机载GBAS接收机精度和完好性适航符合性技术研究

作     者：孙凌晨 

作者单位：中国民航大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪育德

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：适航符合性 机载GBAS接收机 品质因数 完好性参数 

摘      要：为解决目前广泛使用的仪表着陆系统(ILS)容量和效率不足等问题,国际民航组织(ICAO)在“新航行系统中推荐使用陆基增强系统(GBAS)作为新一代精密进近着陆系统。GBAS可为飞机提供满足所需导航性能(RNP)的精密进近引导,也可在终端区为飞机提供区域导航(RNAV)服务。机载GBAS接收机作为航空产品的零部件,其设计应满足适航性,即接收机的性能必须满足适航审定的规章和要求,使得在许用限制内的飞行处于安全状态。因此,机载GBAS接收机的适航符合性验证是航空器适航审定的关键,是GBAS投入运行的重要环节,也是目前GBAS应用研究中一个全新的课题。本文基于航空无线电技术委员会(RTCA)等组织制定的相关标准,深入分析研究了机载GBAS接收机“定位和导航(PAN)设备的精度和完好性参数。在此基础上,结合中国民航GBAS适航审定的技术标准规定,提出了相应参数适航符合性验证的方法,给出了相应支持理论,为PAN设备其他性能指标的适航符合性验证提供参考与技术支持。完成的主要工作如下:1)阐述了GBAS的组成及其精度增强和完好性增强的原理及实现过程,给出了机载GBAS接收机伪距精度、品质因数、保护级和星历误差界限的物理含义及解算过程。重点分析了伪距精度中机载端的多径效应和噪声带来的影响,并给出相应的抑制方法。2)总结分析了中国民航适航法规体系中有关机载GBAS接收机的适航法规及法规性文件,并基于机载GBAS PAN设备的适航标准和中国民航适航符合性验证方法的特征,提出了伪距精度、品质因数、保护级和星历误差界限的适航符合性验证方法、原理和流程,以及判决标准,并给出了相应的理论支撑。3)根据提出的适航符合性“试验室试验的验证方法,基于相应动力学环境和X-Plane采集的进近飞行数据,对A类、B类机载GBAS接收机的品质因数、保护级和星历误差界限进行了符合性仿真验证。验证结果及数据统计和分析表明,A类、B类接收机的品质因数、保护级和星历误差界限均满足适航性要求,与机载GBAS接收机适航标准吻合,证明所给适航符合性验证理论和方法的正确性。