[发明专利]融合无线电高度表信息的MLS盲区着陆引导方法

权利要求书

1.一种融合无线电高度表信息的MLS盲区着陆引导方法，其特征在于包括下述步骤：

1)获取MLS设备的测量信息、无线电高度表的高度信息H(t)以及机场信息；所述MLS设备的测量信息包括飞机相对于方位台站的方位角飞机相对于仰角台站的仰角θ和飞机相对于DME台站的直线距离ρ、方位台站相对于着陆点的距离D1、方位台站天线高度H1、DME台站相对于跑道中心线横偏距离D2、DME台站相对于着陆点的距离D3、DME台站天线高度H2、仰角台站相对于跑道中心线横偏距离D4、仰角台站天线高度H3；所述机场信息包括机场跑道磁航向α和着陆点的位置信息[B_L L_L H_L]^T，其中B_L、L_L和H_L分别为着陆点的纬度、经度和高度；

2)判断飞机高度是否大于等于30米，若是则执行步骤3)；否则执行步骤4)；

3)建立着陆点直角坐标系，以着陆点为原点建立直角坐标系n，该坐标系的X轴为跑道中心线，指向跑道尾端为正，Y轴与X轴在同一水平面，Z轴指向天空；根据MLS设备的实时测量信息，计算飞机相对于着陆点的位置[x y z]^T，计算方法如下：

设方位台站在坐标系n下的位置为仰角台站在坐标系n下的位置为[x_{L_θ} y_{L_θ} z_{L_θ}]^T，DME台站在坐标系n下的位置为[x_{L_D} y_{L_D} z_{L_D}]^T，则根据机场信息计算得到以上三个台站的位置坐标；

DME台站到飞机所观测到的斜距

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

飞机相对于方位台站的方位角

飞机相对于仰角台站的仰角θ，

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

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

给x、y以初值x₀＝ρ+D1、则

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；

进行迭代解算，得到利用MLS测量信息解算的飞机在着陆点坐标系n下的位置[x y z]^T，然后跳转至步骤7)；

4)判断高度表数据是否可用，若可用则执行步骤5)；否则，算法结束；

5)在3秒内利用无线电高度表的高度信息H(t)对MLS设备解算出的飞机在坐标系n下的高度信息Z(t)进行修正，以便高度信息融合后更加平滑，修正后的Z轴坐标Z′(t)＝a(t)Z(t)+b(t)H(t)，式中，t为计算用的时间且步长为300ms，a(t)和b(t)为加权因子，a(t)＝1，0.9，0.8，...0，b(t)＝0，0.1，0.2...1，且a(t)+b(t)＝1；

6)建立新的飞机实时坐标系方程组：

DME台站到飞机所观测到的斜距

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

飞机相对于方位台站的方位角

飞机相对于着陆点的高度其中Z′(t)在步骤5)中已获得，H(t)为高度表的高度信息；

求解该方程组得到x和y的值，即解算得到飞机在着陆点坐标系n下的位置[x y z]^T；

7)将直角坐标系n绕Z轴旋转γ角，γ角为跑道的真北角，得到以着陆点为原点的站心坐标系，按变换公式将飞机在着陆点坐标系n下的位置[xy z]^T变换为飞机在站心坐标系下的位置[ΔE ΔN ΔU]^T；

8)将飞机坐标由站心坐标转换为WGS-84坐标系的[Δx Δy Δz]^T，

其中，坐标变换矩阵

再加上着陆点的WGS-84坐标[x_L y_L z_L]，得到飞机在WGS-84坐标系中的坐标[x_f y_fz_f]；

9)将飞机坐标由WGS-84坐标转换为大地坐标系坐标[λ，φ，h]，

其中，卯酉曲率半径R_n＝a/(1-e²(sinφ)²)^1/2，中间变量a为椭球体长轴半径，e为第一偏心率；

先假设φ值为0，依次计算出R_n、h和φ，然后再将刚得到的值重新代入式中计算，再次更新R_n、h和φ的值，如此循环5次，得到飞机的大地坐标系下位置[λ φ h]^T。