飞机着陆控制方法、装置以及飞机与流程

本技术涉及飞机控制，尤其涉及一种飞机着陆控制方法、装置以及飞机。

背景技术：

1、在飞机自动着陆过程中，下滑道模式是自动飞行控制系统中的一个重要模式，其目标是控制飞机捕获并维持在仪表着陆系统提供的下滑道中心线上。下滑道是通过仪表着陆系统发射的无线电波束，飞机通过捕获和跟踪该波束来保持在理想的着陆轨迹上。

2、在当代民航中，民机飞行控制架构gs(glideslope，简称gs，下滑道模式)控制器通常基于一个基本模式，如垂直速度(vs)模式或fpa模式。最后转化成nz_cmd命令传递给主飞行控制律。现有的基于fpa模式的gs控制器基于角偏差和线偏差进行导引控制，该方法需要大量的飞行数据及经验累积设置参数，且易受外部环境干扰，鲁棒性较差，且与当前的控制律架构不相符。

技术实现思路

1、本技术提供一种飞机着陆控制方法、装置以及飞机，用以解决如何提高下滑道进近控制的可靠性问题。

2、第一方面，本技术提供一种飞机着陆控制方法，所述方法包括：

3、飞机执行着陆操作并进入下滑道的进近阶段时，确定飞机进入下滑道捕获阶段的时刻，并在进入所述下滑道的捕获阶段时，基于飞机当前偏差情况计算第一控制指令，所述第一控制指令为捕获阶段中用于调整飞机的姿态导引飞机沿着下滑道轨迹飞行；

4、确定进入下滑道跟踪阶段时刻，并在进入所述下滑道的跟踪阶段时，计算积分之路指令，以及根据所述第一控制指令和所述积分之路指令得到第二控制指令，所述第二控制指令为跟踪阶段中用于调整飞机的俯仰姿态和垂直速度以确保飞机能够跟踪下滑道。

5、在本技术一实施例中，所述确定飞机进入下滑道捕获阶段的时刻包括：

6、如果同时满足预设的第一判定条件和第二判定条件，则确定当前时刻为飞机进入下滑道捕获阶段的时刻，所述第一判定条件用于确定下滑道偏差是否满足预捕获条件，所述第二判定条件用于验证下滑道偏差的持续时间是否达到预设时长，并检查自动飞行控制系统的设置是否符合要求。

7、在本技术一实施例中，所述确定飞机进入下滑道捕获阶段的时刻还包括：

8、所述第一判定条件：其包括仪表着陆系统输出的下滑道偏差在第一预设范围内，并且所述下滑道偏差对应的下滑道偏差信号有效，则确定所述下滑道偏差满足所述预捕获条件；

9、所述第二判定条件：其包括所述下滑道偏差信号有效且在所述预捕获条件下持续时间达到第一预设时长、自动飞行控制系统的航向道模式已接通、进近模式已指示飞机执行仪表着陆系统进近程序，以及自动飞行控制系统已将下滑道模式预置为下滑道捕获。

10、在本技术一实施例中，所述在进入所述下滑道的捕获阶段时，基于飞机当前偏差情况计算第一控制指令包括：

11、根据飞机着陆控制中的偏差速率指令和垂直线偏差指令，计算得到所述第一控制指令，所述偏差速率指令是根据飞机偏离下滑道的速率计算得到的指令，所述垂直线偏差指令是飞机相对于理想下滑道的垂直距离偏差信号计算得到的指令。

12、在本技术一实施例中，所述根据飞机着陆控制中的偏差速率指令和垂直线偏差指令，计算得到所述第一控制指令包括：

13、偏差速率指令计算步骤：所述偏差速率指令是将互补滤波后的偏差速率信号乘以预设的第一增益系数计算得到；

14、垂直线偏差指令计算步骤：所述垂直线偏差指令是将互补滤波后的飞机距理想下滑道的垂直线偏差信号乘以第二增益系数计算得到，所述第二增益系数为可变值，表示飞机离地高度的函数关系；

15、所述第一控制指令计算步骤：所述第一控制指令是根据所述偏差速率指令和所述垂直线偏差指令叠加生成。

16、在本技术一实施例中，所述偏差速率指令计算步骤和所述垂直线偏差指令计算步骤包括：

17、垂直速率误差计算步骤：根据大气数据系统输出的气压高度与地速进行互补滤波，得到速率信号，并将所述速率信号分解到理想下滑道上，得到目标垂直速率信号，以及将所述目标垂直速率与惯导系统输出的飞机实际垂直速率相减，生成垂直速率误差信号；

18、垂直线偏差计算步骤：通过下滑道模式控制律接收仪表着陆系统发出的下滑道偏差信号，将所述下滑道偏差信号换算成角偏差信号，根据飞机距跑道入口距离将所述角偏差信号转换成垂直线偏差信号；

19、信号处理步骤：其包括两部分，第一部分是根据飞机距离跑道入口距离和所述下滑道偏差角信号，估计飞机离地高度；第二部分是将所述垂直速率误差信号和所述垂直线偏差信号进行互补滤波，生成所述偏差速率信号和所述垂直线偏差信号。

20、在本技术一实施例中，在确定所述第二增益系数中的飞机离地高度时，所述方法包括：

21、如果实际测量到的飞机离地高度对应的无线电高度信号有效，则选择所述实际测量到的飞机离地高度作为所述飞机离地高度；

22、如果实际测量到的飞机离地高度对应的无线电高度信号无效，则选择所述信号处理步骤中第一部分所估计的飞机离地高度作为所述飞机离地高度。

23、在本技术一实施例中，所述方法还包括：

24、配置一淡化器，用于处理所述无线电高度信号与所述估计的飞机离地高度对应的高度估计信号之间的转换。

25、在本技术一实施例中，所述确定进入下滑道跟踪阶段时刻包括：

26、如果同时满足第三判定条件和第四判定条件，确定当前时刻为飞机进入下滑道跟踪阶段的时刻，所述第三判定条件用于确定下滑道偏差是否满足预跟踪条件，所述第四判定条件用于验证下滑道偏差信号的持续时间是否达到预设时长，并检查自动飞行控制系统是否已成功捕获地面下滑道并正常处于跟踪阶段。

27、在本技术一实施例中，所述确定进入下滑道跟踪阶段时刻还包括：

28、所述第三判定条件：其包括仪表着陆系统输出的下滑道偏差在第二预设范围内，并且所述下滑道偏差对应的下滑道偏差信号有效，则确定下滑道偏差满足所述预跟踪条件；

29、所述第四判定条件：其包括所述下滑道偏差信号有效并且在所述预跟踪条件下持续时间达到第二预设时长、自动飞行控制系统已捕获到地面的下滑道以及航向道信号已处于跟踪阶段。

30、在本技术一实施例中，所述在进入所述下滑道的跟踪阶段时，计算积分之路指令包括：

31、根据对滤波后的垂直速率误差信号和线偏差信号的同号及范围判断是否满足积分器触发条件，并实施积分操作以生成所述积分之路指令。

32、在本技术一实施例中，所述在进入所述下滑道的跟踪阶段时，计算积分之路指令还包括：

33、积分器触发条件判定步骤：接收经过滤波处理的垂直速率误差信号和线偏差信号，对所述垂直速率误差信号和所述线偏差信号进行同号判定以确定它们是否朝着相同方向变化，并且分别对所述垂直速率误差信号和所述线偏差信号进行范围判定以确定它们是否处于预设的范围内，以及基于上述判定结果判断是否满足积分器触发条件以确定是否执行积分操作；

34、积分之路指令计算步骤：接收满足所述积分器触发条件而输出的线偏差信号和该线偏差信号的积分结果，在积分器执行积分操作并生成所述积分之路指令。

35、第二方面，本技术还提供一种飞机着陆控制装置，所述装置包括：

36、下滑道捕获模块，用于在飞机执行着陆操作并进入下滑道的进近阶段时，确定飞机进入下滑道捕获阶段的时刻，并在进入所述下滑道的捕获阶段时，基于飞机当前偏差情况计算其第一控制指令，所述第一控制指令为捕获阶段中用于调整飞机的姿态导引飞机沿着下滑道轨迹飞行；

37、下滑道跟踪模块，用于在确定进入下滑道跟踪阶段时刻，并在进入所述下滑道的跟踪阶段时，计算积分之路指令，以及根据所述第一控制指令和所述积分之路指令得到第二控制指令，所述第二控制指令为跟踪阶段中用于调整飞机的俯仰姿态和垂直速度以确保飞机能够跟踪所述下滑道。

38、第三方面，本技术还提供一种飞机，所述飞机用于执行如第一方面中任一项所述的飞机着陆控制方法。

39、本技术提供的飞机着陆控制方法、装置以及飞机，所述飞机着陆控制方法通过分为捕获阶段和跟踪阶段这两个关键阶段来解决提高下滑道进近控制的可靠性问题。在捕获阶段，系统基于飞机当前偏差情况计算第一控制指令，用于调整飞机的姿态以导引飞机沿着下滑道轨迹飞行；而在跟踪阶段，系统计算积分之路指令，并结合第一控制指令得到第二控制指令，用于调整飞机的俯仰姿态和垂直速度，确保飞机能够稳定跟踪下滑道，从而提高着陆过程中下滑道进近控制的可靠性。这种分阶段的综合控制方法可以有效应对不同阶段的飞行需求，提高飞机着陆操作的稳定性和可靠性。