一種多模式上傳體制的航空地面著陸系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空地面著陸系統(tǒng)及其控制方法，特別是涉及一種適用于多模式上傳體制的航空地面著陸系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在我國(guó)軍用和民用航空中使用的著陸系統(tǒng)主要有四種:儀表著陸系統(tǒng)(ILS)、微波著陸系統(tǒng)(MLS)、俄制分米波儀表著陸系統(tǒng)和精密進(jìn)近雷達(dá)(PAR)。其中，ILS是國(guó)際民航組織確定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)著陸系統(tǒng)，我國(guó)民航機(jī)場(chǎng)都裝有ILS，民航飛機(jī)基本都裝有其機(jī)載設(shè)備，但民航?jīng)]有裝備、也沒(méi)有發(fā)展MLS和PAR的計(jì)劃。至于軍用機(jī)場(chǎng)，幾乎都裝有PAR，ILS只裝在軍民兩用機(jī)場(chǎng)和部分固定機(jī)場(chǎng)，俄制分米波儀表著陸地面設(shè)備只裝配在蘇式飛機(jī)起降機(jī)，MLS地面設(shè)備主要裝在重要機(jī)場(chǎng)；此外，保障多機(jī)種的機(jī)場(chǎng)還采用同場(chǎng)共址的方式裝備有ILS、MLS或俄制分米波儀表著陸設(shè)備等兩種或多種著陸系統(tǒng)。
[0003]此外，我國(guó)的通用航空已經(jīng)開(kāi)始在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，目前國(guó)內(nèi)已有多地紛紛建立通用航空產(chǎn)業(yè)園區(qū)，搶占通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇，因此通用航空的發(fā)展對(duì)小型機(jī)場(chǎng)、臨時(shí)機(jī)場(chǎng)的需求是很大的。而按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于樞紐和干線機(jī)場(chǎng)，機(jī)場(chǎng)精密進(jìn)近著陸設(shè)備都應(yīng)該配備ILS，但支線機(jī)場(chǎng)、小型機(jī)場(chǎng)、臨時(shí)機(jī)場(chǎng)則沒(méi)有要求。
[0004]綜上，無(wú)論是民用機(jī)場(chǎng)還是軍用機(jī)場(chǎng)還是通航機(jī)場(chǎng)，安裝單一著陸系統(tǒng)都對(duì)保障著陸的機(jī)種有較大的限制，不僅限制了飛機(jī)的活動(dòng)范圍，而且也限制了執(zhí)行抗震救災(zāi)、搜救等臨時(shí)性緊急任務(wù)飛機(jī)的起降；與此同時(shí)，如果在機(jī)場(chǎng)同時(shí)安裝ILS、MLS、PAR等多種設(shè)備，那么不僅安裝成本高，而且多種設(shè)備共址安裝還將帶來(lái)電磁兼容、引導(dǎo)程序更改等諸多問(wèn)題。因此，需要開(kāi)發(fā)一種可動(dòng)態(tài)配置的地面著陸引導(dǎo)系統(tǒng)，以解決我國(guó)飛機(jī)著陸體制種類多、互不兼容的問(wèn)題。
[0005]根據(jù)我國(guó)軍民用飛機(jī)著陸引導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用情況看，現(xiàn)行著陸體制種類多、互不兼容。民用機(jī)場(chǎng)只能保障裝有ILS機(jī)載接收機(jī)的飛機(jī)著陸，不能保障軍用飛機(jī)實(shí)施精密進(jìn)場(chǎng)著陸；而軍用機(jī)場(chǎng)，由于歷史的原因，不同年代發(fā)展的飛機(jī)機(jī)載設(shè)備也不盡相同，種類多，互不兼容。而軍民用機(jī)場(chǎng)共享精密進(jìn)近著陸資源難度就更大。目前我國(guó)多體制著陸系統(tǒng)并存，在使用中面臨的主要問(wèn)題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1、在同一機(jī)場(chǎng)安裝多個(gè)著陸系統(tǒng)成本高、架設(shè)困難。
[0006]ILS、俄制分米波儀表著陸、MLS、PAR四種互不兼容的系統(tǒng)，各自只能分別保障安裝有相應(yīng)機(jī)載設(shè)備的飛機(jī)。由于著陸對(duì)于飛行安全的極端重要性，為了能夠同場(chǎng)引導(dǎo)多種飛機(jī)，目前有的機(jī)場(chǎng)采用同一機(jī)場(chǎng)同時(shí)安裝兩種以上著陸設(shè)備的方案，實(shí)行多種系統(tǒng)并行使用，而各系統(tǒng)間相對(duì)獨(dú)立，這種配置方式不能共享導(dǎo)航平臺(tái)，造成了資源的浪費(fèi)，也增添了地面和機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性。
[0007]2、不同機(jī)型機(jī)載著陸設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一由于ILS、俄制分米波儀表著陸、MLS分別是在不同時(shí)期發(fā)展的著陸系統(tǒng)，因此不同的飛機(jī)配備的機(jī)載設(shè)備也不一樣且工作體制單一。此外，飛機(jī)機(jī)載設(shè)備與機(jī)場(chǎng)地面設(shè)備不配套，俄式飛機(jī)只能使用俄制著陸系統(tǒng)，在沒(méi)有俄制導(dǎo)航設(shè)備的機(jī)場(chǎng)，無(wú)法正常起降。ILS和MLS也只是在部分機(jī)場(chǎng)和部分飛機(jī)上安裝，大部分機(jī)場(chǎng)和飛機(jī)上都沒(méi)有安裝相應(yīng)的地面或機(jī)載設(shè)備，所以出現(xiàn)了這種情況:安裝有機(jī)載設(shè)備的少數(shù)飛機(jī)在大部分機(jī)場(chǎng)起降由于沒(méi)有相應(yīng)地面導(dǎo)航設(shè)備，只能在簡(jiǎn)單氣象條件下起降，限制了飛機(jī)的可飛行時(shí)間和活動(dòng)范圍；或使用著陸雷達(dá)進(jìn)行引導(dǎo)，從而導(dǎo)致效率低，駕駛員被動(dòng)。
[0008]在國(guó)外，除上述的ILS、俄制分米波儀表著陸、MLS、PAR之外，美國(guó)ANPC公司于1991年還設(shè)計(jì)研發(fā)了應(yīng)答著陸系統(tǒng)(Transponder Landing System，TLS)。TLS是以應(yīng)答機(jī)為基礎(chǔ)的I類精密進(jìn)近導(dǎo)航系統(tǒng)，可大大提高機(jī)場(chǎng)和航站的可用性，尤其適用于自然條件較惡劣的民用機(jī)場(chǎng)和臨時(shí)移動(dòng)機(jī)場(chǎng)。典型的TLS集ILS、DME、指點(diǎn)標(biāo)功能、進(jìn)近雷達(dá)功能、調(diào)度雷達(dá)功能及場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)的功能于一身。TLS通過(guò)借助每架飛機(jī)上必裝的應(yīng)答機(jī)進(jìn)行工作，可有效解決工作體制不統(tǒng)一的問(wèn)題，但其在上傳引導(dǎo)信息時(shí)還是要借助于ILS的機(jī)載設(shè)備，因此其應(yīng)用還是具有一定的局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠過(guò)動(dòng)態(tài)、靈活配置的以應(yīng)答著陸系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用多模式上傳體制的地面著陸系統(tǒng)及其控制方法。
[0010]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種多模式上傳體制的航空地面著陸系統(tǒng)，其特征在于:包括測(cè)量分系統(tǒng)、管控分系統(tǒng)和上傳分系統(tǒng)；所述測(cè)量分系統(tǒng)用于計(jì)算飛機(jī)當(dāng)前位置相對(duì)于期望進(jìn)場(chǎng)路徑的偏差值，并形成引導(dǎo)信息；所述管控分系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)口分別與測(cè)量分系統(tǒng)和上傳分系統(tǒng)通信進(jìn)行，調(diào)度上傳分系統(tǒng)，激活與該機(jī)載設(shè)備相匹配的上傳模塊，完成引導(dǎo)信息上傳到目標(biāo)飛機(jī)；
所述測(cè)量分系統(tǒng)為應(yīng)答式測(cè)量分系統(tǒng)，通過(guò)發(fā)送詢問(wèn)信號(hào)觸發(fā)飛機(jī)進(jìn)行應(yīng)答來(lái)確定目標(biāo)飛機(jī)的空間位置；
所述上傳分系統(tǒng)包括，用于完成PAR模式引導(dǎo)信息上傳的PAR上傳模塊，用于完成ILS模式引導(dǎo)信息上傳的ILS上傳模塊，用于完成分米波模式引導(dǎo)信息上傳的分米波上傳模塊，以及用于完成MLS模式引導(dǎo)信息上傳的MLS上傳模塊。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述測(cè)量分系統(tǒng)包括詢問(wèn)信號(hào)發(fā)送模塊、應(yīng)答信號(hào)接收模塊、空間位置計(jì)算模塊和引導(dǎo)信息生成模塊。
[0012]作為優(yōu)選，所述上傳分系統(tǒng)還包括用于完成綜合數(shù)據(jù)鏈I型模式引導(dǎo)信息上傳的綜合數(shù)據(jù)鏈I型上傳模塊。
[0013]作為優(yōu)選，所述上傳分系統(tǒng)還包括用于完成S模式數(shù)據(jù)鏈模式引導(dǎo)信息上傳的S模式數(shù)據(jù)鏈上傳模塊。
[0014]作為優(yōu)選，所述管控分系統(tǒng)包括管控處理主機(jī)、操控臺(tái)、顯控臺(tái)及接口控制模塊；所述接口控制模塊用于滿足現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸。
[0015]基于上述多模式上傳體制的航空地面著陸系統(tǒng)的控制方法，具體方法步驟為: 步驟一、測(cè)量分系統(tǒng)發(fā)送詢問(wèn)信號(hào)觸發(fā)飛機(jī)進(jìn)行應(yīng)答；
步驟二、測(cè)量分系統(tǒng)方位角傳感器和高度角傳感器根據(jù)接收到的應(yīng)答信號(hào)分別計(jì)算出飛機(jī)的航向角、仰角和距離，從而確定目標(biāo)飛機(jī)相對(duì)于地面天線的空間位置；
步驟三、測(cè)量分系統(tǒng)結(jié)合預(yù)先規(guī)劃的航道，計(jì)算出目標(biāo)飛機(jī)當(dāng)前位置相對(duì)于期望進(jìn)場(chǎng)路徑的偏差值，并形成引導(dǎo)信息；
步驟四、管控分系統(tǒng)通過(guò)進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)的機(jī)載設(shè)備的配置情況，調(diào)度上傳分系統(tǒng)激活與該機(jī)載設(shè)備相匹配的上傳模塊，完成引導(dǎo)信息的上傳；
上傳分系統(tǒng)的，PAR上傳模塊基于飛機(jī)位置和偏離理想著陸航線的偏差信息，引導(dǎo)員觀測(cè)管控分系統(tǒng)顯示器給出的飛機(jī)位置和偏離下滑航道數(shù)據(jù)，利用超短波電臺(tái)，以話音方式引導(dǎo)飛行員完成著陸；ILS上傳模塊基于飛機(jī)位置和偏離理想著陸航線的偏差信息，以ILS信號(hào)格式上傳航向、下滑和指點(diǎn)信標(biāo)信號(hào)，引導(dǎo)飛行員按ILS著陸程序完成著陸；分米波上傳模塊基于飛機(jī)位置和偏離理想著陸航線的偏差信息，以分米波儀表著陸信號(hào)格式上傳航向、下滑和測(cè)距信號(hào)，引導(dǎo)飛行員按分米波儀表著陸程序完成著陸；MLS上傳模塊基于飛機(jī)位置和偏離理想著陸航線的偏差信息，以MLS信號(hào)格式上傳方位、仰角和距離信息，引導(dǎo)飛行員按MLS著陸程序完成著陸。
[0016]作為優(yōu)選，所述方法還包括:測(cè)量分系統(tǒng)向方位角傳感器和高度角傳感器發(fā)送一個(gè)脈沖，提供校驗(yàn)基準(zhǔn)值，解決測(cè)量裝置工作中的微小誤差，并設(shè)置校驗(yàn)門限值，以檢測(cè)測(cè)量裝置是否超出門限值。
[0017]作為優(yōu)選，所述方法還包括:上傳分系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)鏈I型上傳模塊，基于測(cè)得的飛機(jī)位置和偏離下滑航道數(shù)據(jù)，在機(jī)載綜合顯示器上模擬雙針顯示，引導(dǎo)飛行員完成著陸。
[0018]作為優(yōu)選，所述方法還包括:在所述步驟三中采用偏移進(jìn)近方法避開(kāi)人口眾多的敏感區(qū)，形成引導(dǎo)信息。
[0019]作為優(yōu)選，所述方法還包括:在所述步驟三中采用數(shù)字和閉合環(huán)路方法用以校正地形地物的影響對(duì)無(wú)線電頻率的干擾，形成引導(dǎo)信息。
[0020]作為優(yōu)選，所述管控分系統(tǒng)的具體工作方法步驟為:
(1)系統(tǒng)初始化，包括軟件引導(dǎo)界面的刷新，初始值設(shè)定，方