[发明专利]一种基于运动平台的侧向跑道运动预估及补偿方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于运动平台的跑道侧向运动预估及补偿方法，属于控制律设计技术领域。

背景技术

与一般的飞机着陆情况相比较，基于运动平台飞机的着陆环境更加恶劣，主要体现在尾部存在着复杂的气流扰动和海浪引起甲板运动导致理想着陆点的变化，这些将给着陆精度、安全性带来较大的不利影响。例如甲板突然升高，可能导致飞机提前撞击甲板甚至撞上运动平台尾部；或者甲板突然降低，可能使飞机着陆钩无法挂上阻拦索而被迫进行甲板逃逸复飞。因此，需要在着陆导引系统中引入甲板运动补偿器(DMC)，以补偿甲板运动导致的着陆点位置的变化。在使用基于运动平台的全自动着陆系统时，跑道运动补偿须在飞机与运动平台上跑道啮合前12～13秒启动。

运动平台摇荡运动中的纵荡、横荡、横摇和艏摇都可能导致理想着陆点发生侧向运动。此外，运动平台航行运动方向与其斜角甲板中心线间存在的夹角也会对理想着陆点的侧向运动产生影响。因此，必须对上述运动平台运动进行补偿，以使下滑中的飞机能够准确跟踪理想下滑道，消除由运动平台运动导致的飞机侧向着陆偏差。而上述运动平台的四种摇荡运动和航行运动则是横航向甲板运动补偿器设计过程中的主要考虑因素。

另一方面，运动平台上的雷达在测量飞机侧向参数时，其参考系原点固联于理想着陆点；x轴与斜角甲板中心线同向，并水平指向运动平台前方；xy平面为测量基准平面，始终保持水平。因此，运动平台在进行航行运动和摇荡运动(主要是艏摇)时，雷达所测飞机横航向参数将包含有因雷达参考系与运动平台甲板轴不重合而产生的误差，带有稳态误差的雷达测量结果也会导致飞机侧向着陆偏差。

上述两种运动平台运动导致的侧向着陆偏差都可以通过横航向DMC予以消除。

发明内容

本方法的目的：

跑道运动预报及补偿技术的目的是采用跑道运动预报技术消除相位滞后，将跑道预报信息补偿至飞机基于运动平台的全自动着陆系统，来有效地抑制超调并消除延迟，实现飞机对甲板运动的精确跟踪，提高飞机着陆的准确性和安全性。

本发明的技术方案：

一种基于运动平台的侧向跑道运动预估及补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，运动平台运动定义

飞机的着陆环境为运动中的运动平台甲板，这是飞机有别于陆基飞机的一个主要特点。运动平台的运动包括两部分：一部分是它沿一定航向的航行，而且该航向与其斜角甲板中心线方向存在夹角另一部分是海浪扰动引起的运动平台摇荡运动，包括垂荡(又名升沉)、纵荡和横荡三种平移，以及艏摇、纵摇和横摇三种转动，这六种运动的定义如图1所示。

第二，甲板运动补偿结构设计。

运动平台运动导致的侧向着陆偏差可以通过横航向DMC予以消除，此种甲板运动补偿的结构如图2所示。图2中DMC将运动平台航行和摇荡带来的飞机横航向参数测量误差通过甲板运动补偿器I加到飞机侧向位置偏差信号中，消除雷达参考系与运动平台甲板轴不重合导致的误差；同时，通过甲板运动补偿器II，将这两类运动平台运动进行相位超前，将得到的预测信号化为滚转角补偿信号△φ_c，控制飞机减小侧偏。

图中符号定义如下：

ψ_s——运动平台体坐标系中运动平台的艏摇角；

V_s——运动平台匀速直线航行的速度；

y₀——DMC启动时飞机相对于着舰甲板中心线的侧向偏差；

x——飞机机距理想着舰点的纵向水平距离(即飞机在着舰甲板中心线方向上距理想着舰点的距离)；

——运动平台航行运动方向与其斜角甲板中心线间存在的夹角。

第三，计算补偿器。

甲板运动补偿指令：

横航向DMC仍应满足公式：