基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及直升機(jī)前視告警，具體涉及基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近 地告警包線調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著直升機(jī)在我國(guó)各行各業(yè)日益廣泛的應(yīng)用，對(duì)直升機(jī)地形意識(shí)及告警系統(tǒng) (HTAWS)的可靠性要求也日益迫切。直升機(jī)多變的任務(wù)類型，較低的飛行高度，易受到復(fù)雜 氣象條件影響的特點(diǎn)，都決定了HTAWS在避免直升機(jī)可控飛行撞地（CFIT)方面的重要作 用。目前，HTAWS系統(tǒng)在前視預(yù)測(cè)方面主要通過(guò)輸入即時(shí)飛參信息形成告警包絡(luò)線，與地形 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)判斷是否存在CFIT風(fēng)險(xiǎn)。上述飛參信息較多關(guān)注直升機(jī)的速度、位置與行 進(jìn)方向，但求囊括所有可能引發(fā)CFIT的危險(xiǎn)類型，卻未綜合直升機(jī)當(dāng)前航姿對(duì)告警范圍加 以調(diào)整。在復(fù)雜地形情況下容易產(chǎn)生虛警，干擾正常飛行操作，影響機(jī)組人員對(duì)該系統(tǒng)的信 賴度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中直升機(jī)地形意識(shí)及告警系統(tǒng)（HTAWS)易出現(xiàn)虛 警誤報(bào)的問(wèn)題，提供一種新型的基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制 方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：基于高度和下降速度的直 升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法，包含有，
[0005] S1 :獲取直升機(jī)地形意識(shí)及告警系統(tǒng)（HTAWS)的交聯(lián)設(shè)備輸入信息；
[0006] S2 :判斷輸入信息中的即時(shí)地速信號(hào)當(dāng)前是否有效；若即時(shí)地速信號(hào)當(dāng)前有效， 則啟用S3進(jìn)行前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制步驟；若即時(shí)地速信號(hào)當(dāng)前無(wú)效（交聯(lián)信號(hào)超出 值域或無(wú)信號(hào)），則不啟用S3;
[0007] S3 :提供告警包線調(diào)制中所需表征直升機(jī)升降趨勢(shì)的自變量γ，并以此生成前視 預(yù)測(cè)近地告警包絡(luò)線；以及，
[0008] S4:判斷直升機(jī)前方是否有地形或障礙物侵入前視預(yù)測(cè)近地告警包絡(luò)線構(gòu)成的告 警范圍內(nèi)；若直升機(jī)前方有地形或障礙物侵入告警范圍內(nèi)，則輸出告警；若直升機(jī)前方未 有地形或障礙物侵入告警范圍內(nèi)，則不輸出告警。
[0009] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， S3中包含有，
[0010] S31，每個(gè)計(jì)算周期內(nèi)，依次判斷如下信號(hào)的有效性：GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào)、航 跡傾角信號(hào)、大氣機(jī)升降速率信號(hào)，以獲得自變量γ;
[0011] S32,每個(gè)計(jì)算周期內(nèi)，判斷GPS/慣導(dǎo)高度信號(hào)的有效性，以獲得下視距離Hrat;
[0012] S33,每個(gè)計(jì)算周期內(nèi)，根據(jù)本周期計(jì)算與判斷過(guò)程所得的自變量γ與下視距離 生成前視預(yù)測(cè)近地告警包絡(luò)線。
[0013] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， S31中，若判斷GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào)有效，則將GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào)的信號(hào)值導(dǎo)入至 預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)換函數(shù)：
[0014]
[0015] 其中，vSPS/INE代表GPS/慣導(dǎo)天向速度，GS代表當(dāng)前地速；
[0016] 得到表征直升機(jī)升降趨勢(shì)的包線調(diào)制所需自變量γ。
[0017] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， S31中，若GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào)無(wú)效，而航跡傾角信號(hào)有效，則將航跡傾角信號(hào)的信號(hào)值 導(dǎo)直接用于表征直升機(jī)升降趨勢(shì)的包線調(diào)制所需自變量γ。
[0018] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， S31中，若GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào)及航跡傾角信號(hào)均無(wú)效，而大氣機(jī)升降速率信號(hào)有效，則 將大氣機(jī)升降速率信號(hào)的信號(hào)值導(dǎo)入至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)換函數(shù)
[0019]
[0020] 其中HD0T代表大氣機(jī)升降速率信號(hào)，GS代表當(dāng)前地速；
[0021] 得到表征直升機(jī)升降趨勢(shì)的包線調(diào)制所需自變量γ。
[0022] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， S31中，若GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào)、航跡傾角信號(hào)及大氣機(jī)升降速率信號(hào)均無(wú)效，則將當(dāng)前 告警包線調(diào)制判定失效并終止流程直到下一計(jì)算周期，且包線調(diào)制所需的升降趨勢(shì)自變量 γ置為〇。
[0023] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， 若判斷GPS/慣導(dǎo)高度信號(hào)有效，則將前視包絡(luò)線下視距離!1_為短值；若GPS/慣導(dǎo)高度信 號(hào)無(wú)效，則由系統(tǒng)自動(dòng)生成近地告警包線的下視距離Hrat，直到下一計(jì)算周期。
[0024] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， S33中，若γ>0,即直升機(jī)當(dāng)前升降趨勢(shì)為上升，告警包線包含有下邊界、近直升機(jī)底邊界 及遠(yuǎn)直升機(jī)底邊界；
[0025] 下邊界指自直升機(jī)始向正下方延伸且延伸距離為Hcut;
[0026] 近直升機(jī)底邊界自下邊界的末端始向前下方延伸，其中，近直升機(jī)底邊界的構(gòu)成 公式為：
[0027] ycut=γ-6°
[0028] L = ( Δ H-Hcut) cot γ cut
[0029] 為近直升機(jī)底邊界與水平方向所形成的夾角，L為近直升機(jī)底邊界的前向投 影長(zhǎng)，△Η為固定預(yù)設(shè)值；
[0030] 遠(yuǎn)直升機(jī)底邊界自近直升機(jī)底邊界的末端始向前上方延伸，其中，遠(yuǎn)直升機(jī)底邊 界的構(gòu)成公式為：
[0031] Tcutr =γ
[0032]L，=LAD-L
[0033] '為遠(yuǎn)直升機(jī)底邊界與水平方向所形成的夾角，L'為遠(yuǎn)直升機(jī)底邊界的前向 投影長(zhǎng)，LAD為總前視預(yù)測(cè)近地告警距離。
[0034] 作為基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制方法的優(yōu)選方案， S33中，若γ<0,即直升機(jī)當(dāng)前升降趨勢(shì)為非上升，告警包線包含有下邊界、近直升機(jī)底邊 界及遠(yuǎn)直升機(jī)底邊界；
[0035] 下邊界指自直升機(jī)始向正下方延伸且延伸距離為Hcut;
[0036] 近直升機(jī)底邊界自下邊界的末端始向前下方延伸，其中，近直升機(jī)底邊界的構(gòu)成 公式為：
[0037] ycut= γ
[0038] L= (ΔH_Hcut)cotγcut
[0039] 為近直升機(jī)底邊界與水平方向所形成的夾角，L為近直升機(jī)底邊界的前向投 影長(zhǎng)，△Η為固定預(yù)設(shè)值；
[0040] 遠(yuǎn)直升機(jī)底邊界自近直升機(jī)底邊界的末端始向前水平延伸。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)至少包含下述：排除不會(huì)對(duì)飛行產(chǎn)生實(shí)際威脅的 地形或障礙物告警源，能靈活應(yīng)對(duì)多種飛行情況，減少對(duì)機(jī)組人員正常操作的干擾，提高可 靠度。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的邏輯流程圖。
[0043] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的一包絡(luò)線調(diào)制示意圖。
[0044] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的另一包絡(luò)線調(diào)制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
[0046] 參見圖1，圖中所示的是一種基于高度和下降速度的直升機(jī)前視預(yù)測(cè)近地告警包 線調(diào)制方法，包含有以下步驟，
[0047]S1:獲取直升機(jī)地形意識(shí)及告警系統(tǒng)（HTAWS)的交聯(lián)設(shè)備輸入信息。
[0048] S2 :判斷輸入信息中的即時(shí)地速信號(hào)當(dāng)前是否有效。若即時(shí)地速信號(hào)當(dāng)前有效，則 啟用S3進(jìn)行前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制步驟。若即時(shí)地速信號(hào)當(dāng)前無(wú)效（交聯(lián)信號(hào)超出 值域或無(wú)信號(hào)），則不啟用S3。
[0049] S3 :所述前視預(yù)測(cè)近地告警包線調(diào)制步驟，提供包線調(diào)制所需自變量。其中，提供 包線調(diào)制所需自變量，包含有，
[0050] S31，每個(gè)計(jì)算周期內(nèi)，依次判斷從機(jī)載航電設(shè)備獲取的如下信號(hào)有效性：GPS/慣 導(dǎo)天向速度信號(hào)、航跡傾角信號(hào)、大氣機(jī)升降速率信號(hào)。如判斷GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào)有 效，則將該信號(hào)值導(dǎo)入至預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)換函數(shù)：
[0051]
[0052] (其中vSPS/INE代表GPS/慣導(dǎo)天向速度，GS代表當(dāng)前地速）
[0053] 得到表征直升機(jī)升降趨勢(shì)的包線調(diào)制所需自變量γ。若GPS/慣導(dǎo)天向速度信號(hào) 無(wú)效，即轉(zhuǎn)入航跡傾角信號(hào)有效性判斷。如判斷航跡傾角信號(hào)有效，則將該信號(hào)值導(dǎo)直接用 于表征直升機(jī)升降趨勢(shì)的包線調(diào)制所需自變量γ。若航跡傾角信號(hào)無(wú)效，即轉(zhuǎn)入大氣機(jī)升 降速率信號(hào)有效性判斷。如判斷大氣機(jī)升降速率