RU2558412C1 - Multiposition system for aircraft landing - Google Patents
Multiposition system for aircraft landing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558412C1 RU2558412C1 RU2014123194/11A RU2014123194A RU2558412C1 RU 2558412 C1 RU2558412 C1 RU 2558412C1 RU 2014123194/11 A RU2014123194/11 A RU 2014123194/11A RU 2014123194 A RU2014123194 A RU 2014123194A RU 2558412 C1 RU2558412 C1 RU 2558412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- coordinates
- landing
- well
- ground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиации, конкретно к многопозиционным системам посадки воздушных судов (ВС) в условиях сложного рельефа местности и плохой видимости. Известна система посадки ВС стандарта ILS (Журнал «Проблемы безопасности полетов», 1998, №4, 5, 12; MLS products are back in business 1997, №9), используемая на стационарных аэродромах международного класса. Недостатком известной системы ILS является сложность и высокая стоимость наземного оборудования, жесткая программа захода на посадку, включая движение по глиссаде, а также влияние на погрешности определений отклонений экранного эффекта от подвижных и стационарных объектов в районе ВГШ.The invention relates to aviation, specifically to multi-position aircraft landing systems (Aircraft) in difficult terrain and poor visibility. There is a known aircraft landing system of ILS standard (Journal of Flight Safety Problems, 1998, No. 4, 5, 12; MLS products are back in business 1997, No. 9), used at international-class stationary aerodromes. The disadvantage of the well-known ILS system is the complexity and high cost of ground equipment, a strict approach program, including glide path, as well as the effect on the errors in determining the deviations of the screen effect from moving and stationary objects in the VHS area.
Известна система посадки воздушных судов (US №6469654, МПК: G01S 13/76; G01S 13/91; G01S 3/46, 2002), так называемая транспондерная система TLS. Система посадки TLS в первую очередь предназначена для установки там, где трудно обеспечить требуемые точности приземления ВС по условиям рельефа местности в районе аэродрома. При этом система TLS использует стандартное бортовое оборудование ВС, что является достоинством данной системы посадки. В различных странах мира на аэродромах со сложным рельефом местности уже несколько лет эксплуатируются системы TLS.A known aircraft landing system (US No. 6469654, IPC: G01S 13/76; G01S 13/91; G01S 3/46, 2002), the so-called transponder system TLS. The TLS landing system is primarily intended for installation where it is difficult to provide the required accuracy of aircraft landing according to the terrain in the area of the aerodrome. In this case, the TLS system uses standard aircraft avionics, which is the advantage of this landing system. In various countries around the world, aerodromes with complex terrain have been operating TLS systems for several years.
Работа известной системы TLS основана на использовании аппаратуры вторичной радиолокации (ВРЛ). При этом в районе взлетно-посадочной полосы (ВПП) устанавливают маломощный запросчик системы вторичной радиолокации (ВРЛ), который запрашивает воздушные суда (ВС), находящиеся в зоне посадки. По задержке прихода ответного сигнала определяют дальность, а для определения угла места и азимута применяется аппаратура, использующая фазометрический метод измерения углов. Для идентификации ВС, заходящих на посадку, диспетчер вводит в TLS бортовой номер ВС. Для обеспечения требуемой точности определения координат местоположения ВС используется сложная обработка информации с использованием Калмановской нелинейной фильтрации. По координатам местоположения ВС рассчитывают его отклонение от расчетной глиссады. Рассчитанные отклонения ВС от глиссады передаются на борт по линии передачи сигналов управления (ЛПСУ) в формате сигналов системы посадки ILS, которые принимаются бортовыми приемниками курса и глиссады системы ILS и дальше передаются в систему автоматического управления (САУ) ВС или выводятся на индикацию пилоту. Таким образом, система TLS обеспечивает посадку ВС, используя при этом стандартное бортовое оборудование.The operation of the well-known TLS system is based on the use of secondary radar equipment (VRL). At the same time, a low-power secondary radar system interrogator is installed in the area of the runway (runway), which requests aircraft (aircraft) located in the landing zone. The range is determined by the delay in the arrival of the response signal, and equipment is used to determine the elevation angle and azimuth using the phase-measuring method of measuring angles. To identify aircraft approaching, the dispatcher enters the aircraft side number in TLS. To ensure the required accuracy of determining the location coordinates of the aircraft, complex information processing using Kalman nonlinear filtering is used. Based on the location coordinates of the aircraft, its deviation from the calculated glide path is calculated. The calculated deviations of the aircraft from the glide path are transmitted to the aircraft via the control signal line (LPSU) in the format of the ILS landing system signals, which are received by the on-board receivers of the course and glide path of the ILS system and then transferred to the aircraft automatic control system (ACS) or displayed to the pilot. Thus, the TLS system provides an aircraft landing using standard on-board equipment.
Недостатком системы посадки TLS является фазометрический способ измерения углов, который требует применения достаточно сложных антенн и аппаратуры, поэтому стоимость TLS превосходит стоимость ILS.The disadvantage of the TLS landing system is the phase-angle method of measuring angles, which requires the use of rather sophisticated antennas and equipment, so the cost of TLS exceeds the cost of ILS.
Аналогом изобретения является многопозиционная система посадки воздушных судов (США №5017930, B64D 45/04; B64F 1/18; G01S 1/16; G01S 1/18; G01S 13/74; G01S 13/88; G01S 13/91; G01S 19/48; G01S 3/02; G01S 5/00; G01S 5/14; G08G 5/02; 1991), содержащая наземный запросчик и не менее четырех наземных приемников ответных сигналов, соединенных по выходам через сигнальную линию связи с наземной ЭВМ управления, управляющий выход которой через радиолинию управления посадкой воздушного судна соединен с бортовой аппаратурой воздушного судна, включающей бортовую аппаратуру управления воздушным судном и бортовой ответчик, соединенный через радиолинию «запрос-ответ» с наземным запросчиком, причем ЭВМ управления снабжена модулем расчета координат воздушного судна (ВС) и отклонения его от траектории посадки. При этом два приемника ответных сигналов ВС расположены перпендикулярно оси ВПП, в районе ее центра, а другие приемники расположены на продолжении оси ВПП по одному с каждой стороны захода на посадку ВС и на некотором удалении от торца ВГШ. Таким образом, приемники ВРЛ на поверхности аэродрома образуют букву "Т". Местоположение всех приемников точно определено в аэродромной декартовой системе координат. Современные геодезические приборы позволяют делать привязку с точностью единицы сантиметров. Поэтому точно известно время передачи сигналов от приемников в центральный вычислитель, которое в дальнейшем учитывается при расчете местоположения ВС. Принцип действия прототипа заключается в следующем. Запросчик запрашивает ВС, находящиеся в зоне посадки. Все приемники и запросчик синхронизированы системой единого времени. По задержке прихода ответного сигнала определяются дальности до ВС. Так же, как и в системе TLS, по бортовому номеру осуществляется идентификация ВС, заходящих на посадку. Для определения координат местоположения ВС используется метод Калмановской нелинейной фильтрации (Балакришнан А.В. Теория фильтрации Калмана. Издательство: Мир, 1988, 86 с.). По координатам местоположения ВС рассчитывают его отклонение от заданной траектории посадки по курсу и глиссаде. Рассчитанные отклонения ВС передаются на борт по линии передачи сигналов управления (ЛПСУ) в формате сигналов системы посадки ILS, которые принимаются бортовыми приемниками курса и глиссады системы ILS и дальше передаются в бортовую систему автоматического управления (САУ) ВС или выводятся на индикацию его пилоту.An analogue of the invention is a multi-position aircraft landing system (US No. 5017930, B64D 45/04; B64F 1/18; G01S 1/16; G01S 1/18; G01S 13/74; G01S 13/88; G01S 13/91; G01S 19 / 48; G01S 3/02; G01S 5/00; G01S 5/14; G08G 5/02; 1991), containing a ground interrogator and at least four ground receivers of response signals, connected at the outputs through a signal line of communication with a ground control computer, the control output of which, through the aircraft landing control radio link, is connected to the aircraft’s onboard equipment, including the aircraft’s onboard control equipment and onboard a transponder connected via a request-response radio link to a ground interrogator, and the control computer is equipped with a module for calculating the coordinates of the aircraft (aircraft) and deviating it from the landing path. In this case, two receivers of the aircraft response signals are located perpendicular to the runway axis, in the region of its center, and the other receivers are located on the continuation of the runway axis, one on each side of the aircraft approach approach and at some distance from the end face of the aircraft. Thus, VRL receivers on the airfield surface form the letter "T". The location of all receivers is precisely defined in the airfield Cartesian coordinate system. Modern geodetic instruments allow you to snap with an accuracy of a few centimeters. Therefore, the time of signal transmission from the receivers to the central computer is precisely known, which is further taken into account when calculating the aircraft location. The principle of operation of the prototype is as follows. The interrogator requests aircraft located in the landing zone. All receivers and interrogator are synchronized by a single time system. By the delay in the arrival of the response signal, the distances to the aircraft are determined. As in the TLS system, the aircraft identification is carried out using the on-board number. To determine the location coordinates of the aircraft, the Kalman method of nonlinear filtering is used (Balakrishnan A.V. Kalman filtration theory. Publisher: Mir, 1988, 86 pp.). Based on the location coordinates of the aircraft, its deviation from the given landing path at the heading and glide path is calculated. The calculated aircraft deviations are transmitted to the aircraft via the control signal line (LPSU) in the format of the ILS landing system signals, which are received by the on-board receivers of the ILS system heading and glide path and then transmitted to the aircraft on-board automatic control system (ACS) or displayed to its pilot.
Данная система посадки имеет недостаточную надежность безопасного вывода ВС на ВПП, связанную с высокими погрешностями в определении местоположения ВС.This landing system has insufficient reliability of the safe withdrawal of aircraft on the runway, associated with high errors in determining the location of the aircraft.
Это связано с тем, что особенностью системы вторичной радиолокации (ВРЛ), используемой в системах посадки ВС, является то, что при формировании ответного сигнала, например, в режиме «RBS» или режиме «S» в бортовых ответчиках возникают существенные задержки, которые являются детерминированными (постоянными) для конкретного ответчика ВС. Величина задержки в пересчете на дальность может достигать 150 м. Такие задержки не приемлемы для систем посадки, где местоположение ВС должно определяться с точностью несколько метров. Как показано выше, для расчетов местоположения ВС в прототипе изобретения используется Калмановская фильтрация. При этом в вектор состояния включают три координаты местоположения ВС, три скорости изменения координат местоположения ВС по соответствующим осям аэродромной системы координат (СК), а также задержку ответного сигнала ВРЛ. В теории Калмановской фильтрации существует понятие "наблюдаемость", которое определяет возможность получения оценок вектора состояния по имеющимся измерениям. Для определения наблюдаемости Калмановских фильтров был разработан (Красовский А.А., Белоглазов И.Н., Чигин Г.П. Теория корреляционно-экстремальных навигационных систем. - М.: Наука, 1979) необходимый и достаточный критерий. В соответствии с этим критерием ранг матрицы, составленной из матрицы вектора наблюдения и матриц производных вектора наблюдения, должен быть равен размерности вектора состояния синтезируемого фильтра. В данном случае вектор состояния, включающий указанную выше задержку ответного сигнала, будет не наблюдаем, т.е. Калмановским методом величину задержки ответного сигнала ВРЛ определить невозможно. Таким образом, рассматриваемая система посадки будет иметь большие погрешности в определении местоположения ВС.This is due to the fact that a feature of the secondary radar system (VRL) used in aircraft landing systems is that when forming a response signal, for example, in the RBS mode or S mode, significant delays occur in the airborne transponders, which are deterministic (constant) for a particular aircraft transponder. The delay in terms of range can reach 150 m. Such delays are not acceptable for landing systems, where the location of the aircraft must be determined with an accuracy of several meters. As shown above, to calculate the location of the aircraft in the prototype of the invention uses Kalman filtering. In this case, the state vector includes three coordinates of the aircraft’s location, three rates of change in the coordinates of the aircraft’s location along the corresponding axes of the aerodrome coordinate system (SC), as well as a delay in the response of the VRL. In the Kalman filtering theory, there is the concept of “observability”, which determines the possibility of obtaining estimates of the state vector from the available measurements. To determine the observability of the Kalman filters was developed (Krasovsky A.A., Beloglazov I.N., Chigin G.P. Theory of correlation-extreme navigation systems. - M .: Nauka, 1979) a necessary and sufficient criterion. In accordance with this criterion, the rank of the matrix composed of the matrix of the observation vector and the matrices of derivatives of the observation vector must be equal to the dimension of the state vector of the synthesized filter. In this case, the state vector including the delay of the response signal indicated above will not be observed, i.e. The Kalman method cannot determine the delay value of the VRL response signal. Thus, the landing system under consideration will have large errors in determining the location of the aircraft.
Наиболее близким по техническому решению является многопозиционная система посадки воздушных судов (патент RU №2489325). Система содержит наземный запросчик, соединенный через радиолинию с бортовой аппаратурой управления воздушным судном, и не менее трех наземных приемников ответных сигналов, соединенных с наземной ЭВМ управления. Бортовая аппаратура управления воздушным судном соединена через радиолинию управления посадкой с ЭВМ, а также содержит бортовой ответчик, соединенный с бортовым измерителем высоты воздушного судна и с радиолинией и «запрос» и «ответ». Бортовой измеритель высоты воздушного судна содержит барометрический, радио и/или лазерный высотомер. Рабочее место пилота включает индикаторное устройство, органы ручного и автоматизированного управления полетом воздушным судном и средства радиосвязи, соединенные с радиолинией управления посадкой. Радиолиния выполнена в виде двунаправленной радиолинии обмена данными «борт-земля». ЭВМ управления снабжена модулем расчета координат воздушного судна и отклонения его от траектории посадки на основе измерений высоты полета воздушного судна и разности дальностей до воздушного судна относительно местоположений запросчика и приемников ответных сигналов. Повышается точность вывода воздушного судна на взлетно-посадочную полосу за счет снижения погрешностей в определении местоположения воздушного судна. Прототип имеет те же недостатки, что и рассмотренные выше системы типа TLS, а именно высокую погрешность в определении местоположения ВС, связанную с использованием системы «запрос-ответ». Заявленная погрешность измерений, равная 1 м, недостижима при указанном способе измерений, так как требует измерения задержки по времени с точностью 3 нс. Использование для вычисления координат ВС высотомера не устраняет этот недостаток по следующим причинам: барометрический высотомер не может быть использован для точного захода на посадку, так как измеряет барометрическую высоту, а именно разность давлений на данной высоте и давления аэродрома, которое может быть выставлено со значительной ошибкой; радиовысотомер и лазерный высотомер измеряют высоту а точнее расстояние до подстилающей поверхности, что в реальных условиях, особенно в горных районах и при наличии оврагов, неизбежно вызывает ошибки в определении высоты до уровня ВПП. Кроме того, следует учитывать, что высота передается от бортового ответчика дискретно.The closest in technical solution is a multi-position aircraft landing system (patent RU No. 2489325). The system contains a ground interrogator connected via a radio link to the aircraft's onboard control equipment, and at least three ground response signal receivers connected to the ground control computer. The aircraft’s onboard control equipment is connected via a radio landing control line to a computer, and also contains an onboard transponder connected to the aircraft’s onboard height gauge and to the radio line and the “request” and “response”. The aircraft’s onboard height meter contains a barometric, radio and / or laser altimeter. The pilot’s workplace includes an indicator device, manual and automated flight controls for the aircraft, and radio communications equipment connected to the landing control radio line. The radio link is made in the form of a bidirectional airborne data exchange. The control computer is equipped with a module for calculating the coordinates of the aircraft and its deviation from the landing trajectory based on measurements of the aircraft’s flight altitude and the difference between the distances to the aircraft relative to the locations of the interrogator and response signal receivers. The accuracy of bringing the aircraft to the runway is increased by reducing errors in determining the location of the aircraft. The prototype has the same drawbacks as the TLS-type systems discussed above, namely, a high error in determining the position of the aircraft associated with the use of a “request-response” system. The claimed measurement error of 1 m is unattainable with the indicated measurement method, since it requires a time delay measurement with an accuracy of 3 ns. The use of an altimeter for calculating aircraft coordinates does not eliminate this drawback for the following reasons: the barometric altimeter cannot be used for an exact approach, since it measures the barometric altitude, namely the difference in pressure at a given altitude and the pressure of the airfield, which can be set with a significant error ; a radio altimeter and a laser altimeter measure the height, or rather the distance to the underlying surface, which in real conditions, especially in mountainous areas and in the presence of ravines, inevitably causes errors in determining the height to the runway level. In addition, it should be borne in mind that the height is transmitted discretely from the airborne transponder.
Цель данного технического предложения состоит в устранении указанных недостатков и, таким образом, в повышении точности и надежности измерения координат, необходимых для успешной посадки на аэродромы, расположенные в местности со сложным рельефом и в сложных метеоусловиях при отсутствии прямой видимости ВПП.The purpose of this technical proposal is to eliminate these shortcomings and, thus, to improve the accuracy and reliability of measuring the coordinates necessary for successful landing on airfields located in areas with difficult terrain and in difficult weather conditions in the absence of direct visibility of the runway.
Повышение точности измерения координат достигается за счет жесткой привязки к шкале единого времени и учета дифференциальных поправок.Improving the accuracy of coordinate measurement is achieved due to the rigid reference to the scale of a single time and taking into account differential corrections.
Указанная цель достигается тем, что наземная часть многопозиционной системы посадки воздушных судов включает в себя не менее четырех наземных приемопередающих радиостанций, оборудованных высокоточными синхронизированными часами, как и ВС, заходящие на посадку. Наземные приемопередающие радиостанции, наземная ЭВМ и радиостанции, находящиеся на борту ВС, образуют сеть из линий передачи данных, причем координаты наземных радиостанций заранее известны с высокой точностью. Наземные приемопередающие радиостанции разнесены на достаточное расстояние друг от друга и являются вершинами многоугольника, в центре которого расположена ВПП.This goal is achieved by the fact that the ground part of the multi-position aircraft landing system includes at least four ground transceiver radios equipped with high-precision synchronized clocks, as well as aircraft landing. Terrestrial transceiver radios, terrestrial computers and radios on board the aircraft form a network of data lines, and the coordinates of terrestrial radios are known in advance with high accuracy. Terrestrial transceiver radios are spaced a sufficient distance from each other and are the vertices of the polygon in the center of which the runway is located.
Воздушные суда в составе бортового оборудования имеют высокоточные высотомеры малых высот, а также задатчик траектории захода на посадку и бортовую ЭВМ, соединенную с автопилотом приводами рулей и внутрикабинными индикаторами.Aircraft as a part of on-board equipment have high-precision altimeters of low altitudes, as well as an approach path adjuster and an onboard computer connected to the autopilot with rudder drives and intra-cabin indicators.
Посылки радиостанций строго синхронизированы, привязаны к моментам единого времени и содержат данные об идентификационных номерах источников информации и поправку на задержку в радиотракте.Parcels of radio stations are strictly synchronized, tied to the moments of a single time and contain data on the identification numbers of information sources and an adjustment for the delay in the radio path.
На наземной ЭВМ по величине задержки принятого кодированного сообщения каждой наземной станцией вычисляют соответствующую псевдодальность до ВС и поправку на величину систематической задержки, решают уравнения псевдодальностей и вычисляют координаты ВС, которые передают на борт соответствующих ВС.On a ground computer, the corresponding pseudorange to the aircraft and the correction for the amount of systematic delay are calculated by the delay value of the received coded message by each ground station, the pseudorange equations are solved, and the coordinates of the aircraft, which are transmitted onboard the corresponding aircraft, are calculated.
На борту ВС по величине задержек принятых кодированных сообщений от каждой наземной станции вычисляются соответствующие псевдодальности до наземных приемопередающих радиостанций и поправки на величину систематической задержки, решают уравнения псевдодальностей и вычисляют координаты ВС.On board the aircraft, according to the delay in received coded messages from each ground station, the corresponding pseudoranges to ground transceiver radios and corrections for the systematic delay are calculated, the pseudorange equations are solved, and the coordinates of the aircraft are calculated.
Бортовая ЭВМ по измеренным координатам вычисляет отклонения от заданной траектории в горизонтальной и вертикальной плоскостях, формирует управляющие воздействия для корректировки указанных отклонений и передают их на автопилот для отработки приводами соответствующих рулевых поверхностей, а также для индикации на штатном бортовом командном авиагоризонте или на иных индикаторах.Based on the measured coordinates, the on-board computer calculates deviations from the given trajectory in the horizontal and vertical planes, generates control actions for correcting the indicated deviations, and transfers them to the autopilot for working out the corresponding steering surfaces by the drives, as well as for displaying on the standard on-board command horizon or other indicators.
На заключительном этапе захода на посадку, когда ВС находится в пределах ВПП или ее продолжения для вычисления отклонений от заданной траектории в вертикальной плоскости, используются показания высокоточного радиовысотомера малых высот или лазерного высотомера, измеряющего высоту от уровня поверхности ВПП.At the final stage of the approach, when the aircraft is within the runway or its continuation to calculate deviations from the given trajectory in the vertical plane, the readings of a high-precision low-altitude radio altimeter or a laser altimeter measuring the height from the runway surface level are used.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed method is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 поясняет обмен информации между ВС и наземными радиостанциями.FIG. 1 illustrates the exchange of information between aircraft and ground-based radio stations.
фиг. 2 поясняет составляющие временной задержки.FIG. 2 illustrates the components of the time delay.
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".The search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype features showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the invention of the transformations on the achievement of the specified technical result. Therefore, the invention meets the condition of patentability "inventive step".
В условиях непрерывно возрастающей интенсивности полетов, увеличения скорости полетов и пассажировместимости ВС, а также применения новой практики полетов по свободным траекториям возрастают требования к регулярности и безопасности полетов, в том числе при заходе на посадку.In conditions of continuously increasing flight intensity, increasing flight speed and passenger capacity of the aircraft, as well as the application of new flight practice on free trajectories, the requirements for regularity and safety of flights, including during approach, are increasing.
Известные пути решения этой проблемы состоят во включении в состав бортового оборудования приемопередающих радиостанций, работающих в диапазоне УКВ или СВЧ и транслирующих по цифровой линии передачи данных (ЛПД) с временным разделением информацию о своем местоположении и параметров движения, а также прослушивающих эфир и принимающих сообщения от других радиостанций, в том числе от наземных.Known ways to solve this problem are to include transceiver radios operating in the VHF or microwave ranges and transmitting information on their location and movement parameters through a digital data line (LPS) with time division, as well as listening to and receiving messages from other radio stations, including terrestrial.
Такие системы относятся к системам автоматического зависимого наблюдения (АЗН), примером которых является ADS с линией VDL режима 4, описанная в книге «Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации»: Учебное пособие / P.M. Ахмедов, А.А. Бибутов, А.В. Васильев и др.; Под ред. С.Г. Пятко и А.И. Красова. - СПб.: Политехника, 2004, с. 191-203. Эти системы свободны от недостатков, присущих системам вторичной радиолокации, использующих принцип «запрос-ответ» за счет строгой привязки к сверх точной шкале единого времени.Such systems belong to automatic dependent surveillance (ADS) systems, an example of which is ADS with a VDL line of mode 4, described in the book “Automated Air Traffic Control Systems: New Information Technologies in Aviation”: Training Manual / P.M. Akhmedov, A.A. Bibutov, A.V. Vasiliev et al .; Ed. S.G. Pyatko and A.I. Krasova. - St. Petersburg: Polytechnic, 2004, p. 191-203. These systems are free from the disadvantages inherent in secondary radar systems using the principle of "request-response" due to strict binding to an ultra-precise time scale.
Многопозиционная система посадки работает следующим образом. Multiposition landing system works as follows.
На борту ВС, находящемся в зоне аэродрома, с помощью задатчика выставляют траекторию захода на посадку, которая может представлять собой уравнение, связывающее координаты время и такой параметр как дальность до некоторой точки на ВПП, в качестве которой может использоваться контрольная точка аэродрома (КТА) или координаты торца ВПП.On board the aircraft located in the area of the aerodrome, with the help of the adjuster, the approach path is set, which can be an equation connecting the coordinates of the time and such a parameter as the distance to a point on the runway, which can be used as an aerodrome control point (CTA) or runway end coordinates.
При автоматическом зависимом наблюдении в вещательном диапазоне (АЗН-В), как известно, шкалу единого времени разделяют на временные отрезки или слоты, определенное количество которых составляют кадры (фреймы) и суперкадры (суперфреймы).In automatic dependent monitoring in the broadcast range (ADS-B), as you know, the single time scale is divided into time periods or slots, a certain number of which are frames (frames) and superframes (superframes).
В заранее зарезервированных слотах (Фиг. 2) радиопередатчик ВС транслирует свой идентификационный номер и другие данные, причем момент начала посылки (Фиг. 2. 2.1) известен и строго фиксирован по шкале единого времени. Каждая наземная радиостанция прослушивает эфир и фиксирует момент прихода посылки от ВС (Фиг. 2. 2.2). Так как моменты времени фиксированы, то определяется время запаздывания и псевдодальности от ВС до каждой из наземных приемопередающих радиостанций.In the pre-reserved slots (Fig. 2), the BC radio transmitter broadcasts its identification number and other data, and the moment the sending started (Fig. 2. 2.1) is known and strictly fixed on a single time scale. Each terrestrial radio station listens on the air and fixes the moment of arrival of the parcel from the aircraft (Fig. 2. 2.2). Since time instants are fixed, the time of delay and pseudorange from the aircraft to each of the ground transceiver radios is determined.
Для вычисления неизвестных координат ВС xa, ya, za решают систему уравнений для m псевдодальностей вида:To calculate the unknown coordinates of the aircraft x a , y a , z a solve a system of equations for m pseudorange of the form:
где С - скорость света в вакууме;where C is the speed of light in vacuum;
τа - величина ухода бортовых часов;τ a is the departure value of the onboard clock;
Δi - дифференциальная поправка для i-й наземной радиостанции, которая вычисляется как разность между псевдодальностью между i-й и другими радиостанциями и геометрическим расстоянием между ними.Δ i is the differential correction for the i-th terrestrial radio station, which is calculated as the difference between the pseudorange between the i-th and other radio stations and the geometric distance between them.
Pia - псевдодальность, вычисляемая как Pia=Cτia, где τia - задержка сигнала на приемном конце относительно начала соответствующего слота с учетом систематической составляющей τс (Фиг. 2. 2.1-2.3).P ia is the pseudorange calculated as P ia = Cτ ia , where τ ia is the signal delay at the receiving end relative to the beginning of the corresponding slot, taking into account the systematic component of τ s (Fig. 2. 2.1-2.3).
Дифференциальные поправки Δi вычисляются для каждой из радиостанций по парным измерениям псевдодальностей от указанной радиостанции до каждой из остальных.Differential corrections Δ i are calculated for each of the radio stations by paired measurements of pseudorange from the specified radio station to each of the others.
Так как число неизвестных координат с добавлением неизвестной величины ухода бортовых часов равно четырем, то для их отыскания количество уравнений m должно быть не менее четырех. Соответственно количество наземных радиостанций должно быть не менее четырех.Since the number of unknown coordinates with the addition of an unknown departure value for the onboard clock is four, then to find them the number of equations m must be at least four. Accordingly, the number of terrestrial radio stations should be at least four.
Способы решения уравнений для псевдодальностей известны. Они используются для решения аналогичных по форме уравнений, например, в приемниках спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС.Methods for solving equations for pseudorange are known. They are used to solve equations of similar form, for example, in receivers of satellite systems GPS and GLONASS.
Воздушные суда в составе бортового оборудования имеют высокоточные высотомеры малых высот, а также задатчик траектории захода на посадку, и бортовую ЭВМ, соединенную с автопилотом приводами рулей и внутрикабинными индикаторами.Aircraft as a part of on-board equipment have high-precision altimeters of low altitudes, as well as an approach path adjuster, and an on-board computer connected to the autopilot with rudder drives and in-cab indicators.
Перед заходом на посадку с помощью задатчика устанавливают одну из возможных траекторий захода на посадку, которая удовлетворяет требованиям безопасного пролета препятствий в районе аэродрома. Бортовая ЭВМ по измеренным координатам вычисляет отклонения от заданной траектории в горизонтальной и вертикальной плоскостях, формирует управляющие воздействия для корректировки указанных отклонений и передает их на автопилот для отработки приводами соответствующих рулевых поверхностей, а также для индикации на штатном бортовом командном авиагоризонте или на иных индикаторах.Before approaching with the help of the adjuster, one of the possible approach paths is set, which satisfies the requirements of safe flight of obstacles in the area of the aerodrome. Based on the measured coordinates, the on-board computer calculates the deviations from the given trajectory in the horizontal and vertical planes, generates control actions for correcting the indicated deviations, and transfers them to the autopilot for working out the corresponding steering surfaces by the drives, as well as for displaying on the standard on-board flight horizon or other indicators.
Таким образом, в соответствии с предлагаемым техническим решением на борту ВС получают точную и достоверную информацию об отклонениях от заданной траектории захода на посадку.Thus, in accordance with the proposed technical solution on board the aircraft receive accurate and reliable information about deviations from a given approach path.
Интенсивность обмена данными по радиоканалу может составлять несколько раз в секунду. В случае высокой интенсивности воздушного движения возможно использование многоканальных радиостанций.The intensity of data exchange over the air can be several times per second. In the case of high air traffic, it is possible to use multi-channel radios.
Тем самым при использовании заявленного технического решения обеспечивается заход на посадку и посадка в автоматическом и полуавтоматическом режимах, за счет чего возрастает уровень безопасности движения, и, следовательно, оказывается возможным и полезным реализация заявленного технического результата.Thus, when using the claimed technical solution, the approach and landing in automatic and semi-automatic modes is provided, due to which the level of traffic safety increases, and, therefore, it turns out to be possible and useful to implement the claimed technical result.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014123194/11A RU2558412C1 (en) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Multiposition system for aircraft landing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014123194/11A RU2558412C1 (en) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Multiposition system for aircraft landing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2558412C1 true RU2558412C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53795856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014123194/11A RU2558412C1 (en) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Multiposition system for aircraft landing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2558412C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608183C1 (en) * | 2015-11-17 | 2017-01-17 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Aircraft landing multistage system |
| RU2717284C2 (en) * | 2019-04-22 | 2020-03-19 | Акционерное общество Институт Авиационного приборостроения "Навигатор"(АО "Навигатор") | Aircraft multi-position landing system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2100820C1 (en) * | 1990-01-25 | 1997-12-27 | Риан Штольц Джон | High-precision landing system for tracing plane along given trajectory in effective range of ground responder |
| RU2011152274A (en) * | 2009-06-12 | 2013-07-20 | Талес Дойчланд Гмбх | SECONDARY RADAR SYSTEM FOR AIR TRAFFIC MANAGEMENT |
| RU2489325C2 (en) * | 2011-08-30 | 2013-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Лианозовский Электромеханический Завод" (Оао Нпо "Лэмз") | Aircraft landing multistage system |
| RU2510518C1 (en) * | 2012-08-17 | 2014-03-27 | Закрытое акционерное общество "ВНИИРА-Навигатор" | Compound method for aircraft navigation |
-
2014
- 2014-06-05 RU RU2014123194/11A patent/RU2558412C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2100820C1 (en) * | 1990-01-25 | 1997-12-27 | Риан Штольц Джон | High-precision landing system for tracing plane along given trajectory in effective range of ground responder |
| RU2011152274A (en) * | 2009-06-12 | 2013-07-20 | Талес Дойчланд Гмбх | SECONDARY RADAR SYSTEM FOR AIR TRAFFIC MANAGEMENT |
| RU2489325C2 (en) * | 2011-08-30 | 2013-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Лианозовский Электромеханический Завод" (Оао Нпо "Лэмз") | Aircraft landing multistage system |
| RU2510518C1 (en) * | 2012-08-17 | 2014-03-27 | Закрытое акционерное общество "ВНИИРА-Навигатор" | Compound method for aircraft navigation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608183C1 (en) * | 2015-11-17 | 2017-01-17 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Aircraft landing multistage system |
| RU2717284C2 (en) * | 2019-04-22 | 2020-03-19 | Акционерное общество Институт Авиационного приборостроения "Навигатор"(АО "Навигатор") | Aircraft multi-position landing system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9851724B2 (en) | Automatic take-off and landing control device | |
| EP3073289B1 (en) | Systems and method for ais transponder integration with ils/vor receivers | |
| RU2666479C1 (en) | Method of providing the automatic landing of the flying apparatus | |
| CA2596063C (en) | Precision approach guidance system and associated method | |
| EP2533068B1 (en) | Near field navigation system | |
| RU2489325C2 (en) | Aircraft landing multistage system | |
| RU2584689C1 (en) | Multistage system for determining location of aircraft | |
| US8659471B1 (en) | Systems and methods for generating aircraft height data and employing such height data to validate altitude data | |
| RU2282867C1 (en) | Method for determination of object spatial attitude | |
| RU2558412C1 (en) | Multiposition system for aircraft landing | |
| Jalloul et al. | DME/DME navigation using a single low-cost SDR and sequential operation | |
| RU2386176C2 (en) | Aircraft landing system | |
| RU113242U1 (en) | MULTIPOSITION AIRCRAFT LANDING SYSTEM "LEMZ" | |
| RU2717284C2 (en) | Aircraft multi-position landing system | |
| RU2608183C1 (en) | Aircraft landing multistage system | |
| Markus et al. | Existing Navigation Capabilities for Upper Class E Traffic Management (ETM) | |
| Ferdous et al. | Comparative study of aircraft approach and landing performance using ILS, MLS and GLS | |
| Skrypnik et al. | Multiposition (multilateration) surveillance systems | |
| Ostroumov | Contemporary Air Navigation System | |
| RU181020U1 (en) | A device for determining navigation information for automatic landing of an aircraft on the deck of a ship | |
| Wang | ADS-B used in improvement of air traffic control | |
| JPH0572317A (en) | Landing guidance system | |
| EP3438695B1 (en) | Device for checking the consistency of a positioning | |
| Hoffman et al. | Forecast of the general aviation air traffic control environment for the 1980's | |
| Yanovsky | Autonomous Radio Sensors for Motion Parameters |