一种水平引导截获路径构建的方法技术

本发明专利技术公开了一种水平引导截获路径构建的方法，包括如下步骤：步骤1：根据飞机当前位置和当前航段计算飞机当前的偏航距XTK判断偏航距绝对值所处区间在|XTK|≤S海里NM或|XTK|>S海里；步骤2：针对|XTK|>SNM的情况，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点，根据该交点相对于当前航段的位置判断飞机是否在当前航段截获航向；步骤3：针对飞机在当前航段截获航向的情况，根据偏航距的正负判断飞机在当前航段的左侧或右侧，并确定水平引导截获路径的初始转弯方向；步骤4：针对飞机在当前航段右侧的情况，计算当前航段和下一航段的航向偏差，并构建航向偏差三种情况下的水平引导截获路径。本发明专利技术减小了飞行员的工作负担，提高了飞行管理技术的自动化水平。行管理技术的自动化水平。行管理技术的自动化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种水平引导截获路径构建的方法


[0001]本专利技术属于飞行引导设计
，具体涉及一种水平引导截获路径构建的方法。

技术介绍

[0002]当飞机偏离航线时，构建水平引导截获路径，引导飞机飞向飞行计划中的目标航段，是发展飞行引导设计技术的重要内容之一。ARINC702A
‑
5描述水平引导截获路径构建的方法为：判断飞机的目标截获航段，依据最优方式构建平滑过渡路径，且没有过度的横滚操作或错误方向的转弯。
[0003]国内现有的飞行管理系统能够显示当前飞行计划并提供飞行员查看。如果出现飞机偏离计划的情况，飞行员通过自动驾驶仪或人工驾驶的方式将飞机引导至目标航段，但是这样的做法增加飞行过程中的不确定因素，对飞行性能预测的结果造成较大影响，从而影响后续的飞行条件。
[0004]因此，需要提出一种水平引导截获路径构建的方法，实现不同飞行条件下对截获过渡路径的预测，从而构建水平引导截获路径，并符合ARINC702A
‑
5的要求。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种水平引导截获路径构建的方法，用于解决截获过渡路径的预测问题。
[0006]一种水平引导截获路径构建的方法，其特征在于步骤如下：
[0007]步骤一：根据飞机偏航距XTK的大小，分为|XTK|≤S NM和|XTK|>S NM两种情况分别进行说明，其中S为飞机在任意航向均能接通水平引导(Lateral Navigation，LNAV)所偏离当前航段的最大距离。
[0008]步骤二：针对步骤一中的偏航距所处区间，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点，通过判断该交点和当前航段与下一航段交点的前后位置关系分别构建水平引导截获路径。
[0009]优选地，根据飞机当前位置和当前航段计算飞机当前的偏航距XTK，确定所处偏航距区间。
[0010]优选地，针对偏航距所处区间，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点，通过判断该交点和当前航段与下一航段交点的前后位置关系分别构建水平引导截获路径。
[0011]优选地，针对|XTK|≤S NM的情况，飞机处于任意航向均能接通LNAV，满足生效航段截获条件，无需构建水平引导截获路径，直接通过LNAV引导飞机至目标航段，按照以下公式计算水平引导指令
[0012][0013]其中，K1表示偏航距增益参数，XTK表示偏航距，K2表示偏航角增益参数，TKE表示偏航角(Track Angle Error，TKE)。
[0014]优选地，针对|XTK|>S NM，飞机不在当前航段截获航向的情况，不满足生效航段截获条件，无法接通LNAV，无法构建水平引导截获路径。
[0015]优选地，针对|XTK|>S NM，飞机在当前航段截获航向且在当前航段右侧，航向偏差Δα>0(左负右正)的情况，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点Q1，根据圆弧半径R和偏航角TKE计算得到转弯起始边界距离根据交点Q1、飞机航向和航段航向以及利用大圆航线正解公式计算“圆弧”过渡路径的起点S1和终点P1，从而预测得到“圆弧”过渡路径M1。过渡路径的终点P1即M1和当前航段或其延长线的切点，判断P1在航段交点T1前，根据ARINC 702A
‑
5中描述的航向变化小于135
°
的Fly
‑
By过渡方式构建“圆弧”水平引导截获路径N1过渡至当前航段，按照以下公式计算转弯半径R：
[0016][0017]其中，V
GS
表示飞机转弯过程中的预测地速，g表示重力加速度，φ表示飞机额定滚转角。
[0018]按照以下公式计算得到转弯起始边界距离Y
M1
：
[0019][0020]其中，R表示飞机的转弯半径，TKE表示偏航角。
[0021]大圆航线正解公式为地理坐标系下，已知一个航路点的经纬度坐标，已知该航路点距另一个航路点的航向和大圆距离，求解得到另一个航路点的经纬度坐标的过程。
[0022]优选地，针对|XTK|>S NM，飞机在当前航段截获航向且在当前航段右侧，航向偏差Δα>0(左负右正)的情况，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点Q1，根据圆弧半径R和偏航角TKE计算得到转弯起始边界距离Y
M1
。根据交点Q1、飞机航向和航段航向以及Y
M1
，利用大圆航线正解公式计算“圆弧”过渡路径的起点S1和终点P1，从而预测得到“圆弧”过渡路径M1。过渡路径的终点P1即M1和当前航段或其延长线的切点，判断P1在航段交点T1后，计算飞机航向和下一航段航向的航向变化Δβ1，判断Δβ1≤135
°
，根据ARINC 702A
‑
5中描述的航向变化小于135
°
的Fly
‑
By过渡方式构建“圆弧”水平引导截获路径N2过渡至下一航段。
[0023]优选地，针对|XTK|>S NM，飞机在当前航段截获航向且在当前航段右侧，航向偏差Δα>0(左负右正)的情况，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点Q1，根据圆弧半径R和偏航角TKE计算得到转弯起始边界距离Y
M1
。根据交点Q1、飞机航向和航段航向以及Y
M1
，利用大圆航线正解公式计算“圆弧”过渡路径的起点S1和终点P1，从而预测得到“圆弧”过渡路径M1。过渡路径的终点P1即M1和当前航段或其延长线的切点，判断P1在航段交点T1后，计算飞机航向和下一航段航向的航向变化Δβ1，判断Δβ1＞135
°
，根据飞机航向和下一航段反向延长线计算交点Q
41
，利用式(3)计算第一段“圆弧”路径的转弯起始边界距离Y
N31
，根据交点Q
41
、飞机航向和Y
N31
计算第一段“圆弧”路径的起点S
41
。根据起点S
41
、圆弧半径R和飞机航向计算第一段“圆弧”路径的圆心。根据圆心、圆弧半径R和到下一航段的45
°
截获角计算第一段“圆弧”路径的终点P
41
。根据P
41
和到下一航段的45
°
截获角计算P
41
到下一航段的截获交点Q
42
，利用式(2)、(3)和大圆航线正解公式计算“直线”路径的起点P
41
和终点S
42
，以及第二段“圆弧”路径的起点S
42
和终点P
42
。根据ARINC 702A
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5中描述的航向变化大于135
°
的Fly
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过渡方式构建“圆弧
‑
直线
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平引导截获路径构建的方法，其特征在于,包括如下步骤：步骤1：根据飞机当前位置和当前航段计算飞机当前的偏航距XTK判断偏航距绝对值所处区间在|XTK|≤S海里NM或|XTK|&gt;S海里，S为飞机在任意航向均能接通水平引导LNAV所偏离当前航段的最大距离；步骤2：针对|XTK|&gt;S NM的情况，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点，根据该交点相对于当前航段的位置判断飞机是否在当前航段截获航向；步骤3：针对飞机在当前航段截获航向的情况，根据偏航距的正负判断飞机在当前航段的左侧或右侧，并确定水平引导截获路径的初始转弯方向；如果偏航距为负，则判断飞机在当前航段左侧，截获路径的初始转弯方向为左转；否则判断飞机在当前航段右侧，截获路径的初始转弯方向为右转。飞机在当前航段左侧的水平引导截获路径构建方法和在当前航段右侧相同，只是截获路径的转弯方向不同；步骤4：针对飞机在当前航段右侧的情况，计算当前航段和下一航段的航向偏差，根据航向偏差的符号；分别构建航向偏差Δα&gt;0、Δα＝0和Δα&lt;0三种情况下的水平引导截获路径；其中，针对航向偏差Δα＝0的情况，根据ARINC 702A
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5中描述的航向变化小于135
°
的Fly
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By过渡方式构建“圆弧”水平引导截获路径N4过渡至下一航段。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中：针对|XTK|≤S NM的情况，飞机处于任意航向均能接通LNAV，满足生效航段截获条件，无需构建水平引导截获路径，直接通过LNAV引导飞机至目标航段，按照以下公式计算水平引导指令引导指令式1中，K1表示偏航距增益参数，XTK表示偏航距，K2表示偏航角增益参数，TKE表示偏航角TKE。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中：如果交点在当前航段上，则判断飞机在当前航段截获航向；否则不在当前航段截获航向；其中，针对飞机不在当前航段截获航向的情况，不满足生效航段截获条件，无法接通LNAV，无法构建水平引导截获路径。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：步骤5.1：针对步骤4中所述的航向偏差Δα&gt;0的情况，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点Q1，根据圆弧半径R和偏航角TKE计算转弯起始边界距离根据交点Q1、飞机航向和航段航向以及利用大圆航线正解公式计算“圆弧”过渡路径的起点S1和终点P1，从而预测得到“圆弧”过渡路径M1。过渡路径的终点P1即M1和当前航段或其延长线的切点，根据P1和航段交点T1的位置关系，分别构建P1在T1前和P1在T1后两种情况下的水平引导截获路径；其中，针对切点P1在航段交点T1前的情况，根据ARINC 702A
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5中描述的航向变化小于135
°
的Fly
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By过渡方式构建“圆弧”水平引导截获路径N1过渡至当前航段；按照以下公式计算转弯半径R：
式中，V
GS
表示飞机转弯过程中的预测地速，g表示重力加速度，φ表示飞机额定滚转角；按照以下公式计算得到转弯起始边界距离按照以下公式计算得到转弯起始边界距离式中，R表示飞机的圆弧转弯半径，TKE表示偏航角；大圆航线正解公式为地理坐标系下，已知一个航路点的经纬度坐标，已知该航路点距另一个航路点的航向和大圆距离，求解得到另一个航路点的经纬度坐标的过程。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：步骤5.2：针对步骤4中所述的航向偏差Δα&lt;0的情况，根据飞机位置、飞机航向和当前航段计算交点Q6，根据圆弧半径R和偏航角TKE计算转弯起始边界距离根据交点Q6、飞机航向和当前航段航向以及利用大圆航线正解公式计算“圆弧”过渡路径的起点S6和终点P6，从而预测得到“圆弧”过渡路径M2。过渡路径的终点P6即M2和当前航段或其延长线的切点，根据P6和航段交点T6的位置关系，分别构建P6在T6前和P6在T6后两种情况下的水平引导截获路径。其中，针对切点P6在航段交点T6前的情况，根据ARINC 702A
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5中描述的航向变化小于135
°
的Fly
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By过渡方式构建“圆弧”水平引导截获路径N5过渡至当前航段。6.如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈剑锋，马力，陈畅翀，邱宇，薛广龙，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：