第1章
绪论

民航产业作为高端制造业中的主要组成部分，是新时代背景下我国经济发展的引擎，在现代化强国建设中有着重要的战略地位。随着政府对民航产业的大力支持以及民用航空技术的不断成熟，我国民航事业蓬勃发展。2017年5月，C919飞机首飞成功，标志着我国民航产业的发展迈入新的阶段。根据中国民用航空局发布的《2019年民航行业发展统计公报》：2019年，民航系统全行业完成运输总周转量1293.25亿吨·千米，比2018年增长7.2%；国内航线完成运输总周转量829.51亿吨·千米，比2018年增长7.5%；国际航线完成运输总周转量463.74亿吨·千米，比2018年增长6.6%；民航系统全行业完成旅客周转量11705.30亿人·千米，比2018年增长9.3%；国内航线完成旅客周转量8520.22亿人·千米，比2018年增长8.0%。

安全性是民航产业发展的首要目标，民航产业的蓬勃发展必须建立在安全运行的基础上。要发展民航产业，首先要关注影响其安全运行的因素，竭尽全力减少飞行事故。波音公司的统计数据表明，进近着陆段是飞行的关键航段，进近着陆段事故在整个飞行过程总事故中的占比为50%～60%（见图1-1），并且多发生在下雨、大雾等能见度差时。在天气恶劣、能见度差的环境下，要降低飞行事故率，必须依靠精密的电子设备辅助飞行员完成精确可靠的自动着陆。

经济性是民航产业发展的第二个目标，传统的飞机下降进近方式是在飞机下降过程中，在飞机飞行高度高于超障高度的要求下，由管制员给定飞机下降高度，实施阶梯式下降，下降航迹由多个平飞段组成；管制员通过高度、速度指令控制进近飞机的间隔，这种下降方式需要管制员频繁发出管制指令，将增加管制员的工作负担；飞机阶梯式下降剖面和最优下降剖面相差较大，飞机在平飞段一般以固定速度飞行，需要使用额外的推力，会明显增加燃油消耗量、引起温室效应的气体排放量和噪声。为了减少机场周边的噪声污染和燃油消耗量，贯彻绿色航空理念，航空业界提出了连续下降运行（Continuous Descent Operation, CDO）的概念，即通过空域设计、程序设计和合适的空中交通管制（Air Traffic Control, ATC）许可的辅助，实现飞机按最优飞行剖面飞行。在此过程中，飞机使用最小的发动机推力，在最大程度上采用低阻力构型实施连续下降，从而减少下降过程中的燃油消耗量和气体排放量。

相比于传统的阶梯式下降，连续下降运行的主要优点如下：

①更有效地使用空域和进近航路，从而增加空域容量。

②减轻飞行员和管制员的工作负担。

③通过减少燃油消耗量，节约成本和减少对环境的污染。

④减少可控飞行撞地（Controlled Flight Into Terrain, CFIT）事故，从而提高飞行的安全性。

⑤减少大推力下的飞行时间，从而减少运行时的噪声。

连续下降进近（Continuous Descent Approach, CDA）技术是一种使飞机以基本固定的角度持续性下降，直到最后进近定位点/最后进近点（Final Approach Fix/Point, FAF/FAP）的飞机运行技术。尽管连续下降进近技术具有诸多优点，但由于连续下降进近时要求飞机尽可能按照规划的最优下降剖面飞行，在风速风向等气象信息变化的情况下，不便于人工驾驶，需要借助自动飞行控制系统（Automatic Flight Control System, AFCS），实施精确的高度控制和速度控制。

自动飞行控制系统的主要任务是提高飞机的乘坐舒适性，减轻飞行员的工作负担，提高机组执行飞行任务的适应能力和效率。满足高等级自动着陆要求的自动飞行控制系统能够使飞机在天气恶劣、能见度差的情况下，依靠精密的电子设备辅助飞行员完成精确可靠的自动着陆，极大地减轻飞行员的工作负担，提高飞行的精确性和可靠性，解决因天气原因产生的安全性和经济性之间的矛盾，提高机场的运行效率和航班的经济性。

准确感知大型客机在下降进近着陆过程中的偏差信息和导航参数是实现高精度、高等级自动着陆的前提。大型客机在下降进近着陆过程中一般通过惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS）、仪表着陆系统（Instrument Landing System, ILS）、全球定位系统（Global Positioning System, GPS）、无线电高度表（Radio Altimeter, RA）、甚高频全向信标（Very High Frequency Omnidirectional Radio Range, VOR）、测距仪（Distance Measuring Equipment, DME）、自动定向仪（Automatic Direction Finder, ADF）、大气数据系统（Air Data System, ADS）及磁罗盘等传感器设备输出的信息进行位置估计。如何管理并融合这些传感器的测量信息，对大型客机自动安全着陆十分重要。为了把多导航传感器的测量信息进行关联和融合，以得到更精确的位置估计，需要针对下降进近着陆过程中多导航传感器的信息融合技术展开研究，以期充分利用各导航传感器的优势，取长补短，达到长时间、高精度导航的目的，使客机安全着陆。

综上可知，连续下降进近、自动着陆控制技术和进近着陆过程中多导航传感器的信息融合技术是大型客机实施高等级自动着陆的三项关键技术，是当前和今后大型客机的飞行控制系统必须具备的核心功能，对我国推进大飞机工程、实现航空制造业的升级具有重要意义。

下面分别阐述国内外连续下降进近、自动着陆控制技术和进近着陆过程中多导航传感器的信息融合技术的研究现状。 3ixGYySbB8rygQ7X5W2Q3xehI0Qb6vYUHBKir/Xhx+N5z8h1G7rEIvHOKgxWy+Ds