CN113053173B - 一种基于导航性能的前视告警包线调制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于导航性能的前视告警包线调制方法,获取飞机飞行管理***中导航方式、导航性能评估值及告警***的交联设备输入信息,当地速信号当前有效,则根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度,在水平航迹预测横截面宽度W基础上,完成前视边界、横截面宽度和展角边界,根据前视近地告警包线,结合地形数据库,判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内,并发出告警。本发明通过建立飞机飞行管理***的导航性能与前视告警边界设计策略的相关性,有效减少导航性能下降情况下漏警的发生,保障飞行安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行前视告警领域,尤其是一种前视告警包线调制方法。
背景技术
近地告警***通过接收各类机载设备的飞行数据信息,并结合内置的地形数据库、机场数据库、障碍物数据库以及当前飞行阶段,进行基本模式和增强模式的告警计算,当飞机有撞地危险发生时,输出语音和前方的地形威胁图像信息,提醒飞行员进行威胁规避,有效避免可控飞行撞地事故(CFIT)。
为了满足各型飞机在不同航行阶段各项飞行任务和作战任务对导航性能的需求,均配备了不同导航原理的导航***;同时保障了部分导航***故障情况下飞机整体导航性能的连续性和可用性。飞机在复杂地形或复杂电磁环境下进行低空飞行时,可能出现部分导航***不可用或其导航性能存在下降的情况,从而导致导航***输出的飞机位置与其实际准确位置存在较大误差。而飞机的位置信息的准确性严重影响着飞机前视方向和侧向方向上近地告警的准确性。现有技术中未考虑导航性能与前视告警策略的相关性,因此根据飞机实时的导航性能对前视告警包线进行调制,能够有效减少可控飞行撞地事故的发生,保障飞行安全。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种基于导航性能的前视告警包线调制方法。前视告警区域一般由前视边界、横截面宽度和展角边界组成,这些边界的设置方法为现有技术,但现有技术中横截面的宽度设置为固定值,与飞机实时导航性能无关。本发明的目的是解决现有技术中导航性能变化时未对前视告警包线进行动态调制的问题,提供一种基于导航性能的前视告警包线调制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤:
步骤1、获取飞机飞行管理***(FMS)中导航方式、导航性能评估值及告警***的交联设备输入信息;
步骤2、判断输入信息中的地速信号是否有效,若地速信号当前有效,则开始进行前视告警包线计算,进入步骤3进行前视告警包线调制;若地速信号当前无效,则不进行前视告警包线计算,结束任务;
步骤3、根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度;
目前各类军用或民用飞机飞行管理***包含多种导航***,导航***与惯性导航***构成组合导航***后,根据现有导航性能评估技术其水平定位精度也各不相同。
设组合导航***水平定位误差评估值为EMODE,其中MODE代表不同的组合导航方式,则航迹预测横截面宽度W为:
W=Wp+EMODE
其中Wp是飞机的翼展长度;
步骤4、在步骤3中获得的水平航迹预测横截面宽度W基础上,完成前视边界、横截面宽度和展角边界。根据前视近地告警包线,结合地形数据库,判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内;若有地形或障碍物侵入告警范围内,则输出告警;若没有地形或障碍物侵入告警范围内,则不输出告警。
所述目前各类军用或民用飞机飞行管理***中导航***包含但不限于全球定位***(GPS)、无线电辅助导航***(伏尔(VOR),测距器(DME))和纯惯性导航***(INS),其中纯惯性导航***随时间发散。导航***与惯性导航***构成组合导航系后,根据现有导航性能评估技术,水平定位精度从高到低依次为:INS/GPS组合导航、INS/VOR/DME组合导航、纯惯性导航。
3.1)当飞行管理***(FMS)中导航方式为INS/GPS组合导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS/GPS,则航迹预测横截面宽度W1为:
W1=Wp+EINS/GPS
其中Wp是飞机的翼展长度;如果导航方式不是INS/GPS组合导航,则执行步骤3.2;
3.2)当飞行管理***(FMS)中导航方式为INS/VOR/DME组合导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS/VOR/DME,则航迹预测横截面宽度W2为:
W2=Wp+EINS/VOR/DME
如果导航方式不是INS/VOR/DME组合导航,则执行步骤3.3;
3.3)当飞行管理***(FMS)中导航方式为纯惯性导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS,则航迹预测横截面宽度W3为:
W3=Wp+EINS
其中EINS的计算方法如下:
其中,Vi为惯导的水平位置飘逸速率;
其中,t1为以导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航***的时刻为计时起点的惯性导航***的工作时长,T1为t1取值的最大值,T1取值为350秒,如果t1>T1时则不进行前视告警包线计算;t2为以导航方式由INS/VOR/DME组合导航切换到纯惯性导航***的时刻为计时起点的惯性导航***的工作时长,T2为t2取值的最大值,T2取值为125秒,如果t2>T2时则不进行前视告警包线计算。
所述EINS/GPS的典型值取值为20m。
所述EINS/VOR/DME的典型值取值为200m。
所述惯导的水平位置飘逸速率Vi的典型值取值为0.8m/s。
本发明的有益效果在于通过建立飞机飞行管理***的导航性能与前视告警边界设计策略的相关性,有效减少导航性能下降情况下漏警的发生,保障飞行安全。
附图说明
图1前视告警包线调制流程图;
图2前视告警包线示意图;
图3一种前视告警动态调制包线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
为了更好的说明本发明的目的和优点,下面结合附图和具体实施例对本发明做具体说明。
本发明的目的在于提供一种基于导航性能的前视告警包线动态调制方法的实现步骤,前视告警包线调制流程如图1所示。为了实现上述目的,本发明采用的技术方案包括以下步骤:
步骤1、获取飞机飞行管理***(FMS)中导航方式和导航性能评估值,以及告警***的交联设备输入信息;
步骤2、判断输入信息中的地速信号是否有效,若地速信号当前有效,则开始进行前视告警包线计算,按步骤3进行前视告警包线调制;若地速信号当前无效,则不进行前视告警包线计算,结束任务;
步骤3、根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度。目前各类军用或民用飞机飞行管理***中导航***包含但不限于全球定位***(GPS)、无线电辅助导航***(伏尔(VOR),测距器(DME))和纯惯性导航***(INS),其中纯惯性导航***随时间发散。导航***与惯性导航***构成组合导航系后,根据现有导航性能评估技术,水平定位精度从高到低依次为:INS/GPS组合导航、INS/VOR/DME组合导航、纯惯性导航。
3.1)当飞行管理***(FMS)中导航方式为INS/GPS组合导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS/GPS,EINS/GPS的典型值取值为20m,则航迹预测横截面宽度W1为:
W1=Wp+EINS/GPS
其中Wp是飞机的翼展长度;如果导航方式不是INS/GPS组合导航,则执行步骤3.2;
3.2)当飞行管理***(FMS)中导航方式为INS/VOR/DME组合导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS/VOR/DME,EINS/VOR/DME的典型值取值为200m,则航迹预测横截面宽度W2为:
W2=Wp+EINS/VOR/DME
如果导航方式不是INS/VOR/DME组合导航,则执行步骤3.3;
3.3)当飞行管理***(FMS)中导航方式为纯惯性导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS,则航迹预测横截面宽度W3为:
W3=Wp+EINS
其中EINS的计算方法如下:
其中,Vi为惯导的水平位置飘逸速率,Vi的典型值取值为0.8m/s;
其中,t1为以导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航***的时刻为计时起点的惯性导航***的工作时长,T1为t1取值的最大值,T1取值为350秒,如果t1>T1时则不进行前视告警包线计算;t2为以导航方式由INS/VOR/DME组合导航切换到纯惯性导航***的时刻为计时起点的惯性导航***的工作时长,T2为t2取值的最大值,T2取值为125秒,如果t2>T2时则不进行前视告警包线计算;
4.完成前视告警包线调制计算;
前视告警包线包括前视边界、横截面宽度和展角边界值,其中横截面宽度在步骤3中获得,前视边界和展角边界值的计算利用现有技术可以获得,如图2所示。根据前视告警包线,结合地形数据库,判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内;若有地形或障碍物侵入告警范围内,则输出告警;若没有地形或障碍物侵入告警范围内,则不输出告警。
与现有技术相比,本发明提供了一种根据飞行管理***中导航性能的不同动态调制前视告警边界的方法。图3提供了一种导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航的动态包线调制示意图。
以上仅表达了本发明的一种实施方式,其描述较为具体和详细。应当指出,对于本技术领域的研究人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,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。
Claims (4)
1.一种基于导航性能的前视告警包线调制方法,其特征在于包括下述步骤:
步骤1、获取飞机飞行管理***中导航方式、导航性能评估值及告警***的交联设备输入信息;
步骤2、判断输入信息中的地速信号是否有效,若地速信号当前有效,则开始进行前视告警包线计算,进入步骤3进行前视告警包线调制;若地速信号当前无效,则不进行前视告警包线计算,结束任务;
步骤3、根据不同的导航性能计算水平航迹预测横截面宽度;
设组合导航***水平定位误差评估值为EMODE,其中MODE代表不同的组合导航方式,则航迹预测横截面宽度W为:
W=Wp+EMODE
其中Wp是飞机的翼展长度;
导航***与惯性导航***构成组合导航系后,水平定位精度从高到低依次为:
INS/GPS组合导航、INS/VOR/DME组合导航、纯惯性导航;
3.1)当飞行管理***中导航方式为INS/GPS组合导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS/GPS,则航迹预测横截面宽度W1为:
W1=Wp+EINS/GPS
如果导航方式不是INS/GPS组合导航,则执行步骤3.2;
3.2)当飞行管理***中导航方式为INS/VOR/DME组合导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS/VOR/DME,则航迹预测横截面宽度W2为:
W2=Wp+EINS/VOR/DME
如果导航方式不是INS/VOR/DME组合导航,则执行步骤3.3;
3.3)当飞行管理***中导航方式为纯惯性导航时,且评估的水平定位误差值记为EINS,则航迹预测横截面宽度W3为:
W3=Wp+EINS
其中EINS的计算方法如下:
其中,Vi为惯导的水平位置飘逸速率;
其中,t1为以导航方式由INS/GPS组合导航切换为纯惯性导航***的时刻为计时起点的惯性导航***的工作时长,T1为t1取值的最大值,T1取值为350秒,如果t1>T1时则不进行前视告警包线计算;t2为以导航方式由INS/VOR/DME组合导航切换到纯惯性导航***的时刻为计时起点的惯性导航***的工作时长,T2为t2取值的最大值,T2取值为125秒,如果t2>T2时则不进行前视告警包线计算;
步骤4、在步骤3中获得的水平航迹预测横截面宽度W基础上,完成前视边界、横截面宽度和展角边界,根据前视近地告警包线,结合地形数据库,判断飞机预测航迹前方是否有地形或障碍物侵入前视近地告警包线构成的告警范围内;若有地形或障碍物侵入告警范围内,则输出告警;若没有地形或障碍物侵入告警范围内,则不输出告警。
2.根据权利要求1所述的基于导航性能的前视告警包线调制方法,其特征在于:
所述EINS/GPS的典型值取值为20m。
3.根据权利要求1所述的基于导航性能的前视告警包线调制方法,其特征在于:
所述EINS/VOR/DME的典型值取值为200m。
4.根据权利要求1所述的基于导航性能的前视告警包线调制方法,其特征在于:
所述惯导的水平位置飘逸速率Vi的典型值取值为0.8m/s。
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