信息融合技术在进场着陆系统中的应用浅析

信息融合技术在进场着陆系统中的应用浅析

李文辉

陕西飞机工业有限责任公司 陕西汉中 723000

摘要：着陆是飞机的整个航行过程中风险相对较高，对飞行员考验也较大的过程，将机载设备得到的所有有用信息通过一定技术手段进行综合处理，获得精度足够高，信息足够充分的降落信息，合理利用信息资源，提高飞机的装机性能，指出信息融合在进场着陆系统中的应用。

关键词：进场导航、信息融合、着陆导航系统

0引言

21世纪是空天时代，航空制造领域面临着日益严峻的困难，目前，只有科学的创新才能够坦然跨过这个困难与机遇并存的时刻。进场着陆导航是飞机每一次起降都需执行的飞行操作，其重要性是毋庸置疑的，之前的目视着陆导航对飞行员的要求较高，风险较大，随着科学技术的发展，运用无线电导航技术使得飞机能够实现决断高度上的盲降效果，但随着电磁技术的发展，仅无线电着陆系统可能已经无法满足使用要求。

1进场导航功能简介

进场着陆系统的主要功能通过接收处理地面导航台信息，来获取飞机在空间的位置信息，包括航向角、下滑角和距离参数，实现飞机能够通过数据处理分析达到盲降效果，能够有效解决天气恶劣时的安全着陆问题,同时能够与自动驾驶员配合使用,在着陆过程中也可自动化。

2进场导航设备现状

现存的发展较为成熟、应用较为广泛的无线电导航技术是仪表着陆系统和微波着陆系统。

有些地区由于地面台的限制无法使用仪表着陆系统和微波着陆系统，仍可以利用高度表测量高度，低空无线电高度表技术成熟,无线电罗盘测量方位，同时与信标结合的方式实现飞机的安全着陆。此种配套为飞机的基础配套,可以帮助飞行员判断着陆的可行性,但此种方法要求飞行员对着陆地区较了解，能够准确把握数据的同时还必须要有相应的飞行着陆经验，不然可能在着陆环境不理想时存在较大的风险。

仪表着陆系统和微波着陆系统采用的方法是在空间形成一条进近着陆路径，靠仪表指出飞机对它的偏离，这两种系统的功能相同,仅实现方式不同,这种借助着陆系统引导飞机着陆的方法使飞行员不需要看见机舱外的景物，故又称“盲降系统”，但由于地面信号发射台设置条件苛刻，无法完全实现“盲降”。

仪表着陆系统和微波着陆系统的应用不需飞行员对数据进行了解和分析，在决断高度上仅需按照飞行仪表指示飞行即可，大大降低了在突发情况时的出错几率，降低了对飞行员的素质要求，提升了飞机安全着陆的概率；并且可以与机上的自动驾驶仪交联，实现飞机的自主降落过程,但在决断高度下仍需断开自动驾驶仪,由飞行员手动着陆。

仪表系统造价低廉，维护方便，系统简单，可靠性高，经过几十年的不断改进完善，技术较成熟且已普遍应用全国各个机场，但随着民航事业的发展和空中交通量的剧增，空中交通状况日益复杂，仪表着陆系统越来越暴露出其自身存在的一些缺点和局限性。仪表着陆系统工作频段为40个，工作频段较少，不能满足未来航空流量增加对飞机跑道数量的要求，将影响飞机的起降时间，这条主要表现在民航与日俱增的人群流量上,对军航影响不大；仪表着陆系统的工作频段为低频段，与较多通信设备频段重合，容易受到同频干扰，也易受到邻道电台干扰，尤其大功率FM调频管波电台干扰，对指标精度有影响,在着陆系统时,通信是必需的,为避免干扰只能采取其他措施。微波着陆系统因工作频段较高，能够弥补仪表着陆系统的同频干扰和领道干扰的问题，工作频段有200个，能够解决仪表着陆工作频段少的问题，但其本身的制造成本较高，维护成本大，故在飞场建设中，微波着陆的地面台未广泛设置,相对仪表着陆的地面台设置的较少，使得微波着陆系统不能普遍应用。

这两种系统还有一些共同的缺点，即依赖地面发射台，需着陆地面较宽广，有固定的地面发射台来引导飞机的进场着陆，在天气不好时，容易受到环境影响，使得着陆存在安全隐患，这对于军机来说可以说是致命弱点。首先，军机在着陆导航过程中若收到敌机的信号干扰，将大大增加飞机在着陆过程中的风险；其次，军机中的货机一般用于军需物资提供及人员救援活动，这样的地点一般着陆地都较为有限，更别提固定的地面发射台，故着陆系统的改进未来需要重点考虑的问题。

3进场导航设备的改进

为适应地面不同的发射台，飞机需安装多种相对应的载机接收设备，这增加了飞机的净重，降低了飞机的性能，为解决这一问题，提出了组合接收的方法，即将仪表着陆、微波着陆等着陆导航信息都传入同一接收设备，将信息做相应处理后反馈给飞行员。这一组合体现了信息资源的合理利用，不仅大大提高了飞机的装机性能，还为信息的融合技术在飞机着陆系统的应用打开了窗口。

4信息融合技术的引进

在军事和民用领域已经展现出的有效与广阔的理论和应用前景,信息融合技术的基本原理是：充分利用传感器资源，通过对各种传感器及人工观测信息的合理支配和使用，将各种传感器在空间和时间上的互补和冗余信息依据某种优化准则或算法组合来产生对观测对象的一致性解释和描述。依据其自身的特点，需对数据进行对比分析，由于导航数据的差异较大，数据来源较广，信息融合的精度更高。信息融合受到各界的广泛关注,近年来取得了诸多新的理论与方法进展，为信息融合在飞机着陆系统的应用提供了可能。

着陆是飞机的整个航行过程中风险相对较高，对飞行员考验也较大的过程，将机载设备得到的所有有用信息通过一定技术手段进行综合处理，获得精度足够高，信息足够充分的降落信息，使飞行器可以在仅由仪表显示数据的提供下，由飞行员完成安全降落过程，且可为自动驾驶仪提供有效数据，实现飞行器在没有人的直接参与下，完成自动降落过程。这体现了信息融合技术在导航系统中的应用。目前，大多数机场的ILS地面台都符合国际民航附件10中的I级着陆要求，通过信息融合技术提高着陆系统的着陆要求，可提升着陆系统着陆等级。

5利用信息融合技术解决问题

通过对信息的优化组合来导出更多的有效信息。现在比较成熟且广泛应用的信息融合有很多，导航信息融合中比较典型的还有惯性导航与卫星导航信息的融合。惯性导航是自主式导航，相对无线电导航来说，不受地域限制，也不存在干扰问题，但也有其固有的缺点，即由于惯性器件飘移导致随着导航时间的增长，导航精度会大大降低，这一缺点如果通过改善自身来弥补，花费较大且效果不好；通过将卫星导航信息与惯导信息融合，即用卫星导航信息分时校准惯导信息，提高惯导信息精度，可快速方便的改善惯性导航的缺点。

针对现阶段飞机着陆系统各自的固有缺点，信息融合技术能够有效解决各个单一数据的不稳定性和可干扰性；通过无线电导航与卫星导航信息融合的方式，实现飞机着陆数据的高精度显示，使得飞机安全着陆。

随着社会科学技术的进步，现今视觉景象匹配导航系统在飞速发展，通过地形匹配技术，实现不受气候条件环境的影响，与固定的地面着陆台可有效结合，在资源改进最小的情况下，通过信息融合技术，可尝试将视觉景象系统与仪表着陆/微波着陆等成熟着陆系统的信息资源进行融合，提高着陆精度，使飞机着陆更安全。

6总结

本文通过当前环境下无线电导航技术在进场着陆系统中的应用浅析，引出信息融合技术对着陆导航的影响，指出融合导航技术在进场着陆系统中的应用。

参考文献：

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