大型客机连续下降运行和自动着陆控制技术最新章节_李广文著

1.4 本书内容

本书阐述了大型客机连续下降运行和满足CAT III A/B着陆系统的信息融合和自动着陆控制技术，本书各章节内容简述如下：

第1章绪论，主要介绍连续下降运行的概念，对国内外自动着陆控制律设计、着陆引导策略和地面综合控制技术的发展情况进行了概述，介绍了数据预处理、导航传感器管理和着陆过程中导航传感器的信息融合技术。

第2章介绍飞机下降性能数据库的建立及下降剖面设计。以国产某型飞机为对象计算了其下降性能数据；构建高斯伪谱法解决四维连续下降运行（4D-CDO）航迹生成问题所需要的模型，给出了基于高斯伪谱法的多约束情况下连续下降剖面规划方法。

第3章介绍大型客机CAT III A/B着陆导航传感器信息融合架构和导航传感器建模，给出了CAT III A/B着陆导航传感器信息的融合结构，研究了CAT III A/B着陆阶段关键导航传感器的建模方法，建立了包括仪表着陆系统（ILS）、全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）、大气数据系统（ADS）等导航传感器模型，对CAT III A/B着陆阶段可用信息进行仿真模拟。

第4章介绍大型客机CAT III A/B着陆导航传感器信息融合技术，研究了信息融合前的信息预处理方法，包括时间配准方法和空间配准方法，根据待配准传感器频率情况，分别采用基于最小二乘法和内插外推法对测量信息进行时间上的统一；建立空间配准逻辑，并研究了基于地理坐标系的正解和反解，对测量信息进行空间上的统一；同时采用信号平滑方法，对测量信息进行平滑处理。建立基于联邦滤波算法的信息融合框架，根据CAT III A/B着陆阶段导航传感器的测量特点，选取不同类型的卡尔曼滤波算法如遗忘滤波算法、自适应滤波算法，得到多种子滤波算法的状态估计值，然后充分利用导航传感器的观测信息，将各种子滤波算法的滤波结果统一进行融合，并将融合结果重置各种子滤波算法的初值；采用模糊推理的方式，根据各种子滤波算法的残差，对联邦滤波算法的信息分配因子进行调整，使联邦滤波算法的性能最优。

第5章介绍大型客机CAT III A/B着陆导航传感器管理策略，研究了导航传感器典型的故障情况，对各导航传感器的工作模式进行监控和调整，解决了各导航传感器输出信号完好性监控的问题，对故障信息进行告警处理，并根据处理结果调整信息融合算法，保证飞机及时在部分导航传感器故障不可用时，仍然能够继续完成飞行任务。能够确保各导航系统测量的有效性，避免故障信息引入滤波算法，影响状态估计值，保证信息融合任务的可靠性。对于传统奇偶矢量算法对微小慢变故障不敏感与可见卫星数量必须超过4颗以上的限制条件，本章提出一种基于冗余观测信息的累积奇偶矢量校验法的卫星导航系统完好性监控算法，用于提高对卫星微小慢变故障的检测灵敏度以及进行可见卫星数量较少时故障检测。

第6章介绍大型客机CAT III A/B着陆导航传感器信息融合仿真验证。首先，搭建CAT III A/B着陆导航传感器信息融合仿真验证系统架构，将信息融合结果计算生成引导指令，引导某型民航客机模型进近着陆。其次，采用蒙特卡洛模型仿真，计算进近着陆段的位置不确定度和飞行技术误差等指标，对比CAT III A/B着陆标准，确保当前融合算法能够满足CAT III A/B着陆阶段所需导航性能要求，实现安全着陆引导。

第7章介绍符合RNP AR要求的垂直引导技术。参考波音B737和空客A320等典型机型的操纵逻辑研究垂直引导技术，分析了波音B737和空中客车A320等典型机型常见的垂直引导模式及其优缺点，以及适合使用的飞行场景；分别对各种垂直引导模式进行引导指令的计算和引导律的设计；以波音B737飞机为例，根据飞行阶段、空管和气象信息提出了垂直引导模式转换逻辑；针对飞行模态转换时出现的控制量瞬态跳变问题，提出了增加淡化环节的瞬态抑制方法。

第8章介绍GLS虚拟波束的生成和引导指令的计算。首先在分析GLS虚拟波束生成所需信息的基础上，提出一种基于导航数据库信息的GLS虚拟波束生成算法。其次，根据飞机位置与GLS虚拟波束的位置关系，提出一种基于空间几何关系的GLS波束偏差计算方法。最后，依据偏差信号[距离偏差、角度偏差和调制深度差（Difference in Depth of Modulation, DDM）]和飞机状态参数，提出了基于DDM+偏差修正的引导指令计算方法，并进行仿真验证。

第9章介绍基于自抗扰控制法的自动着陆控制律设计。为了提高自动着陆控制律的鲁棒性，本章采取自抗扰控制法设计基本的自动着陆控制律；分析了自抗扰控制法的原理，并对其中的关键非线性函数进行改进，使其连续光滑，以提高自抗扰控制器的性能；使用自抗扰控制法进行姿态控制律和自动油门控制律的设计，并进行仿真验证；以自抗扰控制法设计的姿态控制律为内回路，在此基础上设计外回路的垂直速度控制律、航向保持控制律等。

第10章介绍自动着陆引导策略。着陆引导策略是保证航迹控制精度和飞行安全的重要手段。本章介绍飞机进近着陆过程和提炼CAT III着陆性能指标，根据着陆环境信息生成下滑航迹，采用空间平面解析方法精确计算着陆引导指令，引导飞机精确跟踪下滑航迹并进行仿真验证；分析飞机在风扰动下的飞行情况，设计侧滑法和偏航法抗侧风修正的控制律结构；引入风切变危险因子作为安全指标，适时地进行风切变改出；根据飞行员复飞经验提炼复飞判断条件，根据飞机姿态、下沉率等进行复飞决策。

第11章介绍着陆滑跑段地面综合控制技术。首先，分析了地面综合控制系统的组成及各组成模块之间的逻辑联系，搭建了地面综合控制仿真框架。其次，在分析飞机滑跑受力的基础上建立地面滑跑模型，以及前轮转向操纵系统和主轮防滑制动控制系统，并设计了基于滑移率控制的防滑制动控制律；在建立地面滑跑模型的基础上，提出了方向舵纠偏、前轮转向纠偏、主轮差动制动纠偏的控制方案并进行综合纠偏控制律设计。最后，通过仿真验证了综合纠偏控制律的有效性。