专利名称：一种基于惯性导航综合航路管理的实现方法
技术领域：
本发明属于飞行管理技术领域，涉及一种基于惯性导航综合航路管理的实现方法。
背景技术：
综合航路管理是根据飞机当前所在的位置、飞机性能参数、目的地机场位置与跑道信息、各航路点参数以及等待航线、进近程序等信号或数据进行综合分析运算，以确定飞机的应飞航向、速度以及爬高、下降角和升降速度、阶梯爬高和下降等指令。国防工业出版社2002年出版的刘慧英、周勇编著的《空中交通管理系统导论》，公开了一种针对民航客机与大型运输机的飞行规划、性能优化、制导等方面的基本原理、功能等，但是，对于飞机的综合航路管理的具体的实现方案没有公开。
发明内容
本发明的目的是提出一种控制准确、功能齐全、可操作性强的一种基于惯性导航综合航路管理的实现方法。本发明的技术解决方案是，根据惯性导航系统的输出，准确计算飞机在飞行中的即时位置，按照飞机目前所处状态与控制指令，确定最优导航模式，连续计算并输出航迹操纵模式、航线操纵模式、时间导航、返航与着陆等需要的控制参数，实现全自动导航。综合航路管理的实现方法包括航迹操纵、航线操纵两种操纵方式和时间导航、返航、着陆三种导航方法，其中(一 )航迹操纵方式实现步骤(1)接收惯性导航系统输出的数据即时经度λ ρ、纬度Φρ、真航向Ψτ、东向速度 Ve、北向速度VN;(2)根据惯性导航系统预先装订的数据，获得当前航路点经度λ i、纬度Φ ，下一个航路点经度λ i+1、纬度Φ +l ；(3)按照接收惯性导航系统输出的东向速度Ve、北向速度Vn，计算航迹角Ψτκ ψτκ = tan_1(VE/VN) ；(1)(4)按照接收惯性导航系统输出的真航向11^与航迹角Ψτκ，计算偏流角δ δ = Ψτκ-Ψτ ；(2)(5)按照接收惯性导航系统输出的即时经度λρ、纬度Φρ和惯性导航系统预先装订的当前航路点经度λ 、纬度φ i，下一个航路点经度λ i+ι、纬度Φ +l，计算预航迹角
Ψ DTK -ψοτκ = cos-1 {rN_p · ri+li )；(3)其中，&，P为即时位置当地真北的单位矢量；为垂直于由^明组成平面的单位矢量；巧和&,分别为当前航路点和到达下一个航路点当地铅垂线的单位矢量，按照标准球面坐标计算公式，有rNp .rMt =MpXMnX[-(Czy)p xp, + (Czx)p χρ2]
权利要求
1. 一种基于惯性导航综合航路管理的实现方法，其特征是，综合航路管理的实现方法包括航迹操纵、航线操纵两种操纵方式和时间导航、返航、着陆三种导航方法，其中 (一)航迹操纵方式实现步骤(1)接收惯性导航系统输出的数据即时经度λρ、纬度Φρ、真航向Ψτ、东向速度VE、 北向速度Vn ；(2)根据惯性导航系统预先装订的数据，获得当前航路点经度λ 、纬度Φ ，下一个航路点经度Ai+l、纬度Φ +l ；(3)按照接收惯性导航系统输出的东向速度Ve、北向速度Vn，计算航迹角Ψτκ: Ψτκ = tan^(VE/VN) ；(1)(4)按照接收惯性导航系统输出的真航向11^与航迹角Ψτκ，计算偏流角δ δ = ψτκ-ψτ ； (2)(5)按照接收惯性导航系统输出的即时经度λρ、纬度Φρ和惯性导航系统预先装订的当前航路点经度λ 、纬度Φ ，下一个航路点经度λ +l、纬度Φ +l，计算预航迹角ΨΒΤΚ: Ψ DTK =^os-x{rN_P -rMi)·,(3)其中，为即时位置当地真北的单位矢量； 巧+1,,为垂直于由&t和核且成平面的单位矢量；巧和&,分别为当前航路点和到达下一个航路点当地铅垂线的单位矢量，按照标准球面坐标计算公式，有rN,P · rMJ =MpxMNx [-(Czy)p ^pl+ (Czx)p χ ρ2]⑷1 =J(Czy)IHCJ2pΜ'； = yl P^+P22+P23Pl =(Czy) i+1 X (Czz) i-(Czζ) i+1 X (Czy)P2 =(Czζ) i+1 X (Czx) i-(Czχ) i+i x (czz)P3 =(Czχ) i+1 X (Czy)](Czy) i+i X (Czx)Czx = cos Φ X cos λ Czy = cos Φ X sin λ Czz = sin Φ(6)根据计算得到的偏流角δ和预航迹角Vdtk，计算应飞航向Ψ'τ: Ψ ‘ T= Vdtk- δ ； (4)(7)根据接收惯性导航系统输出的真航向Ψτ及应飞航向Ψ'τ，计算航向偏差Δ ψ Δ ψ = ψτ-ψ ‘ τ ； (5)(8)令横偏距X与高度偏差ΔΗ为0，即Χ^0，ΔΗ^0 ；(9)输出航向偏差ΔΨ、横偏距X、高度偏差ΔΗ; (二)航线操纵方式实现步骤(1)接收惯性导航系统输出的数据即时经度λρ、纬度Φρ、真航向Ψτ、东向速度VE、 北向速度Vn ；(2)根据惯性导航系统预先装订的数据，获得当前航路点经度λ 、纬度Φ ，上一个航路点经度Ai-l、纬度Φ -l ；(3)按照接收惯性导航系统输出的东向速度Ve、北向速度Vn，计算航迹角Vtk， Ψτκ = tan^(VE/VN) ；(6)(4)按照接收惯性导航系统输出的真航向11^与航迹角Ψτκ，计算偏流角δ， δ = ψτκ-ψτ ；(7)(5)按照接收惯性导航系统输出的即时经度λρ、纬度Φρ和惯性导航系统预先装订的当前航路点经度λ i、纬度Φ i，上一个航路点经度λ i_l、纬度Φ -l，计算飞机距预定航线距离，即横偏距X
全文摘要
本发明属于飞行管理技术领域，涉及一种基于惯性导航综合航路管理的实现方法。本发明提出了一种全面、详细、自动化程度高、可操作性强的综合航路管理的实现方法，按照该方法计算飞行参数并控制飞机状态，可保证飞机安全、平稳地完成各项飞行任务，提供从飞机起飞到进近着陆的横向最优飞行剖面与垂直最优飞行剖面，飞机将按优化飞行轨迹从起飞机场到达目的地机场。
文档编号G01C21/16GK102426016SQ20111026681
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者刘进, 张敏, 薛涛, 陆志东 申请人:中国航空工业第六一八研究所