[发明专利]一种基于空间几何关系的FLS偏差计算方法

权利要求书

1.一种基于空间几何关系的FLS偏差计算方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：载入数据信息，包括FAF点、LTP点、FPAP点、跑道方位χ、跑道入口处的航道宽度CourseWidth、下降航径角度GPA、FLS虚拟波束信息，和飞机实时位置GRP，其中FAF点、LTP点、FPAP点、跑道方位χ、跑道入口处的航道宽度CourseWidth和下降航径角度GPA信息由导航数据库直接提供，FLS虚拟波束信息由飞行管理系统计算给出，飞机实时位置信息是由机载导航传感器提供的；

步骤2：记FAF点经纬高坐标为(λ₁,L₁,H₁)，LTP点的经纬高坐标为(λ₂,L₂,H₂)，FPAP点的经纬高坐标为(λ₃,L₃,H₃)，FLS虚拟波束信息中锚点经纬高坐标为(λ₄,L₄,H₄)，波束航向为χ_f，波束梯度为K_slope，飞机实时位置GRP点经纬高坐标为(λ₀,L₀,H₀)，且高度单位为米，角度单位为弧度；

步骤3：定义用来描述FLS虚拟波束的坐标系，具体为：

步骤3.1：记FAF点在LTP高度平面上的投影点位P1，锚点在地面的投影点为P2，则P1点的经纬高坐标为(λ₁,L₁,H₂)，P2点的经纬高坐标为(λ₂,L₂,H₂),以FAF点、锚点和P1点为基准确定水平偏差基准面；

步骤3.2：FLS虚拟波束可定义为在水平偏差基准面内，过FAF点和锚点的直线，定义FLS虚拟波束与LTP高度平面的交点为截获地面点GPIP，描述FLS虚拟波束坐标系实质上就是确定三个互相垂直的单位矢量u_rw、u_vert和u_lat，我们在此定义单位矢量u_vert为过锚点投影点P2且与WGS-84椭球面正交的单位矢量，u_rw为沿航迹的单位矢量，u_lat为垂直航迹的单位矢量；

步骤3.3：已知地理坐标系中一点P(λ,L,h)，则点P在地心空间直角坐标系ECEF中的坐标为：

其中R_N为卯酉圈曲率半径计算公式为：

R_N＝R_e(1+esin²L)

R_e为WGS-84地球坐标系长半轴，取值为6378137m，e为WGS-84地球坐标系的扁率，取值为1/298.257；

从地心指向点P的矢量可表示为：

步骤3.4：计算单位矢量u_vert，计算公式为：

步骤3.5：记从P2指向FPAP点的航迹的单位矢量定义计算公式为：

步骤3.6：计算水平方向单位矢量u_lat，计算公式为：

步骤3.7：计算沿航迹方向单位矢量u_rw，计算公式为：

u_rw＝u_lat×u_vert

步骤4：计算虚拟FPAP点的经纬高(λ₅,L₅,H₅)，即相对于锚点投影点P2而言的一个虚拟点，当锚点投影点与LTP点重合时，这个点与FPAP点重合，因而P2与FPAP点构成的航段与LTP点与FPAP点构成的航段方位一致，长度相同，具体计算方法为：

步骤4.1：计算LTP与FPAP构成的航段方位χ₁，计算公式为：

步骤4.2：计算LTP与FPAP构成的航段长度l₁，计算公式为：

l₁＝R·arccos[sin(L₂)sin(L₃)+cos(L₂)cos(L₃)cos(λ₃-λ₂)]

其中R为WGS-84地球半径；

步骤4.3：计算虚拟FPAP点的纬度，计算公式为：

步骤4.4：计算虚拟FPAP点的经度，计算公式为：

步骤4.5：虚拟FPAP点的高度与FPAP点高度一致，即H₅＝H₃；

步骤5：计算飞机相对于FLS虚拟波束的水平偏差，具体为：

步骤5.1：记从地心指向飞机实时位置GRP点的矢量为从地心指向虚拟FPAP点的矢量为计算公式与步骤3.3中一致，即使用虚拟FPAP点经纬高替换步骤3.3中点P的经纬高；

步骤5.2：计算水平距离偏差d_lat，计算公式为：

步骤5.3：计算水平角度偏差α_lat，计算公式为：

步骤5.4：计算水平DDM，计算公式为：

步骤6：计算垂直偏差，具体为：

步骤6.1：计算截获地面点GPIP的经纬高坐标，定义GPIP点的经纬高坐标为(λ₆,L₆,H₆)，从步骤3.2中GPIP点的定义可以看出，GPIP点与LTP点等高，因而H₆＝H₂，经纬度计算方法具体为：

步骤6.1.1：计算FAF投影点P1与GPIP点的距离l₂，计算公式为：

步骤6.1.2：计算GPIP点的纬度，计算公式为：

步骤6.1.3：计算虚拟GPIP点的经度，计算公式为：

步骤6.2：计算垂直角度偏差，记从地心指向虚拟GPIP点的矢量为则垂直角度偏差的计算公式为：

步骤6.3：计算垂直距离偏差，计算公式为：

步骤6.4：计算垂直DDM，计算公式为：

步骤7：步骤5中求解出的水平距离偏差d_lat、水平角度偏差α_lat和水平DDM即飞机相对于FLS虚拟波束的水平偏差，步骤6中求解出的垂直距离偏差d_v、垂直角度偏差α_v和垂直DDM即飞机相对于FLS虚拟波束的垂直偏差。