基于高亮度发光二极管的目视助航设备制造技术

一种用于引导飞机、船舶或其它交通工具进场路线的目视助航设备。该目视助航设备包括高亮度发光二极管（ＬＥＤ）或发光二极管阵列和光束变换元件以产生具有不同颜色或频闪模式的复合光束用于引导飞机、船舶或其它交通工具进入预定的进场路线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种目视助航设备，特别是一种基于高亮度发光二极管 (LED)的精确进场路线指示灯(PAPI)。
技术介绍
目视进场坡度指示灯(VASI)或精确进场路线指示灯(PAPI)利用多 光束光源所产生的颜色变化将交通工具(例如飞机)引导到正确的下滑坡 度上。已有VASI或PAPI设备通常采用白炽灯、荧光灯或弧光灯作为光源。 一些实例见于美国专利技术专利4,034,480， 4,064,424， 4,183,078， 4,430,695 和4,532,512中。Mehrtens的标题为"DESCENT SIGHTING DEVICE FOR AIRCRAFT" 的美国专利技术专利4,034,480描述了一种用于飞机在最终跑道着陆阶段为飞 行员提供目视着陆导航的独立式照准装置。该装置包括可以瞄准假想进场 路线的框架或窗口使飞行员的视线自动对准平行于理想的进场路线，从而 帮助飞行员进入期望的着陆点。Hergenrother的美国专利技术专利4,064,424描述了一种目视下滑轨道航 标系统。其航标灯成对安置在跑道的相对端，因此可以与目前用来指示跑 道的传统跑道灯安置在一起。该专利技术在聚焦透镜的相对侧安置一带孔的反 射镜，以消除聚焦透镜会聚光束以提高颜色区亮度后在颜色区外侧形成的 黑暗区。从而使飞行员不仅可以看到聚焦的颜色导航区，而且还可以看到 航标灯产生的全部导航光束。该专利技术采用两只光源，例如白炽灯光源，投 射产生空间方向略微偏移(例如l度左右)的颜色区，以代替用一只光源 加滤色片投射产生颜色区的方法。其中两只光源交替点亮以产生颜色导航 区扫描式运动的效果。Kidd的美国专利技术专利4,183，078描述了一种用于机场跑道两侧的进场 坡度指示灯，该指示灯产生一分割的光束，光束分界区可以按所需飞行路 线的角度调节以为进场飞机提供导航。该指示灯包括一个支架，其中安装 至少两只探照灯管，每只探照灯管包含一可移动的、预先校准方向的探照 灯，探照灯由一光源， 一红色滤波片和一发散透镜组成以产生分割的光束。Payne等人的美国专利技术专利4,430,695描述了一种用于校准飞机着 陆辅助探照灯的目视着陆辅助设备，其着陆辅助探照灯包括一置于抛物面 镜焦点的光源， 一与抛物面镜同轴的透镜和一置于抛物面镜和透镜之间靠 近透镜焦点的滤波片。该设备包括一基座，基座表面作为探照灯支架，一 透镜用于会聚探照灯的光束到一成像设备上，和一观测成像设备的装置。 当滤波片出现在成像设备的焦点上时，其在探照灯中的位置就是正确的。Tanner的美国专利技术专利4,532,512描述了一种用于直升机的全向进 场坡度指示灯单元。该单元包括两只安装在旋转轴上的发光方向相反的光 源，光源产生不同颜色的光束以向进场飞机警示其与进场坡度指示灯的相 对位置。上述基于电灯的VASI或PAPI设备的缺点是使用寿命较短(小于2000 小时)。为解决这一问题，Shemwell在美国专利技术专利5,278,104中提出了一 种基于激光的VASI或PAPI设备和方法用于辅助飞机着陆。该设备产生三 种颜色的激光光束， 一束激光光束传播在飞机进场路线的平面上，另一束 光束传播在飞机的一侧，第三束光束传播在飞机的另一侧。飞机的飞行员 可以通过所看到光束的颜色判断飞机是否在进场路线平面上还是在其一侧 或另一侧。如果需要，至少一束传播在飞机一侧的激光光束可以分为多束 相邻的扇形光束，其中至少一束扇形光束以间断模式发射。然而，基于激 光的VASI或PAPI设备有造价高和光功率或光亮度低的缺点。因此，需要一种改进的VASI或PAPI设备，可以兼备寿命长、造价 低和发光亮度高的优点。
技术实现思路
本专利技术提出一种新型PAPI或VASI设备，其利用最近发展的高亮度 发光二极管(LED)或LED阵列作为光源。LED光源与传统电灯或其他 照明光源相比具有多项优点。这些优点包括每单位功耗(瓦)较白炽灯 产生更多光能；再者，LED光源可直接产生所需颜色的光束而无需滤色片，从而使其效率更高且初装成本更低；另外，LED光源的发光色调不会随其 驱动电流的降低而变化，而白炽灯在低亮度工作时其发光色调会偏黄。一 般情况下，LED采用固态封装保护，使其较白炽灯和放电灯远为耐久。在 其额定功率下，LED的使用寿命很长，通常超过10,000小时，这一寿命是 荧光灯的两倍，是白炽灯的20倍。其它优点包括点亮时间短，使其可以用 于通讯设备。另外，LED光源可以产生很高的光功率和光强度以满足FAA， ICAO， UK-CAA， NATO和其它国际标准对飞机或其它交通工具进场指 示灯的要求。本专利技术提出一种新颖的光学系统用于控制LED光束的形状，使不同 颜色或频闪模式LED光束之间的过渡区压窄到很小的发散角以用于高精 度进场路线指示灯。本专利技术的另一个目的是提供多个传感元件用于控制PAPI设备的性 能。这些传感元件包括倾斜角传感器用于测量LED光束的仰角，温度传感 器用于测量环境温度，和光探测器用于测量LED光强及环境光强度。传 感器采集的信息发送到一微控制器，以根据PAPI的工作状态调节LED光 强。本专利技术提出的PAPI设备既可以采用手动控制也可以通过无线收发器 进行远程控制。本专利技术提出一种用于引导交通工具进入预定进场路线的目视助航设 备。该目视助航设备包括 一系列高亮度发光二极管(LED)或发光二极管阵列用于产生具有不同颜色和/或频闪模式的复合光束;和一系列光束变换元件用于控制该光束的形状从而使不同颜色和/或频闪模式的光束通过 狭窄过渡区分层排列，并利用光束颜色和/或频闪模式的变化引导交通工具 进入进场路线。本专利技术提出一种构建具有预定进场路线的交通工具着陆区的方法。 该方法包括在着陆区内或附近提供目视助航设备的步骤，该目视助航设备包括 一系列高亮度发光二极管(LED)或发光二极管阵列用于产生具有 不同颜色和/或频闪模式的复合光束;一系列光束变换元件用于控制该光束 的形状从而使不同颜色和/或频闪模式的光束通过狭窄过渡区分层排列，并 利用光束颜色和/或频闪模式的变化引导交通工具进入进场路线。本专利技术提出一种具有预定进场路线的交通工具着陆区。该着陆区中 或附近包括至少一目视助航设备，每一目视助航设备包括 一系列高亮度 发光二极管(LED)或发光二极管阵列用于产生具有不同颜色和/或频闪丰莫 式的复合光束； 一系列光束变换元件用于控制该光束的形状从而使不同颜 色和/或频闪模式的光束通过狭窄过渡区分层排列，并利用光束颜色和/或 频闪模式的变化引导交通工具进入进场路线。附图说明附图中，在不同视图中相同的参考标号指代相同的或功能类似的元 件，附图与以下描述一起构成本说明书的一部分，用于进一步说明各个实 施例，以解释本专利技术所具有的各种原理和优点。图1显示了一基于LED的精确进场路线指示灯(PAPI)的构成框图；图2描绘了该精确进场路线指示灯的工作模式；图3描绘了该精确进场路线指示灯的光学系统设计；和图4显示了一适用于本专利技术的安装有目视助航设备的交通工具着陆区。熟练技术人员会意识到，图中的元件只是以简洁明了的方式展示， 并不必完全按照实物比例绘制。例如，图中某些元件的尺寸相对于其他元 件可能会夸大，以增进对本专利技术实施例的理解。具体实施方式在描述基于本专利技术的这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于引导交通工具进入预定进场路线的目视助航设备，该目视助航设备包括：　一系列高亮度发光二极管（ＬＥＤ）或发光二极管阵列用于产生具有不同颜色和／或频闪模式的复合光束；　一系列光束变换元件用于控制该光束的形状从而使不同颜色和／或 频闪模式的光束通过狭窄过渡区分层排列，并利用光束颜色和／或频闪模式的变化引导交通工具进入进场路线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓路，田荣生，
申请(专利权)人：BWT产权公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]