RU2546550C1 - Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield - Google Patents
Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546550C1 RU2546550C1 RU2013152719/08A RU2013152719A RU2546550C1 RU 2546550 C1 RU2546550 C1 RU 2546550C1 RU 2013152719/08 A RU2013152719/08 A RU 2013152719/08A RU 2013152719 A RU2013152719 A RU 2013152719A RU 2546550 C1 RU2546550 C1 RU 2546550C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- runway
- aircraft
- landing
- coordinates
- course
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение предназначено для применения в области авиационного приборостроения, в частности, в пилотажно-навигационном оборудовании летательных аппаратов (ЛА).The invention is intended for use in the field of aviation instrumentation, in particular, in flight control and navigation equipment of aircraft.
Этап посадки является наиболее ответственным и напряженным участком полета ЛА. Близость земли и контакт с поверхностью взлетно-посадочной полосы (ВПП) требует высокой точности управления угловыми, скоростными и траекторными параметрами полета.The landing phase is the most responsible and intense part of the flight of the aircraft. The proximity of the earth and contact with the surface of the runway (runway) requires high precision control of angular, speed and trajectory flight parameters.
Теоретические и практические аспекты функционирования бортового и наземного оборудования, обеспечивающего выполнение посадки ЛА, приведены в следующих работах:Theoretical and practical aspects of the functioning of airborne and ground-based equipment ensuring the performance of aircraft landing are given in the following works:
1. Авиационная радионавигация. Справочник. Под редакцией Сосновского А.А., М.: Транспорт, 1990. 264.1. Aviation radio navigation. Directory. Edited by A. Sosnovsky, Moscow: Transport, 1990.264.
2. Белогородский С.Л. Автоматизация управления посадкой самолета, М.: Транспорт, 1972. 352.2. Belogorodsky S.L. Automation of aircraft landing control, Moscow: Transport, 1972.352.
3. Воробьев Л.М. Воздушная навигация, М.: Машиностроение, 1984, 256 с.3. Vorobyov L.M. Air Navigation, Moscow: Engineering, 1984, 256 pp.
4. Гуськов Ю.П. Дискретно-непрерывное управление программным выведением самолетов, М.: Машиностроение, 1987, 128.4. Guskov Yu.P. Discrete-continuous control of the program output of aircraft, Moscow: Mashinostroenie, 1987, 128.
5. И.И. Помыкаев, В.П. Селезнев, Л.А. Дмитроченко “Навигационные приборы и системы”, М.: Машиностроение, 1983.5. I.I. Pomykaev, V.P. Seleznev, L.A. Dmitrochenko “Navigation Devices and Systems”, M.: Mechanical Engineering, 1983.
6. O.A. Бабич "Обработка информации в навигационных комплексах", М.: Машиностроение, 1991.6. O.A. Babich "Information processing in navigation systems", Moscow: Engineering, 1991.
7. Рогожин В.О., Синеглазов В.М., Филяшкин М.К. Пилотажно-навигационные комплексы воздушных суден, К.: Книжное издательство НАУ, 2005 (на украинском языке).7. Rogozhin V.O., Sineglazov V.M., Filyashkin M.K. Aircraft navigation and navigation systems, K.: NAU Book Publishing House, 2005 (in Ukrainian).
8. С.С. Ривкин, Р.И. Ивановский, А.В. Костров “Статистическая оптимизация навигационных систем”, Л.: Судостроение, 1976.8. S.S. Rivkin, R.I. Ivanovsky, A.V. Kostrov “Statistical optimization of navigation systems”, L .: Shipbuilding, 1976.
9. Справочник пилота и штурмана гражданской навигации. Под редакцией Васина И.Ф., М.: Транспорт, 1988.9. Reference pilot and navigator of civil navigation. Edited by Vasin I.F., Moscow: Transport, 1988.
10. Ф.В. Репников, Г.П. Сачков, А.И. Черноморский “Гироскопические системы”, М.: Машиностроение, 1983.10. F.V. Repnikov, G.P. Sachkov, A.I. Black Sea “Gyroscopic systems”, Moscow: Engineering, 1983.
11. Алексеев А.Н., Беляев М.А., Никулин А.С. и др. “Инерциально-спутниковый режим посадки”. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции “Навигация, наведение и управление летательными аппаратами”. М., Научтехлитиздат, 2012, стр.226-228.11. Alekseev A.N., Belyaev M.A., Nikulin A.S. et al. “Inertial-satellite landing mode”. Abstracts of the All-Russian scientific and technical conference “Navigation, guidance and control of aircraft”. M., Nauchtekhlitizdat, 2012, pp. 226-228.
На большинстве современных аэродромов траектория захода на посадку формируется равносигнальными зонами электромагнитных излучений наземных курсового (КРМ) и глиссадного (ГРМ) радиомаяков, пересечение которых представляет заданную траекторию захода на посадку. Подробное описание процессов и процедур формирования заданной траектории захода на посадку с помощью КРМ и ГРМ приведено в книгах [1, 2, 4, 7, 9].At most modern aerodromes, the approach path is formed by the equal-signal zones of electromagnetic radiation of ground directional (CRM) and glide path (GRM) beacons, the intersection of which represents a given approach path. A detailed description of the processes and procedures for the formation of a given trajectory of the approach using the CRM and the timing is given in the books [1, 2, 4, 7, 9].
Для автоматического и ручного управления ЛА на этапе посадки необходима разнообразная информация о параметрах его движения: курсе, крене, тангаже, скорости, координатах, высоте, угловых скоростях, ускорениях. Для измерения этих параметров на борту современных ЛА наибольшее применение нашли инерциальные навигационные системы (ИНС), системы воздушных сигналов (СВС) и спутниковые навигационные системы (СНС). Теоретические и практические аспекты функционирования ИНС, СВС и СНС отражены в книгах [3, 5, 7].For automatic and manual control of the aircraft at the landing stage, diverse information on the parameters of its movement is required: course, roll, pitch, speed, coordinates, altitude, angular speeds, accelerations. Inertial navigation systems (ANS), airborne signal systems (AHS) and satellite navigation systems (SNA) have found the greatest application for measuring these parameters on board modern aircraft. Theoretical and practical aspects of the functioning of the ANN, SHS and SNA are reflected in books [3, 5, 7].
Для повышения точности и надежности определения навигационных данных, в том числе на этапе посадки, в настоящее время широко используются методы комплексной обработки данных от различных по физическому принципу действия систем, в частности: от ИНС, СВС и СНС. Различные аспекты применения некоторых методов комплексной обработки навигационных данных отражены в книгах [5, 6, 7, 8].To increase the accuracy and reliability of determining navigation data, including at the landing stage, methods of integrated data processing from various systems that are physically different in principle are currently used, in particular, from ANNs, SHS, and SNSs. Various aspects of the application of some methods of complex processing of navigation data are reflected in books [5, 6, 7, 8].
Известны способы управления, реализующие полет ЛА по заданной траектории посадки. Эти способы обеспечивают выработку управляющих сигналов, подаваемых на органы управления угловым положением ЛА с целью вывода ЛА в заданную область воздушного пространства с заданными параметрами пространственного положения ЛА, где экипажем принимается решение о приземлении или о совершении повторного захода на посадку.Known control methods that implement the flight of an aircraft along a predetermined landing path. These methods provide the generation of control signals supplied to the controls of the angular position of the aircraft in order to output the aircraft into a given area of airspace with the specified parameters of the spatial position of the aircraft, where the crew makes a decision to land or to make a second approach.
Из описанных в литературе аналогов близким по технической сущности является способ, описанный в книге [7] “Пилотажно-навигационные комплексы воздушных судов” в параграфах 2.7 и 8.2.Of the analogues described in the literature, close in technical essence is the method described in the book [7] “Flight-navigation systems of aircraft” in paragraphs 2.7 and 8.2.
В данном способе для захода на посадку используется траектория, формируемая равносигнальными зонами наземных КРМ и ГРМ, пересечение которых представляет заданную траекторию посадки. Чертеж, иллюстрирующий процесс формирования заданной траектории посадки излучением КРМ и ГРМ, изображен на стр.52 книги [7] (рис.2.6), копия которого представлена на фиг.1.In this method, the approach path is used, formed by the equal-signal zones of ground-based CRM and timing, the intersection of which represents a given landing path. A drawing illustrating the process of forming a given landing trajectory by radiation of CRM and timing, shown on page 52 of the book [7] (Fig. 2.6), a copy of which is presented in figure 1.
Особенностью способа является использование для управления не линейных, а угловых отклонений от траектории: εг - угловое отклонение ЛА от плоскости глиссады, εк - угловое отклонение ЛА от плоскости посадочного курса.A feature of the method is the use of angular deviations from the trajectory rather than linear, for control: ε g is the angular deviation of the aircraft from the plane of the glide path, ε k is the angular deviation of the aircraft from the plane of the landing course.
Наземное радиомаячное оборудование для формирования посадочной траектории достаточно дорого стоит. Для его поддержания в работоспособном состоянии требуется регулярно проводить дорогостоящие работы по проверке, калибровке и регулировке. Поэтому, как показывает практика, далеко не все аэродромы оснащаются наземным радиотехническим посадочным оборудованием, а уже установленное оборудование временно может быть в неработоспособном или неисправном состоянии.Terrestrial beacon equipment for forming a landing path is quite expensive. To maintain it in working condition, it is necessary to regularly carry out expensive work on verification, calibration and adjustment. Therefore, as practice shows, far from all aerodromes are equipped with ground-based radio-technical landing equipment, and already installed equipment may be temporarily inoperative or malfunctioning.
Сигналы, излучаемые КРМ и ГРМ, в силу своей радиотехнической природы подвержены искажениям и помехам, связанным с характером подстилающей поверхности, состоянием атмосферы, работой внешних электрических и радиотехнических устройств и т.п. Для парирования влияния таких помех на процесс захода на посадку в системах управления ЛА применяют соответствующие меры, как правило, осуществляют их фильтрацию. Однако наличие, в конкретный момент времени, значительных, нерасчетных помех в сигналах КРМ и ГРМ может привести к ухудшению характеристик всего контура управления ЛА.The signals emitted by the SRM and the SRM, due to their radio-technical nature, are subject to distortions and interference associated with the nature of the underlying surface, the state of the atmosphere, the operation of external electrical and radio devices, etc. To counter the effect of such interference on the approach process in aircraft control systems, appropriate measures are applied, as a rule, they are filtered. However, the presence, at a particular point in time, of significant, non-calculated interference in the SRM and timing signals can lead to a deterioration in the characteristics of the entire control loop of the aircraft.
Известным недостатком этого способа (стр.254 [7]) также является нестационарность динамических характеристик режима посадки при использовании угловых параметров отклонения центра масс ЛА от заданной траектории (εг, εк). На разных расстояниях до радиомаяка, при одинаковых линейных отклонениях от заданной траектории посадки, угловые отклонения имеют разные значения и соответственно, при стационарных коэффициентах усиления, вносят различный вклад в результирующий управляющий сигнал. Это может привести к ухудшению характеристик всего контура управления, в контуре могут появиться колебания, которые будут увеличиваться по мере приближения к радиомаяку. Особенно это актуально для контура управления по глиссаде, т.к. ГРМ размещается у ближнего к ЛА торца ВПП (см. фиг.1).A known disadvantage of this method (p. 254 [7]) is also the non-stationary dynamic characteristics of the landing mode when using the angular parameters of the deviation of the center of mass of the aircraft from a given trajectory (ε g , ε k ). At different distances to the beacon, with the same linear deviations from the given landing path, the angular deviations have different values and, accordingly, at stationary amplification factors, make a different contribution to the resulting control signal. This can lead to a deterioration in the characteristics of the entire control loop; fluctuations may appear in the loop, which will increase as you approach the beacon. This is especially true for the glide path control loop, because The timing is located at the end of the runway closest to the aircraft (see Fig. 1).
Указанные недостатки в значительной степени устранены в способе, представленном в работе “Инерциально-спутниковый режим посадки” [11].These disadvantages are largely eliminated in the method presented in the work "Inertial-satellite landing mode" [11].
Поэтому, с учетом цели предлагаемого изобретения, полагают, что способ-прототип описан одновременно в книге [7] и работе [11].Therefore, taking into account the objectives of the present invention, it is believed that the prototype method is described simultaneously in the book [7] and work [11].
С учетом только существенных для предлагаемого изобретения признаков, способ-прототип включает измерение параметров движения ЛА с помощью автономных навигационно-пилотажных датчиков, например ИНС и СВС, коррекцию измеренных параметров движения ЛА по данным от СНС, формирование заданной траектории посадки, с заданным углом наклона и совпадающей по направлению с ВПП, относительно виртуального курсо-глиссадного радиомаяка (ВРМ), размещенного под точкой стандартного положения КРМ, определение пеленга и угла места ВРМ, определение углов отклонения по курсу и глиссаде от заданной траектории посадки, формирование сигналов управления угловым положением ЛА по крену и тангажу с учетом углов отклонения соответственно по курсу и глиссаде и изменение углового положения ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления.Taking into account only the essential features for the present invention, the prototype method includes measuring the parameters of the movement of the aircraft using autonomous navigation and flight sensors, for example, ANN and SHS, correcting the measured parameters of the movement of the aircraft according to the data from the SNA, forming a predetermined landing path, with a given angle of inclination and coinciding in direction with the runway, relative to the virtual heading-glide path beacon (BPM) located under the standard position of the CRM, determining the bearing and elevation angle of the BPM, determining the angles of Exchange deviation from the desired glide path and landing trajectory formation aircraft roll and pitch angular position control signal with respect to the deviation angles respectively for the course and the final approach and changing the angular position of the aircraft in accordance with the generated control signals.
Чертежи, иллюстрирующие процесс формирования заданной траектории посадки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в соответствии со способом-прототипом представлены соответственно на фиг.2 и фиг.3.Drawings illustrating the process of forming a given landing trajectory in the horizontal and vertical planes, in accordance with the prototype method are presented respectively in figure 2 and figure 3.
С помощью ИНС и СВС можно измерить курс, крен, тангаж, скорость относительно поверхности земли, координаты местоположения, высоту относительно уровня моря и высоту относительно уровня аэродрома.Using ANN and SHS, you can measure heading, roll, pitch, speed relative to the surface of the earth, location coordinates, height relative to sea level and height relative to the level of the airfield.
ИНС и СВС являются автономными системами и обеспечивают непрерывное измерение указанных параметров. Однако в их сигналах могут присутствовать достаточно существенные погрешности. Для повышения точности, данные от ИНС и СВС корректируют по данным от СНС.ANN and SHS are autonomous systems and provide continuous measurement of these parameters. However, quite significant errors may be present in their signals. To increase accuracy, data from the ANN and SHS are adjusted according to data from the SNA.
СНС являются неавтономными радиотехническими системами. С их помощью можно измерить скорость относительно поверхности земли и координаты местоположения ЛА с высокой точностью. Однако СНС не могут обеспечить непрерывность указанных измерений и их сигналы подвержены помехам естественного и искусственного характера.SNAs are non-autonomous radio systems. With their help, you can measure the speed relative to the surface of the earth and the coordinates of the location of the aircraft with high accuracy. However, the SNA cannot ensure the continuity of these measurements and their signals are subject to interference of a natural and artificial nature.
Поэтому, как правило, на борту современных ЛА сигналы ИНС и СВС, в целях решения задач навигации, корректируют по данным от СНС с использованием одного из методов комплексной обработки информации, например метода оптимальной фильтрации случайных сигналов Калмана (ОФК). Данный метод позволяет при наличии достоверных сигналов от СНС осуществлять оценивание и прогноз изменения погрешностей корректируемых систем. Метод ОФК подробно описан в книгах [6, 7, 8].Therefore, as a rule, onboard modern aircraft, the ANN and SHS signals, in order to solve navigation problems, are corrected according to data from the SNA using one of the methods of integrated information processing, for example, the optimal Kalman random signal filtering method (OFK). This method allows, in the presence of reliable signals from the SNA, to evaluate and forecast the change in the errors of the corrected systems. The OFC method is described in detail in the books [6, 7, 8].
В процессе реализации автоматического режима захода на посадку используют известные законы управления движением центра масс через контуры управления креном и тангажем ЛА. В книге [7] на стр.255-256 приведены примеры законов автоматического управления ЛА по крену и тангажу, в которых, наряду с другими сигналами, используются сигналы отклонения ЛА от заданной траектории по курсу εк и глиссаде εг.In the process of implementing the automatic approach mode, the well-known laws of controlling the motion of the center of mass through the aircraft roll and pitch control loops are used. The book [7] on pages 255-256 gives examples of the laws of automatic control of aircraft by roll and pitch, in which, along with other signals, signals of deviation of the aircraft from a given path along the course ε to and the glide path ε g are used .
Для реализации ручного режима захода на посадку на соответствующих индикационных приборах одновременно индицируют в виде вертикально и горизонтально ориентированных планок сигналы отклонения от заданной траектории по курсу εк и глиссаде εг.To implement the manual approach mode on the corresponding indicating instruments, simultaneously, in the form of vertically and horizontally oriented planks, deviation signals from a given trajectory are displayed along the course ε to and the glide path ε g .
Схема размещения ВРМ относительно ВПП в горизонтальной плоскости полностью соответствует стандартной схеме размещения КРМ на аэродроме, а в вертикальной плоскости ВРМ размещается под КРМ на продолжении траектории посадки.The layout of the BPM relative to the runway in the horizontal plane is fully consistent with the standard layout of the KPM at the aerodrome, and in the vertical plane, the BPM is placed under the KPM on the continuation of the landing path.
В соответствии со стандартной схемой размещения радиотехнического оборудования, КРМ размещается на продолжении оси ВПП на некотором удалении от дальнего торца ВПП. Для разных аэродромов величина удаления ΔDKPM варьируется, но как правило она равна 1000 м (см. фиг.1).In accordance with the standard layout of the radio equipment, the CRM is located on the extension of the runway axis at some distance from the far end of the runway. For different aerodromes, the distance ΔD KPM varies, but as a rule it is equal to 1000 m (see figure 1).
В способе-прототипе процедура управления ЛА при заходе на посадку не зависит от наличия/исправности на конкретном аэродроме КРМ и ГРМ, наличия в сигналах КРМ и ГРМ случайных помех и обеспечена устойчивость процесса управления ЛА в вертикальной плоскости на малых расстояниях до точки посадки.In the prototype method, the aircraft control procedure during the approach does not depend on the presence / serviceability at a particular airport of the airfield and the timing, the presence of random interference in the signals of the airfield and the timing and stability of the aircraft control process in the vertical plane at small distances to the landing point.
Способ-прототип обеспечивает формирование заданной траектории посадки при наличии на борту ЛА соответствующей информации об аэродроме посадки, а именно о курсе ВПП, координатах дальнего и ближнего торцов ВПП и их высоте относительно уровня моря. Как правило, эта информация вводится в бортовое оборудование современных ЛА в процессе его предполетной подготовки и хранится в бортовой электронной базе данных.The prototype method provides the formation of a predetermined landing trajectory if there is relevant information on the aircraft landing board on the landing aerodrome, namely, the runway course, the coordinates of the far and near ends of the runway and their height relative to sea level. As a rule, this information is entered into the on-board equipment of modern aircraft during its pre-flight preparation and stored in the on-board electronic database.
В современных бортовых системах может храниться очень много информации о множестве навигационных точках, в том числе и о большом количестве аэродромов. Вся совокупность информации о навигационных точках составляет так называемую “программу полета”, и аэродром, информация о котором хранится на борту ЛА, называется запрограммированным аэродромом.In modern airborne systems, a lot of information can be stored about a variety of navigation points, including a large number of airfields. The entire set of information about the navigation points makes up the so-called “flight program”, and the airfield, information about which is stored on board the aircraft, is called the programmed airfield.
Однако, как показывает летная практика, вероятность возникновения ситуаций, требующих совершения экстренной посадки на аэродром, информация о котором отсутствует на борту ЛА, т.е. на незапрограммированный аэродром, весьма высока. В таких ситуациях необходимо осуществить экстренный ввод в бортовое оборудование ЛА данных о координатах, высоте и курсе ВПП этого незапрограммированного аэродрома.However, as flight practice shows, the likelihood of situations requiring emergency landing at the airfield, information about which is not available on board the aircraft, i.e. to an unprogrammed airfield, very high. In such situations, it is necessary to urgently enter into the aircraft onboard equipment data on the coordinates, altitude and course of the runway of this unprogrammed airfield.
Возможно, но не гарантировано, получение такой информации по радиосвязи или из штурманских справочников. Затраты времени на ручной ввод всех этих параметров в бортовое оборудование весьма высоки, особенно для координат, которые необходимо вводить с точностью до десятых долей угловых секунд. Поэтому, вероятнее всего, даже при доступности этой информации, в ситуации, требующей экстренной посадки на такой незапрограммированный аэродром, загруженность экипажа будет столь велика, что не позволит ему отвлекаться от пилотирования ЛА на операции ручного ввода в бортовое оборудование всех необходимых данных об аэродроме. Особенно это актуально для ЛА с одним членом экипажа.It is possible, but not guaranteed, to obtain such information by radio or from navigational directories. The time required to manually enter all of these parameters into the on-board equipment is very high, especially for coordinates that must be entered to the nearest tenth of arc seconds. Therefore, most likely, even with the availability of this information, in a situation requiring an emergency landing at such an unprogrammed airfield, the crew’s workload will be so great that it will not allow him to be distracted from piloting the aircraft to manually enter all the necessary data about the airfield into the airborne equipment. This is especially true for aircraft with one crew member.
При этом, для построения траектории посадки в соответствии со способом-прототипом, в минимально необходимый набор информации об аэродроме входят координаты ближнего торца ВПП относительно ЛА и курс ВПП. Наличие таких параметров, с учетом известных параметров “стандартной” ВПП позволяет сформировать на борту ЛА траекторию посадки в соответствии со способом-прототипом.Moreover, to construct the landing trajectory in accordance with the prototype method, the minimum necessary set of information about the aerodrome includes the coordinates of the near end of the runway relative to the aircraft and the runway course. The presence of such parameters, taking into account the known parameters of the “standard” runway, allows forming the landing path on board the aircraft in accordance with the prototype method.
Целью предлагаемого изобретения является повышение безопасности полета ЛА и расширение функциональных возможностей по автоматическому формированию траектории при посадке ЛА на незапрограммированные при его подготовке аэродромы.The aim of the invention is to increase the flight safety of the aircraft and expand the functionality for the automatic formation of the trajectory during landing of the aircraft on the airfields not programmed during its preparation.
Данная цель достигается тем, что, относительно способа-прототипа, в предлагаемом способе предварительно, до начала движения ЛА по траектории посадки, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, измеряют относительные координаты ближнего торца ВПП незапрограммированного аэродрома, а курс ВПП формируют одним из двух альтернативных методов:This goal is achieved by the fact that, relative to the prototype method, in the proposed method, the relative coordinates of the near end of the runway of an unprogrammed aerodrome are measured prior to the start of the aircraft movement along the landing path using any of the on-board visual orientation systems, and the runway course is formed by one of two alternative methods:
1) задают на любом из установленных на борту ЛА задатчиков угловых параметров;1) set on any of the angular parameters set on board the aircraft;
2) по уже измеренным координатам ближнего торца ВПП и координатам дальнего торца ВПП, которые дополнительно измеряют, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации.2) by the already measured coordinates of the near end of the runway and the coordinates of the far end of the runway, which are additionally measured using any of the on-board visual orientation systems.
Таким образом, с учетом только существенных для предлагаемого изобретения признаков, в способе управления траекторией ЛА при посадке на незапрограммированный аэродром, включающем измерение с помощью инерциальных, аэрометрических и спутниковых навигационных систем курса, крена, тангажа, угловой скорости, составляющих вектора путевой скорости, координат и высоты ЛА, комплексную обработку измеренных параметров, формирование на борту ЛА траектории посадки относительно ВРМ, который размещают с противоположной стороны ВПП на продолжении траектории посадки, формирование отклонений ЛА от траектории посадки, формирование сигналов управления угловым положением ЛА по крену и тангажу и изменение углового положения ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления, предварительно, до начала движения ЛА по траектории посадки, визуально идентифицируют ВПП незапрограммированного аэродрома, используя любую из бортовых систем визуальной ориентации, измеряют дальность и углы визирования ближнего торца ВПП, которые, с учетом текущих координат ЛА, используют для определения координат ближнего торца ВПП, которые в свою очередь, с учетом длины стандартной ВПП и заданного, на любом из имеющихся на борту ЛА задатчиков угловых параметров, курса ВПП, используют для определения координат ВРМ.Thus, taking into account only the features essential for the present invention, in the method of controlling the aircraft trajectory during landing on an unprogrammed aerodrome, including inertial, aerometric and satellite navigation systems, course, roll, pitch, angular velocity, components of the ground speed vector, coordinates and aircraft heights, integrated processing of the measured parameters, the formation on board the aircraft of the landing path relative to the BPM, which is placed on the opposite side of the runway on the continuation landing paths, forming deviations of the aircraft from the landing path, generating control signals for the angular position of the aircraft in roll and pitch and changing the angular position of the aircraft in accordance with the generated control signals, previously, before the aircraft moves along the landing path, the runway of an unprogrammed aerodrome is visually identified using any from airborne visual orientation systems, measure the range and angles of sight of the near end of the runway, which, taking into account the current coordinates of the aircraft, are used to determine the coordinates of the near end of the runway, which, in turn, taking into account the length of the standard runway and the specified, on any of the angular parameters and on-board runners on board the aircraft, are used to determine the coordinates of the BPM.
При втором методе формирования курса ВПП, дополнительно, с помощью любой из бортовых систем визуальной ориентации измеряют дальность и углы визирования дальнего торца ВПП, которые, с учетом текущих координат ЛА, используют для определения координат дальнего торца ВПП, а курс ВПП формируют как направление прямой линии, соединяющей ближний и дальний торцы ВПП.With the second method of forming the runway course, additionally, using any of the on-board visual orientation systems, the range and the viewing angles of the far end of the runway are measured, which, taking into account the current coordinates of the aircraft, are used to determine the coordinates of the far end of the runway, and the runway course is formed as the direction of a straight line connecting the near and far ends of the runway.
Чертеж, иллюстрирующий работу способа при определении курса ВПП по координатам двух торцов ВПП, представлен на фиг.4.A drawing illustrating the operation of the method in determining the course of the runway according to the coordinates of the two ends of the runway, is presented in figure 4.
С помощью имеющихся на борту ЛА автономных датчиков навигационной информации, например ИНС и СВС, измеряют сигналы ускорения, угловые скорости, курс, крен, тангаж, скорость, координаты, высоту ЛА. В качестве датчиков высокоточной навигационной информации в настоящее время наибольшее применение нашли СНС, которые с высокой точностью измеряют скорость, координаты и высоту ЛА.Using autonomous navigation information sensors available on board the aircraft, for example, ANNs and SHS, acceleration signals, angular velocities, heading, roll, pitch, speed, coordinates, and aircraft altitude are measured. As sensors of high-precision navigation information, the most widely used are the SNA, which measure the speed, coordinates and aircraft altitude with high accuracy.
Оценка погрешностей автономных датчиков навигационной информации по данным от СНС может быть осуществлена с использованием одного из современных методов комплексной обработки информации, например оптимального фильтра Калмана (ОФК). Метод ОФК, при наличии достоверных сигналов от СНС, позволяет производить оценивание погрешностей автономных датчиков, а при пропадании сигналов от СНС осуществлять прогноз изменения их погрешностей.The error estimation of autonomous navigation information sensors according to data from the SNA can be carried out using one of the modern methods of integrated information processing, for example, the optimal Kalman filter (OFK). The OFC method, in the presence of reliable signals from the SNA, makes it possible to estimate the errors of the autonomous sensors, and if the signals from the SNA disappear, make a forecast of the change in their errors.
В настоящее время на современных ЛА в качестве систем визуальной ориентировки широко используются оптические локационные станции, имеющие в своем составе лазерные дальномеры, коллиматорные авиационные индикаторы, нашлемные визиры, тепловизоры и др. С помощью этих устройств можно измерить дальность до любой точки на земной поверхности и углы визирования этой точки относительно строительных осей ЛА.Currently, on modern aircraft, optical location systems are widely used as visual orientation systems, including laser rangefinders, collimator aviation indicators, helmet-mounted sighting devices, thermal imagers, etc. Using these devices, you can measure the distance to any point on the earth's surface and angles sighting of this point relative to the aircraft construction axes.
При возникновении на борту ЛА ситуации, требующей экстренной посадки на аэродром, параметры которого отсутствуют на борту ЛА, экипаж визуально ориентируется относительно ВПП этого аэродрома и с помощью любой из имеющихся на бору ЛА систем визуальной ориентации измеряет дальность до ближнего торца ВПП Dб и углы ориентации линии направления на ближний торец ВПП относительно строительных осей ЛА аyб, аzб. Эти параметры с учетом курса ψ, крена γ, тангажа υ ЛА пересчитываются в относительные координаты ближнего торца ВПП Δφ1, Δλ1, ΔH1, а затем и в полные географические координаты φT1, λT1, HT1:When a situation arises on board an aircraft requiring an emergency landing on an aerodrome, the parameters of which are absent on board the aircraft, the crew visually orientates relative to the runway of this aerodrome and, using any of the visual orientation systems available on the aircraft’s edge, measures the distance to the near end of the runway D b and orientation angles direction line at the near end of the runway with respect to the aircraft construction axes and yb, and zb. These parameters, taking into account the course ψ, roll γ, and pitch υ of the aircraft, are converted to the relative coordinates of the near end of the runway Δφ 1 , Δλ 1 , ΔH 1 , and then to the full geographical coordinates φ T1 , λ T1 , H T1 :
где R - радиус Земли, который для данной задачи, с достаточным уровнем точности, может быть принят равным 6371 км.where R is the radius of the Earth, which for this task, with a sufficient level of accuracy, can be taken equal to 6371 km.
Данные формулы являются иллюстративными и приведены в предположении малой дальности от ЛА до торца ВПП (до 25 км, что соответствует предельной дальности большинства авиационных лазерных дальномеров) и нахождения ЛА в прямолинейном горизонтальном полете (γ=υ=0).These formulas are illustrative and are given under the assumption of a short range from the aircraft to the end of the runway (up to 25 km, which corresponds to the maximum range of most aviation laser rangefinders) and the aircraft in a straight horizontal flight (γ = υ = 0).
С помощью любого из имеющихся на борту ЛА задатчиков угловой информации, экипаж вручную формирует курс ВПП ψВПП относительно местного меридиана. Эта информация может быть получена по радиосвязи или из штурманского справочника. В качестве длины ВПП в этом случае используется длина ВПП стандартного аэродрома, например DВПП=2500 м, а координаты дальнего торца ВПП определяются в соответствии с формулами:Using any of the angular information adjusters on board the aircraft, the crew manually forms the runway ψ runway course relative to the local meridian. This information can be obtained by radio or from the navigator's handbook. In this case, the runway length of a standard aerodrome is used as the runway length, for example, D runway = 2500 m, and the coordinates of the far end of the runway are determined in accordance with the formulas:
φТ2=φТ1+DВПП·cosψВПП/R;φ T2 = φ T1 + D runway · cosψ runway / R;
λТ2=λТ1+DВПП·cosψВПП/R·cosφЛА;λ T2 = λ T1 + D runway · cosψ runway / R · cosφ LA ;
НТ2=НТ1.H T2 = H T1 .
При невозможности получения или ввода информации о курсе ВПП, экипаж с помощью любой из имеющихся на бору ЛА систем визуальной ориентировки дополнительно измеряет дальность до дальнего торца ВПП DДТ и углы ориентации линии направления на дальний торец ВПП относительно строительных осей ЛА φyДТ, φzДТ, которые в соответствии с формулами (1) пересчитываются в относительные координаты дальнего торца ВПП Δφ2, Δλ2, ΔН2, а затем и в его полные географические координаты φТ2, λТ2, НТ2.If it is impossible to obtain or enter information about the runway course, the crew using any of the visual orientation systems available on the aircraft boron additionally measures the distance to the far end of the runway D ДТ and the orientation angles of the direction line to the far end of the runway relative to the aircraft’s construction axes φ yДТ , φ zДТ , which, in accordance with formulas (1), are converted to the relative coordinates of the far end of the runway Δφ 2 , Δλ 2 , ΔН 2 , and then to its full geographical coordinates φ T2 , λ T2 , N T2 .
Параметры φТ1, λТ1 и φТ2, λТ2 пересчитываются в курс ВПП ψВПП и длину ВПП DВПП:The parameters φ T1 , λ T1 and φ T2 , λ T2 are recalculated into the runway course ψ runway and runway length D runway :
где ΔφА=(φТ2-φТ1)·R, ΔλА=(λТ2-λT1)·R·cosφТ1. where Δφ A = (φ T2 -φ T1 ) · R, Δλ A = (λ T2 -λ T1 ) · R · cosφ T1.
При переходе в режим посадки, на борту ЛА, с использованием точных значений координат и высоты ЛА φЛА, λЛА, НЛА, курса, длины, координат и высоты ближнего торца ВПП ЛА ψВПП, DВПП, φТ1, λТ1, HT1, угла наклона траектории посадки α0, формируют все параметры, характеризующие текущее положение ВРМ, текущую заданную траекторию посадки и положение ЛА относительно этой траектории.When switching to landing on board the aircraft mode, using exact values of the coordinates and the height of the aircraft φ LA, λ LA, H LA, rate, length, coordinate and a height near RWY LA ψ runway, D runway, φ T1, λ T1 H T1 , the angle of inclination of the landing path α 0 , form all the parameters characterizing the current position of the BPM, the current given landing path and the position of the aircraft relative to this path.
Горизонтальная дальность до ближнего торца ВПП:Horizontal distance to the near end of the runway:
где Δφ1=(φТ1-φЛА)·R, Δλ1=(λТ1-λЛА)·R·cosφТ1.where Δφ 1 = (φ T1 -φ LA ) · R, Δλ 1 = (λ T1 -λ LA ) · R · cosφ T1 .
Пеленг и горизонтальная дальность до ВРМ:Bearing and horizontal range to BPM:
где Δφ2=(φТ2-φЛА)·R+ΔDKPM·cosψВПП, Δλ2=(λТ2-λЛА)·R·cosφТ2+ΔDKPM·cosψВПП.where Δφ 2 = (φ T2 -φ ЛА ) · R + ΔD KPM · runway cosψ, Δλ 2 = (λ T2- λ LA ) · R · cosφ Т2 + ΔD KPM · runway cos.
Угол места ВРМ:BPM elevation angle:
где НВРМ=НТ2-(DВПП-δDТП)·tgα0 - высота ВРМ относительно уровня моря, δDТП - удаление расчетной точки посадки от ближнего торца ВПП, равное, например, 100 м.where Н ВРМ = Н Т2 - (D Runway -δD ТП ) · tgα 0 - height of ВРМ relative to sea level, δD ТП - removal of the calculated landing point from the near end of the runway, equal, for example, 100 m.
Угловые отклонения ЛА аппарата от заданной траектории посадки:Angular deviations of the aircraft from a given landing path:
εКВ=РВРМ-ψВПП,ε KV = R BPM -ψ runway ,
εГВ=αВРМ-α0.ε HB = α BPM -α 0 .
Сигналы отклонений от заданной траектории посадки по курсу εКВ и глиссаде εГВ подаются в систему автоматического управления ЛА для обеспечения посадки в автоматическом режиме и на соответствующие индикационные приборы для обеспечения посадки в ручном режиме.Signals of deviations from the given landing path along the course ε HF and the glide path ε GW are fed to the automatic control system of the aircraft to ensure landing in automatic mode and to appropriate indicating devices to ensure landing in manual mode.
Таким образом, на примерах реализации показано достижение технических результатов.Thus, the implementation examples show the achievement of technical results.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013152719/08A RU2546550C1 (en) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013152719/08A RU2546550C1 (en) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2546550C1 true RU2546550C1 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53295891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013152719/08A RU2546550C1 (en) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2546550C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106772461A (en) * | 2016-11-23 | 2017-05-31 | 天津七六四通信导航技术有限公司 | The aerial checking system of microwave landing aids and application method |
| CN111399544A (en) * | 2020-04-17 | 2020-07-10 | 中国航空无线电电子研究所 | Unmanned aerial vehicle landing profile calculating method and device |
| CN112148029B (en) * | 2020-09-22 | 2024-04-19 | 西安爱生技术集团公司 | Non-power full-automatic forced landing method for running and landing type unmanned aerial vehicle |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU5976U1 (en) * | 1997-02-12 | 1998-02-16 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | AIRCRAFT SIGHTING AND NAVIGATION COMPLEX |
| RU2303796C1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-07-27 | Владимир Тарасович Артемов | Method for independent forming of landing information for flight vehicle and on-board radar for its realization (modifications) |
| RU2348981C1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-03-10 | Владимир Тарасович Артемов | Method of independent formation of landing information for flying machine and system for its realisation (versions) |
-
2013
- 2013-11-27 RU RU2013152719/08A patent/RU2546550C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU5976U1 (en) * | 1997-02-12 | 1998-02-16 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | AIRCRAFT SIGHTING AND NAVIGATION COMPLEX |
| RU2303796C1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-07-27 | Владимир Тарасович Артемов | Method for independent forming of landing information for flight vehicle and on-board radar for its realization (modifications) |
| RU2348981C1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-03-10 | Владимир Тарасович Артемов | Method of independent formation of landing information for flying machine and system for its realisation (versions) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106772461A (en) * | 2016-11-23 | 2017-05-31 | 天津七六四通信导航技术有限公司 | The aerial checking system of microwave landing aids and application method |
| CN111399544A (en) * | 2020-04-17 | 2020-07-10 | 中国航空无线电电子研究所 | Unmanned aerial vehicle landing profile calculating method and device |
| CN112148029B (en) * | 2020-09-22 | 2024-04-19 | 西安爱生技术集团公司 | Non-power full-automatic forced landing method for running and landing type unmanned aerial vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2496131C1 (en) | Method of aircraft control in landing approach | |
| US10094667B2 (en) | Autonomous precision navigation | |
| EP2589538B1 (en) | Display device, piloting assistance system, and display method | |
| EP1254445B1 (en) | Flight control system and method for an aircraft circle-to-land manoeuvre | |
| KR102483714B1 (en) | Image sensor-based autonomous landing | |
| US9377782B2 (en) | Method for assisting in the piloting of an aircraft during a landing and piloting assistance system suitable for implementing this method | |
| EP2589930A2 (en) | Methods for adjusting a relative navigation system | |
| EP3367065B1 (en) | Cockpit display systems and methods for performing glide slope validation processes during instrument landing system approaches | |
| ES2945109T3 (en) | Electronic device for surveillance of at least one radionavigation signal in the approach phase to a landing strip, surveillance procedure and associated software | |
| JPH0976998A (en) | Method and device for monitoring and guiding of aircraft forprecise landing | |
| EP3214461A1 (en) | Aircraft landing systems and methods | |
| RU2549145C1 (en) | Method of control of aircraft landing path at landing on programmed airfield | |
| RU2520872C2 (en) | Complex system for controlling aircraft trajectory during approach landing | |
| US2502721A (en) | Instrument landing indicator | |
| RU2546550C1 (en) | Control over aircraft landing path at landing on nonprogrammed airfield | |
| RU2585204C1 (en) | Method of controlling aircraft when approaching navigation point from given direction | |
| RU2549506C2 (en) | Method of aircraft path control in landing approach | |
| US11789927B2 (en) | Method for validating at least one predetermined position data stored in an aircraft database, associated computer program and device | |
| RU2478523C2 (en) | Method of aircraft control in landing approach | |
| RU2598111C2 (en) | Method of aircraft control during landing approach | |
| RU2654455C1 (en) | Method of the aircraft coordinate identification when landing on the aircraft carrier and the device for its implementation | |
| RU2578202C1 (en) | Method for helicopter navigation, takeoff and landing | |
| RU2450312C1 (en) | Method of controlling aircraft when returning to ship | |
| Skrypnik et al. | Algorithms for aircraft track optimization in flexible routing | |
| RU1779934C (en) | Method for determining navigation parameters for landing aircraft on drifting ice floe |