DE102012007147B3 - Method for determining horizontal wind on flying aircraft, involves determining the cross-wind and longitudinal wind components exclusive of velocity of aircraft above ground, according to magnitude, direction and heading of aircraft - Google Patents

Method for determining horizontal wind on flying aircraft, involves determining the cross-wind and longitudinal wind components exclusive of velocity of aircraft above ground, according to magnitude, direction and heading of aircraft Download PDF

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Abstract

The horizontal wind is defined by the cross-wind and longitudinal wind components related to the heading of aircraft. The components are determined exclusive of the velocity of the aircraft above the ground, according to the magnitude, direction and the heading of aircraft. The ground speed and the heading are provided by a navigation system of the aircraft. The navigation system is a global positioning system (GPS) and/or global navigation satellite system (GLONASS) and/or Galileo and/or Indian remote sensing (IRS) system and/or flight management computer (FMC) system of airplane. An independent claim is included for a device for determining horizontal wind on flying aircraft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln des Horizontalwindes an Bord eines (fliegenden) Luftfahrzeugs.The invention relates to a method and a device for determining the horizontal wind on board a (flying) aircraft.

Die genaue Messung des horizontalen Windes an Bord eines Luftfahrzeugs ist unter anderem von wesentlicher Bedeutung für die Steuerung und Navigation des Luftfahrzeugs. Im Stand der Technik erfolgt die Ermittlung des horizontalen Windes an Bord von Luftfahrzeugen wie beispielsweise in dem WMO-Manual: „Aircraft Meteorological Data Relay (AMDAR) Reference Manual”, Paintinq D., World Meteorological Organization (WMO) No 958, 2003, CHAPTER 3 beschrieben.Accurate measurement of the horizontal wind aboard an aircraft is among other things essential for the control and navigation of the aircraft. In the prior art, the horizontal wind is detected on board aircraft, such as in the WMO manual: "Aircraft Meteorological Data Relay (AMDAR) Reference Manual", Paintinq D., World Meteorological Organization (WMO) No 958, 2003, CHAPTER 3 described.

Luftfahrzeuge im Fluge bestimmen demnach die horizontale Windgeschwindigkeit V →W auf Basis der Größen: Steuerkurs ψ des Flugzeugs (engl. „Heading”, HDG, ψ), Geschwindigkeit V →F des Flugzeugs relativ zur umgebenen Luft, wobei die Richtung der Geschwindigkeit V →F bei einem Schiebewinkel = 0 identisch mit dem Steuerkurs ψ ist und der Betrag der Geschwindigkeit |V →F| durch die wahre Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs relativ zu umgebenden Luft (engl. „True Air Speed”, TAS) gegeben ist, und der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund (engl. „Groundspeed”, GS). Die Größen: Steuerkurs ψ und die Geschwindigkeit V →G werden in Luftfahrzeugen heute typischerweise von einem Navigationssystem umfassend bspw. einen GNSS-Empfänger (GNSS = „Global Navigation Satellite System”) und/oder einen VOR-/ADF-/DME-Empfänger und/oder ein Trägheitsnavigationssystem (IRS = „Inertial Reference System”) ermittelt und bereitgestellt. Der Betrag der Geschwindigkeit |V →F| wird auf Basis der Messgrößen: Staudruck (Gesamtdruck), Statischer Druck und Temperatur (TAT = „Total Air Temperature”) ermittelt. Der Horizontalwind V →W ergibt sich dann als Vektor-Differenz: V →W = V →G – V →F (1) Aircraft in flight thus determine the horizontal wind speed V → W on the basis of the variables: heading ψ of the aircraft ("heading", HDG, ψ), velocity V → F of the aircraft relative to the surrounding air, the direction of velocity V → F is at a shift angle = 0 is identical to the heading ψ and the amount of speed | V → F | is given by the true speed of the aircraft relative to ambient air ("True Air Speed", TAS) and the speed V → G of the aircraft over ground ("Groundspeed", GS). The variables: heading ψ and the velocity V → G are in aircraft today typically from a navigation system comprising, for example, a GNSS receiver (GNSS = Global Navigation Satellite System) and / or a VOR / ADF / DME receiver and / or an inertial navigation system (IRS = "Inertial Reference System") determined and provided. The magnitude of the velocity | V → F | is determined on the basis of the measured variables: dynamic pressure (total pressure), static pressure and temperature (TAT = "total air temperature"). The horizontal wind V → W then results as a vector difference: V → W = V → G - V → F (1)

Um Fehler bei der Ermittlung des Horizontalwindes V →W klein zu halten, müssen die Vektoren V →G und V →F möglichst genau ermittelt werden, da der Betrag der Windgeschwindigkeit |V →W| klein ist, d. h. typischerweise im Bereich von 0–30 m/s liegt, während die Beträge der Geschwindigkeiten |V →G| und |V →F| bei modernen Verkehrsflugzeugen typischerweise im Bereich von 200–300 m/s liegen.In order to keep errors in the determination of the horizontal wind V → W small, the vectors V → G and V → F must be determined as accurately as possible, since the amount of wind speed | V → W | is small, ie typically in the range of 0-30 m / s, while the amounts of velocities | V → G | and | V → F | typically be in the range of 200-300 m / s for modern commercial aircraft.

Bekannt ist, dass die Bestimmung der Geschwindigkeit V →F, insbesondere die Bestimmung des Betrages |V →F|, d. h. der so genannten True Airspeed, fehlerbehaftet sein kann, da Kalibrierungsfehler, Kalibrierungsdrift, zufällige und statische Fehler bei der Sensor-Positionierung und -Ausrichtung, Fehler bei der Bestimmung der Mach Zahl bzw. des Anstellwinkel, etc. eingehen. Weiterhin ist bekannt, dass durch eine Messung und Berücksichtigung des Schiebewinkels β (engl. „side slip angle) die Messung der Windgeschwindigkeit V →W erheblich verbessert werden kann (vgl. Swolinsky M. Krauspe P., „Windbestimmung aus Flugmessdaten eines Linienflugzeugs”, Meteorologische Rundschau 37, S. 72–81, 1984.It is known that the determination of the speed V → F , in particular the determination of the amount | V → F |, ie the so-called true airspeed, can be faulty since calibration errors, calibration drift, random and static errors in the sensor positioning and Alignment, errors in determining the Mach number or the angle of attack, etc. received. Furthermore, it is known that the measurement of the wind velocity V → W can be considerably improved by measuring and taking into account the sliding angle β (see "Swinging determination from flight measurement data of a scheduled airliner", cf. Meteorological Review 37, pp. 72-81, 1984.

Der Horizontalwind wird also im Stand der Technik als Differenz zweier Geschwindigkeiten: V →G und V →F bestimmt, die beide typischerweise um eine Größenordnung größer sind, als der gesuchte Horizontalwind V →W. Da zudem die Fehler bei der Bestimmung der Fluggeschwindigkeit V →F relativ groß sein können, ergeben sich bei der Differenzbildung teilweise große Fehler. Das vorstehend angegebene AMDAR Reference Manual gibt als typischen Fehler bei der Bestimmung des Windvektors 2–3 m/s an.The horizontal wind is thus in the prior art as the difference between two speeds: V → G and V → F , which are both typically an order of magnitude greater than the desired horizontal wind V → W. In addition, since the errors in the determination of the airspeed V → F can be relatively large, sometimes resulting in the difference formation large errors. The above-mentioned AMDAR Reference Manual gives as a typical error in the determination of the wind vector 2-3 m / s.

Aus der Bedienungsanleitung „Zander SR940 – Bedienungsanleitung” ist ein Verfahren zum Ermitteln des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeugs offenbart.From the operating manual "Zander SR940 - Operating Instructions" a method for determining the horizontal wind V → W aboard an aircraft is disclosed.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ermittlung des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeuges mit verbesserter Genauigkeit zu ermöglichen.The object of the invention is to enable the determination of the horizontal wind V → W aboard an aircraft with improved accuracy.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, Applications and advantages of the invention will become apparent from the following description, as well as the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.

Ein verfahrensgemäßer Aspekt der Aufgabe ist mit einem Verfahren zum Ermitteln des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeugs gelöst, bei dem der Horizontalwind V →W durch eine auf einen Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bezogene Querwindkomponente V sowie eine Längswindkomponente U definiert wird, und die Querwindkomponente V ausschließlich aus der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund in Betrag und Richtung und dem Steuerkurs ψ ermittelt wird.A procedural aspect of the object is achieved with a method for determining the horizontal wind V → W aboard an aircraft, in which the horizontal wind V → W is defined by a relative to a heading ψ of the aircraft transverse wind component V and a longitudinal wind component U, and the transverse wind component V is determined exclusively from the speed V → G of the aircraft over ground in magnitude and direction and the heading ψ.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht somit vor, dass bei Ermittlung der Querwindkomponente V keine Messung der Geschwindigkeit |V →F| (TAS) benötigt wird und damit die größte Fehlerquelle der Windmessung vermieden wird. Für die Bestimmung der Querwindkomponente V genügt erfindungsgemäß die Bestimmung der lateralen Drift des Luftfahrzeugs, bevorzugt mittels Navigationsdaten, die beispielsweise von Messungen des Global Positioning Systems (GPS) und/oder des Trägheitsnavigationssystems (Inertial Reference System, IRS) ermittelt werden. Dies ermöglicht eine erhebliche Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung zumindest einer Komponente des zu ermittelnden Horizontalwindes V →W.The method according to the invention thus provides that, when determining the transverse wind component V, no measurement of the velocity | V → F | (TAS) is needed and thus the largest source of error of the wind measurement is avoided. For the determination of the transverse wind component V, it is sufficient according to the invention to determine the lateral drift of the aircraft, preferably by means of navigation data which are determined, for example, by measurements of the Global Positioning System (GPS) and / or the Inertial Reference System (IRS). This enables a considerable improvement in the accuracy in determining at least one component of the horizontal wind V → W to be determined.

Die Bestimmung der Längswindkomponente U (Windgeschwindigkeit V →W in Richtung des Steuerkurses ψ) wird weiterhin konventionell durchgeführt, d. h. unter Berücksichtigung des Betrages der Geschwindigkeit |V →F| (TAS). Durch die damit erhöhte Genauigkeit einer (V) der beiden Komponenten (U, V) des Horizontalwindes V →W wird auch der resultierende Horizontalwind V →W genauer. Wie das nachfolgende Ausführungsbeispiel zeigen wird, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fehler bei der Ermittlung des Horizontalwindes V →W erheblich reduzieren.The determination of the longitudinal wind component U (wind speed V → W in the direction of the control course ψ) is furthermore carried out conventionally, ie taking into account the magnitude of the velocity | V → F | (TAS). Due to the resulting increased accuracy of a (V) of the two components (U, V) of the horizontal wind V → W is also the resulting horizontal wind V → W more accurately. As the following exemplary embodiment will show, with the method according to the invention the error in the determination of the horizontal wind V → W can be considerably reduced.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Geschwindigkeit V →G und der Steuerkurs ψ von einem Navigationssystem des Luftfahrzeugs bereitgestellt werden, wobei das Navigationssystem bevorzugt ein GPS- und/oder ein GNLONASS- und/oder ein Galileo- und/oder ein IRS- und/oder FMS-System des Luftfahrzeugs ist.A preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the speed V → G and the heading ψ are provided by a navigation system of the aircraft, the navigation system preferably a GPS and / or a GNLONASS and / or a Galileo and / or or an IRS and / or FMS system of the aircraft.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Querwindkomponente V gemäß folgender Formel ermittelt wird: V = V →GE·cos(ψ) – V →GN·sin(ψ) (2) wobei V →GE die Ostkomponente (von West nach Ost) der Geschwindigkeit V →G, V →GN die Nordkomponente (von Süd nach Nord) der Geschwindigkeit V →G, und ψ der Steuerkurs des Luftfahrzeugs ist. Die Angaben „Nord”- und „Ost”-Komponente beziehen sich dabei bevorzugt auf den geographischen Nordpol der Erde.A particularly preferred development of the method is characterized in that the transverse wind component V is determined according to the following formula: V = V → GE · cos (ψ) - V → GN · sin (ψ) (2) where V → GE is the east component (from west to east) of speed V → G , V → GN is the north component (from south to north) of speed V → G , and ψ is the heading of the aircraft. The information "north" and "east" components relate preferably to the geographic north pole of the earth.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Längswindkomponente U des Horizontalwindes V →W aus der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund in Betrag und Richtung, dem Steuerkurs ψ, und dem Betrag der Fluggeschwindigkeit |V →F| ermittelt wird. Bevorzugt bestimmt sich die Längswindkomponente U dabei gemäß folgender Formel: U = V →GE·sin(ψ) + V →GN·cos(ψ) – |V →F| (3) wobei V →GE die Ostkomponente der Geschwindigkeit V →G, V →GN die Nordkomponente der Geschwindigkeit V →G, ψ der Steuerkurs des Luftfahrzeugs, und |V →F| der Betrag der Fluggeschwindigkeit V →F ist (TAS).A further preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the longitudinal wind component U of the horizontal wind V → W from the speed V → G of the aircraft over ground in magnitude and direction, the heading ψ, and the amount of airspeed | V → F | is determined. Preferably, the longitudinal wind component U is determined according to the following formula: U = V → GE · sin (ψ) + V → GN · cos (ψ) - | V → F | (3) where V → GE is the east component of the speed V → G , V → GN is the north component of the speed V → G , ψ is the heading of the aircraft, and | V → F | the amount of airspeed V → F is (TAS).

Eine weitere Verbesserung der Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung des Horizontalwindes V →W kann erzielt werden, wenn die Ermittlung des Horizontalwindes V →W nur in solchen Fällen erfolgt, in denen der Rollwinkel Φ des Luftfahrzeugs < 10° oder < 7° oder < 5° oder < 3° ist. Dadurch werden Fehler bei der Horizontalwindbestimmung, die durch das Fliegen von Manövern, insbesondere dynamischen Manövern, verursacht werden, erheblich reduziert. A further improvement in the accuracy of the method according to the invention for determining the horizontal wind V → W can be achieved if the horizontal wind V → W is determined only in those cases in which the roll angle Φ of the aircraft is <10 ° or <7 ° or <5 ° or <3 °. As a result, errors in the horizontal wind determination, which are caused by flying maneuvers, especially dynamic maneuvers, significantly reduced.

Eine weitere Verbesserung der Genauigkeit des Verfahrens zur Ermittlung des Horizontalwindes V →W kann erzielt werden, wenn der Steuerkurs ψ jeweils um einen Schiebewinkel β (sofern vorhanden) korrigiert wird. Der Schiebewinkel β (engl. side slip angle, crab angle) bezeichnet vorliegend den Driftwinkel zwischen der Längsachse des Luftfahrzeugs (Steuerkurs ψ) und der Richtung der Anströmung (relativer Wind). Der Schiebewinkel β ist aerodynamisch von Interesse. Ist er von Null verschieden, werden die Flügel unsymmetrisch angeströmt. Im normalen Flugzustand eines Luftfahrzeugs ist er Null.A further improvement in the accuracy of the method for determining the horizontal wind V → W can be achieved if the heading ψ in each case by a shift angle β (if any) is corrected. In the present case, the slip angle β (lateral slip angle, crab angle) designates the drift angle between the longitudinal axis of the aircraft (heading ψ) and the direction of the flow (relative wind). The sliding angle β is aerodynamically of interest. If it is different from zero, the wings are flown unbalanced. In the normal flight condition of an aircraft, it is zero.

Ein vorrichtungsgemäßer Aspekt der Aufgabe ist mit einer Vorrichtung zum Ermitteln des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeugs gelöst, wobei der Horizontalwind V →W durch eine auf einen Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bezogene Querwindkomponente V sowie eine Längswindkomponente U definiert ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein erstes Mittel, mit dem die Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund in Betrag und Richtung bereitstellbar ist, ein zweites Mittel, mit dem der Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bereitstellbar ist, ein drittes Mittel, mit dem der Betrag der Fluggeschwindigkeit |V →F| des Luftfahrzeugs bereitstellbar ist, ein viertes Mittel, das dazu eingerichtet ist die Querwindkomponente V ausschließlich aus der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs in Betrag und Richtung und dem Steuerkurs ψ zu ermitteln, und ein fünftes Mittel, das dazu eingerichtet ist die Längswindkomponente U aus der Geschwindigkeit V →G in Betrag und Richtung, dem Steuerkurs ψ, und der Fluggeschwindigkeit |V →F| zu ermitteln.An apparatus-related aspect of the object is achieved with a device for determining the horizontal wind V → W aboard an aircraft, wherein the horizontal wind V → W is defined by a relative to a heading ψ of the aircraft transverse wind component V and a longitudinal wind component U. The device according to the invention comprises a first means with which the speed V → G of the aircraft over ground in magnitude and direction can be provided, a second means with which the heading ψ of the aircraft can be provided, a third means with which the amount of the airspeed | V → F | of the aircraft, a fourth means adapted to determine the transverse wind component V exclusively in terms of the aircraft's speed V → G in magnitude and direction and the heading ψ, and a fifth means adapted to the longitudinal wind component U from the Velocity V → G in magnitude and direction, the heading ψ, and the airspeed | V → F | to investigate.

Bevorzugt ist bzw. umfasst das erste Mittel und das zweite Mittel ein GPS- und/oder ein GNLONASS- und/oder ein Galileo- und/oder ein IRS- und/oder FMS-System.Preferably, the first means and the second means are or include a GPS and / or a GNLONASS and / or a Galileo and / or an IRS and / or FMS system.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine gegenüber dem Stand der Technik genauere Ermittlung des Horizontalwindes V →W an Bord von Luftfahrzeugen. Für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise die bordgestützte Vorhersage von Wirbelschleppen im Nachlauf von Luftfahrzeugen, ist die Querwindkomponente V sogar die wichtigste meteorologische Eingangsgröße. Durch die damit deutlich verbesserte Querwindmessung können so erheblich genauere Prognosen des Wirbelschleppentransports realisiert werden.The method according to the invention and the device according to the invention make it possible to determine the horizontal wind V → W aboard aircraft in a more accurate manner than in the prior art. For special applications, such as the on-board forecast of wake wake vortices, the crosswind component V is even the most important meteorological input. As a result of the significantly improved crosswind measurement, considerably more accurate forecasts of wake transport can be realized.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which an exemplary embodiment is described with reference to the drawing. Described and / or illustrated features form the subject of the invention, or independently of the claims, either alone or in any meaningful combination, and in particular may additionally be the subject of one or more separate applications. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic representation of a device according to the invention,

2a–d Messungen der Querwindkomponente V mit dem Forschungsflugzeug Falcon 20 E D-CMET der DLR-Oberpfaffenhofen, und 2a -D measurements of the transverse wind component V with the research aircraft Falcon 20 E D-CMET of the DLR-Oberpfaffenhofen, and

3a–d Messungen der Längswindkomponente U mit dem Forschungsflugzeug Falcon 20 E D-CMET der DLR-Oberpfaffenhofen. 3a -D Measurements of the longitudinal wind component U with the research aircraft Falcon 20 E D-CMET of the DLR-Oberpfaffenhofen.

1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeugs, wobei der Horizontalwind V →W durch eine auf einen Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bezogene Querwindkomponente V sowie eine Längswindkomponente U definiert ist. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Mittel 101, mit dem die Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund in Betrag und Richtung bereitstellbar ist, ein zweites Mittel 102, mit dem der Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bereitstellbar ist, ein drittes Mittel 103, mit dem der Betrag der Fluggeschwindigkeit |V →F| des Luftfahrzeugs bereitstellbar ist, ein viertes Mittel, das dazu eingerichtet ist die Querwindkomponente V ausschließlich aus der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs in Betrag und Richtung und dem Steuerkurs ψ zu ermitteln, ein fünftes Mittel 105, das dazu eingerichtet ist die Längswindkomponente U aus der Geschwindigkeit V →G in Betrag und Richtung, dem Steuerkurs ψ, und der Fluggeschwindigkeit |V →F| zu ermitteln, und ein sechstes Mittel 106, das auf Basis der Querwindkomponente V und der Längswindkomponente U den Horizontalwind V →W ermittelt und ausgibt. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for determining the horizontal wind V → W aboard an aircraft, wherein the horizontal wind V → W is defined by a reference to a heading ψ of the aircraft transverse wind component V and a longitudinal wind component U. The device comprises a first means 101 , with which the speed V → G of the aircraft over ground can be provided in magnitude and direction, a second means 102 , with which the heading ψ of the aircraft is available, a third means 103 with which the amount of airspeed | V → F | of the aircraft, a fourth means, which is set up to determine the transverse wind component V exclusively from the speed V → G of the aircraft in magnitude and direction and the heading ψ, a fifth means 105 , which is adapted to the longitudinal wind component U from the speed V → G in magnitude and direction, the heading ψ, and the airspeed | V → F | to determine, and a sixth medium 106 which determines and outputs the horizontal wind V → W on the basis of the transverse wind component V and the longitudinal wind component U.

Das erste Mittel 101 und das zweite Mittel 102 umfassen ein GPS-, ein IRS- und FMC-System des Luftfahrzeugs.The first means 101 and the second means 102 include a GPS, an IRS and FMC system of the aircraft.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Verbesserung der Genauigkeit der Horizontalwindmessung wird im Folgenden anhand von Messungen erläutert, die mit dem Forschungsflugzeug Falcon 20 E D-CMET der Anmelderin DIR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.) anlässlich eines Flugs vom 7. Juni 2011 durchgeführt wurden. Die Flugzeit betrug 1 Stunde und 41 Minuten.The improvement in the accuracy of the horizontal wind measurement achievable with the device according to the invention or with the method according to the invention is explained below with reference to measurements made with the research aircraft Falcon 20 E D-CMET by the applicant DIR (German Aerospace Center eV). ) on the occasion of a flight of 7 June 2011. The flight time was 1 hour and 41 minutes.

2a–d zeigen jeweils eine Graphik in der die während des Fluges ermittelten Daten zur Querwindkomponente V in m/s und zum Steuerkurs ψ (HDG) in Grad über der Zeit t in s aufgetragen sind. Die 2a–d unterscheiden sich durch unterschiedliche Messzeiten t. So ist in 2a der Messzeitabschnitt von t = 0 s bis t = 1.250 s, in 2b der Messzeitabschnitt von t = 1.250 s bis t = 2.500 s, in 2c der Messzeitabschnitt von t = 2.500 s bis t = 3.750 s, und in 2d der Messzeitabschnitt von t = 3.750 s bis t = 5.000 s dargestellt. Die Querwindkomponente V wurde dabei durch drei unterschiedliche Verfahren ermittelt, deren Ergebnisse in den 2a–d jeweils als „V_nose_boom”, „V_GPS/IRS”, und „V_FMC” bezeichnet sind. 2a -D each show a graph in which the data obtained during the flight to the transverse wind component V in m / s and the heading ψ (HDG) in degrees over the time t in s are plotted. The 2a -D differ by different measuring times t. So is in 2a the measuring period from t = 0 s to t = 1,250 s, in 2 B the measuring period from t = 1,250 s to t = 2,500 s, in 2c the measurement period from t = 2,500 s to t = 3,750 s, and in 2d the measurement period from t = 3,750 s to t = 5,000 s. The transverse wind component V was determined by three different methods, the results in the 2a Each are denoted as "V_nose_boom", "V_GPS / IRS", and "V_FMC".

Als Referenz für die „wahre” horizontale Windgeschwindigkeit V →W dienen vorliegend Messungen auf Basis des Fünflochsonden-Nasenmastes des Forschungsflugzeugs. Die daraus ermittelte Querwindkomponente V ist mit „V_nose_boom” bezeichnet und dient vorliegend als Referenz-Querwindkomponente.In the present case, measurements based on the five-hole probe nasal mast of the research aircraft serve as a reference for the "true" horizontal wind speed V → W. The transverse wind component V determined therefrom is designated by "V_nose_boom" and in the present case serves as a reference transverse wind component.

Diese Referenz-Querwindkomponente V_nose_boom kann nun einerseits mit der Querwindkomponente V_FMC des Horizontalwindes V →W verglichen werden, die der so genannte Flight Management Computer (FMC) des Forschungsflugzeugs zur Verfügung stellt, und die dem heutigen bekannten Verfahre zur Ermittlung der Querwindkomponente entspricht, und weiterhin mit der Querwindkomponente V_GPS/IRS, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeugs, bei dem der Horizontalwind V →W durch eine auf einen Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bezogene Querwindkomponente V (vorliegend als V_GPS/IRS bezeichnet) sowie eine Längswindkomponente U definiert wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Querwindkomponente V (= V_GPS/IRS) ausschließlich aus der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund in Betrag und Richtung und dem Steuerkurs ψ ermittelt wird. Dabei wird die Querwindkomponente V gemäß: V = V →GE·cos(ψ) – V →GN·sin(ψ) (2) ermittelt, wobei V →GE die Ostkomponente der Geschwindigkeit über Grund, V →GN die Nordkomponente der Geschwindigkeit über Grund, und ψ der Steuerkurs ist. Dabei werden die Geschwindigkeiten V →GE und V →GN mittels des GPS- und IRS-Systems des Forschungsflugzeugs ermittelt und bereitgestellt. Hierbei liefert das GPS den niederfrequenten Anteil der Messdatenerfassung, der durch einen hochfrequenten Anteil des IRS ergänzt wird. Der Steuerkurs ψ wird vom IRS ermittelt und bereitgestellt. Schiebewinkel-Messungen werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht berücksichtigt.This reference transverse wind component V_nose_boom can now be compared, on the one hand, with the transverse wind component V_FMC of the horizontal wind V → W provided by the so-called Flight Management Computer (FMC) of the research aircraft, which corresponds to the method known today for determining the transverse wind component, and furthermore with the transverse wind component V_GPS / IRS, which was determined by means of the method according to the invention. The inventive method for determining the horizontal wind V → W aboard an aircraft in which the horizontal wind V → W is defined by a relative to a heading ψ of the aircraft transverse wind component V (in this case referred to as V_GPS / IRS) and a longitudinal wind component U is characterized in that the transverse wind component V (= V_GPS / IRS) is determined exclusively from the speed V → G of the aircraft over ground in magnitude and direction and the heading ψ. In this case, the transverse wind component V becomes: V = V → GE · cos (ψ) - V → GN · sin (ψ) (2) where V → GE is the east component of speed over ground, V → GN is the north component of speed over ground, and ψ is the heading. The speeds V → GE and V → GN are determined and provided by means of the GPS and IRS system of the research aircraft. Here, the GPS provides the low-frequency portion of the measured data acquisition, which is supplemented by a high-frequency portion of the IRS. The tax rate ψ is determined and provided by the IRS. Sliding angle measurements are not taken into account in the illustrated embodiment.

Den 2a–d kann entnommen werden, dass die Standard-Querwindmessung (V_FMC) erheblich von der Referenzmessung (V_nose_boom) abweicht. Dagegen stimmt die mit der erfindungsgemäßen Methode ermittelte Querwindkomponente V (= V_GPS/IRS) des Horizontalwindes V →W sehr gut mit der Referenzmessung (V_nose_boom) überein. Während Flugmanövern, die vorliegend durch Änderungen des Steuerkurses ψ (HDG) angezeigt werden, nehmen die Abweichungen zwischen V_GPS/IRS und V_nose_boom erkennbar zu.The 2a -D it can be seen that the standard transverse wind measurement (V_FMC) deviates significantly from the reference measurement (V_nose_boom). By contrast, the transverse wind component V (= V_GPS / IRS) of the horizontal wind V → W determined using the method according to the invention agrees very well with the reference measurement (V_nose_boom). During maneuvers, which in this case are indicated by changes in the heading ψ (HDG), the deviations between V_GPS / IRS and V_nose_boom noticeably increase.

3a–d zeigen jeweils eine Graphik in der die während des Fluges ermittelten Daten zur Längswindkomponente U in m/s und zum Steuerkurs ψ (HDG) in Grad über der Zeit t in s aufgetragen sind. Die Längswindkomponente U wurde dabei durch zwei Verfahren ermittelt, deren Ergebnisse in den 3a–d jeweils als „U_nose_boom” und „U_GPS/IRS” bezeichnet sind. Der Steuerkurs ψ wird vom IRS des Forschungsflugzeugs ermittelt und bereitgestellt Die Grahpiken entsprechen ansonsten denen der 2a–d. 3a -D each show a graph in which the data obtained during the flight to the longitudinal wind component U in m / s and the heading ψ (HDG) in degrees over the time t in s are plotted. The longitudinal wind component U was determined by two methods, the results in the 3a -D are each referred to as "U_nose_boom" and "U_GPS / IRS". Heading ψ is determined and provided by the IRS of the research aircraft. The grahpics are otherwise the same as the 2a d.

Die Längswindkomponentendaten „U_nose_boom” dienen als Referenz und wurden auf Basis der Fünflochsondenmessungen des Forschungsflugzeugs ermittelt. Die Längswindkomponentendaten U = „U_GPS/IRS” wurden gemäß: U = V →GE·sin(ψ) + V →GN·cos(ψ) – |V →F|(3) ermittelt, wobei V →GE die Ostkomponente der Geschwindigkeit V →G, V →GN die Nordkomponente der Geschwindigkeit V →G, ψ der Steuerkurs (HDG), und |V →F| der Betrag der Fluggeschwindigkeit (TAS) ist. The longitudinal wind component data "U_nose_boom" serve as a reference and were determined on the basis of the five-hole probe measurements of the research aircraft. The longitudinal wind component data U = "U_GPS / IRS" were determined according to: U = V → GE · sin (ψ) + V → GN · cos (ψ) - | V → F | (3), where V → GE is the east component of the velocity V → G , V → GN the north component of the speed V → G , ψ the heading (HDG), and | V → F | the amount of airspeed (TAS) is.

|V →F| wurde dabei mittels des Pitot-Static Systems und des Air Data Computers des Forschungsflugzeugs ermittelt. V →G, V →GN, V →GE, und ψ wurden wie vorstehend vom GPS bzw. vom IRS des Forschungsflugzeugs ermittelt.| V → F | was determined by means of the Pitot-Static System and the Air Data Computer of the research aircraft. V → G , V → GN , V → GE , and ψ were determined as above by the research aircraft's GPS and IRS, respectively.

Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt eine statistische Auswertung der in den 2a–d und 3a–d dargestellten Daten. Dabei wurde der so genannte „Root Mean Square Error” = RMSE ermittelt. Dieser ist vorliegend wie folgt definiert:

Figure 00090001
wobei der Index x für FMC (bisherige Methode zur Ermittlung des Windes/der Windkomponente) oder GPS/IRS (erfindungsgemäße Methode zur Ermittlung des Windes, der Windkomponente) steht. Der Index i kennzeichnet jeweils den i-ten von n Messwerten der jeweiligen Windwerte. a) IRS + GPS b) IRS + GPS Φ < 7° c) GPS Φ < 7° d) IRS + GPS Φ < 7°, β RMSE(U_FMC) 1,791 1,412 1,412 1,408 RMSE(V_FMC) 4,065 4,094 4,094 4,095 RMSE(V_GPS/IRS) 1,868 0,799 0,852 0,357 Tabelle 1 Table 1 below shows a statistical evaluation of the in 2a -D and 3a -D shown data. The so-called "Root Mean Square Error" = RMSE was determined. This is defined here as follows:
Figure 00090001
where the index x stands for FMC (previous method for determining the wind / the wind component) or GPS / IRS (method according to the invention for determining the wind, the wind component). The index i identifies the i-th of n measured values of the respective wind values. a) IRS + GPS b) IRS + GPS Φ <7 ° c) GPS Φ <7 ° d) IRS + GPS Φ <7 °, β RMSE (U_FMC) 1,791 1,412 1,412 1,408 RMSE (V_FMC) 4,065 4,094 4,094 4,095 RMSE (V_GPS / IRS) 1,868 0.799 0,852 0,357 Table 1

Der RMSE wird somit mit der Referenz-Geschwindigkeit „V_nose_boom” und der Geschwindigkeit Vx,i, die entweder für die FMC-Geschwindigkeit oder für die mit der erfindungsgemäßen Methode bestimmten Geschwindigkeit steht, gebildet. Dabei wird in den Konfigurationen a), b) und d) die Geschwindigkeit V →G und der Steuerkurs ψ vom IRS und vom GPS des Forschungsflugzeugs bereitgestellt, wobei hochfrequente Messdaten vom IRS bereitgestellt werden. In Konfiguration c) werden die Geschwindigkeit V →G und der Steuerkurs ψ hingegen nur vom GPS bereitgestellt, während IRS-Daten unberücksichtigt blieben. Der RMSE wird für die vier verschiedene Konfigurationen a)–d) ausgewertet.The RMSE is thus formed with the reference velocity "V_nose_boom" and the velocity V x, i which stands either for the FMC velocity or for the velocity determined by the method according to the invention. In the configurations a), b) and d), the speed V → G and the heading ψ are provided by the IRS and the GPS of the research aircraft, high-frequency measurement data being provided by the IRS. In configuration c), however, the speed V → G and the heading ψ are only provided by the GPS, while IRS data is disregarded. The RMSE is evaluated for the four different configurations a) -d).

Dabei kann festgestellt werden, dass der RMSE des V_FMC (Querwind ermittelt durch den Flight Management Computer) mehr als doppelt so groß ist wie der RMSE des U_FMC (Längswind (Rücken- oder Gegenwind) ermittelt durch den Flight Management Computer). Während der RMSE des V_FMC bei allen vier Konfigurationen nahezu gleich bleibt, kann der RMSE des U_FMC durch den Ausschluss von Flugmanövern mit einem Rollwinkel Φ von < 7° um 21% reduziert werden.It can be seen that the RMSE of the V_FMC (crosswind determined by the Flight Management Computer) is more than twice as large as the RMSE of the U_FMC (longitudinal wind (backwind or headwind) determined by the Flight Management Computer). While the RMSE of the V_FMC remains nearly the same in all four configurations, the RMSE of the U_FMC can be reduced by 21% by excluding flight maneuvers with a roll angle Φ of <7 °.

In Konfiguration a) wird der RMSE der nach der erfindungsgemäßen Methode ermittelten Querwindkomponente V_GPS/IRS gegenüber der herkömmlichen Methode (V_FMC) um 54% reduziert. Wenn Manöver mit Rollwinkeln Φ über 7° ausgeschlossen werden (Konfiguration b), wird der RMSE von V_GPS/IRS von 1,868 auf 0,799 reduziert. Die Reduzierung des RMS Fehlers beträgt nun 80%.In configuration a), the RMSE of the transverse wind component V_GPS / IRS determined by the method according to the invention is reduced by 54% compared with the conventional method (V_FMC). If maneuvers with roll angles Φ above 7 ° are excluded (configuration b), the RMSE of V_GPS / IRS is reduced from 1.868 to 0.799. The reduction of the RMS error is now 80%.

Die Ergebnisse für Konfiguration c) zeigen, dass die Verwendung der reinen GPS Ground Speed V →G, d. h. ohne Anreicherung mit hochfrequenten IRS Daten der Groundspeed, die Genauigkeit nur geringfügig verschlechtert (von 0,799 auf 0,852). In Konfiguration d) wird der Steuerkurs ψ um den Schiebewinkel β korrigiert. Diese Korrektur reduziert den RMSE des Querwindes V_GPS/IRS nochmals, so dass eine Reduktion um 91% im Vergleich zur Standard Messung erzielt werden kann. Konfiguration d) liefert somit eine Genauigkeit der Querwindmessung in einer Größenordnung, wie sie ansonsten nur mit Nutzung eines aufwendigen wissenschaftlichen Instruments, wie dem Nasenmast mit Fünflochsonde, erreicht werden kann.The results for configuration c) show that the use of pure GPS Ground Speed V → G , ie without enrichment with high frequency IRS data of groundspeed, only slightly degrades the accuracy (from 0.799 to 0.852). In configuration d) the heading ψ is corrected by the shift angle β. This correction reduces the RMSE of the cross wind V_GPS / IRS again, so that a reduction of 91% compared to the standard measurement can be achieved. Configuration d) thus provides an accuracy of the transverse wind measurement on a scale that can otherwise be achieved only with the use of a complex scientific instrument, such as the nose-piece with five-hole probe.

Fehler bei der Bestimmung des Steuerkurses ψ wirken sich stärker auf die Messung der Querwindkomponente V des horizontalen Windes V →W aus, als auf die Messung der Längswindkomponente U. Daher bewirkt eine Reduzierung des Fehlers der Querwindkomponente eine erhebliche Verbesserung der Genauigkeit des Horizontalwindes V →W. Bei den vorliegend ausgewerteten Messdaten des Fluges ist dieser Unterschied sehr ausgeprägt: der Fehler der Längswindkomponente U ist weniger als halb so groß wie der Fehler der Querwindkomponente V.Errors in the determination of the heading ψ affect the measurement of the transverse wind component V of the horizontal wind V → W more than the measurement of the longitudinal wind component U. Therefore, reducing the error of the crosswind component significantly improves the accuracy of horizontal wind V → W , In the presently evaluated measurement data of the flight, this difference is very pronounced: the error of the longitudinal wind component U is less than half as large as the error of the transverse wind component V.

In Konfiguration b) kann der Fehler (RMSE) des horizontalen Windes V →W mit: [U_FMC2 + V_FMC2]0,5 = [1,4122 + 4,0942]0,5 = 4.33 m/s (5) abgeschätzt werden. Mit der erfindungsgemäß verbesserten Ermittlung der Querwindkomponente V des Horizontalwindes V →W reduziert sich der Fehler (RMSE) des horizontalen Winds V →W hingegen auf: [U_FMC2 + V_GPS/IRS2]0,5 = [1,4122 + 0,7992]0,5 = 1,62 m/s (6) In configuration b), the error (RMSE) of the horizontal wind V → W with: [U_FMC 2 + V_FMC 2 ] 0.5 = [1.412 2 + 4.094 2 ] 0.5 = 4.33 m / s (5) be estimated. With the inventively improved determination of the cross wind component V of the horizontal wind V → W, the error (RMSE) of the horizontal wind V → W is reduced, however, to: [U_FMC 2 + V_GPS / IRS 2 ] 0.5 = [1.412 2 + 0.799 2 ] 0.5 = 1.62 m / s (6)

Dies entspricht einer Reduktion des Fehlers (RMSE) des horizontalen Windes V →W durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens um 62%.This corresponds to a reduction of the error (RMSE) of the horizontal wind V → W by using the method according to the invention by 62%.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101
erstes Mittelfirst means
102102
zweites Mittelsecond means
103103
drittes Mittelthird means
104104
viertes Mittelfourth means
105105
fünftes Mittelfifth remedy
106106
sechstes Mittelsixth means

Claims (10)

Verfahren zum Ermitteln des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeugs, bei dem der Horizontalwind V →W durch eine auf einen Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bezogene Querwindkomponente V sowie eine Längswindkomponente U definiert wird, und die Querwindkomponente V ausschließlich aus der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund in Betrag und Richtung und dem Steuerkurs ψ ermittelt wird.Method for determining the horizontal wind V → W on board an aircraft, in which the horizontal wind V → W is defined by a transverse wind component V related to a heading ψ of the aircraft and a longitudinal wind component U, and the transverse wind component V exclusively from the velocity V → G of the Aircraft over ground in amount and direction and the heading ψ. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Geschwindigkeit über Grund V →G und der Steuerkurs ψ von einem Navigationssystem des Luftfahrzeugs bereitgestellt werden.The method of claim 1, wherein the speed over ground V → G and the heading ψ are provided by a navigation system of the aircraft. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Navigationssystem ein GPS- und/oder ein GNLONASS- und/oder ein Galileo- und/oder ein IRS- und/oder FMS-System des Luftfahrzeugs ist.Method according to Claim 2, in which the navigation system is a GPS and / or a GNLONASS and / or a Galileo and / or an IRS and / or FMS system of the aircraft. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Querwindkomponente V gemäß: V = V →GE·cos(ψ) – V →GN·sin(ψ) (2) ermittelt wird, wobei V →GE := Ostkomponente der Geschwindigkeit über Grund V →GN := Nordkomponente der Geschwindigkeit über Grund ψ := Steuerkurs ist.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the transverse wind component V according to: V = V → GE · cos (ψ) - V → GN · sin (ψ) (2) where V → GE : = east component of speed over ground V → GN : = north component of speed over ground ψ: = heading. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Längswindkomponente U aus der Geschwindigkeit V →G in Betrag und Richtung, dem Steuerkurs ψ, und der wahren Fluggeschwindigkeit |V →F| ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the longitudinal wind component U from the speed V → G in magnitude and direction, the heading ψ, and the true airspeed | V → F | is determined. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Längswindkomponente U gemäß: U = V →GE *sin(ψ) + V →GN *cos(ψ) – |V →F| (3) ermittelt wird, wobei V →GE := Ostkomponente der Geschwindigkeit V →G V →GN := Nordkomponente der Geschwindigkeit V →G ψ := Steuerkurs |V →F| := Betrag der Fluggeschwindigkeit ist. The method of claim 5, wherein the longitudinal wind component U is according to: U = V → GE * sin (ψ) + V → GN * cos (ψ) - | V → F | (3) where V → GE : = east component of the speed V → G V → GN : = north component of the speed V → G ψ: = heading | V → F | : = Amount of airspeed is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Ermittlung des Horizontalwindes V →W nur in Fällen erfolgt, in denen der Rollwinkel des Luftfahrzeugs < 10° oder < 7° oder < 5° oder < 3° ist.Method according to one of Claims 1 to 6, in which the determination of the horizontal wind V → W takes place only in cases in which the roll angle of the aircraft is <10 ° or <7 ° or <5 ° or <3 °. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Steuerkurs ψ jeweils um einen Schiebewinkel korrigiert wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the heading ψ is corrected in each case by a sliding angle. Vorrichtung zum Ermitteln des Horizontalwindes V →W an Bord eines Luftfahrzeugs, wobei der Horizontalwind V →W durch eine auf einen Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bezogene Querwindkomponente V sowie eine Längswindkomponente U definiert ist, umfassend: – ein erstes Mittel (101), mit dem die Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs über Grund in Betrag und Richtung bereitstellbar ist, – ein zweites Mittel (102), mit dem der Steuerkurs ψ des Luftfahrzeugs bereitstellbar ist, – ein drittes Mittel (103), mit dem der Betrag der Fluggeschwindigkeit |V →F| des Luftfahrzeugs bereitstellbar ist, – ein viertes Mittel (104), das dazu eingerichtet ist die Querwindkomponente V ausschließlich aus der Geschwindigkeit V →G des Luftfahrzeugs in Betrag und Richtung und dem Steuerkurs ψ zu ermitteln, und – ein fünftes Mittel (105), das dazu eingerichtet ist die Längswindkomponente U aus der Geschwindigkeit V →G in Betrag und Richtung, dem Steuerkurs ψ, und der Fluggeschwindigkeit |V →F| zu ermitteln.Device for determining the horizontal wind V → W on board an aircraft, the horizontal wind V → W being defined by a transverse wind component V related to a heading ψ of the aircraft and a longitudinal wind component U, comprising: - a first means ( 101 ), with which the speed V → G of the aircraft over ground can be provided in magnitude and direction, - a second means ( 102 ), which provides the heading ψ of the aircraft, - a third means ( 103 ), with which the amount of airspeed | V → F | of the aircraft, - a fourth means ( 104 ) arranged to determine the transverse wind component V solely in terms of the aircraft's speed V → G in terms of magnitude and direction and heading ψ, and - a fifth means ( 105 ), which is adapted to the longitudinal wind component U from the speed V → G in magnitude and direction, the heading ψ, and the airspeed | V → F | to investigate. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei dem das erste Mittel (101) und das zweite Mittel (102) ein GPS- und/oder ein GNLONASS- und/oder ein Galileo- und/oder ein IRS- und/oder FMC-System des Flugzeugs ist.Device according to Claim 9, in which the first means ( 101 ) and the second ( 102 ) is a GPS and / or a GNLONASS and / or a Galileo and / or an IRS and / or FMC system of the aircraft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SWOLINSKY, Manfred; KRAUSPE, Peter: Windbestimmung aus Flugmessdaten eines Linienflugzeuges. In: Meteorologische Rundschau, Bd. 37, 1984, 72-81. - ISSN ISSN 0026-1211 *
WMO-Manual: "Aircraft Meteorological Data Relay (AMDAR) Reference Manual", Paintinq D., World Meteorological Organization (WMO) No 958, 2003, CHAPTER 3 *
Zander: Zander SR 940 Bedienungsanleitung. Baierbrunn, 21.01.2001. - Firmenschrift *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105629336A (en) * 2014-11-06 2016-06-01 航天恒星科技有限公司 GNSS wind field measuring chip and meteorological sonde

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