浅谈民用机场精密进近坡度指示系统的定位设计

本文提出了在民用机场精密进近坡度指示系统的定位设计中一种新的解决方案,该方案基于平面几何解析的方法。

基于国产GBAS的咸阳机场CAT II/III精密进近引导飞行试验

卫星导航地基增强系统(Ground Based Augmentation System,GBAS),可以提高卫星导航的精度、完好性、连续性和可用性,使飞机在复杂天气和恶劣环境下依然能够实现安全、高效的进近和着陆,满足民航精密进近和着陆引导等高精度导航需求.目前GBAS一类精密进近(CAT I)服务水平已经完成验证和应用,但是其定位精度等服务水平仍不能完全满足民航需求.GBAS二类/三类精密进近(CAT II/III)具有更好的服务水平,其技术和应用仍在开发验证中.为了提高民航运行效率和安全,急需开展基于CAT II/III与CAT III的飞行校验活动.当前GBAS主要采用基于单频GPS的工作模式,在系统可用性、安全性和自主性方面非常受限,因此需要开发自主可控的兼容北斗的GBAS系统.本文设计了飞行校验方案,使用自主研制的国产GBAS设备,设计了飞行校验方案,在西安咸阳机场完成了CAT II/III盲降精密进近着陆引导的GBAS飞行校验.试验结果表明:兼容北斗的国产GBAS具备支持CAT II/III精密进近的能力,并且其性能远超传统仪表着陆系统(instrument landing system,ILS).这一成果的取得为我国航空运输的安全性提供了有力保障.

精密进近阶段的多系统GNSS组合RAIM可用性算法及分析

给出了多系统全球卫星导航系统(GNSS)组合接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)可用性计算方法,在此基础上利用GPS、GLONASS实测数据与BDS、Galileo全星座仿真数据,分析了BDS、GPS、GLONASS和Galileo不同组合在精密进近阶段的RAIM可用性。通过试验分析发现,BDS的5颗地球同步轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星对亚洲、非洲和欧洲大部分地区的RAIM可用性有很大的贡献。这些地区站星间几何观测结构得到改善,使得RAIM可用性相对于其他地区有很大幅度的提升。在亚太地区APV-I阶段单系统导航情况下,北斗导航系统RAIM可用性达到99.5%,高于其他三个导航系统。在精密进近阶段(APV-I、APV-II和CAT-I),BDS与其他导航系统(GPS、GLONASS和Galileo)的组合导航可以满足全球大部分区域的RAIM可用性需求,大多可达到100%。

飞行模拟机精密进近航道指示器仿真设计

针对飞行模拟机视景系统助航灯光模块,提出了基于光点的可变颜色灯光仿真实现方法,对精密进近航道指示器进行模拟;深入分析了仿真平台的帧循环机制,完成了仿真坐标轴系与观察坐标轴系之间的转换,进而提出了采用位置补偿降低该机制带来的时间滞后。将其应用于飞行仿真实验平台,在实时性和逼真程度上,取得了预期的效果。

基于联合精密进近着陆系统(JPALS)技术研究

本文介绍由美国国防部(DOD)立项,能够满足未来"支持作战的精密进近与着陆系统"的联合精密进近与着陆系统(JPALS),分析了该系统在国外的发展概况。

新型精密进近航道指示方法研究

针对现有目视进近下滑坡度指示系统存在的问题和缺陷,研究了一种新型精密进近航道指示方法。该方法仅用三台灯具,黄、绿、红三种颜色就能为进近中的飞行员提供太高、较高、稍高、正对、稍低、较低、太低七种目视进近坡度指示信号。该方法比现行的进近坡度指示系统更有利于飞行员快速判别和调整飞机的进近姿态,可以显著提高飞机着陆准确率,保证飞机进近和着陆安全。

面向精密进近运行需求的GLS接收机性能评估

作为新一代精密进近着陆系统,卫星着陆系统(GLS)有着传统着陆方式无法比拟的优势.对GLS系统的性能评估有助于分析飞行品质和GLS机载产品适航认证,也可推动我国北斗系统在民航中的应用.在对GLS机载子系统架构、精密进近运行中性能参数关系与需求的分析基础上,提出了一种GLS接收机的性能评估方案,研究和设计关键所需导航性能参数的评估算法,开发了面向精密进近运行需求的GLS接收机性能评估系统.使用实际GLS进行着陆的飞机航迹数据的评估结果表明,本文的性能评估方案和系统是切实可行的.

支线机场GNSS非精密进近的成本/效益分析法

全球导航卫星系统 (GNSS)是当今民航导航技术发展的应用趋势。针对中小支线机场 ,给出GNSS仪表非精密进近与传统陆基导航设施下的仪表非精密进近的成本 /效益分析方法。详细讨论了GNSS非精密进近的投资建设成本及其相对于传统陆基导航设施下的仪表非精密进近程序的经济效益增长值的计算方法。

基于GBAS的飞机精密进近性能分析

精密进近着陆是整个航空飞行中的关键阶段,地基增强系统(GBAS)能够为航空导航提供实时和可靠的高精度定位服务。为了提高GBAS Ⅲ类(CAT Ⅲ)精密进近导航性能,建立了GBAS精密进近仿真模型,设计了GBAS载波相位平滑伪距以及差分修正算法,评估了双频全球导航卫星系统(GNSS)和GBAS算法在精密进近过程中的精度。仿真结果表明,与双频GNSS算法相比,GBAS算法可有效降低定位误差,满足CAT Ⅲ精密进近的精度要求。

组合精密进近着陆技术研究

介绍了目前四种传统的精密进近着陆系统的功能及特点,并在分析惯性导航设备、气压高度计、无线电高度表等辅助着陆信息的基础上,提出了一种新的组合精密进近着陆引导模式处理架构,通过模式管理配置既可以使用单一手段的精密进近着陆模式,又可以包含基于惯导、高度表辅助的增强精密进近着陆模式,着陆引导方式也更加灵活、高效,并能够获得更加精确、连续、可靠的着陆引导信息。

面向精密进近的RAIM故障检测算法研究

全球导航卫星系统采用接收机自主完好性监测RAIM来保障安全性能,然而RAIM的可用性不足限制了卫星导航系统在精密进近阶段的应用,针对该现状,并结合RAIM算法难以检测微小故障的问题,提出了一种基于加权累加的改进奇偶矢量RAIM算法,通过提升RAIM故障检测性能,全面增强卫星导航系统性能。仿真结果表明,累加历元数为10的改进算法能够明显提升对于微小故障的检测率,并且保持了奇偶矢量法对于突变故障的灵敏度,在单故障以及可见星充足条件下,该算法显著缩减了故障检测以及告警时间,能够满足LPV-200中的精度以及告警限值要求,提升了RAIM在精密进近阶段的可用性。

CNI集成JPALS能力的进展及展望

卫星导航着陆是下一代精密着陆技术的趋势,其在通信导航识别系统(CNI)中的集成也成为了重要的研究内容。综述了联合精密进近着陆系统(JPALS)的原理与系统结构,分析了国内当前卫星导航着陆技术的研究现状及工程技术基础,在此基础上提出了坚持当前综合化CNI框架下,从JPALS需求论证、系统设计、可扩展性等方面提出了集成JPALS能力的初步工程设想。

非精密进近时保证安全飞行的几个因素

仅在1989年发生的五起重大事故中,就包括有非精密进近中发生的飞机在可操纵条件下的撞地事故。没有人能肯定还有多少类似的事故征候发生。有些措施通过使用最窄的航道或在最后时间采取机动飞行来避让地形。事实上非精密进近是真正能够有效地检验驾驶舱资源管理水平和机组的飞行技术水平的飞行活动。

海基精密进近完好性监测体系与算法

基于GNSS的飞机精密进近着陆系统，除了要提供高精度的导航信息，还必须具有很高的完好性。海基精密进近对完好性有更严格的要求。本文研究了海基精密进近完好性监测的体系结构和处理流程，基于各异常监测模块和执行逻辑功能模型，对比分析了各模块对完好性监测的影响，给出了机载端保护限值计算方法。通过分析进一步完善了海基完好性监测的体系架构，展望了其应用前景。

乌鲁木齐机场GNSS地基增强I类精密进近研究与实现

2019年民航局发布《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》,推动北斗卫星导航系统民航应用。为研究融合北斗卫星的地基增强系统(GBAS)新技术在乌鲁木齐“智慧机场”的应用,对GBAS的发展研究现状进行了说明,论证了乌鲁木齐机场GBAS建设的必要性和可行性,在此基础上完成了GBAS技术方案,满足GNSS地基增强I类精密进近的技术需求,为后续乌鲁木齐机场GBAS的相关建设提供了重要的理论依据。

广州机场02L跑道ILS五边进近研究分析

仪表着陆系统ILS由地面的航向信标台、下滑信标台、指点标台及相应的机场灯光系统组成,机载接收设备接收地面设备的信号,通过比幅的原理确定理想下滑道,并由指示仪表直观的指示出飞机相对理想下滑道的航迹和高度偏差,从而引导飞机下滑至决断高,转为目视进近由飞行员操纵飞机安全着陆。本文首先简要介绍了ILS仪表着陆系统及其程序实施方法,结合仪表指示,说明了五边进近的相关问题。

新型精密进近航道指示系统（MPAPI）研究

针对现有目视进近下滑坡度指示系统存在的问题和缺陷，研究开发了新型精密进近航道指示系统（MPAPI）。MPAPI系统仪用三台灯具，黄、绿、红三种颜色就能为进近中的飞行员提供太高、较高、稍高、正对、稍低、较低、太低七种目视进近坡度指示信号。该系统比现行的进近坡度指示系统更有利于飞行员快速判别和调整飞机的进近姿态，可以显著提高飞机着陆准确率。保证飞行训练质量和飞机安全。

地基增强系统发展及应用

从GNSS定位原理出发,总结了GNSS定位误差的来源,并以GPS为例介绍了WAAS、LAAS、JPALS、CORS、伪卫星、LOCATA等几种增强系统及独立定位系统,指出了各个系统的优缺点和仍需解决的问题以及系统的应用领域,为北斗的地基增强系统建设提供参考。

基于准载波相位差分技术的地基增强系统机载定位精度性能研究

地基增强系统(ground-based augmentation systems,GBAS)中机载导航定位精度和精度可靠性关系到飞机和人员的生命财产安全。因此,提出了在GBAS中使用以准载波相位差分技术(real-time kinematic,RTK)为差分方式减小潜在误差影响的方法。RTK利用了参考站和移动站之间观测误差的空间相关性,通过差分的方式消除了移动站观测数据中的大部分误差。与传统的差分方式相比,RTK具有更大的技术优势。通过实验验证和数据仿真结果表明:该方案的单频准RTK可实现分米级甚至厘米的高精度定位,能够为飞机的进近提供精密和稳定的导航数据,同时为机场实现GBAS CAT Ⅱ/Ⅲ类精密进近服务起到积极地促进作用。

MSAS系统中国区域航空服务性能分析

在介绍国际星基增强系统(Satellite-Based Augmentation System,SBAS)发展现状的基础上,梳理分析了日本多功能卫星增强系统(Multi-Functional Satellite Augmentation System,MSAS)的发展历程与当前服务能力。分析发现,多功能卫星增强系统的服务区域能够覆盖我国东部地区。阐述多功能卫星增强系统电文类型和民航用户定位保护级计算方法后,通过飞行试验对其在我国东部区域的实际服务性能进行了评估。评估结果表明,在我国东部地区,多功能卫星增强系统增强定位精度优于LPV-250指标要求(水平16 m,垂直20 m);非精密进近(Non-Precision Approach,NPA)可用性、连续性均达到100%;用户保护级水平满足完好性指标要求。多功能卫星增强系统在我国东部地区有效的增强定位与完好性保障能力,地区相关用户依据自身需要使用该服务;同时,多功能卫星增强系统基于本土有限的监测站实现了服务区域的扩展,也为我国北斗星基增强系统(Bei Dou Satellite-Based Augmentation System,BDSBAS)服务范围的扩展和服务性能的提升提供参考。