[发明专利]融合无线电高度表信息的MLS盲区着陆引导方法

摘要

本发明提供了一种融合无线电高度表信息的MLS盲区着陆引导方法，首先获取MLS设备的量测信息、无线电高度表的高度信息h以及机场信息；然后根据飞机高度选择直接计算飞机相对于着陆点的位置或者融合无线电高度表的信息后计算飞机相对于着陆点的位置，并且融合时加入了平滑预处理。本发明能够保证进近和着陆全程引导信息输出的连续有效性，使MLS设备在飞机整个着陆过程中实现IIIC类着陆引导。

主权项

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设备的量测信息、无线电高度表的高度信息h以及机场信息；所述MLS设备的量测信息包括飞机相对于方位台的方位角飞机相对于仰角台的仰角θ和飞机相对于DME/P台的直线距离ρ、方位台相对于着陆点的距离D1、方位台天线高度H1、DME/P台相对于跑道中心线横偏距离D2、DME/P台相对于着陆点的距离D3、DME/P台天线高度H2、仰角台相对于跑道中心线横偏距离D4、仰角台天线高度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[BL LL HL]T，其中BL、LL和HL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设备的实时量测信息，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[xL_θ yL_θ zL_θ]T，DME台站在坐标系n下的位置为[xL_D yL_D zL_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到飞机所观测到的斜距ρ＝[(x‑xL_D)2+(y‑yL_D)2+(z‑zL_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‑zL_θ)/[(x‑xL_θ)2+(y‑yL_θ)2]1/2；解出飞机的高度分量z＝zL_θ+[(x‑xL_θ)2+(y‑yL_θ)2]1/2tanθ；给x、y以初值x0＝ρ+D1、则zi+1＝zL_θ+[(xi‑xL_θ)2+(yi‑yL_θ)2]1/2tanθ；i＝0，1，2，…同理，xi+1＝xL_D+[ρ2‑(yi+1‑yL_D)2‑(zi+1‑zL_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到飞机所观测到的斜距ρ′＝[(x‑xL_D)2+(y‑yL_D)2+(z‑zL_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z′＝h；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[x y 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，ΔxΔyΔz=S-1ΔeΔnΔu]]>其中，坐标变换矩阵再加上着陆点的WGS‑84坐标[xL yL zL]，得到飞机在WGS‑84坐标系中的坐标[xf yf zf]；9)将飞机坐标由WGS‑84坐标转换为大地坐标系坐标(λ，φ，h)，λ=tan-1(yx)]]>h=pcosφ-Rn]]>φ=tan-1[zp(1-e2RnRn+h)-1]]]>其中，卯酉曲率半径Rn＝a/(1‑e2(sinφ)2)1/2，中间变量先假设φ值为0，依次计算出Rn、h和φ，然后再将刚得到的值重新代入式中计算，再次更新Rn、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。