Патент на изобретение №2221221

(54) СПОСОБ ПЕРИОДИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ (МОНИТОРИНГА) СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ БАРОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ САМОЛЕТОВ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области авиационного оборудования и может быть применено в системе организации воздушного движения в условиях сокращенных интервалов вертикального эшелонирования. Способ периодического контроля (мониторинга) средств измерения барометрической высоты самолетов при их эксплуатации заключается в том, что на борту оцениваемого самолета регистрируют информацию от штатного спутникового навигационного приемника, температуру наружного воздуха, а также информацию о геометрической и барометрической высотах, полученную от встречных самолетов по каналу автоматического зависимого наблюдения. На основании упомянутой выше зарегистрированной информации вычисляют для i-й пары самолетов, состоящей из оцениваемого самолета и одного из n встречных самолетов, где n 1, величину _i, характеризующую предварительную i-ю оценку погрешности измерения барометрической высоты на оцениваемом самолете. Полученные для n пар значения _i осредняются, и осредненная величина принимается за окончательную оценку искомой величины погрешности штатного измерителя барометрической высоты. Технический результат состоит в повышении точности измерения и в сокращении расходов на мониторинг. 1 з.п. ф-лы.

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

Известен способ мониторинга средств вертикального эшелонирования самолетов [1]. Известный способ автор выбрал за прототип. Способ основан на измерении геометрической высоты с помощью специального спутникового навигационного приемника с последующим внесением дифференциальных поправок и учета состояния атмосферы с применением специальных методов зондирования. Известный способ обладает рядом недостатков, заключающихся в требовании
– установки нештатного специального оборудования на оцениваемом самолете;
– участия в полете дополнительного персонала для работы с нештатным оборудованием;
– наличия специальной службы определения дифференциальных поправок к радионавигационному полю спутниковой навигационной системы;
– наличия специальной службы для определения параметров атмосферы в момент мониторинга.

В настоящее время в Международной организации гражданской авиации ИКАО реализуются принципы автоматического зависимого наблюдения за воздушным движением АЗН, основанного на автоматической передаче с борта информации (в том числе о координатах самолета и его барометрической высоте). Наблюдение называется зависимым, поскольку передаваемые координаты самолета определяются его штатным бортовым оборудованием. Вещательный вариант автоматического зависимого наблюдения (АЗН-В) предусматривает передачу этой информации без запроса с земли и ее прием и использование на борту окружающих самолетов. Учитывая стремительное расширение использования спутниковой навигации, в состав передаваемой информации может быть включена геометрическая высота, измеренная штатной бортовой спутниковой навигационной системой, и оценка точности этой информации.

Автор предлагает способ мониторинга, основанный на использовании АЗН-В и штатных спутниковых навигационных приемников (в отличие от нештатных специальных приемников, как это имеет место в прототипе).

Предполагаемый способ основан на том обстоятельстве, что при эксплуатации самолетов будут часто возникать ситуации, когда два самолета, оборудованные аппаратурой АЗН-В, находятся на относительно небольшом расстоянии друг от друга и обмениваются информацией. При этом возникают два обстоятельства, облегчающие выполнение мониторинга
– требуется не полная картина о разрезе атмосферы по давлению, а только информация о температуре воздуха на высоте полета для пересчета разности геометрических высот двух самолетов в разность их барометрических высот;
– практически без дополнительных затрат можно получить информацию при обработке большого количества пар, включающих оцениваемый самолет и каждый из встречных, и существенно повысить точность за счет осреднения полученных результатов.

По предлагаемому способу на борту регистрируется информация о геометрической и барометрической высоте, измеренной штатным высотомером собственного (оцениваемого) самолета и встречных самолетов, а также температура наружного воздуха. Данные регистрируются применительно к парам самолетов. Каждая пара состоит из оцениваемого самолета и одного из встречных самолетов.

Для i-ой пары вычисляется величина _i, характеризующая предварительную i-ю оценку погрешности измерения барометрической высоты на оцениваемом самолете.

где H_Гi0, H_Гi1 – геометрическая высота оцениваемого и i-го встречного самолета (i-ой пары);
H_ui0, H_ui1 – барометрическая высота по штатному высотомеру оцениваемого и i-го встречного самолета (i-ой пары);
T_CT1, T_Ф1 – стандартное и измеренное значение температуры наружного воздуха в момент регистрации высот i-ой пары.

Величина _i будет искажена погрешностями измерений H_Гi0, H_Гi1, H_ui1, T_фi. Для уменьшения влияния случайных погрешностей измерения данные регистрируют применительно к “n” встречным самолетам (изменяется от 1 до n).

Полученные “n” значений _i осредняются, и осредненная величина принимается за окончательную оценку искомой величины погрешностей штатного измерителя барометрической высоты, что и является целью мониторинга.

Погрешности измерения геометрической высоты с помощью спутниковой навигационной системы зависят от нескольких факторов, в т.ч. от расположения спутников в момент измерения. Многие бортовые спутниковые навигационные приемники формируют текущую оценку точности своих измерений. Погрешности пересчета разностей геометрических высот в разности барометрических высот зависят от известной разностей геометрических высот и разностей горизонтальных координат в момент регистрации. Эти разности непосредственно вычисляются по зарегистрированным данным. Это позволяет повысить точность конечного результата, применяя осреднение с весом, зависящим от геометрической высоты и относительного расположения самолетов в момент регистрации применительно к каждой паре самолетов.

В настоящее время в нескольких государствах ИКАО применяется метод мониторинга, описанный в прототипе. В России это метод неприменим из-за отсутствия соответствующей инфраструктуры; это является одним из факторов, задерживающих сокращение интервалов вертикального эшелонирования в воздушном пространстве России, что, в свою очередь, ведет к перерасходу авиатоплива. Применение предлагаемого способа позволит решить проблему мониторинга в России и сократить расходы на мониторинг в тех странах, где применяется прототип. Данное техническое решение будет предложено в ИКАО для подготовки соответствующего стандарта.

Источник информации
1. Рабочий документ совещания группы SASP экспертов Международной организации гражданской авиации ИКАО по эшелонированию и безопасности воздушного пространства. Separation and Airspace Safety Panel (SASP). First meeting of the working group of the whole. Canberra, Australia, 2-13 May, 2002. SASP-WG/WHL/1-WP/7 24/4/02 – прототип.

Формула изобретения

1. Способ периодического контроля (мониторинга) средств измерения барометрической высоты самолетов при их эксплуатации, основанный на измерении геометрической высоты с помощью спутникового навигационного приемника и барометрической высоты от штатного барометрического высотомера, отличающийся тем, что на борту оцениваемого самолета регистрируют информацию от штатного спутникового навигационного приемника, температуру наружного воздуха, а также информацию о геометрической и барометрической высотах, полученную от встречных самолетов по каналу автоматического зависимого наблюдения, при этом на основании упомянутой выше зарегистрированной информации вычисляют для i-й пары самолетов, состоящей из оцениваемого самолета и одного из n встречных самолетов, где n 1, величину _i, характеризующую предварительную i-ю оценку погрешности измерения барометрической высоты на оцениваемом самолете, полученные для n пар значения _i осредняются и осредненная величина принимается за окончательную оценку искомой величины погрешности штатного измерителя барометрической высоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в состав передаваемой информации дополнительно включается оценка погрешностей измерения геометрической высоты и осреднение выполняют с весом, зависящим от расстояний по вертикали и горизонтали между самолетами данной пары и от точности измерения геометрической высоты применительно к каждой из предварительных оценок.