CN109323692B - 一种基于ins/ra组合导航的着陆指引方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于INS/RA组合导航的着陆指引方法,利用飞机航电设备的惯性导航系统测量飞机即时位置经纬度、通过无线电高度表测量飞机高度,在结合已知机场跑道参数,经计算获得飞机进场的指引数据,即得飞机相对机场的几何关系进而实现引导飞行员着陆,能够在复杂环境下辅助飞行员实现目视着陆,有效消除以往飞行员依靠经验和塔台指挥着陆的弊端,具有非常高的着陆自主性和效率。
Description
技术领域
本发明涉及综合导航技术领域,尤其涉及一种基于INS/RA组合导航的着陆指引方法。
背景技术
目前飞机的进场着陆常见的导航定位方式主要有目视和几何定位两种,目视定位着陆主要依赖飞行员的经验对着陆状态进行主观判断,这种进场着陆方式对飞行员的技术、经验和心理素质都提出了较高要求,尤其是在不利的气象条件下,危险系数较高;几何定位主要是以进场机场作为基准,对飞机相对于机场的位置进行确定,此种方式使用地面无线电导航台,结合飞机上的无线电导航设备对飞机进行定位和引导,这种使用外部测量信号产生飞机着陆的引导指示能够提高飞机着陆的安全系数,但该方式需要着陆机场具备相关的路基引导设备,如仪表、微波着陆,同时要求机场与机上的航电设备都必须具备相应条件才能使用,条件较为苛刻,成本也较高。
目前有部分着陆机场或飞机不具备相关的无线电导航设备,需要飞行员目视定位着陆,在飞行员目视着陆过程中,尤其在不利的气象条件下,亟待提高飞行员目视着陆过程的安全性。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于INS/RA组合导航的着陆指引方法,以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种基于INS/RA组合导航的着陆指引方法,利用飞机航电设备的惯性导航系统测量飞机即时位置经纬度、通过无线电高度表测量飞机高度,在结合已知机场跑道参数,经计算获得飞机进场的指引数据,即得飞机相对机场的几何关系进而实现引导飞行员着陆,具体步骤如下:
1)通过飞机航电设备的惯性导航系统测量飞机即时位置经度lonA、纬度 latA,通过无线电高度表测量飞机高度h;
2)提取机场跑道参数,机场跑道参数包括跑道着陆点经度lonB、跑道着陆点纬度latB、跑道长度L、机场跑道的预置航道δ、机场下滑道α、机场磁差δ′;
3)根据步骤1)与步骤2)所获得的参数数据,计算飞机着陆时的方位偏差:
假设:A为飞机即时位置在地面的垂直投影,B为机场跑道的着陆点,η为AB连线与真北的夹角,θ为机场跑道与真北夹角(即机场预置航向δ+ 机场磁差δ′);
已知A、B两点的经纬度,计算AB连线与真北的夹角η:
a)计算AB连线在北向的投影
Xte=(Rearth×(1-Eearth×sin2(latB))+HB)
×(cos(latA)×sin(latB)-sin(latA)×cos(latB)×cos(lonB-lonA)) (1)
b)计算AB连线在东向的投影
Zte=(Rearth×(1-Eearth×sin2(latB))+HB)×(cos(latB)×sin(lonB-lonA)) (2)
c)AB连线与真北夹角
1°若在北向投影Xte>0
2°若在北向投影Xte<0且东向投影Zte≥0
3°若在北向投影Xte<0且东向投影Zte<0
4°若在北向投影Xte=0且东向投影Zte=0
η=0i (6)
5°若在北向投影Xte=0且东向投影Zte>0
6°若在北向投影Xte=0且东向投影Zte<0
ε即为当前飞机偏差跑道的夹角,在目视着陆方式下的方位偏差指引根据ε在显示器进行显示:
ε=η-θ=η-(δ+δ’) (9)
4)计算飞机着陆时的下滑偏差
如图1所示,h取无线电高度,β即为飞机的下滑角:
计算A、B两点之间的距离DAB:
①计算即时位置公用因子
②计算飞机即时位置A对应海平面位置在球面坐标中的X、Y、Z值
XA=(Rearth×FA+HA)×sin(latA)
YA=(Rearrh×FA+HA)×cos(latA)×cos(lonA)
ZA=(Rearth×FA+HA)×cos(latA)×sin(lonA) (12)
③计算机场着陆点位置B对应海平面位置在球面坐标中的X、Y、Z值
XB=(Rearth×FB+HB)×sin(latB)
YB=(Rearth×FB+HB)×cos(latB)×cos(lonB)
ZB=(Rsarth×FB+HB)×cos(latB)×sin(lonB) (13)
④计算A、B之间距离
在目视着陆方式下,下滑偏差指引根据β与机场预置下滑道α的偏差λ进行显示:
5)计算逆向着陆的方位、下滑偏差,机场的实际航向需根据加载的预置航向进行计算,机场跑道着陆点B的经纬度通过加载的跑道着陆点经度lonB、跑道着陆点纬度latB及跑道长度L进行计算,具体计算如下:
i)方位指引
根据式(9)ε=η-θ'进行方位指引(θ'为机场反向着陆时的航道方向):
θ'=机场预置航向δ+磁差δ'+180°
ii)下滑指引
其中,B'为跑道反向着陆的着陆点,已知B点经纬度,B、B'两点之间的距离与方位,B'经纬度根据机场跑道着陆点B以及机场跑道长度L计算:
I)计算因子
II)计算B'纬度
III)计算B'经度
6)将飞机着陆时的方位偏差与下滑偏差映射在飞机显示器上,指引飞行员操纵飞机按照预定的路线进行着陆;
有益效果:本发明利用飞机航电设备的惯性导航系统结合已知机场跑道参数,通过计算获得飞机进场的指引数据,即得飞机相对机场的几何关系进而实现引导飞行员着陆,能够在复杂环境下辅助飞行员实现目视着陆,有效消除以往飞行员依靠经验和塔台指挥着陆的弊端,具有非常高的着陆自主性和效率。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的引导原理示意图。
图2是本发明的较佳实施例中的方位偏差与下滑偏差在显示器上的映射图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
一种基于INS/RA组合导航的着陆指引方法,利用飞机航电设备的惯性导航系统(INS)测量飞机即时位置经纬度、无线电高度表(RA)测量飞机高度,在结合已知的机场跑道参数(飞机着陆点经纬度、跑道长度、机场跑道的预置航道、下滑道等),经过计算获得飞机进场的指引数据,即得飞机相对机场的几何关系进而实现引导飞行员着陆,具体步骤如下:
1)通过飞机航电设备的惯性导航系统测量飞机即时位置经纬度(lonA、 latA)、通过无线电高度表测量飞机高度h;
2)提取机场跑道参数,机场跑道参数包括跑道着陆点经纬度(lonB、latB)、跑道长度L、机场跑道的预置航道δ、机场下滑道α、机场磁差δ′;
3)根据步骤1)与步骤2)所获得的参数数据,计算飞机着陆时的方位偏差:
如图1所示,A为飞机即时位置在地面的垂直投影,B为机场跑道的着陆点,η为AB连线与真北的夹角,θ为机场跑道与真北夹角(即机场预置航向δ+机场磁差δ′);
已知A、B两点的经纬度,计算AB连线与真北的夹角η:
a)计算AB连线在北向的投影
Xte=(Rearth×(1-Eearth×sin2(latB))+HB)
×(cos(latA)×sin(latB)-sin(latA)×cos(latB)×cos(lonB-lonA)) (1)
b)计算AB连线在东向的投影
Zte=(Rearth×(1-Eearth×sin2(latB))+HB)×(cos(latB)×sin(lonB-lonA)) (2)
c)AB连线与真北夹角
1°若在北向投影Xte>0
2°若在北向投影Xte<0且东向投影Zte≥0
3°若在北向投影Xte<0且东向投影Zte<0
4°若在北向投影Xte=0且东向投影Zte=0
η=0; (6)
5°若在北向投影Xte=0且东向投影Zte>0
6°若在北向投影Xte=0且东向投影Zte<0
ε即为当前飞机偏差跑道的夹角,在目视着陆方式下的方位偏差指引根据ε在显示器进行显示:
ε=η-θ=η-(δ+δ’) (9)
4)计算飞机着陆时的下滑偏差
如图1所示,h取无线电高度,β即为飞机的下滑角:
计算A、B两点之间的距离DAB:
①计算即时位置公用因子
②计算飞机即时位置A对应海平面位置在球面坐标中的X、Y、Z值
XA=(Rearth×FA+HA)×sin(latA)
YA=(Rearth×FA+HA)×cos(latA)×cos(lonA)
ZA=(Rearth×FA+HA)×cos(latA)×sin(lonA) (12)
③计算机场着陆点位置B对应海平面位置在球面坐标中的X、Y、Z值
XB=(Rearth×FB+HB)×sin(latB)
YB=(Rearth×FB+HB)×cos(latB)×cos(lonB)
ZB=(Rearth×FB+HB)×cos(latB)×sin(lonB) (13)
④计算A、B之间距离
在目视着陆方式下,下滑偏差指引根据β与机场预置下滑道α的偏差λ进行显示:
5)计算逆向着陆的方位、下滑偏差
机场的实际航向需根据加载的预置航向进行计算,机场跑道着陆点B的经纬度也需通过加载的着陆经纬度(lonB、latB)和跑道长度L进行计算,具体计算如下:
i)方位指引
根据式(9)ε=η-θ′进行方位指引(θ′为机场反向着陆时的航道方向):
θ'=机场预置航向δ+磁差δ'+180°
ii)下滑指引
其中,B'为跑道反向着陆的着陆点,已知B点经纬度,B、B'两点之间的距离与方位,B'经纬度根据机场跑道着陆点B以及机场跑道长度L计算:
I)计算因子
II)计算B'纬度
III)计算B'经度
6)将飞机着陆时的方位偏差与下滑偏差映射在飞机显示器上,如图2所示,指引飞行员操纵飞机按照预定的路线进行着陆;
在上述式(1)~(18)中,Eearth为地球曲率,Rearth为地球半径,lonA为A点经度,latA为A点纬度,HA为A点绝对气压高度,lonB为B点经度,latB为B点纬度,HB为B点绝对气压高度,γ为机场跑道与真北的夹角∈(-π,π]。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种基于 INS/RA 组合导航的着陆指引方法,其特征在于,利用飞机航电设备的惯性导航系统测量飞机即时位置经纬度、通过无线电高度表测量飞机高度,再结合已知机场跑道参数,经计算获得飞机进场的指引数据,即得飞机相对机场的几何关系进而实现引导飞行员着陆,具体步骤如下:
3)根据步骤1)与步骤2)所获得的参数数据,计算飞机着陆时的方位偏差:
假设:A为飞机即时位置在地面的垂直投影,B为机场跑道的着陆点,η为AB连线与真北的夹角,θ为机场跑道与真北夹角;
已知A、B两点的经纬度,计算AB连线与真北的夹角η:
a)计算AB连线在北向的投影
b)计算AB连线在东向的投影
c)AB连线与真北夹角
ε即为当前飞机偏差跑道的夹角,在目视着陆方式下的方位偏差指引根据ε在显示器进行显示:
ε=η-θ=η-(δ+δ') (9)
4)根据步骤1)与步骤2)所获得的参数数据,计算飞机着陆时的下滑偏差;
6)将步骤3)中获得的飞机着陆时的方位偏差与步骤4)中获得飞机着陆时的下滑偏差映射在飞机显示器上,指引飞行员操纵飞机按照预定的路线进行着陆。
2.根据权利要求1所述的一种基于 INS/RA 组合导航的着陆指引方法,其特征在于,步骤4)中,飞机着陆时的下滑偏差计算如下:
h取无线电高度,β即为飞机的下滑角:
①计算即时位置公用因子
②计算飞机即时位置A对应海平面位置在球面坐标中的X、Y、Z值
③计算机场着陆点位置B对应海平面位置在球面坐标中的X、Y、Z值
④计算A、B之间距离
在目视着陆方式下,下滑偏差指引根据β与机场预置下滑道α的偏差λ进行显示:
3.根据权利要求1所述的一种基于 INS/RA 组合导航的着陆指引方法,其特征在于,步骤5)中,逆向着陆的方位、下滑偏差具体计算如下:
i)方位指引
根据式(9)ε=η-θ'进行方位指引
θ'=机场跑道的预置航道δ+磁差δ'+180°
ii)下滑指引
其中,B'为跑道反向着陆的着陆点,已知B点经纬度,B、B'两点之间的距离与方位,B'经纬度根据机场跑道着陆点B以及机场跑道长度L计算:
I)计算因子
II)计算B'纬度
III)计算B'经度
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CN111006659A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-14 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种具备多导航源信息融合功能的导航系统 |
CN112904895B (zh) * | 2021-01-20 | 2023-05-12 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 基于图像的飞机引导方法、装置 |
CN114493207B (zh) * | 2022-01-14 | 2022-12-30 | 山东航空股份有限公司 | 基于qar数据的起飞与降落跑道快速识别方法及系统 |
CN114898596B (zh) * | 2022-04-15 | 2024-08-02 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种基于跑道正反向接地点的精确返航引导方法及系统 |
CN114898597A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-12 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种目视航线导航方法及系统 |
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CN117171500B (zh) * | 2023-09-12 | 2024-04-26 | 海鹰航空通用装备有限责任公司 | 一种无人机着陆辅助显示方法和系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101944295A (zh) * | 2010-09-08 | 2011-01-12 | 北京航空航天大学 | 一种无人机起落航线编排方法 |
CN201800923U (zh) * | 2010-08-26 | 2011-04-20 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 自动式飞机航向/下滑系统模拟信号检测装置 |
CN102980573A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-20 | 中国航空工业集团公司第六三一研究所 | 通用飞机着陆径向线导航方法 |
CN103782248A (zh) * | 2011-09-08 | 2014-05-07 | 波音公司 | 持续定位器捕捉 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201800923U (zh) * | 2010-08-26 | 2011-04-20 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 自动式飞机航向/下滑系统模拟信号检测装置 |
CN101944295A (zh) * | 2010-09-08 | 2011-01-12 | 北京航空航天大学 | 一种无人机起落航线编排方法 |
CN103782248A (zh) * | 2011-09-08 | 2014-05-07 | 波音公司 | 持续定位器捕捉 |
CN102980573A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-20 | 中国航空工业集团公司第六三一研究所 | 通用飞机着陆径向线导航方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
"FLIR/INS/RA Integrated Landing Guidance for Landing on Aircraft Carrier";Zhenxing Ding;《International Journal of Advanced Robotic Systems》;20151231;正文第1-8页 * |
"惯性/DGPS精密进场着陆引导系统";李四海;《中国惯性技术学报》;20000331;第8卷(第1期);正文第16-20页 * |
"机载无线电导航仿真系统设计与实现";司聿宣;《宇航计测技术》;20120630;第32卷(第3期);正文第8-12页 * |
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