在接近著陸跑道期間垂直引導(dǎo)飛行器的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在接近(進(jìn)場)(approach)期間垂直引導(dǎo)飛行器尤其是運(yùn)輸機(jī)的方法和設(shè)備。
[0002]更確切地說，本發(fā)明適用于沿著橫向接近軌跡對機(jī)場著陸跑道的接近。
【背景技術(shù)】
[0003]在為了在機(jī)場的著陸跑道上著陸的接近期間，有多種常規(guī)系統(tǒng)協(xié)助飛行器尤其是民用運(yùn)輸機(jī)的引導(dǎo)。尤其是，ILS(儀器著陸系統(tǒng))類型的系統(tǒng)已公知。這樣的ILS要求地面設(shè)施為每條著陸跑道都提供橫向(定位信標(biāo))和垂直(滑行)引導(dǎo)軸，將沿著它們引導(dǎo)飛行器。
[0004]不過，這樣的ILS并非安裝在全部機(jī)場，以及用于全部著陸跑道。因此，為了在任何機(jī)場都能夠使用，垂直引導(dǎo)設(shè)備必須能夠不依賴地面設(shè)施而僅僅使用機(jī)載傳感器進(jìn)行垂直引導(dǎo)。
[0005]不僅如此，公知飛行器裝備了導(dǎo)航系統(tǒng)，一般使用來自GPS(全球定位系統(tǒng))類型的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這樣的系統(tǒng)具有良好的橫向準(zhǔn)確度，對許多應(yīng)用是足夠的。不過，其垂直分量對于用于接近期間不夠準(zhǔn)確，正如本發(fā)明中所考慮，尤其是對于民用運(yùn)輸機(jī)。
[0006]因此，僅僅使用機(jī)載裝置，即不使用地面設(shè)施，現(xiàn)有設(shè)備在接近期間將不能提供準(zhǔn)確的垂直引導(dǎo)(與使用ILS的常規(guī)垂直引導(dǎo)相同量級的準(zhǔn)確度)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目標(biāo)是消除這種缺點(diǎn)，它涉及在沿著橫向接近軌跡接近著陸跑道期間垂直引導(dǎo)飛行器的方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括多個相繼的步驟，在于自動地和重復(fù)地:
[0009]a)確定在飛行器的當(dāng)前位置與著陸跑道的起點(diǎn)之間的對應(yīng)于沿著橫向接近軌跡的橫向平面內(nèi)的距離的當(dāng)前距離；
[0010]b)從沿著橫向接近軌跡定義的線性地面輪廓提取當(dāng)前距離的地面高度，該地面高度相對于著陸跑道的起點(diǎn)的水平面被定義；
[0011]c)使用由至少一個機(jī)載雷達(dá)高度計在此當(dāng)前位置取得的至少一個測量結(jié)果，確定飛行器關(guān)于地面的當(dāng)前高度；
[0012]d)使用飛行器的當(dāng)前高度和地面高度，計算飛行器關(guān)于著陸跑道起點(diǎn)的水平面的第一當(dāng)前高程；
[0013]e)計算飛行器相對于著陸跑道起點(diǎn)的水平面的、與接近剖面上所述當(dāng)前距離的高程對應(yīng)的第二當(dāng)前高程；
[0014]f)計算所述第一當(dāng)前高程與所述第二當(dāng)前高程之間的差；以及
[0015]g)使用此差來垂直地引導(dǎo)飛行器。
[0016]因此，使用了本發(fā)明，僅僅使用以下指定的常規(guī)機(jī)載裝置(雷達(dá)高度計等)確定飛行器的理論垂直位置與當(dāng)前垂直位置之間的差對應(yīng)的高程差變?yōu)榭赡?，它?zhǔn)確到足以能夠用在飛行器由常規(guī)引導(dǎo)單元尤其是自動駕駛系統(tǒng)或飛行指揮儀的裝置實(shí)施的垂直引導(dǎo)中。
[0017]在本發(fā)明的語境中，術(shù)語“高程”被理解為指關(guān)于著陸跑道的起點(diǎn)的高度，該起點(diǎn)用作基準(zhǔn)點(diǎn)(即高程在起點(diǎn)被視為零)。
[0018]優(yōu)選情況下，步驟a)包括子步驟，在于:
[0019]-使用由形成衛(wèi)星定位系統(tǒng)一部分的機(jī)載接收機(jī)取得的若干測量結(jié)果來確定飛行器的當(dāng)前位置；以及
[0020]-使用此當(dāng)前位置和著陸跑道起點(diǎn)的存儲的預(yù)定位置來計算當(dāng)前距離。
[0021]不僅如此，在第一個簡化的實(shí)施例中，步驟c)在于確定當(dāng)前高度為由雷達(dá)高度計測出的高度。不僅如此，在第二個優(yōu)選實(shí)施例中，步驟c)包括由實(shí)施以下相繼子步驟來確定當(dāng)前高度為混合高度，子步驟在于:
[0022]Cl)使用低通濾波器，過濾由雷達(dá)高度計取得的測量結(jié)果，以獲得第一值；
[0023]c2)測量飛行器的垂直速度，對此垂直速度積分并使用高通濾波器對其進(jìn)行過濾，以獲得第二值；以及
[0024]c3)對第一值和第二值求和以獲得所述混合高度。
[0025]不僅如此，優(yōu)選情況下，步驟e)包括子步驟，在于:
[0026]el)計算接近剖面，該接近剖面對應(yīng)于具有關(guān)于地平線的預(yù)定角度的半線并包括位于所述著陸跑道上關(guān)于所述著陸跑道起點(diǎn)預(yù)定距離處的端點(diǎn)；以及
[0027]e2)計算在距離著陸跑道的起點(diǎn)對應(yīng)于所述當(dāng)前距離的橫向距離處此接近剖面的高程作為第二當(dāng)前高程。
[0028]所述垂直引導(dǎo)方法能夠也包括分別地或結(jié)合地采取的一個或多個以下特征:
[0029]-步驟d)在于對當(dāng)前高度與地面高度求和以計算第一當(dāng)前高程；
[0030]-在形成衛(wèi)星定位系統(tǒng)一部分的機(jī)載接收機(jī)與機(jī)載雷達(dá)高度計之間關(guān)于飛行器位置的校正通過重復(fù)地使用飛行器的當(dāng)前傾斜角、關(guān)于位于飛行器上的同一參考點(diǎn)參考由接收機(jī)取得的測量結(jié)果和由雷達(dá)高度計取得的測量結(jié)果來實(shí)施；
[0031]-當(dāng)飛行器當(dāng)前位置的準(zhǔn)確度低于預(yù)定的準(zhǔn)確度閾值時，在飛行器的駕駛艙中發(fā)出警報信號，所述當(dāng)前位置和所述準(zhǔn)確度使用形成衛(wèi)星定位系統(tǒng)一部分的機(jī)載接收機(jī)確定;
[0032]-第一與第二當(dāng)前高程之間的差以兩條半線之間角偏離的形式表示；以及
[0033]-所述差在飛行器駕駛艙的屏幕上顯示，優(yōu)選情況下在主導(dǎo)航屏幕上。
[0034]不僅如此，優(yōu)選情況下，垂直引導(dǎo)方法包括附加步驟，在于估計飛行器的當(dāng)前距離中的偏差以及按此偏差校正當(dāng)前距離。優(yōu)選情況下，這個附加步驟在接近期間包括子步驟，在于:
[0035]α )使用所取得的測量結(jié)果估計所飛越地面的輪廓；以及
[0036]β )使所飛越地面的這個輪廓與存儲器中存儲的地面輪廓相關(guān)，以從中推導(dǎo)出偏差，所述步驟a)和b)迭代地重復(fù)，在每次迭代時考慮上次迭代時推導(dǎo)出的偏差。
[0037]本發(fā)明還涉及在沿著橫向接近軌跡接近著陸跑道期間垂直引導(dǎo)飛行器的設(shè)備，所述垂直引導(dǎo)設(shè)備包括至少以下機(jī)載單元:使確定飛行器的當(dāng)前位置成為可能的跟蹤單元、至少一個雷達(dá)高度計和至少一個引導(dǎo)單元。
[0038]根據(jù)本發(fā)明，所述垂直引導(dǎo)設(shè)備另外包括以下機(jī)載單元:
[0039]-數(shù)據(jù)庫，存儲沿著橫向接近軌跡定義的線性地面輪廓；
[0040]-第一計算單元，被配置為確定在飛行器的當(dāng)前位置與著陸跑道的起點(diǎn)之間的、對應(yīng)于沿著橫向接近軌跡的橫向平面內(nèi)的距離的當(dāng)前距離；
[0041]-第二計算單元，被配置為從數(shù)據(jù)庫中存儲的線性地面輪廓提取由第一計算單元確定的當(dāng)前距離的地面高度，該地面高度相對于著陸跑道的起點(diǎn)的水平面被定義；
[0042]-第三計算單元，被配置為使用由雷達(dá)高度計在此當(dāng)前位置取得的至少一個測量結(jié)果來確定飛行器關(guān)于地面的當(dāng)前高度；
[0043]-第四計算單元，被配置為使用分別從所述第二和第三計算單元收到的地面高度和飛行器的當(dāng)前高度，來計算飛行器關(guān)于著陸跑道起點(diǎn)的水平面的第一當(dāng)前高程；
[0044]-第五計算單元，被配置為計算飛行器相對于著陸跑道起點(diǎn)的水平面的、與接近剖面上此當(dāng)前位置的高程對應(yīng)的第二當(dāng)前高程；以及
[0045]-第六計算單元，被配置為計算分別從所述第四和第五計算單元收到的所述第一與第二當(dāng)前高程之間的差，此差被傳送到引導(dǎo)單元，該引導(dǎo)單元使用此差來垂直地引導(dǎo)飛行器。
【附圖說明】
[0046]若干附圖將給出如何能夠產(chǎn)生本發(fā)明的清楚理解。在這些圖示中，一致的引用號指明類似的要素。
[0047]圖1是展示本發(fā)明實(shí)施例的垂直引導(dǎo)設(shè)備的框圖；
[0048]圖2以平面圖示意地顯示了橫向接近軌跡；
[0049]圖3是垂直引導(dǎo)設(shè)備的中心單元的具體實(shí)施例；
[0050]圖4和圖5講解了對于本發(fā)明的具體實(shí)施例確定地面輪廓；
[0051]圖6顯示了實(shí)施本發(fā)明所用的傳感器在飛行器上的位置；
[0052]圖7是垂直引導(dǎo)設(shè)備的一個元件的具體實(shí)施例；
[0053]圖8解釋了跟蹤誤差的后果。
【具體實(shí)施方式】
[0054]在圖1中示意地表示的并展示了本發(fā)明的設(shè)備I意在沿著橫向接近軌跡TA接近著陸跑道2期間(圖2)至少垂直地引導(dǎo)飛行器AC，尤其是民用運(yùn)輸機(jī)。盡管在圖2中接近軌跡TA被表示為直線，但是本發(fā)明適用于任何類型的接近軌跡，包括一條或多條直線和/或彎曲段的結(jié)合。
[0055]為此，飛行器AC中嵌入的這種垂直引導(dǎo)設(shè)備I包括:
[0056]-常規(guī)跟蹤單元3