[發(fā)明專利]融合無(wú)線電高度表信息的MLS盲區(qū)著陸引導(dǎo)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611145596.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106597446B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙建偉;董加成;米正衡;高新國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所
• 主分類號(hào): G01S13/91
• 分類號(hào): G01S13/91;G01C23/00;B64F1/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種融合無(wú)線電高度表信息的MLS盲區(qū)著陸引導(dǎo)方法，其特征在于包括下述步驟：

1)獲取MLS設(shè)備的測(cè)量信息、無(wú)線電高度表的高度信息H(t)以及機(jī)場(chǎng)信息；所述MLS設(shè)備的測(cè)量信息包括飛機(jī)相對(duì)于方位臺(tái)站的方位角飛機(jī)相對(duì)于仰角臺(tái)站的仰角θ和飛機(jī)相對(duì)于DME臺(tái)站的直線距離ρ、方位臺(tái)站相對(duì)于著陸點(diǎn)的距離D1、方位臺(tái)站天線高度H1、DME臺(tái)站相對(duì)于跑道中心線橫偏距離D2、DME臺(tái)站相對(duì)于著陸點(diǎn)的距離D3、DME臺(tái)站天線高度H2、仰角臺(tái)站相對(duì)于跑道中心線橫偏距離D4、仰角臺(tái)站天線高度H3；所述機(jī)場(chǎng)信息包括機(jī)場(chǎng)跑道磁航向α和著陸點(diǎn)的位置信息[B_L L_L H_L]^T，其中B_L、L_L和H_L分別為著陸點(diǎn)的緯度、經(jīng)度和高度；

2)判斷飛機(jī)高度是否大于等于30米，若是則執(zhí)行步驟3)；否則執(zhí)行步驟4)；

3)建立著陸點(diǎn)直角坐標(biāo)系，以著陸點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系n，該坐標(biāo)系的X軸為跑道中心線，指向跑道尾端為正，Y軸與X軸在同一水平面，Z軸指向天空；根據(jù)MLS設(shè)備的實(shí)時(shí)測(cè)量信息，計(jì)算飛機(jī)相對(duì)于著陸點(diǎn)的位置[x y z]^T，計(jì)算方法如下：

設(shè)方位臺(tái)站在坐標(biāo)系n下的位置為仰角臺(tái)站在坐標(biāo)系n下的位置為[x_{L_θ} y_{L_θ} z_{L_θ}]^T，DME臺(tái)站在坐標(biāo)系n下的位置為[x_{L_D} y_{L_D} z_{L_D}]^T，則根據(jù)機(jī)場(chǎng)信息計(jì)算得到以上三個(gè)臺(tái)站的位置坐標(biāo)；

DME臺(tái)站到飛機(jī)所觀測(cè)到的斜距

ρ＝[(x-x_{L_D})²+(y-y_{L_D})²+(z-z_{L_D})²]^1/2；

飛機(jī)相對(duì)于方位臺(tái)站的方位角

飛機(jī)相對(duì)于仰角臺(tái)站的仰角θ，

tanθ＝(z-z_{L_θ})/[(x-x_{L_θ})²+(y-y_{L_θ})²]^1/2；

解出飛機(jī)的高度分量z＝z_{L_θ}+[(x-x_{L_θ})²+(y-y_{L_θ})²]^1/2tanθ；

給x、y以初值x₀＝ρ+D1、則

z_i+1＝z_{L_θ}+[(x_i-x_{L_θ})²+(y_i-y_{L_θ})²]^1/2tanθ；i＝0，1，2，…

同理，

x_i+1＝x_{L_D}+[ρ²-(y_i+1-y_{L_D})²-(z_i+1-z_{L_D})²]^1/2；

進(jìn)行迭代解算，得到利用MLS測(cè)量信息解算的飛機(jī)在著陸點(diǎn)坐標(biāo)系n下的位置[x y z]^T，然后跳轉(zhuǎn)至步驟7)；

4)判斷高度表數(shù)據(jù)是否可用，若可用則執(zhí)行步驟5)；否則，算法結(jié)束；

5)在3秒內(nèi)利用無(wú)線電高度表的高度信息H(t)對(duì)MLS設(shè)備解算出的飛機(jī)在坐標(biāo)系n下的高度信息Z(t)進(jìn)行修正，以便高度信息融合后更加平滑，修正后的Z軸坐標(biāo)Z′(t)＝a(t)Z(t)+b(t)H(t)，式中，t為計(jì)算用的時(shí)間且步長(zhǎng)為300ms，a(t)和b(t)為加權(quán)因子，a(t)＝1，0.9，0.8，...0，b(t)＝0，0.1，0.2...1，且a(t)+b(t)＝1；

6)建立新的飛機(jī)實(shí)時(shí)坐標(biāo)系方程組：

DME臺(tái)站到飛機(jī)所觀測(cè)到的斜距

ρ′＝[(x-x_{L_D})²+(y-y_{L_D})²+(z-z_{L_D})²]^1/2；

飛機(jī)相對(duì)于方位臺(tái)站的方位角

飛機(jī)相對(duì)于著陸點(diǎn)的高度其中Z′(t)在步驟5)中已獲得，H(t)為高度表的高度信息；

求解該方程組得到x和y的值，即解算得到飛機(jī)在著陸點(diǎn)坐標(biāo)系n下的位置[x y z]^T；

7)將直角坐標(biāo)系n繞Z軸旋轉(zhuǎn)γ角，γ角為跑道的真北角，得到以著陸點(diǎn)為原點(diǎn)的站心坐標(biāo)系，按變換公式將飛機(jī)在著陸點(diǎn)坐標(biāo)系n下的位置[xy z]^T變換為飛機(jī)在站心坐標(biāo)系下的位置[ΔE ΔN ΔU]^T；

8)將飛機(jī)坐標(biāo)由站心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)系的[Δx Δy Δz]^T，

其中，坐標(biāo)變換矩陣

再加上著陸點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)[x_L y_L z_L]，得到飛機(jī)在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)[x_f y_fz_f]；

9)將飛機(jī)坐標(biāo)由WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系坐標(biāo)[λ，φ，h]，

其中，卯酉曲率半徑R_n＝a/(1-e²(sinφ)²)^1/2，中間變量a為橢球體長(zhǎng)軸半徑，e為第一偏心率；

先假設(shè)φ值為0，依次計(jì)算出R_n、h和φ，然后再將剛得到的值重新代入式中計(jì)算，再次更新R_n、h和φ的值，如此循環(huán)5次，得到飛機(jī)的大地坐標(biāo)系下位置[λ φ h]^T。