Способ повышения достоверности мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты

Изобретение относится к области авиационного оборудования и может быть применено в системе организации воздушного движения в условиях сокращенных интервалов вертикального эшелонирования. Способ повышения достоверности мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты на самолетах заключается в выделении для мониторинга области пространства с бортов ВС, вещают данные о горизонтальных координатах, геометрической и барометрической высотах, а также данные о векторе путевой скорости, курсе и воздушной скорости, переданная информация принимается наземной радиостанцией. Весь объем данных, полученных в выделенной области пространства, разделяется на сеансы наблюдений, каждый из которых определен в пространстве и времени. При наземной обработке данных для каждого ВС с помощью вычислительного комплекса определяют разность геометрической и барометрической высот, а также осредненное значение скорости ветра. При обнаружении повышенной скорости ветра как признака попадания атмосферного фронта в зону наблюдения, данные соответствующего сеанса исключаются из дальнейшего рассмотрения. Далее проводят статистическую обработку полученных данных и определяют погрешность измерения барометрической высоты на ВС. Для каждого ВС отбираются сеансы с его участием и по результатам статистической обработки выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты, которая сравнивается с заданным порогом. ВС, для которых заданный порог погрешности превышен, признаются непрошедшими проверку. Технический результат – повышение достоверности результатов мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты за счет исключения из статистической обработки недостоверных измерений, обусловленных влиянием атмосферного фронта. 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в системе организации воздушного движения (ВД) в условиях сокращенных интервалов вертикального эшелонирования.

Уровень техники

В связи с ростом интенсивности полетов гражданских воздушных судов (ВС) и переходом, в соответствии с правилами ИКАО, на сокращенные интервалы вертикального эшелонирования (RVSM) чрезвычайно важным является выполнение жестких требований к точности выдерживания заданной барометрической высоты эшелона.

Наиболее трудно контролируемой составляющей суммарной погрешности выдерживания высоты является погрешность ее измерения: она не выявляется ни экипажем, ни диспетчером, ни системой предотвращения столкновений ВС в воздухе. При этом наиболее важной составляющей погрешности измерения высоты является систематическая, которая является причиной отклонения от высоты эшелона на протяжении большого числа полетов и делает такое ВС опасным с точки зрения возможных столкновений. Эта погрешность связана в большинстве случаев с особенностями обтекания фюзеляжа в точке установки приемников воздушного давления (аэродинамическая погрешность) или ее учета (аэродинамическая поправка). Поэтому мониторинг систематических погрешностей измерения барометрической высоты при полетах в пространстве RVSM является обязательным (Doc 9574 AN/934 «Руководство по применению минимума вертикального эшелонирования в 300 м (1000 фут) между ЭП290 и ЭП410 включительно», издание 3, 2013, п. 6.1.1).

Используемые в настоящее время методы мониторинга предполагают либо наличие на борту ВС спутникового навигационного оборудования и присутствие наблюдателя, контролирующего его работу, либо организацию специальных наземных станций, использующих технологию MLAT (мультилатерация), позволяющую определять координаты ВС, находящихся в зоне действия этих станций. Основными недостатками данных методов являются высокая стоимость оборудования и сложность организации системы наблюдения для покрытия больших пространств.

Известен «Способ периодического контроля (мониторинга) средств измерения барометрической высоты самолетов при их эксплуатации» (описание патента РФ на изобретение, №2221221, www1.fips.ru), основанный на измерении геометрической высоты с помощью спутникового навигационного приемника и барометрической высоты спомощью штатного измерителя, заключающийся в том, что на борту ВС регистрируют информацию от штатного спутникового навигационного приемника, а также информацию о геометрической и барометрической высотах, полученную по каналу автоматического зависимого наблюдения, вычисляют для пары ВС, состоящей из оцениваемого ВС и одного (i-го) из n встречных ВС, величину δi, характеризующую предварительную оценку погрешности измерения барометрической высоты, на оцениваемом ВС, полученные для n пар значения осредняются и осредненная величина принимается за окончательную оценку искомой величины погрешности штатного измерителя барометрической высоты.

В числе основных недостатков данного способа необходимо отметить следующие:

- информация обрабатывается и накапливается на борту ВС, в то время как она должна сосредотачиваться в государственном органе, контролирующем работу перевозчиков и отвечающем за безопасность ВД;

- необходимо оснащение ВС дополнительным оборудованием, в т.ч. каналами приема радиосигналов от окружающих ВС и аппаратными средствами для обработки и хранения полученной информации, что ведет к усложнению системы.

В качестве прототипа выбран «Способ мониторинга (периодического контроля) систематических погрешностей измерения барометрической высоты» (заявка РФ, №2016150693, www1.fips.ru), заключающийся в том, что выделяют область пространства для мониторинга, с бортов ВС, находящихся в заданной области пространства, вещают данные о горизонтальных координатах, геометрической и барометрической высотах, переданная информация принимается наземной радиостанцией, на наземной радиостанции для каждого ВС с помощью вычислительного комплекса определяют разность геометрической и барометрической высот, проводят статистическую обработку полученных данных и определяют погрешность измерения барометрической высоты на ВС, весь объем данных, полученных в выделенной области пространства, разделяется на сеансы наблюдений, каждый из которых определен в пространстве и времени; на первом этапе производится предварительная оценка систематической погрешности измерения барометрической высоты, заключающаяся в следующем: по полученным наземной радиостанцией в заданном диапазоне высоты и горизонтальных координат данным строится зависимость разностей между геометрической и барометрической высотами для всех наблюдаемых самолетов в функции координат и времени; для каждого ВС в каждом сеансе наблюдения определяется разность между разностью геометрической и барометрической высот для ВС и ожидаемой разностью, определенной по полученной функциональной зависимости; на втором этапе - для каждого ВС отбираются сеансы с его участием и по результатам статистической обработки предварительных оценок погрешности выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты, которая сравнивается с заданным порогом; ВС, для которых заданный порог погрешности превышен, признаются непрошедшими проверку.

Основной недостаток прототипа заключается в том, что при его использовании в условиях прохождения атмосферного фронта через зону мониторинга возникают большие методические погрешности, обусловленные нарушением гладкости изобары и четкого соответствия между высотой и давлением.

Целью предлагаемого способа является повышение достоверности результатов за счет исключения измерений с повышенной погрешностью, возникающих при прохождении атмосферного фронта через зону мониторинга.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемого способа является повышение достоверности результатов мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты за счет исключения из статистической обработки недостоверных измерений, обусловленных влиянием атмосферного фронта. Ключевым моментом является тот факт, что наклон изобары обусловливает появление ветра (из зоны с высоким давлением в зону с низким давлением), атмосферный фронт сопровождается резким усилением ветра. Выявление фронта в зоне наблюдения основывается на анализе ветра.

Указанный результат достигается тем, что в выделенной для мониторинга области пространства с бортов ВС вещают данные о горизонтальных координатах, геометрической и барометрической высотах, а также данные о векторе путевой скорости, курсе и воздушной скорости, переданная информация принимается наземной радиостанцией. Весь объем данных, полученных в выделенной области пространства, разделяется на сеансы наблюдений, каждый из которых определен в пространстве и времени. На наземной радиостанции для каждого ВС с помощью вычислительного комплекса определяют разность геометрической и барометрической высот, а также осредненное значение скорости ветра. Алгоритм определения средней скорости ветра выбирается исходя из следующих условий. Для каждого самолета в каждый момент времени, а соответственно для каждой точки его положения в пространстве, вычисляется скорость ветра следующим образом.

Вектор путевой скорости передается в виде двух составляющих - северной Vпс и восточной Vпв.

Воздушная скорость раскладывается по этим осям с помощью соотношений:

Vвс=Vвcosϕ;

Vвв=Vвsinϕ,

где

ϕ - курсовой угол, передаваемый с борта;

Vв - модуль вектора воздушной скорости, передаваемый с борта.

Составляющие ветра на север и восток вычисляются по соотношениям

Wс=Vпс-Vвс;

Wв=Vпв-Vвв.

Полученные для каждого i-ого самолета из n самолетов в сеансе составляющие осредняются

Среднее значение скорости ветра вычисляется по соотношению

Полученное значение Wср сравнивается с пороговым, и при превышении порогового значения материалы данного сеанса алгоритмом наземного вычислителя признаются недостоверными и исключаются из дальнейшего анализа.

Далее проводят статистическую обработку полученных данных и определяют погрешность измерения барометрической высоты на ВС. Для каждого ВС отбираются сеансы с его участием и по результатам статистической обработки выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты, которая сравнивается с заданным порогом. ВС, для которых заданный порог погрешности превышен, признаются непрошедшими проверку.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, на которых представлены два варианта зависимости изобары от горизонтальных координат или времени (искажения изобары в пространстве и времени одинаково влияют на результат),

где

Н - геометрическая высота;

Р - изобара (поверхность постоянного давления) ;

L - перемещение в пространстве (например вдоль трассы) или во времени.

Фигура 1 показывает плавную зависимость в спокойной атмосфере, когда проблем сопоставления и осреднения результатов не возникает.

При прохождении атмосферного фронта (фиг. 2) плавность зависимости нарушается, что приводит к недопустимости сопоставления данных, полученных даже при небольшой разнице в пространстве или времени, и соответствующим погрешностям выходных результатов. Выявленное с помощью анализа скорости ветра прохождение атмосферного фронта дает возможность исключить недостоверные данные из дальнейшей обработки.

Осуществление изобретения

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Наряду со сбором и обработкой информации, предусмотренными в прототипе, используются данные о векторе путевой скорости, воздушной скорости и курсовом угле, также передаваемые с борта. На основании этих данных вычисляется скорость ветра. Если скорость ветра превышает заданный порог, вычислитель принимает решение о наличии атмосферного фронта и отбраковке материалов, полученных в данном сеансе. В дальнейшую статистическую обработку, которая осуществляется способом, описанным в прототипе, попадают только достоверные материалы.

Способ повышения достоверности мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты на парке самолетов, оборудованных штатными измерителями барометрической высоты, курса и истинной воздушной скорости, спутниковыми навигационными приемниками, а также передатчиками, например АЗН-В, при полетах в воздушном пространстве с сокращенными минимумами вертикального эшелонирования, заключающийся в том, что выделяют область пространства для мониторинга, с бортов ВС, находящихся в заданной области пространства, вещают данные о горизонтальных координатах, геометрической и барометрической высотах, переданная информация принимается наземной радиостанцией, при наземной обработке результатов для каждого ВС с помощью вычислительного комплекса определяют разность геометрической и барометрической высот, проводят статистическую обработку полученных данных и определяют погрешность измерения барометрической высоты на ВС, весь объем данных, полученных в выделенной области пространства, разделяется на сеансы наблюдений, каждый из которых определен в пространстве и времени; для каждого ВС отбираются сеансы с его участием и по результатам статистической обработки предварительных оценок погрешности выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты, которая сравнивается с заданным порогом, отличающийся тем, что с бортов ВС, находящихся в заданной области пространства, на наземное устройство передают данные о векторе путевой скорости, курсе и воздушной скорости, в наземном устройстве, на основании полученных данных, вычисляется осредненное значение скорости ветра и при превышении полученной осредненной скорости ветра порогового значения материалы данного сеанса признаются недостоверными и исключаются из анализа погрешности измерения барометрической высоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиационного оборудования и может быть применено в системе организации воздушного движения в условиях сокращенных интервалов вертикального эшелонирования.

Изобретение относится к способам измерения высоты подъема над поверхностью объекта в пределах земной атмосферы. В голографическом способе измерения высоты подъема над поверхностью объекта в качестве чувствительного элемента прибора, реализующего способ измерений, используют упругий чувствительный элемент в виде гофрированной мембранной коробки или в виде сильфона, внутренний объем которых заполнен вакуумом или газом под известным давлением.

Изобретение относится к бортовому авиационному оборудованию. Согласно изобретению в штатный самолетный электромеханический барометрический высотомер введены: компьютер вычисления коррекции, узлы отработки и световой сигнализации, а также электронный узел ввода коррекции.

Изобретение относится к мобильным устройствам, в частности для точного определения высоты мобильного устройства. .

Изобретение относится к системам навигации, самолетовождения, управления воздушным движением (УВД). .

Изобретение относится к авиационному приборостроению и предназначено для ввода поправок в информационный сигнал в приборах с цифровой системой преобразования измеряемого параметра, в первую очередь для установки давления на уровне земли в электронных барометрических высотомерах.

Изобретение относится к геодезическим измерениям, в частности к барометрическому нивелированию, и может быть использовано для определения высот точек местности. .

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано для выполнения полетных заданий, связанных с позиционированием летательного аппарата (ЛА) относительно наземного объекта при сближении с ним.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании инерциальных навигационных комплексов для высокоскоростного маневренного объекта.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для дистанционного контроля полета беспилотного летательного аппарата (БПЛА) в режиме реального времени и приема команд управления.

Изобретение относится к способу автономной ориентации подвижного объекта. Для автономной ориентации подвижного объекта измеряют проекции векторов напряженности результирующего магнитного поля трехосным блоком акселерометров, кажущееся ускорение объекта трехосным блоком акселерометров, абсолютную угловую скорость вращения объекта трехосным блоком гироскопов, выполняют предварительную метрологическую калибровку магнитометров, акселерометров и гироскопов, идентификацию и учет параметров внутренних и внешних помех объекта, алгоритмическую обработку сигналов магнитометров, акселерометров и гироскопов, коррекцию, учет относительных угловых скоростей вращения и редукцию показаний магнитометров, акселерометров и гироскопов, формируют информацию о совокупности базисов векторов геофизических полей и дополнительных векторов в неподвижном и связанном трехгранниках, вычисляют оценки направляющих косинусов и углов ориентации объекта в условиях функциональной избыточности информации, оценки угловых скоростей вращения объекта.

Многофункциональный комплекс бортового оборудования вертолета содержит пульт-вычислитель навигационный с приемником спутниковой связи (1), систему автоматического управления (2), систему электронной индикации (3), навигационную систему (4), включающую в себя устройство определения крена, тангажа и курсоуказатель, вычислитель воздушных сигналов (5), радиотехническое оборудование (6), включающее в себя автоматический радиокомпас, аппаратуру навигации и посадки, радиосвязное оборудование (7), радиовысотомер малых высот (8), защищенный бортовой накопитель (9), метеонавигационную радиолокационную систему (11), генератор цифровых карт (13) и группу резервных приборов (10), включающую в себя указатель приборной скорости, два авиагоризонта, спутниковую антенну (14), обеспечивающую передачу сигнала на соответствующий вход пульта-вычислителя навигационного (1) и соответствующий вход генератора цифровых карт (13).

Изобретение относится к области систем управления наземными транспортными средствами в арктических условиях. Технический результат – расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах визуализации пространственного положения летательного аппарата.

Изобретение относится к области навигации по сигналам космических аппаратов (КА) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Достигаемый технический результат – повышение точности определения навигационных измерений и параметров.

Система индикации взлета и посадки содержит командно-пилотажный индикатор, информационно-измерительную систему (ИИС), бортовую цифровую вычислительную систему, систему автоматического управления, систему единой индикации с отображением на экране набора определенных индикационных маркеров.
Изобретение относится к устройствам для видеоконтроля водных акваторий с обеспечением регистрации нештатных ситуаций, связанных с движением судов по несанкционированным курсам или их нахождением в запретных зонах.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в бесплатформенных инерциальных системах, в частности в гировертикалях, курсовертикалях и навигационных системах, при измерении углов крена и тангажа подвижного объекта. Способ управления бесплатформенной гировертикалью с радиальной коррекцией включает измерение угловых скоростей и линейных ускорений, преобразование приращения углов крена и тангажа из связанной системы координат в инерциальную, вычисление и компенсацию ошибок определения углов крена и тангажа при допустимых для управления цифровой платформой значениях величин линейных ускорений в инерциальной системе координат. При этом вычисление и компенсацию ошибок определения углов крена и тангажа цифровой платформы при превышении допустимых для управления величин ускорений в инерциальной системе координат осуществляют по угловым скоростям, определенным в инерциальной системе координат в процессе запуска датчиков угловых скоростей. Для реализации способа в бесплатформенную гировертикаль с радиальной коррекцией, содержащую блок датчиков угловых скоростей, блок датчиков линейных ускорений, блок цифровой платформы, блок вычисления углов крена и тангажа, блок пересчета линейных ускорений из связанной системы координат в инерциальную, блок управления цифровой платформой, дополнительно введены блок запоминания угловых скоростей в инерциальной системе координат в момент запуска датчиков угловых скоростей и блок сравнения линейных ускорений в инерциальной системе координат с допустимыми для управления цифровой платформой линейными ускорениями в инерциальной системе координат таким образом, что вход блока запоминания угловых скоростей соединен с выходом блока управления цифровой платформой, один вход блока сравнения линейных ускорений в инерциальной системе координат соединен с выходом блока запоминания угловых скоростей в инерциальной системе координат, а другой - с выходом упомянутого блока пересчета линейных ускорений, один выход упомянутого блока сравнения линейных ускорений соединен с входом блока управления цифровой платформой, а другой - с входом блока цифровой платформы. Технический результат заключается в повышении точности определения углов ориентации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного оборудования и может быть применено в системе организации воздушного движения в условиях сокращенных интервалов вертикального эшелонирования. Способ повышения достоверности мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты на самолетах заключается в выделении для мониторинга области пространства с бортов ВС, вещают данные о горизонтальных координатах, геометрической и барометрической высотах, а также данные о векторе путевой скорости, курсе и воздушной скорости, переданная информация принимается наземной радиостанцией. Весь объем данных, полученных в выделенной области пространства, разделяется на сеансы наблюдений, каждый из которых определен в пространстве и времени. При наземной обработке данных для каждого ВС с помощью вычислительного комплекса определяют разность геометрической и барометрической высот, а также осредненное значение скорости ветра. При обнаружении повышенной скорости ветра как признака попадания атмосферного фронта в зону наблюдения, данные соответствующего сеанса исключаются из дальнейшего рассмотрения. Далее проводят статистическую обработку полученных данных и определяют погрешность измерения барометрической высоты на ВС. Для каждого ВС отбираются сеансы с его участием и по результатам статистической обработки выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты, которая сравнивается с заданным порогом. ВС, для которых заданный порог погрешности превышен, признаются непрошедшими проверку. Технический результат – повышение достоверности результатов мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты за счет исключения из статистической обработки недостоверных измерений, обусловленных влиянием атмосферного фронта. 2 ил.

Наверх