專利名稱：用于輔助飛行器的垂直制導(dǎo)接近的設(shè)備的制作方法
用于輔助飛行器的垂直制導(dǎo)接近的設(shè)備本發(fā)明涉及用于輔助接近的設(shè)備，該設(shè)備安裝在飛行器，特別是運 輸飛機上，而且^L用來至少在采用垂直制導(dǎo)的接近時輔助所述飛行器。眾所周知，當(dāng)前公開的以飛行器在著陸跑道上的著陸為目的的接近被分成兩類-通常稱作"非精確，，的接近，不對其施加垂直性能等級的要求；以及-通常稱作"精確，，的接近，例如ILS ("儀表著陸系統(tǒng)")類型 的接近，對其施加側(cè)向和垂直性能等級的要求。精確接近比非精確接近具有更低的所要遵守的決斷高度。 在接近時所要計入的飛行器的性能特別取決于飛行器的當(dāng)前位置基礎(chǔ)確定這個當(dāng)前位置，通過至少一個機上接收器產(chǎn)生該位置數(shù)據(jù)，該 接收器與標(biāo)準(zhǔn)的基于衛(wèi)星的例如GPS ("全球定位系統(tǒng)")類型或 GALILEO類型的全球定位系統(tǒng)相配合。另外已知，還存在有例如GNSS類型("全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，，)的 增強裝置，其目的是改進使用的接收器的性能，其與基于衛(wèi)星的定位系 統(tǒng)相配合。這種增強裝置的使用已經(jīng)引起新式接近的出現(xiàn)，該新式接近 單獨以性能等級的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。這些新式接近介于前述精確接近和非精 確接近之間。這些新式接近詳皮稱為"采用垂直制導(dǎo)的接近"或APV接 近。這些APV接近具有兩個不同的預(yù)定的性能級別APV1和APV2。 與這兩個性能級別相關(guān)的決斷高度介于精確接近的決斷高度和非精確 接近的決斷高度之間。眾所周知，GNSS增強裝置在于改進使用的基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)的 性能(精度、完整性、服務(wù)連續(xù)性和可用性)，而且包括通過GBAS("基 于地面的增強系統(tǒng)")類型的地面站或通過SBAS ("基于同步衛(wèi)星的 增強系統(tǒng)")類型的同步衛(wèi)星起作用的系統(tǒng)，或包括進行自主改進的系 統(tǒng)，也就是說，借助于設(shè)置在飛行器上的ABAS ("基于機載的增強系 統(tǒng)")類型的裝置唯一地實施該系統(tǒng)。GBAS和SBAS類型的增強系統(tǒng)因此要求外部元件的使用，而ABAS類型的增強系統(tǒng)則是完全自主的。因為SBAS類型的系統(tǒng)例如不能在整 個地球之上使用，因此該ABAS類型的增強系統(tǒng)更有利，因為地面站的 相關(guān)網(wǎng)絡(luò)僅僅具有地球的局部覆蓋范圍。本發(fā)明涉及一種用于輔助接近的設(shè)備，該設(shè)備安裝在飛行器，特別 是飛機上，例如運輸飛機，而且該設(shè)備被用來至少在采用根據(jù)接近軸的 前述APV類型的垂直制導(dǎo)時，以自主的且特別有效的方式輔助所述飛 行器。為此，根據(jù)本發(fā)明，用于輔助接近的所述設(shè)備的特征在于該設(shè)備包括-飛行管理系統(tǒng)，其確定所述接近軸；-慣性參照系統(tǒng)，其制定慣性位置數(shù)據(jù)，接收飛行器的GNSS位置 數(shù)據(jù)，而且借助于接收的所述位置數(shù)據(jù)和制定的所述慣性位置數(shù)據(jù)，確 定飛行器的混合位置。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這個位置被稱作"混合位置"， 因為該位置是以數(shù)據(jù)的不同類型(位置數(shù)據(jù)、慣性位置數(shù)據(jù))為基礎(chǔ)獲 得的，如下文所:說明的一樣；-例如MMR("多模式接收器")類型的多模式著陸輔助接收器， 其被連接到所述飛行管理系統(tǒng)和所述慣性參照系統(tǒng)，其接收與所述接近 軸和所述混合位置有關(guān)的信息，而且至少所述接近軸一^f皮捕獲，就從那 些信息中推導(dǎo)出側(cè)向和垂直角偏差；以及-制導(dǎo)系統(tǒng)，其被連接到所述多模式著陸輔助接收器，而且接收所 述側(cè)向和垂直角偏差，而且至少所述^妻近軸一,皮捕獲，就4吏用該角偏差 以用于飛行器的制導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的用于輔助接近的所述設(shè)備因此是自主的(前述ABAS 類型的)，因為用來允許具有垂直制導(dǎo)的接近的裝置全都設(shè)置在飛行器 上。此外，根據(jù)本發(fā)明，在沿著以著陸為目的的所述接近軸制導(dǎo)飛行器 時，例如FMS("飛行管理系統(tǒng)")類型的所述飛行管理系統(tǒng)被設(shè)置在 制導(dǎo)環(huán)路之外。這具有若干優(yōu)點且如下所述，特別使得能夠-獲得飛行器的位置，該位置比由FMS類型的所述飛行管理系統(tǒng) 以標(biāo)準(zhǔn)方式獲得的位置更精確且更完整，因為在位置/制導(dǎo)環(huán)路中僅僅使 用了一些高改進水平的系統(tǒng)(慣性參照系統(tǒng)，多模式著陸輔助接收器， 制導(dǎo)系統(tǒng))，對于FMS類型的飛行管理系統(tǒng)來說并不是如此；遲)時間；以及_提高垂直和水平精度及完整性。特別地，為了增加由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提供的輔助的精度，所述慣 性參照系統(tǒng)使用特別有效的算法來計算飛行器的所述混合位置。更確切地說，該系統(tǒng)使用稱作"精度-AIME，，的標(biāo)準(zhǔn)混合化算法，其具有許 多優(yōu)點(精度、連續(xù)性等等)。應(yīng)當(dāng)指出在多模式著陸輔助接收機中， 通過CRC("循環(huán)冗余校驗，，)類型的循環(huán)冗余監(jiān)測來確保接近軸數(shù)據(jù) 的完整性在一個特別的實施例中，所述制導(dǎo)系統(tǒng)包括-例如自動駕駛儀的裝置，通過計入所述側(cè)向和垂直角偏差以用于 自動地制導(dǎo)飛行器，該側(cè)向和垂直角偏差由多才莫式著陸輔助接收器確 定；和/或-至少 一個觀察裝置，用于在至少 一個觀察屏上顯示所述側(cè)向和垂 直角偏差，該角偏差產(chǎn)生于所述多模式著陸輔助接收器和與所述角偏差 相關(guān)的制導(dǎo)指示。因此，根據(jù)本發(fā)明的輔助接近的設(shè)備使得能夠在自動制導(dǎo)和手動制 導(dǎo)時提供輔助。在一個特別的實施例中，所述設(shè)備此外還包括接收器-與衛(wèi)星的，例如GPS或其他類型的定位系統(tǒng)相配合；-與所述多模式著陸輔助接收器一體化；以及-制定用于飛行器的所述位置數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)此后被至少發(fā)送到 所述慣性參照系統(tǒng)。此外，在一個優(yōu)選實施例中，所述多模式著陸輔助接收器包括一體 化的監(jiān)測裝置，其監(jiān)測與混合位置有關(guān)的性能參數(shù)，該混合位置由所述 慣性參照系統(tǒng)提供，而且該監(jiān)測裝置把該監(jiān)測的結(jié)果(一般經(jīng)由把這些 結(jié)果加強的制導(dǎo)裝置)發(fā)送到觀察裝置，該觀察裝置能夠把這些結(jié)果呈 現(xiàn)給飛行器的駕駛員。因此，根據(jù)這樣提供的有效性能(特別是垂直的 性能)，駕駛員被警告飛行器實施(或不實施)具有APV類型的垂直 制導(dǎo)的接近的能力。在這種情況下，優(yōu)選地，所述監(jiān)測裝置能發(fā)出分別與下述情形有關(guān) 的結(jié)果-預(yù)定的第一性能等級(或性能級別)APV2,與采用垂直制導(dǎo)的 所述接近有關(guān)，由飛行器保持；-所述第 一性能等級APV2不由飛行器保持，而不太嚴(yán)格的第二性 能等級(或性能級別)APV1,也與采用垂直制導(dǎo)的所述接近有關(guān)，由 飛行器保持；-所述第二性能等級APV1不由飛行器保持，但仍然可以繼續(xù)該接 近；以及-性能等級不足以繼續(xù)該接近。另外，在一個特別的實施例中，在所述接近軸被捕獲之前，所述飛 行管理系統(tǒng)確定對應(yīng)于飛行器的位置的輔助位置，根據(jù)本發(fā)明的輔助接 近的所述設(shè)備以標(biāo)準(zhǔn)方式使用該輔助位置來制導(dǎo)飛行器。因此，在接近 軸,皮捕獲之前，以標(biāo)準(zhǔn)方式，也就是說，借助于由飛4亍管理系統(tǒng)計算的 位置實施飛行器的制導(dǎo)。至于由慣性參照系統(tǒng)確定的混合位置，其從開 始接近軸的捕獲起就被計入。與這個位置有關(guān)的特別是垂直的性能等 級，必須允許符合前述的性能級別APV1或APV2，使得允許實施具有 APV類型的垂直制導(dǎo)的接近。附圖
的單一圖示將闡明本發(fā)明可被實施的方式。該單一圖示是根據(jù) 本發(fā)明的用于輔助接近的設(shè)備的示意圖。在著陸跑道上以著陸為目的的接近機場時，根據(jù)本發(fā)明且示意地表 示在圖示中的設(shè)備l被用來輔助飛行器(未表示)，特別是飛機。更確 切地it，所述i殳備1浮皮用來至少在具有已知的APV ("具有垂直制導(dǎo) 的接近")類型的垂直制導(dǎo)的接近時輔助飛行器。這種APV接近(與 按照接近軸的接近有關(guān))處于精確接近和非精確接近的中間。此外，這 樣的APV接近已知具有兩個不同的預(yù)定的性能級別APV1和APV2。 與這兩個性能級別APV1和APV2相關(guān)的決斷高度介于精確接近的決斷 高度和非精確接近的決斷高度之間。作為說明，關(guān)于水平導(dǎo)航精度(95 % ),其要求是-220米，用于非精確接近；-16米，用于性能級別APV1;-16米，用于性能級別APV2;以及-16米，用于精確接近。此外，關(guān)于垂直導(dǎo)航精度(95% ),其要求是-不適用于非精確接近(沒有垂直導(dǎo)航精度要求)； -20米，用于性能級別APV1; -8米，用于性能級別APV2;以及 -4至6米，用于精確接近。 根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備l包括-優(yōu)選FMS("飛行管理系統(tǒng)")類型的飛行管理系統(tǒng)2，其以標(biāo) 準(zhǔn)方式確定接近軸，沿著該接近軸實施接近。在標(biāo)準(zhǔn)方式中，在接近階 段時，飛行器首先被制導(dǎo)，以便捕獲該接近軸，也就是接合該接近軸， 然后，飛4于器一捕獲該接近軸，其就遵循該接近軸直到著陸；-例如ADIRS("航空數(shù)據(jù)慣性參照系統(tǒng)")類型的慣性參照系統(tǒng) 3,其以標(biāo)準(zhǔn)方式制定慣性位置數(shù)據(jù)，此外還接收用于飛行器的如下所 述的位置數(shù)據(jù)，而且借助于接收的位置數(shù)據(jù)和制定的慣性位置數(shù)據(jù)，確 定被稱為混合位置的飛行器的位置。在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，使用"混合 位置"，因為飛行器的位置以不同類型的數(shù)據(jù)(位置數(shù)據(jù)，慣性位置數(shù) 據(jù))為基礎(chǔ)來確定(以標(biāo)準(zhǔn)方式)；-優(yōu)選MMR("多模式接收器")類型的多模式著陸輔助接收器 4，其經(jīng)由連線5連接到所述飛行管理系統(tǒng)2，而且經(jīng)由連線6連接到所 述慣性參照系統(tǒng)3,其接收分別與所述系統(tǒng)2和3的所述接近軸和所述 混合位置有關(guān)的信息，而且其以標(biāo)準(zhǔn)方式從那些信息中推導(dǎo)出可能的側(cè) 向和垂直角偏差；以及-制導(dǎo)系統(tǒng)7，如下所述其接收由所述多;^莫式著陸輔助接收器4 確定的所述側(cè)向和垂直角偏差，而且使用這些偏差以用于飛行器的制 導(dǎo)，所述接近軸一被捕獲就進行這些操作。根據(jù)本發(fā)明的用于輔助接近的所述設(shè)備1因此是自主的(前述 ABAS類型的)，因為用來允許采用垂直制導(dǎo)的接近(APV接近)的裝 置全都設(shè)置在飛行器上。此外，根據(jù)本發(fā)明，在沿著以著陸為目的的所述接近軸的飛行器的 制導(dǎo)時，例如FMS ("飛行管理系統(tǒng)")類型的飛行管理系統(tǒng)2被設(shè) 置在制導(dǎo)環(huán)路之外。這具有若干優(yōu)點而且特別允許-獲得飛行器的位置，該位置比由所述飛行管理系統(tǒng)2以標(biāo)準(zhǔn)方式 獲得的位置更精確且更完整，因為在位置/制導(dǎo)環(huán)路中僅僅使用高改進水 平的系統(tǒng)(慣性參照系統(tǒng)3，多模式著陸輔助接收器4，制導(dǎo)系統(tǒng)7)，對于飛行管理系統(tǒng)2來說并不是如此；-減少在導(dǎo)航/制導(dǎo)環(huán)路中由于定位信息的傳送而產(chǎn)生的潛伏時間；以及-提高垂直精度和完整性。在一個特別的實施例中，所述飛行管理系統(tǒng)2確定對應(yīng)于飛行器的 位置的輔助位置，而且在所述接近軸被捕獲之前，根據(jù)本發(fā)明的用于輔 助接近的所述設(shè)備1以標(biāo)準(zhǔn)方式使用該輔助位置來制導(dǎo)飛行器。因此， 在接近軸^皮捕獲之前，以標(biāo)準(zhǔn)方式，也就是借助于由飛4亍管理系統(tǒng)2計 算的位置實施飛行器的制導(dǎo)。至于由慣性參照系統(tǒng)3確定的混合位置， 其從開始接近軸的捕獲起就被計入。與這個位置有關(guān)的(特別是垂直的) 性能等級，必須允許符合前述的性能級別APV1或APV2,容許實施具 有APV類型的垂直制導(dǎo)的接近。應(yīng)當(dāng)指出，所述多模式著陸輔助接收器4在標(biāo)準(zhǔn)方式中包括-至少一個例如ILS、 MLS或GLS類型的第一橫向邊緣函數(shù)，使得 能夠?qū)嵤┚_接近；以及-例如FLS( "FMS著陸系統(tǒng)")類型的橫向邊緣函數(shù)，使得能夠 實施非精確接近。因此，所述多模式著陸輔助接收器4能夠允許實施任何類型的接近 (精確，非精確，APV)。另外，在一個特別的實施例中，所述制導(dǎo)系統(tǒng)7可包括-裝置8，例如自動駕駛儀，其經(jīng)由連線9連接到所述接收器4, 而且通過計入從所述接收器4接收的側(cè)向和垂直角偏差，該裝置被形成 使得自動地制導(dǎo)飛行器；以及-至少一個觀察裝置10,其經(jīng)由連線11連接到所述接收器4,而 且能夠在至少一個觀察屏12上顯示與所述側(cè)向和垂直角偏差(以及與 所述偏差有關(guān)的制導(dǎo)指示)有關(guān)的信息，該觀察屏安裝在飛行器的駕駛 艙內(nèi)。因此，駕駛員能夠確定這些偏差而且可能實施手動制導(dǎo)以使這些 偏差歸零。這個觀察裝置IO可特別是EIS ("電子儀表系統(tǒng)")類型的 顯示裝置或FWS("飛行警告系統(tǒng)")類型的飛行警報系統(tǒng)。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1允許在自動制導(dǎo)(裝置8)和手動制導(dǎo) (觀察裝置10)時提供輔助。另外，在一個特別的實施例中，所述設(shè)備1還包括接收器13:-與標(biāo)準(zhǔn)的基于衛(wèi)星的例如GPS或其他類型的定位系統(tǒng)相配合； -經(jīng)由連線14連接到天線15,該天線例如安裝在飛行器的頂部； -直接集成到所述多模式著陸輔助接收器4中；以及 -借助于從天線15接收的信號，以標(biāo)準(zhǔn)方式制定用于飛行器的所述位置數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)此后經(jīng)由連線16被至少傳送到所述慣性參照系統(tǒng)3。在一個優(yōu)選的實施例中，例如ADIRU("航空數(shù)據(jù)/慣性參照單元") 類型的所述慣性參照系統(tǒng)3使用標(biāo)準(zhǔn)的"精確-AIME"類型的混合化 算法確定飛行器的當(dāng)前混合位置。這種"精確-AIME"算法特別精確 (一般水平地土6米，且垂直地土9米)且非常有效。這樣的使用使得 能夠增加本發(fā)明的用于輔助接近的設(shè)備1的精度。此外，在一個特別的實施例中，所述多模式著陸輔助接收器4還包 括一體化的監(jiān)測裝置17。該監(jiān)測裝置17監(jiān)測與混合位置有關(guān)的性能參 數(shù)，該混合位置由所述慣性參照系統(tǒng)3提供。監(jiān)測的結(jié)果被傳送到觀察 裝置(例如觀察裝置10),該觀察裝置能夠把這些結(jié)果呈現(xiàn)給飛行器的 駕駛員。應(yīng)當(dāng)指出多模式著陸輔助接收器4的監(jiān)測裝置17不是把其 監(jiān)測的結(jié)果直接傳送到觀察裝置，而是傳送到加強這些結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)制導(dǎo) 裝置，然后把這些結(jié)果發(fā)送到所述觀察裝置。因此，根據(jù)這樣提供的有 效性能等級(特別是垂直的)，駕駛員被警告實施(或不實施)APV類 型的垂直制導(dǎo)的接近的飛行器的能力。在這種情況下，優(yōu)選地，所述監(jiān)測裝置17能提供分別與下列情形 有關(guān)的結(jié)果-預(yù)定的性能等級(或性能級別)APV2,與采用垂直制導(dǎo)APV的 所述接近有關(guān)，由飛行器保持；-所述性能等級APV2不再由飛行器保持，而不太嚴(yán)格的性能等級 (或性能級別)APVl,也與采用垂直制導(dǎo)APV的所述接近有關(guān)，由飛 行器保持；-所述性能等級APVI不再由飛行器保持，但仍然可以繼續(xù)該接近；以及-性能等級不足以繼續(xù)該接近。
權(quán)利要求
1.一種用于輔助接近的設(shè)備，該設(shè)備安裝在飛行器上，而且被用來至少在根據(jù)接近軸的具有垂直制導(dǎo)的接近時輔助所述飛行器，所述設(shè)備(1)包括制導(dǎo)系統(tǒng)(7)，該制導(dǎo)系統(tǒng)接收側(cè)向和垂直偏差，而且使用這些偏差以用于飛行器的制導(dǎo)，其特征在于該設(shè)備還包括-飛行管理系統(tǒng)(2)，其確定所述接近軸；-慣性參照系統(tǒng)(3)，其制定慣性位置數(shù)據(jù)，接收用于飛行器的位置數(shù)據(jù)，而且借助于所述接收的位置數(shù)據(jù)和所述制定的慣性位置數(shù)據(jù)，確定飛行器的混合位置；以及一多模式著陸輔助接收器(4)，其被連接到所述飛行管理系統(tǒng)(2)和所述慣性參照系統(tǒng)(3)，接收與所述接近軸和所述混合位置有關(guān)的信息，至少所述接近軸一被捕獲，就從那些信息中推導(dǎo)出側(cè)向和垂直角偏差，而且把這些角偏差傳送到所述制導(dǎo)系統(tǒng)(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述制導(dǎo)系統(tǒng)(7) 包括裝置(8),用于通過計入所述側(cè)向和垂直角偏差自動地制導(dǎo)飛行 器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項所述的設(shè)備，其特征在于所述 制導(dǎo)系統(tǒng)(7)包括至少一個觀察裝置(10),用于在至少一個觀察屏(12)上顯示所述側(cè)向和垂直角偏差以及與所述偏差有關(guān)的制導(dǎo)指示， 這些角偏差產(chǎn)生于所述多模式著陸輔助接收器(4)。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備 還包括接收器(13),該接收器與由衛(wèi)星定位的系統(tǒng)相配合，集成在所 述多模式著陸輔助接收器(4)中，而且制定飛行器的位置數(shù)據(jù)，該位 置數(shù)據(jù)此后被至少傳送到所述慣性參照系統(tǒng)(3)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于所述多 模式著陸輔助接收器(4)包括一體化的監(jiān)測裝置(17),該監(jiān)測裝置 監(jiān)測與混合位置有關(guān)的性能參數(shù)，該混合位置由所述慣性參照系統(tǒng)(3) 提供，監(jiān)測的結(jié)果被傳送到觀察裝置，該觀察裝置能夠把這些結(jié)果呈現(xiàn) 給飛行器的駕駛員。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述監(jiān)測裝置(17) 能發(fā)出分別與下列情形有關(guān)的結(jié)果-預(yù)定的第一性能等級APV2,與采用垂直制導(dǎo)的所述接近有關(guān)，由飛行器保持；-所述第一個性能等級APV2不由飛行器保持，而不太嚴(yán)格的第二 個性能等級APVl,也與采用垂直制導(dǎo)的所述接近有關(guān)，由飛行器保持；-所述第二個性能等級APVl不由飛行器保持，但仍然可以繼續(xù)該 接近；以及-性能等級不足以繼續(xù)該接近。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于所述飛 行管理系統(tǒng)(2)，在所述接近軸被捕獲之前確定對應(yīng)于飛行器的位置 的輔助位置，輔助接近的所述設(shè)備(1 )使用該輔助位置來制導(dǎo)飛行器。
8. —種飛行器，其特征在于其包括在權(quán)利要求1至7中任一項 權(quán)利要求所述輔助接近設(shè)備(1 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輔助接近的設(shè)備(1)，包括飛行管理系統(tǒng)(2)，其確定接近路線；慣性參照系統(tǒng)(3)，其準(zhǔn)備慣性位置數(shù)據(jù)，接收飛行器的位置數(shù)據(jù)，而且確定所述飛行器的混合位置；輔助著陸的多模式接收器(4)，其接收涉及所述接近路線和所述混合位置的數(shù)據(jù)，而且至少在所述接近軸被捕獲時，從那些數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出側(cè)向和垂直角偏差；以及制導(dǎo)系統(tǒng)(7)，其接收所述側(cè)向和垂直角偏差，而且至少在所述接近路線被捕獲時，使用該角偏差來制導(dǎo)飛行器。
文檔編號G01C21/00GK101218485SQ200680025193
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者A·奧特, C·奧徹, G·奧爾特特, L·梅斯, M·巴茨, P·勞奎特 申請人:法國空中巴士公司