机载组合导航系统实际导航性能计算方法

2012年03月13日14:08:18 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：可靠性

孙淑光，戴　博，张　鹏
中国民航大学智能信号与图像处理天津市重点实验室，天津

中国民航大学工程技术训练中心，天津

摘　　　要：机载组合导航系统的实际导航性能计算是民航实施基于性能的导航（ＰＢＮ）的关键技术，ＰＢＮ要求机载组合导航系统能够利用相关数据实现其自身实际导航性能的实时评估计算，从而达到高可靠性要求下的缩小航路间隔，提高空域利用的目的。提出了机载组合导航系统实际导航性能实时计算评估的方法。通过分割卡尔曼滤波器的协方差矩阵获取位置误差矩阵，求解实际导航性能的标准差椭圆，利用二维高斯分布概率特性，将误差椭圆转换为概率为９５％的误差圆，从而得到机载组合导航系统实际导航性能。利用Ｍａｔｌａｂ以及ＧＰＳ／ＩＲＳ和ＤＭＥ／ＤＭＥ／ＩＲＳ组合导航数据对该方法进行了仿真验证，结果证明，该方法切实可行，能准确评估计算导航系统性能，且计算简单。

关　键　词：实际导航性能；位置不确定度；高斯分布；卡尔曼滤波

１　引　言
随着空中交通的日益繁忙，为缩小航路间隔，提高空域利用率并降低运行成本，国际民航组织（ＩＣＡＯ）提出了基于性能的导航（ＰＢＮ）的概念。传统的航路飞行要求飞机必须配备所要求的导航设备，而ＰＢＮ概念则将这种对特定设备的要求转变为对导航系统的性能的要求，航空器能否在相应的空域中安全有效运行，很大程度上取决于机载导航系统的实际导航性能是否能满足航路所需导航性能（ＲＮＰ）的要求［１４］。ＲＮＰ要求飞机在某一个空域或某一条航路上飞行时，至少９５％的概率下，其导航系统的误差不会超过某一特定的数值。因此，必须对机载导航系统的实时导航性能进行评估，以确保飞机在该空域的安全飞行。导航系统的性能评估通常利用测试平台［５６］或大量的试验数据统计获取，但该方式需要大量的测试数据，耗时长，费用高，且通常只针对特定的系统或同型号系统，实际可操作性差。由于不能所有的情况都测试到，会存在测试统计盲点，给实际导航性能的评估带来不可靠因素。导航性能作为ＰＢＮ飞行过程中需要实时监控的重要参数，该方式也无法满足实时性要求。文献［７］主要研究利用较小二乘法进行导航系统故障诊断的方法，没有考虑系统正常工作的性能情况。本文提出利用组合导航的协方差进行导航性能实时评估的方法，解决了实时性要求问题，同时又具有可实施性。

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