基于FlightGear的GBAS运行仿真关键技术研究

发布时间：2018-02-24 09:31

  本文关键词： 陆基增强系统 可视化仿真 FlightGear 数据通信　出处：《中国民航大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：GBAS(Ground Based Augmentation System)作为一种新型的、基于卫星导航系统的局域增强系统,其在民用航空领域可被用于提供高精密的导航服务。为直观、逼真的模拟GBAS运行时的引导过程,在仿真中应用了三维可视化技术。本文通过研究FlightGear飞行模拟软件的数据传输接口,搭建了基于FlightGear的数据交互平台,在分析处理数据的同时,应用外部数据驱动三维视景仿真,并对飞行中的输出参数进行实时监视。首先,阐述了在广泛推行PBN(Performance Based Navigation)的背景下,GBAS应用于引导飞机进近着陆的重要意义和优势,简述了国内外GBAS的发展及应用现状,以及国内外在可视化仿真领域开展的相关研究。重点分析了GBAS的关键技术,主要包括载波相位平滑伪距差分定位技术和机载端完好性监测技术。其次,依据接收机获得的GPS(Global Positioning System)和BDS(BeiDou Navigation Satellite System)的历书以及RINEX(Receiver Independent Exchange format)星历,对天津滨海国际机场附近终端区的卫星星座进行模拟,并分析GPS与BDS的定位准确性与可用性。然后依据模拟的卫星星座,对载波相位平滑伪距差分定位算法和机载端完好性监测算法进行仿真分析,结果表明基于GPS或BDS的陆基增强系统在终端区均能满足I类精密进近性能要求。最后,在Simulink下建立数据输入接口,实现Matlab/Simulink与FlightGear联合仿真方案。设定具体的最终进近段飞行路径,模拟某航班动态着陆过程,应用GBAS数据模型并同步解析机载端卫星导航系统的导航性能,实现三维视景与数据解析的融合。同时开发一种可实时监视飞行数据的监视软件,完成了整个基于FlightGear的数据交互平台的搭建。模拟飞行测试直观呈现出导航数据的引导效果,验证了基于北斗的GBAS系统在终端区能够支持I类精密进近的引导服务。
[Abstract]:GBAS(Ground Based Augmentation system, as a new type of local enhancement system based on satellite navigation system, can be used in the field of civil aviation to provide high precision navigation service. This paper studies the data transmission interface of FlightGear flight simulation software, builds a data exchange platform based on FlightGear, and uses external data to drive 3D visual simulation while analyzing and processing data. And the output parameters in flight are monitored in real time. Firstly, the significance and advantages of PBN(Performance Based application in guiding aircraft approach and landing are expounded, and the development and application status of GBAS at home and abroad are briefly described. The key technologies of GBAS are analyzed, including carrier phase smoothing pseudo-range differential positioning technology and airborne integrity monitoring technology. According to the GPS(Global Positioning system and BDS(BeiDou Navigation Satellite system obtained by the receiver and the RINEX(Receiver Independent Exchange format ephemeris, the satellite constellation in the terminal area near Tianjin Binhai International Airport is simulated. The positioning accuracy and availability of GPS and BDS are analyzed. Then the carrier phase smoothing pseudo-range differential positioning algorithm and the airborne integrity monitoring algorithm are simulated and analyzed according to the simulated satellite constellation. The results show that the ground-based enhancement system based on GPS or BDS can meet the requirements of class I precision approach performance in the terminal area. Finally, the data input interface is established under Simulink to realize the joint simulation scheme of Matlab/Simulink and FlightGear, and the specific final approach flight path is set up. This paper simulates the dynamic landing process of a certain flight, applies the GBAS data model and synchronously analyzes the navigation performance of the airborne satellite navigation system, realizes the fusion of 3D scene and data analysis, and develops a monitoring software that can monitor flight data in real time. The data interaction platform based on FlightGear is built. The simulated flight test directly shows the guidance effect of navigation data and verifies that the GBAS system based on Beidou can support class I precision approaching guidance service in the terminal area.
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.9;TN967.1

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