Способ определения барометрической высоты летательного аппарата в полете с использованием бортовых спутниковых навигационных приемников и авиационных метеорологических прогнозов Российский патент 2024 года по МПК G01C5/06 

Описание патента на изобретение RU2824733C1

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к авиационной технике и используется для систем навигации, самолетовождения, обслуживания воздушным движением (ОВД), мониторинга характеристик выдерживания высоты воздушных судов.

Уровень техники

Согласно международным правилам выдерживание и изменение высоты ЛА в основном выполняются по уровню давления. ЛА в процессе выполнения полета измеряют невозмущенное давление окружающей атмосферы, которое после ряда преобразований представляется в величинах барометрической высоты, используемой для осуществления вертикальной навигации ЛА. Международная организация гражданской авиации (ИКАО) активно продвигает концепцию использования воздушного пространства в соответствии с характеристиками летательных аппаратов (ЛА). Появление новых классов ЛА, таких как беспилотные воздушные суда (БВС) и беспилотные авиационные системы (БАС), и намерение их одновременного использования с традиционными пилотируемыми ЛА в несегрегированном воздушном пространстве, дополнительно диктует необходимость контроля за соответствием всех ЛА установленным требованиям к характеристикам. В этих условиях точность навигации ЛА как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости, приобретает чрезвычайно важное значение.

Основным измерителем барометрической высоты полета ЛА являются барометрические высотомеры (БВ), которые относящиеся к приборам манометрической группы. В их основу заложена зависимость изменения давление воздуха с изменением высоты полета ЛА. Все высотомеры выполнены по одной конструктивной схеме: через статический трубопровод и приемник воздушного давления атмосферное давление действует на чувствительный элемент, измеряющий статическое давление окружающей среду, далее пересчитываемое в высоту полета ЛА, которая отображается пилоту и используется в системах управления ЛА. Приложение 8 к Чикагской конвенции гражданской авиации «Летная годность воздушных судов» устанавливает, что БВ градуируются по модели стандартной атмосферы, на основании которой выполняется расчет шкалы высотомера. Для БВ присущи следующие виды ошибок: инструментальные ошибки, возникающие вследствие несовершенства изготовления механизма высотомера, износа деталей и изменения свойств чувствительного элемента; аэродинамические ошибки, которые являются результатом неточного измерения атмосферного давления на высоте полета из-за искажения воздушного потока в месте его измерения; методические ошибки, обусловленные несовпадением фактического состояния атмосферы с параметрами и зависимостями, принятыми в модели стандартной атмосферы [1]. Наличие какого количества факторов, влияющих на появление значительных ошибок БВ, определило проведение исследований и разработок для корректировки вычислений барометрической высоты на основе измеренного окружающего ЛА давления. Известен патент RU 2265855 С1 «Способ определения барометрической высоты и вертикальной скорости летательного аппарата», в котором предложено измерять с помощью датчика статического давления приборную барометрическую высоту, а также вычислять вертикальное ускорение, значения вертикальной скорости получают путем интегрирования разности вертикального ускорения и поправки ускорения, значения барометрической высоты получают путем интегрирования разности вертикальной скорости и поправки скорости, вычисляют разность между полученным таким образом значением барометрической высоты с учетом поправки на запаздывание в пневмотракте статического давления, вычисляют значения эталонной барометрической высоты и коэффициент запаздывания в пневмотракте. В современных ЛА БВ интегрированы в системы измерения высоты, которые осуществляют дополнительную обработку информации о высоте и ее распределение по системам управления ЛА. Ошибки, которые возникают в системах измерения высоты из-за неправильного измерения давления, являются невидимыми ошибками, так как ни у пилота воздушного судна, ни у диспетчера обслуживания воздушного движения (ОВД) нет средства обнаружения и идентификации этих ошибок. Как результат ЛА с большими значениями погрешностей систем измерения высоты несут значительные угроз безопасности полетов. Большое количество факторов, влияющих на точность измерения барометрической высоты, является причиной организации непрерывного и независимого контроля (мониторинга) работы систем измерения высоты ЛА. В мире организован постоянно действующий независимый мониторинг характеристик выдерживания высоты ЛА на высотах от 8500 метров до 12100 метров, где из-за уменьшения давления окружающей атмосферы погрешности систем измерения высоты могут значительно увеличиваться.

В настоящее время существуют источники информации, такие как глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС), которые позволяют в процессе полета определить координаты ЛА с достаточно высокой точностью. В [2] указывается, что лучшим способом контроля погрешности систем измерения высоты, используемым в современных системах мониторинга, является сравнение измеренной геометрической высоты ЛА, полученной, например, с помощью спутниковой навигационной системы, с геометрической высотой заданного эшелона полета. Информация ГНСС о координатах ЛА используются в системах мониторинга для измеренной геометрической высоты ЛА. Для определения геометрической высотой заданного эшелона полета в системах мониторинга используется метеорологический прогноз [2], получаемый от центров метеорологических прогнозов, таких, например, как лондонский МЕТ Офис или Гидрометцентр России, которые являются официальными поставщиками авиационных метеорологических прогнозов. Предположение о наличии значительных ошибок в авиационных метеорологических прогнозах, подготовленных уполномоченными центрами авиационных прогнозов, привело к тому, что за недавнее время было проведено много работ для того, чтобы исключить использование метеорологических прогнозов для контроля и коррекции погрешностей систем измерения высоты ЛА. Результатами таких работ стали зарегистрированные патенты. Известен «Способ мониторинга (периодического контроля) систематических погрешностей измерения барометрической высоты» (патент RU 2645815 G01). В данном способе выделяют область пространства для мониторинга; ЛА, находящихся в заданной области пространства, передают данные с бортов о горизонтальных координатах, геометрической и барометрической высоте; переданная информация принимается наземной радиостанцией. На наземной радиостанции для каждого ВС с помощью вычислительного комплекса определяют разность геометрической и барометрической высоты, проводят статистическую обработку полученных данных и определяют погрешность измерения барометрической высоты на ЛА. Весь объем данных, полученных в выделенной области пространства, разделяется на сеансы наблюдений, каждый из которых определен в пространстве и времени. По результатам статистической обработки предварительных оценок погрешности выделяется систематическая составляющая погрешности измерения барометрической высоты, которая сравнивается с заданным порогом. Выявленная ошибка в дальнейшем может быть использована для корректировки работы системы измерения высоты. Недостатком этого метода является практическое ограничение на количество воздушных судов в выделенной области воздушного пространства, где метеорологические условия могут считаться эквивалентными, для получения статистически достоверных оценок искомых погрешностей. Другой способ повышения точности барометрического высотомера с использованием спутниковой навигационной системы без использования метеорологических прогнозов представлен в патенте РФ 2316785 С1. Сущность способа заключается в том, что с помощью приемника глобальной системы местоопределения вычисляют текущие координаты ЛА, определяют по ним высоту hp рельефа местности, над которой находится ЛА, суммируют hp с данными радиовысотомера НРВ, определяют погрешность баровысотомера ΔНБВ=НБВ-(НРВ+hp), корректируют НБВ на величину АНБВ и полученный результат выдают потребителю информации о барометрической высоте. Использование метода ограничивается высотами на которых используются радиовысотомеры при реальных полетах. «Способ мониторинга выдерживания высоты эшелона полета» представленный в патенте RU 2390793 С1 заключается в том, что задают ограниченную область пространства для мониторинга выдерживания высот воздушными судами (ВС) при полете на фиксированном эшелоне, который подлежит анализу. Получают от ВС, находящихся в указанной области пространства, сообщения, отсеивают недостоверные данные, а достоверные запоминают для дальнейшей обработки. Задают вид описывающей функции, аппроксимирующей зависимость между барометрической и геометрической высотами, вычисляют ее коэффициенты, решают описывающую функцию и по данным бортовых измерений вычисляют для каждого ВС отклонение от заданной абсолютной высоты. При выявлении отклонений формируют сообщения, которые отображают на индикаторе воздушной обстановки в центрах ОВД, передают на борт соответствующего ВС и документируют на цифровом магнитофоне или ином устройстве хранения информации. Для каждого ВС на борту вычисляют ошибку собственного измерителя барометрической высоты, а также показатель достоверности указанной оценки. На внутрикабинном индикаторе отображают величину поправки к показаниям собственного барометрического высотомера. Для каждого из ВС вычисляют разность между собственной и, полученной от i-го ВС, абсолютными высотами и представляют экипажу информацию о превышении указанной разности допустимых значений. К недостаткам метода можно отнести, как и в случае с патентом RU 2645815 G01, ограничение на получение достоверных оценок из-за малого количества ЛА в области с эквивалентными метеорологическими условиями. В связи с ограничениями в современных системах мониторинга характеристик выдерживания высоты для вычисления геометрической высоты заданного эшелона полета единственным применяемым способом является использование данных авиационного метеорологического прогноза, полученного от уполномоченного метеорологического органа. Прогноз содержит значения прогнозируемых метеорологических параметров, в частности, геопотенциальных высот изобарических поверхностей и температур в узлах регулярной сетки, рассчитанных уполномоченным центром прогнозов - составителем прогноза для региона, начиная от времени начала прогноза (срок начала прогноза) на ограниченный интервал времени (интервал прогноза), определяющий глубину прогноза. Узлы регулярной сетки - точки с заданными географическими координатами, обычно отстоявшие друг от друга на установленные расстояния по широте и долготе, в которых рассчитываются прогнозируемые параметры для каждого шага заблаговременности на всю глубину прогноза. Под заблаговременностью понимают время от срока начала прогноза до момента, для которого проведен очередной расчет метеорологических параметров в узлах регулярной сетки, внутри глубины прогноза. Прогноз содержит несколько заблаговременностей, через выбранный интервал времени (шаг). Геометрическая высота заданного эшелона определяется с использованием модели стандартной атмосферы с учетом текущих метеорологических условий. На рисунке 1 представлена последовательность обработки данных, используемая в системах мониторинга характеристик выдерживания высоты для получения геометрической высоты барометрического эшелона полета с использованием метеорологического прогноза. Значение барометрической высоты воздушного судна преобразуется в значение давления с использованием модели стандартной атмосферы. Далее на основе метеорологического прогноза вычисляется геопотенциальная высота от уровня геоида в рассматриваемой точке траектории, которая соответствует вычисленному значению давления. С использованием принятых в модели стандартной атмосферы зависимостей осуществляется пересчет найденной геопотенциальной высоты в значение геометрической высоты от уровня геоида. На последнем шаге с использованием актуальной гравитационной модели земли выполняется пересчет значения геометрической высоты от уровня геоида в значение геометрической высоты от эллипсоида.

Статистическая обработка собранных данных от систем мониторинга характеристик выдерживания высоты показала, что систематическая составляющая средней ошибки самих системы мониторинга не превышает 7 футов. Среднее квадратичное отклонение ошибки системы мониторинга не превышает 4,1 фута [4]. Согласно шкале Чаддлока [5] существует очень сильная корреляция между результатами измерений системы мониторинга и погрешностями систем измерения высоты ЛА. Полученные результаты свидетельствую о том, что при применении тех же входных данных, функциональных зависимостей и методов обработки данных точность вычисления барометрической высоты будет иметь примерно такие же показатели.

Согласно Приложению 3 к Чикагской конвенции гражданской авиации «Метеорологическое обеспечение международной аэронавигации» уполномоченные метеорологические центры готовят прогнозы по высотам в узлах регулярной сетки, которые включают геопотенциальную высоту эшелонов полета и температуру. Прогнозы готовятся четыре раза в сутки, действительны на фиксированные сроки, составляющие 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33 и 36 ч после сбора (в 00:00, 06:00, 12:00 и 18:00 UTC) синоптических данных, на основе которых разработаны эти прогнозы. Распространение каждого прогноза завершается так скоро, как это технически возможно, но не позднее 6 ч после стандартного времени наблюдения. Используемые метеорологические прогнозы представляются в виде соответствующих значений параметров в узлах регулярной сетки, выраженных в двоичной форме (GRIB). Метеорологические органы используют прогнозы при подготовке полетной документации, когда такие прогнозы охватывают предполагаемую траекторию полета по времени. Эксплуатанты и члены летного экипажа используют предоставляемые прогнозы для предполетного планирования, перед вылетом и в полете. Согласно Поправке 79 Приложения 3 к Международной конвенции гражданской авиации в 2024 году в рамках Мировой Системы Зональных Прогнозов (WAFS) планируется представлять авиационные метеорологические прогнозы с горизонтальным шагом регулярной сетки 0,25 градусов и вертикальной дискретизацией 1000 фут с часовым интервалом, что должно существенно повысить их точность. Эти изменения приведут к значительному увеличению объемов данных метеорологических прогнозов. Однако для того чтобы облегчить пользователем возможность использования данных будет применяться новых механизм их распространения SWIM (System Wide Information Management) основанный на OGC EDR API (Open Geospatial Consortium Environmental Data Retrieval Application Programming Interface). Пользователи могут выбрать какой регион ему необходимо загрузить с указанием интересующего вертельного интервала и времени прогноза. В патентуемом изобретении для вычисления барометрической высоты летательного аппарата в полете с использованием бортовых спутниковых навигационных приемников и авиационных метеорологических прогнозов предлагается изменить последовательность обработки данных, представленной на рисунке 1, на обратную, используя информацию ГНСС и авиационных метеорологических прогнозов. - Предлагаемая последовательность обработки данных представлена на рисунке 2. При этом функциональные зависимости, применяемые на каждом этапе обработки данных, не изменяются.

Раскрытие сущности изобретения

Предлагаемый способ определения барометрической высоты ЛА на основе информации ГНСС и авиационных метеорологических прогнозов заключается в том, что задают ограниченную область пространства, в котором будет выполнять полеты летательный аппарат (ЛА). Полученные данные метеорологического прогноза загружаются заранее в вычислитель, где будут проводится вычисления барометрической высоты реальном времени. В процессе полета при поступлении информации о координатах ЛА от спутниковой навигационной системы, отсеиваются недостоверные данные. Для точки, прошедшей валидацию, в реальном времени (рисунок 2) выполняется пересчет текущей геометрической высоты ЛА относительно эллипсоида в ортометрическую высоту относительно среднего уровня моря, для чего используется актуальная гравитационная модель земли (например, модель EGM2008 как представлено на рисунках). Под эллипсоидом здесь понимается референсная поверхность, используемая в глобальной спутниковой навигационной системе (ГНСС) при расчете координат ЛА. Вычисляется превышение геоида над эллипсоидом в рассматриваемой точке траектории. Под геоидом здесь понимается эквипотенциальная поверхность земного поля тяжести эквивалентная среднему уровню моря (MSL). Геометрическая высота ЛА от среднего уровня моря является алгебраической суммой геометрической высоты, полученной от спутниковой навигационной системы, и вычисленным превышением геоида над эллипсоидом. Выполняется пересчет геометрической высоты ЛА относительно среднего уровня моря в геопотенциальную высоту относительно среднего уровня моря согласно принятой в модели стандартной атмосферы функциональной зависимости, а именно:

где

HЛА - геопотенциальная высота ЛА в рассматриваемой точке;

hЛА - геометрическая высота ЛА в рассматриваемой точке;

r - номинальный радиус земли, принятый в модели стандартной атмосферы.

С использованием метеорологического прогноза вычисляется величину давления в текущих метеорологических условиях в точке с координатами ЛА на уровне вычисленной геопотенциальной высоты. В каждом узле регулярной сетки авиационного метеорологического прогноза, содержится прогностические значения геопотенциальных высот, для включенных в этот прогноз уровней давлений, для отдельных временных интервалов (заблаговременностей), характерных для этого прогноза. Для каждой точки маршрута ЛА в выбранной области воздушного пространства выбирают узлы регулярной сетки, которые задают вершины области, внутри которого находится точка с текущими горизонтальными координатами ЛА и которые ограничивают область аппроксимации изобарической поверхности вокруг рассматриваемой точки (в простейшем случае четырехугольник) по координатам. Количество выбранных узлов регулярной сетки определяется выбранной описывающей функцией, используемой для аппроксимации изобарической поверхности по координатам. С использованием последовательности прогнозов в каждом выбранном узле регулярной сетки находят заблаговременности, которые соответствуют времени как до пролета ЛА рассматриваемой точки маршрута, так и после пролета этой точки. Необходимое число таких заблаговременностей определяется выбранной описывающей функцией, используемой для аппроксимации изобарической поверхности по времени. В выбранных узлах регулярной сетки определяются значения давления для изобарических поверхностей, одна из которых находится выше, а другая ниже вычисленной геопотенциальной высоты ЛА, для выбранных заблаговременностей предшествующих и последующих времени текущих координат ЛА. Выполняется расчет параметров описывающих функций, интерполирующих зависимость изменения давления по времени и координатам, и на основе полученных зависимостей проводится расчет значения давления на уровне вычисленной ранее геопотенциальной высоте ЛА в рассматриваемой точке в текущих метеорологических условиях. Рассчитанное значение давления с использованием зависимостей модели стандартной атмосферы преобразуется в текущее значение геопотенциальной высоты ЛА в рассматриваемой точке относительно среднего уровня моря. Для этого используются зависимости геопотенциальной высоты и давления, принятые в модели стандартной атмосферы:

или

где

Р - давление по модели стандартной атмосферы, соответствующее HЛА;

Рb - давление нижней границы в рассматриваемом слое по модели стандартной атмосферы;

Tb - температура нижней границы в рассматриваемом слое по модели стандартной атмосферы;

β - вертикальный температурный градиент в рассматриваемом слое модели стандартной атмосферы

Hb - геопотенциальная высота нижней грани рассматриваемого слоя по модели стандартной атмосферы;

g0 - ускорение свободного падения 9,806 м/сек2;

R - специфическая газовая постоянная;

Т - температура слоя по модели стандартной атмосферы.

Рассчитанная таким образом геопотенциальная высота и будет являться барометрической высотой ЛА в рассматриваемой точке рассчитанной на основе информации ГНСС и авиационного метеорологического прогноза для использования при навигации, самолетовождения, обслуживания воздушного движения, мониторинга характеристик выдерживания высоты воздушных судов и корректировки баровысотомеров.

Осуществление изобретения

Подтверждением возможности использования патентуемого способа является то, что

1. Все функциональные зависимости и методы обработки данных в патентуемого способа уже применяются в системах мониторинга для обнаружения погрешностей систем измерения высоты и уже многократно прошли апробацию. Изменяется только последовательность их использования.

2. В работах [4,5] представлены результаты оценки точности систем мониторинга, которые используют информацию от спутниковой навигационной системы и действующие авиационные метеорологические прогнозы, полученные от уполномоченных прогностических центров. На основе статистической обработки данных о 731823 замерах погрешностей систем измерения высоты ЛА были получены следующие результаты. Систематическая составляющая средней ошибки системы мониторинга не превышает 7 футов. Среднее квадратичное отклонение ошибки системы мониторинга не превышает 4,1 фута. Согласно шкале Чаддлока [5] существует очень сильная корреляция между результатами измерений системы мониторинга и погрешностями систем измерения высоты ЛА. Полученные результаты свидетельствую о том, что при применении тех же функциональных зависимостей и методов обработки данных полученная точность будет характерна и для результатов вычисления барометрической высоты на основе патентуемого изобретения. С учетом того, что средняя ошибка системы измерения высоты с использованием приборов манометрической группы для типа самолета по абсолютной величине не должна превышать 80 фут, а стандартное отклонение не должно превышать 55 фут, полученные в работах [4,5] результаты показывают, что точность барометрической высоты, получаемая при использовании данных спутниковой навигационной системы и метеорологических прогнозов достаточна для выполнения полетов ЛА по барометрической высоте.

3. Использование изобретения потенциально ведет к исключению необходимости измерять в процессе полета ЛА такие параметры статическое давление и температура. Исключение из контура систем измерения высоты приборов манометрической группы, и замена информации о давлении и температуре, получаемой от измерительных элементов на соответствующую информацию из авиационных метеорологических прогнозов позволит исключить целое семейство ошибок, характерных для этого класса приборов.

4. Основным источником ошибок при использовании патентуемого способа будет являться ошибки ГНСС при определении координат ЛА. Как известно точность информации ГНСС на порядок выше точности, которую обеспечивают БВ при измерении высоты ЛА.

5. Использование единого метеорологического прогноза всеми ЛА для отдельного региона позволит обеспечить точность вертикальной навигации, которая будет зависеть только от точности определения координат с использованием ГНСС. Вычисленная на основе единого прогноза барометрическая высота на всех ЛА, выполняющих полеты в регионе, позволит обеспечить необходимые для обеспечения безопасности полетов относительные вертикальные высоты как между ЛА, так и между ЛА и поверхностью земли в рамках ограничения, обусловленного значением высоты изобарической поверхности с максимальным давлением, включенной в метеорологический прогноз. Однако на этих высотах используются уже другие методы измерения высоты, например, с использованием радиовысотомера.

Если ЛА находится в воздушном пространстве, где выполняются полеты относительно референсного уровня не соответствующего среднему уровню моря, к полученной барометрической высоте относительно среднего уровня моря необходимо добавить высотную поправку, соответствующую текущему давлению в точке, относительно которой определяется высота превышения используемого референсного уровня над средним уровнем моря для данного воздушного пространства. Обычно это поправка предоставляется органом ОВД при выполнении полета в единицах текущего давления в установленной точке, которая пересчитывается в высотную поправку для барометрической высоты согласно стандартным функциональным зависимостям.

Одним из преимущества патентуемого способа является потенциальная возможность в конце концов отказаться от необходимости измерения статического давления для выполнения полетов по барометрической высоте, что приведет к исключению целого комплекса оборудования, обеспечивающего этот процесс на ЛА. При этом полеты будут выполняться согласно принятым правилам международной гражданской авиации. Первым шагом применения патентуемого изобретения является ее одновременное использования с традиционными системами измерения высоты, что позволит выполнять контроль и коррекцию работы этих систем непосредственно в полете.

Список используемых источников

1. ИКАО Doc 7488 «Руководство по стандартной атмосфере».

2. ИКАО Doc 9574 «Руководство по применению минимума вертикального эшелонирования в 300 метров (1000 фут) между ЭП 290 и ЭП 410 включительно».

3. ИКАО Doc 9937 «Эксплуатационные правила и практика для региональных контрольных агентств в отношении применения минимума вертикального эшелонирования 300 м (1000 фут) между ЭП 290 и ЭП410 включительно».

4. А.В. Сутормина, В.А. Чувахина, Д.Е. Щербаков, Е.К. Щербаков. Об ошибках систем мониторинга выдерживания высоты воздушными судами, использующих информацию вещательного автоматического зависимого наблюдения.

5. Method for estimating the accuracy of monitoring systems, Eighteenth regional monitoring agencies coordination group (RMACG/18), ICAO HQ, Montreal, Canada, 3 to 6 April, 2023, 6 p.

6. Chaddock, R.E. (1925), Principles and Methods of Statistics (1st Edition), Houghton Miffin Company, The Riverside Press, Cambridge.

Похожие патенты RU2824733C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ МОНИТОРИНГА ВЫДЕРЖИВАНИЯ ВЫСОТЫ ЭШЕЛОНА ПОЛЕТА 2008
  • Зыков Олег Николаевич
  • Красов Анатолий Иванович
  • Пятко Сергей Григорьевич
  • Смольникова Мария Анатольевна
  • Щербаков Евгений Константинович
RU2390793C1
Способ мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты на основании данных о скорости 2018
  • Лебедев Борис Васильевич
RU2687348C1
Способ мониторинга систематических погрешностей измерения барометрической высоты при неоднозначности начала отсчета геометрической высоты 2018
  • Лебедев Борис Васильевич
RU2680162C1
Способ мониторинга (периодического контроля) систематических погрешностей измерения барометрической высоты 2016
  • Лебедев Борис Васильевич
RU2645815C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПАСНОСТИ ЦУНАМИ 2020
  • Дубинко Юрий Сергеевич
  • Дубинко Татьяна Юрьевна
  • Дорошенко Сергей Юрьевич
  • Ольховик Евгений Олегович
  • Чернявец Владимир Васильевич
  • Солощев Александр Николаевич
  • Буцанец Артем Александрович
RU2735952C1
Способ авиационного наблюдения и устройство для его осуществления 2023
  • Плясовских Александр Петрович
  • Король Виктор Михайлович
  • Княжский Александр Юрьевич
RU2808467C1
Способ контроля и повышения целостности измерений авиационных бортовых спутниковых навигационных приемников с применением метода курсовоздушного счисления координат 2022
  • Веремеенко Константин Константинович
  • Зимин Роман Юрьевич
RU2804931C1
Способ и система формирования оценки абсолютной высоты полета летательного аппарата, многофункциональный маневренный самолет с такой системой 2017
  • Крючков Владимир Витальевич
  • Лернер Илья Израйлевич
  • Супряга Андрей Алексеевич
RU2671613C1
АЭРОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 1996
  • Поляков Лев Григорьевич
  • Чесноков Геннадий Иванович
  • Трубицын Геннадий Васильевич
  • Горчица Геннадий Иванович
RU2090911C1
Способ измерения уровня радионаблюдаемости и устройство для его реализации 2020
  • Аксёнов Анатолий Валерьевич
  • Анпилогов Михаил Анатольевич
  • Недодиров Сергей Викторович
  • Николаев Павел Викторович
  • Одзиляев Дмитрий Сергеевич
  • Петраков Андрей Алексеевич
  • Самбуров Николай Викторович
RU2750133C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 824 733 C1

Реферат патента 2024 года Способ определения барометрической высоты летательного аппарата в полете с использованием бортовых спутниковых навигационных приемников и авиационных метеорологических прогнозов

Изобретение относится к авиационной технике и используется для систем навигации, самолетовождения, обслуживания воздушным движением (ОВД), мониторинга характеристик выдерживания высоты воздушных судов. Способ определения барометрической высоты полета летательного аппарата (ЛА) характеризуется тем, что измеренная геометрическая высота воздушного судна преобразуется с использованием гравитационной модели земли в геометрическую высоту относительно геоида, которая на основе модели стандартной атмосферы преобразуется в геопотенциальную высоту. Далее геопотенциальная высота с использованием метеорологического прогноза преобразуется в величину давления. Рассчитанное значение давления с использованием зависимостей модели стандартной атмосферы преобразуется в текущее значение барометрической высоты ЛА относительно среднего уровня моря. Определение барометрической высоты выполняется в реальном времени. Расчет проводится для каждого выбранного интервала времени по точке траектории, прошедшей валидацию. Технический результат – повышение точности высотомерного оборудования ЛА за счет снижения влияния основных ошибок, характерных для барометрических высотомеров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 824 733 C1

1. Способ определения барометрической высоты летательного аппарата в полете с использованием бортовых спутниковых навигационных приемников и авиационных метеорологических прогнозов, заключающийся в том, что для каждого заданного временного интервала выбирают точку траектории летательного аппарата (ЛА), которая прошла валидацию, по координатам которой, полученным от Глобальной Навигационной Спутниковой Системы (ГНСС), включающим геометрическую высоту ЛА относительно эллипсоида, в реальном времени рассчитывают геометрическую высоту ЛА относительно среднего уровня моря с использованием актуальной гравитационной модели земли (EGM - Earth Gravitational Model) путем вычисления превышения геоида и алгебраической суммы этого превышения с геометрической высотой ЛА от эллипсоида, после чего полученная геометрическая высота пересчитывается, согласно функциональной зависимости, принятой в модели стандартной атмосферы, в геопотенциальную высоту относительно среднего уровня моря; в узлах регулярной сетки, определяющих область аппроксимации изобарической поверхности, на основе метеорологического прогноза, выполняют расчет параметров, выбранных описывающих функций по координатам и времени, после чего с использованием полученных зависимостей выполняют расчет значения давления для вычисленной геопотенциальной высоты в текущих метеорологических условиях в рассматриваемой точке, которое с использованием зависимостей модели стандартной атмосферы преобразуется в текущее значение барометрической высоты полета ЛА относительно среднего уровня моря.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае, если ЛА находится в воздушном пространстве, где выполняются полеты относительно референсного уровня, не соответствующего среднему уровню моря, вычисленное значение барометрической высоты в точке с текущими координатами ЛА относительно среднего уровня приводится к соответствующему референсному уровню на основании полученного от уполномоченного органа текущего значения давления и температуры в референсной точке, относительно которой определяется высота превышения используемого референсного уровня над средним уровнем моря для данного воздушного пространства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2824733C1

СПОСОБ МОНИТОРИНГА ВЫДЕРЖИВАНИЯ ВЫСОТЫ ЭШЕЛОНА ПОЛЕТА 2008
  • Зыков Олег Николаевич
  • Красов Анатолий Иванович
  • Пятко Сергей Григорьевич
  • Смольникова Мария Анатольевна
  • Щербаков Евгений Константинович
RU2390793C1
СПОСОБ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Гужов В.Б.
  • Кокошкин Н.Н.
  • Кретов Г.А.
  • Ситников Л.А.
  • Шулятьев А.Л.
RU2213936C1
Способ определения усредненных значений метеорологических параметров в пограничном слое атмосферы 2019
  • Байдуков Александр Кузьмич
  • Кузнецова Юлия Алексеевна
  • Анистратенко Сергей Сергеевич
  • Кобцев Дмитрий Юрьевич
  • Шабунин Сергей Иванович
  • Малов Владимир Александрович
  • Орлов Сергей Дмитриевич
RU2727315C1
КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ НАВИГАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 2014
  • Бабуров Владимир Иванович
  • Гальперин Теодор Борисович
  • Герчиков Альберт Грейнемович
  • Орлов Владимир Константинович
  • Саута Олег Иванович
  • Соколов Алексей Иванович
  • Юрченко Юрий Семёнович
RU2558699C1
DE 102017102923 A1, 16.08.2018.

RU 2 824 733 C1

Авторы

Щербаков Дмитрий Евгеньевич

Щербаков Евгений Константинович

Даты

2024-08-13Публикация

2024-03-06Подача