KR20140121248A - Coordinate converting method for visual par automation system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a coordinate converting method. More specifically, the method includes the steps of: (1) converting a first airplane route angle, a first airplane gliding angle, and a first airplane distance on a polar coordinate system based on precision approach radar (PAR) to be complied with a WGS-84 coordinate system; and (2) deriving a second airplane route angle, a second airplane gliding angle, and a second airplane distance from a ground point of impact (GPI) using materials converted to the WGS-84 coordinate system in the step (1). According to the coordinate converting method for converting coordinate information acquired based on PAR to coordinate information from GPI, for a visual PAR control automation system to directly transfer route, gliding angle, and distance information revealed by a PAR radar in a digital data type, information on an airplane viewed from the PAR can be digitally converted to information from the GPI which is required to a pilot by converting coordinate information on the polar coordinate system based on the PAR to be complied with the WGS-84 coordinate system and by converting the materials, which are converted to the WGS-84 coordinate system, to the route, gliding angle, and distance information from the GPI. The digitally converted data can be visually transferred to the pilot by using the PAR control automation system, thereby remarkably improving accuracy and transmissibility of precision approach information.

Description

PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법{COORDINATE CONVERTING METHOD FOR VISUAL PAR AUTOMATION SYSTEM}{COORDINATE CONVERTING METHOD FOR VISUAL PAR AUTOMATION SYSTEM} [0001] This invention relates to a coordinate conversion method for converting coordinate information acquired from a runway landing point,

본 발명은 좌표 변환 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 시각적 PAR 관제 자동화 시스템에 사용할 수 있도록 PAR에서 바라보는 항공기의 경로, 활공각, 거리 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 경로, 활공각, 거리 정보로 좌표를 변환하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coordinate transformation method, and more particularly, to a method for converting a coordinate system of a path, glide angle, and distance information of an aircraft viewed from a PAR to a path from a runway landing point, a glide angle, Gt;

공항으로의 항공기 접근은 ILS, PAR, TLS, MLS 등과 같은 정밀접근(PA, Precision Approach)과 TACAN(Tactical Air Navigation)과 VOR/DME(VHF Omni-directional Range / Distance Measuring Equipment) 등과 같은 비정밀접근(None-Precision Approach)으로 나눌 수 있는데, 정밀접근이란 국제민간항공기구(ICAO, International Civil Aviation Organization) 부속서(Annex 10, 항공통신)의 정밀기준에 부합하는 진로와 항공로 이탈정보를 제공하는 항행안전 무선시설을 이용하는 계기 접근절차이다. 본 발명은 공항으로의 정밀접근 시 사용되는 좌표의 변환 방법에 관한 것이다.
Airborne approach to the airport requires a precision approach (PA, Precision Approach) such as ILS, PAR, TLS, MLS, and non-precision approach such as TACAN (Tactical Air Navigation) and VOR / DME (VHF Omni-Directional Range / Distance Measuring Equipment) (None-Precision Approach). Precision approach is to provide the route and departure information that meets the precise standards of the International Civil Aviation Organization (ICAO) annex (Annex 10, aviation communication) It is an instrument access procedure using safety radio facilities. The present invention relates to a method of transforming coordinates used in a precise approach to an airport.

국제 규격의 공항은 대부분 계기착륙장치(ILS, Instrument Landing System)와 PAR(Precision Approach Radar) 체계를 갖추고 있다. PAR을 이용한 정밀접근은 공항에 설치된 레이더(Radar)에 시현되는 항적정보를 기반으로 관제사와 조종사 간 음성통신에 의존하여 비행기지 접근을 수행하는 방법이나, 이는 관제사의 전문성과 숙련도에 따라 정확성 등이 좌우되며, 적시성에 있어 일정한 지연을 피할 수 없다는 문제 및 음성 전달(조종사의 청각적 인지)로 인해 정보의 전달 능력이 떨어지는 문제 등이 있다. 반면, ILS는 지상에 설치된 전파 방사장치에서 방사되는 무선 주파수를 수신하여 항공기가 진입하고 있는 정확한 경로와 활공각을 계기를 통해 조종사에게 실시간으로 알려주어 항공기가 공항으로의 접근을 정밀하게 수행할 수 있도록 하는 장비로서, 경로와 활공각 정보를 조종사에게 시각적으로 제공하여 정보의 전달력이 높다는 장점이 있다. 그러나 한 대의 ILS는 활주로의 한쪽 방향만을 지원할 수 있고, ILS 자체만으로는 항공기가 활주로를 향해 정확한 경로와 활공각으로 진입하고 있는지를 관제센터에서 알 수 없다는 문제가 있다.
Most international airports are equipped with Instrument Landing Systems (ILS) and Precision Approach Radar (PAR) systems. The precise approach using PAR is based on the wake-up information displayed on the radar installed at the airport, but it depends on the voice communication between the controller and the pilot to perform the approach to the airplane. However, accuracy depends on the expertise and expertise of the controller. There is a problem that a certain delay can not be avoided in terms of timeliness and a problem that information transmission ability is lowered due to voice transmission (auditory perception of a pilot). On the other hand, the ILS receives the radio frequency radiated from the ground-based radio wave radar and informs the pilots in real time about the accurate path and glide angle of the aircraft through the instrument so that the aircraft can access the airport precisely This system provides the pilot with visual information of the path and the glide angle information, and has the advantage of high information transfer ability. However, one ILS can only support one direction of the runway, and the ILS alone can not tell if the aircraft is entering the correct path and glide angle toward the runway.

현재, 항공기의 운항과 관련한 항법, 정밀접근 등과 관련해서는 많은 연구가 진행되고 있으나(Journal of The Institute of Navigation, The Journal of Navigation, The Journal of Global Navigation Satellite Systems 등 참조), 공항 접근에 있어 PAR 항적자료 전달방법의 개선을 통해 공항 정밀접근의 정확도를 높이는 방법에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 발명자는, PAR을 이용한 정밀접근 방식을 이용하되, 관제사의 음성에 의존한 관제에 따른 정보제공 량의 절대 부족, 항적정보 제공의 과다한 지연, 관제사의 전문성과 숙련도에 따른 관제능력의 차이 등의 문제를 해결하고자 ILS가 가지고 있는 장점을 접목하는 새로운 시각적 PAR 관제 자동화 시스템을 개발하고자 하였다. 즉, 사물통신(M2M, Machine to Machine Interface)의 개념을 이용하여 PAR 레이더에서 시현되는 경로와 활공각 정보를 디지털 데이터 형태로 항공기에 직접 전달하고, 이를 ILS와 유사한 방법으로 조종사에게 시현해 줌으로써 정밀접근의 정확도 및 비행안전도를 획기적으로 향상시키고자 한다.
[0004] Currently, much research has been conducted on navigation and precision approach related to aircraft operations (see, for example, Journal of The Navigation, The Journal of Global Navigation Satellite Systems) There is insufficient research on how to improve the precision of airport precision approach by improving data transmission method. Therefore, the present inventor has used a precision approach using PAR, and has found that the absolute lack of information provided by the control depending on the voice of the controller, excessive delays in providing the navigation information, the difference in the control ability according to the expertise and expertise of the controller And to develop a new visual PAR automation system that combines the advantages of ILS to solve the problem of ILS. Using the concept of Machine to Machine Interface (M2M), the path and glide angle information displayed on the PAR radar are directly transmitted to the aircraft in the form of digital data and displayed to the pilot in a manner similar to the ILS, To improve the accuracy and flight safety of aircraft.

이와 같은 시각적 PAR 관제 자동화 시스템을 구현하기 위해서는 PAR을 중심으로 획득된 좌표 정보를 조종사가 필요로 하는 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 방법의 개발이 필요한바, 본 발명자는 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법에 대하여 개발하여 제안하고자 한다.In order to implement such a visual PAR control automation system, it is necessary to develop a method of converting the coordinate information obtained around the PAR to the coordinate information from the runway landing point that the pilot needs, We have developed and propose a coordinate conversion method that converts one coordinate information into coordinate information from the runway landing point.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, PAR 레이더에서 시현되는 경로와 활공각 및 거리 정보를 디지털 데이터 형태로 항공기에 직접 전달하는 시각적 PAR 관제 자동화 시스템을 위하여, PAR을 중심으로 한 극좌표계상의 좌표 정보를 WGS-84 좌표체계에 맞게 변환하고, WGS-84 좌표체계로 변환된 자료를 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 경로, 활공각, 거리 정보로 변환함으로써, PAR에서 바라보는 항공기에 대한 정보를 조종사가 필요로 하는 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 정보로 디지털 변환할 수 있는, PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods. For the visual PAR control automation system which directly transmits the path, the aperture angle and the distance information displayed in the PAR radar to the aircraft in the form of digital data, By converting the coordinate information of the polar coordinate system centered on the PAR to the WGS-84 coordinate system and converting the converted WGS-84 coordinate system into the path, glide angle and distance information from the runway landing point (GPI) Coordinate transformation that converts the coordinate information obtained around the PAR to the coordinate information from the runway landing point, which can digitally convert the information about the aircraft viewed from the pilot to the information from the runway landing point (GPI) The present invention is directed to providing a method for providing a service to a user.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a coordinate conversion method for converting coordinate information acquired with a PAR as coordinate information from an runway landing point,

(1) PAR(Precision Approach Radar)을 중심으로 한 극좌표계상의 제1 항공기 경로각, 제1 항공기 활공각 및 제1 항공기 거리를, WGS-84 좌표체계에 맞게 변환하는 단계; 및(1) converting a first aircraft path angle, a first aircraft glide angle, and a first aircraft distance of a polar coordinate system around a PAR (Precision Approach Radar) to a WGS-84 coordinate system; And

(2) 상기 단계 (1)에서 WGS-84 좌표체계로 변환된 자료를 이용하여, 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 제2 항공기 경로각, 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리를 도출하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(2) deriving the second aircraft path angle, the second aircraft glide angle and the second aircraft distance from the runway landing point (GPI) using the data converted into the WGS-84 coordinate system in the step (1) And includes the constitutional features thereof.

바람직하게는, 상기 단계 (1)은,Preferably, the step (1)

(1-1) 상기 PAR의 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X, Y, Z 지점으로 변환하여 지구 중심점(ECEF)으로부터 PAR의 위치벡터 (Xp, Yp, Zp)를 구하는 단계; 및(1-1) obtaining the position vector (Xp, Yp, Zp) of the PAR from the center ECEF of the coordinates by converting the position (latitude, longitude, altitude) of the PAR into X, Y and Z points on the rectangular coordinate system; And

(1-2) 상기 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터를 구하고, 이를 기준으로 상기 제1 항공기 거리에 대한 스칼라량을 곱한 후 상기 제1 항공기 경로각과 상기 제1 항공기 활공각만큼 차례로 회전시켜 X, Y, Z 좌표계상의 지점으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
(1-2) obtaining a tangential unit vector in a predetermined direction on the earth viewed by the PAR, multiplying the tangential unit vector by a scalar amount with respect to the first aircraft distance on the basis of the tangential unit vector, And then converting the coordinates into points on the X, Y, and Z coordinate system.

바람직하게는, 상기 단계 (2)는,Preferably, the step (2)

(2-1) 상기 활주로 착륙지점(GPI)과 상기 항공기의 위치를 X, Y, Z 상의 좌표로 변환하여 상기 활주로 착륙지점(GPI)에서부터 상기 항공기까지의 제1 벡터를 구하는 단계;(2-1) obtaining a first vector from the runway landing point (GPI) to the aircraft by converting the runway landing point (GPI) and the position of the aircraft into coordinates of X, Y, Z coordinates;

(2-2) 상기 활주로 착륙지점(GPI)에서 지표면과 수직인 법선 단위벡터(이하, ‘제2 벡터’라 한다.)와 상기 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터(이하, ‘제3 벡터’라 한다.)를 구하는 단계; 및(2-2) A tangential unit vector (hereinafter referred to as a 'second vector') perpendicular to the ground surface at the runway landing point GPI (hereinafter referred to as a 'second vector') and a predetermined tangential unit vector (Hereinafter referred to as a "third vector"); And

(2-3) 상기 제2 벡터 및 제3 벡터의 외적(Cross Product)을 통해 상기 제2 벡터 및 제3 벡터에 수직인 제4 벡터를 구하는 단계를 더 포함하고,(2-3) obtaining a fourth vector orthogonal to the second vector and the third vector through the cross product of the second vector and the third vector,

상기 제1 내지 제4 벡터를 이용하여 상기 제2 항공기 경로각, 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리를 도출할 수 있다.
The second aircraft path angle, the second aircraft glide angle, and the second aircraft distance using the first to fourth vectors.

더욱 바람직하게는, 제2 항공기 활공각은,More preferably, the second aircraft glide-

하기 수학식 3에 의해 도출할 수 있다.Can be derived by the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00001
Figure pat00001

(여기서, Glide Slope: 제2 항공기 활공각,

Figure pat00002
= 제2 벡터,
Figure pat00003
= 제1 벡터)
(Here, Glide Slope: second aircraft glide angle,
Figure pat00002
= Second vector,
Figure pat00003
= First vector)

더욱 바람직하게는, 제2 항공기 경로각은,More preferably, the second aircraft path angle,

하기 수학식 4에 의해 도출할 수 있다.Can be derived by the following equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00004
Figure pat00004

(여기서, Azimuth : 제2 항공기 경로각,

Figure pat00005
= 제4 벡터,
Figure pat00006
= 제1 벡터)
(Where Azimuth: second aircraft path angle,
Figure pat00005
= Fourth vector,
Figure pat00006
= First vector)

더욱 바람직하게는, 제2 항공기 거리는,More preferably, the second aircraft distance,

하기 수학식 5에 의해 도출할 수 있다.Can be derived by the following equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00007
Figure pat00007

(Distance : 제2 항공기 거리, XGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X성분 값으로 나타낸 것, XAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X성분 값으로 나타낸 것, YGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Y성분 값으로 나타낸 것, YAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Y성분 값으로 나타낸 것, ZGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Z성분 값으로 나타낸 것, ZAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Z성분 값으로 나타낸 것)(Distance: second aircraft distance, X GPI = The GPI position (latitude, longitude, altitude) as an X component value on a rectangular coordinate system, X AC = Y GPI = GPI position (latitude, longitude, altitude) as the Y component value on the rectangular coordinate system, Y AC = aircraft position (latitude, longitude, altitude) (Latitude, longitude, and altitude) as the Y component values on the rectangular coordinate system, Z GPI = GPI position (latitude, longitude, altitude) as the Z component value on the rectangular coordinate system, Z AC = Altitude) as the Z component value on the rectangular coordinate system)

본 발명에서 제안하고 있는 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법에 따르면, PAR 레이더에서 시현되는 경로와 활공각 및 거리 정보를 디지털 데이터 형태로 항공기에 직접 전달하는 시각적 PAR 관제 자동화 시스템을 위하여, PAR을 중심으로 한 극좌표계상의 좌표 정보를 WGS-84 좌표체계에 맞게 변환하고, WGS-84 좌표체계로 변환된 자료를 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 경로, 활공각, 거리 정보로 변환함으로써, PAR에서 바라보는 항공기에 대한 정보를 조종사가 필요로 하는 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 정보로 디지털 변환할 수 있다. 이렇게 디지털 변환된 데이터는 시각적 PAR 관제 자동화 시스템을 통해 조종사에게 시각적으로 전달될 수 있는바, 정밀접근 정보의 정확도 및 전달력을 현저히 향상시킬 수 있다.According to the coordinate conversion method for converting the coordinate information acquired with the PAR centering on the present invention to the coordinate information from the runway landing point, it is possible to directly convert the path, the aperture angle, and the distance information displayed in the PAR radar to the aircraft For the visual PAR control automation system that transmits, it converts the coordinate information of polar coordinate system centered on PAR to WGS-84 coordinate system, converts the WGS-84 coordinate system data from runway landing point (GPI) , Glide angle, and distance information, it is possible to digitally convert information about the aircraft viewed at the PAR to information from the runway landing point (GPI) that the pilot needs. The digitally converted data can be visually communicated to the pilot through the visual PAR control automation system, which can significantly improve accuracy and delivery of precision access information.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 2는 PAR의 항적자료와 활주로 착륙지점 간의 관계를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 4는 PAR에서의 항공기 위치를 표현한 도면.
도 5는 WGS-84 체계좌표 상의 PAR 또는 GPI와 항공기의 위치 간의 관계를 표현한 도면.
도 6은 항공기의 위도, 경도, 고도를 활주로 착륙지점으로부터 항공기의 경로각(제2 항공기 경로각, Azimuth), 활공각(제2 항공기 활공각, Glide Slope), 거리(제2 항공기 거리, Distance)로 산출하는 개념을 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart illustrating a coordinate conversion method for converting coordinate information acquired around a PAR to coordinate information from an runway landing point according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 2 is a diagram showing the relationship between PAR's wake-up data and runway landing points; Fig.
3 is a flowchart illustrating a coordinate conversion method for converting coordinate information acquired around a PAR to coordinate information from an runway landing point according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a representation of an aircraft position in a PAR.
Figure 5 is a representation of the relationship between the position of the aircraft and the PAR or GPI on the WGS-84 system coordinate.
6 is a graph showing the latitude, longitude and altitude of an aircraft from the runway landing point to the path angle of the aircraft (second aircraft path angle, Azimuth), the glide angle (second aircraft glide slope), and the distance Fig.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법은, PAR(Precision Approach Radar)을 중심으로 한 극좌표계상의 제1 항공기 경로각, 제1 항공기 활공각 및 제1 항공기 거리를, WGS-84 좌표체계에 맞게 변환하는 단계(S100), 및 단계 S100에서 WGS-84 좌표체계로 변환된 자료를 이용하여 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 제2 항공기 경로각, 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리를 도출하는 단계(S200)를 포함하여 구현될 수 있다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a coordinate conversion method for converting coordinate information acquired around a PAR to coordinate information from an runway landing point according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. As shown in FIG. 1, the coordinate transformation method for converting the coordinate information obtained about the PAR according to an embodiment of the present invention into the coordinate information from the runway landing point is based on PAR (Precision Approach Radar) (Step S100) of converting the first aircraft path angle, the first aircraft glide angle and the first aircraft distance of the polar coordinate system to the WGS-84 coordinate system, and using the data converted into the WGS-84 coordinate system in step S100 Deriving a second aircraft path angle, a second aircraft glide angle, and a second aircraft distance from the runway landing point (GPI) (S200).

지구상의 한 지역을 비행하는 항공기의 위치는 WGS-84 좌표체계상의 위도, 경도, 고도로 표현되며, 이 중 특정 기지로의 PAR을 이용한 정밀접근을 수행하고 있는 항공기의 위치는 PAR을 중심으로 경로각, 활공각, 거리로 표현될 수 있다. 즉, PAR이 포착한 항공기의 위치는 PAR의 좌표와 PAR이 바라보고 있는 방향을 중심으로 경로, 활공각, 거리를 요소로 하는 극좌표계로 표현될 수 있다.
The position of the aircraft flying on a region on the earth is represented by the latitude, longitude and altitude on the WGS-84 coordinate system, and the position of the aircraft performing the precise approach using the PAR to a specific base, , A glide angle, and a distance. In other words, the position of the aircraft captured by the PAR can be expressed in polar coordinates based on the coordinates of the PAR and the direction in which the PAR is looking, with the path, the glide angle, and the distance as elements.

도 2는 PAR의 항적자료와 활주로 착륙지점 간의 관계를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, PAR에서 바라보는 항공기의 경로각, 활공각, 거리 정보와 조종사가 필요로 하는 정보는 서로 상이하다. 즉, 조종사가 필요로 하는 자료는 활주로의 Touch Down Zone 상에 존재하는 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 경로각, 활공각, 거리정보이므로, PAR에서 획득한 항공기의 경로각(제1 항공기 경로각), 활공각(제1 항공기 활공각) 및 거리(제1 항공기 거리)정보는 WGS-84 좌표 체계로 변환하고, 이를 다시 WGS-84 좌표체계상의 활주로 착륙지점(GPI)에 대한 경로각(제2 항공기 경로각), 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리 정보로 변환하여 조종사가 필요로 하는 정보로 변환할 수 있다.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the PAR data and the runway landing point. FIG. As shown in FIG. 2, the path angle, glide angle, and distance information of the aircraft viewed from the PAR are different from those required by the pilot. In other words, the data needed by the pilot are the path angle, glide angle, and distance information from the runway landing point (GPI) on the runway touch down zone, so the path angle (first aircraft path angle) , The glide angle (first aircraft glide angle) and the distance (first aircraft distance) information are converted into the WGS-84 coordinate system, and then the path angle to the runway landing point (GPI) on the WGS- The second aircraft glide angle, and the second aircraft distance information, and convert the information into information required by the pilot.

WGS-84 좌표체계는 지구의 중심점(ECEF, Earth Centered Earth Fixed)을 기준으로 하여 좌표계를 표시하는 것으로서, PAR의 극좌표체계에 기초한 정보를 WGS-84 좌표체계상의 좌표 정보로 변환하기 위해서는, PAR의 극좌표체계와 WGS-84 좌표체계의 상관관계를 가지는 관계식의 정립이 필요하다. 또한, WGS-84 좌표체계로 변환된 자료는 다시 GPI로부터의 경로, 활공각, 거리로 변환되는 데, 이 과정에서는 GPI와 항공기 간의 상대적인 거리와 방향 등을 필요로 하게 된다. 즉, GPI의 위도, 경도 및 해수면 높이(Field Elevation), 방향 등 정확한 자료를 기반으로 변환이 이루어져야 한다. 이하에서는 본 발명에서 제안하고 있는 공항으로의 항공기 정밀 접근 시에 사용되는 좌표 변환 방법의 각 단계에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.
The WGS-84 coordinate system represents the coordinate system based on the Earth Centered Earth Fixed (ECEF). In order to convert the information based on the PAR polar coordinate system into the coordinate information on the WGS-84 coordinate system, The relationship between the system and the WGS-84 coordinate system needs to be established. In addition, the data converted into the WGS-84 coordinate system is converted into a path, a glide angle, and a distance from the GPI. In this process, the relative distance and direction between the GPI and the aircraft are required. That is, conversion should be based on accurate data such as latitude, longitude, and altitude of the GPI, and the direction of the sea level. Hereinafter, each step of the coordinate conversion method used in the precise approach of the airplane to the airport proposed in the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법에서, 단계 S100은, PAR의 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X, Y, Z 지점으로 변환하여 지구 중심점(ECEF)으로부터 PAR의 위치벡터 (Xp, Yp, Zp)를 구하는 단계(S110) 및 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터를 구하고, 이를 기준으로 제1 항공기 거리에 대한 스칼라량을 곱한 후 제1 항공기 경로각과 제1 항공기 활공각만큼 차례로 회전시켜 X, Y, Z 좌표계상의 지점으로 변환하는 단계(S120)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a coordinate conversion method for converting coordinate information acquired around a PAR to coordinate information from an runway landing point according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in the coordinate transformation method for converting the coordinate information acquired around the PAR according to another embodiment of the present invention into coordinate information from the runway landing point, step S100 is a step of converting the position (latitude, Yp, Zp) of the PAR from the center ECEF of the map (S110) by converting the coordinates (X, Y, Z) of the coordinates A step S120 of converting the tangential unit vector in one direction to a point on the X, Y, Z coordinate system by rotating the first aircraft path angle and the first aircraft glide angle in turn after multiplying the scalar amount with respect to the first aircraft distance on the basis thereof, ). ≪ / RTI >

도 4는 PAR에서의 항공기 위치를 표현한 도면이다. 도 4는 도 3을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 특정부분을 2차원으로 도시하여 나타낸 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, PAR 좌표체계상의 위치와 WGS-84 좌표체계상의 위치는 일치하여야 한다. 또한 도 4를 통하여, 항공기가 공항으로 PAR에 의한 정밀접근을 수행하고 있는 상태에서 항공기의 위도, 경도, 고도와 PAR이 바라보고 있는 활공각과 거리 간의 관계를 확인할 수 있다.
FIG. 4 is a view showing an aircraft position in the PAR. FIG. FIG. 4 shows a specific part in two dimensions in order to facilitate understanding of FIG. 3. As shown in FIG. 4, the position on the PAR coordinate system and the position on the WGS-84 coordinate system should coincide with each other. Also, FIG. 4 shows the relationship between the latitude, longitude and altitude of the aircraft and the glide angle and distance the PAR is looking at while the aircraft is performing precise access by the PAR to the airport.

PAR 좌표계와 WGS-84 좌표계 간의 상호 변환은 직각좌표계를 매개로 변환할 경우 쉽게 표현이 가능하다. 먼저, 극좌표의 중심이 되는 PAR의 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X, Y, Z 지점으로 변환하여 지구 중심점(ECEF)으로부터 PAR의 위치벡터 (Xp, Yp, Zp)를 구할 수 있다(S110). 다음으로, PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터를 구하고, 이를 기준으로 제1 항공기 거리에 대한 스칼라량을 곱한 후 제1 항공기 경로각과 제1 항공기 활공각만큼 차례로 회전시켜 항공기의 위치를 X, Y, Z 좌표계상의 한 지점(Xa, Ya, Za)으로 변환할 수 있다(S120). 직각좌표계(X, Y, Z 축)상에 표현되는 항공기의 최종적인 위치(Xa, Ya, Za)는 위도, 경도, 고도로 쉽게 변환하여 WGS-84 좌표체계상의 위치로 표현할 수 있다.
The mutual transformation between the PAR and WGS-84 coordinate systems can be easily expressed by transforming through the Cartesian coordinate system. First, the PAR position vector (Xp, Yp, Zp) can be obtained from the center of the earth (ECEF) by converting the position (latitude, longitude, altitude) of the PAR that is the center of polar coordinates to X, Y, Z points on the rectangular coordinate system (S110). Next, a tangential unit vector in a predetermined direction on the earth viewed on the PAR is obtained, multiplied by a scalar amount with respect to the first aircraft distance on the basis of the tangential unit vector, and then rotated by the first aircraft path angle and the first aircraft glide angle, The position can be converted into a point (Xa, Ya, Za) on the X, Y, Z coordinate system (S120). The final position (Xa, Ya, Za) of the aircraft represented on the Cartesian coordinate system (X, Y, Z axis) can be easily converted to latitude, longitude and altitude and can be expressed in position on the WGS-84 coordinate system.

PAR 극좌표체계상의 위치를 WGS-84 좌표체계로 변환하는 궁극적인 목적은 항공기가 활주로로 정밀접근을 수행하기 위해 활주로와 항공기 간의 위치를 계산하기 위한 것이며, 활주로와 항공기간의 상호 위치를 규명하는 것이다. 다시 말하면 조종사가 필요로 하는 정밀접근에 대한 정보는 활주로와 항공기 간의 관계이다. 조종사가 활주로로 정밀접근을 수행하기 위해 필요로 하는 것은 활주로의 GPI를 기준으로 한 항공기의 경로, 강하각, 거리이다. 따라서 활주로상의 GPI와 항공기의 위도, 경도, 고도를 이용하여 활주로에 대한 항공기의 경로, 활공각, 거리로 변환하는 것이 필요하다.
The ultimate goal of converting the position on the PAR polar coordinate system to the WGS-84 coordinate system is to calculate the position between the runway and the aircraft in order for the aircraft to perform a precise approach to the runway, . In other words, the information about the precise approach pilots need is the relationship between the runway and the aircraft. What pilots need in order to perform precise access to the runway is the path, dive angle, and distance of the aircraft relative to the GPI of the runway. Therefore, it is necessary to convert the flight path, glide angle, and distance to the runway by using the GPI on the runway and the latitude, longitude, and altitude of the aircraft.

도 5는 WGS-84 체계좌표 상의 PAR 위치와 항공기 간의 관계, 또는 GPI로부터 항공기까지의 관계를 표현하는데 사용될 수 있는 도면이다. 도 5는 지구상의 특정 공항으로 접근하고 있는 항공기를 PAR이 포착하고 있는 상황을 나타내고 있으며, PAR로부터의 항공기 위치에 대하여 PAR 좌표체계와 WGS-84 좌표체계, 직각좌표계 간의 관계를 나타내고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 직각좌표체계와 WGS-84 좌표체계 및 PAR 좌표체계 간에는 일정한 관계를 형성하고 있음을 알 수 있다. PAR로부터 얻어진 자료를 활주로를 기준으로 하는 자료로 변환하기 위한 변환식이 필요하며, 이들 상호 간의 변환이 가능함이 바람직하다.
FIG. 5 is a diagram that can be used to express the relationship between the PAR location on the WGS-84 system coordinates and the aircraft, or the relationship from the GPI to the aircraft. FIG. 5 shows a situation in which a PAR is capturing an aircraft approaching a certain airport on the earth, and shows the relationship between the PAR coordinate system, the WGS-84 coordinate system, and the rectangular coordinate system with respect to the position of an aircraft from the PAR. As shown in FIG. 5, it can be seen that a constant relationship is established between the rectangular coordinate system and the WGS-84 coordinate system and the PAR coordinate system. A conversion equation is needed to convert the data from the PAR to the runway-based data, and it is desirable that they can be converted.

항공기의 정확한 위치를 찾기 위한 연산에 사용된, 항공기의 WGS-84 좌표체계(X, Y, Z) 상의 위치와 항공기가 위치한 지점의 위도, 경도 및 고도 값과의 관계식은 하기 수학식 1 또는 수학식 2에 따를 수 있다.The relational expression between the position on the aircraft's WGS-84 coordinate system (X, Y, Z) and the latitude, longitude and altitude of the location of the aircraft, used in the computation to find the exact position of the aircraft, Equation 2 can be followed.

Figure pat00008
Figure pat00008

(여기서, φ: 위도, λ: 경도, h: 고도,

Figure pat00009
), RN: 적도지점의 곡률반경(6378137.0m),
Figure pat00010
, f=1/298.257223563, e2=0.0066943799014, a=타원체의 장반경, b=타원체의 단반경)
(Where?: Latitude,?: Hardness, h: altitude,
Figure pat00009
), R N : radius of curvature of the equatorial point (6378137.0m),
Figure pat00010
, F = 1 / 298.257223563, e 2 = 0.0066943799014, a = jangbangyeong, b = danbangyeong of the ellipsoid of the ellipsoidal)

Figure pat00011
Figure pat00011

(여기서, φ: 위도, λ: 경도, h: 고도,

Figure pat00012
), RN: 적도지점의 곡률반경(6378137.0m),
Figure pat00013
, f=1/298.257223563, e2=0.0066943799014, i = 반복계산 횟수)
(Where?: Latitude,?: Hardness, h: altitude,
Figure pat00012
), R N : radius of curvature of the equatorial point (6378137.0m),
Figure pat00013
Number, f = 1 / 298.257223563, e 2 = 0.0066943799014, i = iteration)

수학식 2에 나타난 바와 같이, 항공기의 WGS-84 좌표체계상의 위치(X, Y, Z 직각좌표계)에서 위경도 좌표계로의 전환은 약간 복잡한 반복연산을 필요로 한다. 정확한 위도를 구하는 방법은, 위도를 구하는 식(

Figure pat00014
)에 먼저 h=0을 대입하여 초깃값 N0을 구하고, 이 N0을 이용하여 초기 고도 값 h0을 구한다. N0, h0을 다시 위도를 구하는 식에 대입하여
Figure pat00015
이 될 때까지 반복 계산을 수행하면 정확한 위도를 구할 수 있게 된다.
As shown in Equation (2), switching from the position (X, Y, Z Cartesian coordinate system) of the aircraft on the WGS-84 coordinate system to the radial coordinate system requires slightly complex iterative operations. The method for obtaining the accurate latitude is to obtain the latitude (
Figure pat00014
) To obtain a first 0xFF N 0 is substituted for h = 0, a 0 is obtained by using the N initial altitude value h 0. N 0 , h 0 are substituted into the equation for obtaining the latitude again
Figure pat00015
By doing iterative calculations until you get to the correct latitude.

상기 식들을 이용하여 좌표변환을 수행할 경우 부동소수점 연산에 이용되는 변수는 충분히 큰 수를 표현할 수 있도록 double형 변수로 선언하는 것이 필요하다. 이는 지구를 표현하는 좌표체계의 정확도를 유지하기 위해서 필요하며, 그렇지 않을 경우 상당히 큰 오차를 나타낼 수 있다.
When performing the coordinate transformation using the above equations, it is necessary to declare the variable used for the floating-point operation as a double variable so that a sufficiently large number can be expressed. This is necessary to maintain the accuracy of the coordinate system that represents the earth, or it can represent a fairly large error.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법에서, 단계 S200은, 활주로 착륙지점(GPI)과 항공기의 위치를 X, Y, Z 상의 좌표로 변환하여 활주로 착륙지점(GPI)에서부터 항공기까지의 제1 벡터를 구하는 단계(S210), 활주로 착륙지점(GPI)에서 지표면과 수직인 법선 단위벡터(이하, ‘제2 벡터’라 한다.)와 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터(이하, ‘제3 벡터’라 한다.)를 구하는 단계(S220), 및 제2 벡터 및 제3 벡터의 외적(Cross Product)을 통해 제2 벡터 및 제3 벡터에 수직인 제4 벡터를 구하는 단계(S230)를 더 포함하여 구현될 수 있고, 제1 내지 제4 벡터를 이용하여 제2 항공기 경로각, 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리를 도출할 수 있다.
In step S200, coordinates of the runway landing point (GPI) and the position of the aircraft are defined as X (x, y) (Step S210) of converting the first vector from the runway landing point GPI to the aircraft by converting the coordinates of the first vector into the coordinates of the runway landing point GPI, (Step S220) of obtaining a tangential unit vector (hereinafter, referred to as a 'third vector') in a predetermined direction on the earth viewed by the PAR and a step S220 of obtaining a tangential unit vector (S230) of obtaining a fourth vector perpendicular to the second vector and the third vector through a cross product, and the second vector path and the fourth vector may be obtained using the first to fourth vectors, 2 aircraft glide angle and the second aircraft distance.

도 6은 항공기의 위도, 경도, 고도를 활주로 착륙지점으로부터 항공기의 경로각(제2 항공기 경로각, Azimuth), 활공각(제2 항공기 활공각, Glide Slope), 거리(제2 항공기 거리, Distance)로 산출하는 개념을 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 항공기의 위도, 경도, 고도를 활주로 착륙지점으로부터 항공기의 경로각(제2 항공기 경로각, Azimuth), 활공각(제2 항공기 활공각, Glide Slope), 거리(제2 항공기 거리, Distance)로 산출하기 위해서는, 먼저 활주로 착륙지점(GPI)과 항공기의 위치를 X, Y, Z 상의 좌표로 변환하고, 활주로 착륙지점(GPI)에서부터 항공기까지의 제1 벡터를 구한다. 두 번째는, 활주로 착륙지점(GPI)에서 지표면과 수직인 법선 단위벡터(Z', 제2 벡터)와, PAR이 바라보는 방향으로의 단위벡터(X', 제3 벡터)를 구한다. 세 번째는 앞에서 얻은 두 벡터의 외적(Cross Product)을 통해 PAR이 바라보는 방향에 수직이고, GPI에서의 법선 벡터에 수직인 또 하나의 벡터(Z' X'=Y', 제4 벡터)를 얻는다.
6 is a graph showing the latitude, longitude and altitude of an aircraft from the runway landing point to the path angle of the aircraft (second aircraft path angle, Azimuth), the glide angle (second aircraft glide slope), and the distance And Fig. As shown in FIG. 6, the latitude, the longitude and the altitude of the aircraft are measured from the runway landing point by the path angle of the aircraft (second aircraft path angle, Azimuth), the glide angle (second aircraft glide slope) Distance, distance), first convert the runway landing point (GPI) and the position of the aircraft to coordinates in X, Y, Z coordinates and obtain the first vector from the runway landing point (GPI) to the aircraft. The second is to find a normal unit vector (Z ', second vector) perpendicular to the ground surface at the runway landing point (GPI) and a unit vector (X', third vector) in the direction of PAR. The third is another vector (Z 'X' = Y ', the fourth vector) perpendicular to the direction of the PAR and perpendicular to the normal vector through the cross product of the two vectors obtained previously .

제2 활공각에 대한 연산은 GPI에서의 법선 벡터(제2 벡터)와 GPI에서 항공기로의 단위벡터(제1 벡터)의 내적(Dot Product)를 수행하여 도출할 수 있다. 지표면에 수직인 법선 벡터는 접평면의 개념을 내포하고 있으므로 벡터의 내적을 통해 얻어진 값은 법선 벡터와의 사이 각이며, 이는 접평면과의 사이 각인 활공각을 의미한다. 따라서 항공기의 활공각은 PAR의 위치와 고도에서 지구 곡면과 접하는 접평면(지표면)에 대한 각이므로 벡터 내적의 결과를 이용하여 구할 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 하기 수학식 3과 같다.The operation for the second glide angle can be derived by performing the dot product of the normal vector (second vector) in the GPI and the unit vector (first vector) in the GPI to the aircraft. Since the normal vector perpendicular to the earth's surface implies the concept of tangent plane, the value obtained through the inner product of the vector is the angle between the normal vector and the glide angle which is the angle between the tangent plane and the tangent plane. Therefore, the glide angle of the aircraft is the angle of the tangent plane (ground surface) tangent to the earth curved surface at the position and altitude of the PAR, so it can be obtained by using the result of the vector inner product. This can be expressed by the following equation (3).

Figure pat00016
Figure pat00016

(여기서, Glide Slope: 제2 항공기 활공각,

Figure pat00017
= 제2 벡터,
Figure pat00018
= 제1 벡터)
(Here, Glide Slope: second aircraft glide angle,
Figure pat00017
= Second vector,
Figure pat00018
= First vector)

한편, GPI에서의 법선 단위벡터(제2 벡터)와 PAR이 바라보는 방향으로의 단위벡터(제3 벡터)에 수직인 벡터(제4 벡터)는, 경로방향의 지표면과 수직인 평면을 나타내고 있다. 따라서 제4 벡터(Y')와 제1 벡터를 내적한 값은 두 벡터 사이의 각이 되며, 이 각은 GPI를 중심으로 항공기가 활주로 방향으로 진입하는 제2 경로각을 의미하는 값이 된다. 이를 수학식으로 나타내면 하기 수학식 4와 같다. 하기에서

Figure pat00019
이다.On the other hand, the vector normal to the normal unit vector (second vector) in the GPI and the unit vector (third vector) in the direction in which PAR looks is a plane (fourth vector) perpendicular to the path surface direction surface . Therefore, the inner product of the fourth vector (Y ') and the first vector is an angle between the two vectors, which is a value representing the second path angle at which the aircraft enters the runway direction around the GPI. This can be expressed by the following equation (4). In
Figure pat00019
to be.

Figure pat00020
Figure pat00020

(여기서, Azimuth: 제2 항공기 경로각,

Figure pat00021
= 제4 벡터,
Figure pat00022
= 제1 벡터)
(Where Azimuth: second aircraft path angle,
Figure pat00021
= Fourth vector,
Figure pat00022
= First vector)

GPI로부터 항공기가 위치한 거리(제2 항공기 거리)는, 위도, 경도, 고도를 요소로 하여 개략적으로 구할 수 있겠으나, 이 또한 직각좌표계를 기준으로 두 지점 사이의 거리를 구하는 것이 가장 정확하다. 두 지점의 위도, 경도, 고도를 직각좌표계로 나타낸 것을 각각 XGPI, YGPI, ZGPI, XAC, YAC, ZAC라 한다면 GPI와 항공기 간의 거리는 하기 수학식 5로 간단하게 구할 수 있다.The distance (second aircraft distance) at which the aircraft is located from the GPI can be obtained roughly from the latitude, longitude and altitude, but it is also most accurate to obtain the distance between two points based on the rectangular coordinate system. If the latitude, longitude, and altitude of two points are represented by the rectangular coordinate system as X GPI , Y GPI , Z GPI , X AC , Y AC , and Z AC , respectively, the distance between the GPI and the aircraft can be simply obtained by the following equation (5).

Figure pat00023
Figure pat00023

(여기서, Distance: 제2 항공기 거리, XGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X성분 값으로 나타낸 것, XAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X성분 값으로 나타낸 것, YGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Y성분 값으로 나타낸 것, YAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Y성분 값으로 나타낸 것, ZGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Z성분 값으로 나타낸 것, ZAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Z성분 값으로 나타낸 것)
(Here, Distance: second aircraft distance, X GPI = The GPI position (latitude, longitude, altitude) as an X component value on a rectangular coordinate system, X AC = Y GPI = GPI position (latitude, longitude, altitude) as the Y component value on the rectangular coordinate system, Y AC = aircraft position (latitude, longitude, altitude) (Latitude, longitude, and altitude) as the Y component values on the rectangular coordinate system, Z GPI = GPI position (latitude, longitude, altitude) as the Z component value on the rectangular coordinate system, Z AC = Altitude) as the Z component value on the rectangular coordinate system)

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

S100: PAR을 중심으로 한 극좌표계상의 제1 항공기 경로각, 제1 항공기 활공각 및 제1 항공기 거리를, WGS-84 좌표체계에 맞게 변환하는 단계
S110: 상기 PAR의 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X, Y, Z 지점으로 변환하여 지구 중심점(ECEF)으로부터 PAR의 위치벡터 (Xp, Yp, Zp)를 구하는 단계
S120: 상기 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터를 구하고, 이를 기준으로 상기 제1 항공기 거리에 대한 스칼라량을 곱한 후 상기 제1 항공기 경로각과 상기 제1 항공기 활공각만큼 차례로 회전시켜 항공기의 위치를 X, Y, Z 좌표계상의 한 지점(Xa, Ya, Za)으로 변환하는 단계
S200: 상기 단계 S100에서 WGS-84 좌표체계로 변환된 자료를 이용하여, 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 제2 항공기 경로각, 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리를 도출하는 단계
S210: 상기 활주로 착륙지점(GPI)과 상기 항공기의 위치를 X, Y, Z 상의 좌표로 변환하고, 상기 활주로 착륙지점(GPI)에서부터 상기 항공기까지의 제1 벡터를 구하는 단계
S220: 상기 활주로 착륙지점(GPI)에서 지표면과 수직인 법선 단위벡터(이하, ‘제2 벡터’라 한다.)와 상기 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터(이하, ‘제3 벡터’라 한다.)를 구하는 단계
S230: 상기 제2 벡터 및 제3 벡터의 외적(Cross Product)을 통해 상기 제2 벡터 및 제3 벡터에 수직인 제4 벡터를 구하는 단계S100: converting the first aircraft path angle, the first aircraft glide angle, and the first aircraft distance of the polar coordinate system centering on the PAR to the WGS-84 coordinate system
S110: the position vector (Xp, Yp, Zp) of the PAR is obtained from the center ECEF of the coordinates by converting the position (latitude, longitude, altitude) of the PAR into X, Y, Z points on the rectangular coordinate system
S120: a tangential unit vector in a predetermined direction on the earth viewed by the PAR is obtained, multiplied by a scalar amount with respect to the first aircraft distance on the basis of the tangential unit vector, and then rotated by the first aircraft path angle and the first aircraft glide angle (Xa, Ya, Za) on the X, Y, Z coordinate system,
S200: deriving the second aircraft path angle, the second aircraft glide angle and the second aircraft distance from the runway landing point (GPI) using the data converted into the WGS-84 coordinate system in step S100
S210: converting the runway landing point (GPI) and the position of the aircraft into coordinates in X, Y, Z coordinates and obtaining a first vector from the runway landing point (GPI) to the aircraft
S220: a tangential unit vector (hereinafter referred to as a 'second vector') perpendicular to the ground surface at the runway landing point GPI (hereinafter referred to as a 'second vector') and a predetermined tangential unit vector Quot; third vector "),
S230: obtaining a fourth vector orthogonal to the second vector and the third vector through the cross product of the second vector and the third vector

Claims (6)

공항으로의 항공기 정밀 접근 시에 사용되는 좌표 변환 방법으로서,
(1) PAR(Precision Approach Radar)을 중심으로 한 극좌표계상의 제1 항공기 경로각, 제1 항공기 활공각 및 제1 항공기 거리를, WGS-84 좌표체계에 맞게 변환하는 단계; 및
(2) 상기 단계 (1)에서 WGS-84 좌표체계로 변환된 자료를 이용하여, 활주로 착륙지점(GPI)으로부터의 제2 항공기 경로각, 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법.
A coordinate conversion method used for precise approach of an aircraft to an airport,
(1) converting a first aircraft path angle, a first aircraft glide angle, and a first aircraft distance of a polar coordinate system around a PAR (Precision Approach Radar) to a WGS-84 coordinate system; And
(2) deriving the second aircraft path angle, the second aircraft glide angle and the second aircraft distance from the runway landing point (GPI) using the data converted into the WGS-84 coordinate system in the step (1) And converting coordinate information obtained centering on the PAR to coordinate information from an runway landing point.
제1항에 있어서, 상기 단계 (1)은,
(1-1) 상기 PAR의 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X, Y, Z 지점으로 변환하여 지구 중심점(ECEF)으로부터 PAR의 위치벡터 (Xp, Yp, Zp)를 구하는 단계;
(1-2) 상기 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터를 구하고, 이를 기준으로 상기 제1 항공기 거리에 대한 스칼라량을 곱한 후 상기 제1 항공기 경로각과 상기 제1 항공기 활공각만큼 차례로 회전시켜 항공기의 위치를 X, Y, Z 좌표계상의 한 지점(Xa, Ya, Za)으로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법.
2. The method of claim 1, wherein the step (1)
(1-1) obtaining the position vector (Xp, Yp, Zp) of the PAR from the center ECEF of the coordinates by converting the position (latitude, longitude, altitude) of the PAR into X, Y and Z points on the rectangular coordinate system;
(1-2) obtaining a tangential unit vector in a predetermined direction on the earth viewed by the PAR, multiplying the tangential unit vector by a scalar amount with respect to the first aircraft distance on the basis of the tangential unit vector, (Xa, Ya, Za) on the X, Y, and Z coordinate system, so that the coordinate information obtained about the PAR is read from the runway landing point To coordinate information of the coordinate system.
제1항에 있어서, 상기 단계 (2)는,
(2-1) 상기 활주로 착륙지점(GPI)과 상기 항공기의 위치를 X, Y, Z 상의 좌표로 변환하여 상기 활주로 착륙지점(GPI)에서부터 상기 항공기까지의 제1 벡터를 구하는 단계;
(2-2) 상기 활주로 착륙지점(GPI)에서 지표면과 수직인 법선 단위벡터(이하, ‘제2 벡터’라 한다.)와 상기 PAR이 바라보는 지구상의 미리 정해진 어느 한 방향의 접선 단위벡터(이하, ‘제3 벡터’라 한다.)를 구하는 단계; 및
(2-3) 상기 제2 벡터 및 제3 벡터의 외적(Cross Product)을 통해 상기 제2 벡터 및 제3 벡터에 수직인 제4 벡터를 구하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 내지 제4 벡터를 이용하여 상기 제2 항공기 경로각, 제2 항공기 활공각 및 제2 항공기 거리를 도출하는 것을 특징으로 하는, PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법.
2. The method of claim 1, wherein step (2)
(2-1) obtaining a first vector from the runway landing point (GPI) to the aircraft by converting the runway landing point (GPI) and the position of the aircraft into coordinates of X, Y, Z coordinates;
(2-2) A tangential unit vector (hereinafter referred to as a 'second vector') perpendicular to the ground surface at the runway landing point GPI (hereinafter referred to as a 'second vector') and a predetermined tangential unit vector (Hereinafter referred to as a "third vector"); And
(2-3) obtaining a fourth vector orthogonal to the second vector and the third vector through the cross product of the second vector and the third vector,
Wherein the second aircraft path angle, the second airplane glide angle, and the second airplane distance are derived using the first to fourth vectors. The method of claim 1, To a coordinate conversion method.
제3항에 있어서, 제2 항공기 활공각은,
하기 수학식 3에 의해 도출하는 것을 특징으로 하는, PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법.
[수학식 3]
Figure pat00024

(여기서, Glide Slope: 제2 항공기 활공각,
Figure pat00025
= 제2 벡터,
Figure pat00026
= 제1 벡터)
4. The method of claim 3, wherein the second aircraft glide angle
Wherein the coordinate information is obtained by the following equation (3): " (3) "
&Quot; (3) "
Figure pat00024

(Here, Glide Slope: second aircraft glide angle,
Figure pat00025
= Second vector,
Figure pat00026
= First vector)
제3항에 있어서, 제2 항공기 경로각은,
하기 수학식 4에 의해 도출하는 것을 특징으로 하는, PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법.
[수학식 4]
Figure pat00027

(여기서, Azimuth: 제2 항공기 경로각,
Figure pat00028
= 제4 벡터,
Figure pat00029
= 제1 벡터)
4. The method of claim 3, wherein the second aircraft path angle
Wherein the coordinate information is obtained by the following equation (4): " (4) "
&Quot; (4) "
Figure pat00027

(Where Azimuth: second aircraft path angle,
Figure pat00028
= Fourth vector,
Figure pat00029
= First vector)
제3항에 있어서, 제2 항공기 거리는,
하기 수학식 5에 의해 도출하는 것을 특징으로 하는, PAR을 중심으로 획득한 좌표 정보를 활주로 착륙지점으로부터의 좌표 정보로 변환하는 좌표 변환 방법.
[수학식 5]
Figure pat00030

(여기서, Distance: 제2 항공기 거리, XGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X성분 값으로 나타낸 것, XAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 X성분 값으로 나타낸 것, YGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Y성분 값으로 나타낸 것, YAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Y성분 값으로 나타낸 것, ZGPI = GPI 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Z성분 값으로 나타낸 것, ZAC = 항공기 위치(위도, 경도, 고도)를 직각좌표계상의 Z성분 값으로 나타낸 것)4. The method of claim 3,
And converting the coordinate information obtained with the center of the PAR into coordinate information from the runway landing point.
&Quot; (5) "
Figure pat00030

(Here, Distance: second aircraft distance, X GPI = The GPI position (latitude, longitude, altitude) as an X component value on a rectangular coordinate system, X AC = Y GPI = GPI position (latitude, longitude, altitude) as the Y component value on the rectangular coordinate system, Y AC = aircraft position (latitude, longitude, altitude) (Latitude, longitude, and altitude) as the Y component values on the rectangular coordinate system, Z GPI = GPI position (latitude, longitude, altitude) as the Z component value on the rectangular coordinate system, Z AC = Altitude) as the Z component value on the rectangular coordinate system)
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