一種用于選擇區(qū)域?qū)Ш剿桕懟鶎?dǎo)航臺(tái)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 區(qū)域?qū)Ш绞且环N導(dǎo)航方式，它可以使航空器在導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)覆蓋范圍之內(nèi)，或在 機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的工作能力范圍之內(nèi)，或二者的組合，沿任意期望的路徑飛行。區(qū)域?qū)Ш嚼?多個(gè)導(dǎo)航源的信號(hào)，通過(guò)區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備連續(xù)計(jì)算航空器的地理位置，從而得到實(shí)時(shí)的導(dǎo)航 信息。
[0003] 目前可用于區(qū)域?qū)Ш降男盘?hào)源主要有：V0R/DME(伏爾/測(cè)距）、DME/DME(測(cè)距/測(cè) 距）、GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）、IRS(慣性參考系統(tǒng)）。為滿足區(qū)域?qū)Ш剿枰?，區(qū)域?qū)Ш?系統(tǒng)會(huì)配置有V0R收發(fā)機(jī)和DME收發(fā)機(jī)(三通道）。機(jī)組人員可以通過(guò)無(wú)線電管理面板或多功 能顯示控制單元手動(dòng)選擇V0R或DME導(dǎo)航臺(tái)，但人工選擇導(dǎo)航臺(tái)在一定程度上增加了飛行員 的工作負(fù)擔(dān)，采用區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備自動(dòng)選擇所需陸基導(dǎo)航臺(tái)則可以有效降低飛行員的工作負(fù) 擔(dān)。
[0004] 對(duì)于有三個(gè)通道的DME收發(fā)機(jī)來(lái)說(shuō)，通常第一個(gè)通道與V0R配對(duì)，可用于顯示，也可 用于V0R/DME位置計(jì)算，第二和第三通道用于DME/DME位置計(jì)算。該如何進(jìn)行各通道導(dǎo)航臺(tái) 的選擇成為區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。
[0005] 美國(guó)的霍尼韋爾公司、柯林斯公司、GE公司以及法國(guó)的泰勒斯公司壟斷了支線、干 線及商務(wù)飛機(jī)的該產(chǎn)品市場(chǎng)，掌握著區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的核心技術(shù)及其發(fā)展，在空客、波音等機(jī) 型上早已實(shí)現(xiàn)了陸基導(dǎo)航臺(tái)的自動(dòng)選擇和調(diào)諧。我們國(guó)內(nèi)與國(guó)外的差距較大，雖然目前還 沒(méi)有一個(gè)成形的貨架產(chǎn)品，但國(guó)內(nèi)各大高校、院所一直在追趕國(guó)外技術(shù)發(fā)展的步伐，開(kāi)展了 一系列利用各大導(dǎo)航傳感器進(jìn)行綜合導(dǎo)航的技術(shù)研究，例如如何利用多傳感器的信息和濾 波算法提升區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的性能。而對(duì)于前端工作，即如何為區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備實(shí)時(shí)選擇和調(diào) 諧所需陸基導(dǎo)航臺(tái)，國(guó)內(nèi)甚少涉足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的，是為了解決現(xiàn)有區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)手動(dòng)選擇陸基導(dǎo)航臺(tái)不能滿足實(shí)時(shí) 性的問(wèn)題，提出一種選擇區(qū)域?qū)Ш剿桕懟鶎?dǎo)航臺(tái)的方法，充分利用飛機(jī)的當(dāng)前位置信息 和飛行航段信息，基于存儲(chǔ)的導(dǎo)航臺(tái)數(shù)據(jù)，考慮導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)能力，設(shè)計(jì)選臺(tái)算法公式，實(shí) 現(xiàn)區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備V0R和DME(三通道)導(dǎo)航臺(tái)的自動(dòng)選擇和調(diào)諧功能。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種用于選擇區(qū)域?qū)Ш剿桕懟鶎?dǎo)航臺(tái)的方法，包括以下步驟：
[0009] (1)以周期ΔΤ讀取區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備輸出的飛機(jī)位置信息，飛機(jī)位置信息包含經(jīng)度L、 煒度λ、高度h;
[0010] (2)以周期ΔΤ讀取區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備存儲(chǔ)的導(dǎo)航臺(tái)信息，導(dǎo)航臺(tái)信息包括:導(dǎo)航臺(tái)的 頻率f NAV(i)、經(jīng)度λΝΑν(i)、煒度LNAV(i)、標(biāo)高h(yuǎn) NAV(i)、品質(zhì)因數(shù)FOM(i)，其中i表示導(dǎo)航臺(tái)的 編號(hào)；
[0011] (3)以飛機(jī)當(dāng)前位置為圓心，導(dǎo)航臺(tái)的最大作用距離Dmax為半徑，從所述導(dǎo)航臺(tái)信 息中搜索m個(gè)距離飛機(jī)最近的導(dǎo)航臺(tái)，形成最近的導(dǎo)航臺(tái)清單L0;
[0012] (4)逐個(gè)計(jì)算最近的導(dǎo)航臺(tái)清單L0中各導(dǎo)航臺(tái)的可用性，并形成可用導(dǎo)航臺(tái)清單 L1；
[0013] (5)根據(jù)區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備中的航路航線信息，從可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中選擇無(wú)線電設(shè) 備V0R和DME第一通道的導(dǎo)航臺(tái)；
[0014] (6)從可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中去除步驟(5)選擇的導(dǎo)航臺(tái)，形成DME第二通道導(dǎo)航臺(tái) 選擇清單L2,計(jì)算DME第二通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單L2中各導(dǎo)航臺(tái)的影響因數(shù)K2(i)，選擇影響 因數(shù)最大的導(dǎo)航臺(tái)作為DME第二通道的導(dǎo)航臺(tái)。
[0015] (7)從DME第二通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單L2中去除步驟(6)選擇的導(dǎo)航臺(tái)，形成DME第三 通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單L3,計(jì)算DME第三通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單L3中各導(dǎo)航臺(tái)的影響因數(shù)K 3 (i)，選擇影響因數(shù)最大的導(dǎo)航臺(tái)作為DME第三通道的導(dǎo)航臺(tái)。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟(4)中各導(dǎo)航臺(tái)的可用性的計(jì)算方法為：
[0017] (4.&)計(jì)算飛機(jī)相對(duì)導(dǎo)航臺(tái)清單1^0中各導(dǎo)航臺(tái)的距離01(1)和高度差!1 1(1);
[0018] (4.b)根據(jù)最近的導(dǎo)航臺(tái)清單L0中各導(dǎo)航臺(tái)的品質(zhì)因數(shù)FOM(i)，對(duì)照不同品質(zhì)因 數(shù)導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)區(qū)域限制表，計(jì)算各導(dǎo)航臺(tái)服務(wù)的距離限制Dmtmta)和高度限制Hre3Stric；t ⑴；
[0019] (4.c)將飛機(jī)相對(duì)導(dǎo)航臺(tái)的距離Di⑴和高度差出⑴分別與各導(dǎo)航臺(tái)的距離限制 Drestrict ( i )和高度限制Hrestrict ( i )相比較，若Di ( i )〈Drestrict ( i )且出（i )〈Hrestrict ( i )，貝1J認(rèn)為 飛機(jī)在導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)區(qū)域內(nèi)；
[0020] (4.d)計(jì)算在服務(wù)區(qū)域內(nèi)各導(dǎo)航臺(tái)的錐形盲區(qū)
[0021] !1。。11(3(;〇=〇1(;〇(3〇80，其中0為導(dǎo)航臺(tái)的錐形角 ；
[0022] (4. e)計(jì)算飛機(jī)是否在各導(dǎo)航臺(tái)的錐形盲區(qū)內(nèi)，若飛機(jī)不在導(dǎo)航臺(tái)的錐形盲區(qū)內(nèi) 則認(rèn)為該導(dǎo)航臺(tái)對(duì)于當(dāng)前飛機(jī)位置是可用的。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟(5)中V0R和DME第一通道導(dǎo)航臺(tái)選擇的具體步驟是：
[0024] (5.a)若當(dāng)前飛機(jī)處于進(jìn)近階段，那么從可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中選擇進(jìn)近參考導(dǎo)航 臺(tái)作為V0R和DME第一通道的導(dǎo)航臺(tái)；
[0025] (5.b)若當(dāng)前飛機(jī)處于進(jìn)場(chǎng)階段，那么從可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中選擇到達(dá)機(jī)場(chǎng)參考 導(dǎo)航臺(tái)作為V0R和DME第一通道的導(dǎo)航臺(tái)；
[0026] (5. c)若當(dāng)前飛機(jī)處于離場(chǎng)階段，那么從可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中選擇離場(chǎng)參考導(dǎo)航 臺(tái)作為V0R和DME第一通道的導(dǎo)航臺(tái)；
[0027] (5.d)若飛機(jī)處于巡航階段，那么從可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中選擇航段所指定的導(dǎo)航 臺(tái)作為V0R和DME第一通道的導(dǎo)航臺(tái)；
[0028] (5. e)若可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中沒(méi)有當(dāng)前航段所指定的導(dǎo)航臺(tái)，那么從可用導(dǎo)航臺(tái) 清單L1中選擇下一航段的參考導(dǎo)航臺(tái)作為V0R和DME第一通道的導(dǎo)航臺(tái)；
[0029] (5.f)若可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1中沒(méi)有參考導(dǎo)航臺(tái)可用，那么從可用導(dǎo)航臺(tái)清單L1選 擇離飛機(jī)最近的可用導(dǎo)航臺(tái)作為V0R和DME第一通道的導(dǎo)航臺(tái)。
[0030] 優(yōu)選地，所述步驟(6)影響因數(shù)1(2(1)的計(jì)算方法為：
[0031] (6.&)計(jì)算飛機(jī)與01^第二通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單1^中各導(dǎo)航臺(tái)的距離0 2(1);
[0032] (6. b)計(jì)算飛機(jī)與DME第二通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單L2中各導(dǎo)航臺(tái)的相對(duì)方位角B2 ⑴；
[0033] (6.c)若 |B2(i) | <90。，則
，若 |B2(i) >90。，貝丨jK2(i) = 10,其中0<D2(iHDmax〇
[0034] 優(yōu)選地，所述步驟(7)中影響因數(shù)K3(i)的計(jì)算方法是：
[0035] (7.a)計(jì)算飛機(jī)與DME第三通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單L3中各導(dǎo)航臺(tái)的距離D3(i);
[0036] (7.b)將DME第二通道的導(dǎo)航臺(tái)與DME第三通道導(dǎo)航臺(tái)選擇清單L3中的導(dǎo)航臺(tái)一一 配對(duì)，以配對(duì)導(dǎo)航臺(tái)的位置為圓心，以導(dǎo)航臺(tái)信號(hào)覆蓋范圍R為半徑畫兩個(gè)圓P和S;以兩個(gè) 配對(duì)導(dǎo)航臺(tái)之間的距離為半徑r，以兩個(gè)配對(duì)導(dǎo)航臺(tái)之間的連線為兩個(gè)相交圓的弦，畫兩個(gè) 圓ci和C2;則有效導(dǎo)航區(qū)域?yàn)?amp; u n c2;
[0037] (7. C)將飛機(jī)的位置A點(diǎn)和下一航路點(diǎn)W連接，連接線AW與最近的有效導(dǎo)航區(qū)域相 交點(diǎn)Μ，計(jì)算AM有效導(dǎo)航距離VND3 (i);
[0038] (7.d)若VND3(i)=0,則K3(i)=0,若VND 3(i)矣0,則
[0039] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果：本發(fā)明充分利用飛機(jī)的當(dāng)前位置信息和飛行航段信 息，基于存儲(chǔ)的導(dǎo)航臺(tái)數(shù)據(jù)，考慮導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)能力，設(shè)計(jì)選臺(tái)算法公式，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域?qū)?航系統(tǒng)V0R和DME(三通道）導(dǎo)航臺(tái)的自動(dòng)選擇和調(diào)諧功能。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便，能夠充分利用 區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)現(xiàn)有的資源，包括飛機(jī)當(dāng)前位置信息和存儲(chǔ)的導(dǎo)航臺(tái)信息，實(shí)時(shí)為區(qū)域?qū)Ш?系統(tǒng)選擇所需陸基導(dǎo)航臺(tái)。該發(fā)明方法是一種易于工程實(shí)現(xiàn)的方法，對(duì)于航空器在民用領(lǐng) 域飛行，滿足區(qū)域?qū)Ш剿韫δ芤缶哂兄匾默F(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1是本發(fā)明方法的工作流程示意圖。
[0041] 圖2是本發(fā)明方法中有效導(dǎo)航距離的附圖，其中P和S分別為兩個(gè)配對(duì)的導(dǎo)航臺(tái)，陰 影部分為這兩個(gè)配對(duì)導(dǎo)航臺(tái)的有效導(dǎo)航區(qū)域，A為飛機(jī)位置，W為下一個(gè)航路點(diǎn)，Μ為AW沿著 飛機(jī)飛行方向與有效導(dǎo)航區(qū)域的相交點(diǎn)，AM為有效導(dǎo)航距離。
[0042]具體實(shí)現(xiàn)方式
[0043]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0044]如圖1所示，本發(fā)明針對(duì)區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)對(duì)無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)調(diào)諧的需求，充分利用飛機(jī) 的當(dāng)前位置信息和飛行航段信息，基于存儲(chǔ)的導(dǎo)航臺(tái)數(shù)據(jù)，考慮導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)能力，設(shè)計(jì)選 臺(tái)算法公式，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)V0R和DME(三通道)導(dǎo)航臺(tái)的自動(dòng)選擇和調(diào)諧功能。具 體包括以下步驟：
[0045] (1)以周期ΔΤ讀取區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備輸出的飛機(jī)位置信息，飛機(jī)位置信息包括:經(jīng)度 L、煒度λ、高度h。
[0046] (2)以周期ΔΤ讀取區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備存儲(chǔ)的導(dǎo)航臺(tái)信息，導(dǎo)航臺(tái)信息包括:導(dǎo)航臺(tái)的 頻率f NAV(i)、經(jīng)度λΝΑν(i)、煒度Lnav(i)、標(biāo)高h(yuǎn)NAV(i)、品質(zhì)因數(shù)FOM(i)，其中i表示導(dǎo)航臺(tái)的 編號(hào)。
[0047] (3)搜索區(qū)域?qū)Ш脚_(tái)的步驟：
[0048]以飛機(jī)當(dāng)前位置為圓心，導(dǎo)航臺(tái)的最大作用距離Dmax為半徑，從區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備存儲(chǔ) 的導(dǎo)航臺(tái)信息中搜索m個(gè)距離飛機(jī)最近的導(dǎo)航臺(tái)，形成最近的導(dǎo)航臺(tái)清單L0;
[0049] (4)逐個(gè)計(jì)算最近導(dǎo)航臺(tái)清單L0中各導(dǎo)航臺(tái)的可用性步驟：
[0050] (4.&)計(jì)算飛機(jī)相對(duì)導(dǎo)航臺(tái)清單1^0中各導(dǎo)航臺(tái)的距離01(1)和高度差!1 1(1);
[0051] (4.b)計(jì)算導(dǎo)航臺(tái)服務(wù)的距離限制和高度限制
[0052]根據(jù)導(dǎo)航臺(tái)的品質(zhì)因數(shù)FOM(i)，對(duì)照不同品質(zhì)因數(shù)導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)區(qū)域限制表(如 表1所示），計(jì)算該導(dǎo)航臺(tái)服務(wù)的距離限制DrestrictQ)和高度限制Hrestrict(i); 「00531 衣丄
[0055] (4.c)判斷飛機(jī)是否在導(dǎo)航臺(tái)服務(wù)區(qū)域內(nèi)
[0056]將飛機(jī)相對(duì)導(dǎo)航臺(tái)的距離DKi)和高度差出（1)分別與導(dǎo)航臺(tái)的距離限制Drestrict (i )和高度限制Hrestrict ( i )相比較，若Di ( i )〈Drestrict ( i )且出（i )〈Hrestrict ( i )，則認(rèn)為飛機(jī)在 導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)區(qū)域內(nèi)。若飛機(jī)在導(dǎo)航臺(tái)的服務(wù)區(qū)域內(nèi)，則認(rèn)為該導(dǎo)航臺(tái)對(duì)于當(dāng)前飛機(jī)位置 是可用的。
[0057] (4.d)計(jì)算服務(wù)區(qū)域內(nèi)各導(dǎo)航臺(tái)的錐形角為θ時(shí)的斜距在高度