[发明专利]一种基于空间几何关系的FLS偏差计算方法

说明书

本发明公开了一种基于空间几何关系的FLS偏差计算方法，通过将FAF点、锚点进行投影确定用以描述FLS虚拟波束的所在平面，根据地理坐标系与地心空间直角坐标系地转换关系计算产生用于描述FLS虚拟波束的坐标系的三个互相垂直的单位矢量；根据飞机和FLS虚拟波束在坐标系中的位置关系，计算飞机相对于FLS波束的偏差，包括水平距离偏差、水平角度偏差、垂直距离偏差和垂直角度偏差。本发明为FLS高级进近引导技术研究提供了关键技术的求解思路，为FLS高级进近过程中高精度引导指令的求解提供了基础，使得飞机在执行FLS高级进近时对偏差信息的感知更加敏感，飞行更加安全。

技术领域

本发明涉及一种基于空间几何关系的FLS偏差计算方法，属于民航技术领域。

背景技术

飞行安全，是大飞机人坚守的底线，是航空运输发展的首要前提，但安全事故尤其是进近着陆阶段的安全事故却时有发生。据波音公司统计，在过去的几十年内，飞机在下降着陆过程中的致命事故发生率高达50％；尽管起飞和降落仅13分钟，但却是飞行员精力高度集中，操纵飞机最为紧张繁忙的阶段，世界上超过一半的空难发生在黑色十三分钟之内，国内更高达65％。有效降低进场着陆段事故发生率是我国航空事业发展亟需解决的问题，而开展高级进近引导技术研究是解决此问题的关键手段。当前国内机场运行中主要采用传统的仪表进近(IA,Instrument Approach)，仪表进近着陆是根据导航设备提供的信息，按飞行仪表的指示操作飞机，并对障碍物保持规定的最小超障余度所进行的一系列预定的机动飞行。根据最后阶段所使用的导航设备及其精度，仪表进近可分为精密进近和非精密进近，利用航向道和下滑道信息进行进近着陆时称为精密进近，仅利用航向道信息进行进近着陆时叫非精密进近。非精密进近缺乏直接用于判断垂直航迹的仪表指示，自动驾驶工作方式的自动化程度低，飞行员工作负荷大，容易造成不稳定进近；精密进近对机场环境、导航设备要求很高，且需要高投入成本，因而难以推广到所有机场，因而，如何在机场现有导航设备的情况下实现高精度的进近引导成为航空领域的一大难题。

为了完善飞行管理功能、提高进近引导精度、提升进近引导的可操作性和安全性、降低进近运营成本和事故发生率，空客提出了将除RNP AP(授权的所需导航性能，RequiredNavigation Performance Authorization Required)以外的所有非精密进近统一到几乎与ILS(仪表着陆系统，Instrument Landing System)相同的FLS(飞行管理着陆系统，FMSLanding System)技术，FLS与ILS、GLS(地面辅助增强系统着陆系统，GBAS LandingSystem)和SLS(卫星辅助增强系统着陆系统，SBAS Landing System)统称为xLS。对于飞行员而言，虽然不同进近类型的航图信息复杂且无法改变，但在进近准备和操作技术上，所有xLS进近是统一的，减少了飞行员工作负荷，降低了运行风险。

国外，空客A380机型、A350机型的飞行管理系统中已配备了FLS引导功能；波音737-900机型、B747-B机型和B787机型也配备了与FLS功能类似的综合进近导航IAN功能；国内，C919大飞机上配备了由美国通用电气公司(GE)提供的xLS功能；FLS高级进近引导技术成为发展国产大飞机必须突破的核心技术，而FLS是为了提升对航迹偏差的感知能力提出的，其一大难点就是飞机相对于FLS虚拟波束的偏差计算。本发明就是在此背景下提出的，根据导航数据库和飞行管理系统提供的信息，进行FLS偏差计算。

发明内容

为解决FLS高级进近引导技术的波束偏差计算问题，本发明提出一种基于空间几何关系的FLS偏差计算方法，实现对飞机相对于FLS虚拟波束的偏差信息的计算，为高精度引导指令的计算提供前提，保证飞行安全。

具体地，本发明提出的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：