一种风干扰下压点转弯方法、装置及飞行管理系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种风干扰下压点转弯方法、装置及飞行管理系统，属于航空技术领域，利用飞机在无风情况下的运动与飞机单纯受风作用的运动进行推算，构建合运动下的近似显示圆弧，并进行截获

【技术实现步骤摘要】
一种风干扰下压点转弯方法、装置及飞行管理系统


[0001]本专利技术属于航空
，尤其涉及一种风干扰下压点转弯方法
、
装置及飞行管理系统
。

技术介绍

[0002]压点转弯指的是飞机在目标航路点上空开始朝下一目标航路点转弯，直到飞机的航迹方位角指向下一目标航路点时转弯结束
。
航空器通常采用压点转弯来快速飞向目标点
。
在使用飞行管理系统飞行的航空器上，根据
ARINC 702A
‑5，这样的操作需要飞行管理系统构建包含过渡路径的水平参考航迹用于引导截获和跟踪并显示在
ND
上，如激活
DF
航段，类似的，当转弯结束的航迹方位角或航向角被指定，还包括激活
CA、CD、CI、CR、DF、VA、VD、VI、VM
或
VR
航段的情况
。
因此，风干扰下飞行管理系统执行压点转弯问题包含过渡路径构建
、
引导和显示三个关键环节
。
[0003]相关技术中，飞行管理系统采用不同的方法来处理风干扰下的压点转弯过渡路径构建
、
引导和显示问题
。
无风情况下，自动飞行控制系统接收飞行管理系统引导指令控制飞机协调转弯，飞机的飞行轨迹在稳定状态下应为一段近似圆弧
。
在受到风干扰的时候，轨迹向风速度的方向偏离，形成一段渐近线
。
尽管理论上可以将渐近线拆分成许多段圆弧，但与其为了显示带来的计算和通信资源开销相比收益显得得不偿失
。
为了权衡过渡路径构建
、
引导和显示，相关技术的方法可分为如下两种：
[0004]第一种：在风干扰下，仍然以圆弧构建过渡路径和显示，引导功能持续调整引导指令引导飞机压圆弧；第二种：采取
DO
‑
257
可接受的显示方法，放弃构建过渡路径和显示，仅计算转弯退出截获的航段，使得引导功能可以引导飞机大坡度快速转弯截获该航段
。
第一种方法在许多民用飞机的飞行管理系统上得以应用，但厂商为了便于引导保持精度，往往采取比较保守的协调转弯坡度或较大的风速构建过渡路径，这使得转弯过程漫长，受许多飞行员诟病
。
第二种方法在通航飞机或旧的民用飞机飞行管理系统应用较多，但许多年轻飞行员已经接受了第一种方法的显示效果，在飞行时，第二种方法缺失的过渡路径显示给这些飞行员带来失去航迹参考的担忧，造成不必要的心理负担
。

技术实现思路

[0005]为了解决相关技术中无法兼顾长时间保持大坡度和显示过渡路径的问题，本专利技术一种风干扰下压点转弯方法及装置，其具体为一种风干扰下飞行管理系统执行压点转弯时进行过渡路径构建
、
引导和显示的方法
、
装置及飞行管理系统，所述技术方案如下：
[0006]第一方面，提供一种风干扰下压点转弯方法，所述方法包括：
[0007]初始化圆弧半径为假设的半径，假设的半径是通过假设的稳态转弯平均地速计算的；
[0008]根据目标航路点位置
、
转弯起始航迹方位角的正横方位和半径计算圆心位置；
[0009]根据圆心和目标航路点位置计算圆弧起始角度；
[0010]利用球面上的正弦和余弦关系由圆心位置与下一目标航路点的距离和地球半径计算圆弧终止角度；
[0011]根据圆心位置
、
圆弧终止角度和半径计算转弯退出点位置；
[0012]根据下一目标航路点位置和转弯退出点位置计算转弯结束航迹方位角；
[0013]利用飞机在无风情况下的运动与飞机单纯受风作用的运动推算稳态转弯的平均地速；
[0014]比较推算的平均地速和假设的稳态转弯平均地速，并根据比较结果构建圆弧的转弯方向，输出圆弧半径
、
圆心位置
、
圆弧起始角度和圆弧终止角度
。
[0015]进一步地，在初始化圆弧半径为假设的半径之前，所述方法还包括：
[0016]初始化迭代次数为0；
[0017]比较推算的平均地速和假设的稳态转弯平均地速，并根据比较结果构建圆弧的转弯方向，包括：
[0018]步骤一，比较推算的平均地速和假设的稳态转弯平均地速之差的绝对值是否小于等于设置的极小值，若小于等于，执行步骤四，否则执行步骤二；
[0019]步骤二，比较迭代次数是否大于等于最大迭代次数，若大于等于，执行步骤四，否则执行步骤三；
[0020]步骤三，赋值假设的稳态转弯平均地速为推算的平均地速，并使迭代次数自加一，执行初始化圆弧半径为假设的半径的操作；
[0021]步骤四，赋予引导
To
航段为从点
‑
目标航路点，引导
To+1
航段为转弯退出点
‑
下一目标航路点，并且当实时飞机航迹方位角与
To+1
航段航迹方位角之差绝对值大于
90
°
，飞行管理系统强制指定转弯方向为过渡路径构建圆弧的转弯方向
。
[0022]可选地，输出圆弧半径
、
圆心位置
、
圆弧起始角度和圆弧终止角度，包括：
[0023]将计算的圆弧半径
、
圆心位置
、
圆弧起始角度和圆弧终止角度，输出给驾驶舱显示系统
。
[0024]可选地，使用
PBD
正解方法由目标航路点位置
、
转弯起始航迹方位角的正横方位和半径计算圆心位置
。
[0025]可选地，使用
PBD
反解方法由圆心和目标航路点位置计算圆弧起始角度
。
[0026]可选地，使用
PBD
正解方法由圆心位置
、
圆弧终止角度和半径计算转弯退出点位置
。
[0027]可选地，使用
PBD
反解方法由下一目标航路点位置和转弯退出点位置计算转弯结束航迹方位角
。
[0028]其中，所述方法由飞行管理系统执行
。
[0029]第二方面，提供一种风干扰下压点转弯装置，包括：
[0030]初始化模块，用于初始化圆弧半径为假设的半径，假设的半径是通过假设的稳态转弯平均地速计算的；
[0031]计算模块，用于：
[0032]根据目标航路点位置
、
转弯起始航迹方位角的正横方位和半径计算圆心位置；
[0033]根据圆心和目标航路点位置计算圆弧起始角度；
[0034]利用球面上的正弦和余弦关系由圆心位置与下一目标航路点的距离和地球半径
计算圆弧终止角度；
[0035]根据圆心位置
、
圆弧终止角度和半径计算转弯退出点位置；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种风干扰下压点转弯方法，其特征在于，所述方法包括：初始化圆弧半径为假设的半径，假设的半径是通过假设的稳态转弯平均地速计算的；根据目标航路点位置
、
转弯起始航迹方位角的正横方位和半径计算圆心位置；根据圆心和目标航路点位置计算圆弧起始角度；利用球面上的正弦和余弦关系由圆心位置与下一目标航路点的距离和地球半径计算圆弧终止角度；根据圆心位置
、
圆弧终止角度和半径计算转弯退出点位置；根据下一目标航路点位置和转弯退出点位置计算转弯结束航迹方位角；利用飞机在无风情况下的运动与飞机单纯受风作用的运动推算稳态转弯的平均地速；比较推算的平均地速和假设的稳态转弯平均地速，并根据比较结果构建圆弧的转弯方向，输出圆弧半径
、
圆心位置
、
圆弧起始角度和圆弧终止角度
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在初始化圆弧半径为假设的半径之前，所述方法还包括：初始化迭代次数为0；比较推算的平均地速和假设的稳态转弯平均地速，并根据比较结果构建圆弧的转弯方向，包括：步骤一，比较推算的平均地速和假设的稳态转弯平均地速之差的绝对值是否小于等于设置的极小值，若小于等于，执行步骤四，否则执行步骤二；步骤二，比较迭代次数是否大于等于最大迭代次数，若大于等于，执行步骤四，否则执行步骤三；步骤三，赋值假设的稳态转弯平均地速为推算的平均地速，并使迭代次数自加一，执行初始化圆弧半径为假设的半径的操作；步骤四，赋予引导
To
航段为从点
‑
目标航路点，引导
To+1
航段为转弯退出点
‑
下一目标航路点，并且当实时飞机航迹方位角与
To+1
航段航迹方位角之差绝对值大于
90
°
，飞行管理系统强制指定转弯方向为过渡路径构建圆弧的转弯方向
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，输出圆弧半径
、
圆心位置
、
圆弧起始角度和圆弧终止角度，包括：将计算的圆弧半径
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈畅翀，齐林，马力，李文辉，蔡中天，邱宇，沈剑锋，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：