CN113053173B - 一种基于导航性能的前视告警包线调制方法 - Google Patents

一种基于导航性能的前视告警包线调制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113053173B
CN113053173B CN202110248881.9A CN202110248881A CN113053173B CN 113053173 B CN113053173 B CN 113053173B CN 202110248881 A CN202110248881 A CN 202110248881A CN 113053173 B CN113053173 B CN 113053173B
Authority
CN
China
Prior art keywords
navigation
ins
looking
mode
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110248881.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113053173A (zh
Inventor
魏红波
雷创
张果
刘震
王小峰
吴江
樊建文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 20 Research Institute
Original Assignee
CETC 20 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 20 Research Institute filed Critical CETC 20 Research Institute
Priority to CN202110248881.9A priority Critical patent/CN113053173B/zh
Publication of CN113053173A publication Critical patent/CN113053173A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113053173B publication Critical patent/CN113053173B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/04—Anti-collision systems
    • G08G5/045—Navigation or guidance aids, e.g. determination of anti-collision manoeuvers
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0073—Surveillance aids
    • G08G5/0086—Surveillance aids for monitoring terrain
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于导航性能的前视告警包线调制方法，获取飞机飞行管理系统中导航方式、导航性能评估值及告警系统的交联设备输入信息，当地速信号当前有效，则根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度，在水平航迹预测横截面宽度W基础上，完成前视边界、横截面宽度和展角边界，根据前视近地告警包线，结合地形数据库，判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内，并发出告警。本发明通过建立飞机飞行管理系统的导航性能与前视告警边界设计策略的相关性，有效减少导航性能下降情况下漏警的发生，保障飞行安全。

Description

一种基于导航性能的前视告警包线调制方法
技术领域
本发明涉及一种飞行前视告警领域，尤其是一种前视告警包线调制方法。
背景技术
近地告警系统通过接收各类机载设备的飞行数据信息，并结合内置的地形数据库、机场数据库、障碍物数据库以及当前飞行阶段，进行基本模式和增强模式的告警计算，当飞机有撞地危险发生时，输出语音和前方的地形威胁图像信息，提醒飞行员进行威胁规避，有效避免可控飞行撞地事故(CFIT)。
为了满足各型飞机在不同航行阶段各项飞行任务和作战任务对导航性能的需求，均配备了不同导航原理的导航系统；同时保障了部分导航系统故障情况下飞机整体导航性能的连续性和可用性。飞机在复杂地形或复杂电磁环境下进行低空飞行时，可能出现部分导航系统不可用或其导航性能存在下降的情况，从而导致导航系统输出的飞机位置与其实际准确位置存在较大误差。而飞机的位置信息的准确性严重影响着飞机前视方向和侧向方向上近地告警的准确性。现有技术中未考虑导航性能与前视告警策略的相关性，因此根据飞机实时的导航性能对前视告警包线进行调制，能够有效减少可控飞行撞地事故的发生，保障飞行安全。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于导航性能的前视告警包线调制方法。前视告警区域一般由前视边界、横截面宽度和展角边界组成，这些边界的设置方法为现有技术，但现有技术中横截面的宽度设置为固定值，与飞机实时导航性能无关。本发明的目的是解决现有技术中导航性能变化时未对前视告警包线进行动态调制的问题，提供一种基于导航性能的前视告警包线调制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
步骤1、获取飞机飞行管理系统(FMS)中导航方式、导航性能评估值及告警系统的交联设备输入信息；
步骤2、判断输入信息中的地速信号是否有效，若地速信号当前有效，则开始进行前视告警包线计算，进入步骤3进行前视告警包线调制；若地速信号当前无效，则不进行前视告警包线计算，结束任务；
步骤3、根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度；
目前各类军用或民用飞机飞行管理系统包含多种导航系统，导航系统与惯性导航系统构成组合导航系统后，根据现有导航性能评估技术其水平定位精度也各不相同。
设组合导航系统水平定位误差评估值为EMODE，其中MODE代表不同的组合导航方式，则航迹预测横截面宽度W为：
W＝Wp+EMODE
其中Wp是飞机的翼展长度；
步骤4、在步骤3中获得的水平航迹预测横截面宽度W基础上，完成前视边界、横截面宽度和展角边界。根据前视近地告警包线，结合地形数据库，判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内；若有地形或障碍物侵入告警范围内，则输出告警；若没有地形或障碍物侵入告警范围内，则不输出告警。
所述目前各类军用或民用飞机飞行管理系统中导航系统包含但不限于全球定位系统(GPS)、无线电辅助导航系统(伏尔(VOR)，测距器(DME))和纯惯性导航系统(INS)，其中纯惯性导航系统随时间发散。导航系统与惯性导航系统构成组合导航系后，根据现有导航性能评估技术，水平定位精度从高到低依次为：INS/GPS组合导航、INS/VOR/DME组合导航、纯惯性导航。
3.1)当飞行管理系统(FMS)中导航方式为INS/GPS组合导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS/GPS，则航迹预测横截面宽度W1为：
W1＝Wp+EINS/GPS
其中Wp是飞机的翼展长度；如果导航方式不是INS/GPS组合导航，则执行步骤3.2；
3.2)当飞行管理系统(FMS)中导航方式为INS/VOR/DME组合导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS/VOR/DME，则航迹预测横截面宽度W2为：
W2＝Wp+EINS/VOR/DME
如果导航方式不是INS/VOR/DME组合导航，则执行步骤3.3；
3.3)当飞行管理系统(FMS)中导航方式为纯惯性导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS，则航迹预测横截面宽度W3为：
W3＝Wp+EINS
其中EINS的计算方法如下：
Figure BDA0002965154550000031
其中，Vi为惯导的水平位置飘逸速率；
其中，t1为以导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航系统的时刻为计时起点的惯性导航系统的工作时长，T1为t1取值的最大值，T1取值为350秒，如果t1＞T1时则不进行前视告警包线计算；t2为以导航方式由INS/VOR/DME组合导航切换到纯惯性导航系统的时刻为计时起点的惯性导航系统的工作时长，T2为t2取值的最大值，T2取值为125秒，如果t2＞T2时则不进行前视告警包线计算。
所述EINS/GPS的典型值取值为20m。
所述EINS/VOR/DME的典型值取值为200m。
所述惯导的水平位置飘逸速率Vi的典型值取值为0.8m/s。
本发明的有益效果在于通过建立飞机飞行管理系统的导航性能与前视告警边界设计策略的相关性，有效减少导航性能下降情况下漏警的发生，保障飞行安全。
附图说明
图1前视告警包线调制流程图；
图2前视告警包线示意图；
图3一种前视告警动态调制包线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明做具体说明。
本发明的目的在于提供一种基于导航性能的前视告警包线动态调制方法的实现步骤，前视告警包线调制流程如图1所示。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1、获取飞机飞行管理系统(FMS)中导航方式和导航性能评估值，以及告警系统的交联设备输入信息；
步骤2、判断输入信息中的地速信号是否有效，若地速信号当前有效，则开始进行前视告警包线计算，按步骤3进行前视告警包线调制；若地速信号当前无效，则不进行前视告警包线计算，结束任务；
步骤3、根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度。目前各类军用或民用飞机飞行管理系统中导航系统包含但不限于全球定位系统(GPS)、无线电辅助导航系统(伏尔(VOR)，测距器(DME))和纯惯性导航系统(INS)，其中纯惯性导航系统随时间发散。导航系统与惯性导航系统构成组合导航系后，根据现有导航性能评估技术，水平定位精度从高到低依次为：INS/GPS组合导航、INS/VOR/DME组合导航、纯惯性导航。
3.1)当飞行管理系统(FMS)中导航方式为INS/GPS组合导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS/GPS，EINS/GPS的典型值取值为20m，则航迹预测横截面宽度W1为：
W1＝Wp+EINS/GPS
其中Wp是飞机的翼展长度；如果导航方式不是INS/GPS组合导航，则执行步骤3.2；
3.2)当飞行管理系统(FMS)中导航方式为INS/VOR/DME组合导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS/VOR/DME，EINS/VOR/DME的典型值取值为200m，则航迹预测横截面宽度W2为：
W2＝Wp+EINS/VOR/DME
如果导航方式不是INS/VOR/DME组合导航，则执行步骤3.3；
3.3)当飞行管理系统(FMS)中导航方式为纯惯性导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS，则航迹预测横截面宽度W3为：
W3＝Wp+EINS
其中EINS的计算方法如下：
Figure BDA0002965154550000041
其中，Vi为惯导的水平位置飘逸速率，Vi的典型值取值为0.8m/s；
其中，t1为以导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航系统的时刻为计时起点的惯性导航系统的工作时长，T1为t1取值的最大值，T1取值为350秒，如果t1＞T1时则不进行前视告警包线计算；t2为以导航方式由INS/VOR/DME组合导航切换到纯惯性导航系统的时刻为计时起点的惯性导航系统的工作时长，T2为t2取值的最大值，T2取值为125秒，如果t2＞T2时则不进行前视告警包线计算；
4.完成前视告警包线调制计算；
前视告警包线包括前视边界、横截面宽度和展角边界值，其中横截面宽度在步骤3中获得，前视边界和展角边界值的计算利用现有技术可以获得，如图2所示。根据前视告警包线，结合地形数据库，判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内；若有地形或障碍物侵入告警范围内，则输出告警；若没有地形或障碍物侵入告警范围内，则不输出告警。
与现有技术相比，本发明提供了一种根据飞行管理系统中导航性能的不同动态调制前视告警边界的方法。图3提供了一种导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航的动态包线调制示意图。
以上仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细。应当指出，对于本技术领域的研究人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于导航性能的前视告警包线调制方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1、获取飞机飞行管理系统中导航方式、导航性能评估值及告警系统的交联设备输入信息；
步骤2、判断输入信息中的地速信号是否有效，若地速信号当前有效，则开始进行前视告警包线计算，进入步骤3进行前视告警包线调制；若地速信号当前无效，则不进行前视告警包线计算，结束任务；
步骤3、根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度；
设组合导航系统水平定位误差评估值为EMODE，其中MODE代表不同的组合导航方式，则航迹预测横截面宽度W为：
W＝Wp+EMODE
其中Wp是飞机的翼展长度；
导航系统与惯性导航系统构成组合导航系后，水平定位精度从高到低依次为：
INS/GPS组合导航、INS/VOR/DME组合导航、纯惯性导航；
3.1)当飞行管理系统中导航方式为INS/GPS组合导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS/GPS，则航迹预测横截面宽度W1为：
W1＝Wp+EINS/GPS
如果导航方式不是INS/GPS组合导航，则执行步骤3.2；
3.2)当飞行管理系统中导航方式为INS/VOR/DME组合导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS/VOR/DME，则航迹预测横截面宽度W2为：
W2＝Wp+EINS/VOR/DME
如果导航方式不是INS/VOR/DME组合导航，则执行步骤3.3；
3.3)当飞行管理系统中导航方式为纯惯性导航时，且评估的水平定位误差值记为EINS，则航迹预测横截面宽度W3为：
W3＝Wp+EINS
其中EINS的计算方法如下：
Figure FDA0003533505030000011
其中，Vi为惯导的水平位置飘逸速率；
其中，t1为以导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航系统的时刻为计时起点的惯性导航系统的工作时长，T1为t1取值的最大值，T1取值为350秒，如果t1＞T1时则不进行前视告警包线计算；t2为以导航方式由INS/VOR/DME组合导航切换到纯惯性导航系统的时刻为计时起点的惯性导航系统的工作时长，T2为t2取值的最大值，T2取值为125秒，如果t2＞T2时则不进行前视告警包线计算；
步骤4、在步骤3中获得的水平航迹预测横截面宽度W基础上，完成前视边界、横截面宽度和展角边界，根据前视近地告警包线，结合地形数据库，判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内；若有地形或障碍物侵入告警范围内，则输出告警；若没有地形或障碍物侵入告警范围内，则不输出告警。
2.根据权利要求1所述的基于导航性能的前视告警包线调制方法，其特征在于：
所述EINS/GPS的典型值取值为20m。
3.根据权利要求1所述的基于导航性能的前视告警包线调制方法，其特征在于：
所述EINS/VOR/DME的典型值取值为200m。
4.根据权利要求1所述的基于导航性能的前视告警包线调制方法，其特征在于：
所述惯导的水平位置飘逸速率Vi的典型值取值为0.8m/s。
CN202110248881.9A 2021-03-08 2021-03-08 一种基于导航性能的前视告警包线调制方法 Active CN113053173B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110248881.9A CN113053173B (zh) 2021-03-08 2021-03-08 一种基于导航性能的前视告警包线调制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110248881.9A CN113053173B (zh) 2021-03-08 2021-03-08 一种基于导航性能的前视告警包线调制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113053173A CN113053173A (zh) 2021-06-29
CN113053173B true CN113053173B (zh) 2022-05-17

Family

ID=76510157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110248881.9A Active CN113053173B (zh) 2021-03-08 2021-03-08 一种基于导航性能的前视告警包线调制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113053173B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60002835T2 (de) * 1999-02-01 2004-03-11 Honeywell International Inc. Verfahren und vorrichtung zur erzeugung einer bodennäherungswarnung und computerprogramm zum kontrollierten verändern der basisbreite einer alarmhülle
US6885313B2 (en) * 2003-03-26 2005-04-26 Honeywell International Inc. Graphical display for aircraft navigation
CN103903482B (zh) * 2012-12-26 2017-10-17 上海航空电器有限公司 一种近地告警系统中前视预测告警方法
CN105427678B (zh) * 2015-12-02 2019-11-05 上海航空电器有限公司 基于高度和下降速度的直升机前视预测近地告警包线调制方法
CN109903592B (zh) * 2017-12-11 2022-08-12 上海航空电器有限公司 一种基于误差理论的高精度航空器自动近地防撞系统地形扫描方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113053173A (zh) 2021-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8798812B2 (en) Three-dimensional digital map
US10656661B2 (en) Methods and apparatus of tracking moving targets from air vehicles
US9260180B2 (en) Autonomous and automatic landing method and system
TW518422B (en) Positioning and proximity warning method and system thereof for vehicle
EP1831645B1 (en) System and method for automated deselection of flight plan information from a display
RU2523183C2 (ru) Способ помощи в навигации для определения траектории летательного аппарата
CN110562133A (zh) 车辆故障处理方法、装置、设备和介质
CN109460035A (zh) 一种无人艇高速状态下的二级自主避障系统及避障方法
US11662418B2 (en) Blind area tracking method and apparatus for directional antenna and motion tracking system
US8566012B1 (en) On-board aircraft system and method for achieving and maintaining spacing
US20090024311A1 (en) Method and apparatus for displaying terrain elevation information
EP3166093B1 (en) Aircraft systems and methods for providing landing approach alerts
US11763687B2 (en) Survey-augmented navigation system for an aircraft
US11608059B2 (en) Method and apparatus for method for real time lateral control and steering actuation assessment
US20190130772A1 (en) System For Aiding The Landing Of An Aircraft In A Landing Runway Approach Phase
US9045221B2 (en) Method of guidance for aircraft trajectory correction
US20200386897A1 (en) Method for the Satellite-Supported Determination of a Position of a Vehicle
CN111665508A (zh) 直升机载地形跟随与回避可视化导航系统以及导航方法
EP4134288B1 (en) Vehicle behavior estimation method, vehicle control method, and vehicle behavior estimation device
CN113109849B (zh) 一种基于北斗/gps双通道差分预测的辅助飞行导航方法和系统
CN113053173B (zh) 一种基于导航性能的前视告警包线调制方法
EP3736538A1 (en) Navigation performance in urban air vehicles
CN112085970A (zh) 一种空中交通防撞方法、装置及飞机
CN112180971A (zh) 多旋翼飞行器多模制导方法及系统
KR101987413B1 (ko) 측위 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant