CN104850130A - 飞行参数的计算方法和*** - Google Patents

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王春华
支俊杰
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Abstract

本发明涉及一种飞行参数的计算方法，包括如下步骤：从广播式自动相关监视***获取第一飞行参数；从惯性导航***获取第二飞行参数；利用所述第二飞行参数对第一飞行参数进行纠错，获得用于发送的飞行参数。本发明还涉及一种飞行参数的计算***。上述计算方法和***，通过在自动相关监视***的基础上辅以惯性导航***，可以对飞行参数进行修正，提高飞行参数的计算精度。

Description

飞行参数的计算方法和***
技术领域
本发明涉及飞行器控制领域，特别是涉及一种飞行参数的计算方法和一种飞行参数的计算***。
背景技术
飞行器在飞行的过程中，需要向外界报告其自身的飞行信息，例如位置、高度以及飞行速度信息等以对飞行器进行导航或保证飞行安全。
传统的方法采用地面监控雷达获取飞行器的飞行信息。但地面雷达并没有实现国土面积的全面覆盖，存在许多监视盲区；而且即使在雷达覆盖区域，通用飞机的飞行高度较低，往往低于雷达覆盖的高度，空管单位无法进行有效的监控。经过多年的研究和实践，广播式自动相关监视(Automatic DependentSurveillance Broadcast,ADS-B)技术已经在一些国家和地区的通用航空中取得应用。
随着ADS-B监控技术的兴起，ADS-B监控技术在航空飞行监测领域得到了广泛的应用。ADS-B***接收定位数据及速度数据可能会发生缺失或跳跃。这会引起定位误差。位置、速度信息的纠错主要通过波尔曼等算法实现，此类做法存在判断精度不高的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高精度的飞行参数的计算方法。
此外，还提供一种能够提高精度的飞行参数的计算***。
一种飞行参数的计算方法，包括如下步骤：
从广播式自动相关监视***获取第一飞行参数；
从惯性导航***获取第二飞行参数；
利用所述第二飞行参数对第一飞行参数进行纠错，获得用于发送的飞行参数。
在其中一个实施例中，所述第一飞行参数、第二飞行参数以及用于发送的飞行参数均包括经度、纬度、高度以及速度。
在其中一个实施例中，所述广播式自动相关监视***从全球卫星导航***获得地理位置信息并计算得到经度、纬度以及速度；所述广播式自动相关监视***通过高度气压***计算得到高度。
在其中一个实施例中，所述全球卫星导航***包括全球卫星定位***、伽利略***以及北斗***。
在其中一个实施例中，所述惯性导航***通过陀螺仪和加速度计获得三维方向信息和三维加速度信息，并以此计算经度、纬度、速度以及高度。
在其中一个实施例中，所述第一飞行参数、第二飞行参数以及用于发送的飞行参数均为航迹预测信息。
在其中一个实施例中，所述惯性导航***获取飞行时的矢量加速度、当前航向角以及速度，根据对速度和矢量加速度建模，并计算出未来一段时间的航迹。
在其中一个实施例中，还包括根据航迹预测信息优化飞行保护区的步骤。
一种飞行参数的计算***，包括：
广播式自动相关监视***，用于获取第一飞行参数；
惯性导航***，用于获取第二飞行参数；
所述广播式自动相关监视***接收并利用所述第二飞行参数对第一飞行参数进行纠错，获得用于发送的飞行参数。
在其中一个实施例中，所述惯性导航***还用于获取飞行时的矢量加速度、当前航向角以及速度，根据速度和矢量加速度建模，并计算出未来一段时间的航迹。
上述计算方法和***，通过在自动相关监视***的基础上辅以惯性导航***，可以对飞行参数进行修正，提高飞行参数的计算精度。
上述方法和***还通过航迹预测优化飞行保护区，可最大限度地减少空域占用，在同样大小的空域内容纳更多的飞行器。
附图说明
图1为一实施例的飞行参数的计算方法流程图；
图2为一个具体的运作过程。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进行进一步说明。
图1为一实施例的飞行参数的计算方法流程图。飞行参数是飞行器(例如飞机、直升机等)在飞行过程中体现其飞行状态的各种参数，对于飞行器的导航、飞行保护等具有至关重要的作用。飞行参数一般包括飞行器的位置(经度和纬度)、速度以及高度，这些飞行参数可以报告给地面监视站，让地面监视站了解飞行器的飞行状态，地面监视站利用该飞行参数为飞行器提供导航信息。飞行参数还可以包括飞行器的航迹预测信息，即预测飞行器未来一小段时间内的航迹，该预测的航迹可以用于飞行器的飞行保护，即提供飞行器的飞行保护区信息，使得飞行器相互之间避免冲突。
本实施例的飞行参数计算方法包括以下步骤：
步骤S100：从广播式自动相关监视***获取第一飞行参数。广播式自动相关监视(ADS-B)技术是飞行器之间或飞行器与地面站之间只需要相互之间发送(广播)各自的数据，并以此为基础进行通信、导航和监视的技术。飞行器发送的数据在本实施例中称为第一飞行参数，其是广播式自动相关监视***获取或计算得出的数据。
步骤S200：从惯性导航***获取第二飞行参数。惯性导航技术是以机载的惯性仪器测量的数据为基础来获得飞行参数的技术。惯性仪器通常包括陀螺仪和加速度计，二者分别可以测量三维的方向数据和三维的加速度数据，其通过给定初始的数据，通过对时间的积分获得飞行器的速度、高度以及位置信息。惯性导航技术不依赖外界信息，并且不易受到电磁干扰。本实施例中，由惯性导航***获得的飞行数据称为第二飞行参数。
步骤S300：利用所述第二飞行参数对第一飞行参数进行纠错，获得用于发送的飞行参数。
由于广播式自动相关监视***在接收数据时可能存在丢失或跳跃，本步骤利用惯性导航***获得的第二飞行参数对广播式自动相关监视***获得的第一飞行参数进行纠错，从而获得可用于发送(广播)的飞行参数。
在一个实施例中，所述第一飞行参数、第二飞行参数以及用于发送的飞行参数均包括经度、纬度、高度以及速度。
对于所述广播式自动相关监视***，其可从全球卫星导航***(GSNN)获得地理位置信息并计算得到经度、纬度以及速度；其也可以通过高度气压***计算得到高度。其中，所述全球卫星导航***包括美国的全球卫星定位***(GPS)、欧洲的伽利略***以及中国的北斗***。
对于所述惯性导航***，其通过陀螺仪和加速度计获得三维方向信息和三维加速度信息，并以此计算经度、纬度、速度以及高度。
通过两个***所获得的飞行参数的对比，能够将飞行参数进行纠错，获得精确的飞行参数。
图2示出了一个具体的运作过程。
广播式自动相关监视***的数据***从GSNN获得位置数据(包括经度和纬度)，并根据时间计算速度。同时，也从高度气压***获得高度数据。统一称为第一飞行参数。
惯性导航***根据陀螺仪和加速度计采集的数据计算得到位置数据(包括经度和纬度)、速度数据以及高度数据。统一称为第二飞行参数。
然后将第一飞行参数和第二飞行参数进行比较，并判断数据是否一致，若一致则可将第一飞行参数或第二飞行参数，或者二者折衷后的飞行参数送到广播式自动相关监视***的发信机，由其向外广播。若数据不一致，则进行纠错后再送到发信机。
进一步地，还可以统计连续出错的次数，如果连续多次出错，例如连续10次出错，则表明数据***出现了问题，需要进行后续的维护处理。
在另一个实施例中，所述第一飞行参数、第二飞行参数以及用于发送的飞行参数均为航迹预测信息。
对于所述广播式自动相关监视***，其可采用跟踪滤波算法预测航迹，但一般存在精度不高的问题。
对于所述惯性导航***，其获取飞行时的矢量加速度、当前航向角以及速度，根据对速度和矢量加速度建模，并计算出未来一段时间的航迹。惯性仪器的数据可以对时间进行积分，比较准确地预测航迹。
进一步地，还可根据航迹预测信息优化飞行保护区，航迹预测信息能够大概得知飞行器未来一段时间活动的空域，因此可以在该活动的空域设立保护区能够有效起到冲突避免的作用，同时也可尽量将保护区最优化，不占用多余的空域。
一种飞行参数的计算***，包括广播式自动相关监视***和惯性导航***。所述广播式自动相关监视***用于获取第一飞行参数，所述惯性导航***用于获取第二飞行参数。所述广播式自动相关监视***接收并利用所述第二飞行参数对第一飞行参数进行纠错，获得用于发送的飞行参数。
广播式自动相关监视(ADS-B)技术是飞行器之间或飞行器与地面站之间只需要相互之间发送(广播)各自的数据，并以此为基础进行通信、导航和监视的技术。飞行器发送的数据在本实施例中称为第一飞行参数，其是广播式自动相关监视***获取或计算得出的数据。
惯性导航技术是以机载的惯性仪器测量的数据为基础来获得飞行参数的技术。惯性仪器通常包括陀螺仪和加速度计，二者分别可以测量三维的方向数据和三维的加速度数据，其通过给定初始的数据，通过对时间的积分获得飞行器的速度、高度以及位置信息。惯性导航技术不依赖外界信息，并且不易受到电磁干扰。本实施例中，由惯性导航***获得的飞行数据成为第二飞行参数。
由于广播式自动相关监视***在接收数据时可能存在丢失或跳跃，本步骤利用惯性导航***获得的第二飞行参数对广播式自动相关监视***获得的第一飞行参数进行纠错，从而获得可用于发送(广播)的飞行参数。
所述第一飞行参数、第二飞行参数以及用于发送的飞行参数均包括经度、纬度、高度以及速度。
对于所述广播式自动相关监视***，其可从全球卫星导航***(GSNN)获得地理位置信息并计算得到经度、纬度以及速度；其也可以通过高度气压***计算得到高度。其中，所述全球卫星导航***包括美国的全球卫星定位***(GPS)、欧洲的伽利略***以及中国的北斗***。
对于所述惯性导航***，其通过陀螺仪和加速度计获得三维方向信息和三维加速度信息，并以此计算经度、纬度、速度以及高度。
通过两个***所获得的飞行参数的对比，能够将飞行参数进行纠错，获得精确的飞行参数。
进一步地，所述惯性导航***还用于获取飞行时的矢量加速度、当前航向角以及速度，根据速度和矢量加速度建模，并计算出未来一段时间的航迹。所述广播式自动相关监视***可根据航迹预测信息优化飞行保护区。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种飞行参数的计算方法，包括如下步骤：
从广播式自动相关监视***获取第一飞行参数；
从惯性导航***获取第二飞行参数；
利用所述第二飞行参数对第一飞行参数进行纠错，获得用于发送的飞行参数。
2.根据权利要求1所述的飞行参数的计算方法，其特征在于，所述第一飞行参数、第二飞行参数以及用于发送的飞行参数均包括经度、纬度、高度以及速度。
3.根据权利要求2所述的飞行参数的计算方法，其特征在于，所述广播式自动相关监视***从全球卫星导航***获得地理位置信息并计算得到经度、纬度以及速度；所述广播式自动相关监视***通过高度气压***计算得到高度。
4.根据权利要求3所述的飞行参数的计算方法，其特征在于，所述全球卫星导航***包括全球卫星定位***、伽利略***以及北斗***。
5.根据权利要求2所述的飞行参数的计算方法，其特征在于，所述惯性导航***通过陀螺仪和加速度计获得三维方向信息和三维加速度信息，并以此计算经度、纬度、速度以及高度。
6.根据权利要求1所述的飞行参数的计算方法，其特征在于，所述第一飞行参数、第二飞行参数以及用于发送的飞行参数均为航迹预测信息。
7.根据权利要求6所述的飞行参数的计算方法，其特征在于，所述惯性导航***获取飞行时的矢量加速度、当前航向角以及速度，根据对速度和矢量加速度建模，并计算出未来一段时间的航迹。
8.根据权利要求7所述的飞行参数的计算方法，其特征在于，还包括根据航迹预测信息优化飞行保护区的步骤。
9.一种飞行参数的计算***，包括：
广播式自动相关监视***，用于获取第一飞行参数；
惯性导航***，用于获取第二飞行参数；
所述广播式自动相关监视***接收并利用所述第二飞行参数对第一飞行参数进行纠错，获得用于发送的飞行参数。
10.根据权利要求9所述的飞行参数计算***，其特征在于，所述惯性导航***还用于获取飞行时的矢量加速度、当前航向角以及速度，根据速度和矢量加速度建模，并计算出未来一段时间的航迹。
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