[发明专利]向着陆跑道进场时确定飞行器位置信息的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器导航领域，并且更特别地，本发明涉及在自动模式下精确进场的最后进场部分时基于例如GPS的卫星导航GNSS（英语是“Global Navigation Satellite System”，全球导航卫星系统）确定飞行器的计算位置，甚至可以涉及还在英语术语里称为“autoland”的自动着陆。更特别地，本发明涉及在所述最后进场时确定飞行器位置信息的方法和装置，从而允许向自动控制仪提供水平和垂直方向的偏差信息，并且尤其使得精确进场的导航规则不经受跳变(跳变可能影响自动进场和着陆性能)。

背景技术

在民航领域，存在允许飞机以精确进场操作飞行的着陆辅助系统。所述系统带来无可争议的益处，尤其借助直到判定高度的垂直导航，该系统允许以安全的方式导航飞机，其中判定高度通常小于或等于200英尺（约60米）的最小值（取决于相关的精确进场的类型（I类到III类））。对于IIIC类型的进场，最小值甚至为零。某些所述进场可对应完全自动的着陆。允许实现精确进场的现有主要着陆辅助系统有ILS（英语为“Instrument Landing System”仪表着陆系统）和MLS（英语为“Microwave Landing System”微波着陆系统）。着陆辅助系统借助于专用于该用途的一个或多个地面工作站以及装载于飞行器上的接收由所述地面工作站发射的信号的部件。

还存在使用由GNSS型卫星定位系统确定的飞机位置信息的着陆辅助系统，所述位置被与对应于相关进场的基准航迹进行对比。所谓增强技术可允许改善由着陆辅助系统使用的位置信息的精确性、完整性、连续性和可用性。这样的技术尤其被OACI（“Organisation de l’Aviation Civile Internationale”国际民航组织）定义。例如可以在可允许实现精确进场的GLS着陆辅助系统中，（英语为“Ground based augmentation Landing System”陆基增强着陆系统），使用GBAS型（英语是“Ground Based Augmentation System”陆基增强系统）增强。

对于未来，目标在于可以进行精确进场，直到可在任何类型的机场自动着陆，因而同样也可以在不配备地面工作站的机场，例如ILS或MLS系统所使用的机场自动着陆。为此，将必须使用利用从GNSS型卫星定位系统确定的飞行器位置信息的着陆辅助系统，以及无需借助位于机场内的地面工作站的增强技术。这样的增强技术可以例如是由OACI定义的SBAS型（英语为“Satellite Based Augmentation System”星基增强系统）或ABAS型（英语为“Airborne Based Augmentation System”机基增强系统）。后一类型的增强尤其借助RAIM型（英语为“Receiver Autonomous Integrity Monitoring”接收机自主完整性监视）技术和/或AAIM型（英语为“Aircraft Autonomous Integrity Monitoring”飞机自治完整性监视）技术。SBAS型增强尤其可通过例如美国的WAAS（英语为“Wide Area Augmentation System”广域增强系统）或欧洲的EGNOS（英语为“European geostationary navigation overlay system”欧洲同步导航覆盖系统）实现。

在借助于利用由GNSS型卫星定位系统确定的飞行器位置信息的着陆辅助系统的进场中，根据GNSS卫星和一个或多个机载GNSS接收机之间的称为伪距离的距离测量值，以3维方式计算所述位置信息。性能和呈3维的GNSS位置的瞬态性能取决于不同的误差因素，其一方面与卫星星座、GPS信号在大气层中的传播效果以及接收机的质量相关，另一方面与GNSS星座的几何形状相关。例如，在现有GPS星座情况下，由于卫星在围绕地球的其公转为23小时56分钟的轨道上的运动，用户接收机看得到卫星的升起和下落。借助例如SBAS、GBAS或ABAS的增强系统，可以由于接收机检测到卫星故障而把该卫星从基于GPS的位置计算中去掉。在进场的过程中，在飞机位置的计算中增加或去除一个或多个卫星，可能会导致位置跳变几米。这种在限制于判定高度的进场范围中可容许的位置跳变，例如200英尺（约60米），对于具有较小判定高度的精确进场，特别是在自动着落的情况下，可能是不能接受的。实际上，鉴于对自动着陆所要求的提高的导航性能，必须以非常大的精确度识别飞机的位置（约几米量级），且位置跳变会被看作较大的偏差，而这在某些情况下是不容许的。

发明内容