字信息体是指可执行的程序代码，也就是说客户化数据获取程序模块包括物理实体和数字信息体。

所述译码工作站包括飞行数据译码工具，其中，所述机载DAR数据由所述飞行数据译码工具译码，并被输出至所述机载DAR数据分析服务器。可以理解的是，飞行数据译码工具是地面上的所述译码工作站中的软件系统。

并且，所述机载DAR数据分析服务器包括：提取轨迹程序模块，其中，从所述译码后的机载DAR数据中提取飞行轨迹数据；确定跑道程序模块，其中，根据所述飞行轨迹数据确定降落机场与跑道方向；提取航向数据程序模块，其中，从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM值、经纬度数据；航向分析程序模块，其中，分析所述航向DDM值、经纬度数据，分析得出航向台空间信号质量；提取下滑数据程序模块，其中，从所述译码后的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据；和下滑分析程序模块，其中，分析所述下滑DDM值、经纬度、高度数据，分析得出下滑台空间信号质量。可选的是，所述机载DAR数据分析服务器包括数据分析软件系统，而所述数据分析软件系统包括提取轨迹程序模块、确定跑道程序模块、提取航向数据程序模块、航向分析程序模块、提取下滑数据程序模块、和下滑分析程序模块。

优选地，所述仪表着陆系统空间信号质量分析系统还包括：

PPK处理模块：对所述经纬度和高度数据进行PPK处理，得出高精度的高度数据。

优选地，所述仪表着陆系统空间信号质量分析系统还包括：

所述客户化数据获取程序模块将所需的空间信号数据记录在所述ACMS软件中的DAR数据帧中，其中，所述客户化的ACMS软件被安装至所述航空器的飞行数据接口管理组件FDIMU中，所述空间信号数据包括GPS LATTITUDE、GPS LATTITUDE FINE、GPS LONGITUDE、GPS LONGITUDE FINE、GPS ALTITUDE、UTC、UTC FINE、UTC FINE FRACTIONS、LOCALIZERDEVIATION、GLIDE SLOPE DEVIATION。

优选地，所述仪表着陆系统空间信号质量分析系统还包括：

所述飞行数据译码工具译码输出标准HDF5格式的文件。

优选地，所述航向分析程序模块还包括：

航向数据过滤子模块：从所述标准HDF5格式的文件中过滤出所述航空器的有效的航向DDM值、经纬度数据；

航向夹角计算子模块：根据所述航向台的经纬度数据和所述航空器的经纬度数据计算所述航空器与所述航向台的水平夹角；

航向误差计算子模块：根据所述水平夹角、所述航空器的航向DDM值、标准航向角，计算出标准航向道上的DDM数值，即所述航空器的航向偏移误差；

航向误差曲线子模块：对每个数据纪录时刻，重复调用上述航向夹角计算子模块和航向误差计算子模块，得出多个航向偏移误差数据，将所述多个航向偏移误差数据连接起来就形成航向偏移误差曲线，所述航向偏移误差曲线即为航向道结构。

优选地，所述下滑分析模块包括：

下滑数据过滤子模块：从所述标准HDF5格式的文件中过滤出所述航空器的有效的下滑DDM值、经纬度、高度数据；

下滑夹角计算子模块：根据所述航空器的经纬度、高度数据，经过PPK处理，得到所述航空器的三维位置；根据所述下滑台的三维位置和所述航空器的三维位置计算所述航空器与所述下滑台的垂直夹角；

下滑误差计算子模块：根据所述垂直夹角、所述航空器的下滑DDM值、标准下滑角，计算出标准下滑道上的DDM数值，即所述航空器的下滑偏移误差；

下滑误差曲线子模块：对每个数据纪录时刻，重复调用上述下滑夹角计算子模块和下滑误差计算子模块，得出多个下滑偏移误差数据，将所述多个下滑偏移误差数据连接起来就形成下滑偏移误差曲线，所述下滑偏移误差曲线即为下滑道结构。

上述基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析系统达到了准确地展示仪表着陆系统的航向信标台的设备质量精度的技术效果。

以上详细描述了本发明创造的优选的或具体的实施例。应当理解，本领域的技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明创造的设计构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明创造的设计构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明创造的范围之内和/或由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其中，所述仪表着陆系统为正在着陆过程中的航空器提供航道、下滑道和距离引导信息，从而使航空器能安全地降落到跑道上，所述仪表着陆系统包括航向台、下滑台和指点台，DAR是数字式ACMS记录仪，ACMS是飞行状态监控系统，机载DAR数据能够由航空公司通过ACMS软件模块独立完成数据采集与保存；

其特征在于，所述仪表着陆系统空间信号质量分析方法包括以下步骤：

数据获取步骤S1：在航空器通电工作状态，通过所述飞行状态监控系统ACMS软件的客户化数据获取程序模块实现获取所述机载DAR数据；

数据传送步骤S2：在航空器着陆停机状态，所述机载DAR数据通过无线网络传输至航空公司的地面服务器，并被分发至包括飞行数据译码工具的译码工作站；

数据译码步骤S3：所述机载DAR数据由所述飞行数据译码工具译码，并被输出至机载DAR数据分析服务器；

提取轨迹步骤S4：从所述译码后的机载DAR数据中提取飞行轨迹数据；

确定跑道步骤S5：根据所述飞行轨迹数据确定降落机场与跑道方向；

提取航向数据步骤S6：从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM值、经纬度数据；

航向分析步骤S7：分析所述航向DDM值、经纬度数据，分析得出航向台空间信号质量；

提取下滑数据步骤S8：从所述译码后的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据；

下滑分析步骤S9：分析所述下滑DDM值、经纬度、高度数据，分析得出下滑台空间信号质量；

在所述航向分析步骤S7中，包括以下子步骤：

数据过滤子步骤S71：从标准HDF5格式的文件中过滤出所述航空器的有效的航向DDM值、经纬度数据；

夹角计算子步骤S72：根据所述航向台的经纬度数据和所述航空器的经纬度数据计算所述航空器与所述航向台的水平夹角；

误差计算子步骤S73：根据所述水平夹角、所述航空器的航向DDM值、标准航向角，计算出标准航向道上的DDM数值，即所述航空器的航向偏移误差；

误差曲线子步骤S74：对每个数据纪录时刻，重复上述夹角计算子步骤S72和误差计算子步骤S73，得出多个航向偏移误差数据，将所述多个航向偏移误差数据连接起来就形成航向偏移误差曲线，所述航向偏移误差曲线即为航向道结构；

在所述下滑分析步骤S9中，包括以下子步骤：

数据过滤子步骤S91：从所述标准HDF5格式的文件中过滤出所述航空器的有效的下滑DDM值、经纬度、高度数据；

夹角计算子步骤S92：根据所述航空器的经纬度、高度数据，经过PPK处理，得到所述航空器的三维位置；根据所述下滑台的三维位置和所述航空器的三维位置计算所述航空器与所述下滑台的垂直夹角；

误差计算子步骤S93：根据所述垂直夹角、所述航空器的下滑DDM值、标准下滑角，计算出标准下滑道上的DDM数值，即所述航空器的下滑偏移误差；

误差曲线子步骤S94：对每个数据纪录时刻，重复上述夹角计算子步骤S92和误差计算子步骤S93，得出多个下滑偏移误差数据，将所述多个下滑偏移误差数据连接起来就形成下滑偏移误差曲线，所述下滑偏移误差曲线即为下滑道结构。

2.根据权利要求1所述的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其特征在于：在所述提取下滑数据步骤S8与所述下滑分析步骤S9之间包括以下步骤：

PPK处理步骤S10：对所述经纬度和高度数据进行PPK处理，得出高精度的高度数据。

3.根据权利要求1所述的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其特征在于：在所述数据获取步骤S1中，所述客户化数据获取程序模块将所需的空间信号数据记录在所述ACMS软件中的DAR数据帧中，其中，所述客户化的ACMS软件被安装至所述航空器的飞行数据接口管理组件FDIMU中，所述空间信号数据包括GPS LATTITUDE、GPS LATTITUDE FINE、GPSLONGITUDE、GPS LONGITUDE FINE、GPS ALTITUDE、UTC、UTC FINE、UTC FINE FRACTIONS、LOCALIZER DEVIATION、GLIDE SLOPE DEVIATION。

4.根据权利要求1所述的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其特征在于：在所述数据传送步骤S2中，所述无线网络是移动通讯网络。

5.根据权利要求1所述的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其特征在于：在所述数据译码步骤S3中，所述飞行数据译码工具译码输出标准HDF5格式的文件。

6.根据权利要求5所述的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其特征在于：在所述提取轨迹步骤S4中，所述飞行轨迹数据是经纬度位置信息数据，其中，所述经纬度位置信息数据由经纬度提取程序模块从所述标准HDF5格式的文件中提取，并被保存为KML文件。

7.根据权利要求6所述的仪表着陆系统空间信号质量分析方法，其特征在于：在所述确定跑道步骤S5中，将所述KML文件加载到谷歌地球，所述KML文件中的飞行轨迹数据结合所述谷歌地球的机场卫星影像，能够分辨出所述航空器降落的机场和跑道。

8.基于机载DAR数据的仪表着陆系统空间信号质量分析系统，其中，所述仪表着陆系统为正在着陆过程中的航空器提供航道、下滑道和距离引导信息，从而使航空器能安全地降落到跑道上，所述仪表着陆系统包括航向台、下滑台和指点台，DAR是数字式ACMS记录仪，ACMS是飞行状态监控系统，机载DAR数据能够由航空公司通过ACMS软件模块独立完成数据采集与保存；

其特征在于，所述仪表着陆系统空间信号质量分析系统包括飞行状态监控系统ACMS软件模块、地面服务器、译码工作站、和机载DAR数据分析服务器；

所述飞行状态监控系统ACMS软件模块包括：

客户化数据获取程序模块：在航空器通电工作状态，通过所述客户化数据获取程序模块实现获取所述机载DAR数据，和

数据传送程序模块：在航空器着陆停机状态，所述数据传送模块通过无线网络将所述机载DAR数据传输至航空公司的所述地面服务器，并被分发至所述译码工作站；

所述译码工作站包括飞行数据译码工具，其中，所述机载DAR数据由所述飞行数据译码工具译码，并被输出至所述机载DAR数据分析服务器；

并且，所述机载DAR数据分析服务器包括：

提取轨迹程序模块：从所述译码后的机载DAR数据中提取飞行轨迹数据，

确定跑道程序模块：根据所述飞行轨迹数据确定降落机场与跑道方向，

提取航向数据程序模块：从所述译码后的机载DAR数据中提取航向DDM 值、经纬度数据，

航向分析程序模块：分析所述航向DDM值、经纬度数据，分析得出航向台空间信号质量，

提取下滑数据程序模块：从所述译码后的机载DAR数据中提取下滑DDM值、经纬度、高度数据，和

下滑分析程序模块：分析所述下滑DDM值、经纬度、高度数据，分析得出下滑台空间信号质量。

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