用于陆基航空无线电导航信号的检查方法、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法、装置及介质，方法包括接收导航测量数据和导航台信息数据，对陆基导航测量数据进行有效性检查，若为无效数据，则发出告警并调谐至其他导航台后重新获取数据，若为有效数据，则对陆基导航测量数据进行合理性检查，若为不合理数据，则发出告警并调谐至其他导航台后重新获取数据；若为合理数据，则保持当前导航台并重新获取数据；本发明专利技术完成有效性检查后根据飞机和导航台位置反推出导航测量数据，然后对实际测量数据进行合理性检查，如果有无效或者不合理的数据时，需要发出告警，并通知无线电调谐模块调谐到其他导航台，实现了对陆基导航无线电信号的有效性和合理性的二次检查。二次检查。二次检查。

【技术实现步骤摘要】
用于陆基航空无线电导航信号的检查方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及民航客机领域，具体涉及一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法、装置及介质。

技术介绍

[0002]现代民航客机的机载飞行管理系统(FMS)的主要功能是支持基于性能导航(PBN)运行以实现区域导航技术(RNAV)，它使得航空器在导航系统信号覆盖范围之内，或在机载导航设备的工作能力范围之内，可以沿任意期望的路径飞行。
[0003]信号源主要包括：VOR/DME(甚高频全向信标/测距仪)、DME/DME、GNSS(卫星导航系统)、IRS(惯性参考系统)等。其中，
[0004]VOR/DME和DME/DME为陆基导航模式，使用利用VOR信号测量出的飞机相对于导航台的方位角和利用DME信号测量出的飞机与导航台的斜距进行导航定位。
[0005]FMS的无线电调谐模块负责对机载VOR和DME设备进行调谐，使其接收导航所需导航台的信号；综合导航模块则将包括陆基导航、GNSS和IRS在内的所有导航测量数据进行融合定位，得到精确的飞机位置。
[0006]根据ICAO第9613号文件《PBN手册》以及ARINC702《先进飞行管理计算机系统》规范的规定，出于安全考虑，在使用VOR和DME等陆基无线电导航信号时应进行二次检查：
[0007](1)首先在定位计算前检查其有效性(Validity)，即原始的测量数据随着时间有规律地变化，在允许的误差范围内平滑地变化，不存在“野值”。
[0008](2)在得到定位结果后检查其合理性(Reasonableness)，即根据飞机位置反推出来的测量数据和实际测量数据之间的差距在允许范围内。
[0009]目前民航客机上的区域导航系统被国外的柯林斯、霍尼韦尔、通用电气和泰雷兹等公司垄断，其中的无线电调谐和综合导航定位等核心技术也被这些公司掌握。目前我国与国外在这一领域的差距很大，还没有功能完善、性能符合相关规范的货架产品。国内各大高校、院所对开展了用于支持区域导航的综合导航技术(包括航空无线电导航技术)的前期研究工作，但是并没有涉及满足相关标准的对无线电导航信号进行有效性和合理性检查的方法。
[0010]亟于此，提供一种对陆基航空无线电导航信号进行二次检查的方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术所要解决的技术问题是如何对陆基航空无线电信号进行二次检查，因此提供一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法、装置及介质，解决了上述问题。
[0012]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0013]一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法，包括：
[0014]接收导航测量数据和导航台信息数据；
[0015]对陆基导航测量数据进行有效性检查，若为无效数据，则发出告警并调谐至其他
导航台后重新获取数据；
[0016]若为有效数据，则对陆基导航测量数据进行合理性检查，若为不合理数据，则发出告警并调谐至其他导航台后重新获取数据；
[0017]若为合理数据，则保持当前导航台并重新获取数据。
[0018]具体地，所述导航测量数据由FMS将陆基导航测量数据、GNSS导航测量数据、IRS导航测量数据进行融合定位后获得；
[0019]所述导航台信息数据包括导航台经纬度、DME天线标高；
[0020]接收陆基导航测量数据后，以先入先出队列分别对VOR信号和DME信号进行缓存；
[0021]接收导航测量数据后，以先入先出队列对导航测量数据进行缓存。
[0022]具体地，对陆基导航测量数据进行有效性检查的方法包括：
[0023]建立陆基导航测量数据与时间之间的N次多项式关系：建立陆基导航测量数据与时间之间的N次多项式关系：式中，为t时刻的陆基导航测量数据预测值，N为预测模型的阶数；
[0024]构建最优化回归模型：式中，M为先入先出队列的长度，x(t
m
)为t
m
时刻的导航测量数据，为t
m
时刻的陆基导航测量数据预测值，m＝1,2,3,
…
,M，x(t
M
)为最新的入队数据，a为系数向量，a＝[a0,a1,
…
,a
N
]T
；
[0025]求解最优化回归模型获得t
M
时刻的陆基导航测量数据预测值接收t
M
时刻的陆基导航测量数据x(t
M
)；
[0026]设定判决门限值T，判断是否成立，若否，则判定导航数据源有效；若是，则接收新的x(t
M+1
)并令x(t
M
)＝x(t
M+1
)，并求解获得新的
[0027]判断是否成立，直至连续出现Q个为“是”的判定结果，确定判定导航数据源无效。
[0028]通过最小二乘法求解最优回归模型，包括：
[0029]构造矩阵
[0030]构造向量x＝[x(t1),x(t2),
…
,x(t
M
)]T
；
[0031]计算最小二乘解a＝(B
T
B)
‑1B
T
x；
[0032]设定N值，并获得
[0033]具体地，判决门限值包括方位角误差判决门限值和斜距误差判定门限值，判决门限值的获得方法包括：
[0034]建立判决门限计算模型：T＝kσ，其中，k为虚警率和漏警率相关参数，σ为标准差上限值；
[0035]正常情况下，测量误差服从正态分布虚警率为
[0036]当测量数据包含nσ的偏差时，测量误差服从正态分布漏检率其中，erfc为互补误差函数，n为测量偏差与测量误差标准差的比值；
[0037]计算k值；
[0038]建立VOR测量方位角误差的标准差上限值：其中，导航台发射信号角度误差标准差σ
GS
＝0.0122
×
R，信号空间传输引入的角度误差标准差σ
air1
＝0.0175
×
R，R为反推斜距；
[0039]建立DME测量斜距误差的标准差上限值：其中，导航台发射信号角度误差标准差σ
sis
＝max{0.085海里，0.00125
×
R}，信号空间传输引入的角度误差标准差σ
air2
＝0.05海里。
[0040]可选地，k值的计算方法包括：
[0041](1)若系统要求虚警率不超过P
f
，k取满足的数值，其中P
f
为机载导航系统要求的虚警率最大值；
[0042](2)若系统要求对存在至少nσ偏差的测量数据的漏警率不超过P
m
，k应取满足的数值，其中P
m
为机载导航系统要求的漏警率最大值；
[0043]若满足(1)与满足(2)的k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法，其特征在于，包括：接收导航测量数据和导航台信息数据；对陆基导航测量数据进行有效性检查，若为无效数据，则发出告警并调谐至其他导航台后重新获取数据；若为有效数据，则对陆基导航测量数据进行合理性检查，若为不合理数据，则发出告警并调谐至其他导航台后重新获取数据；若为合理数据，则保持当前导航台并重新获取数据。2.根据权利要求1所述的一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法，其特征在于，所述导航测量数据由FMS将陆基导航测量数据、GNSS导航测量数据、IRS导航测量数据进行融合定位后获得；所述导航台信息数据包括导航台经纬度、DME天线标高；接收陆基导航测量数据后，以先入先出队列分别对VOR信号和DME信号进行缓存；接收导航测量数据后，以先入先出队列对导航测量数据进行缓存。3.根据权利要求2所述的一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法，其特征在于，对陆基导航测量数据进行有效性检查的方法包括：建立陆基导航测量数据与时间之间的N次多项式关系：建立陆基导航测量数据与时间之间的N次多项式关系：式中，为t时刻的陆基导航测量数据预测值，N为预测模型的阶数；构建最优化回归模型：式中，M为先入先出队列的长度，x(t
m
)为t
m
时刻的导航测量数据，为t
m
时刻的陆基导航测量数据预测值，m＝1,2,3,
…
,M，x(t
M
)为最新的入队数据，a为系数向量，a＝[a0,a1,
…
,a
N
]
T
；求解最优化回归模型获得t
M
时刻的陆基导航测量数据预测值接收t
M
时刻的陆基导航测量数据x(t
M
)；设定判决门限值T，判断是否成立，若否，则判定导航数据源有效；若是，则接收新的x(t
M+1
)并令x(t
M
)＝x(t
M+1
)，并求解获得新的判断是否成立，直至连续出现Q个为“是”的判定结果，确定判定导航数据源无效。其中，通过最小二乘法求解最优回归模型，包括：构造矩阵构造向量x＝[x(t1),x(t2),
…
,x(t
M
)]
T
；计算最小二乘解a＝(B
T
B)
‑1B
T
X；设定N值，并获得4.根据权利要求3所述的一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法，其特征在于，
判决门限值包括方位角误差判决门限值和斜距误差判定门限值，判决门限值的获得方法包括：建立判决门限计算模型：T＝kσ，其中，k为虚警率和漏警率相关参数，σ为标准差上限值；正常情况下，测量误差服从正态分布虚警率为当测量数据包含nσ的偏差时，测量误差服从正态分布漏检率其中，erfc为互补误差函数，n为测量偏差与测量误差标准差的比值；计算k值；建立VOR测量方位角误差的标准差上限值：其中，导航台发射信号角度误差标准差σ
GS
＝0.0122
×
R，信号空间传输引入的角度误差标准差σ
air1
＝0.0175
×
R，R为反推斜距；建立DME测量斜距误差的标准差上限值：其中，导航台发射信号角度误差标准差σ
sis
＝max{0.085海里，0.00125
×
R}，信号空间传输引入的角度误差标准差σ
air2
＝0.05海里。5.根据权利要求3所述的一种用于陆基航空无线电导航信号的检查方法，其特征在于，k值的计算方法包括：(1)若系统要求虚警率不超过P
f
，k取满足的数值，其中P
f
为机载导航系统要求的虚警率...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉琪，王焱滨，王勇，
申请(专利权)人：中电科航空电子有限公司，
类型：发明
国别省市：