【摘 要】
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作为国际民航组织（ICAO）推荐的新一代飞机精密进近和着陆导航系统,陆基增强系统（GBAS）具有诸多优点,但电离层风暴等强干扰会使GBAS无法提供精确的导航信息,进而影响飞机正常的进近着陆,造成安全威胁。仪表着陆系统（ILS）是目前民航主用的精密进近和着陆导航系统,但ILS的工作原理导致其对场地较为敏感,ILS导航的精确性易受到多径效应的干扰,这可能会影响航班的正常运行,甚至造成安全隐患。本文研究
【基金项目】
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国家重点研发计划“广域航空安全监控技术及应用”项目“星基定位监视与机载设备适航技术”课题（2016YFB0502402）；
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作为国际民航组织（ICAO）推荐的新一代飞机精密进近和着陆导航系统,陆基增强系统（GBAS）具有诸多优点,但电离层风暴等强干扰会使GBAS无法提供精确的导航信息,进而影响飞机正常的进近着陆,造成安全威胁。仪表着陆系统（ILS）是目前民航主用的精密进近和着陆导航系统,但ILS的工作原理导致其对场地较为敏感,ILS导航的精确性易受到多径效应的干扰,这可能会影响航班的正常运行,甚至造成安全隐患。本文研究了GBAS与ILS的数据获取,探究了GBAS与ILS的时间对准,提出了GBAS与ILS的空间对准方法,在此基础上,利用数据融合算法实现了GBAS与ILS的联合共用,提升了导航的整体性能,使GBAS与ILS在干扰条件下,能够提供满足I类精密进近精度要求的导航信息。本文的主要工作如下:1)研究了GBAS与ILS的数据获取,基于X-Plane及其数据交互协议,利用Python开发了飞行数据交互与分析系统。除通用数据外,该系统还可以根据需要实时采集并存储X-Plane中专业性很强的非通用数据,并对采集数据进行分析和回放。模拟飞行数据验证表明,所设计的系统能以规定的精度采集所需飞行数据,采集的数据可以用于GBAS与ILS数据融合研究。2)研究了GBAS与ILS的时间对准,深入探究了GBAS与ILS的偏移指示方式,详细推导了GBAS与ILS的空间对准算法。利用飞行数据交互分析系统从X-Plane中采集飞行数据,对空间对准算法进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的空间对准算法能有效将GBAS与ILS的导航信息转换到统一基准之下,可为GBAS与ILS的数据融合研究提供必要的理论支持。3)研究了电离层风暴对GBAS的影响以及多径效应对ILS的影响,建立了飞机在进近着陆阶段的运动模型,提出了一种基于改进的Sage-Husa自适应滤波和方差估计学习算法的GBAS与ILS数据融合方法。仿真结果表明,该方法能有效抑制电离层风暴对GBAS的影响以及多径效应对ILS的干扰,使GBAS与ILS联合后的导航系统在干扰条件下,能为飞机提供满足I类精密进近精度要求的水平和垂直引导,保证飞机安全着陆。
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