一种飞机无线电导航自动调谐方法与流程

1.本发明涉及机载飞行管理系统技术领域，具体为一种飞机无线电导航自动调谐方法。


背景技术：

2.飞机无线电导航是利用无线电保障飞机安全、准时地从一地航行到另一地的方式之一，其通过飞机自身携带的调谐算法，实现对无线电导航台的自动调谐，确保导航所需的导航性能。
3.目前，传统的无线电导航自动调谐方法有以下两种：
4.一种方法为：选取10个不在导航范围内的导航台，根据导航台与飞机的夹角和距离判断满足条件的导航台，如果有两个以上满足条件，则计算导航台对儿的有效导航距离；判断切换条件(导航台对儿的可用性，并将新组队的导航台对儿的有效导航距离与当前导航对儿的有效导航距离进行比较，判断是否切换为导航台对儿)。
5.另一种方法为：先选取100个不在导航范围内的导航台，选择可用的导航台，判断是否有大于2个导航台数量，并判断切换条件。
6.上述两种方法在应用时，第一种方法计算导航台对的有效导航距离的方法复杂，排列组合后计算量大；第二种方法中选取的导航台数量多，且不进行有效导航距离计算的情况下，导航台对切换过于频繁。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于解决导航台对儿有效导航距离计算方法复杂、计算量大、导航台切换过于频繁的问题，提供了一种飞机无线电导航自动调谐方法。
8.实现发明目的的技术方案如下：一种飞机无线电导航自动调谐方法，包括以下步骤：
9.s1、获取飞机预估位置a及在预设范围内的k个导航台，并定义自然是m、n，其中m≤k、n≤k；
10.s2、计算飞机与各导航台的距离；
11.s3、将k个导航台两两组对形成导航台对，计算每组导航台对与飞机预估位置a之间的夹角；
12.s4、基于各导航台对与飞机预估位置a之间的夹角，计算导航台对与飞机预估位置a之间的距离，并选取与飞机预估位置a距离最近的导航台对；
13.s5、计算各组导航台对的导航性能anp值β；
14.s6、基于各导航台对与飞机预估位置a之间的距离、距离飞机预估位置a距离最近的导航台对、β值，获取自动调谐使用的新导航台对；
15.s7、将新导航台对与当前导航台对比较，若比较结果满足切换条件，则切换为新导航台对；若比较结果不满足切换条件，则不切换；
16.s8、循环执行步骤s2～s7，且根据设定时间间隔更新步骤s1，直至飞机完成飞行任务。
17.在一个实施例中，上述步骤s1中，飞机预设范围内的导航台的获取方法为：以飞机预估位置a为圆心，读取导航数据库，获取与飞机预估位置a的距离在3nm～150nm范围内的所有导航台。
18.在一个实施例中，上述步骤s2中，在计算飞机与各导航台的距离前，先对导航台进行筛选，筛选方法为：从k个导航台中选取最靠近飞机且满足预设条件的num个导航台。
19.进一步的，上述num需满足的预设条件为
20.在一个实施例中，上述步骤s4中，导航台对与飞机预估位置a之间距离的获取方法为：
21.计算导航台对中每个导航台与飞机预估位置a之间的距离；
22.比较两个距离的大小；
23.选择距离大的作为该导航台对与飞机预估位置a之间的距离。
24.在一个实施例中，上述步骤s7中，飞机导航台切换为新导航台的切换条件为：
25.当前导航台对不可用；
26.或前导航台对可用，但当前导航台对与飞机预估位置a的距离，大于新导航台对与飞机预估位置a的距离。
27.在一个实施例中，上述步骤s2～s7循环执行的时间小于步骤s1更新的的设定时间间隔。
28.在一个实施例中，上述步骤s1中，当导航台的数量k＝1，则采用vor/dme导航方式进行导航，当vor/dme与飞机距离大于设定值时，则发出警示信号。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.1.本发明的方法通过自动调谐顶层逻辑设计，加入时间维度，通过时间双循环(例如：每3min搜索一次导航数据库，更新一次导航台；并在3min时间内，每10s重新组队一次)，并通过设计的导航台切换算法判断是否切换，本发明的方法逻辑严谨，实用性强，可以避开传统方法的有效导航距离计算的参量，减少了计算量。
31.2.本发明的方法通过在新的规则调谐逻辑情况下，设计了导航台切换算法，通过导航台与飞机预估位置a和导航台与飞机预估位置a形成的夹角为变量，设计了切换算法，并3min更新一次飞机附近导航台信息，避免了调谐时导航台对频繁的切换问题。
32.3.导航台切换函数中加入了导航性能anp值β的计算，尚属首次使用，将导航台导航性能加入到自行调谐中，且从仿真结果看，其效果良好，有能够效的筛选了最优导航台。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
34.图1为具体实施方式中飞机无线电导航自动调谐方法的流程图；
35.图2为具体实施方式中导航台对与飞机预估位置a之间夹角的示意图。
具体实施方式
36.下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
37.本具体实施方式设计了一种飞机无线电导航自动调谐方法，包括以下步骤：
38.s1、获取飞机预估位置a及在预设范围内的k个导航台，并定义自然是m、n，其中m≤k、n≤k。
39.在一个实施例中，飞机预设范围内的导航台的获取方法为：以飞机预估位置a为圆心，读取导航数据库，获取与飞机预估位置a的距离在3nm～150nm范围内的所有导航台。
40.在一个实施例中，由于在预设范围内可能搜索不到导航台或者只能搜索到一个导航台，此时，不能形成导航对，因此也无法用下述步骤计算用于自动调谐使用的新导航台对，当出现此情况上，执行下述操作：
41.一方面，当导航台的数量k＝1，则采用vor/dme导航方式进行导航，当vor/dme与飞机距离大于设定值(例如100nm)时，则发出警示信号。
42.另一方面，当导航台的数量k＝0时，则发出警示信号并执行结束操作。
43.s2、计算飞机与各导航台的距离；
44.s3、将k个导航台两两组对形成导航台对，计算每组导航台对与飞机预估位置a之间的夹角；
45.s4、基于各导航台对与飞机预估位置a之间的夹角，计算导航台对与飞机预估位置a之间的距离，并选取与飞机预估位置a距离最近的导航台对；
46.在一个实施例中，上述步骤s4中，导航台对与飞机预估位置a之间距离的获取方法为：
47.计算导航台对中每个导航台与飞机预估位置a之间的距离；
48.比较两个距离的大小；
49.选择距离大的作为该导航台对与飞机预估位置a之间的距离。
50.s5、计算各组导航台对的导航性能anp值β；
51.s6、基于各导航台对与飞机预估位置a之间的距离、距离飞机预估位置a距离最近的导航台对、β值，获取自动调谐使用的新导航台对；
52.s7、将新导航台对与当前导航台对比较，若比较结果满足切换条件，则切换为新导航台对；若比较结果不满足切换条件，则不切换；
53.在一个实施例中，上述步骤s7中，飞机导航台切换为新导航台的切换条件为：
54.当前导航台对不可用；
55.或前导航台对可用，但当前导航台对与飞机预估位置a的距离，大于新导航台对与飞机预估位置a的距离。
56.s8、循环执行步骤s2～s7，且根据设定时间间隔更新步骤s1，直至飞机完成飞行任务。
57.在一个实施例中，上述步骤s2～s7循环执行的时间小于步骤s1更新的的设定时间间隔，例如：步骤s2～s7循环执行的时间可以选用10秒,步骤s1更新的的设定时间间隔可以
选用为3分钟。
58.由于步骤s1中获得的导航台数量k可能很多，因此为了简化后续步骤s2～s7的计算量，作为对上述实施例的改进，在步骤s2计算飞机与各导航台的距离前，先对导航台进行筛选，筛选方法为：从k个导航台中选取最靠近飞机且满足预设条件的num个导航台。
59.进一步的，上述num需满足的预设条件为如果不满足上述预设条件，则选用vor/dme导航方式进行导航，但当vor/dme与飞机距离大于设定值(例如100nm)时，则发出警示信号。
60.1.本发明的方法通过自动调谐顶层逻辑设计，加入时间维度，通过时间双循环(例如：每3min搜索一次导航数据库，更新一次导航台；并在3min时间内，每10s重新组队一次)，并通过设计的导航台切换算法判断是否切换，本发明的方法逻辑严谨，实用性强，可以避开传统方法的有效导航距离计算的参量，减少了计算量。
61.2.本发明的方法通过在新的规则调谐逻辑情况下，设计了导航台切换算法，通过导航台与飞机预估位置a和导航台与飞机预估位置a形成的夹角为变量，设计了切换算法，并3min更新一次飞机附近导航台信息，避免了调谐时导航台对频繁的切换问题。
62.3.导航台切换函数中加入了导航性能anp值β的计算，尚属首次使用，将导航台导航性能加入到自行调谐中，且从仿真结果看，其效果良好，有能够效的筛选了最优导航台。
63.以下通过具体的示例对上述飞机无线电导航自动调谐方法进行说明，参见图1所示，飞机无线电导航自动调谐方法包括以下步骤：
64.(1)获取飞机预估位置a，并以飞机位置为圆心，从导航数据库中读取数据，获取距离飞机预估位置a位置大于3nm小于150nm的k个导航台，将k个导航台的导航台标为p1，p2，
…
，pm，s1，s2，...，sn，其中m、n为自然数，且m≤k，n≤k，分别遍历到k，不包括自身。
65.(2)当获取的导航台数量满足m+n》1时，从中选取距离飞机最近的num个导航台，其余的舍弃，其中num需要满足以下条件：余的舍弃，其中num需要满足以下条件：
66.(3)分别计算飞机预估位置a与num个导航台的距离，分别记为dis1、dis2、dis3...disnum。
67.在num个导航台中每两组导航台进行组对形成组导航台对，计算每组导航台对与飞机的夹角，记为αi，其中参见图2所示。
68.(4)对于每一组导航台对，记pm、sn分别为导航台编号，其中m≠n，dis(a,pm)、dis(a,sn)分别表示飞机预估位置a与两个导航台之间的距离，pmsn表示两个导航台对。
69.其中，定义导航台对与飞机预估位置a的距离为
70.定义距离飞机预估位置a最近的导航台对为mindis(pm,sn)，则
71.(5)计算导航台的导航性能：对于每一组导航台对，计算对应导航台对的导航性能anp值β为anp(pm,sn)＝β(公式4)，其中β值越小，证明导航台对的导航性能越好。
72.(6)以公式2、公式3、公式4为基础，设计自动调谐选台算法，由于最优的导航台对与飞机预估位置a的距离、与飞机形成夹角有关，则设计最优导航台选择算法为：slctpair(p,s)＝f(p,s)(公式5)。
73.其中，slctpair(p,s)为被调谐选中的导航台对，f(p,s)为：其中，range_dme为常数，值为200nm，选取f(p,s)中最大值为最佳导航台对。
74.(7)导航台切换条件判断：定义nowp、nows为当前导航台对，由于飞机位置在时刻变化，因此将新计算出来的f(p,s)中最大值命名为slctp、slcts，以此作为为备选的导航台，导航台切换需满足以下2个条件：f(slctp,slcts)≤f(nowp,nows)(公式8)。
75.(8)上述步骤(3)至(7)每10秒更新一次，重新组队进行切换判断；步骤(1)至(2)中导航台数据更新每3分钟更新一次，一直循环，直至飞行结束。
76.其中，当时上述步骤(1)和步骤(2)中，如果只有一个导航台，即m+n＝1，并满足导航条件(例如vor/dme与飞机距离大于100nm)，则采用vor/dme导航方式，并提醒飞行员；如果没有导航台，即m+n＝0，则调谐结束，并系统告警提示飞行员。
77.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
78.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。