[發明專利]一種直升機地形感知與告警系統告警包線生成方法

有效

• 申請號: 201210220564.7
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102737525A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 庹紅婭;錢云燕;秦彥源;張浩淼
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及的是一種用于閾值選取技術領域的方法，特別涉及一種基于系統性能曲線的直升機地形感知與告警系統的包線生成方法。

背景技術

可控飛行撞地（Controlled?Flight?into?Terrain，CFIT）事件是造成機體損毀和人員死亡事故的主要原因之一。民用直升機地形感知與告警系統（Helicopter?Terrain?Awareness?and?Warning?System，HTAWS）可以根據飛機的當前狀態以及前方地形提前給出報警，有效的避免可控飛行撞地，確保飛行安全。該系統主要包括六種傳統告警模式和前視告警模式，能夠根據過快的下降速度、地形接近率、起飛或復飛程序后過度地降低飛行高度、凈空高度不足、降落時下滑道偏低和過度的傾斜角等情況為飛行員提供告警。HTAWS的設計方法一般基于適應性告警原理，即在設計告警系統時預先定義好一個合適的安全操作區域，通過檢測飛行狀態是否超出了安全區域來確定是否給出告警。在六種傳統模式中，安全操作區域包線對應的門限值即為告警閾值，其設置方法是告警系統設計的關鍵問題。

對基于適應性告警原理設計的告警系統來說，通常會產生以下兩種錯誤的告警：一種是系統發出了告警，但此次告警對于規避“事故”來說是不必要的，稱為虛警；另一種是在本該發出告警的情況下，系統未告警或者未及時告警，稱為漏警。虛警和漏警均會影響告警系統性能。告警閾值設置的較大雖然可以為操作人員提供足夠的時間采取補救措施，有效減少漏警的發生，但是預測軌跡存在的不確定性過多，產生虛警產生的可能性也相應增大；反之，若是告警閾值設置較小，預測軌跡相對精確，可以減少虛警發生的，同時也使得因為告警不及時而發生事故的概率增大。近幾年，國外生產的直升機地形感知與告警系統產品陸續推向市場，但在告警性能方面，各個產品都還有很大的提升空間。

發明內容

本發明公開了一種直升機地形感知與告警系統的包線生成方法，其目的在于綜合考慮虛警和漏警對告警系統的影響，提供一種基于系統性能（System?Operating?Characteristic，SOC）曲線的HTAWS模式1和模式2告警包線生成方法，其最終生成的告警閾值包線更加合理，可有效減小虛警和漏警情況的發生。

本發明的技術方案如下：

直升機地形感知與告警系統告警包線生成方法，包括：

S1：建立飛機無告警情況下的正常軌跡模型，并結合飛行員規避操作建立飛機告警后規避軌跡模型，將兩個軌跡模型分別與一階Markov隨機地形數據作比較，判斷此次飛行方針是否告警成功；

S2：進行大量飛行仿真，統計作為告警系統性能指標的虛警率和告警成功率，生成SOC曲線，權衡兩個指標對系統的影響選取最佳告警閾值點；

S3：生成整個告警閾值包線。

所述步驟S1進一步包括：

S11：生成一階Markov隨機地形：

一階高斯Markov地形中，數據序列下一時刻的值y_n+1的概率密度函數僅與最近的上一時刻的值y_n有關，即

f(y_n+1|y₀,y₁,y₂,y₃…y_n-1,y_n)=f(y_n+1|y_n)?????????(1)

對于離散的Markov過程，則y_n+1與y_n滿足以下關系

y_n+1＝e^-βy_n+ξ_n???????????????????????????????(2)

同時，此過程也是高斯過程，則β＝1/l₀，其中l₀為數據的相關長度；ξ_n是服從均值為0，方差為σ²(1-e^-2β)正態分布的隨機變量，即

ξ_n~N(0,σ²(1-e^-2β))???????????????(3)

調節模型參數σ²和l₀即得到各種不同的地形；

S12：建立飛機無告警情況下的正常軌跡模型；

S13：建立告警后規避軌跡模型；