CN109613929A - 一种航班精密进近与着陆方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种航班精密进近与着陆方法及系统,方法包括:进行机场周边区域测绘与拍摄,构建VR设备的三维虚拟现实场景;GNSS差分基准站实时将差分数据通过广播的形式发送给飞机上的差分数据接收机;机载GNSS导航接收机获取实时定位导航数据,及同差分数据接收机接收的差分数据实时汇总,计算出飞机的实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位,融入构建的VR设备三维虚拟现实场景,进行场景匹配;在飞机在进场过程中,观察和实时调整飞机的高程、飞行速度以及姿态方位,完成飞机的精密进近与安全着陆。本发明可实现在任意能见度情况下的飞机精密进近与着陆,达到精确测控,完成民航组织的三类盲降。

Description

一种航班精密进近与着陆方法及系统
技术领域
本发明属于航空运输管控技术领域,涉及一种航班精密进近与着陆方法及系统。
背景技术
飞机的进近与着陆过程是整个飞行过程中最难也是最关键的一个环节,对天气情况和驾驶员的综合技术水平要求比较高,现代商业航空运输主要是以大型客机为主来进行的,大型客机主要体现在飞机吨位大、速度大、安全责任大,因此有一种安全可行的辅助着陆系统来减轻飞行员的操作负荷,提高飞行的安全性是必要的。而且由于天气的能见度问题,这种系统对航班运输的经济性和安全性也是至关重要的,现有的仪表着陆系统在一定程度上缓解了上述问题,但仍无法有效满足民航组织的三类盲降标准。
近年来,每当大雾或雾霾天气来临,由于能见度低下的问题,不能正常起飞降落,往往导致出现大面积航班延误的情况,相关报道屡见不鲜,给国民经济造成了巨大的损失,目前为止尚未有有效途径或方法解决恶劣天气下飞机进近与着陆问题。
发明内容
发明所要解决的课题是,近年来由于遭受严重雾霾天气的影响,飞机在能见度较低的情况下无法正常起飞和降落,导致航班经常出现大批量延误或被迫取消的现象。本发明主要为解决民航组织规定的三类盲降标准下飞机的安全可靠进近与着陆问题而提出。本发明提出一种航班精密进近与着陆方法及系统,是基于虚拟现实和差分导航技术来引导和实现飞机的可靠安全进近与着陆的。
用于解决课题的技术手段是,本发明提出一种航班精密进近与着陆方法,包括以下步骤:
步骤1、进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄,并据此构建VR设备的三维虚拟现实场景;
步骤2、在机场所在区域设置一个GNSS差分基准站,飞机上安装若干台机载GNSS导航接收机和一台差分数据接收机;
步骤3、机场利用GNSS差分基准站实时将差分数据通过广播的形式发送给飞机上的差分数据接收机;
步骤4、飞机利用机载GNSS导航接收机获取实时定位导航数据,及根据差分数据接收机接收的差分数据实时汇总,计算出飞机的实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位;
步骤5、将计算出的飞机实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位融入构建的VR设备三维虚拟现实场景,进行场景匹配;
步骤6、在飞机在进场过程中,VR设备根据匹配的三维虚拟现实场景观察飞机在其中的飞行状态,实时调整飞机的高程、飞行速度以及姿态方位,完成飞机的精密进近与安全着陆。
进一步地,作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤1中通过无人机或遥感卫星进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄。
进一步地,作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤4还包括对飞机根据差分数据接收机接收的差分数据进行误差修正。
本发明提出的一种航班精密进近与着陆系统,包括:
数据采集设备,用于进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄,并据此构建VR设备的三维虚拟现实场景;
设置在机场所在区域的GNSS差分基准站,用于实时获取机场所在区域的差分数据并通过广播的形式发送;
飞机上安装若干台机载GNSS导航接收机和一台差分数据接收机、数据处理单元、VR设备、飞行控制单元;所述机载GNSS导航接收机,用于获取实时定位导航数据;所述差分数据接收机,用于接收GNSS差分基准站发送的差分数据;所述数据处理单元,用于将获取的实时定位导航数据和接收的差分数据实时汇总,计算出飞机的实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位;所述VR设备,用于将数据处理单元计算出的飞机实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位融入构建的VR设备三维虚拟现实场景,进行场景匹配,及在飞机在进场过程中根据匹配的三维虚拟现实场景观察飞机在其中的飞行状态,并通过飞行控制单元实时调整飞机的高程、飞行速度以及姿态方位,完成飞机的精密进近与安全着陆。
进一步地,作为本发明的一种优选技术方案,数据采集设备采用无人机或遥感卫星进行测绘与拍摄。
发明效果为:
本发明的航班精密进近与着陆方法及系统,通过虚拟现实技术可以实现在任意能见度情况下的飞机精密进近与着陆。现有的技术在一定程度上辅助了飞机的进近与着陆过程,提高了飞行的安全性,但在应对雾霾等恶劣天气能见度较低的情况下,却无法发挥其效力。本发明提出的方法与系统,将多项技术进行有机融合可以很好的解决上述问题,而且从技术成熟度上来说,具有可操作性。
因此,与现有技术相比本发明存在的优点有:
(1)本发明随着我国北斗导航系统的不断更新完善,定位和导航精度将会进一步提升;
(2)本发明在飞机上安装两到三台导航接收机以及差分技术可实现对飞机姿态和方位的精确测控;
(3)通过地基差分增强技术,将相关误差改正量实时发送给飞机进行误差修正,可实现厘米级导航定位;
(4)以3D电子地图、AR/VR产品为代表的三维虚拟现实技术正在蓬勃发展,并在众多领域得到实际应用,技术实现相对成熟,因此运用到本发明总可以实现高精度的虚拟模拟。
附图说明
图1为本发明航班精密进近与着陆系统的结构示意图。
图2为本发明中飞机内部的连接示意图。
图3为本发明航班精密进近与着陆方法的流程示意图。
具体实施方式
以下,基于附图针对本发明进行详细地说明。
如图1所示,本发明设计了一种航班精密进近与着陆系统,该系统主要包括:数据采集设备、GNSS差分基准站、飞机上安装的若干台机载GNSS导航接收机和一台差分数据接收机、数据处理单元、VR设备、飞行控制单元。
具体地,所述数据采集设备,用于通过采用无人机或遥感卫星进行测绘与拍摄,进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄,并据此构建VR设备的三维虚拟现实场景;
GNSS差分基准站设置在机场所在区域,用于实时获取机场所在区域的差分数据并通过广播的形式发送;
本实施例中,如图1所示,在飞机上安装两到三台机载GNSS导航接收机,即点1、点2、点3分别表示位于机身上方、机翼一侧上方、机翼另一侧上方的GNSS导航接收机;及点4表示GNSS差分数据接收机,位于机身下方,通过差分技术可实现对飞机姿态和方位的精确测控。
如图2所示,所述各机载GNSS导航接收机和差分数据接收机分别连接至数据处理单元,数据处理单元连接VR设备。所述机载GNSS导航接收机,用于获取实时定位导航数据;所述差分数据接收机,用于接收GNSS差分基准站发送的差分数据;所述数据处理单元,用于将获取的实时定位导航数据和接收的差分数据实时汇总,计算出飞机的实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位;所述VR设备,用于将数据处理单元计算出的飞机实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位融入构建的VR设备三维虚拟现实场景,进行场景匹配,及在飞机在进场过程中根据匹配的三维虚拟现实场景观察飞机在其中的飞行状态,并通过飞行控制单元实时调整飞机的高程、飞行速度以及姿态方位,完成飞机的精密进近与安全着陆。
在上述系统基础上,本发明提出了一种航班精密进近与着陆方法,如图3所示,该方法主要包括以下步骤:
步骤1、首先,通过无人机或遥感卫星等多种手段进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄,并进行高精度建模,据此构建VR设备的三维虚拟现实场景,操作人员通过VR设备可以很直观地看到生动逼真的城市街道景观。
步骤2、在机场所在区域设置一个GNSS差分基准站,飞机上安装若干台机载GNSS导航接收机和一台差分数据接收机。
步骤3、机场利用GNSS差分基准站实时将差分数据通过广播的形式发送给飞机上的差分数据接收机。
步骤4、飞机的数据处理单元利用机载GNSS导航接收机获取实时定位导航数据,及根据差分数据接收机接收的差分数据实时汇总,进行相应的计算可以精确计算出飞机的实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位,从而实现飞机的厘米级导航定位以及飞行姿态精确测定。
其中,飞机的数据处理单元可根据差分数据接收机接收的差分数据进行误差修正,通过地基差分增强技术,GNSS差分基准站将相关误差改正量实时发送给飞机进行误差修正,可实现厘米级导航定位。
步骤5、飞机的数据处理单元将计算出的飞机实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位融入构建的VR设备的三维虚拟现实场景,进行高精度场景匹配。
步骤6、在飞机在进场过程中,由于能见度的问题无法根据目视机场的灯光或标志线等来实现飞机降落时,驾驶员此时可以打开VR设备,根据匹配的三维虚拟现实场景观察飞机在其中的飞行状态,并且飞机通过飞行控制单元实时调整飞机的高程、飞行速度以及姿态方位,从而实现在虚拟增强现实下飞机的精密进近与安全着陆,即完成民航组织的三类盲降。
因此,本发明的方法及系统,通过虚拟现实技术可以实现在任意能见度情况下的飞机精密进近与着陆,可实现在虚拟增强现实下恶劣天气下对飞机姿态和方位的精确测控,完成民航组织的三类盲降。
需要说明的是,以上说明仅是本发明的优选实施方式,应当理解,对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进,这些都包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种航班精密进近与着陆方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄,并据此构建VR设备的三维虚拟现实场景;
步骤2、在机场所在区域设置一个GNSS差分基准站,飞机上安装若干台机载GNSS导航接收机和一台差分数据接收机;
步骤3、机场利用GNSS差分基准站实时将差分数据通过广播的形式发送给飞机上的差分数据接收机;
步骤4、飞机利用机载GNSS导航接收机获取实时定位导航数据,及根据差分数据接收机接收的差分数据实时汇总,计算出飞机的实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位;
步骤5、将计算出的飞机实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位融入构建的VR设备三维虚拟现实场景,进行场景匹配;
步骤6、在飞机在进场过程中,VR设备根据匹配的三维虚拟现实场景观察飞机在其中的飞行状态,实时调整飞机的高程、飞行速度以及姿态方位,完成飞机的精密进近与安全着陆。
2.根据权利要求1所述的航班精密进近与着陆方法,其特征在于,所述步骤1中通过无人机或遥感卫星进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄。
3.根据权利要求1所述的航班精密进近与着陆方法,其特征在于,所述步骤4还包括对飞机根据差分数据接收机接收的差分数据进行误差修正。
4.一种航班精密进近与着陆系统,其特征在于,包括:
数据采集设备,用于进行机场周边区域乃至整个城市3D视景的360度测绘与拍摄,并据此构建VR设备的三维虚拟现实场景;
设置在机场所在区域的GNSS差分基准站,用于实时获取机场所在区域的差分数据并通过广播的形式发送;
飞机上安装若干台机载GNSS导航接收机和一台差分数据接收机、数据处理单元、VR设备、飞行控制单元;所述机载GNSS导航接收机,用于获取实时定位导航数据;所述差分数据接收机,用于接收GNSS差分基准站发送的差分数据;所述数据处理单元,用于将获取的实时定位导航数据和接收的差分数据实时汇总,计算出飞机的实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位;所述VR设备,用于将数据处理单元计算出的飞机实时位置、高程、飞行速度以及姿态方位融入构建的VR设备三维虚拟现实场景,进行场景匹配,及在飞机在进场过程中根据匹配的三维虚拟现实场景观察飞机在其中的飞行状态,并通过飞行控制单元实时调整飞机的高程、飞行速度以及姿态方位,完成飞机的精密进近与安全着陆。
5.根据权利要求4所述的航班精密进近与着陆系统,其特征在于,数据采集设备采用无人机或遥感卫星进行测绘与拍摄。
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