Ein integriertes Navigationssystem für automatische Landungen mit DGPS und INS und seine Erprobung

摘要

Today, satellite navigation systems such as the American GPS (Global Positioning System) are used for numerous applications. In the area of air traffic, satellite navigation can be used for automatic landings. There are stringent requirements for such landing systems. These requirements are defined by the International Civil Aviation Organization (ICAO). It is under investigation at this time, whether or not GPS-based landing systems can meet the stringent requirements by using GPS in differential mode (DGPS) and cpmbining it with an Inertial Navigation System (INS) using Kalman filter technique. Both systems (GPS and INS) match perfectly because of their complementary behaviour. Such an integrated navigation system, that is called here ,,GPS Landing & Navigation Unit" (GLNU), was developed at Daimler-Benz Aerospace (Dasa) in Ulm together with a DGPS ground station. This GPS-based landing system was tested in practice during approximately 400 landings using different GPS receivers and Inertial Navigation Systems as well as small and large aircraft. In this paper, the system concept of the GLNU is discussed and results of flight tests, especially of the GPS Landing System programme (GLS programme of Boeing), are presented. These flight tests were performed during July and August 1995 in Glasgow, Montana, and Wallops Island, Virginia, using a NASA-owned Boeing 757 aircraft.%Satelliten-Navigationssysteme, wie z. B. das amerikanische GPS (Global Positioning System), werden heutzutage für vielfältige Aufgaben eingesetzt. In der Luftfahrt kann die Satellitennavigation vorteilhaft für automatische Landungen verwendet werden. An derartige Landesysteme werden hohe Sicherheitsanforderungen gestellt, die die Internationale Zivile Luftfahrt Organisation ICAO festlegt. Zur Zeit wird unter anderem untersucht, inwieweit ein GPS-basiertes Landesystem die strengen Anforderungen erfüllen kann, wenn GPS in differentieller Betriebsart (DGPS) eingesetzt und mittels Kaiman-Filter mit einem lnertialen Navigationssystem (INS) kombiniert wird. Beide Systeme (GPS und INS) passen hervorragend zueinander, da sie zueinander komplementäre Eigenschaften haben und sich gegenseitig überwachen. Ein derartiges integriertes Navigationssystem, das hier mit „GPS Landing & Navigation Unit" (GLNU) bezeichnet wird, wurde zusammen mit der notwendigen DGPS-Bodenstation bei der Daimler-Benz Aero-space (Dasa) in Ulm entwickelt. Dieses GPS-basierte Landesystem wurde in der Praxis während etwa 400 Landungen mit unterschiedlichen GPS-Empfängern und lnertialen Navigationssystemen sowie Flugzeugen verschiedener Größe erprobt. Im vorliegenden Bericht werden nach einer Systembeschreibung der GLNU die Ergebnisse vorgestellt, die während dieser Flugversuche erzielt wurden, wobei hier insbesondere auf die Ergebnisse des GPS-Landesystem-Programms (GLS-Programm von Boeing) eingegangen wird. Die Flugversuche hierzu wurden im Juli und August 1995 in Glasgow, Montana, und Wallops Island, Virginia, mit einem Testflugzeug der NASA, einer Boeing 757, durchgeführt.