RU2585204C1 - Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления - Google Patents
Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585204C1 RU2585204C1 RU2015102970/11A RU2015102970A RU2585204C1 RU 2585204 C1 RU2585204 C1 RU 2585204C1 RU 2015102970/11 A RU2015102970/11 A RU 2015102970/11A RU 2015102970 A RU2015102970 A RU 2015102970A RU 2585204 C1 RU2585204 C1 RU 2585204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- given
- point
- coordinates
- circle
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Заявленное изобретение относится к способу управления летательным аппаратом (ЛА) Для захода ЛА на навигационную точку с заданного направления измеряют параметры движения ЛА, формируют заданный курс и линейную дальность до точки касания заданной вынесенной окружности в зависимости от координат ЛА, истинного угла сноса, радиуса и координат центра вынесенной окружности в системе координат, связанной с навигационной точкой (НТ), формируют сигнал управления креном ЛА с учетом рассогласования между истинным и заданным курсами, изменяют курс ЛА с учетом сформированного сигнала управления по крену, при развороте ЛА учитывают фиктивный угол сноса, сформированный пропорционально рассогласованию между заданным направлением захода на НТ и направлением на точку касания заданной вынесенной окружности с учетом текущей линейной дальности до точки касания заданной окружности и текущего положения ЛА относительно линии заданного направления захода на НТ. Обеспечивается повышение точности выхода ЛА на НТ. 2 ил.
Description
Предлагаемый способ предназначен для применения в области авиационного приборостроения, в частности, в пилотажно-навигационном оборудовании летательных аппаратов (ЛА).
Полет любого ЛА можно разделить на:
- взлет;
- полет по маршруту;
- посадку.
Полет по маршруту наиболее продолжительный этап, во время которого, как правило, выполняется главная целевая задача ЛА. Очень часто для выполнения этой целевой задачи требуется вывод ЛА в заданную область воздушного пространства относительно известной навигационной точки (НТ) с таким расчетом, чтобы ЛА находился относительно НТ на заранее заданной дальности и с заранее заданным курсом.
Посадка включает в себя следующие этапы: предпосадочное маневрирование, которое также называют этапом возврата, заход на посадку и непосредственно приземление.
Целевой задачей этапа возврата является вывод ЛА в заданную область воздушного пространства относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП) с таким расчетом, чтобы ЛА находился на продолжении оси ВПП на установленной высоте и дальности относительно торца ВПП с курсом, примерно равным направлению ВПП.
Т.е., и при выполнении возврата и очень часто при следовании по маршруту, ЛА должен быть выведен в заданную область воздушного пространства с заданными параметрами пространственного положения по курсу и дальности относительно НТ, где гарантированно обеспечиваются благоприятные условия для выполнения целевой задачи текущего этапа полета.
Различные аспекты функционирования бортового оборудования, обеспечивающего подобное маневрирование ЛА, приведены в следующих работах:
1. Батенко А.П. Управление конечным состоянием движущихся объектов. М. "Советское радио", 1977 г. 256 с.
2. Воробьев Л.М. Воздушная навигация, М.: Машиностроение, 1984.
3. Рогожин В.О. и др. Пiлотажно-навiгацiйнi комплекси повiтряних суден, К.: Книжкове видавництво НАУ, 2005 (на украинском языке).
4. Справочник пилота и штурмана гражданской навигации. Под редакцией Васина И.Ф., М.: Транспорт, 1988.
5. Патент РФ на изобретение №2240589 с приоритетом от 31.07.2003. Способ автоматического управления летательным аппаратом при выходе на линию взлетно-посадочной полосы.
Известны способы управления летательным аппаратом (ЛА), реализующие вывод ЛА на линию, направленную вдоль продольной оси взлетно-посадочной полосы (НТ) аэродрома, при заходе на посадку, описанные в следующих источниках - [1], [3], [5].
Способ, описанный в патенте РФ на изобретение №2240589 [5], выбирается в качестве прототипа.
Способ-прототип, с учетом только существенных для предлагаемого изобретения признаков, включает измерение параметров движения ЛА, формирование заданного курса и линейной дальности до точки касания заданной вынесенной окружности в зависимости от координат ЛА, истинного угла сноса, радиуса и координат центра вынесенной окружности в системе координат, связанной с НТ, формирование рассогласования между заданным и истинным курсами, которое используется для формирования сигнала управления заданным креном и изменение в ручном или автоматическом режиме углового положения ЛА в соответствии со сформированным сигналом управления.
Способ-прототип проиллюстрирован рисунками (рисунки на фиг. 1 и ниже упомянутой фиг. 2 нарисованы в предположении, что истинный угол сноса равен нулю) и функционирует следующим образом.
С помощью соответствующего бортового оборудования, например по информации от инерциальной навигационной системы (ИНС) и спутниковой навигационной системы (СНС), определяют текущие параметры движения ЛА - курс ψИ, крен γ, вектор скорости V, координаты местоположения φЛА, λЛА, высоту полета Н, истинный угол сноса αСНи и др.
С помощью соответствующих задатчиков задают координаты НТ φНТ, λНТ, направление прохода НТ ψНТ и дальность выхода на НТ ДНТ.
В зависимости от целевой задачи текущего этапа полета задают или определяют, в функции высоты Н и скорости V, радиус разворота ЛА RЗ.
По текущим координатам местоположения ЛА φЛА, λЛА, координатам НТ φНТ, λНТ и курсу прохода НТ ψНТ определяют текущие координаты ЛА ХЛА, YЛА в системе координат, связанной с НТ
По координатам ЛА ХЛА, YЛА и заданным координатам центра вынесенной окружности относительно НТ Х0=ДНТ, Y0=RЗ определяют заданный курс ЛА ψЗ на точку касания А вынесенной окружности в географической системе координат, который вместе с сигналом истинного курса ЛА ψИ поступает на индикацию и в систему автоматического управления (САУ) ЛА:
ψА - направление линии касательной к вынесенной окружности и проходящей через точку местоположения ЛА.
Отклонение рулевых поверхностей ЛА для маневра в боковой плоскости осуществляется по сигналу рассогласования между текущим и заданным кренами. САУ формирует сигнал заданного крена следующим образом:
где K1 - известный коэффициент.
После того как истинный курс ЛА ψИ сравняется с заданным курсом ψЗ и вектор скорости ЛА будет направлен на точку А, крен ЛА становится равным нулю, и ЛА летит на точку А касания заданной окружности.
Таким образом, ЛА летит в точку А касания заданной окружности с радиусом RЗ, вынесенной относительно НТ на расстояние ДНТ. После прохождения точки А производится разворот ЛА в сторону НТ, а затем выравнивание ЛА по линии, проходящей через НТ с курсом ψНТ.
Основным недостатком этого способа является тот факт, что в непосредственной близости ЛА от вынесенной окружности на качество функционирования способа могут влиять погрешности пилотирования ЛА и погрешность определения курса ЛА. Вследствие воздействия таких погрешностей, ЛА, еще не достигнув расчетной точки касания заданной окружности, может оказаться внутри вынесенной окружности. Поскольку определить направление линии касательной к окружности, находясь внутри окружности, не представляется возможным, разворот ЛА в сторону НТ начнется в не расчетной точке, что в итоге приведет к выходу на заданный курс на дальности, не соответствующей заданной.
Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей способа и повышение точности выхода ЛА на НТ с заданного направления по дальности путем обеспечения инвариантности способа к погрешностям пилотирования ЛА и погрешности определения курса ЛА.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем измерение параметров движения ЛА, формирование заданного курса и линейной дальности до точки касания заданной вынесенной окружности в зависимости от координат ЛА, истинного угла сноса, радиуса и координат центра вынесенной окружности в системе координат, связанной с навигационной точкой (НТ), формирование рассогласования между истинным и заданным курсами, которое используется при формировании сигнала управления креном ЛА и изменение, в автоматическом или ручном режиме, курса ЛА в соответствии со сформированным сигналом управления по крену, при развороте ЛА по курсу в сигнале заданного курса дополнительно учитывают фиктивный угол сноса, гарантированно обеспечивающий облет ЛА заданной вынесенной окружности с внешней стороны, причем фиктивный угол сноса формируют пропорционально рассогласованию между заданным направлением захода на НТ и направлением на точку касания заданной вынесенной окружности с учетом текущей линейной дальности до точки касания заданной окружности и текущего положения ЛА относительно линии заданного направления захода на НТ.
Предлагаемый способ проиллюстрирован на фиг. 2 и функционирует следующим образом.
С помощью соответствующего бортового оборудования, например по информации от инерциальной навигационной системы (ИНС) и спутниковой навигационной системы (СНС), определяют текущие параметры движения ЛА - курс ψИ, крен γ, вектор скорости V, координаты местоположения φЛА, λЛА, высоту полета Н, истинный угол сноса αСНи и др.
С помощью соответствующих задатчиков задают координаты НТ φНТ, λНТ, курс прохода НТ ψНТ и дальность выхода на НТ ДНТ.
В зависимости от целевой задачи текущего этапа полета задают или определяют, в функции высоты Н и скорости V, радиус разворота ЛА RЗ.
По текущим координатам ЛА φЛА, λЛА, координатам НТ φНТ, λНТ и курсу прохода НТ ψНТ определяют текущие координаты ЛА ХЛА, YЛА в системе координат, связанной с НТ
По текущим координатам ЛА ХЛА, YЛА и заданным координатам центра вынесенной окружности относительно НТ Х0=ДВТ, Y0=RЗ определяют заданный курс ЛА ψЗ в географической системе координат, который вместе с сигналом истинного курса ЛА ψИ поступает на индикацию и в систему автоматического управления (САУ) ЛА
ψА - направление линии касательной к вынесенной окружности и проходящей через точку местоположения ЛА.
αСНф - фиктивный угол сноса ЛА, определяемый следующим образом:
где D0 - известная пороговая величина дальности, равная, например 10000 м, Kα - известный коэффициент, равный, например, 0.05.
Коэффициент Kα и пороговая величина дальности D0 определяются расчетным путем и проверяются методом математического моделирования исходя из условия обеспечения инвариантности способа к погрешностям пилотирования ЛА и погрешности определения курса ЛА в составе бортового оборудования конкретного типа ЛА.
Отклонение рулевых поверхностей ЛА для маневра в боковой плоскости осуществляется по сигналу рассогласования между текущим и заданным кренами. САУ формирует сигнал заданного крена следующим образом:
В ручном режиме управления летчик, управляя рулевыми поверхностями ЛА, отрабатывает рассогласование истинного и заданного курсов.
Таким образом, до достижения ЛА дальности до точки касания вынесенной окружности D0, ЛА, выдерживая равенство истинного курса ψИ с заданным курсом ψЗ, летит на точку А касания вынесенной окружности в полном соответствии со способом-прототипом.
Затем, выдерживая равенство истинного курса ψИ с заданным курсом ψЗ, ЛА летит по траектории, гарантированно обеспечивающей облет заданной вынесенной окружности с внешней стороны. В процессе облета вынесенной окружности, точка А касания вынесенной окружности перемещается по периметру вынесенной окружности и в пределе совпадает с точкой выноса окружности на заданную дальность выхода на НТ ДНТ.
В результате разворот ЛА в сторону НТ и выравнивание ЛА по линии, проходящей через НТ с курсом ψНТ, осуществляется безударно непосредственно в процессе облета вынесенной окружности.
Предлагаемый способ может быть реализован в бортовой цифровой вычислительной системе ЛА. Реализация предлагаемого способа не требует изменения бортовой аппаратуры ЛА и предполагает использование только известных сигналов бортового оборудования ЛА.
Claims (1)
- Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления, включающий измерение параметров движения ЛА, формирование заданного курса и линейной дальности до точки касания заданной вынесенной окружности в зависимости от координат ЛА, истинного угла сноса, радиуса и координат центра вынесенной окружности в системе координат, связанной с навигационной точкой (НТ), формирование рассогласования между истинным и заданным курсами, которое используется при формировании сигнала управления креном ЛА и изменение, в автоматическом или ручном режиме, курса ЛА в соответствии со сформированным сигналом управления по крену, отличающийся тем, что при развороте ЛА по курсу в сигнале заданного курса дополнительно учитывают фиктивный угол сноса, гарантированно обеспечивающий облет ЛА заданной вынесенной окружности с внешней стороны, причем фиктивный угол сноса формируют пропорционально рассогласованию между заданным направлением захода на НТ и направлением на точку касания заданной вынесенной окружности с учетом текущей линейной дальности до точки касания заданной окружности и текущего положения ЛА относительно линии заданного направления захода на НТ.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015102970/11A RU2585204C1 (ru) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015102970/11A RU2585204C1 (ru) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2585204C1 true RU2585204C1 (ru) | 2016-05-27 |
Family
ID=56095980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015102970/11A RU2585204C1 (ru) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2585204C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107844123A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-03-27 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 一种非线性飞行器航迹控制方法 |
WO2018102989A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Orange | An improved method of managing a flying drone and an improved drone system |
CN110249281A (zh) * | 2017-02-10 | 2019-09-17 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 位置处理装置、飞行体、位置处理系统、飞行系统、位置处理方法、飞行控制方法、程序以及记录介质 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070088492A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Elias Bitar | Method of aiding navigation for aircraft in an emergency situation |
US20090055037A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Airbus France | Method and device for aiding the piloting of an aircraft |
RU2444775C1 (ru) * | 2010-10-13 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Способ управления траекторией летательного аппарата при полете по маршруту |
RU2450312C1 (ru) * | 2011-07-25 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Способ управления летательным аппаратом при возврате на корабль |
-
2015
- 2015-01-29 RU RU2015102970/11A patent/RU2585204C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070088492A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Elias Bitar | Method of aiding navigation for aircraft in an emergency situation |
US20090055037A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Airbus France | Method and device for aiding the piloting of an aircraft |
RU2444775C1 (ru) * | 2010-10-13 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Способ управления траекторией летательного аппарата при полете по маршруту |
RU2450312C1 (ru) * | 2011-07-25 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Способ управления летательным аппаратом при возврате на корабль |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018102989A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Orange | An improved method of managing a flying drone and an improved drone system |
CN110249281A (zh) * | 2017-02-10 | 2019-09-17 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 位置处理装置、飞行体、位置处理系统、飞行系统、位置处理方法、飞行控制方法、程序以及记录介质 |
US11513514B2 (en) | 2017-02-10 | 2022-11-29 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Location processing device, flight vehicle, location processing system, flight system, location processing method, flight control method, program and recording medium |
CN107844123A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-03-27 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 一种非线性飞行器航迹控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9274529B2 (en) | Safe emergency landing of a UAV | |
RU2544283C2 (ru) | Устройство отображения информации, система облегчения пилотирования и способ отображения информации | |
US7412324B1 (en) | Flight management system with precision merging | |
Laiacker et al. | Vision aided automatic landing system for fixed wing UAV | |
KR102483714B1 (ko) | 이미지 센서 기반 자율 착륙 | |
US9846039B2 (en) | Method of computing lateral trajectories | |
RU2496131C1 (ru) | Способ управления летательным аппаратом при заходе на посадку | |
US8086362B2 (en) | Method and device for aiding the piloting of an aircraft | |
US8798820B2 (en) | Consistent localizer captures | |
Schneider et al. | Trajectory generation for an integrated mission management system | |
CN102426016A (zh) | 一种基于惯性导航综合航路管理的实现方法 | |
CN110827581B (zh) | 修改飞机飞行轨迹的系统和方法 | |
US7941251B2 (en) | Consistent localizer captures | |
RU2585204C1 (ru) | Способ управления летательным аппаратом при заходе на навигационную точку с заданного направления | |
EP3751541A1 (en) | Judgmental oversteering taxi aid system and method | |
RU2520872C2 (ru) | Комплексная система управления траекторией летательного аппарата при заходе на посадку | |
RU2628043C1 (ru) | Способ вывода самолета в точку начала посадки | |
RU2242800C2 (ru) | Способ захода на посадку | |
RU2546550C1 (ru) | Способ управления траекторией летательного аппарата при посадке на незапрограммированный аэродром | |
RU2549145C1 (ru) | Способ управления траекторией посадки летательного аппарата на запрограммированный аэродром | |
RU2450312C1 (ru) | Способ управления летательным аппаратом при возврате на корабль | |
US11094211B2 (en) | Judgmental oversteering taxi aid system and method | |
RU2240589C1 (ru) | Способ автоматического управления летательным аппаратом при выходе на линию взлетно-посадочной полосы | |
WO2018127903A1 (en) | Autonomous takeoff and landing by an aircraft | |
Stojcsics et al. | Autonomous takeoff and landing control for small size unmanned aerial vehicles |