CN109615936B - 机载飞行管理系统中的直飞航迹预测方法和直飞方法 - Google Patents
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Abstract
为了解决现有直飞方法无法获取直飞预测航迹的技术问题,本发明提供了一种机载飞行管理系统中的直飞航迹预测方法和直飞方法。通过转弯半径R和当前飞行航向确定圆心,进而作出圆弧并确定转弯结束点P,从而得到直飞至目标航路点的直飞预测航迹;转弯半径R和当前飞行航向确定圆心,进而作出圆弧,并根据截断航线角φc确定所述圆弧的切线斜率,进而确定转弯结束点P,从而获取直飞至目标截断航段的直飞预测航迹。本发明能获取实现直飞功能的整个直飞预测航迹,并且基于获取的直飞预测航迹,能够引导飞机沿该预测航迹飞行。
Description
技术领域
本发明属于机载航电系统领域,涉及一种机载飞行管理系统中的直飞航迹预测方法和实现直飞的方法。
背景技术
通用飞机越来越普及,广泛用于农、林、牧、渔产业、旅游业等。直飞功能是一种飞行计划的执行方式,飞机在飞行过程中,由于危险天气、空管限制等因素,需要偏离当前激活航线,直接飞至某一目标航路点或者目标截断航段上。
目前,机载综合电子系统中,对于直飞功能的实现,仅能给出从飞机当前位置到目标航路点的连线航段,无法获取实现直飞功能的整个直飞预测航迹,并且在执行直飞功能时也没有进行引导,因此无法满足RNAV(Area Navigation,区域导航)导航要求。
发明内容
为了解决现有直飞方法无法获取直飞预测航迹的技术问题,本发明提供了一种机载飞行管理系统中的直飞航迹预测方法和直飞方法。
本发明的技术解决方案是:
机载飞行管理系统中的直飞航迹预测方法,包括以下步骤,
步骤1:根据直飞功能触发模块的输出,选择航迹预测模式;
步骤2:若直飞功能触发模块的输出为直飞至目标航路点,则进入步骤3;若直飞功能触发模块的输出包含直飞至目标截断航段,则进入步骤5;
步骤3:判断直飞的目标航路点是否处于当前激活航线的待飞航路部分,若是,则删除当前飞机所在位置至目标航路点之间的计划航路点,进入步骤4;若否,将目标航路点加入当前激活航线中,进入步骤4;
步骤4:预测飞机从当前位置直飞到目标航路点的直飞航迹;
步骤4.1:计算转弯半径R;
步骤4.2:基于转弯半径R和当前飞行航向,确定圆心O坐标;
步骤4.3:以O点为圆心、半径为转弯半径R,沿着航向方向作圆弧L;
步骤4.4:过目标航路点作圆弧L的切线,切点即为转弯结束点P,连接转弯结束点P和目标航路点的直线,即为直飞直线航段;所述圆弧L上,转弯结束点P和飞机当前位置之间的圆弧段即为直飞转弯航段;所述直飞直线航段和直飞转弯航段构成直飞至目标航路点的预测航迹;
步骤5:判断目标截断航段是否在当前激活航线的待飞航路部分:若在,则判断直飞功能触发模块的输出中是否还包含截断航线角φc,若包含,进入步骤6;若不包含,以原航段的入航线角为截断航线角φc;所述原航段为当前激活航线中待飞航段;若不在,则提示直飞截断无法完成;
步骤6:计算航迹改变角Δφ,Δφ等于截断航线角φc与当前飞行航向φp的角度差;
步骤7:预测飞机从当前位置直飞到目标截断航段的直飞航迹;
步骤7.1:计算转弯半径R;
步骤7.2:基于转弯半径R和当前飞行航向,确定圆心O坐标;
步骤7.3:以O点为圆心、半径为转弯半径R,沿着航向方向作圆弧L;
步骤7.4:根据截断航线角φc确定所述圆弧L的切线斜率k,以切线斜率k作圆弧L的切线,切点即为转弯结束点P,切线与目标截断航段的交点为理论截断点Q;
步骤7.5:判断理论截断点Q与目标截断航段终点B的距离;若距离小于等于0.1海里,则以目标截断航段终点B作为实际截断点;若距离大于0.1海里,则以理论截断点Q作为实际截断点;
步骤7.6:连接转弯结束点P和实际截断点的直线即为直飞直线航段,圆弧L上位于转弯结束点P和飞机当前位置之间的圆弧段即为直飞转弯航段;所述直飞直线航段和直飞转弯航段构成直飞至目标截断航段的预测航迹。
进一步地,上述步骤4.1和7.1中计算转弯半径R的方法为:
转弯半径R=(Vgs)2/g×tanθ,其中,θ为当前横滚角;Vgs为预测地速,根据当前飞机飞行高度在现有飞机性能数据库中查取。
本发明同时提供了一种机载飞行管理系统中实现直飞功能的方法,包括以下步骤,
步骤1:采用上述的直飞航迹预测方法获取直飞预测航迹;
步骤2:直飞引导。
进一步地,上述步骤2具体为:
步骤2.1:计算直飞直线航段引导参数,该引导参数包括偏航距、航迹误差角和横滚指令;
步骤2.2:计算直飞转弯航段引导参数,该引导参数包括偏航距、航迹误差角和横滚指令;
步骤2.3:将步骤2.1和2.2获取的引导参数向外传送。
更进一步地,上述步骤2.1具体为:
定义直飞直线航段的起点经纬度位置为A,终点经纬度位置为B;飞机当前经纬度位置为C,AB和A C之间的夹角为θ,则直飞直线航段的偏航距Δd=±|AC|·sinθ;
更进一步地,上述步骤2.2具体为:
与现有技术相比,本发明的优点:
本发明能获取实现直飞功能的整个直飞预测航迹,并且基于获取的直飞预测航迹,能够引导飞机沿该预测航迹飞行。
附图说明
图1是本发明实现直飞至目标航路点功能的流程图;
图2是本发明实现直飞至目标截断航段功能的流程图;
图3是本发明直飞至目标航路点的航迹计算原理示意图;
图4是本发明直飞截断航迹计算原理示意图;
图5是飞机在直线航段上的示意图;
图6是飞机在转弯航段上的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
本发明所涉及的飞机直飞功能仅能在当前航路处于激活的状态下执行,在当前激活的飞行计划(FPL)中可随时插入直飞程序,引导飞机直飞向顺航迹的目标航路点,或者直飞至顺航迹的目标截断航段,完成直飞功能后飞机应回归至原激活航线。本发明实现直飞功能的方法有两大步骤:直飞航迹预测和直飞引导。
对于直飞航迹预测,机载飞行管理系统中的直飞功能触发模块接收到飞行员输入的直飞指令后,激活飞机的直飞功能;如前所述,直飞有两种类型,因此直飞功能激活后,首先应根据直飞功能触发模块的输出判断当前直飞指令对应的直飞类型,然后选择相应的航迹预测方法,以下分别对两种直飞类型对应的航迹预测方法作详细介绍。
一、直飞至目标航路点的航迹预测
参见图1和图3,直飞至目标航路点的航迹预测方法具体为:
步骤1:判断直飞的目标航路点是否处于当前激活航线的待飞航路部分,若是,则删除当前飞机所在位置至目标航路点之间的计划航路点,进入步骤2;若否,将目标航路点加入当前激活航线中,进入步骤2;
步骤2:预测飞机从当前位置直飞到目标航路点的直飞航迹;
步骤2.1:计算转弯半径R,转弯半径R=(Vgs)2/g×tanθ,其中,θ为当前横滚角;Vgs为预测地速,根据当前飞机飞行高度在现有飞机性能数据库中查取;
步骤2.2:基于转弯半径R和当前飞行航向,确定圆心O坐标;
步骤2.3:以O点为圆心、半径为转弯半径R,沿着航向方向作圆弧L;
步骤2.4:过目标航路点作圆弧L的切线,切点即为转弯结束点P,连接转弯结束点P和目标航路点的直线,即为直飞直线航段;所述圆弧L上,转弯结束点P和飞机当前位置之间的圆弧段即为直飞转弯航段;所述直飞直线航段和直飞转弯航段构成直飞至目标航路点的预测航迹。
二、直飞至目标截断航段的航迹预测
参见图2和图4,直飞至目标截断航段的航迹预测方法具体为:
步骤1:判断目标截断航段是否在当前激活航线的待飞航路部分:若在,则判断直飞功能触发模块的输出中是否还包含截断航线角φc,若包含,进入步骤2;若不包含,以原航段的入航线角为截断航线角φc;所述原航段为当前激活航线中待飞航段;若不在,则提示直飞截断无法完成;
步骤2:计算航迹改变角Δφ,Δφ等于截断航线角φc与当前飞行航向φp的角度差;当Δφ>120°时,通用飞机无法转弯,向外发出水平导航功能失效通知;
步骤3:预测飞机从当前位置直飞到目标截断航段的直飞航迹;
步骤3.1:计算转弯半径R,转弯半径R=(Vgs)2/g×tanθ,其中,θ为当前横滚角;Vgs为预测地速,根据当前飞机飞行高度在现有飞机性能数据库中查取;
步骤3.2:基于转弯半径R和当前飞行航向,确定圆心O坐标;
步骤3.3:以O点为圆心、半径为转弯半径R,沿着航向方向作圆弧L;
步骤3.4:根据截断航线角φc确定所述圆弧L的切线斜率k,以切线斜率k作圆弧L的切线,切点即s为转弯结束点P,切线与目标截断航段的交点为理论截断点Q;
步骤3.5:判断理论截断点Q与目标截断航段终点B的距离;若距离小于等于0.1海里,则以目标截断航段终点B作为实际截断点;若距离大于0.1海里,则以理论截断点Q作为实际截断点;
步骤3.6:连接转弯结束点P和实际截断点的直线即为直飞直线航段,圆弧L上位于转弯结束点P和飞机当前位置之间的圆弧段即为直飞转弯航段;所述直飞直线航段和直飞转弯航段构成直飞至目标截断航段的预测航迹。
对于直飞引导,是基于前述得到的直飞预测航迹,分别计算出直飞直线航段和直飞转弯航段的引导参数,该引导参数包括偏航距、航迹误差角和横滚指令,并将偏航距和航迹误差角发送给飞机显示器供飞行员查看参考,将横滚指令发送给飞机的自动驾驶仪,引导飞机沿直飞预测航迹飞行。参见图5和图6,本发明的直飞引导包括以下步骤:
步骤1:计算直飞直线航段引导参数,该引导参数包括偏航距、航迹误差角和横滚指令,具体方法为:
(1)定义直飞直线航段的起点经纬度位置为A,终点经纬度位置为B;飞机当前经纬度位置为C,AB和A C之间的夹角为θ,则直飞直线航段的偏航距Δd=±|AC|·sinθ;当飞机位于预测航迹右侧时Δd取正,位于预测航迹左侧时Δd取负;
(3)可采用现有已知方法,基于直飞直线航段的偏航距和航迹误差角计算得到直飞直线航段的横滚指令;
步骤2:计算直飞转弯航段引导参数,该引导参数包括偏航距、航迹误差角和横滚指令,具体方法为:
(1)定义直飞转弯航段的起点为终点为圆心坐标为转弯半径为R,飞机当前位置为飞机当前位置C到圆心O的距离为d,则直飞转弯航段的偏航距Δd=d-|r|;Δd小于零表示飞机当前在直飞转弯航段的内侧,大于零表示飞机当前在直飞转弯航段的外侧;
(3)可采用现有已知方法,基于直飞直线航段的偏航距和航迹误差角计算得到直飞直线航段的横滚指令;
步骤3:将步骤1和步骤2获取的引导参数向外传送,引导飞机沿直飞预测航迹飞行。
Claims (4)
1.机载飞行管理系统中的直飞航迹预测方法和直飞方法,其特征在于,包括以下步骤,
步骤1:根据直飞功能触发模块的输出,选择航迹预测模式;
步骤2:若直飞功能触发模块的输出为直飞至目标航路点,则进入步骤3;若直飞功能触发模块的输出包含直飞至目标截断航段,则进入步骤5;
步骤3:判断直飞的目标航路点是否处于当前激活航线的待飞航路部分,若是,则删除当前飞机所在位置至目标航路点之间的计划航路点,进入步骤4;若否,将目标航路点加入当前激活航线中,进入步骤4;
步骤4:预测飞机从当前位置直飞到目标航路点的直飞航迹;
步骤4.1:计算转弯半径R;
步骤4.2:基于转弯半径R和当前飞行航向,确定圆心O坐标;
步骤4.3:以O点为圆心、半径为转弯半径R,沿着航向方向作圆弧L;
步骤4.4:过目标航路点作圆弧L的切线,切点即为转弯结束点P,连接转弯结束点P和目标航路点的直线,即为直飞直线航段;所述圆弧L上,转弯结束点P和飞机当前位置之间的圆弧段即为直飞转弯航段;所述直飞直线航段和直飞转弯航段构成直飞至目标航路点的预测航迹;
步骤5:判断目标截断航段是否在当前激活航线的待飞航路部分:若在,则判断直飞功能触发模块的输出中是否还包含截断航线角φc,若包含,进入步骤6;若不包含,以原航段的入航线角为截断航线角φc;所述原航段为当前激活航线中待飞航段;若不在,则提示直飞截断无法完成;
步骤6:计算航迹改变角Δφ,Δφ等于截断航线角φc与当前飞行航向φp的角度差;
步骤7:预测飞机从当前位置直飞到目标截断航段的直飞航迹;
步骤7.1:计算转弯半径R;
步骤7.2:基于转弯半径R和当前飞行航向,确定圆心O坐标;
步骤7.3:以O点为圆心、半径为转弯半径R,沿着航向方向作圆弧L;
步骤7.4:根据截断航线角φc确定所述圆弧L的切线斜率k,以切线斜率k作圆弧L的切线,切点即s为转弯结束点P,切线与目标截断航段的交点为理论截断点Q;
步骤7.5:判断理论截断点Q与目标截断航段终点B的距离;若距离小于等于0.1海里,则以目标截断航段终点B作为实际截断点;若距离大于0.1海里,则以理论截断点Q作为实际截断点;
步骤7.6:连接转弯结束点P和实际截断点的直线即为直飞直线航段,圆弧L上位于转弯结束点P和飞机当前位置之间的圆弧段即为直飞转弯航段;所述直飞直线航段和直飞转弯航段构成直飞至目标截断航段的预测航迹;
步骤8:直飞引导;
步骤8.1:计算直飞直线航段引导参数,该引导参数包括偏航距、航迹误差角和横滚指令;
步骤8.2:计算直飞转弯航段引导参数,该引导参数包括偏航距、航迹误差角和横滚指令;
步骤8.3:将步骤8.1和8.2获取的引导参数向外传送。
2.根据权利要求1所述的机载飞行管理系统中的直飞航迹预测方法和直飞方法,其特征在于:
所述步骤4.1和7.1中计算转弯半径R的方法为:
转弯半径R=(Vgs)2/g×tanθ,其中,θ为当前横滚角;Vgs为预测地速,根据当前飞机飞行高度在现有飞机性能数据库中查取。
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CN109615936A (zh) | 2019-04-12 |
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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