專利名稱：基于地形數據的近地告警方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息處理技術，特別涉及一種基于地形數據的近地告警方法
及系統(tǒng)；屬于航空技術領域。
背景技術：
隨著航空技術的發(fā)展，對飛機的安全性要求越來越高，空中交通管制是 使航線上的飛機安全、有效和有計劃的在空域中飛行的有效技術。其中，近 地警告系統(tǒng)(Ground Proximity Warning System, GPWS )是飛機飛行安全的 重要組成設備之一。它能夠根據下降速度過大，近地率過大；起飛或復飛爬 高時襟翼下放得太??；高度過低；飛機進近時，下滑道向下偏離；風切變等 情況為飛行員提供警告信息。
GPWS能夠避免飛機發(fā)生受控撞地(Controlled flight into terrain, CFIT)狀況，從而有效地減少了飛行事故。但是這種傳統(tǒng)的近地告警系統(tǒng)自 身仍具有一定的局限性，例如不能了解前方的情況。因為它只有"下視"功負fe, 且依賴于無線電高度，而無線電高度不能反映飛機前方的地形情況；可通過 對過去的飛行信息進行跟蹤和對以后的飛行信息進行預測，以評估前方是否 存在危險，但如果前方出現突然上升的地形，則無法及時發(fā)出告警信號；存 在"無警告"的因素限制，當飛機起落架和襟翼均在著陸形態(tài)，并以正常速率下 降時，無法提供地形警告；因而限制了飛機安全性能的提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供一種基于地形數據的近地告警方法及系統(tǒng)，以使飛行
5機組能更全面地獲知飛機周邊的地形態(tài)勢，降低CFIT事故的發(fā)生率，提高飛 機的安全性能。
本發(fā)明實施例提供了 一種基于地形數據的近地告警方法，該方法包括 根據配置文件讀入參數或使用默認參數進行參^t配置，并根據配置的參
數獲得地形數據庫；
根據飛機的位置、高度、航向角和屏幕顯示半徑信息，在所述地形數據
庫中查找并獲得所述飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據高程值，并
根據所述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯示飛
機前方的地形情況，其中，所述不同顏色包含告警信息。
本發(fā)明實施例提供了一種基于地形數據的近地告警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 參數配置模塊，用于根據配置文件讀入參數或使用默認參數進行參數配
置，并根據配置的參數獲得地形數據庫；
數據處理模塊，用于根據飛機的位置、高度、航向角和屏幕顯示半徑信
息，在所述地形數據庫中查找并獲得所述飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的
地形數據高程值；
顯示模塊，用于根據所述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對 應的不同顏色顯示飛機前方的地形情況，其中，所述不同顏色包含告警信息。
上述基于地形數據的近地告警方法及系統(tǒng)，通過獲得飛機周邊屏幕顯示 半徑區(qū)域內的地形數據高程值來更全面地獲知飛機周邊的地形態(tài)勢，因而降 低可控飛行撞地(CFIT)事故的發(fā)生率，提高了飛機的安全性能。


圖1為本發(fā)明基于地形數據的近地告警方法實施例的流程圖； 圖2為本發(fā)明參數配置過程實施例的流程圖； 圖3為本發(fā)明地形數據處理過程實施例的流程圖； 圖4為本發(fā)明近地威脅評估過程實施例的流程圖；圖5為本發(fā)明基于地形數據的近地告警系統(tǒng)實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。 如圖1所示，為本發(fā)明基于地形數據的近地告警方法實施例的流程圖， 該方法包括
步驟101、 一艮據配置文件讀入參數或使用默認參數進行參數配置，并根據 配置的參數獲得地形數據庫；
步驟102、根據飛機的位置、高度、航向角和屏幕顯示半徑信息，在上述 地形數據庫中查找并獲得上述飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據高 程值，并根據上述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏 色顯示飛機前方的地形情況，其中，上述不同顏色包含告警信息；
步驟103、根據上述飛機的位置、高度、航向角和上述地形數據高程值， 分別將飛機當前狀態(tài)與第一參數門限值及飛機預測狀態(tài)與第二參數門限值進 行比較，根據比較結果提供告警信息。
其中，上述步驟101的具體實現過程如圖2所示，該過程包括
步驟IOII、通過配置文件或者端口輸入系統(tǒng)參數，對當前系統(tǒng)參數進行 配置；
系統(tǒng)啟動后，將需要加載的各項參數復位為0，同時讀取配置文件或端口 輸入參數進行參數配置；
步驟1012、使用默認參數，對當前系統(tǒng)參數進行配置；
該步驟為可選步驟，如果預定時間間隔內未能讀取或接收到相關的配置 參數時，系統(tǒng)自動根據默認值對未配置的參數項進行賦值；其中，上述預定 時間間隔可以根據需要進行設置；
另外，上述步驟1011和步驟1012中配置的參數具體可以包括實現近地 告警功能需要的最大下降速度、近地率、最低高度等門限值和地形數據庫文件名稱等；
步驟1013、根據配置的參數獲得地形數據庫。
當完成參數配置后，按照地形數據庫文件名稱獲得地形數據庫，讀取地 形數據庫中的內容獲得該地形數據庫包含的地理位置的范圍、數據高程值的 行列數、相鄰單位的最小間隔精度和單位位置的地形高程值等數據。
上述步驟102的具體實現過程如圖3所示，該過程包括
步驟1021、將地形凄t組置為0;
步驟1022、提取地形數據庫數據、地形數組k [m] [n]的行列數m x n和飛 機的三維位置、航向等信息；
步驟1023、判斷上述飛機的位置是否處于地形數據庫中，若是則執(zhí)行步 驟1024,否則執(zhí)行步驟1025;
步驟1024、根據上述飛機的三維位置、航向和屏幕顯示半徑，從地形數 據庫中提取飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據，并按照該地形數據 個數和地形數組個數的比例從這些數據抽樣出m x n個地形數據高程值存儲于 地形凄t組k[m] [n]內；
步驟1025、直接將地形數組k[m] [n]全部值設置為-9999;結束；
步驟1026、根據上述飛機的高度和地形數組k[m] [n]設置顏色數組；
將上述飛機的高度分別和地形數組內的m x n個數值相減，根據差值的大 小i殳置顏色數組color [m] [n];
步驟1027、判斷上述飛機的高度與地面高程值之差是否大于設定門限， 若大于，則執(zhí)行步驟1028,否則，執(zhí)行步驟1029。
步驟1028、將對應位置的顏色值設置為紅、黃、綠等；
步驟1029、將對應位置的顏色設置為背景色。
如果該差值未超過一定范圍，為了減少地形圖形繪制的工作量，則該位 置使用背景色如黑色表示。
上述步驟103的具體實現過程如圖4所示，該過程包括步驟1031、判斷當前系統(tǒng)是否開啟近地告警功能，如果開啟則執(zhí)行步驟 1032,否則，結束；
步驟1032、根據飛機當前狀態(tài)與第一參數門限值判斷飛機的當前高度是 否為安全高度，若不是，則執(zhí)行步驟1033，否則，執(zhí)行步驟1034;
步驟1033、提供第一告警信息，結束；
步驟1034、當上述飛機處于下降過程中，根據飛機預測狀態(tài)與第二參數 門限值判斷上述飛機是否與前方地形存在沖突，若存在沖突，則執(zhí)行步驟 1035,否則，結束。
步驟1035、提供第二告警信息。
其中，上述第一參數門限值可以為近地告警參數門限值，具體可以根據 需要進行設置；上述第二參數門限值也可以根據需要進行設置；上述過程可 以具體為從地形數組k[m] [n]中提取當前狀態(tài)下該飛機航向正前方的地形數 據，并將本機下降速度、高度值等飛行參數與對應的近地告警參數(最大下 降速度、近地率、最低高度等)門限值進行比較，如果超過門限值就給出第 一告警信息或相應的提示信息；然后，根據該飛機水平速度、垂直速度和航 向推測一定時間間隔內該飛機與前方地形是否存在沖突的可能，得到相應的 威脅評估的結果，若存在沖突(前方有接近本機高度的障礙物)則提供第二 告警信息或相應的提示信息例如提示該飛機上升或轉向等；最后將上述第一 告警信息或第二告警信息及相應的提示信息通過座艙顯示設備提交給飛行 員，以便飛行員采取相應的措施避免飛行危險。
上述基于地形數據的近地告警方法，通過獲得飛機周邊屏幕顯示半徑區(qū) 域內的地形數據高程值來更全^i地獲知飛機周邊的地形態(tài)勢，因而降低可控 飛行撞地事故的發(fā)生率，提高了飛機的安全性能；同時，上述方法使得飛機 可以利用其位置和飛行軌跡等信息來確定是否存在潛在的撞地危險，提高了 飛機的安全性能。
如圖5所示，為本發(fā)明基于地形數據的近地告警系統(tǒng)實施例的結構示意圖，該系統(tǒng)包括參數配置模塊l，用于根據配置文件讀入參數或使用默認參 數進行參數配置，并根據配置的參數荻得地形數據庫；數據處理模塊2，用于 根據飛機的位置、高度、航向角和屏幕顯示半徑信息，在上述地形數據庫中 查找并獲得上述飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據高程值；顯示模 塊3,用于根據上述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏 色顯示飛機前方的地形情況，其中，上述不同顏色包含告警信息。
其中，為了確定飛機在當前狀態(tài)和下降過程中是否存在撞地危險，上述 系統(tǒng)還可以包括提供模塊4，用于根據上述飛機的位置、高度、航向角和上 述地形數據高程值，分別將飛機當前狀態(tài)與第 一參數門限值及飛機預測狀態(tài) 與第二參數門限值進行比較，根據比較結果提供告警信息。另外，上述提供 模塊還可以根據上述告警信息提供相應的提示信息。且上述提供模塊4可以 進一步地包括判斷單元41,用于根據飛機當前狀態(tài)與第一參數門限值判斷 飛機的當前高度是否為安全高度；第一提供單元42,用于若上述飛機的當前 高度不是安全高度，則提供第一告警信息；第二提供單元43,用于若上述飛 機的當前高度是安全高度且上述飛機處于下降過程中，則根據飛機預測狀態(tài) 與第二參數門限值判斷上述飛機是否與前方地形存在沖突，若存在沖突，則
提供第二告警信息。
另外，上述參數配置模塊可以包括參數配置單元，用于當預定時間間 隔內未讀取或接收到配置參數時，根據默認參數對未配置的參數進行賦值。 為了更有效地顯示飛機前方的地形情況，上述顯示模塊3可以包括采集單 元31,用于按照預定比例對上述地形數據高程值進行抽樣；顯示單元32，用 于對抽樣后的地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯 示飛機前方的地形情況。
進一步地，上述參數配置模塊進行參數配置的過程與本發(fā)明參數配置過 程實施例的操作相同，在此不贅述；上述數據處理模塊處理數據的過程和顯 示模塊顯示數據的過程與本發(fā)明地形數據處理過程實施例的操作相同，在此不贅述；上述提供模塊進行告警的過程與本發(fā)明近地威脅評估過程實施例的 操作相同，在此不贅述。
上述基于地形數據的近地告警系統(tǒng)，通過數據處理模塊獲得飛機周邊屏 幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據高程值并由顯示模塊提供給飛行員以更全面地 獲知飛機周邊的地形態(tài)勢，因而降低CFIT事故的發(fā)生率，提高了飛機的安全 性能；同時，通過提供模塊向飛機發(fā)送告警信息以確定給飛機是否存在潛在 的撞地危險，因而提高了飛機的安全性能。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當 理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技 術方案的精神和范圍。
權利要求
1、一種基于地形數據的近地告警方法，其特征在于包括根據配置文件讀入參數或使用默認參數進行參數配置，并根據配置的參數獲得地形數據庫；根據飛機的位置、高度、航向角和屏幕顯示半徑信息，在所述地形數據庫中查找并獲得所述飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據高程值，并根據所述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯示飛機前方的地形情況，其中，所述不同顏色包含告警信息。
2、 根據權利要求1所述的基于地形數據的近地告警方法，其特征在于所 述根據所述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯示 飛機前方的地形情況之后，還包括根據所述飛機的位置、高度、航向角和所述地形數據高程值，分別將飛 機當前狀態(tài)與第一參數門限值及飛機預測狀態(tài)與第二參數門限值進行比較， 根據比較結果提供告警信息。
3、 根據權利要求1或2所述的基于地形數據的近地告警方法，其特征在 于所述根據配置文件讀入參數或使用默認參數進行參數配置包括當預定時間間隔內未讀取或接收到配置參數時，根據默認參數對未配置 的參數進行賦值。
4、 根據權利要求3所述的基于地形數據的近地告警方法，其特征在于所 述根據所述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯示 飛機前方的地形情況包括按照預定比例對所述地形數據高程值進行抽樣后，對抽樣后的地形數據 高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯示飛機前方的地形情 況。
5、 根據權利要求2所述的基于地形數據的近地告警方法，其特征在于所 述分別將飛機當前狀態(tài)與第一參數門限值及飛機預測狀態(tài)與第二參數門限值進行比較，根據比較結果提供告警信息包括根據飛機當前狀態(tài)與第 一 參數門限值判斷飛機的當前高度是否為安全 高度，若不是，則4是供第一告警信息；否則，若所述飛機處于下降過程中， 則根據飛機預測狀態(tài)與第二參數門限值判斷所述飛機是否與前方地形存在沖 突，若存在沖突，則提供第二告警信息。
6、 一種基于地形數據的近地告警系統(tǒng)，其特征在于包括 參數配置模塊，用于根據配置文件讀入參數或使用默認參數進行參數配置，并根據配置的參數獲得地形數據庫；數據處理模塊，用于根據飛機的位置、高度、航向角和屏幕顯示半徑信 息，在所述地形數據庫中查找并獲得所述飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的 地形數據高程值；顯示模塊，用于根據所述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對 應的不同顏色顯示飛機前方的地形情況，其中，所述不同顏色包含告警信息。
7、 根據權利要求6所述的基于地形數據的近地告警系統(tǒng)，其特征在于還 包括提供模塊，用于根據所述飛機的位置、高度、航向角和所述地形數據高 程值，分別將飛機當前狀態(tài)與第 一參數門限值及飛機預測狀態(tài)與第二參數門 限值進行比較，根據比較結果提供告警信息。
8、 根據權利要求6或7所述的基于地形數據的近地告警系統(tǒng)，其特征在 于所述參數配置模塊包括參數配置單元，用于當預定時間間隔內未讀取或接收到配置參數時，根 據默認參數對未配置的參數進行賦值。
9、 根據權利要求8所述的基于地形數據的近地告警系統(tǒng)，其特征在于所 述顯示模塊包括采集單元，用于按照預定比例對所述地形數據高程值進行抽樣； 顯示單元，用于對抽樣后的地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯示飛才幾前方的地形情況。
10、根據權利要求7所述的基于地形數據的近地告警系統(tǒng)，其特征在于 所述提供模塊包括判斷單元，用于根據飛機當前狀態(tài)與第一參數門限值判斷飛機的當前高 度是否為安全高度；第一提供單元，用于若所述飛機的當前高度不是安全高度，則提供第一 告警信息；第二提供單元，用于若所述飛機的當前高度是安全高度且所述飛機處于 下降過程中，II 'J根據飛機預測狀態(tài)與第二參數門限值判斷所述飛機是否與前 方地形存在沖突，若存在沖突，則提供第二告警信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于地形數據的近地告警方法及系統(tǒng)，其中，基于地形數據的近地告警方法包括根據配置文件讀入參數或使用默認參數進行參數配置，并根據配置的參數獲得地形數據庫；根據飛機的位置、高度、航向角和屏幕顯示半徑信息，在所述地形數據庫中查找并獲得所述飛機周邊的屏幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據高程值，并根據所述地形數據高程值在顯示器上按照不同高程值對應的不同顏色顯示飛機前方的地形情況，其中，所述不同顏色包含告警信息。上述基于地形數據的近地告警方法及系統(tǒng)，通過獲得飛機周邊屏幕顯示半徑區(qū)域內的地形數據高程值來更全面地獲知飛機周邊的地形態(tài)勢，因而降低CFIT事故的發(fā)生率，提高了飛機的安全性能。
文檔編號G08G5/04GK101527089SQ20091008108
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權日2009年4月1日
發(fā)明者劉志剛, 朱衍波, 汪曉明, 玉 肖, 梅 項 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司