CN112208783A - 一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统。定位卫星和卫星定位增强装置分别与卫星定位接收器连接，卫星定位增强装置用于提高局部范围的卫星定位精度和定位响应时间；卫星定位接收器用于接收定位卫星发送的定位卫星信号，并根据卫星信号确定飞机即时的三维坐标位置；机载电脑与卫星定位接收器连接，机载电脑用于调出预先设置的适用数字下降通道的位置图形数据，以及接收卫星定位接收器获得的飞机即时三维坐标位置，并将数字下降通道的位置图形数据与飞机即时三维坐标位置实时比对。本发明能准确引导飞行员操控飞机，沿着预先设置的下降通道下降，操控飞机完成低可见度环境下的盲降降落。

Description

一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统
技术领域
本发明涉及飞机降落辅助领域，特别是涉及一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统。
背景技术
现有的低可见度环境下的飞机辅助盲降装置系统包括ILS辅助盲降装置系统和红外夜视辅助盲降装置系统。
ILS辅助盲降装置系统，系统过于复杂，操控完全交由机器执行，并且还有在决断高度转人工操控的限制，多年应用结论是，效果不理想，不适合大范围推广，尤其是小型机场和小型飞机，低可见度盲降至今仍是空白。
红外夜视辅助盲降装置系统，地面设备和机上设备都得到极大简化，并且全程由飞行员手动操控飞机盲降，没有决断高度的限制，是一种比较理想的辅助盲降装置系统。但是如果云层非常厚并且面积大，还是可能会有红外成像仪成像不清晰的弱点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统，包括：定位卫星、设置在机场地面上的卫星定位增强装置、设置在飞机上的卫星定位接收器、设置在飞机上的机载电脑和预先设置的针对所有机场、所有跑道、所有降落方向以及适用所有飞机的不同降落要素的数字下降通道；
所述定位卫星和所述卫星定位增强装置分别与所述卫星定位接收器连接，所述卫星定位增强装置用于提高局部范围的卫星定位精度和定位响应时间；所述卫星定位接收器用于接收所述定位卫星发送的定位卫星信号，并根据所述卫星信号确定飞机即时的三维坐标位置；所述机载电脑与所述卫星定位接收器连接，所述机载电脑用于调出预先设置的适用所述数字下降通道的位置图形数据，以及接收所述卫星定位接收器获得的飞机即时三维坐标位置，并将所述数字下降通道的位置图形数据与所述飞机即时三维坐标位置实时比对。
可选地，所述卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统还包括屏幕显示器，所述屏幕显示器与所述机载电脑连接，所述屏幕显示器用于显示所述飞机即时三维坐标位置和所述适用数字下降通道的位置图形数据。
可选地，飞机以一段水平飞行方式接近预先设置的数字下降通道。
可选地，所述卫星定位增强装置采用卫星定位差分增强装置，所述卫星定位差分增强装置将机场关联区域范围的卫星定位精度提高至亚米级至分米级。
可选地，所述机载电脑包含信号转换器和数字下降通道的电脑内存。
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：
在飞机降落过程中，飞机上的卫星定位器将实时的飞机三维位置定位数据与在计算机中与预先存储的适用数字降落通道数据即时进行比对，并将飞机即时位置与通道模型图形在机上屏显中同时显示，以便飞行员可以直观地观察飞机即时位置在数字下降通道中的位置变化，调整并操控飞机在规定的下降通道中下降和着落。本发明的低可见度环境下的飞机辅助降落装置系统，对飞行员的操控要求简单明了，飞机全程由飞行员在卫星定位和数字通道的提示下，手动操控飞机着落，安全性好。同时全系统的硬件及其简单，软件在前期充分准备的情况下，应用也及其简单。本发明的低可见度环境下的飞机辅助降落装置系统，可以适用于所有机场和跑道、可以适用于所有机型、是低成本的易于普及的、可靠性极高的飞机辅助降落装置系统。
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为本发明卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统组成结构图；
图2为下降通道及机场跑道俯视示意图；
图3为下降通道垂直剖视示意图；
图4为下降通道横截剖视示意图；
图5为飞机在下降通道中的位置示意图。
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。
本发明的卫星定位数字通道式低可见度环境飞机辅助盲降装置系统，是另一种原理的辅助盲降装置系统。更多地应用现代大数据技术、卫星定位技术、和AI人工智能技术，可以应用于无人飞机的降落。
本发明的卫星定位数字通道式低可见度环境飞机辅助盲降装置系统，下降过程全程由飞行员手动操控飞机降落。在飞机降落这个实施过程中，长期实践的结论是，飞行员手动操控，是最可靠的操作。
本发明的卫星定位数字通道式低可见度环境飞机辅助盲降装置系统，相比较已有的飞机辅助盲降装置系统，地面设备和机上设备更加简化。
本发明的装置系统，也可以应用在无人机上，无人机全部的地面着落都可以应用本发明的装置系统。
本发明的卫星定位数字通道式低可见度环境飞机辅助盲降装置系统，对所有的机场，和所有的机场跑道，及对跑道两边的降落方向，都预先建立适用所有不同机型飞行参数的降落特征的数字降落通道。
数字降落通道是基于地面测控数据，和卫星定位的数据建立。每一条数字通道的要素是，通道的入口三维坐标位置，通道的水平投影长度，通道的出口三维坐标位置，通道的虚拟直径，通道中心线与跑道水平面的夹角。对所有预设的降落通道，全部建立三维空间数字化数据模型，并对每条预设的数字通道编号，使用时调出编号即可。
在飞机降落过程中，装置在飞机上的卫星定位器将实时的飞机三维位置定位数据、在地面增强装置精度增强后，在计算机中与预先存储的适用数字降落通道数据即时进行比对，并将飞机即时位置与数字通道模型图形在机上屏显中同时显示，以便飞行员可以直观地观察飞机即时位置在数字下降通道中的位置变化，调整并操控飞机在规定的下降通道中下降和着落。
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。
如图1所示，一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统包括：定位卫星1、设置在机场地面上的卫星定位增强装置2、设置在飞机上的卫星定位接收器3、设置在飞机上的机载电脑4和预先设置的针对所有机场、所有跑道、所有降落方向、适用所有飞机的不同降落要素的数字下降通道；飞机以一段水平飞行方式接近预先设置的数字下降通道。
所述定位卫星1和所述卫星定位增强装置2分别与所述卫星定位接收器3连接，所述卫星定位增强装置2用于提高局部范围的卫星定位精度和定位响应时间；所述卫星定位接收器3用于接收所述定位卫星1发送的定位卫星信号，并根据所述卫星信号确定飞机即时的三维坐标位置；所述机载电脑4与所述卫星定位接收器3连接，所述机载电脑4用于调出预先设置的适用所述数字下降通道的位置图形数据，以及接收所述卫星定位接收器获得的飞机即时三维坐标位置，并将所述数字下降通道的位置图形数据与所述飞机即时三维坐标位置实时比对。所述卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统还包括屏幕显示器5，所述屏幕显示器5与所述机载电脑4连接，所述屏幕显示器5用于显示所述飞机即时三维坐标位置和所述适用数字下降通道的图形数据。在机上屏幕显示器5显示图形的提示下，引导飞行员操控飞机，沿着预先设置的下降通道下降，操控飞机完成低可见度环境下的盲降降落。
所述增强装置用以提高局部范围的卫星定位精度，和定位响应时间。目前卫星定位民用码的定位系统，定位精度为5-10米级，这对于引导飞机降落是不够的。目前可用的卫星定位增强方法和装置很多，比如差分法增强，可以根据机场的情况确定并选用，将机场区域的卫星定位精度提高至亚米级至分米级。本发明中的所述卫星定位增强装置2采用卫星定位差分增强装置，所述卫星定位差分增强装置将机场关联区域范围的卫星定位精度提高至亚米级至分米级。
所述卫星定位接收器3接收至少4颗当空的定位卫星1的信号，分别接收4颗卫星的无线电信号，根据所述卫星信号的接收时间差和频率漂移，通过接收器内置算法确定飞机即时的三维坐标位置。
以一架大型飞机的下降为例，这架飞机的下降准备距离为8000米，即OC＇的距离为8000米，飞机降落下滑角α为3°，则简单计算可知，下降通道入口C点的高度为419.20米(与机场跑道海拔高程的相对高度)。
飞机通场时，获得地面调度指令从xxxx号下降通道着落，飞行员从机上电脑中调出xxxx号下降通道，同时这条通道的图形和数据显示在飞机屏显上：航向186，通道入口高度419.2米。假设此降落跑道海拔高程为3000米，则此时飞机以水平飞行进入的高度，为绝对高度3419.2米。
飞行员驾驶飞机，从OC延长线后方、沿OC线、以绝对高度3419.2米水平飞行接近，如图2和图3中的D点。当飞机到达C点时，系统提示飞机进入下降通道入口，此时飞行员需操控飞机以3°角下行，并且飞行员观察显示屏上图4的显示，图4上的D点为飞机即时位置在虚拟下降通道中的位置，若偏离通道中心线投影点O点，则飞行员操控飞机向中心点O点回归。若飞机偏出虚拟下降通道，图4中D＇点，系统会发出报警，飞行员需操控飞机向中心点O点回归。
同时飞行员关注飞机在通道中的即时位置，如图5中D点显示。保持该机型规定的下降速度，在通道中下行接近地面。在到达规定的飞机接地高度时，系统发出接地提示，飞行员操控飞机在O点着地，进入地面跑道1，完成飞机的着落。
从本实施例的操控可以看出，本发明的低可见度环境下的飞机辅助降落装置系统，对飞行员的操控要求简单明了，飞机全程由飞行员在卫星定位和数字通道的提示下，手动操控飞机着落，安全性好。同时全系统的硬件及其简单，软件在前期充分准备的情况下，应用也及其简单。
本发明的低可见度环境下的飞机辅助降落装置系统，可以适用于所有机场和跑道、可以适用于所有机型、是低成本的、易于普及的、可靠性极高的飞机辅助降落装置系统。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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装置及其核心思想；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 (5)

1.一种卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统，其特征在于，包括：定位卫星、设置在机场地面上的卫星定位增强装置、设置在飞机上的卫星定位接收器、设置在飞机上的机载电脑和预先设置的针对所有机场、所有跑道、所有降落方向以及适用所有飞机的不同降落要素的数字下降通道；
所述定位卫星和所述卫星定位增强装置分别与所述卫星定位接收器连接，所述卫星定位增强装置用于提高局部范围的卫星定位精度和定位响应时间；所述卫星定位接收器用于接收所述定位卫星发送的定位卫星信号，并根据所述卫星信号确定飞机即时的三维坐标位置；所述机载电脑与所述卫星定位接收器连接，所述机载电脑用于调出预先设置的适用所述数字下降通道的位置图形数据，以及接收所述卫星定位接收器获得的飞机即时三维坐标位置，并将所述数字下降通道的位置图形数据与所述飞机即时三维坐标位置实时比对。
2.根据权利要求1所述的卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统，其特征在于，所述卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统还包括屏幕显示器，所述屏幕显示器与所述机载电脑连接，所述屏幕显示器用于显示所述飞机即时三维坐标位置和所述适用数字下降通道的位置图形数据。
3.根据权利要求1所述的卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统，其特征在于，飞机以一段水平飞行方式接近预先设置的数字下降通道。
4.根据权利要求1所述的卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统，其特征在于，所述卫星定位增强装置采用卫星定位差分增强装置，所述卫星定位差分增强装置将机场关联区域范围的卫星定位精度提高至亚米级至分米级。
5.根据权利要求1所述的卫星定位数字通道式飞机低可见度辅助降落装置系统，其特征在于，所述机载电脑包含信号转换器和数字下降通道的电脑内存。
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