一种多模式上传体制的航空地面着陆系统及其控制方法_3

文档序号:9347271阅读:来源:国知局
z应答信号,方位角传感器和高度角传感器接收应答信号并处理,处理结果经过接口传给测量分系统,测量分系统对接收数据进行处理,然后将处理数据返回到管控软件,完成系统自检,管控软件接收到数据信息,表明系统自检成功;
(3)系统校准,如图5所示,自检工作结束后,通过管控分系统的操控台,发送校准指令,自检过程得到的实际测量信息(高度、方位)与预设的位置信息进行比较,提取系统的误差信息,这样通过方位角传感器和高度角传感器测得的实际数据与系统误差一起构成真实测量数据,设定系统的偏差门限,完成系统校准;当实际偏差大于偏差门限时,系统校准失败;
(4)目标跟踪,系统自检和校准成功后,TLS开始对着陆飞机进行跟踪;TLS测量分系统的数据经过处理后,通过接口传到管控分系统,管控分系统对接收信号分析,在线控台上显示跟踪的飞机航迹,包括高度角跟踪和方位角跟踪;航迹反应的信息包括飞机的ID号、高度、航向和距离;
(5)航迹规划,如图6所示,安装TLS的测量分系统设备,通过测量仪器(如光学定位仪等)获取测量分系统各部分与跑道的位置及跑道周边的地形信息(高楼、山体、河流等),将这些地形信息输入管控软件,根据航迹规划算法即现有的下滑道规划原理和方法,解决临时飞机无预设航迹的情况,规划出着陆下滑道;TLS引导飞机进近时,以此航迹为参考标准,测量值与参考值进行比较,得到引导误差,最后将误差通过不同的配置上传;
(6)数据管理与记录,对接收到的数据进行管理并记录,用于对比分析和备份,数据管理包括数据查找、剔除、更新和对比;
(7)上传配置,上传方式有PAR引导模式、ILS引导模式、分米波着陆模式、MLS引导模式和数据链引导模式,根据进场飞机的机载设备的配置情况(机场塔台提供),动态选择匹配的上传方式;
(8)工作状态监控,对测量分系统、管控分系统和上传分系统的工作状态进行监视,在显控台上显示相关信息,通过不同颜色的显示状态,来判断各个系统的工作状态,包括:
a)测量和管控分系统的工作状态监视
方位角传感器和高度角传感器对校准/内测装置发送的1090MHz信号进行处理,处理结果送至管控软件,通过误差阈值的设定,利用校准/内测装置的实际高度角和方位角信息,判断测量分系统的工作状态;当高度角误差和方位角误差大于所设定的阈值时,表明测量分系统由于误差过大,已不再正常工作,告警指示灯给出提示信息,并终止引导;
管控分系统的工作状态监视主要包括初始化、自检、校准、跟踪、方位角误差和高度角误差;
b)上传分系统的工作状态监视
上传分系统的工作状态通过接口传送给管控分系统,由管控分系统对其进行状态监视,监视的内容包括时间戳、飞机ID号、方位、距离、高度、方位角误差和高度角误差。
[0039]上传分系统是本发明专利的核心应用,上传分系统的设计直接解决了不同机型机载着陆设备配置标准不统一的问题以及在同一机场安装多个着陆系统成本高、架设困难的问题。
[0040]上传分系统由管控分系统进行管理与调度,根据进场飞机机载设备的配置情况,调度上传分系统激活与该机载设备相匹配的上传模块,完成引导信息的上传,从而引导飞机按预设路径进近和着陆。具体的,不同模式的上传模块将测量得到的飞机位置偏差信息模拟成PAR话音、综合数据链I型、S模式数据链、ILS、分米波着陆、MLS信号格式以及引导方式,通过相应的发射天线向飞机传送。
[0041]PAR上传模块:基于多模式上传体制的应答着陆系统测量飞机位置和偏离理想着陆航线的偏差信息,引导员观测管控分系统显示器给出的飞机位置和偏离下滑航道数据,利用超短波电台,以话音方式引导飞行员完成着陆。
[0042]ILS上传模块:应用于装有ILS机载设备的飞机,基于飞机位置和偏离理想着陆航线的偏差信息,以ILS信号格式上传航向、下滑和指点信标信号,引导飞行员按ILS着陆程序完成着陆。
[0043]分米波上传模块:应用于装有分米波仪表着陆机载设备的飞机,基于飞机位置和偏离理想着陆航线的偏差信息,以分米波仪表着陆信号格式上传航向、下滑和测距信号,引导飞行员按分米波仪表着陆程序完成着陆。
[0044]MLS上传模块:应用于装有MLS机载设备的飞机,基于飞机位置和偏离理想着陆航线的偏差信息,以MLS信号格式上传方位、仰角和距离信息,引导飞行员按MLS着陆程序完成着陆。
[0045]综合数据链I型上传模块:应用于装有空管雷达的S模式或综合数据链I型的飞机,基于测得的飞机位置和偏离下滑航道数据,在机载综合显示器上模拟双针显示,引导飞行员完成着陆。
[0046]所述上传分系统还包括用于完成S模式数据链模式引导信息上传的S模式数据链上传模块。
[0047]所述方法还包括:在所述步骤三中采用偏移进近方法避开人口众多的敏感区,形成引导信息。能够实现偏移进近,减少对城市的噪声影响
随着中国经济的蓬勃发展以及城市化建设步伐的加快,城市规划与机场规划容易产生一定的矛盾。比如有的机场距城市较近,起降阶段就在城市上空,不但对城市安全带来极大影响,还会产生很大的噪声,对周围的环境影响极大,为减少噪声对居民区的影响。本发明所述的基于应答着陆系统的多模式上传体制设计方法可以采用偏移进近以避开人口众多的敏感区,偏移进近角度最大可达到15°。
[0048]所述方法还包括:在所述步骤三中采用数字和闭合环路方法用以校正地形地物的影响对无线电频率的干扰,形成引导信息。能够解决并丰富山区机场的导航配置。
[0049]山区机场由于要受到周围障碍物的影响,一般的导航设施(如ILS)很难发挥其应有的作用,有可能受到多路径干扰,从而使ILS辐射场型发生畸变,导致航道弯曲、扇摆和抖动,影响飞行的安全。比如林芝机场位于雅鲁藏布江南岸的河滩阶地上,跑道两侧为海拔5000m左右连绵高山,两端为长约20km、宽约2?5km的直线河谷地带,在这样的地形下,信号极有可能受到山体辐射和再反射而形成多路径干扰,而多路径干扰在ILS情况下几乎无法消除,在这种情况上,采用本发明所述的基于应答着陆系统的多模式上传体制设计方法将更具优势,通过采用数字、闭合环路的技术用以校正地形地物的影响对无线电频率的干扰,因此周围的山体和沼泽地等地形地物对本发明所述系统不会产生影响。
[0050]能够为低成本支线机场选址提供重要技术参考。我国很多地区山多地少,特别是西部大部分地区素有“地无三尺平”的说法,给机场选址工作带来很大的困难。由于受到障碍物的限制,机场有的建在河谷地带有的建在山脊上,建在河谷地带,净空处理困难,而且容易产生多路径干扰问题。建在山脊上,建设费用高,交通、使用及维护不方便。有些拟建机场甚至由于净空处理工程量太大而导致工程项目无法兴建。比如四川康定机场由于半径50km范围内没有合适的场址,不得不将场址选在4200多米的山上。在现有导航设施情况下,机场一般都要根据导航设施的场地要求对障碍物进行处理,实际上采用的是移去障碍物的办法。而本发明所述的基于应答着陆系统的多模式上传体制设计方法采用的是移动飞行路径以避开障碍物的方法,还可支持非线性进近及分段进近,将各直线航段连接起来,有些障碍物可不做处理或少处理,可节约大量的土石方处理的费用。
[0051]能够可满足通用航空的发展需求。低空空域开放,通用航空大发展,机场的需求量大,低成本、场地适应性强的基于本发明所述的多模式上传体制设计方法的应答着陆系统特别适用于临时机场、小机场的建设需求。
[0052]由于本发明所述的基于应答着陆系统的多模式上传体制设计方法适合应用在山区机场,并且其安装具有极大的灵活性,占地也比较小。西部地区多山,与多个国家接壤,其战略地位又很险要,目前西部地区受地形及其他因素的影响,军用机场偏少,需要建设更多的军用机场。基于本发明所述的多模式上传体制设计方法的应答着陆系统必将发挥其特有的作用。另外在本发明所述系统的基础上进行改造设计还可适用于军事、抢险救灾、搜索和救援等活动,安装简便快捷,只需要3个人在6小时内即可完成安
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