一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法及装置，属于航向信标航道结构障碍物识别领域，包括步骤：建立机场数据库模型；从航道结构飞行校验“扇摆”曲线中选取弯曲线段，计算得到弯曲长度，并记录下被选取弯曲线段中点与航向信标天线的距离；计算得到相应障碍物反射信号入射角，分别绘制相应圆锥体；绘制的圆锥体相交，在二维模型中，两个交点对称分布在跑道中线延长线两侧；障碍物位于两个交点其中一处位置，根据机场平面图，排除其中一处交点，另一处即为造成航道结构抖动的障碍物。本发明专利技术首次提出了针对航道结构曲线出现“扇摆”的情况下航道结构抖动障碍物的识别方法，该方法具有易于掌握，效率高和节约成本的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法及装置


[0001]本专利技术涉及航向信标航道结构障碍物识别领域，更为具体的，涉及一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法及装置。

技术介绍

[0002]仪表着陆系统（Instrument Landing System，简称 ILS）是一种应用广泛的精密进近着陆引导系统，是国际民航织（International Civil Aviation Organization，简称ICAO）认准的标准进近着陆引导系统。ILS通常包括：航向信标、下滑信标和测距仪。
[0003]其中，航向信标提供航空器精密进近时的水平引导信号，通俗来说航向信标信号用于引导飞机在水平方向对准跑道，航向信标信号直接决定民航飞行“最后一公里”的安全。航向信标一般设置于跑道中心线延长线上，与跑道末端的距离通常在250m
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400m。实际运行中，为确保航向信标提供的导航信号满足安全运行要求，须定期对航向信标空间信号进行飞行校验，主要检查科目有：信号覆盖、航道结构、航道余隙、航道校直、航道宽度、航道对称性、单音频调制度和。航道结构是飞行校验中最重要的检查指标之一，该项检查可以精确的测量和评估航向道的弯曲和抖动情况。
[0004]理想情况下，跑道中线延长线上调制度差为0，航道结构飞行校验曲线是一条接近0μA的直线，但受航向信标天线前方地形及障碍物多路径反射影响，航道结构飞行校验曲线可能存在偏离0μA直线的情况，即航道结构出现抖动，若航道结构抖动剧烈并超出标准规定的门限值，此时，飞行校验结论为不合格，意味着该跑道提供的精密进近信号不符合要求，信号将不能被使用，这将极大地影响机场运行效率，严重的，将直接导致机场关闭。
[0005]目前国内几乎所有的航向信标均采用双频系统，所谓双频系统，是指航向信标系统包括航道信号和余隙信号。航道信号分布在跑道中线延长线两侧一个狭窄的范围内，该区域内航道信号较强，称之为航道扇区，航道扇区两侧余隙信号占优，称之为余隙扇区。
[0006]障碍物位于航向信标航道扇区或余隙扇区，其可能造成的航道结构抖动呈现两种“形态”：1、障碍物位于航向信标余隙扇区，此时，余隙信号反射影响进近航道上机载接收机信号，体现在航道结构飞行校验曲线上，形似一个尖锐的脉冲，即航道结构飞行校验曲线出现“尖峰”，如图1所示；2、障碍物位于航向信标航道扇区，此时，航道信号反射影响进近航道上机载接收机信号，体现在航道结构飞行校验曲线上，为有规律的“扇摆”，如图2所示，且距离航向信标越近，“扇摆”的频率越高。针对第一种情况，根据飞行校验曲线“尖峰”出现的位置，通过镜面反射原理和机场平面CAD图就基本可以确定造成航道结构抖动障碍物的位置，但针对第二种情况，目前还没有有效的方法对障碍物进行定位。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法及装置，首次提出了针对航道结构曲线出现“扇摆”的情况下航道结构抖动障碍物的识别方法，该方法具有易于掌握，效率高和节约成本的优点。
[0008]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法，包括以下步骤：步骤1，根据机场平面图、航向信标位置及机场周边障碍物矢量建立机场数据库模型；步骤2，从航道结构飞行校验“扇摆”曲线中选取不同位置处两段弯曲线段，计算得到一个完整弯曲周期对应的弯曲长度L1和L2，并记录下被选取弯曲线段中点与航向信标天线的距离D1和D2；步骤3，根据步骤2计算得到的弯曲长度L1、L2以及障碍物反射信号入射角θ计算公式，计算得到相应障碍物反射信号入射角θ1和θ2；步骤4，结合步骤2和步骤3，分别绘制以第一段弯曲线段中点为基准点，入射角为θ1的圆锥体和绘制以第二段弯曲线段中点为基准点，入射角为θ2的圆锥体；步骤5，根据步骤4，入射角θ1对应的圆锥体和入射角为θ2对应的圆锥体相交，在二维模型中，两个交点对称分布在跑道中线延长线两侧；步骤6，根据步骤5和机场平面图，障碍物位于两个交点其中一处位置，根据机场平面图，排除其中一处交点，另一处即为造成航道结构抖动的障碍物。
[0009]进一步地，在步骤1中，所述机场平面图包括机场CAD平面图。
[0010]进一步地，在步骤1中，所述机场周边障碍物矢量包括轮廓和高度信息。
[0011]进一步地，在步骤2中，在航道结构飞行校验曲线中不同位置处选取的两段弯曲线段包括1/4弯曲长度和1/2弯曲长度。
[0012]进一步地，在步骤3中，在所述计算得到障碍物反射信号入射角θ1和θ2之前，包括步骤：根据航向信标工作频率计算工作波长λ，λ=c/f，其中c为电磁波自由空间传播速度，f为航向信标工作频率。
[0013]进一步地，所述障碍物反射信号入射角θ的计算法方法为：θ=arccos（1
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λ/L），其中λ为航向信标工作波长，L为弯曲长度。
[0014]进一步地，在计算得到波长λ之后，再根据步骤2中计算得到的弯曲长度L1和L2，计算得到障碍物反射信号入射角θ1和θ2。
[0015]进一步地，在步骤4和步骤5中，所述圆锥体为三维概念，对于航向信标，将其简化为二维平面，两个圆锥体在二维平面存在两个对称分布在跑道中线延长线两侧的交点。
[0016]进一步地，在步骤6中，将步骤5中两个圆锥体在二维平面的两个交点与机场平面图进行对比，确定其中一处为造成航道结构抖动的障碍物位置。
[0017]一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别装置，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当计算机程序被所述处理器加载时并执行如上任一项所述的方法。
[0018]本专利技术的有益效果包括：（1）本专利技术方法合理、科学，易于掌握。对于航道结构飞行校验“扇摆”曲线，利用本专利技术方法，可以使设备运行单位一般技术人员仅须根据航道结构飞行校验“扇摆”曲线和简单的计算及绘图，就可以识别造成航向信标航道结构抖动的障碍物。
[0019]（2）本专利技术首次提出针对飞行校验中航道结构曲线出现“扇摆”的情况，航道结构抖动障碍物识别方法。障碍物位于余隙扇区，余隙信号反射影响航道信号导致飞行校验中
航道结构曲线出现“尖峰”的情况，根据“尖峰”出现的位置，通过镜面反射原理和机场平面CAD图就基本可以确定障碍物的位置，但针对航道结构曲线出现“扇摆”的情况，本专利技术为首次提出基于该种情况下航道结构抖动障碍物识别方法。
[0020]（3）本专利技术方法具有效率高，节约成本的优点。飞行校验若出现航道结构“扇摆”的情况，设备运行单位须查明原因，最为常用的方法为通过飞行校验自行查找原因或委托第三方评估机构查找原因，但上述两种方法成本都非常高，且耗费时间，本专利技术可在航道结构“扇摆”出现的第一时间识别并定位出出引起“扇摆”的障碍物，从而降低成本。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据机场平面图、航向信标位置及机场周边障碍物矢量建立机场数据库模型；步骤2，从航道结构飞行校验“扇摆”曲线中选取不同位置处两段弯曲线段，计算得到一个完整弯曲周期对应的弯曲长度L1和L2，并记录下被选取弯曲线段中点与航向信标天线的距离D1和D2；步骤3，根据步骤2计算得到的弯曲长度L1、L2以及障碍物反射信号入射角θ计算公式，计算得到相应障碍物反射信号入射角θ1和θ2；步骤4，结合步骤2和步骤3，分别绘制以第一段弯曲线段中点为基准点，入射角为θ1的圆锥体和绘制以第二段弯曲线段中点为基准点，入射角为θ2的圆锥体；步骤5，根据步骤4，入射角θ1对应的圆锥体和入射角为θ2对应的圆锥体相交，在二维模型中，两个交点对称分布在跑道中线延长线两侧；步骤6，根据步骤5和机场平面图，障碍物位于两个交点其中一处位置，根据机场平面图，排除其中一处交点，另一处即为造成航道结构抖动的障碍物。2.根据权利要求1所述的航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法，其特征在于，在步骤1中，所述机场平面图包括机场CAD平面图。3.根据权利要求1所述的航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法，其特征在于，在步骤1中，所述机场周边障碍物矢量包括轮廓和高度信息。4.根据权利要求1所述的航向信标航道结构抖动的障碍物识别方法，其特征在于，在步骤2中，在航道结构飞行校验曲线中不同位置处选取的两段弯曲线段包括1/4弯曲长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁斌，叶家全，梁飞，李沅锴，林欢，李鑫，许健，杨萍，李润文，孙彦龙，施瑞，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：