本发明专利技术涉及一种基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，包括：舰船摇摆信息采集系统实时采集舰船指定位置的横摇、纵摇和垂向速度信息，并发送给安全着舰实时智能评估系统；安全着舰实时智能评估系统接收舰船摇摆信息采集系统传来的信息后，实时换算出飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度，并与预置的舰载直升机安全着舰作业衡准作比较，实时给出着舰安全性评估结果；舰船数据链发射机实时接收安全着舰实时智能评估系统传来的未来一个运动周期着舰安全性评估结果信息后发送给直升机数据链接收机；直升机数据链接收机实时接收并解算舰船数据链发射机传来的着舰安全性评估结果信息，并控制飞行员智能头盔屏显不同颜色的指示灯亮。的指示灯亮。的指示灯亮。
【技术实现步骤摘要】
一种基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔
[0001]本专利技术涉及一种舰载直升机助降
，尤其涉及一种基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔。
技术介绍
[0002]大风浪中的舰船摇摆环境一直是舰载直升机安全着舰的主要挑战之一。多年来，为了提高大风浪中舰载直升机的着舰安全性，很多舰船上已装备横摇指示灯、部分舰船上已同时装备横摇和垂向速度指示灯，但该类指示灯存在5点不足，难以大幅降低舰载直升机着舰的事故概率，主要如下：
[0003](1)舰载直升机在飞行甲板上方悬停高度一般较大，且受直升机飞行姿态的影响，飞行员视界受限，难以直观、快速地判断指示灯状态，耗时、费力。
[0004](2)大风浪、雾气等气象环境对飞行员的视野影响大，飞行员难以在大风浪中准确判断指示灯状态，易误看。
[0005](3)横摇和垂向速度指示灯给出的飞行平台运动信息较少，不足以支撑飞行员判断着舰安全性。根据《舰船通用规范》，舰载直升机安全着舰作业衡准包括飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度幅值要求。目前的横摇和垂向速度指示灯仅能提供飞行平台的横摇和垂向速度满足作业衡准的情况，仍缺少纵摇满足作业衡准的情况，不足以支撑飞行员全面评估着舰安全性。
[0006](4)横摇和垂向速度指示灯给出的信息不是着舰安全性的最终结果，需飞行员判断的中间环节多，着舰操作难度大。
[0007]横摇和垂向速度指示灯显示的评估结果是相互独立的，而舰载直升机安全着舰作业衡准要求飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度同时满足作业衡准要求，飞行员在获取到横摇和垂向速度指示灯状态后，仍需综合判断二者是否同时满足作业衡准，中间环节多，不够直观，易造成飞行员分神，不利于飞行员抓住稍纵即逝的着舰时机。
[0008](5)指示灯一般采用的是飞行平台悬停状态的运动信息，与直升机与飞行平台接触时刻的运动差别较大，易造成判断失误。对于大多数舰船，运动周期较小，与直升机从悬停位置到与飞行平台接触过程的耗时是同一数量级，当直升机从悬停状态过渡到与飞行平台接触时，飞行平台的运动已发生较大变化，二者之间的差别是造成着舰安全性判断失误的主要原因之一。
[0009]近年来，随着智能头盔技术的日渐成熟，智能头盔在舰载固定翼飞机、舰载直升机导航、武器射击等方面均有成功应用案例，但目前仍未发现智能头盔在舰载直升机助降方面的应用。另外，随着舰船极短期运动预报技术的日渐成熟，基于极短期运动预报的舰载直升机着舰辅助决策也有成功应用案例，并可与智能头盔相结合，克服舰载直升机助降指示灯的不足，进一步提高舰载直升机着舰安全性和作业效率。
[0010]因此，有必要提供一种基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，实时预报飞行平台在未来一个运动周期的横摇、纵摇和垂向速度，并将三者是否同时满足舰
载直升机安全着舰作业衡准的评估结果传递给智能头盔，辅助飞行员通过智能头盔屏显指示灯颜色，直观、准确、快速地判断未来一个运动周期的着舰安全性，降低视距和气象环境的影响，减少飞行员判断的中间环节，降低操作难度，从而大幅提高舰载直升机着舰安全性和作业效率，尤其提高大风浪中的舰载直升机着舰安全性。
技术实现思路
[0011]本专利技术要解决的技术问题是辅助舰载直升机飞行员通过智能头盔屏显，直观、准确、快速地判断大风浪中未来一个运动周期的舰载直升机着舰安全性技术难题，而提供一种基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔。
[0012]了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，包括舰船摇摆信息采集系统、安全着舰实时智能评估系统、舰船数据链发射机、直升机数据链接收机和飞行员智能头盔；
[0013]所述舰船摇摆信息采集系统，实时采集舰船指定位置的横摇、纵摇和垂向速度信息，通过通信连接，实时发送给安全着舰实时智能评估系统；
[0014]所述安全着舰实时智能评估系统，实时接收舰船摇摆信息采集系统传来的舰船指定位置横摇、纵摇和垂向速度信息，实时换算出飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度，并与预置的舰载直升机安全着舰作业衡准作比较，实时给出着舰安全性评估结果；
[0015]所述舰船数据链发射机，实时接收安全着舰实时智能评估系统传来的未来一个运动周期着舰安全性评估结果信息，并以报文形式，实时发送给直升机数据链接收机；
[0016]所述直升机数据链接收机，实时接收并解算舰船数据链发射机传来的着舰安全性评估结果信息，并控制飞行员智能头盔屏显不同颜色的指示灯亮；
[0017]所述飞行员智能头盔，接收直升机数据链接收机发来的指令信号，屏显上显示红、黄、绿3种颜色指示灯中的一种。
[0018]进一步，所述舰船摇摆信息采集系统，由惯性导航系统或MRU姿态传感器组成。
[0019]进一步，所述安全着舰实时智能评估系统，由3项子模块组成，分别为：飞行平台运动换算模块、飞行平台极短期运动预报模块和安全着舰评估模块。
[0020]进一步，所述飞行平台运动换算模块，实时接收舰船摇摆信息采集系统传来的舰船指定位置横摇、纵摇和垂向速度信息，并根据杆臂效应原理，实时换算出飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度。
[0021]进一步，所述根据杆臂效应原理，实时换算出飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度的换算公式如下：
[0022][0023]其中，式中以舰船指定位置为坐标原点，xyz轴与船体坐标系平行；为飞行平台着舰点L的船体坐标；v
z
为舰船指定位置t时刻监测的垂向速度；γ1,θ1和γ2,θ2分别为舰船指定位置在t和t+Δt时刻的横摇、纵摇值。
[0024]进一步，所述飞行平台极短期运动预报模块，实时接收飞行平台运动换算模块传来的飞行平台横摇、纵摇和垂向速度，采用舰船极短期运动预报模型，实时模拟学习飞行平台运动历史数据，包括横摇、纵摇和垂向速度，并预测未来一个运动周期的飞行平台运动，
包括横摇、纵摇和垂向速度，且提取未来一个运动周期的各项运动绝对值最大值。
[0025]进一步，所述安全着舰评估模块，实时接收飞行平台极短期运动预报模块传来的未来一个运动周期飞行平台横摇、纵摇和垂向速度绝对值最大值，并与预置的舰载直升机安全着舰作业衡准作比较，实时给出着舰安全性评估结果。
[0026]进一步，所述安全着舰评估模块，实时给出着舰安全性评估结果：若未来一个运动周期飞行平台的任意1项运动超出作业衡准要求，则评估结果为1；若未来一个运动周期飞行平台的3项运动均小于作业衡准要求，但部分运动已大于作业衡准的预警值，则评估结果为2；若未来一个运动周期飞行平台的3项运动均小于作业衡准的预警值，则评估结果为3。
[0027]进一步，所述直升机数据链接收机，若接收到的评估结果为1，则控制红灯亮；若接收到的评估结果为2，则控制黄灯亮；若接收到的评估结果为3，则控制绿灯亮。
[0028]进一步，所述飞行员智能头盔的屏显上显示的红、黄、绿3种颜色指示灯中，红色指示灯亮代表“未来一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，其特征在于：包括舰船摇摆信息采集系统、安全着舰实时智能评估系统、舰船数据链发射机、直升机数据链接收机和飞行员智能头盔；所述舰船摇摆信息采集系统，实时采集舰船指定位置的横摇、纵摇和垂向速度信息，通过通信连接，实时发送给安全着舰实时智能评估系统；所述安全着舰实时智能评估系统，实时接收舰船摇摆信息采集系统传来的舰船指定位置横摇、纵摇和垂向速度信息，实时换算出飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度，并与预置的舰载直升机安全着舰作业衡准作比较，实时给出着舰安全性评估结果；所述舰船数据链发射机，实时接收安全着舰实时智能评估系统传来的未来一个运动周期着舰安全性评估结果信息，并以报文形式，实时发送给直升机数据链接收机；所述直升机数据链接收机，实时接收并解算舰船数据链发射机传来的着舰安全性评估结果信息，并控制飞行员智能头盔屏显不同颜色的指示灯亮；所述飞行员智能头盔，接收直升机数据链接收机发来的指令信号，屏显上显示红、黄、绿3种颜色指示灯中的一种。2.根据权利要求1所述的基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，其特征在于：所述舰船摇摆信息采集系统，由惯性导航系统或MRU姿态传感器组成。3.根据权利要求1所述的基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，其特征在于：所述安全着舰实时智能评估系统，由3项子模块组成，分别为：飞行平台运动换算模块、飞行平台极短期运动预报模块和安全着舰评估模块。4.根据权利要求3所述的基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，其特征在于：所述飞行平台运动换算模块，实时接收舰船摇摆信息采集系统传来的舰船指定位置横摇、纵摇和垂向速度信息，并根据杆臂效应原理，实时换算出飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度。5.根据权利要求4所述的基于舰船极短期运动预报的舰载直升机助降智能头盔，其特征在于：所述根据杆臂效应原理，实时换算出飞行平台的横摇、纵摇和垂向速度的换算公式如下：其中，式中以舰船指定位置为坐标原点，xyz轴与船体坐标系平行；为飞行平台着舰点L的船体坐标；v
z
为舰船指定位置t时刻监测的垂向速度；γ1,θ1和γ2,...
【专利技术属性】
技术研发人员：周华伟，毛献群，黄斌，徐萍，张宏娟，刘致豪，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇八研究所，
类型：发明
国别省市：
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