地形感知与告警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地形感知与告警系统，由地形防撞告警计算模块基于飞机的飞行参数和地形数据库中的地形文件进行告警解算，将告警结果输出，还包含机场数据库、表决常数库、告警抑制表决判断模块，告警抑制表决判断模块根据飞行参数、机场数据库、表决常数库中的数据从飞机是否处于即将在跑道着陆的构型、飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的水平面和垂直面，以及飞机的水平面动态和垂直面动态是否趋于着陆状态进行告警表决判断，若判断为飞机正常着陆，则生成抑制信号输出至地形防撞告警计算模块进行告警抑制。本发明专利技术可以有效解决着陆阶段地形感知与告警系统不合理告警的问题，提高了地形感知与告警系统的性能。高了地形感知与告警系统的性能。高了地形感知与告警系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
地形感知与告警系统


[0001]本专利技术涉及航空电子领域设计技术，特别涉及一种地形感知与告警系统。

技术介绍

[0002]地形感知与告警系统(TAWS)的目标是飞行器在多山区域和障碍物林立的环境中飞行时，其以最小的虚警率工作的同时最大程度防止可控飞行撞地事故发生。该类设备的一个重要功能是前视地形告警，典型工作场景见附图1。该功能根据接收到的载机经纬度、气压高度和载机姿态等信息，依据直升机、运输机等不同载机所对应的算法模型生成安全包线与机载大容量存储器中的全球高程数据做高度比较，当安全包线上某点低于地形高度时，系统发出声光告警，提前提示飞行员做出改出机动，降低飞行员操作负担，防止可控飞行撞地，保障飞行安全。
[0003]地形感知与告警系统在工程实际应用中，往往存在虚警的问题，即飞机按照当前状态正常飞行并不会发生撞地危险，地形感知与告警系统却给出了不当的告警。造成虚警的原因有很多，例如传感器的误差、地形数据库精度不足，算法包线设计不够合理等等。使用经验表明，地形感知与告警系统的虚警大多发生在进近着陆阶段，因为着陆本质上是一种温和的撞地，若算法设计不够合理将会导致虚警，对飞行员构成滋扰，分散飞行员的注意力，而进近着陆阶段恰恰是飞行员最需要集中注意力的阶段。少量的虚警是可以接受的，但是过多虚警可能会对正常飞行产生影响。
[0004]一般的地形感知与告警系统都有一些降虚警的处理措施，比较常见的做法是设定一个高度或速度的临界值，当飞行高度或速度低于该临界值时表明飞机即将着陆，此时自动关闭告警系统。但是该方法有较大的缺陷，以单一的参数作为判断条件，并不能充分反映进近阶段飞机与跑道的实时状态。特别是当该临界高度值设置的比较小时，飞行员将受到频繁的告警滋扰。当该临界值设置的比较大时，可能导致无法提供及时有效的告警，特别是某些情况下告警信息可能是非常必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提供一种优化的地形感知与告警系统，定义出判断条件以判断何为正常着陆，进行告警抑制表决，若飞机处于正常着陆阶段，则抑制地形防撞告警计算，避免飞机正常着陆过程不必要的告警，减少虚警以提高原地形感知与告警系统的性能。
[0006]本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种地形感知与告警系统，由地形防撞告警计算模块基于飞机的飞行参数和地形数据库中的地形文件进行告警解算，将告警结果输出，还包含机场数据库、表决常数库、告警抑制表决判断模块，告警抑制表决判断模块根据飞行参数、机场数据库、表决常数库中的数据从飞机是否处于即将在跑道着陆的构型、飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的水平面和垂直面，以及飞机的水平面动态和垂直面动态是否趋于着陆状态进行告警表决判断，若判断为飞机正常着陆，则生成抑制信号输出至地形防撞告警计算模块进行告警抑制。
[0008]本专利技术的有益效果在于：本专利技术为机载地形感知和告警系统解决了正常着陆阶段虚警的问题，可以有效解决着陆阶段地形感知与告警系统不合理告警的问题，提高了地形感知与告警系统的性能。
附图说明
[0009]图1是传统地形感知与告警系统的工作原理图。
[0010]图2是本专利技术所示的地形感知与告警系统的结构示意图，虚线框内为本专利技术新增内容。
[0011]图3是告警抑制表决判断模块的工作原理图。
[0012]图4是水平进近扇区示意图。
[0013]图5是水平进近扇区边界图。
[0014]图6是水平动态区域示意图。
[0015]图7是水平动态区域边界图。
[0016]图8是水平动态区域边界简化图。
[0017]图9是垂直进近扇区边界图。
[0018]图10时垂直动态边界图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0020]参见图1所示，地形感知与告警系统的工作原理是地形防撞告警计算模块基于飞机的飞行参数2和地形数据库3中的地形文件进行告警解算，将告警结果以灯光、语音告警51和告警显示53的形式进行输出。
[0021]本实施例对传统的地形感知与告警系统进行了改进，如附图2所示，图中机场数据库100、表决常数库101、告警抑制表决判断模块102为本实施例创新的内容，图2指示了本实施例内容与传统地形感知与告警系统的交联关系。告警抑制表决判断模块102根据飞行参数2、机场数据库100、表决常数库101中的数据从飞机是否处于即将在跑道着陆的构型、飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的水平面和垂直面，以及飞机的水平面动态和垂直面动态是否趋于着陆状态进行告警表决判断，若判断为飞机正常着陆，则生成抑制信号103输出至地形防撞告警计算模块4进行告警抑制，并影响最终的告警结果。
[0022]‑
表决常数库为告警抑制表决判断模块102的判断提供常数，如判断飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的水平面使用到的β0、β1，Q10至Q14各个点处到距离机场跑道基准点G的距离值；判断飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的垂直面时使用到α0、α1、α2；
[0023]‑
β0表示为距离机场跑道基准点G点较近处(例如Q11为900m以内)水平进近扇区的扩展角，例如可以设为8
°
。
[0024]‑
β1表示为水平进近扇区以扩展角为β0线性增加到一定距离(例如Q12为4000m)之外水平进近扇区的扩展角，例如可以设为40
°
。
[0025]‑
α0表示飞机正常进近时的下滑坡度角，例如可以设为3
°
。
[0026]‑
α1表示可以接受的最小的飞机下滑坡度角，此处可以取为下滑道偏离过大告警的下滑偏差最小告警值，例如2.5
°
。
[0027]‑
α2表示可以接受的最大的飞机下滑坡度角，此处可以取为飞机陡降模式下的下滑坡度角，例如4.5
°
。
[0028]告警抑制表决判断模块102是本实施例的核心内容，参见图3所示，包含机场跑道基准点设置模块210、飞机构型条件判断模块220、水平静态条件判断模块231、垂直静态条件判断模块232、水平动态条件判断模块241、垂直动态条件判断模块242、静态位置条件判断模块250、动态位置条件判断模块260和计算与逻辑模块290。下面对各模块进行详细说明。
[0029]机场跑道基准点设置模块210用于设置机场跑道基准点G点以及跑道轴向GN。
[0030]后续各条件判断模块需要依靠跑道位置进行判断的，因此需要首先设置机场跑道基准点。
[0031]设置机场跑道基准点的前提是首先确定飞机即将着陆的机场跑道，若飞机装备了飞行管理系统(FMS)，则由FMS自动载入着陆的机场跑道信息。若飞行员可以输入起降机场信息，则在飞机准备着陆时由飞行员输入着陆的机场跑道信息。若飞机既没有装备FMS也无法由飞行员输入机场跑道信息，则通过机场求近的方式求解机场数据库中与飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地形感知与告警系统，由地形防撞告警计算模块基于飞机的飞行参数和地形数据库中的地形文件进行告警解算，将告警结果输出，其特征在于还包含机场数据库、表决常数库、告警抑制表决判断模块，告警抑制表决判断模块根据飞行参数、机场数据库、表决常数库中的数据从飞机是否处于即将在跑道着陆的构型、飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的水平面和垂直面，以及飞机的水平面动态和垂直面动态是否趋于着陆状态进行告警表决判断，若判断为飞机正常着陆，则生成抑制信号输出至地形防撞告警计算模块进行告警抑制。2.根据权利要求1所述一种地形感知与告警系统，其特征在于告警抑制表决判断模块包含机场跑道基准点设置模块、飞机构型条件判断模块、水平静态条件判断模块、垂直静态条件判断模块、水平动态条件判断模块、垂直动态条件判断模块、静态位置条件判断模块、动态位置条件判断模块和计算与逻辑模块；机场跑道基准点设置模块用于设置机场跑道基准点G点以及跑道轴向GN；飞机构型条件判断模块用于判断飞机是否处于即将在跑道着陆的构型，如果是将飞机构型条件C置为真；水平静态条件判断模块用于判断飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的水平面，如果是则将水平静态条件HS置为真；垂直静态条件判断模块用于判断飞机是否处于适合在机场跑道进行着陆的垂直面，如果是则将垂直静态条件VS置为真；水平动态条件判断模块用于判断飞机的水平面动态是否趋于着陆状态，如果是则水平动态条件HD置为真；垂直动态条件判断模块用于判断飞机的垂直面动态是否趋于着陆状态如果是则垂直动态条件VD置为真；静态位置条件判断模块根据水平静态条件HS和垂直静态条件VS对静态位置条件S进行表决，表决过程为：S＝HS&&VS；动态位置条件判断模块根据水平动态条件HD和垂直动态条件VD对动态位置条件D进行表决，表决过程为：D＝HD&&VD；计算与逻辑模块根据飞机着陆构型条件C、静态位置条件S和动态位置条件D对最终结果Z进行表决，表决过程为Z＝C&&S&&D；若Z为真，则触发告警抑制信号，抑制告警，以减少不必要的虚警。3.根据权利要求2所述一种地形感知与告警系统，其特征在于机场跑道基准点设置模块在设置机场跑道基准点G时首先确定飞机即将着陆的机场跑道，若飞机装备了飞行管理系统，则由飞行管理系统自动载入着陆的机场跑道信息；若飞行员能输入起降机场信息，则在飞机准备着陆时由飞行员输入着陆的机场跑道信息；若飞机既没有装备飞行管理系统也无法由飞行员输入机场跑道信息，则通过机场求近的方式求解机场数据库中与飞机当前位置最近的机场跑道作为着陆的机场跑道。4.根据权利要求3所述一种地形感知与告警系统，其特征在于机场跑道基准点设置模块在得到飞机着陆的机场跑道后，设置跑道基准点G点，G点按照以下优先级选取：
‑
如果机场数据库中定义了下滑道位置点，则以该点作为G点。
‑
如果机场数据库中定义了机场跑道参考点，则以该点作为G点。
‑
从机场数据库提取跑道端点，以跑道端点作为G点，如图4所示。在G点基础上，沿着跑道轴的方向延伸一定距离得到N点。5.根据权利要求2所述一种地形感知与告警系统，其特征在于飞机构型条件判断模块通过以下几个条件进行“逻辑与”运算进行飞机着陆构型条件C判断：
‑
条件C1表示起落架放下；
‑
条件C2表示襟翼放下至最大角度状态；
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条件C3表示襟翼超控电门打开；飞机着陆构型条件C表示为：C＝C1&&(C2||C3)若C的逻辑判断结果为真，则飞机着陆构型条件为真。6.根据权利要求2所述一种地形感知与告警系统，其特征在于水平静态条件判断模块先构建水平进近扇区，包含以下步骤：步骤11、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成中，陈广永，沈超，刘健，卫瑞智，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：