基于SINS/GBAS组合导航的高精度进近着陆导航技术

可重复使用运载器在进近着陆阶段对位置偏差有较高的精度要求,而现有的组合导航方式的导航误差波动幅度较大,难以满足运载器在进近着陆段的导航要求。因此,本文利用捷联惯导系统(strap-down inertial navigation system,SINS)的非线性误差传播模型,以陆基增强系统(ground based augmentation system,GBAS)输出的精确位置信息为基础,建立SINS/GBAS组合导航方法,并给出“输出+反馈”的组合导航复合修正结构。通过在GBAS中引入电离层误差及对流层误差,从而实现了对于运载器定位误差在厘米级的精确定位。此外,通过引入扩展卡尔曼滤波技术,有效地抑制了惯导误差漂移的问题。通过数值模拟仿真,证明SINS/GBAS组合导航对飞行器进近着陆段的水平与高程定位误差不大于0.05 m,测速误差不大于0.05 m/s,从而证实了SINS/GBAS组合导航方式在可重复运载器在进近着陆段导航的可行性。

民机进近着陆安全研究文献数据可视化分析

为更好地把握国内外民机进近着陆的研究现状,以中国知网(CNKI)为数据库,运用文献可视化分析软件CiteSpace V,从论文的产出时间、机构的合作关系、被引参考文献、关键词的聚类等方面对民航安全领域进行可视化的分析。研究结果显示:民机进近着陆领域研究趋于成熟,论文的产出量基本符合普赖斯逻辑曲线;民机进近着陆领域已经形成了相对核心的核心期刊群,《航空工程进展》《航空学报》《民航学报》等是该领域最权威的核心期刊群;中国民航大学、南京航空航天大学和中国民用航空飞行学院是民航安全领域相对稳定的研究力量,但是机构之间的合作关系较为松散;空中交通管制、民用飞机等是该研究领域的重要关键词;突变词“碰撞风险”代表当前民机进近着陆领域研究的前沿部分。

进近着陆系统电磁环境仿真研究

针对进近着陆系统对于环境影响十分敏感的问题,从仿真流程、研究对象到研究方法等方面对进近着陆系统的电磁环境仿真做了系统的阐述,对仿真系统的整体架构提出设计方案,并给出了一种模拟仿真实例。

进近着陆系统多径效应仿真设计与实现

在分析进近着陆系统多径效应问题的基础上,提出利用电磁散射算法模型建立机场复杂环境的散射体模型库,通过不同特性散射体调用各自有效算法模型的方法,实现了进近着陆系统开阔场多径效应仿真,并利用IPO算法模型对停靠飞机多径效应进行了仿真,仿真结果证明了基于模型库的进近着陆系统多径效应仿真方案的可行性。

飞机进近着陆电磁环境建模与辐射分布分析

机场终端区电磁、地形和地物在拓扑、物理和语义上的异构性导致进近着陆电磁环境构成机理复杂,很难用单尺度解析模型表征电磁环境的本质属性.在分析终端区多要素层次构成机理和关联耦合特征的基础上,提出一种多层融合的进近着陆电磁环境模型架构.综合采用矩量法和射线追踪法模拟台站辐射特性和地空电波传播模式,建立进近着陆区域电磁辐射强度量化表征与空间分布计算模型,有效降低了场边界特性不规则时空变化带来的电波预测误差.结合某机场地形和航向台数据,对终端区主航道和余隙航道的电磁辐射强度和覆盖范围进行计算和对比分析.仿真结果验证了本建模与分析方法的有效性.

基于GTD的进近着陆系统多径效应仿真

针对进近着陆系统对于环境的影响十分敏感的问题,采用几何绕射理论(GTD)仿真分析了进近着陆系统的多径效应,给出了跑道旁边的机棚造成多径问题的仿真结果,从而为评估环境对着陆系统的影响提供了一种有效的技术途径。

基于模型化设计的进近着陆系统多径效应仿真

基于模型化设计的进近着陆系统多径效应仿真是利用准确的电磁散射算法模型来建立机场复杂环境的散射体模型库,通过不同特性散射体(几何尺寸、物理特性等)调用各自有效的算法模型的方法,实现了进近着陆系统开阔场多径效应仿真,并结合IPO算法模型对停靠飞机的多径效应进行了仿真,仿真结果证明了基于模型化设计的进近着陆系统的多径效应仿真方案的有效性。

飞机进近着陆系统电磁环境建模与仿真

针对进近着陆系统电磁环境逐渐恶化的问题,提出将多种数值计算方法内嵌的模块化设计的电磁环境仿真方法,从模块化仿真模型的建立、模块间的接口及工作流程等方面对进近着陆系统电磁环境仿真做了系统阐述。并利用该方法在Matlab环境下对实际问题进行了仿真分析。研究表明,内嵌了多种数值计算方法的模块化仿真可以实现提前分析和预测复杂的电磁环境对着陆系统性能的影响,对机场的基本设施建设规划具有指导作用。

民用飞机进近着陆阶段灾难事故类型预测

为减少民用飞机进近着陆阶段发生灾难事故,给出了1985年至2013年灾难性事故样本,获得了3种主要事故类型和14种关键致因。提出了一种灾难事故类型的预测方法,建立了事故类型预测流程,样本事故致因作为输入层,样本事故类型作为输出层,基于BP神经网络和Elman神经网络进行多次训练和仿真。结果表明,预测的事故类型与实际情况基本吻合。针对事故致因有效判断民用飞机在进近着陆阶段潜在事故,给出纠正措施,保障航空运行安全。

基于灰色聚类方法的航空公司飞机进近着陆阶段安全性评估

进近着陆阶段时间短、任务重、环境复杂,是飞行事故多发阶段。飞行机组应当具备过硬的心理素质和熟练的驾驶技术,严格执行标准操作程序,提升稳定进近能力和复飞的决断能力,保障飞行安全。本文通过综合分析民用飞机在进近着陆时的影响因素和QAR译码数据,建立相关指标体系,构造出相应灰色聚类评价模型,根据综合聚类系数对航空公司某阶段飞机进近着陆安全性进行评估。该研究为航空公司进行进近着陆阶段安全性评估提供了一种较为科学的定量化依据,对于保障飞行安全具有现实意义。

飞机进近着陆系统多径效应仿真研究

在分析某型飞机进近着陆系统多径效应问题产生机理的基础上,提出了一种基于散射体模型库设计和射线追踪理论的飞机进近着陆系统多径效应仿真方法,建立了天线、散射体、信道和接收机仿真模型,给出了着陆系统多径效应仿真方法、实施步骤和具体算法流程。并以停靠在跑道附近的飞机造成的多径干扰为例,运用该方法进行了数值仿真。结果表明:仿真方法能够较准确的给出多路径散射对系统的干扰程度,并具有提前预测计划配置物体对系统干扰程度的能力。采用飞机进近着陆系统的多径效应仿真大大提高了机场解决多径效应影响的效率,扩大了该型飞机的活动范围。

DGPS/SINS紧组合进近着陆技术研究

针对传统着陆引导设备机动性能差而较难满足应急保障需求的问题,结合飞机进近着陆阶段对导航参数需求的特点,研究了基于DGPS/SINS紧组合的连续导航保障方案。卫星信号良好的情况下,通过建立差分基准站并将基准站的伪距等观测数据传输到流动站,在接收终端进行DGPS和GPS/SINS紧组合算法的处理;卫星信号丢失情况下,将SINS输出的速度信息作为观测量,进行载体相对位置的航路推算,可以获得飞机着陆阶段所需要的导航参数。实验结果表明,该方法可以有效获取飞机进近着陆阶段连续的具有较高精度的相对位置、速度和姿态参数,具有一定的实用价值。

基于改进GRA-TOPSIS法的飞行员进近着陆操纵绩效评价

为准确评价飞行员进近着陆操纵绩效,有效发现飞行员操纵行为偏差及识别风险,借鉴民航飞行运行作风要求咨询通告(AC-121-FS-2018-130)等文献,结合航空公司采集的QAR数据进行修正,建立飞行员进近着陆操纵绩效评估指标体系。运用群决策相对熵集结法、熵权值法确定指标体系权重,改进GRA-TOPSIS算法以相对贴进度形式评价飞行员进近着陆操纵绩效。通过实例计算验证该方法的适用性,并通过雷达图分析方法表征飞行员进近着陆操纵绩效差异。结果显示:基于改进GRA-TOPSIS评价方法可以客观反映权重数值,有效评价飞行员进近着陆操纵绩效,并有效识别飞行行为偏差。

基于民航安全信息文本挖掘的进近着陆致险因素分析

为有效识别飞行进近着陆阶段致险因素,以进近着陆不安全事件为对象,利用Python语言和文本挖掘方法对文本进行预处理,获取包含关键特征值和特征权重的高维稀疏原始特征向量集合;利用卡方统计对致险因素原始特征项进行降维,得到30个维度文本特征项,借助词云图将文本挖掘结果可视化;通过人为因素、飞机故障、环境因素和管理因素4个层面对进近着陆致险因素归类和重要度分析。结果表明:人为因素占进近着陆事件/事故原因的比重较大;飞行员决策处置与操纵技能、恶劣天气、机场管控力度是进近着陆阶段重要致险因素,航空公司及管制部门应加强预防控制,辨识并消除事故隐患。

基于TFF-FTA方法的飞行进近着陆事故致险因素分析

为开展飞行进近着陆阶段事故致因风险的精准分析,提出了三角模糊函数(TFF)与事故树(FTA)结合的综合致因分析方法。基于文献分析法与专家调查(Delphi)法建立了以飞行员处置不当、飞机故障、环境恶劣等17个指标为中间事件,反应延时、决策错误、遗忘信息、指令错误、理解错误、执行错误等24个指标为基本事件的飞机进近着陆事故致因事故树。运用三角模糊函数将基本事件发生概率转化为三角模糊数,采用三角逻辑门计算得到基本事件的模糊结构重要度,即各致险因素重要度排序。结果表明,飞行员决策与操纵技能、机场进近着陆管控及恶劣天气变化是飞行进近着陆事故影响关键因素,航空公司及空管部门应加大预防性控制,辨识并消除事故隐患。

模拟进近着陆飞行学员眼动模式的研究

目的对模拟进近着陆任务下飞行学员视觉扫视模式进行检测、分析,为显示信息优化和飞行训练提供依据。方法飞行学员在模拟器上进行进近着陆的飞行试验,在进近着陆阶段(包括180°转弯及着陆阶段)利用视觉跟踪装置记录飞行学员的眼动数据,将视觉信息源划分不同的兴趣区,对各兴趣区的注视点个数、平均注视时间、注视时间百分比、瞳孔直径等指标进行分析。结果在180°转弯阶段,被试主要关注频繁的兴趣区有迎角指示器、着陆点、坡度和升降率;兴趣区平均注视时间结果显示着陆点、偏航距、坡度及迎角指示器的平均注视时间居于前四位。注视时间百分比指标前四位是迎角指示器、舱外着陆点、坡度及升降率。着陆阶段飞行学员主要关注迎角指示器、对中跑道及下滑线指示灯,注视点个数、注视时间百分比及平均注视时间三个兴趣区无明显差异(P>0.05);模拟着陆阶段的瞳孔直径显著高于180°转弯阶段。结论眼动指标可以间接反映飞行学员注意力分配规律和脑力负荷。目视飞行条件下,飞行学员在各兴趣区注意力分配的情况与任务阶段密切相关,模拟着陆阶段的脑力负荷明显高于180°转弯阶段的脑力负荷。本研究结果为相关兴趣区显示信息的工效学优化设计和飞行学员的飞行训练提供了技术支撑。

基于高斯混合模型的飞机进近着陆阶段运行异常检测

为检测与分析飞机进近着陆阶段可能引发安全风险的运行异常现象,基于高斯混合模型提出了一种进近着陆阶段飞机运行异常检测方法。首先,将进近着陆阶段飞行数据输入期望最大算法构建高斯混合模型,研究各高斯分量随时间的变化特性,结合所输入的数据在各高斯分量概率密度函数中的计算结果,识别进近着陆阶段存在的飞行数据异常航段。然后,通过复核数据异常航段的原始飞行数据,检测与分析飞机进近着陆阶段可能引发安全风险的运行异常现象。最后,利用该方法检测与分析了462个实际运行航段中进近着陆阶段的运行异常。结果表明:当文中模型对应的BIC数值最小时,高斯分量个数为21,其中有11个高斯分量的从属度在接地后迅速衰减至0;在划定3个不同的检测阈值后,分别识别出27、15、8个飞行数据异常航段,最终通过复核检测出3个进近着陆阶段的运行异常现象。

动态条件下进近着陆系统引导误差计算与补偿

平台运动将导致着陆引导信息出现偏差,为准确分析和计算动态平台条件下进近着陆系统着陆引导误差变化,提出了一种基于动态坐标转换对引导误差进行计算与补偿的方法。该方法依据GPS测姿中动态坐标转换原理,将平台运动分解为偏航、横滚、俯仰和升降4种姿态,建立了动态平台上进近着陆系统引导误差的数学模型,利用该模型对平台各摇摆处于简谐运动条件引导误差进行了仿真分析,依此设计了引导误差补偿的方案框图。该方法可以实现平台运动条件下对引导误差的仿真计算,能够对引导误差进行实时补偿。

基于PO的进近着陆系统信道环境分析和仿真预测

针对机场环境日益复杂,进近着陆系统对于机场环境的影响十分敏感的实际问题,提出了一种基于物理光学理论(PO)的进近着陆系统信道环境分析和仿真预测方法。应用基于PO的信道散射环境分析方法,建立了系统的信号源模型和考虑信道环境影响的系统航道偏移模型,对受多散射体影响的信道环境下的进近着陆系统进行建模,结合实际问题,应用建立的模型对散射环境中的进近着陆进行了仿真,结果表明,基于PO的仿真预测方法能够较准确、合理地给出散射环境对系统的影响程度,具有预测机场配置物体对系统影响的能力。

民机进近着陆飞行操纵人机交互适航场景捕获模型构建

目的 构建面向民机进近着陆任务的飞行操纵人机交互场景捕获模型,为进近着陆安全分析和民机正向设计提供参考。方法 厘清场景捕获的基本内涵及层次任务,通过民机进近着陆操纵场景任务划分、场景维度设计、场景节点确定以及场景内容描述,建立人机交互场景捕获模型与实施程序。通过民机进近着陆中的下降、着陆等典型子任务场景,对民机进近着陆飞行操纵人机交互场景捕获实例进行验证与应用。结果 成功构建了飞行操纵人机交互场景模型。结论 针对民机进近着陆任务,构建了飞行操纵人机交互场景捕获模型,建立了飞行操纵场景任务及实施步骤,给出了飞行操纵场景节点与场景内容描述,为民机进近着陆系统安全性分析及基于正向的民机设计制造提供了理论依据。