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
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Abstract
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:
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:
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:
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:
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:
Das erste Mittel
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.
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:
Den
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
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:
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
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Title |
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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)
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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