УСТРОЙСТВО, СПОСОБСТВУЮЩЕЕ НАЗЕМНОЙ НАВИГАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В АЭРОПОРТУ Российский патент 2009 года по МПК G01C23/00 

Настоящее изобретение относится к устройству, способствующему наземной навигации летательного аппарата в аэропорту.

В контексте функции навигации в аэропорту (которая делает возможным отображение на экране в кабине летательного аппарата карты аэропорта, на которой, в частности, обозначена текущая позиция летательного аппарата) необходимо иметь информацию относительно точной позиции летательного аппарата, когда он находится на земле. Точность и частота обновления этой позиции являются определяющими параметрами для обеспечения безопасности и достоверности отображаемой информации в отношении внешних ориентиров, которые могут быть видны пилоту.

Для определения своей позиции при полете самолет, в основном, содержит оборудование позиционирования, которое связано со спутниковой системой позиционирования GPS или GALILEO или подобного вида. Такое оборудование позиционирования, в основном, содержит антенну, которая установлена на верхней части летательного аппарата, а также приемник, который связан с упомянутой антенной и который принимает и обрабатывает обнаруженные им сигналы.

Например, в случае системы GPS бортовое оборудование позиционирования, которое предназначено для навигации во время полета, в основном, поставляет позицию каждую секунду, что является недостаточным для создания впечатления относительно движения летательного аппарата на дисплее. Кроме того, текущие стандарты функционирования во время полета, которым подчиняется это оборудование позиционирования, не охватывают ни требование на повышенную точность на земле (в основном, менее 10 метров), ни явления, связанные со средой, с которой сталкиваются на земле (в частности, наличие строений и многократных отражений).

Следовательно, это оборудование позиционирования, которое обеспечивают на летательном аппарате и которое полностью соответствует навигации во время полета, не является удовлетворительным для использования в контексте навигации в аэропорту вышеупомянутого вида.

Другой большой недостаток обычной функции навигации в аэропорту относится, в частности, к отображению, которое представляют пилоту. Это отображение, в основном, относится к символу летательного аппарата, который представляют в оцененной или измеренной позиции летательного аппарата на карте аэропорта, однако без указания ориентации упомянутого летательного аппарата.

Задачей настоящего изобретения является преодоление указанных недостатков. Это относится к устройству, способствующему наземной навигации летательного аппарата в аэропорту, которое является особенно эффективным и точным.

Для этого согласно изобретению упомянутое устройство содержит:

- первое средство для определения текущей позиции упомянутого летательного аппарата, расположенного на земле,

- базу данных, содержащую картографические данные, относящиеся к аэропорту,

- навигационную систему, которая принимает, по меньшей мере, упомянутую текущую позицию и упомянутые картографические данные и которая приводит эти данные в соответствие, и

- систему отображения, которая принимает информацию из упомянутой навигационной системы и которая представляет, по меньшей мере, на одном экране дисплея карту аэропорта, по меньшей мере частично, и на ней символ летательного аппарата, который расположен в упомянутой текущей позиции.

Является примечательным, что устройство дополнительно содержит второе средство для определения текущего курса летательного аппарата, и при этом упомянутая система навигации принимает упомянутый текущий курс и передает его в упомянутую систему отображения, и эту упомянутую систему отображения создают так, чтобы ориентировать упомянутый символ летательного аппарата на упомянутой частичной карте в соответствии с упомянутым текущим курсом.

Таким образом, в соответствии с изобретением пилоту представляют не только текущую позицию летательного аппарата на отображенной карте аэропорта, но также и его ориентацию. Это позволяет пилоту получить точное представление реальной ситуации относительно летательного аппарата в аэропорту.

В предпочтительном варианте осуществления упомянутое первое средство содержит:

- обычное существующее ранее оборудование позиционирования, которое взаимодействует со спутниковой системой позиционирования, например такой как GPS, и которое содержит, по меньшей мере, одну антенну, установленную на летательном аппарате, а также первый приемник, который связан с упомянутой антенной,

- второй приемник (дополнительный и не обеспечиваемый первоначально), который также связан с упомянутой антенной и который выполнен с возможностью определения текущей позиции летательного аппарата из сигналов, принятых посредством упомянутой антенны, и

- антенный соединитель (не обеспеченный первоначально, который добавляют):

который обеспечен входом, соединенным с упомянутой антенной и с двумя выходными устройствами, соединенными с упомянутыми первым и вторым приемниками соответственно, и

который создан таким образом, чтобы удваивать сигнал, принятый из антенны, и передавать один из сигналов, полученных посредством этого удвоения, в упомянутый первый приемник и другой сигнал в упомянутый второй приемник.

Таким образом, в соответствии с изобретением упомянутый (второй) приемник, который предназначен для определения текущей позиции летательного аппарата, использует оборудование позиционирования, существующее на летательном аппарате, которое уже обеспечено антенной, что позволяет избежать необходимости добавления новой антенны на упомянутом самолете, такое добавление, в основном, является трудно достижимым и, прежде всего, очень дорогостоящим.

Кроме того, благодаря использованию упомянутого антенного соединителя существует возможность обеспечения второго приемника, который имеет намного лучшую эффективность, чем упомянутый первый приемник, который обычно обеспечен на летательном аппарате для навигации во время полета (такая навигация во время полета не требует особенно высокой точности и частоты обновления). Благодаря указанным признакам существует возможность получения текущей позиции летательного аппарата, которая, в частности, хорошо соответствует отображению, относящемуся к навигации в аэропорту.

В предпочтительном варианте осуществления упомянутый второй приемник:

- интегрирован в упомянутую навигационную систему, и/или

- имеет метрическую точность и частоту обновления, которые больше или равны 20 Гц. Следует отметить, что функционирование такого приемника позволяет избежать использования инерционного источника для повышения частоты обновления вычисляемой позиции, и/или

может быть осуществлена его параметризация. Соответственно существует возможность конфигурировать упомянутый (второй) приемник предпочтительно известного вида GPS COTS ("Коммерческий готовый продукт") для использования преимущества доступных усовершенствований спутниковой системы позиционирования.

Дополнительно, в определенном варианте осуществления упомянутое второе средство содержит инерционную систему летательного аппарата.

Единственный чертеж из приложенных чертежей обеспечивает понимание осуществления изобретения. Этим единственным чертежом является структурная схема устройства, способствующего наземной навигации согласно изобретению.

Устройство 1 согласно изобретению, изображенное схематически на чертеже, предназначено для содействия пилоту во время наземной навигации летательного аппарата, например транспортного летательного аппарата в аэропорту.

Для этого данное устройство 1 является устройством вида, содержащего:

- средство 2, описанное ниже, для определения текущей позиции упомянутого летательного аппарата (не изображен), который, следовательно, расположен на земле в аэропорту,

- базу 3 данных обычного типа, которая содержит картографические данные, относящиеся, по меньшей мере, к упомянутому аэропорту,

- навигационную систему 4, которая соединена посредством линии 5 связи с упомянутой базой 3 данных, которая принимает, по меньшей мере, упомянутую текущую позицию из упомянутого средства 2 и упомянутые картографические данные из упомянутой базы 3 данных и которая приводит эти данные в соответствие, то есть, другими словами, делает возможным их одновременное отображение на одном устройстве, и

- систему 6 отображения, которая соединена посредством линии 7 связи с упомянутой навигационной системой 4, которая принимает информацию (в частности, результаты вышеупомянутого приведения в соответствие) из упомянутой навигационной системы 4 и которая представляет, по меньшей мере, на одном обычном экране 8 дисплея, установленном в кабине летательного аппарата, карту аэропорта, которая изображает, по меньшей мере, частично, упомянутый аэропорт и, на этой карте аэропорта (представляет) символ летательного аппарата, который установлен в упомянутую текущую позицию относительно реальных признаков аэропорта, отображенного на упомянутой карте аэропорта.

Согласно изобретению упомянутое устройство 1 дополнительно содержит средство 9 для определения обычным образом текущего курса летательного аппарата. Это средство 9, которое предпочтительно содержит инерционную систему летательного аппарата и, в частности, блок или систему вида ADIRU ("Опорный инерционный блок аэродинамических данных"), передает упомянутый текущий курс посредством линии 10 связи в упомянутую навигационную систему 4, которая обеспечивает эту информацию в упомянутую систему 6 отображения, использующую их при отображении. Более точно, упомянутая система 6 отображения создана таким образом, чтобы ориентировать упомянутый символ летательного аппарата на упомянутой карте аэропорта (не изображена) в соответствии с упомянутым принятым текущим курсом.

Соответственно система 6 отображения представляет пилоту не только текущую позицию летательного аппарата на отображенной карте аэропорта, но также и его ориентацию. Это делает возможным получение пилотом весьма достоверного представления относительно реальной ситуации относительно летательного аппарата в аэропорту.

Кроме того, для определения текущей позиции летательного аппарата устройство 1 согласно изобретению использует обычное оборудование 11 позиционирования, которое уже существует на летательном аппарате и которое обычно предназначено, в частности, для навигации во время полета. Такая обычная система 11 позиционирования содержит, по меньшей мере, одну антенну 12, которая, в основном, установлена на верхней части летательного аппарата, и приемник 13, который соединен с этой антенной 12. Это оборудование 11 позиционирования взаимодействует с обычной спутниковой системой позиционирования, например, такой как GPS ("Глобальная Система Позиционирования") или подобной. В основном, упомянутое оборудование 11 позиционирования является оборудованием известного вида GPSSU ("Блок Датчика Глобальной Системы Позиционирования"). В частности, оно обеспечивает данные GPS относительно трехмерной позиции, скорости, направления, времени, а также информацию относительно точности и целостности этих данных. Такое оборудование 11 позиционирования оптимизировано для навигации во время полета (а не для наземной навигации). Для этой цели антенну 12 устанавливают на верхней части таким образом, чтобы наблюдать спутники, находящиеся низко над горизонтом, для сохранения хорошей видимости во время поворота. Однако на земле такая антенна 12, в частности, является чувствительной к обычному явлению, известному как "многолучевое распространение", с которым можно столкнуться вблизи строений.

Следовательно, такое оборудование 11 позиционирования, как данное, не предназначено для использования в контексте навигации в аэропорту.

Однако во избежание необходимости установки дополнительной системы позиционирования на летательном аппарате, что должно быть дорогостоящим и трудноосуществимым, особенно в отношении антенны, упомянутое средство 2 содержит согласно изобретению упомянутое существующее ранее оборудование 11 позиционирования. Кроме того, согласно изобретению упомянутое средство 2 также содержит:

- дополнительный приемник 14, который связан с упомянутой антенной 12 упомянутого оборудования 11, как описано ниже, и который предназначен для определения текущей позиции летательного аппарата (которую обеспечивают в навигационную систему 4), из сигналов, принятых посредством упомянутой антенны 12, и

- антенный соединитель 15:

который обеспечен входом, соединенным посредством линии 16 связи с упомянутой антенной 12 и с двумя выходными устройствами, соединенными посредством линий 17 связи с упомянутыми приемниками 13 и 14 соответственно и

который выполнен таким образом, чтобы удваивать сигнал, принятый из антенны 12, и передавать один из сигналов, полученных посредством этого удвоения, в упомянутый приемник 13, который соответственно может продолжать функционировать нормальным образом, в частности, для навигации во время полета, и другой сигнал в упомянутый приемник 14, который используют для реализации настоящего изобретения.

Упомянутый антенный соединитель 15 выбирают таким образом, чтобы гарантировать, что изоляция между выходными устройствами не допустит возможного распространения помех от одного выходного устройства. Его также (выбирают) таким образом, чтобы возможное ослабление мощности сигнала было приемлемым для обоих приемников 13 и 14. Входное устройство и выходные устройства соединителя 15 соединены соответствующими соединителями с упомянутыми линиями 16, 17 и 18 связи.

Соответственно благодаря использованию упомянутого антенного соединителя 15 существует возможность обеспечения дополнительного приемника 14, который имеет намного лучшую эффективность, чем упомянутый приемник 13, который, обычно, обеспечивают на летательном аппарате для навигации во время полета (и который из-за этого не требует особенно высокой точности и частоты обновления). Соответственно посредством изобретения получают текущую позицию летательного аппарата, которая, в частности, хорошо соответствует отображению в отношении навигации в аэропорту.

В предпочтительном варианте осуществления упомянутый приемник 14 интегрирован в навигационную систему 4 и соответствует годному к летной эксплуатации GPS-приемнику нового поколения, продукту COTS ("коммерческий готовый продукт"), который достигает лучшей эффективности, чем аэронавигационный GPS-приемник. Кроме того, такой COTS GPS-приемник содержит обычные определенные алгоритмы, которые делают возможным повышение частоты обновления данных для уменьшения явления многолучевого распространения и для уменьшения времен сбора и повторного сбора (информации).

В частности, такой COTS GPS-приемник (приемник 14) может иметь метрическую точность (95%) и частоту обновления, большую или равную 20 Гц, при этом обычный аэронавигационный GPSSU приемник (приемник 13), в основном, имеет точность (95%) порядка от 15 до 30 метров и частоту обновления от 1 до 5 Гц. Следует отметить, что функционирование такого приемника 14 также обеспечивает возможность обойтись без использования инерционного источника для повышения частоты обновления вычисляемой текущей позиции.

Кроме того, в конкретном варианте осуществления может быть осуществлена параметризация упомянутого приемника 14. Соответственно существует возможность конфигурирования упомянутого приемника 14 для использования преимуществ доступных усовершенствований спутниковой системы позиционирования: GBAS, SBAS, GALILEO и т.д.

Следовательно, в случае настоящего изобретения упомянутое устройство 1 использует только антенну 12 системы 11 позиционирования, но не приемник 13. Кроме того, как упомянуто выше, указанное оборудование 11, которое, кроме того, продолжает использоваться для выполнения его обычных функций, в частности в отношении навигации во время полета, было изменено посредством интегрирования соединителя 15 между антенной 12 и приемником 13.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах наземной навигации летательных аппаратов (ЛА). Технический результат - повышение точности наземной навигации ЛА. Для достижения данного результата устройство (1) содержит средство (2) для определения текущей позиции ЛА, картографическую базу (3) данных, навигационную систему (4), средство (9) для определения текущего курса летательного аппарата и систему (6) отображения для отображения на экране (8) просмотра карты аэропорта. При этом символ ЛА расположен на экране (8) не только в текущей позиции ЛА, но и ориентирован в соответствии с текущим курсом движения ЛА. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство, способствующее наземной навигации летательного аппарата в аэропорту, упомянутое устройство (1) содержит:
первое средство (2) для определения текущей позиции упомянутого летательного аппарата, расположенного на земле, упомянутое первое средство (2) содержит оборудование (11) позиционирования, взаимодействующее со спутниковой системой позиционирования,
второе средство (9) для определения текущего курса летательного аппарата,
базу (3) данных, содержащую картографические данные, относящиеся к аэропорту,
навигационную систему (4), которая принимает упомянутую текущую позицию, упомянутый курс и упомянутые картографические данные, и которая приводит эти данные в соответствие, и
систему (6) отображения, которая принимает информацию из упомянутой навигационной системы (4), и которая представляет, по меньшей мере, на одном экране (8) дисплея карту аэропорта, по меньшей мере, частично, и на ней символ летательного аппарата, который расположен в упомянутой текущей позиции и ориентирован в соответствии с упомянутым текущим курсом,
при этом упомянутое первое средство (2) содержит:
упомянутое оборудование (11) позиционирования, которое содержит, по меньшей мере, одну антенну (12), установленную на летательном аппарате, а также первый приемник (13), который связан с упомянутой антенной (12),
второй приемник (14), который также связан с упомянутой антенной (12) и который выполнен с возможностью определения текущей позиции летательного аппарата из сигналов, принятых посредством упомянутой антенны (12), и
антенный соединитель (15):
который обеспечен входом, соединенным с упомянутой антенной (12) и с двумя выходными устройствами, соединенными с упомянутыми первым и вторым приемниками (13, 14) соответственно, и который выполнен таким образом, чтобы удваивать сигнал, принятый от антенны (12), и передавать один из сигналов, полученных посредством этого удвоения, в упомянутый первый приемник (13), а другой сигнал - в упомянутый второй приемник (14).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый второй приемник (14) интегрирован в упомянутую навигационную систему (4).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый второй приемник (14) имеет метрическую точность и частоту обновления, которая больше или равна 20 Гц.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что может быть осуществлена параметризация упомянутого второго приемника (14).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутое второе средство (9) содержит инерционную систему летательного аппарата.

6. Самолет, отличающийся тем, что содержит устройство (1) по п.1.