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是國際民航組織確定的國際標(biāo)準(zhǔn)著陸系統(tǒng)，我國民航機(jī)場都裝有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、也沒有發(fā)展MLS和PAR的計劃。至于軍用機(jī)場，幾乎都裝有PAR，ILS只裝在軍民兩用機(jī)場和部分固定機(jī)場，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；此外，保障多機(jī)種的機(jī)場還采用同場共址的方式裝備有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，我國的通用航空已經(jīng)開始在經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用，目前國內(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)展對小型機(jī)場、臨時機(jī)場的需求是很大的。而按照國際標(biāo)準(zhǔn)對于樞紐和干線機(jī)場，機(jī)場精密進(jìn)近著陸設(shè)備都應(yīng)該配備ILS，但支線機(jī)場、小型機(jī)場、臨時機(jī)場則沒有要求。
[0004]綜上，無論是民用機(jī)場還是軍用機(jī)場還是通航機(jī)場，安裝單一著陸系統(tǒng)都對保障著陸的機(jī)種有較大的限制，不僅限制了飛機(jī)的活動范圍，而且也限制了執(zhí)行抗震救災(zāi)、搜救等臨時性緊急任務(wù)飛機(jī)的起降；與此同時，如果在機(jī)場同時安裝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電磁兼容、引導(dǎo)程序更改等諸多問題。因此，需要開發(fā)一種可動態(tài)配置的地面著陸引導(dǎo)系統(tǒng)，以解決我國飛機(jī)著陸體制種類多、互不兼容的問題。
[0005]根據(jù)我國軍民用飛機(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)實施精密進(jìn)場著陸；而軍用機(jī)場，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)場共享精密進(jìn)近著陸資源難度就更大。目前我國多體制著陸系統(tǒng)并存，在使用中面臨的主要問題表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、在同一機(jī)場安裝多個著陸系統(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)。由于著陸對于飛行安全的極端重要性，為了能夠同場引導(dǎo)多種飛機(jī)，目前有的機(jī)場采用同一機(jī)場同時安裝兩種以上著陸設(shè)備的方案，實行多種系統(tǒng)并行使用，而各系統(tǒng)間相對獨立，這種配置方式不能共享導(dǎo)航平臺，造成了資源的浪費，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)，在沒有俄制導(dǎo)航設(shè)備的機(jī)場，無法正常起降。ILS和MLS也只是在部分機(jī)場和部分飛機(jī)上安裝，大部分機(jī)場和飛機(jī)上都沒有安裝相應(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)場起降由于沒有相應(yīng)地面導(dǎo)航設(shè)備，只能在簡單氣象條件下起降，限制了飛機(jī)的可飛行時間和活動范圍；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。
[0008]在國外，除上述的ILS、俄制分米波儀表著陸、MLS、PAR之外，美國ANPC公司于1991年還設(shè)計研發(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)場和臨時移動機(jī)場。典型的TLS集ILS、DME、指點標(biāo)功能、進(jìn)近雷達(dá)功能、調(diào)度雷達(dá)功能及場面監(jiān)視雷達(dá)的功能于一身。TLS通過借助每架飛機(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)一的問題，但其在上傳引導(dǎo)信息時還是要借助于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)問題是提供一種能夠過動態(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:包括測量分系統(tǒng)、管控分系統(tǒng)和上傳分系統(tǒng)；所述測量分系統(tǒng)用于計算飛機(jī)當(dāng)前位置相對于期望進(jìn)場路徑的偏差值，并形成引導(dǎo)信息；所述管控分系統(tǒng)通過網(wǎng)口分別與測量分系統(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)；
所述測量分系統(tǒng)為應(yīng)答式測量分系統(tǒng)，通過發(fā)送詢問信號觸發(fā)飛機(jī)進(jìn)行應(yīng)答來確定目標(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，所述測量分系統(tǒng)包括詢問信號發(fā)送模塊、應(yīng)答信號接收模塊、空間位置計算模塊和引導(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、顯控臺及接口控制模塊；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、測量分系統(tǒng)發(fā)送詢問信號觸發(fā)飛機(jī)進(jìn)行應(yīng)答；
步驟二、測量分系統(tǒng)方位角傳感器和高度角傳感器根據(jù)接收到的應(yīng)答信號分別計算出飛機(jī)的航向角、仰角和距離，從而確定目標(biāo)飛機(jī)相對于地面天線的空間位置；
步驟三、測量分系統(tǒng)結(jié)合預(yù)先規(guī)劃的航道，計算出目標(biāo)飛機(jī)當(dāng)前位置相對于期望進(jìn)場路徑的偏差值，并形成引導(dǎo)信息；
步驟四、管控分系統(tǒng)通過進(jìn)場飛機(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，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信號格式上傳航向、下滑和指點信標(biāo)信號，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格式上傳航向、下滑和測距信號，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:測量分系統(tǒng)向方位角傳感器和高度角傳感器發(fā)送一個脈沖，提供校驗基準(zhǔn)值，解決測量裝置工作中的微小誤差，并設(shè)置校驗門限值，以檢測測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無線電頻率的干擾，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