KR20160079393A - Flight route tracking method and apparatus operated by using said method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 항공기의 비행 경로 추종 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 항공기의 임무컴퓨터 또는 그와 유사한 기능을 수행하는 장비에서 비행 경로 추종을 제어하는 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for tracking a flight path of an aircraft, and more particularly, to controlling a flight path following in a mission computer of an aircraft or a device performing a similar function.
종래 헬리콥터에서 자동비행경로의 추종은 임무컴퓨터(IMDC: Integrated Mission/Display Computer) 비행운용 프로그램(OFP: Operational Flight Program)에서 소프트웨어로 알고리즘을 구현하였는데, 그 기능은 항법 소스가 비행계획일 때로 한정하였고, VOR의 경우에는 자동 비행 제어 시스템(AFCS : Auto Flight Control System)에서 담당하였다. 소정 헬기에서는 전술항법장치인 타칸(TACAN: Tactical Air Navigation)의 추가 장착에 따라 타칸 신호를 받아 자동비행 경로 추종의 기능이 필요해졌다. 타칸 정보는 군용 항공기의 항법 시스템으로, 항공기에게 지상 스테이션으로부터의 거리 및 각도를 제공한다. 이는 민간 항공기에 동일한 정보를 제공하는 VOR/DME보다 정밀한 시스템이다.In conventional helicopters, automatic flight path follow-up was implemented by software in the Integrated Mission / Display Computer (IMDC) Operational Flight Program (OFP), whose function is limited to when the navigation source is flight planning , And in the case of VOR, the Auto Flight Control System (AFCS). In a certain helicopter, a TACAN (Tactical Air Navigation), which is a tactical navigation device, was added to the vehicle, and a function of tracking an automatic flight path was required by receiving a takan signal. Takan Information is a military aircraft navigation system that provides aircraft with distance and angle from ground stations. This is a more accurate system than VOR / DME, which provides the same information to civil aircraft.
도 1은 수평면에서의 비행경로 추종을 위한 개념을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a concept for following a flight path on a horizontal plane.
도 1을 참조하면, 비행경로 추종문제는 항공기(100)의 위치를 알고 있는 경우와 그렇지 못한 경우로 나누어 생각할 수 있다. 특히, 추종하여야 할 비행 궤적(110) 대비 항공기(100)의 진행방향(120)을 비교하여 궤적 오차(CrossTrack Distance : 이하 크로스트랙이라 부름)를 계산하여 크로스트랙를 줄이는 방향으로 롤 제어명령 값을 생성하는 방식으로 해결한다.Referring to FIG. 1, the flight path following problem can be considered as a case where the position of the
특히, ILS를 이용한 자동착륙이나 VOR을 사용한 Enroute 항법에서는 스테이션에 대한 항공기(100)의 크로스트랙(120)을 각도 오차로 제공해줄 뿐 상대적 위치는 제공되지 않는다. 그러므로 이와 같이 호밍하는 방식에 대해 각도 오차를 피드백하는 자동조종장치를 설계하려고 하면, 루프 이득값이 거리에 반비례하여 증가하게 되며 스테이션에 접근함에 따라 유도루프의 안정성이 상실되는 현상이 발생하는 문제점이 있다. In particular, in the automatic landing using the ILS or the Enroute navigation using the VOR, the
이러한 문제를 해결하기 위해서는 스테이션까지의 거리를 간헐적으로라도 파악하여 루프이득을 적절히 게인(gain) 스케줄링해 주어야 한다. GPS/INS 등으로 항공기의 위치가 지속적으로 산출되는 경우에는 스테이션까지의 거리를 비교적 정확하게 알 수 있으므로, 위치오차를 피드백하는 문제로 바꾸어 게인 스케줄링 문제를 피할 수 있다. 또한 스테이션으로 호밍하지 않고 임의의 비행경로를 추종하는 것도 가능해진다.In order to solve this problem, it is necessary to grasp the distance to the station intermittently and appropriately perform gain scheduling for the loop gain. In the case where the position of the aircraft is constantly calculated by GPS / INS, the distance to the station can be relatively accurately known, so that the problem of the gain scheduling can be avoided by replacing the position error with a problem of feedback. It is also possible to follow an arbitrary flight path without homing to the station.
타칸(TACAN) 신호를 받아서 자동비행경로를 추종해야 하는 경우, 항공기의 현재위치는 알 수 없는 경우로 생각해야 함에 따라서 GPS/INS의 데이터는 소용 없게 된다. 하지만, 그렇지 않은 경우(TACAN 장비와 GPS/INS가 모두 정상인 경우)도 있을 수 있기 때문에 GPS 데이터를 사용할 수 있는 경우와 그렇지 못한 경우 모두를 고려해야 한다.If you need to follow the TACAN signal to follow the automatic flight path, the GPS / INS data will be useless as you should think of the current location of the aircraft as unknown. However, there are some cases where it is not (TACAN equipment and GPS / INS are both normal), so both GPS data availability and non-availability should be considered.
이러한 항공기의 임무컴퓨터 또는 그와 유사한 장비에서 비행경로 추종제어법칙이 구현되는 경우, 다음과 같은 수학식을 이용할 수 있다.When the flight path following control law is implemented in the mission computer or similar equipment of such an aircraft, the following equation can be used.
여기서, U1은 k1과 Xtk로 산출되는 값이고, U2는 k2와 Hdg로 산출되는 값이며, k3는 RollAngle로 산출되는 값이다. Xtk는 크로스트랙 값을 나타내며, Hdg는 헤딩값을 나타내고, RollAngle은 롤 각도(Roll Angle) 값을 나타낸다. 그리고, k1, k2 및 k3는 각각 Xtk, Hdg 및 RollAngle의 비중치인데, 이 값은 고정이다. 즉, 항공기의 위치가 멀리있던 가까이 있던 동일한 비중치 k1이 적용되고, 항공기의 헤딩이 목표를 향하고 있던 그렇지 않던 동일한 비중치 k2가 적용되며, 현재 항공기의 롤 각도가 수평이든 90도 롤이든 동일한 비중치 k3가 적용되게 된다.Wherein, U1 is the value calculated by k 1 and Xtk, U2 is the value calculated by k 2 and Hdg, k 3 is a value calculated by RollAngle. Xtk represents the cross track value, Hdg represents the heading value, and RollAngle represents the roll angle value. Then, k 1 , k 2 and k 3 is the specific gravity of Xtk, Hdg and RollAngle, respectively, which is fixed. That is, the same specific gravity, k 1 , at which the aircraft was located farther away, is applied and the same specific gravity k 2 is applied to the heading of the aircraft, whether it is heading or not, and whether the roll angle of the current aircraft is horizontal or 90 degrees The same specific gravity value k 3 is applied.
종래에 Xtk, Hdg 및 RollAngle의 비중치인 k1, k2 및 k3이 항상 고정 값이다 보니, 추종 궤적으로부터 임계값 이상 크로스트랙이 벗어나거나, 헤딩 방향이 진행방향과 반대로 되어 있거나, 제대로 경로를 찾지 못하도록 현재 항공기가 위치 또는 진행하고 있는 경우, 현재 위치에서 추종 궤도로 돌아오지 못하고 빙글빙글 도는 경우가 발생하는 문제점이 있다. 즉, 추종 궤도와 항공기의 진행방향이 일치하지 않는 경우, 즉각적인 항공기 자세 제어가 이루어지지 않는다.Hit by weight of a conventional Xtk, and Hdg RollAngle k 1, k 2 and If k 3 is always a fixed value, if the current aircraft is positioned or proceeding so that the cross track above the threshold value is out of the follow path, the heading direction is opposite to the heading direction, or the path is not found properly, There is a problem in that it may not be able to return to the orbit and it may turn round and round. That is, if the tracking trajectory does not coincide with the traveling direction of the aircraft, immediate posture control is not performed.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 비중치를 상황에 따라 가변적인 상태로 만듬으로써 보다 효과적인 해결을 위한 비행 경로 추종 방법 및 상기 방법을 이용하여 동작하는 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the above-mentioned problems is to provide a flight path tracking method and a device that operate using the method, in order to more effectively solve the problem by making the weight value variable according to the situation.
또한, 본 발명의 다른 목적은 항공기가 진행방향으로 놓여져 있지 않는 상황등 항공기의 모든 자세와 위치를 고려하여 어떠한 상황에서든 효과적인 경로의 추종이 가능한 비행 경로 추종 방법 및 장치를 제시하고, 알고리즘 제어수식의 비중치가 고정된 종래 방식에 비해 실시간으로 가변적으로 두고, 항공기의 자세/위치를 고려해 줌으로써 보다 효과적인 경로 추종이 가능한 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a flight path tracking method and apparatus capable of tracking an effective path in any circumstance in consideration of all attitudes and positions of an aircraft such as a situation where an aircraft is not placed in a traveling direction, The present invention provides a method capable of more effectively following a path by considering the posture / position of the aircraft while keeping the specific gravity variable in real time in comparison with the conventional method in which the specific gravity is fixed.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항공기의 비행경로 추종 방법은 항공기의 현재 위치, 항공기의 헤딩(heading) 방향 및 항공기의 롤 각도(roll angle) 정보를 획득하는 단계, 상기 획득된 정보를 목표 경로와 비교하는 단계, 비교 결과에 따라 비행 경로 추종을 위한 크로스 트랙(cross track), 헤딩 및 롤 각도 중 적어도 하나에 대한 비중치를 실시간으로 가변 적용시키는 단계 및 상기 가변 적용된 비중치를 기반으로 롤 제어명령값(Roll Command)을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of tracking a flight path of an aircraft, the method comprising: acquiring current position of the aircraft, heading direction of the aircraft, and roll angle information of the aircraft; A step of variably applying a specific weight value to at least one of a cross track, a heading, and a roll angle for following a flight path in accordance with a comparison result in real time, and a step of, based on the variable applied weight, And calculating a Roll Command value.
상기 항공기의 현재 위치가 목표경로로부터 제 1 임계값 이상 떨어진 경우, 크로스트랙에 대한 제 1 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시킬 수 있다.When the current position of the aircraft is separated from the target path by a first threshold value or more, the first specific gravity value for the cross track can be varied to a value larger than the currently set value.
상기 항공기의 헤딩 방향이 목표 경로의 진행 방향과 제 2 임계값 이상 어긋난 경우, 헤딩에 대한 제 2 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시킬 수 있다.If the heading direction of the aircraft deviates from the traveling direction of the target path by a second threshold value or more, the second specific gravity value for the heading can be changed to a value larger than a currently set value.
상기 항공기의 롤 각도가 수평으로부터 제 3 임계값 이하로 근접한 경우, 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 롤 각도의 수평 유지를 위한 값으로 가변시킬 수 있다.The third specific gravity value for the roll angle can be varied to a value for keeping the roll angle horizontal when the roll angle of the aircraft is close to the third threshold value or less from the horizontal.
상기 크로스 트랙(cross track), 헤딩 및 롤 각도 중 적어도 하나에 대한 비중치를 실시간으로 가변 적용시키는 단계는 상기 항공기의 헤딩이 목표 방위와 반대인 경우, 헤딩에 대한 제 1 비중치를 우선적으로 크게 적용하고, 상기 항공기의 헤딩이 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 크로스트랙에 대한 제 2 비중치를 크게 적용하며, 상기 항공기의 헤딩과 크로스트랙이 모두 제 1 및 제 2 임계값 이하인 경우, 롤 각도의 수평 유지를 위해 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of variably applying a weight value to at least one of the cross track, the heading and the roll angle in a real-time manner is such that when the heading of the aircraft is opposite to the target orientation, And when the heading of the aircraft is equal to or less than the first threshold value, the second specific gravity value for the cross track is largely applied. When both the heading of the aircraft and the cross track are equal to or less than the first and second thresholds, And applying a third specific gravity to the roll angle for the roll angle.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항공기의 비행경로 추종 장치는 항공기의 현재 위치, 항공기의 헤딩(heading) 방향 및 항공기의 롤 각도(roll angle) 정보를 획득하는 정보 획득부, 상기 획득된 정보를 목표 경로와 비교하는 비교부, 비교 결과에 따라 비행 경로 추종을 위한 크로스 트랙(cross track), 헤딩 및 롤 각도 중 적어도 하나에 대한 비중치를 실시간으로 가변 적용시키는 비중치 적용부 및 상기 가변 적용된 비중치를 기반으로 롤 제어명령값(Roll Command)을 산출하는 제어명령값 산출부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for tracking a flight path of an aircraft, including an information acquiring unit acquiring a current position of the aircraft, a heading direction of the aircraft, and roll angle information of the aircraft, A weighting value application unit for variably applying, in real time, a specific weight value to at least one of a heading, a cross track for tracking a flight path, a heading and a roll angle in accordance with a comparison result, And a control command value calculation unit for calculating a roll control command value (Roll Command) based on the value of the control command value.
상기 항공기의 현재 위치가 목표경로로부터 제 1 임계값 이상 떨어진 경우, 크로스트랙에 대한 제 1 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시킬 수 있다.When the current position of the aircraft is separated from the target path by a first threshold value or more, the first specific gravity value for the cross track can be varied to a value larger than the currently set value.
상기 항공기의 헤딩 방향이 목표 경로의 진행 방향과 제 2 임계값 이상 어긋난 경우, 헤딩에 대한 제 2 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시킬 수 있다.If the heading direction of the aircraft deviates from the traveling direction of the target path by a second threshold value or more, the second specific gravity value for the heading can be changed to a value larger than a currently set value.
상기 항공기의 롤 각도가 수평으로부터 제 3 임계값 이하로 근접한 경우, 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 롤 각도의 수평 유지를 위한 값으로 가변시킬 수 있다.The third specific gravity value for the roll angle can be varied to a value for keeping the roll angle horizontal when the roll angle of the aircraft is close to the third threshold value or less from the horizontal.
상기 비중치 적용부는 상기 항공기의 헤딩이 목표 방위와 반대인 경우, 헤딩에 대한 제 1 비중치를 우선적으로 크게 적용하고, 상기 항공기의 헤딩이 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 크로스트랙에 대한 제 2 비중치를 크게 적용하며, 상기 항공기의 헤딩과 크로스트랙이 모두 제 1 및 제 2 임계값 이하인 경우, 롤 각도의 수평 유지를 위해 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 적용할 수 있다.Wherein when the heading of the aircraft is equal to or less than the first threshold value, the weighting value application unit applies a first weighting value for the heading to the heading when the heading of the aircraft is opposite to the target direction, And a third specific gravity value for the roll angle may be applied to maintain the roll angle horizontal when both the heading of the aircraft and the cross track are below the first and second threshold values.
본 발명의 비행 경로 추종 방법 및 장치에 따르면, 종래 알고리즘보다 효과적인 제어법칙을 제안함으로써 역방향 비행자세 및 멀리 떨어진 위치에서도 보다 더 효과적인 비행경로의 추종이 가능하며, 또한 실시간 가변적인 비중치의 설계방안을 적용함으로써 고정식 비중치보다는 비행시험의 횟수가 줄어드는 효과가 있다.According to the method and apparatus for tracking a flight path according to the present invention, it is possible to follow a flight path more effectively even in a reverse flight posture and a remote position by proposing an effective control law than a conventional algorithm, and a real- The number of flight tests is reduced rather than the fixed specific gravity value.
도 1은 수평면에서의 비행경로 추종을 위한 개념을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 타칸 정보를 이용한 비행 경로 추종 방법을 적용한 시스템 및 임무관리 OFP 형상 항목을 도시한 도면,
도 3은 타칸 정보를 이용한 비행 경로 추종 방법의 제어명령값이 적용되는 개념을 설명하기 위한 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 추종 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 추종 방법의 비중치 실시간 가변 적용 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 추종 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a concept for following a flight path on a horizontal plane,
FIG. 2 is a diagram illustrating a system and a mission management OFP configuration item to which a flight path tracking method using takan information is applied;
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a concept to which a control command value of a flight path following method using a token information is applied;
FIG. 4 is a flowchart schematically showing a flight path following method according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a detailed flowchart specifically illustrating a process for applying the weighted real time variable of the flight path tracking method according to an exemplary embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a block diagram schematically showing a flight path following apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.
먼저, 본 명세서 상에서 항공기는 헬기를 포함하는 일반 명칭으로 사용될 수 있다. 즉, 헬기로 지칭되어 설명되는 내용도, 헬기가 아닌 다른 항공기가 반드시 그 설명되는 부분을 이행할 수 없는 특수한 경우가 아니라면, 항공기에도 적용될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
First, in this specification, an aircraft may be used as a generic name including a helicopter. That is, it should be understood that what is referred to as a helicopter can also be applied to an aircraft, unless the aircraft other than the helicopter is not a special case in which the described portion can not be fulfilled. The reverse is also true.
비행경로 추종 알고리즘을 적용한 임무컴퓨터 OFP 설계OFP Design of Mission Computer with Flight Path Following Algorithm
도 2는 비행 경로 추종 방법을 적용한 시스템 및 임무관리 OFP 형상 항목을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a system and a mission management OFP configuration item to which a flight path following method is applied.
도 2를 참조하면, 임무컴퓨터 OFP는 주비행 정보 시현 OFP, 통제시현 시스템 OFP, 다기능시현시스템 OFP, 시스템 및 임무관리 OFP의 4개로 구성될 수 있으며, 복수 개의 임무컴퓨터(예컨대, 2대)에 각각 올라갈 수 있다. 상기 복수 개의 임무컴퓨터는 동시 운용 가능하며, 먼저 작동하는 임무컴퓨터가 Primary로, 나중에 작동하는 임무컴퓨터가 Secondary로 작동할 수 있다. 복수 개의 임무컴퓨터 중 하나가 고장나더라도, 다른 하나로 운용이 가능하도록 설계할 수 있다. Referring to FIG. 2, the mission computer OFP may be composed of four main flight information vision OFP, control vision system OFP, multifunction vision system OFP, system and mission management OFP, and a plurality of mission computers (for example, two) Respectively. The plurality of mission computers may be operated simultaneously, and the mission computer acting as a primary may be operated as a primary, and the mission computer acting as a later may operate as a secondary. Even if one of the plurality of mission computers fails, it can be designed so that it can be operated by the other.
시스템 및 임무관리 OFP(SMM OFP: System and Mission Management OFP)는 통신을 담당하는 인터페이스 관리자, 데이터를 담당하는 데이터관리자, 시스템 전반을 담당하는 시스템 관리자, 비행 계획을 담당하는 임무관리자, 각종 서브시스템을 담당하는 서브시스템 관리자 및 항법 및 계산을 담당하는 비행관리자(210)로 구성될 수 있다.System and Mission Management OFP (SMM OFP) is an interface manager for communication, a data manager for data, a system manager for overall system, a mission manager for flight planning, A subsystem manager in charge, and a
여기서, 자동 항법 기능은 자동항법 기능이 설계되는 비행관리자(210) 항목의 자동비행경로 추종계산기능 컴포넌트(220)에 속할 수 있다. 특히, 자동비행경로 추종계산 기능에서는 GPS/INS 등의 항공기 위치 정보 및/또는 타칸(TACAN) 정보를 이용하여 계산하는 방식 등 복수 개의 계산 방식이 존재할 수 있다.
Here, the automatic navigation function may belong to the automatic flight path following
비행경로추종 방법의 개요Outline of flight path follow-up method
도 3은 비행 경로 추종 방법의 제어명령값이 적용되는 개념을 설명하기 위한 개념도이다. 3 is a conceptual diagram for explaining the concept of applying the control command value of the flight path following method.
도 3을 참조하면, 임무컴퓨터(310: MC)는 제어명령값을 계산하기 위해 복수의 입력값(302, 304)을 이용할 수 있다. 먼저, 항공기 위치/자세 정보(302)가 이용될 수 있는데, 항공기 위치/자세 정보(302)는 GPS/INS를 통해 획득되는 항법 정보(위치 정보 포함) 및 AHRS(Attitude and heading reference system)를 통해 획득되는 항공기의 자세 정보를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the mission computer 310 (MC) may use a plurality of input values 302, 304 to calculate control command values. First, the aircraft position /
또한, 임무컴퓨터(310)는 타칸(TACAN) 장치를 통해 획득되는 타칸 정보(304)를 이용하여 항공기의 롤 제어명령값(ROLL COMMAND)를 산출할 수 있다. 임무컴퓨터(310)는 제어명령값을 계산한 후, AFCS로 계산결과값만을 전달하고, 임무컴퓨터가 비행 조종을 직접 담당하지 않을 수 있다. In addition, the
특히, 임무컴퓨터(310)에 포함된 알고리즘 적용부(312)에서, 타칸 정보(304)와 항공기 위치/자세 정보(302)를 이용하여 제어명령값을 산출하는 복수 개의 알고리즘(알고리즘#1, 알고리즘#2, 알고리즘#3, 알고리즘#4 등)을 보유하고 있고, 타칸 정보(304)와 항공기 위치/자세 정보(302)의 수신 상황(유효성 판단을 통해 감지될 수 있음)에 대응하여 상기 복수 개의 알고리즘 중 하나를 적용하여 제어명령값을 산출할 수 있다. In particular, in the
산출된 제어명령값은 APM(320)에 제공될 수 있다. 제공되는 제어명령값은 과도한 롤 명령으로 인한 고도손실을 방지하고, 급격한 기동을 방지하는 목적에서, 최대 롤 명령값(Maximum Roll Command)을 설정하여 이를 넘지 않도록 설계할 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 최대 롤 명령값은 22도로 설정될 수 있다. 또한, 146knots 이하의 속도에선 22도보다 작은 값(0.15xAirspeed)으로 제한할 수 있다.The calculated control command value may be provided to the
또한, 입력값의 변화나 항공기 주변환경의 변화로 인한 갑작스런 롤 명령을 줄여주기 위해, 이전값 대비 큰 값이 들어올 경우, 필터를 사용하여 서서히 증가/감소토록 할 수 있다.Also, in order to reduce the sudden roll command due to the change of the input value or the environment of the airplane, if a larger value than the previous value is input, the filter can be used to gradually increase / decrease the value.
또한, 현재 항공기의 진행방향(Ground Track 또는 Heading)이 추종해야 할 경로의 우측 또는 좌측에 있는지 등을 별도의 간단한 계산을 통해 판단할 수 있도록 구성된다.
It is also possible to judge whether the current direction (ground track or heading) of the current aircraft is on the right or left side of the route to be followed, through a simple calculation.
비중치 가변 비행 경로 추종 방법Variable Flight Path Tracking Method
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 추종 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart schematically illustrating a method of tracking a flight path according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 항공기의 임무컴퓨터(그와 유사한 기능을 수행하는 타 장비를 통칭함)는 항공기의 현재 위치 정보, 헤딩 방향 정보 및 롤 각도 정보를 획득한다(S410). 이와 같은 정보는 전술한 바와 같이, GPS/INS, AHRS(Attitude and heading reference system) 및 타칸 정보 중 적어도 하나를 통해 획득될 수 있다. Referring to FIG. 4, the mission computer of the aircraft (collectively referred to as other equipments performing similar functions) acquires current position information, heading direction information and roll angle information of the aircraft (S410). Such information may be obtained through at least one of GPS / INS, Attitude and Heading Reference System (AHRS), and Tagan information, as described above.
그리고는, 임무컴퓨터는 획득된 정보와 목표 경로와 비교를 수행한다(S420). 예컨대, 목표 경로과 현재 항공기의 위치 정보를 비교하여 크로스트랙 값을 산출하고, 현재 헤딩 방향과 목표 경로의 진행 방향을 비교하여 헤딩 차이값을 산출할 수 있으며, 롤 각도가 형재 수평에 가까운지를 비교한다. 크로스트랙 값, 헤딩 차이값 및 롤 각도는 각각 임계값을 가지고 있어서, 비교 결과 임계값보다 크게 벗어났는지를 개별적으로 판단할 수 있다. Then, the mission computer compares the obtained information and the target path (S420). For example, the crossing track value is calculated by comparing the target route with the position information of the current aircraft, the heading difference value can be calculated by comparing the current heading direction with the traveling direction of the target route, and comparison is made as to whether the roll angle is close to the profile . The cross track value, the heading difference value, and the roll angle have threshold values, respectively, so that it is possible to individually judge whether or not the difference exceeds the threshold value of the comparison result.
그리고는, 임무컴퓨터는 비교 결과에 따라 비행경로 추종을 위한 크로스트랙, 헤딩 및 롤 각도 중 적어도 하나에 대한 비중치를 실시간으로 가변 적용할 수 있다(S430). 이는 다음과 같은 수학식으로 설명할 수 있다.Then, the mission computer can variably apply a weight value to at least one of a cross track, a heading, and a roll angle for tracking the flight path in real time according to the comparison result (S430). This can be explained by the following equation.
여기서, F(k1)은 크로스트랙(Xtk)에 대한 실시간 가변 비중치, F(k2)는 헤딩(Hdg)에 대한 실시간 가변 비중치, F(k3)는 롤 각도(RollAngle)에 대한 실시간 가변 비중치를 나타낸다.Here, F (k 1 ) is a real time variable weight value for the cross track Xtk, F (k 2 ) is a real time variable weight value for the heading Hdg, F (k 3 ) Real time variable weight value.
본 발명의 실시예에 따르면, 비교 결과에 따른 크로스트랙 값, 헤딩 값 및 롤 각도 값에 대한 각각의 비중치를 동적으로 변경 적용할 수 있다. 항공기의 위치가 임계값보다 멀리떨어져 크로스트랙 값이 큰 경우, 현재 설정된 비중치(k1)보다 큰 비중치를 변경 적용할 수 있다. 또한, 항공기의 헤딩이 목표를 향하고 있지 않을 경우, 즉, 항공기의 헤딩 방향과 목표 진행 방향과의 차이값이 임계값 이상 벌어진 경우, 현재 설정된 비중치(k2)보다 큰 비중치를 변경 적용할 수 있다. 또한, 항공기의 롤 각도가 수평에 가까운 경우, 현재 설정된 비중치(k3)보다 작은 비중치를 적용할 수 있다. 이때, 현재 설정된 비중치(k1, k2, k3)는 디폴드 값으로 미리 결정되어 있을 수 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to dynamically change the weight values of the cross track value, the heading value and the roll angle value according to the comparison result. When the position of the aircraft is farther than the threshold value and the cross track value is large, the specific gravity larger than the currently set gravity value (k 1 ) can be changed. In addition, when the heading of the aircraft is not facing the target, that is, when the difference between the heading direction of the aircraft and the target traveling direction is greater than the threshold value, the weighting value larger than the currently set weighting value (k 2 ) have. Also, when the roll angle of the aircraft is close to horizontal, a specific gravity smaller than the currently set gravity value (k 3 ) can be applied. At this time, the present specific weight values (k 1 , k 2 , k 3 ) may be determined in advance as a default value.
비중치가 가변 적용될 때, 변화량은 미리 설정되어 있을 수 있다. 만약 1로 설정된 경우, 크로스트랙 값이 임계값을 벗어났을 때 k1에 1을 더한 값으로 비중치를 변경시킬 수 있다. 다른 변수(헤딩 및 롤 각도)에 대한 비중치의 변화도 마찬가지일 수 있다. 이때, 비중치 변화를 위한 계산이 일정 시간 간격으로 이루어져 가변 비중치 k1 값에 1을 더하는 과정이 설정된 스케줄에 의해 이루어질 수 있도록 설정할 수 있다.When the specific gravity is variably applied, the amount of change may be preset. If set to 1, the weight value can be changed by adding 1 to k 1 when the cross track value is out of the threshold value. The change in specific gravity for other variables (heading and roll angle) may be the same. At this time, the calculation for changing the specific gravity value may be performed at a predetermined time interval, so that a process of adding 1 to the variable weight ratio k 1 can be performed by a set schedule.
또한, 비중치의 변화는 목표 경로와 같아지도록 최대값을 설정하여 최대값까지 그대로 변경하도록 할 수 있다.Also, the maximum value may be set so that the change of the specific gravity value becomes equal to the target path, and the maximum value may be changed as it is.
또는, 변화량이 임계값과의 차이에 비례적으로 결정되도록 설정할 수 있다. 즉, 임계값과 크로스트랙 값을 비교하였을 때, 임계값보다 많이 벗어나면 변화량을 크게 하고, 많이 벗어나지 않았으면 변화량을 상대적으로 적게 할 수 있다. 차이값에 따른 변화량은 미리 설정되거나 사용자 인터페이스를 통해 변경할 수 있는 값일 수 있다.Alternatively, it can be set so that the amount of change is determined proportionally to the difference from the threshold value. That is, when the threshold value is compared with the cross track value, the amount of change is increased when the threshold value is deviated from the threshold value, and the amount of change can be made relatively less if the threshold value is not deviated much. The change amount according to the difference value may be a value that can be set in advance or can be changed through the user interface.
이러한 과정은 실시간으로 이루어질 수 있다.This process can be done in real time.
비중치 변경이 끝나면, 임무컴퓨터는 가변적용된 비중치를 기반으로 수학식 2를 풀어 롤 제어명령값을 산출할 수 있다(S440). 이때, 복수 개의 알고리즘이 현재 유효한 소스(source) 값인지를 판별하여 선택적으로 사용될 수 있다. When the specific gravity value is changed, the mission computer can calculate the roll control command value by solving Equation (2) based on the variable gravity gravity value (S440). At this time, it can be selectively used by determining whether a plurality of algorithms are currently valid source values.
먼저, 수신되는 소스 데이터 값이 유효한지를 판단한다. 임무컴퓨터는 일정 주기로 수신되는 타칸 정보 및 항공기 위치 정보에 대한 유효성을 판단하는데, 기준을 시간과 변화량으로 잡을 수 있다. 즉, 사용자가 설정한 기준 시간보다 긴 시간 데이터가 수신되지 않는 경우, 해당 정보는 유효하지 않다고 판단할 수 있다. First, it is determined whether the received source data value is valid. The mission computer judges the validity of the information on the takan and the location of the aircraft, which are received at regular intervals. That is, when time data longer than the reference time set by the user is not received, it can be determined that the information is invalid.
또는, 타칸 정보에 포함된 거리 및 방위각 정보와 항공기 위치 정보에 포함된 현재 항공기의 위치의 평균값 및 미분값을 이용하여 시간 대비 변화량이 기준 범위를 초과하는 경우, 해당 데이터는 유효하지 않다고 판단할 수 있다. 유효성 여부는 복수의 알고리즘 중 하나를 선택하는데 레퍼런스로 활용될 수 있다. 또한, 이렇게 알고리즘에 사용되는 데이터들은 입력된 계산 주기에 따라 미분 및 평균을 구해져서 저장부(미도시)에 저장된다.Alternatively, when the amount of change with respect to time exceeds the reference range using the distance and azimuth information included in the takan information and the average value and differential value of the current position of the aircraft included in the aircraft position information, have. Validation can be used as a reference to select one of a plurality of algorithms. In addition, the data used in the algorithm are obtained as derivatives and averages according to the input calculation cycle and stored in a storage unit (not shown).
임무컴퓨터는 유효성 판단에 기반하여, 타칸 및 항공기 위치 데이터가 모두 수신되는 경우, 그중 타칸 데이터 중 일부가 수신되지 않는 경우, 타칸 데이터가 모두 수신되지 않고 순수 항공기 위치 데이터만 수신되는 경우, 타칸 데이터만 수신되는 경우 등 다양한 수신 환경을 예측 설정하고, 설정된 예측 환경에 대응되는 알고리즘의 매칭관계를 설정하여 수신 환경에 맞는 롤 제어명령값 산출 알고리즘을 적용할 수 있다.If the task computer receives all of the takan and aircraft position data, if some of the takan data is not received, and if only the takan data is received but only the pure aircraft position data is received, The receiving environment can be estimated and set, and the matching relation of the algorithm corresponding to the set prediction environment can be set, so that the roll control command value calculating algorithm suitable for the receiving environment can be applied.
이렇게 산출된 롤 제어명령값은 APM에 제공되기 전, 자동비행 설계의 안정성을 위해 과도한 제어 입력이 들어가지 않도록 제한하는 과정을 수행한다. 즉, 최대 롤 명령값(Maximum Roll Command)을 설정하여 이를 넘지 않도록 설계할 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 최대 롤 명령값은 22도로 설정될 수 있다. 진행 속도에 따라 속도의 15%에 해당하는 롤 제어명령까지 제한할 수 있다. The roll control command value thus calculated is restricted to prevent the excessive control input from being entered for the stability of the automatic flight design before being provided to the APM. In other words, the maximum roll command value (maximum roll command) can be set so that it does not exceed the maximum roll command value. At this time, preferably, the maximum roll command value may be set to 22 degrees. Depending on the running speed, you can also limit the roll control command to 15% of the speed.
예컨대, 속도가 100knots일 때, 최대 롤 제어명령은 15도 이내이고, 60knots일 때, 최대 롤 제어명령은 9도 이내이며, 50knots일 때, 최대 롤 제어명령은 7.5도 이내이다.For example, when the speed is 100knots, the maximum roll control command is within 15 degrees. When the speed is 60knots, the maximum roll control command is within 9 degrees. When the speed is 50knots, the maximum roll control command is within 7.5 degrees.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 추종 방법의 비중치 실시간 가변 적용 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도이다.FIG. 5 is a detailed flowchart specifically illustrating a process for applying the weighted real time variable of the flight path tracking method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 임무컴퓨터는 먼저, 목표 경로(CRS: course)(목표 방위를 포함하는 개념임)와 현재의 헤딩(HDG) 값의 차이값인 Psi를 산출한다(S510). 그리고는, 위 Psi 값이 임계값(도 5의 실시예에서는 30으로 설정됨)과 비교하여 임계값을 넘지 않는지 판단한다(S520). 만약, 임계값을 넘으면, 이는 항공기의 헤딩이 목표방위와 반대일 가능성이 높기 때문에 우선적으로, 헤딩 비중치를 변경하여야 한다. 이는 헤딩이 CRS와 같아지도록 헤딩의 비중치를 최대한 반영하여 커지도록 한다(S525). 비중치의 가변 방법은 다른 방법을 사용하여도 무방하다.Referring to FIG. 5, the mission computer first calculates a difference value Psi between a target path (CRS: course) (including a target bearing) and a current heading (HDG) value (S510). Then, it is determined whether the value of Psi exceeds the threshold value (in the embodiment of FIG. 5, set to 30) and whether or not the value of Psi does not exceed the threshold value (S520). If the threshold value is exceeded, the heading weight should be changed first, because the heading of the aircraft is likely to be opposite to the target direction. In order to make the heading equal to the CRS, the specific weight value of the heading is maximized so as to be increased (S525). Other methods may be used to vary the specific gravity.
만약, 헤딩이 목표방위의 허용범위 이내인 경우, 크로스트랙(Xtk)값을 크로스트랙 임계값(도 5의 실시예에서는 0.5로 설정됨)과 비교하여 임계값을 넘는지 판단한다(S530). 만약, 임계값을 넘으면, 크로스트랙에 대한 비중치가 임계값 이내에 들어올 수 있도록 최대값을 반영하여 비중치를 가변시킬 수 있다(S535). If the heading is within the allowable range of the target azimuth, the cross track Xtk value is compared with a cross track threshold value (set to 0.5 in the embodiment of FIG. 5) to determine whether it exceeds the threshold value (S530). If the threshold value is exceeded, the specific gravity value may be changed to reflect the maximum value so that the specific gravity value for the cross track falls within the threshold value (S535).
만약, 크로스트랙이 적절한 범위 내인 경우, 롤 각도의 수평 유지를 위해 롤 각도값이 수평으로부터 얼마나 벗어났는지 임계값과 비교한다(S540). 임계값 이내인 경우, 비중치 가변 적용 과정을 종료할 수 있다. 그러나, 임계값을 넘는 경우, 롤 각도가 수평이 되도록 롤 각도 비중치를 최대값까지 반영할 수 있다(S545). If the cross track is within the proper range, the roll angle value is compared with the threshold value to determine how far the roll angle value deviates from the horizontal in order to keep the roll angle horizontal (S540). If it is within the threshold value, the application of the specific gravity variable can be terminated. However, if the threshold value is exceeded, the roll angle specific gravity value may be reflected to the maximum value so that the roll angle is horizontal (S545).
본 발명의 실시예에 따르면, 측풍 발생을 고려하여, 목표헤딩값을 변경할 수 있다. 즉, 원래 설정된 목표 헤딩 값에 측풍에 따른 값을 추가 또는 감산하여 가상 목표 헤딩 값을 설정할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the target heading value can be changed in consideration of occurrence of side winds. That is, the virtual target heading value can be set by adding or subtracting a value according to the cross wind to the originally set target heading value.
비중치 가변 비행 경로 추종 장치Variable Flight Path Tracking Device
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 경로 추종 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 추종 장치(600)는 정보 획득부(610), 비교부(620), 비중치 적용부(630) 및 제어명령값 산출부(640)를 포함할 수 있다.FIG. 6 is a block diagram schematically showing a flight path following apparatus according to an embodiment of the present invention. 6, the flight
도 6을 참조하면, 정보 획득부(610)는 항공기의 현재 위치 정보, 헤딩 방향 정보 및 롤 각도 정보를 획득한다. 정보 획득부(610)는 GPS/INS, AHRS(Attitude and heading reference system) 및 타칸 정보 중 적어도 하나로부터 관련 정보를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
비교부(620)는 획득된 정보와 목표 경로와 비교한다. 예컨대, 목표 경로와 현재 항공기의 위치 정보를 비교하여 크로스트랙 값을 산출하고, 현재 헤딩 방향과 목표 경로의 진행 방향을 비교하여 헤딩 차이값을 산출할 수 있으며, 롤 각도가 현재 수평에 가까운지를 비교한다. 크로스트랙 값, 헤딩 차이값 및 롤 각도는 각각 임계값을 가지고 있어서, 비교 결과 임계값보다 크게 벗어났는지를 개별적으로 판단할 수 있다. The comparing
비중치 적용부(630)는 비교 결과에 따라 비행경로 추종을 위한 크로스트랙, 헤딩 및 롤 각도 중 적어도 하나에 대한 비중치를 실시간으로 가변 적용할 수 있다. 이는 전술한 수학식 2를 통해 이루어질 수 있다.The specific
비중치 적용부(630)는 비교 결과에 따른 크로스트랙 값, 헤딩 값 및 롤 각도 값에 대한 각각의 비중치를 동적으로 변경 적용할 수 있다. 항공기의 위치가 임계값보다 멀리떨어져 크로스트랙 값이 큰 경우, 현재 설정된 비중치(k1)보다 큰 비중치를 변경 적용할 수 있다. 또한, 항공기의 헤딩이 목표를 향하고 있지 않을 경우, 즉, 항공기의 헤딩 방향과 목표 진행 방향과의 차이값이 임계값 이상 벌어진 경우, 현재 설정된 비중치(k2)보다 큰 비중치를 변경 적용할 수 있다. 또한, 항공기의 롤 각도가 수평에 가까운 경우, 현재 설정된 비중치(k3)보다 작은 비중치를 적용할 수 있다. 이때, 현재 설정된 비중치(k1, k2, k3)는 디폴드 값으로 미리 결정되어 있을 수 있다. The specific
비중치 적용부(630)는 비중치가 가변 적용될 때, 변화량을 미리 설정할 수 있다. 이때, 비중치 변화를 위한 계산이 일정 시간 간격으로 이루어져 가변 비중치 k1 값에 특정 변화값을 더하는 과정이 설정된 스케줄에 의해 이루어질 수 있도록 설정할 수 있다.The specific
또한, 비중치 적용부(630)는 비중치의 변화는 목표 경로와 같아지도록 최대값을 설정하여 최대값까지 그대로 변경하도록 할 수 있다.In addition, the specific
또는, 변화량이 임계값과의 차이에 비례적으로 결정되도록 설정할 수 있다. 즉, 임계값과 크로스트랙 값을 비교하였을 때, 임계값보다 많이 벗어나면 변화량을 크게 하고, 많이 벗어나지 않았으면 변화량을 상대적으로 적게 할 수 있다. 차이값에 따른 변화량은 미리 설정되거나 사용자 인터페이스를 통해 변경할 수 있는 값일 수 있다.Alternatively, it can be set so that the amount of change is determined proportionally to the difference from the threshold value. That is, when the threshold value is compared with the cross track value, the amount of change is increased when the threshold value is deviated from the threshold value, and the amount of change can be made relatively less if the threshold value is not deviated much. The change amount according to the difference value may be a value that can be set in advance or can be changed through the user interface.
이러한 과정은 실시간으로 이루어질 수 있다.This process can be done in real time.
제어명령값 산출부(640)는 가변적용된 비중치를 기반으로 수학식 2를 풀어 롤 제어명령값을 산출할 수 있다. 이때, 복수 개의 알고리즘이 현재 유효한 소스(source) 값인지를 판별하여 선택적으로 사용될 수 있다. The control
제어명령값 산출부(640)는 수신되는 소스 데이터 값이 유효한지를 판단할 수 있다. 제어명령값 산출부(640)는 일정 주기로 수신되는 타칸 정보 및 항공기 위치 정보에 대한 유효성을 판단하는데, 기준을 시간과 변화량으로 잡을 수 있다. 즉, 사용자가 설정한 기준 시간보다 긴 시간 데이터가 수신되지 않는 경우, 해당 정보는 유효하지 않다고 판단할 수 있다. The control
또는, 타칸 정보에 포함된 거리 및 방위각 정보와 항공기 위치 정보에 포함된 현재 항공기의 위치의 평균값 및 미분값을 이용하여 시간 대비 변화량이 기준 범위를 초과하는 경우, 해당 데이터는 유효하지 않다고 판단할 수 있다. 유효성 여부는 복수의 알고리즘 중 하나를 선택하는데 레퍼런스로 활용될 수 있다. 또한, 이렇게 알고리즘에 사용되는 데이터들은 입력된 계산 주기에 따라 미분 및 평균을 구해져서 저장부(미도시)에 저장된다.Alternatively, when the amount of change with respect to time exceeds the reference range using the distance and azimuth information included in the takan information and the average value and differential value of the current position of the aircraft included in the aircraft position information, have. Validation can be used as a reference to select one of a plurality of algorithms. In addition, the data used in the algorithm are obtained as derivatives and averages according to the input calculation cycle and stored in a storage unit (not shown).
제어명령값 산출부(640)는 유효성 판단에 기반하여, 타칸 및 항공기 위치 데이터가 모두 수신되는 경우, 그중 타칸 데이터 중 일부가 수신되지 않는 경우, 타칸 데이터가 모두 수신되지 않고 순수 항공기 위치 데이터만 수신되는 경우, 타칸 데이터만 수신되는 경우 등 다양한 수신 환경을 예측 설정하고, 설정된 예측 환경에 대응되는 알고리즘의 매칭관계를 설정하여 수신 환경에 맞는 롤 제어명령값 산출 알고리즘을 적용할 수 있다.The control command
이렇게 산출된 롤 제어명령값은 APM에 제공되기 전, 자동비행 설계의 안정성을 위해 과도한 제어 입력이 들어가지 않도록 제한하는 과정을 수행한다. 즉, 최대 롤 명령값(Maximum Roll Command)을 설정하여 이를 넘지 않도록 설계할 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 최대 롤 명령값은 22도로 설정될 수 있다. 진행 속도에 따라 속도의 15%에 해당하는 롤 제어명령까지 제한할 수 있다. The roll control command value thus calculated is restricted to prevent the excessive control input from being entered for the stability of the automatic flight design before being provided to the APM. In other words, the maximum roll command value (maximum roll command) can be set so that it does not exceed the maximum roll command value. At this time, preferably, the maximum roll command value may be set to 22 degrees. Depending on the running speed, you can also limit the roll control command to 15% of the speed.
예컨대, 속도가 100knots일 때, 최대 롤 제어명령은 15도 이내이고, 60knots일 때, 최대 롤 제어명령은 9도 이내이며, 50knots일 때, 최대 롤 제어명령은 7.5도 이내이다.
For example, when the speed is 100knots, the maximum roll control command is within 15 degrees. When the speed is 60knots, the maximum roll control command is within 9 degrees. When the speed is 50knots, the maximum roll control command is within 7.5 degrees.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions as defined by the following claims It will be understood that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.
100: 항공기
110: 추종해야할 비행 궤적
120: 헤딩 또는 그라운드 트랙
210: 비행관리자
220: 자동비행경로 추종 계산 기능
302: 항공기 위치/자세 정보
304: 타칸 정보
310:
임무컴퓨터(MC)
312: 알고리즘 적용부
320: APM
600: 비행경로 추종 장치
610: 정보 획득부
620: 비교부
630: 비중치 적용부
640: 제어명령값 산출부100: aircraft 110: flight trajectory to follow
120: Heading or ground track
210: Flight manager 220: Automatic flight path following calculation function
302: Aircraft location / attitude information 304: Takan information
310: Mission Computer (MC) 312: Algorithm Application Unit
320: APM
600: a flight path following device 610:
620: comparison unit 630: specific weight value application unit
640: Control command value calculation unit
Claims (10)
항공기의 현재 위치, 항공기의 헤딩(heading) 방향 및 항공기의 롤 각도(roll angle) 정보를 획득하는 단계;
상기 획득된 정보를 목표 경로와 비교하는 단계;
비교 결과에 따라 비행 경로 추종을 위한 크로스 트랙(cross track), 헤딩 및 롤 각도 중 적어도 하나에 대한 비중치를 실시간으로 가변 적용시키는 단계;
상기 가변 적용된 비중치를 기반으로 롤 제어명령값(Roll Command)을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 방법.A method of tracking a flight path of an aircraft,
Obtaining current position of the aircraft, heading direction of the aircraft, and roll angle information of the aircraft;
Comparing the obtained information with a target path;
Varying the weight of at least one of a cross track, a heading, and a roll angle for tracking the flight path in real time according to the comparison result;
And calculating a roll control command value (Roll Command) based on the variably applied specific gravity value.
상기 항공기의 현재 위치가 목표경로로부터 제 1 임계값 이상 떨어진 경우, 크로스트랙에 대한 제 1 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first specific gravity value for the cross track is changed to a value greater than a currently set value when the current position of the aircraft is separated from the target route by a first threshold or more.
상기 항공기의 헤딩 방향이 목표 경로의 진행 방향과 제 2 임계값 이상 어긋난 경우, 헤딩에 대한 제 2 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 방법.The method according to claim 1,
Wherein when the heading direction of the aircraft deviates from the traveling direction of the target path by a second threshold value or more, the second specific gravity value for the heading is changed to a value greater than the currently set value.
상기 항공기의 롤 각도가 수평으로부터 제 3 임계값 이하로 근접한 경우, 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 롤 각도의 수평 유지를 위한 값으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 방법.The method according to claim 1,
Wherein the third specific gravity value for the roll angle is changed to a value for maintaining the roll angle in a horizontal direction when the roll angle of the aircraft is close to a third threshold value or less from the horizontal direction.
상기 항공기의 헤딩이 목표 방위와 반대인 경우, 헤딩에 대한 제 1 비중치를 우선적으로 크게 적용하고,
상기 항공기의 헤딩이 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 크로스트랙에 대한 제 2 비중치를 크게 적용하며,
상기 항공기의 헤딩과 크로스트랙이 모두 제 1 및 제 2 임계값 이하인 경우, 롤 각도의 수평 유지를 위해 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 방법.The method of claim 1, wherein varying the specific gravity for at least one of the cross track, heading, and roll angle in real time
When the heading of the aircraft is opposite to the target heading, the first weighting value for the heading is preferentially applied,
The second specific gravity value for the cross track is largely applied when the heading of the aircraft is equal to or less than the first threshold value,
Applying a third specific gravity value to the roll angle to maintain the roll angle horizontally when both the heading of the aircraft and the cross track are below the first and second threshold values .
항공기의 현재 위치, 항공기의 헤딩(heading) 방향 및 항공기의 롤 각도(roll angle) 정보를 획득하는 정보 획득부;
상기 획득된 정보를 목표 경로와 비교하는 비교부;
비교 결과에 따라 비행 경로 추종을 위한 크로스 트랙(cross track), 헤딩 및 롤 각도 중 적어도 하나에 대한 비중치를 실시간으로 가변 적용시키는 비중치 적용부; 및
상기 가변 적용된 비중치를 기반으로 롤 제어명령값(Roll Command)을 산출하는 제어명령값 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 장치.An apparatus for tracking a flight path of an aircraft,
An information acquiring unit for acquiring current position of the aircraft, heading direction of the aircraft, and roll angle information of the aircraft;
A comparing unit comparing the obtained information with a target path;
A weighting value application unit for variably applying, in real time, a specific weight value to at least one of a cross track, a heading, and a roll angle for tracking a flight path according to a comparison result; And
And a control command value calculation unit for calculating a roll control command value (Roll Command) based on the variably applied specific gravity value.
상기 항공기의 현재 위치가 목표경로로부터 제 1 임계값 이상 떨어진 경우, 크로스트랙에 대한 제 1 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 장치.The method according to claim 6,
And changes the first specific gravity value for the cross track to a value greater than a currently set value when the current position of the aircraft is separated from the target route by a first threshold value or more.
상기 항공기의 헤딩 방향이 목표 경로의 진행 방향과 제 2 임계값 이상 어긋난 경우, 헤딩에 대한 제 2 비중치를 현재 설정된 값보다 큰 값으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 장치.The method according to claim 6,
Wherein the second specific gravity value for the heading is changed to a value greater than the currently set value when the heading direction of the aircraft deviates from the traveling direction of the target path by a second threshold value or more.
상기 항공기의 롤 각도가 수평으로부터 제 3 임계값 이하로 근접한 경우, 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 롤 각도의 수평 유지를 위한 값으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 장치.The method according to claim 6,
Wherein the third specific gravity value for the roll angle is changed to a value for keeping the roll angle horizontal when the roll angle of the aircraft is close to a third threshold value or less from the horizontal.
상기 항공기의 헤딩이 목표 방위와 반대인 경우, 헤딩에 대한 제 1 비중치를 우선적으로 크게 적용하고,
상기 항공기의 헤딩이 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 크로스트랙에 대한 제 2 비중치를 크게 적용하며,
상기 항공기의 헤딩과 크로스트랙이 모두 제 1 및 제 2 임계값 이하인 경우, 롤 각도의 수평 유지를 위해 롤 각도에 대한 제 3 비중치를 적용하는 것을 특징으로 하는 항공기의 비행경로 추종 장치.
The apparatus as claimed in claim 1, wherein the specific weight applying section
When the heading of the aircraft is opposite to the target heading, the first weighting value for the heading is preferentially applied,
The second specific gravity value for the cross track is largely applied when the heading of the aircraft is equal to or less than the first threshold value,
Wherein a third specific gravity value for the roll angle is applied to keep the roll angle horizontal when both the heading of the aircraft and the cross track are below the first and second threshold values.
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| KR1020140190684A KR101693000B1 (en) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Flight route tracking method and apparatus operated by using said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020140190684A KR101693000B1 (en) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Flight route tracking method and apparatus operated by using said method |
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|---|---|
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ID=56502363
Family Applications (1)
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| KR1020140190684A KR101693000B1 (en) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Flight route tracking method and apparatus operated by using said method |
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| JP2002362494A (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Flight control device and method for aircraft |
| KR20110115466A (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | 국방과학연구소 | Design method of a flight control system for vertical line following guidance |
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Patent Citations (3)
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| KR20110115466A (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | 국방과학연구소 | Design method of a flight control system for vertical line following guidance |
| KR20140052607A (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-07 | 한국항공우주산업 주식회사 | System and method for adjusting control law gain according to the change of center of gravity of aircraft |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 한국항공우주학회 2014년도 춘계학술대회 논문집(pp.1033-1036)(2014.04.18.)* * |
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| KR101693000B1 (en) | 2017-01-05 |
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