CN118730102A - 在进近阶段期间估计飞行器的位置和速度的设备和系统 - Google Patents

在进近阶段期间估计飞行器的位置和速度的设备和系统 Download PDF

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Abstract

提供了在进近阶段期间估计飞行器的位置和速度的设备和系统。‑用于在允许自动着陆的进近阶段期间估计飞行器的位置和速度的设备和系统。‑估计设备(1)包括：针对地理定位系统(GNSS)的飞行器(AC)的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)的获取单元(1)、针对惯性单元(IRS)的当前加速度(an、ae、az)的获取单元(2)、针对着陆辅助设备(22)的当前横向偏差(ηLOC)和当前竖直偏差(ηGLD)的获取单元(3)、用于估计飞行器(AC)的无偏速度(Vn、Ve、Vd)的滤波单元(4)、用于估计飞行器(AC)的当前横向偏差(DY)、当前竖直偏差(DZ)以及当前横向速度(DVY)和当前竖直速度(DVZ)的滤波单元(7)。

Description

在进近阶段期间估计飞行器的位置和速度的设备和系统
技术领域
本发明涉及用于在允许自动着陆的进近(approach)阶段期间估计飞行器的位置和速度的方法和设备。
背景技术
飞行器在着陆跑道上自动着陆在飞行器的导航系统的实现方面施加了严格的约束。
机场处的每个着陆跑道通常具有一个或多个预定义进近，这些预定义进近在航空地图上公布。每个进近具有对应的参考进近路径，其显著的特征在于针对所考虑的着陆跑道的参考进近轴线。该参考进近轴线可以由横向分量和竖直分量来确定。横向分量通常与着陆跑道的纵向轴线对准。进近轴线的竖直分量通常与着陆跑道成3°角。
在去往机场处的跑道的进近阶段——其遵循至所述跑道的预定义进近——期间，可以借助于无线电导航系统来引导飞行器着陆在跑道上。该无线电导航系统可以对应于仪表着陆系统(ILS)。该无线电导航系统包括至少一个基于地面的传输器站，该传输器站被配置成传输引导信号，该引导信号允许飞行器进近对应于预定义进近的进近轴线。值得注意的是，这些信号包括横向引导信号，该信号允许飞行器知道其与参考进近路径的横向偏差(与进近轴线的横向分量的偏差)。该横向引导信号通常被称为“定位器(Localizer)信号”。还有竖直引导信号，该信号允许飞行器知道其与参考进近路径的竖直偏差(与进近轴线的竖直分量的偏差)。该竖直引导信号通常被称为“下滑信号”或“下滑道(Glide Slope)信号”。
存在若干种使用ILS系统的进近和着陆程序，被称为CAT I、CAT II和CAT III。CATIII类别进一步包括CAT IIIa、CAT IIIb和CAT IIIc类别，并且允许自动着陆，潜在地无需飞行器的飞行员的任何决策高度。CAT I类别对应于如下程序：该程序允许飞行器自动下降到200英尺(61米)的决策高度，只要跑道视程(RVR)是足够的。
目前，只有CAT II和CAT III类别(以及相关联的CAT II/III ILS设施)满足实行全自动着陆直至触地的必要要求(主要是准确度和完整性)。
CAT I类别当前不允许实行这种自动着陆。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种用于使用CAT I类型ILS设施进行自动着陆操作的方法和设备来克服该问题。
为此目的，其涉及一种方法，该方法用于在飞行器的进近程序期间估计相对于参考引导轴线的偏差和飞行器相对于着陆跑道的速度，该进近程序着眼于遵循至所述着陆跑道的预定义进近在所述着陆跑道上着陆，该参考引导轴线对应于至着陆跑道的所述预定义进近，该进近程序在着陆辅助设备的辅助下实行，该着陆辅助设备包括至少一个传输器站，该传输器站被配置成传输定义了该参考引导轴线的至少一个参考引导信号。
根据本发明，该方法至少包括以下迭代地重复的步骤：
-第一获取步骤，由第一获取单元实现，用于获取由地理定位系统确定的飞行器的至少一个当前位置；
-第二获取步骤，由第二获取单元实现，用于获取飞行器在惯性参考系中的当前惯性数据，包括由惯性单元确定的至少一个当前加速度；
-第三获取步骤，由第三获取单元实现，用于从由着陆辅助设备传输的一个或多个参考引导信号获取当前横向偏差和当前竖直偏差；
-第一滤波步骤，由第一滤波单元实现，用于使用扩展卡尔曼滤波器至少根据在第一获取步骤中获取的飞行器的当前位置和在第二获取步骤中获取的飞行器的当前惯性数据来估计飞行器在惯性参考系中的无偏速度；
-第一参考系改变步骤，该步骤由第一参考系改变单元实现，用于根据在第一滤波步骤中估计的惯性参考系中的无偏速度来确定飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的无偏速度；
-第二参考系改变步骤，该步骤由第二参考系改变单元实现，用于根据在第一获取步骤中获取的当前位置以及根据源自数据库的关于着陆跑道的位置的信息来确定飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前位置；
-第二滤波步骤，由第二滤波单元实现，用于使用至少一个扩展卡尔曼滤波器根据当前横向偏差、当前竖直偏差、与着陆跑道相关的参考系中的无偏速度、以及根据在第二参考系改变步骤中确定的飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前位置来估计飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的横向位置和竖直位置；
-确定步骤，由确定单元实现，用于确定飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向偏差和当前竖直偏差、以及飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向速度和当前竖直速度，这是在第二滤波步骤中根据飞行器的横向位置和竖直位置以及根据惯性参考系中的所估计的无偏速度来估计的；
-传输步骤，由传输单元实现，用于向用户设备发送飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向偏差和当前竖直偏差、以及飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向速度和当前竖直速度。
因此，借助于滤波单元，针对当前横向偏差、针对飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前竖直偏差、以及飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向速度和当前竖直速度，获得了足够的准确度以用于自动着陆。
此外，第一滤波步骤的扩展卡尔曼滤波器具有：
-状态向量，包括飞行器在惯性参考系中的所估计的无偏速度、飞行器的所估计的位置、以及惯性参考系中的加速度偏倚；
-测量向量，包括在第一获取步骤中由地理定位系统确定的飞行器的位置；
第一滤波步骤包括由更新单元实现的更新子步骤，用于使用在第一获取步骤中由地理定位系统确定的飞行器的当前位置来更新所估计的位置，
第一滤波步骤的扩展卡尔曼滤波器还具有包括以下等式的动态演化模型：
dh/dt＝-Vd
dban/dt＝dbae/dt＝dbaZ/dt＝0；
以及包括以下等式的观测模型：
latGNSS＝lat+vlat，GNSS
lonGNSS＝lon+vlon，GNSS
hGNSS＝h+vh，GNSS，
其中：
Ωe对应于地球旋转速度；
M对应于子午线曲率半径；
N对应于地球的第一垂线的曲率半径；
gd对应于重力加速度；
lat对应于飞行器在地理参考系中的位置的估计纬度坐标；
lon对应于飞行器在地理参考系中的位置的估计经度坐标；
h对应于飞行器在地理参考系中的位置的估计高度坐标；
latGNSS对应于由地理定位系统在地理参考系中测量的飞行器的位置的纬度坐标；
lonGNSS对应于由地理定位系统在地理参考系中测量的飞行器的位置的经度坐标；
hGNSS对应于由地理定位系统在地理参考系中测量的飞行器的位置的高度坐标；
vlat，GNSS对应于来自由地理定位系统在地理参考系中测量的纬度坐标的白噪声；
vlon，GNSS对应于来自由地理定位系统在地理参考系中测量的经度坐标的测量值的白噪声；
νh,GNSS对应于来自由地理定位系统在地理参考系中测量的高度坐标的测量值的白噪声；
an对应于惯性参考系中飞行器在北方向上的当前加速度的坐标；
ae对应于惯性参考系中飞行器在东方向上的当前加速度的坐标；
az对应于惯性参考系中飞行器在地球重力方向上的当前加速度的坐标；
ban对应于惯性参考系中飞行器在北方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
bae对应于惯性参考系中飞行器在东方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
baz对应于惯性参考系中飞行器在地球重力方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
Vn对应于惯性参考系中飞行器在北方向上的无偏速度的坐标；
Ve对应于惯性参考系中飞行器在东方向上的无偏速度的坐标；
Vz对应于惯性参考系中飞行器在地球重力方向上的无偏速度的坐标。
根据第一实施例，由地理定位系统确定的飞行器的当前位置和根据第一滤波步骤的扩展卡尔曼滤波器的状态向量所估计的飞行器的位置在地理参考系中定义。
此外，第二滤波步骤实现第一扩展卡尔曼滤波器和第二扩展卡尔曼滤波器，
第一扩展卡尔曼滤波器具有：
-状态向量，包括飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的横向位置、由着陆辅助设备提供的横向引导信号的角度对准偏倚、以及横向引导信号的灵敏度因子偏倚；
-测量向量，包括与着陆跑道相关的参考系中的横向位置以及从横向引导信号以微安为单位测量的当前横向偏差；
第二扩展卡尔曼滤波器具有：
-状态向量，包括与着陆跑道相关的参考系中的竖直位置、由着陆辅助设备提供的竖直引导信号的角度对准偏倚和竖直引导信号的灵敏度因子偏倚；
-测量向量，包括与着陆跑道相关的参考系中的竖直位置以及从竖直引导信号以DDM为单位测量的当前竖直偏差；
第二滤波步骤包括由第一更新单元实现的第一更新子步骤，用于使用在第二参考系改变步骤中确定的飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的横向位置；
第二滤波步骤包括由第二更新单元实现的第二更新子步骤，用于使用在第二参考系改变步骤中确定的飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前竖直位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的竖直位置；
-在第二滤波步骤中实现的第一扩展卡尔曼滤波器具有包括以下等式的动态演化模型：
以及包括以下等式的观测模型：
其中：
ηLOC对应于从由着陆辅助设备传输的一个或多个参考引导信号获取的以微安为单位的当前横向偏差；
vlOC对应于当前横向偏差的测量噪声；
L对应于着陆跑道的入口与传输参考横向引导信号的传输器站之间的距离；
对应于参考横向引导信号相对于标准化参考横向信号0.7的灵敏度因子偏倚；
bAlign对应于横向引导信号的角度对准偏倚；
Xrwy对应于飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的纵向位置；
Yrwy对应于飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的横向位置；
对应于飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的无偏横向速度；
-在第二滤波步骤中实现的第二扩展卡尔曼滤波器具有包括以下等式的动态演化模型：
以及包括以下等式的观测模型：
其中：
ηGLD对应于从由着陆辅助设备传输的一个或多个参考引导信号获取的以DDM为单位的当前竖直偏差；
vGLD对应于当前竖直偏差的测量噪声；
对应于参考竖直引导信号相对于标准化竖直引导信号0.12的灵敏度因子偏倚；
GPA对应于由竖直引导信号定义的竖直引导轴线与着陆跑道之间的角度；
bGPA对应于竖直引导信号的角度对准偏倚；
vGLD对应于当前竖直偏差的测量噪声；
dX对应于着陆跑道入口与传输参考竖直引导信号的传输器站之间的纵向距离；
Zrwy对应于飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的竖直位置；
对应于飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的无偏竖直速度。
此外，当前横向偏差等于由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的横向位置，当前横向速度等于由第一扩展卡尔曼滤波器估计的在与着陆跑道相关的参考系中的横向速度，并且飞行器的当前竖直偏差符合以下表达式：
DZ＝Zrwy-(Xrwy+dX)·tan(GPA-bGPA)，
其中飞行器的当前竖直速度符合以下表达式：
根据第二实施例，由地理定位系统确定的飞行器的当前位置和根据第一滤波步骤的扩展卡尔曼滤波器的状态向量所估计的飞行器的位置被表达为伪距。
本发明还涉及一种设备，该设备用于在飞行器的进近程序期间估计相对于参考引导轴线的偏差和飞行器相对于着陆跑道的速度，该进近程序着眼于遵循至所述着陆跑道的预定义进近在所述着陆跑道上着陆，该参考引导轴线对应于至着陆跑道的所述预定义进近，该进近程序在着陆辅助设备的辅助下实行，该着陆辅助设备包括至少一个传输器站，该传输器站被配置成传输定义了该参考引导轴线的参考引导信号。
根据本发明，该设备至少包括：
-第一获取单元，被配置成获取由地理定位系统确定的飞行器的至少一个当前位置；
-第二获取单元，被配置成获取飞行器在惯性参考系中的当前惯性数据，包括由惯性单元确定的至少一个当前加速度；
-第三获取单元，被配置成从由着陆辅助设备传输的一个或多个参考引导信号获取当前横向偏差和当前竖直偏差；
-第一滤波单元，被配置成使用扩展卡尔曼滤波器至少根据由第一获取单元获取的飞行器的当前位置和由第二获取单元获取的飞行器的当前惯性数据来估计飞行器在惯性参考系中的无偏速度；
-第一参考系改变单元，被配置成根据由第一滤波单元估计的惯性参考系中的无偏速度来确定飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的无偏速度；
-第二参考系改变单元，被配置成根据由第一获取单元获取的当前位置以及根据源自数据库的关于着陆跑道的位置的信息来确定飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前位置；
-第二滤波单元，被配置成使用至少一个扩展卡尔曼滤波器根据当前横向偏差、当前竖直偏差、与着陆跑道相关的参考系中的无偏速度、以及根据由第二参考系改变单元确定的飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前位置来估计飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的横向位置和竖直位置；
-确定单元，被配置成确定飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向偏差和当前竖直偏差、以及飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向速度和当前竖直速度，这是由第二滤波单元根据飞行器的横向位置和竖直位置以及根据惯性参考系中的所估计的无偏速度来估计的；
-传输单元，被配置成向用户设备发送飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向偏差和当前竖直偏差、以及飞行器在与着陆跑道相关的参考系中的当前横向速度和当前竖直速度。
本发明还涉及一种飞行器，该飞行器包括估计设备，诸如上面指定的设备。
附图说明
附图将展示本发明可以如何实现。遍及这些图，相同的附图标记表示相似的元件。
图1示出了估计设备的示意图。
图2示出了估计方法的示意图。
图3示出了着眼于在着陆跑道上着陆的进近程序期间的飞行器的俯视图。
图4示出了着眼于在着陆跑道上着陆的进近程序期间的飞行器的侧视图。
图5示出了被装配有估计设备的飞行器的侧面图。
具体实施方式
图1示出了用于在飞行器AC的进近程序期间估计相对于参考引导轴线A的偏差DY、DZ和飞行器AC相对于着陆跑道RWY的速度DVY、DVZ的设备S，该进近程序着眼于遵循至所述着陆跑道RWY的预定义进近在所述着陆跑道RWY上着陆。参考引导轴线A对应于至着陆跑道RWY的预定义进近(图3)。
遍及本描述的其余部分，所述设备被称为“估计设备S”。
着陆跑道RWY定义了参考系，其中所述参考系的原点对应于着陆跑道RWY的入口T，所述参考系的横坐标轴基于平行于着陆跑道RWY的纵向轴线B1的单位向量，纵坐标轴基于垂直于着陆跑道的纵向轴线B1的单位向量，并且该坐标轴基于垂直于包括横坐标轴和纵坐标轴的平面的单位向量。遍及本描述的其余部分，该参考系被称为“与着陆跑道RWY相关的参考系”。
估计设备S可以以软件形式集成到飞行器AC上的飞行控制计算机中。
进近程序是在着陆辅助设备(诸如ILS系统)的辅助下实行的。着陆辅助设备包括至少一个传输器站22，该传输器站22被配置成传输定义了参考引导轴线A的参考引导信号。
传输器站传输对应于“定位器信号”类型信号的横向参考引导信号。另一个传输器站传输对应于“下滑道信号”类型信号的参考竖直引导信号。参考横向引导信号定义了参考引导轴线A的横向分量。参考竖直引导信号定义了参考引导轴线A的竖直分量。
估计设备S至少包括：
-第一获取单元1；
-第二获取单元2；
-第三获取单元3；
-第一滤波单元4；
-第一参考系改变单元5；
-第二参考系改变单元6；
-第二滤波单元7；
-确定单元8；
-传输单元9。
第一获取单元1被配置成获取由GNSS地理定位系统确定的飞行器AC的至少一个当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)。
地理定位系统可以对应于全球导航卫星系统(GNSS)地理位置和导航系统，诸如全球定位系统(GPS)。
例如，GPS系统可以与基于卫星的增强系统(SBAS)一起使用。该变体允许获得飞行器AC的更准确的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)。
在其他示例中，GPS系统可以由Galileo、Glonass或北斗系统替换。
在第一实施例中，飞行器AC的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)可以由地理定位系统GNSS在地理参考系中确定。在地理参考系中，当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)由纬度坐标latGNSS(以度为单位)、经度坐标lonGNSS(以度为单位)和高度坐标hGNSS(以米为单位)定义。
在第二实施例中，由地理定位系统GNSS确定的飞行器AC的当前位置被表达为伪距。通过比较地理定位系统GNSS接收到的信号的接收时间与传输器卫星对该信号的传输时间，伪距对应于地理定位系统的传输器卫星与地理定位系统GNSS之间的间接距离值，而不考虑地理定位系统GNSS和传输器卫星的时钟同步。
第二获取单元2被配置成在惯性参考系中从飞行器AC获取当前惯性数据，包括由飞行器AC上的IRS(惯性参考系统)惯性单元确定的至少一个当前加速度(an、ae、az)。
惯性参考系对应于北东地(NED)参考系。NED参考系是从与地球表面相切的平面定义的。NED参考系包括与北方向重合的横坐标上的单位向量、与东方向重合的纵坐标上的单位向量、以及与重力方向重合的坐标上的单位向量。选择该参考系的原点，使得其与飞行器的重心重合。
对于当前加速度(an、ae、az)，坐标an(以m/s2为单位)基于与北方向重合的单位向量。坐标ae(以m/s2为单位)基于与东方向重合的单位向量。坐标az(以m/s2为单位)基于与重力方向重合的单位向量。
第三获取单元3被配置成从着陆辅助设备22传输的一个或多个参考引导信号获取当前横向偏差ηLOC和当前竖直偏差ηGLD。
当前横向偏差ηLOC根据定义了参考引导轴线A的横向分量的参考横向信号确定。
当前竖直偏差ηGLD根据定义了参考引导轴线A的竖直分量的参考竖直引导信号确定。
第一滤波单元4被配置成使用扩展卡尔曼滤波器至少根据由第一获取单元1获取的飞行器AC的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)和由第二获取单元2获取的飞行器AC的当前惯性数据来估计飞行器AC在惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ve、Vd)。
在惯性参考系中，坐标Vn(以m/s为单位)基于与北方向重合的单位向量。坐标Ve(以m/s为单位)基于与东方向重合的单位向量。坐标Vz(以m/s为单位)基于与地球重力方向重合的单位向量。
第一滤波单元4的扩展卡尔曼滤波器可以具有状态向量，该状态向量包括飞行器AC在惯性参考系中的所估计的无偏速度(Vn、Ve、Vd)、飞行器AC的所估计的位置(lat、lon、h)、以及惯性参考系中的加速度偏倚(ban、bae、baz)。
在地理参考系中，飞行器AC的所估计的位置(lat、lon、h)因此由纬度坐标lat(以度为单位)、经度坐标lon(以度为单位)和高度坐标h(以米为单位)(或海拔)来定义。
在惯性参考系中，当前加速度偏倚(ban、bae、baz)由北方向上的坐标ban(以m/s2为单位)、东方向上的坐标bae(以m/s2为单位)和地球重力方向上的坐标baz(以m/s2为单位)定义。
根据第一实施例，根据第一滤波步骤E4的扩展卡尔曼滤波器的状态向量所估计的飞行器AC的位置(lat、lon、h)在地理参考系中定义。
遍及估计设备S的描述的其余部分，飞行器AC的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)和飞行器AC的所估计的位置(lat、lon、h)在地理参考系中定义。
第一滤波单元4的所述扩展卡尔曼滤波器还可以具有测量向量，该测量向量包括在第一获取步骤E1中由地理定位系统GNSS确定的飞行器AC的位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)。第一滤波步骤E4可以包括更新子步骤E41，用于使用在第一获取步骤E1中由地理定位系统GNSS确定的飞行器AC的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)来更新所估计的位置(lat、lon、h)。
此外，第一滤波单元4的扩展卡尔曼滤波器可以实现包括以下等式的演化模型：
dh/dt＝-Vd
dban/dt＝dbae/dt＝dbaz/dt＝0；
以及包括以下等式的观测模型：
latGNSS＝lat+vlat，GNSS
lonGNSS＝lon+vlon，GNsS
hGNSS＝h+vh，GNSS，
其中：
Ωe对应于地球旋转速度(以rad/s为单位)；
M对应于子午线曲率半径(以米为单位)；
N对应于地球的第一垂线的曲率半径(以米为单位)；
gd对应于重力加速度(以m/s2为单位)；
lat对应于飞行器AC在地理参考系中的位置的估计纬度坐标(以度为单位)；
lon对应于飞行器AC在地理参考系中的位置的估计经度坐标(以度为单位)；
h对应于飞行器AC在地理参考系中的位置的估计高度坐标(以度为单位)；
latGNSS对应于由地理定位系统GNSS在地理参考系中测量的飞行器AC的位置的纬度坐标(以度为单位)；
lonGNSS对应于由地理定位系统GNSS在地理参考系中测量的飞行器AC的位置的经度坐标(以度为单位)；
hGNSS对应于由地理定位系统GNSS在地理参考系中测量的飞行器AC的位置的高度坐标(以度为单位)；
νlat,GNSS对应于来自纬度坐标lat的测量值的白噪声(以度为单位)；
νlon,GNSS对应于来自经度坐标lon的测量值的白噪声(以度为单位)；
νh,GNSS对应于来自高度坐标h的测量值的白噪声(以度为单位)；
an对应于惯性参考系中飞行器AC在北方向上的当前加速度的坐标；
ae对应于惯性参考系中飞行器AC在东方向上的当前加速度的坐标；
az对应于惯性参考系中飞行器AC在地球重力方向上的当前加速度的坐标；
ban对应于惯性参考系中飞行器AC在北方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
bae对应于惯性参考系中飞行器AC在东方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
baz对应于惯性参考系中飞行器AC在地球重力方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
Vn对应于惯性参考系中飞行器AC在北方向上的无偏速度的坐标(以m/s为单位)；
Ve对应于惯性参考系中飞行器AC在东方向上的无偏速度的坐标(以m/s为单位)；
Yz对应于惯性参考系中飞行器AC在地球重力方向上的无偏速度的坐标(以m/s为单位)。
第一参考系改变单元5被配置成根据由第一滤波单元4估计的惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ye、Vd)来确定飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的无偏速度
一旦估计了飞行器AC的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)并且估计了惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ye、Vd)，第一参考系改变单元5就使用以下等式来确定飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的无偏速度
Vxrwy＝cos(ψr)Vn+sin(ψr)Ve
其中：
ψr对应于跑道前进方向(以rad为单位)，该前进方向对应于着陆跑道RWY的纵向轴线B1相对于北方向的取向；
对应于无偏速度的坐标(以m/s为单位)，该坐标基于平行于着陆跑道RWY的纵向轴线B1的单位向量(纵向无偏速度)；
对应于无偏速度的坐标(以m/s为单位)，该坐标基于垂直于着陆跑道RWY的纵向轴线B1的单位向量(横向无偏速度)；
对应于无偏速度的坐标(以m/s为单位)，该坐标基于垂直于包括横坐标轴和纵坐标轴的平面的单位向量(竖直无偏速度)。
着陆跑道的取向ψr可以由导航数据库NAVDB提供。
第二参考系改变单元6被配置成根据由第一获取单元1获取的当前位置latGNSS、lonGNSS、hGNSS并根据源自数据库(诸如导航数据库NAVDB)的关于着陆跑道RWY的位置的信息来确定飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前位置
飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前位置包括：
-坐标其对应于基于平行于着陆跑道RWY的纵向轴线B1的单位向量的当前位置(由第一获取单元1获取的纵向位置)的坐标(以米为单位)；
-坐标其对应于基于垂直于着陆跑道RWY的纵向轴线B1的单位向量的当前位置(由第一获取单元1获取的横向位置)的坐标(以米为单位)；
-坐标其对应于基于垂直于包括横坐标轴和纵坐标轴的平面的单位向量的当前位置(由第一获取单元1获取的竖直位置)的坐标(以米为单位)。
第二滤波单元7被配置成使用至少一个扩展卡尔曼滤波器根据当前横向偏差ηLOC、当前竖直偏差ηGLD、与着陆跑道RWY相关的参考系中的无偏速度以及由第二参考系改变单元6确定的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前位置来估计飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向位置Yrwy和竖直位置Zrwy。
第二滤波单元7可以实现第一扩展卡尔曼滤波器和第二扩展卡尔曼滤波器。
第二滤波单元7的第一扩展卡尔曼滤波器可以具有状态向量，该状态向量包括飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向位置Yrwy(以米为单位)、由着陆辅助设备提供的横向引导信号的角度对准偏倚bAlign(以弧度为单位)、以及横向引导信号的灵敏度因子偏倚
横向位置Yrwy对应于飞行器的位置在与着陆跑道RWY相关的参考系中沿着纵坐标轴的坐标。
横向引导信号的角度对准偏倚bAlign对应于横向引导信号(定位器信号)的角度偏差，该横向引导信号定义了相对于参考进近轴线的横向分量的横向引导轴线，该参考进近轴线的横向分量对应于着陆跑道RWY的纵向轴线。着陆跑道RWY的纵向轴线B1对应于沿着陆跑道RWY的长度将着陆跑道RWY分隔成两个基本相同部分的轴线。
第二滤波单元7的第一扩展卡尔曼滤波器还可以具有测量向量，该测量向量包括与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向位置(以米为单位)以及从参考横向引导信号以微安或DDM为单位测量的并且由第三获取单元3获取的当前横向偏差ηLOC。
以DDM(调制深度差异)为单位测量的当前横向偏差ηLOC意味着它是通过调制率差异来测量的。实际上，它被表达为百分比。横向引导信号由两个部分组成。每个部分以不同的频率被传输。DDM对应于以一个频率被传输的一部分的调制率和以另一个频率被传输的另一个部分的调制率之间的差异。如果飞行器AC遵循与横向引导轴线对准的路径，则横向偏差为零。
可以在第二滤波单元7中实现的第二滤波单元7的第一扩展卡尔曼滤波器可以实现包括以下等式的演化模型：
以及包括以下等式的观测模型：
其中：
ηloc对应于由第三获取单元3从由着陆辅助设备22传输的一个或多个参考引导信号获取的当前横向偏差；
vloc对应于当前横向偏差的测量噪声(以微安为单位)；
L对应于着陆跑道RWY的入口T与传输参考横向引导信号的传输器站之间的距离(以米为单位)；
对应于参考横向引导信号(定位器)相对于标准化参考横向信号0.7的灵敏度因子偏倚；
标准化灵敏度因子0.7对应于符合国际民用航空组织(ICAO)标准的灵敏度因子。
bAlign对应于横向引导信号的角度对准偏倚；
Xrwy对应于飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的纵向位置(在沿着横坐标轴平行于着陆跑道RWY的纵向轴线的方向上)(以米为单位)；
Yrwy对应于飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向位置(以米为单位)；
对应于飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的无偏横向速度(以m/s为单位)。
第二滤波单元7的第二扩展卡尔曼滤波器可以具有状态向量，该状态向量包括与着陆跑道RWY相关的参考系中的竖直位置Zrwy(以米为单位)、由着陆辅助设备提供的竖直引导信号的角度对准偏倚bGPA(以弧度为单位)以及竖直引导信号的灵敏度因子偏倚
竖直位置Zrwy对应于飞行器的位置在与着陆跑道RWY相关的参考系中沿着该坐标轴的坐标。
竖直引导信号的角度对准偏倚bGPA对应于竖直引导信号(下滑道信号)的角度偏差，该角度偏差定义了竖直引导轴线A相对于与着陆跑道RWY成预定角度的参考进近轴线B2的竖直分量。以非限制性的方式，预定角度等于3°(图4)。预定角度也可以由导航数据库NAVDB提供。
第二滤波单元7的第二扩展卡尔曼滤波器也可以具有测量向量，该测量向量包括与着陆跑道RWY相关的参考系中的飞行器的竖直位置以及基于参考竖直引导信号以DDM或微安为单位测量的当前竖直偏差ηGLD。
与当前横向偏差ηLOC一样，以DDM(调制深度差异)为单位测量的当前竖直偏差ηGLD意味着它是通过调制率差异来测量的。竖直引导信号由两个部分组成。每个部分以不同的频率被传输。DDM对应于以一个频率被传输的一部分的调制率和以另一个频率被传输的另一个部分的调制率之间的差异。如果飞行器AC遵循与竖直引导轴线对准的路径，则竖直偏差为零。
可以在第二滤波单元7中实现的第二滤波单元7的第二扩展卡尔曼滤波器实现了包括以下等式的演化模型：
以及包括以下等式的观测模型：
其中：
ηGLD对应于由第三获取单元3从由着陆辅助设备22传输的一个或多个参考引导信号获取的当前竖直偏差(以DDM为单位)；
νGLD对应于当前竖直偏差ηGLD的测量噪声(以DDM为单位)；
对应于参考竖直引导信号(下滑道)相对于标准化竖直引导信号0.12(由ICAO作出)的灵敏度因子偏倚；
GPA对应于由竖直引导信号(下滑道信号)定义的竖直引导轴线与着陆跑道RWY之间的角度(以弧度为单位)；
bGPA对应于竖直引导信号的角度对准偏倚(以弧度为单位)；
νGLD对应于当前竖直偏差ηGLD的测量噪声(以DDM为单位)；
dX对应于着陆跑道RWY的入口T与传输参考竖直引导信号的传输器站之间的距离(以米为单位)；
dX可以从以下等式确定：X＝TCH/tan(GPA)，其中TCH对应于相对于在其处竖直偏差为零(以米为单位)的着陆跑道RWY的入口T的高度(以米为单位)。
Zrwy对应于飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的竖直位置(以米为单位)；
对应于飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的无偏竖直速度(以m/s为单位)。
第二滤波单元7可以包括第一更新单元71，第一更新单元71被配置成使用由第二参考系改变单元6确定的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向位置Yrwy。
第二滤波单元7还可以包括第二更新单元72，第二更新单元72被配置成使用由第二参考系改变单元6确定的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前竖直位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的竖直位置Zrwy。
确定单元8被配置成根据飞行器AC的横向位置Yrwy和竖直位置Zrwy以及惯性参考系中的所估计的无偏速度(Vn、Ve、Vd)来确定飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向偏差DY和当前竖直偏差DZ、以及飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向速度DVY和当前竖直速度DVZ。
当前横向偏差DY等于由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向位置Yrwy。当前横向速度DVY等于由第一扩展卡尔曼滤波器估计的在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向速度
飞行器AC的当前竖直偏差DZ符合以下表达式：
DZ＝Zrwy-(Xrwy+dX)·tan(GPA-bGPA).
飞行器AC的当前竖直速度DVZ符合以下表达式：
其中：
Vg对应于飞行器AC的地面速度。所述地面速度等于以下表达式：
传输单元9被配置成向用户设备10发送飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向偏差DY和当前竖直偏差DZ、以及由第二滤波单元7估计的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向速度DVY和当前竖直速度DVZ。
用户设备10可以对应于自动着陆系统，该自动着陆系统被配置成驾驶飞行器AC以便在着陆跑道RWY上着陆。
本发明还涉及一种方法，用于在飞行器AC的进近程序期间估计(图2)相对于参考引导轴线A的偏差DY、DZ和飞行器AC相对于着陆跑道RWY的速度DVY、DVZ，该进近程序着眼于遵循至所述着陆跑道RWY的预定义进近在所述着陆跑道RWY上着陆，该参考引导轴线A对应于至着陆跑道RWY的所述预定义进近，该进近程序在着陆辅助设备的辅助下实行，该着陆辅助设备包括至少一个传输器站22，该传输器站22被配置成传输定义了参考引导轴线A的参考引导信号。
该估计方法至少包括以下迭代地重复的步骤：
-第一获取步骤E1，由第一获取单元1实现，用于获取由地理定位系统GNSS确定的飞行器AC的至少一个当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)；
-第二获取步骤E2，由第二获取单元2实现，用于获取飞行器AC在惯性参考系中的当前惯性数据，包括由惯性单元IRS确定的至少一个当前加速度(an、ae、aZ)；
-第三获取步骤E3，由第三获取单元3实现，用于从由着陆辅助设备22传输的一个或多个参考引导信号获取当前横向偏差ηLOC和当前竖直偏差ηGLD；
-第一滤波步骤E4，由第一滤波单元4实现，用于使用扩展卡尔曼滤波器至少根据在第一获取步骤E1中获取的飞行器AC的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)和在第二获取步骤E2中获取的飞行器AC的当前惯性数据来估计飞行器AC在惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ve、Vd)；
-第一参考系改变步骤E5，由第一参考系改变单元5实现，用于根据在第一滤波步骤E4中估计的惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ve、Vd)来确定飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的无偏速度
-第二参考系改变步骤E6，由第二参考系改变单元6实现，用于根据在第一获取步骤E1中获取的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)以及根据源自数据库(诸如导航数据库NAVDB)的关于着陆跑道RWY的位置的信息来确定飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前位置
-第二滤波步骤E7，由第二滤波单元7实现，用于使用至少一个扩展卡尔曼滤波器根据当前横向偏差ηLOC、当前竖直偏差ηGLD、与着陆跑道RWY相关的参考系中的无偏速度以及根据在第二参考系改变步骤E6中确定的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前位置来估计飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向位置Yrwy和竖直位置Zrwy。
-确定步骤E8，由确定单元8实现，用于确定飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向偏差DY和当前竖直偏差DZ、以及飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向速度DVY和当前竖直速度DVZ，这是在第二滤波步骤E6中根据飞行器AC的横向位置Yrwy和竖直位置Zrwy以及根据惯性参考系中的所估计的无偏速度(Vn，Ve，Vd)来估计的；
-传输步骤E9，由传输单元9实现，用于向用户设备10发送飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向偏差DY和当前竖直偏差DZ、以及飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前横向速度DVY和当前竖直速度DVZ。
第一滤波步骤E4的扩展卡尔曼滤波器可以具有：
-状态向量，包括飞行器AC在惯性参考系中的所估计的无偏速度(Vn、Ve、Vd)、飞行器AC的所估计的位置(lat、lon、h)、以及惯性参考系中的加速度偏倚(ban、bae、baz)；
-测量向量，包括在第一获取步骤E1中由地理定位系统GNSS确定的飞行器AC的位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)。
第一滤波步骤E4可以包括由更新单元41实现的更新子步骤E41，用于使用在第一获取步骤E1中由地理定位系统GNSS确定的飞行器AC的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)来更新所估计的位置(lat、lon、h)。
第一滤波步骤E4的扩展卡尔曼滤波器可以实现如上面针对第一滤波单元4所描述的演化模型和观测模型。
第二滤波步骤E7可以实现如上面针对第二滤波单元7所描述的第一扩展卡尔曼滤波器和第二扩展卡尔曼滤波器。
第二滤波步骤E7可以包括由第一更新单元71实现的第一更新子步骤E71，用于使用在第二参考系改变步骤E6中确定的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的横向位置Yrwy。
第二滤波步骤E7可以包括由第二更新单元72实现的第二更新子步骤E72，用于使用在第二参考系改变步骤E6中确定的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的当前竖直位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器AC在与着陆跑道RWY相关的参考系中的竖直位置Zrwy。
在第二滤波步骤E7中实现的第一扩展卡尔曼滤波器可以实现如上面针对第二滤波单元7所描述的演化模型和观测模型。
在第二滤波步骤E7中实现的第二扩展卡尔曼滤波器可以实现如上面针对第二滤波单元7所描述的演化模型和观测模型。
该估计设备S和估计方法具有许多优点。
它们使得能够基于来自地理定位系统GNSS的测量值和来自惯性单元IRS的测量值的融合来估计速度偏倚。这允许在着陆辅助设备ILS的辅助下实行进近程序之前获得无偏速度，以便：
-被用作第二滤波单元7中的输入数据；
-被用作用于拾取参考引导信号的控制法则的输入数据。
第二滤波单元7中使用的观测模型借助于将以下内容引入到估计中来为自动着陆提供足够的准确度：
-两个偏倚和bAlign，它们与传输定位器信号的站相关；
-两个偏倚和bGPA，它们与传输下滑道信号的站相关。
监测这些估计值可以指示由第三获取单元3获取的任何错误的参考引导信号。
此外，用于估计的去中心化架构允许为估计设备S的各个单元提供更好的分析、监测和调整。

Claims (8)

1.一种用于在飞行器(AC)的进近程序期间估计相对于参考引导轴线(A)的偏差(DY、DZ)和飞行器(AC)相对于着陆跑道(RWY)的速度(DVY、DVZ)的方法，所述进近程序着眼于遵循至所述着陆跑道(RWY)的预定义进近在所述着陆跑道(RWY)上着陆，所述参考引导轴线(A)对应于至所述着陆跑道(RWY)的所述预定义进近，所述进近程序在着陆辅助设备(ILS)的辅助下实行，所述着陆辅助设备(ILS)包括至少一个传输器站(22)，所述传输器站(22)被配置成传输定义了参考引导轴线(A)的至少一个参考引导信号，
其特征在于，它至少包括以下迭代地重复的步骤：
-第一获取步骤(E1)，由第一获取单元(1)实现，用于获取由地理定位系统(GNSS)确定的飞行器(AC)的至少一个当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)；
-第二获取步骤(E2)，由第二获取单元(2)实现，用于获取飞行器(AC)在惯性参考系中的当前惯性数据，包括由惯性单元(IRS)确定的至少一个当前加速度(an、ae、az)；
-第三获取步骤(E3)，由第三获取单元(3)实现，用于从由着陆辅助设备(22)传输的一个或多个参考引导信号获取当前横向偏差(ηLOC)和当前竖直偏差(ηGLD)；
-第一滤波步骤(E4)，由第一滤波单元(4)实现，用于使用扩展卡尔曼滤波器至少根据在第一获取步骤(E1)中获取的飞行器(AC)的当前位置和在第二获取步骤(E2)中获取的飞行器(AC)的当前惯性数据来估计飞行器(AC)在惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ve、Vd)；
-第一参考系改变步骤(E5)，由第一参考系改变单元(5)实现，用于根据在第一滤波步骤(E4)中估计的惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ve、Vd)来确定飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的无偏速度
-第二参考系改变步骤(E6)，由第二参考系改变单元(6)实现，用于根据在第一获取步骤(E1)中获取的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)以及根据源自数据库的关于着陆跑道(RWY)的位置的信息来确定飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前位置
-第二滤波步骤(E7)，由第二滤波单元(7)实现，用于使用至少一个扩展卡尔曼滤波器根据当前横向偏差(ηLOC)、当前竖直偏差(ηGLD)、与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的无偏速度以及根据在第二参考系改变步骤(E6)中确定的飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前位置来估计飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向位置(Yrwy)和竖直位置(Zrwy)；
-确定步骤(E8)，由确定单元(8)实现，用于确定飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向偏差(DY)和当前竖直偏差(DZ)、以及飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向速度(DVY)和当前竖直速度(DVZ)，这是在第二滤波步骤(E6)中根据飞行器(AC)的横向位置(Yrwy)和竖直位置(Zrwy)以及根据惯性参考系中的所估计的无偏速度(Vn、Ve、Vd)来估计的；
-传输步骤(E9)，由传输单元(9)实现，用于向用户设备(10)发送飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向偏差(DY)和当前竖直偏差(DZ)、以及飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向速度(DVY)和当前竖直速度(DVZ)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，第一滤波步骤(E4)的扩展卡尔曼滤波器具有：
-状态向量，包括飞行器(AC)在惯性参考系中的所估计的无偏速度(Vn、Ve、Vd)、飞行器(AC)的所估计的位置(lat、lon、h)、以及惯性参考系中的加速度偏倚(ban、bae、baz)；
-测量向量，包括在第一获取步骤(E1)中由地理定位系统(GNSS)确定的飞行器(AC)的位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)；
第一滤波步骤(E4)包括由更新单元(41)实现的更新子步骤(E41)，用于使用在第一获取步骤(E1)中由地理定位系统(GNSS)确定的飞行器(AC)的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)来更新所估计的位置(lat、lon、h)，
第一滤波步骤(E4)的扩展卡尔曼滤波器也具有包括以下等式的动态演化模型：
dh/dt＝-Vd
dban/dt＝dbae/dt＝dbaz/dt＝0；
以及包括以下等式的观测模型：
latGNSS＝lat+vlat，GNSS
lonGNSS＝lon+vlon，GNSS
hGNSS＝h+vh，GNSS，
其中：
Ωe对应于地球旋转速度；
M对应于子午线曲率半径；
N对应于地球的第一垂线的曲率半径；
gd对应于重力加速度；
lat对应于飞行器(AC)在地理参考系中的位置的估计纬度坐标；
lon对应于飞行器(AC)在地理参考系中的位置的估计经度坐标；
h对应于飞行器(AC)在地理参考系中的位置的估计高度坐标；
latGNSS对应于由地理定位系统(GNSS)在地理参考系中测量的飞行器(AC)的位置的纬度坐标；
lonGNSS对应于由地理定位系统(GNSS)在地理参考系中测量的飞行器(AC)的位置的经度坐标；
hGNSS对应于由地理定位系统(GNSS)在地理参考系中测量的飞行器(AC)的位置的高度坐标；
vlat，GNSS对应于来自由地理定位系统(GNSS)在地理参考系中测量的纬度坐标的白噪声；
νlon,GNSS对应于来自由地理定位系统(GNSS)在地理参考系中测量的经度坐标的测量值的白噪声；
νh,GNSS对应于来自由地理定位系统(GNSS)在地理参考系中测量的高度坐标的测量值的白噪声；
an对应于惯性参考系中飞行器(AC)在北方向上的当前加速度的坐标；
ae对应于惯性参考系中飞行器(AC)在东方向上的当前加速度的坐标；
az对应于惯性参考系中飞行器(AC)在地球重力方向上的当前加速度的坐标；
ban对应于惯性参考系中飞行器(AC)在北方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
bae对应于惯性参考系中飞行器(AC)在东方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
baz对应于惯性参考系中飞行器(AC)在地球重力方向上的当前加速度的偏倚的坐标；
Vn对应于惯性参考系中飞行器(AC)在北方向上的无偏速度的坐标；
Ve对应于惯性参考系中飞行器(AC)在东方向上的无偏速度的坐标；
Vz对应于惯性参考系中飞行器(AC)在地球重力方向上的无偏速度的坐标。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，
其特征在于，由地理定位系统(GNSS)确定的飞行器(AC)的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)和根据第一滤波步骤(E4)的扩展卡尔曼滤波器的状态向量所估计的飞行器(AC)的位置(lat、lon、h)在地理参考系中定义。
4.根据权利要求1、2和权利要求3中任一项所述的方法，
其特征在于，第二滤波步骤(E7)实现第一扩展卡尔曼滤波器和第二扩展卡尔曼滤波器，
第一扩展卡尔曼滤波器具有：
-状态向量，包括飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向位置(YRWY)、由着陆辅助设备提供的横向引导信号的角度对准偏倚(bAlign)、以及横向引导信号的灵敏度因子偏倚
-测量向量，包括与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向位置以及从横向引导信号以微安为单位测量的当前横向偏差(ηLOC)；
第二扩展卡尔曼滤波器具有：
-状态向量，包括与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的竖直位置(Zrwy)、由着陆辅助设备提供的竖直引导信号的角度对准偏倚(bGPA)、以及竖直引导信号的灵敏度因子偏倚
-测量向量，包括与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的竖直位置以及从竖直引导信号以DDM为单位测量的当前竖直偏差(ηGLD)；
第二滤波步骤(E7)包括由第一更新单元(71)实现的第一更新子步骤(E71)，用于使用在第二参考系改变步骤(E6)中确定的飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向位置(Yrwy)；
第二滤波步骤(E7)包括由第二更新单元(72)实现的第二更新子步骤(E72)，用于使用在第二参考系改变步骤(E6)中确定的飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前竖直位置来更新由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的竖直位置(Zrwy)；
-在第二滤波步骤(E7)中实现的第一扩展卡尔曼滤波器具有包括以下等式的动态演化模型：
以及包括以下等式的观测模型：
其中：
ηloc对应于从由着陆辅助设备(22)传输的一个或多个参考引导信号获取的以微安为单位的当前横向偏差；
νloc对应于当前横向偏差的测量噪声；
L对应于着陆跑道(RWY)的入口(T)与传输参考横向引导信号的传输器站之间的距离；
对应于参考横向引导信号相对于标准化参考横向信号0.7的灵敏度因子偏倚；
bAlign对应于横向引导信号的角度对准偏倚；
Xrwy对应于飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的纵向位置；
Yrwy对应于飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向位置；
对应于飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的无偏横向速度；
-在第二滤波步骤(E7)中实现的第二扩展卡尔曼滤波器具有包括以下等式的动态演化模型：
以及包括以下等式的观测模型：
其中：
ηGLD对应于从由着陆辅助设备(22)传输的一个或多个参考引导信号获取的以DDM为单位的当前竖直偏差；
νGLD对应于当前竖直偏差的测量噪声；
对应于参考竖直引导信号相对于标准化竖直引导信号0.12的灵敏度因子偏倚；
GPA对应于由竖直引导信号定义的竖直引导轴线与着陆跑道(RWY)之间的角度；
bGPA对应于竖直引导信号的角度对准偏倚；
νGLD对应于当前竖直偏差的测量噪声；
dX对应于着陆跑道(RWY)的入口(T)与传输参考竖直引导信号的传输器站之间的纵向距离；
Zrwy对应于飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的竖直位置；
对应于飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的无偏竖直速度。
5.根据权利要求1、2和4以及权利要求3中任一项所述的方法，
其特征在于，当前横向偏差(DY)等于由第一扩展卡尔曼滤波器估计的飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向位置(Yrwy)，当前横向速度(DVY)等于由第一扩展卡尔曼滤波器估计的在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向速度
并且在于，飞行器(AC)的当前竖直偏差(DZ)符合以下表达式：
DZ＝Zrwy-(Xrwy+dX)·tan(GPA-bGPA)，
其中飞行器(AC)的当前竖直速度(DVZ)符合以下表达式：
6.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，
其特征在于，由地理定位系统(GNSS)确定的飞行器(AC)的当前位置和根据第一滤波步骤(E4)的扩展卡尔曼滤波器的状态向量所估计的飞行器(AC)的位置被表达为伪距。
7.一种用于在飞行器(AC)的进近程序期间估计相对于参考引导轴线(A)的偏差(DY、DZ)和飞行器(AC)相对于着陆跑道(RWY)的速度的设备，所述进近程序着眼于遵循至所述着陆跑道(RWY)的预定义进近在所述着陆跑道(RWY)上着陆，所述参考引导轴线(A)对应于至所述着陆跑道(RWY)的所述预定义进近，所述进近程序在着陆辅助设备的辅助下实行，所述着陆辅助设备包括至少一个传输器站(22)，所述传输器站(22)被配置成传输定义了参考引导轴线(A)的参考引导信号，
其特征在于，它至少包括：
-第一获取单元(1)，被配置成获取由地理定位系统(GNSS)确定的飞行器(AC)的至少一个当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)；
-第二获取单元(2)，被配置成获取飞行器(AC)在惯性参考系中的当前惯性数据，包括由惯性单元(IRS)确定的至少一个当前加速度(an、ae、az)；
-第三获取单元(3)，被配置成从由着陆辅助设备(22)传输的一个或多个参考引导信号获取当前横向偏差(ηLOC)和当前竖直偏差(ηGLD)；
-第一滤波单元(4)，被配置成使用扩展卡尔曼滤波器至少根据由第一获取单元(1)获取的飞行器(AC)的当前位置和由第二获取单元(2)获取的飞行器(AC)的当前惯性数据来估计飞行器(AC)在惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ve、Vd)；
-第一参考系改变单元(5)，被配置成根据由第一滤波单元(4)估计的惯性参考系中的无偏速度(Vn、Ve、Vd)来确定飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的无偏速度
-第二参考系改变单元(6)，被配置成根据由第一获取单元(1)获取的当前位置(latGNSS、lonGNSS、hGNSS)以及根据源自数据库的关于着陆跑道(RWY)的位置的信息来确定飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前位置
-第二滤波单元(7)，被配置成使用至少一个扩展卡尔曼滤波器根据当前横向偏差(ηLOC)、当前竖直偏差(ηGLD)、与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的无偏速度以及根据由第二参考系改变单元(6)确定的飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前位置来估计飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的横向位置(Yrwy)和竖直位置(Zrwy)；
-确定单元(8)，被配置成确定飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向偏差(DY)和当前竖直偏差(DZ)、以及飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向速度(DVY)和当前竖直速度(DVZ)，这是由第二滤波单元(6)根据飞行器(AC)的横向位置(Yrwy)和竖直位置(Zrwy)以及根据惯性参考系中的所估计的无偏速度(Vn、Ve、Vd)来估计的；
-传输单元(9)，被配置成向用户设备(10)发送飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向偏差(DY)和当前竖直偏差(DZ)、以及飞行器(AC)在与着陆跑道(RWY)相关的参考系中的当前横向速度(DVY)和当前竖直速度(DVZ)。
8.一种飞行器，
其特征在于，它包括估计设备，诸如权利要求7中所要求保护那样指定的估计设备。
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