[发明专利]用于计算所需的导航性能预测的设备和方法

说明书

本发明涉及用于计算所需的导航性能预测的设备和方法。其中，本发明涉及用于对与飞行计划的航段序列相关的轨道计算所需的导航性能预测的方法。本发明还涉及用于走廊轨道中显示导航性能的方法，所述方法适用于在提供对在走廊中的导航纬度的立刻查看的同时，保证遵循导航性能要求。

技术领域

本发明涉及飞行管理系统的领域，并且更具体而言，涉及通过导航性能的早 期计算来协助飞行器的引航的领域。

背景技术

所谓的基于性能的导航(PBN)是由ICAO国际民航组织于1998年为了优化 面临空中交通的持续增长的空域的使用而定义的飞行体制。PBN体制使得能够限 定在整合性、可用性、功能性、准确性和持续性方面要遵循的条件。这些条件体 现为在所需导航性能(RNP)和所估算的导航性能EPE(估算位置误差)或EPU (估算位置不确定度)方面的要求。

为飞行环节而定义所需导航性能RNP。如图1所示，RNP根据飞行器是否处 于“海洋”、“在航”、“终端区”或者“靠站”类型的飞行环节而改变。因此 具有某一所需性能的程序指代特定的空域区。所需性能水平体现为根据空域区的 走廊(corridor)的宽度。例如，海洋空域区可以具有从4到10Nm之间的宽度的 走廊，其中符号Nm对应于海里，1海里等于1852m。

在当靠近机场(其中许多飞行器共存于减小的空间中)时的靠站阶段，转换 为走廊宽度的所需性能水平在靠站开始时一般等于1Nm，对于非精确靠站则降至 0.5Nm，对于精确靠站降至0.3Nm，以及对于所谓的“RNP AR”特殊靠站降至 0.1Nm。所需性能水平的可变性使得能够在具有高交通密度的环境中、在噪声敏感 区域周围或者穿过困难地形时，限定由直线和曲线组成的三维轨道。所需性能水 平可以由飞行员手动地定义在飞行管理系统的配置文件中，或者从存在于飞行管 理系统中的数据库得到调用。其还可以例如根据飞行器所飞过的空间是否为海洋、 在航或机场的类型而进行默认定义。

为了能够满足RNP程序的要求，飞行器的导航装置必须能够根据在所飞过的 空间的所需性能来计算飞行器的位置。因此，具有某一所需性能的程序意味着飞 行器的导航系统必须能够确保飞行器的位置在半径为xxNm的圆圈内。例如，对 于具有为5Nm的RNP所需性能的程序而言，飞行器的导航系统必须能够计算在 半径为5Nm的圆圈内的飞行器的位置。更确切而言，如图2所示，导航系统必须 确保飞行器在95％的飞行时间不会超出宽度为10Nm(2×RNP：准确限制)的走 廊，并且保证飞行器永远不会越过宽度为20Nm(4×RNP:控制限制)的走廊的 边界。

位置计算的精确性可以随飞行而改变。实际上，GPS全球定位系统类型的外 部卫星导航设备根据所考虑的地理区域而具有不同的覆盖水平。这同样也适于无 线电导航装置。对于惯性装置，其受到这些系统中固有的惯性漂移的问题的困扰。

以常规方式，示出于图3中的被称作TSE“总体系统误差(Total System Error)”的在计算飞行器水平位置时的误差为3个分量的平方和的根，其由下式表达：

其中：

-NSE“导航系统误差(Navigation System Error)”表示飞机定位误差，也 被称作PEE“位置估算误差(Position Estimation Error)”。该误差表征在基于无 线电定位、惯性或卫星传感器的对飞机位置的计算中的误差。其通常以围绕飞机 的圆圈的形式表示。

-PDE“路径定义误差(Path Definition Error)”表示飞机轨道误差。该误差 被认为是可忽略的，这是因为其与导航数据库的编码的非常不可能的误差相关联。 对于使用WGS84类型的测地线参考模型(geodesic reference model)的导航系统 来说，该误差变得更小。