[發(fā)明專利]一種基于慣性/衛(wèi)星相對(duì)導(dǎo)航的機(jī)載編隊(duì)飛行指示系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610681579.1
• 申請(qǐng)日: 2016-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN107765703B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉通;張志剛;魏學(xué)東;王袆敏;徐麗娜;張夢(mèng)婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛行自動(dòng)控制研究所
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發(fā)明涉及相對(duì)導(dǎo)航和編隊(duì)飛行指示領(lǐng)域，具體涉及一種基于慣性/衛(wèi)星相對(duì)導(dǎo)航的便攜式編隊(duì)飛行指示儀。本發(fā)明所要解決的問題是研制一種編隊(duì)飛行指示設(shè)備，通過為編隊(duì)內(nèi)所有飛機(jī)裝配該設(shè)備，實(shí)現(xiàn)飛行編隊(duì)的組建及通信鏈路的構(gòu)建、完成編隊(duì)信息的初始化和編隊(duì)隊(duì)形的靈活變更、提供全天候條件下編隊(duì)內(nèi)所有飛機(jī)間精確、可視化相對(duì)位置和速度信息顯示、實(shí)現(xiàn)位置超差/碰撞威脅的自動(dòng)判斷及告警，輔助飛行員完成緊編隊(duì)保持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)航和編隊(duì)飛行指示技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于慣性/衛(wèi)星相對(duì)導(dǎo)航的機(jī)載編隊(duì)飛行指示系統(tǒng)。

背景技術(shù)

出于民用、軍事等不同目的，需要實(shí)現(xiàn)特殊用途的編隊(duì)飛行時(shí)(如閱兵編隊(duì)、飛行特技表演或者軍用飛行器編隊(duì)任務(wù))，往往要求飛機(jī)之間保持極近的間距，這種緊編隊(duì)模式增加了飛機(jī)彼此間的干擾甚至是空中碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，直接影響飛行安全。因此，有必要為飛行員提供精確、可靠的編隊(duì)內(nèi)導(dǎo)航信息，通過可視化方式提供成員間相對(duì)位置、速度信息以及位置超差和碰撞威脅預(yù)警，輔助飛行員完成編隊(duì)保持，增強(qiáng)編隊(duì)飛行的安全性和可靠性。

在現(xiàn)有設(shè)備中，座艙顯示交通信息(CDTI)和廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)系統(tǒng)能夠提供以本機(jī)為中心一定范圍空域內(nèi)的交通態(tài)勢(shì)信息和編隊(duì)內(nèi)各個(gè)飛機(jī)的位置信息，但飛行員僅僅能夠獲知飛行編隊(duì)的大致位置，對(duì)自身安全性評(píng)估沒有清楚的界定和量化，精度無法滿足緊編隊(duì)要求。目前，飛行員只能在好天氣時(shí)依靠目視大致了解本機(jī)所處位置，通過瞄準(zhǔn)預(yù)設(shè)標(biāo)志物方式實(shí)現(xiàn)隊(duì)形保持，此方法需要飛行員投入大量訓(xùn)練，保持精神高度集中，導(dǎo)致其高工作負(fù)荷；同時(shí)飛行員無法獲得編隊(duì)內(nèi)部各飛機(jī)的精確位置狀態(tài)信息，不易對(duì)潛在碰撞威脅和位置超差進(jìn)行預(yù)測(cè)、量化和決斷，增加了飛行中的安全風(fēng)險(xiǎn)；此外，目視方式造成了編隊(duì)飛行在夜晚、云中、不良?xì)庀髼l件等環(huán)境中的應(yīng)用局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：提供一種編隊(duì)飛行指示系統(tǒng)，通過為編隊(duì)內(nèi)所有飛機(jī)裝配指示儀，構(gòu)成以長(zhǎng)機(jī)為中心的指示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)飛行編隊(duì)的組建及通信鏈路的構(gòu)建、完成編隊(duì)信息的初始化和編隊(duì)隊(duì)形的靈活變更、提供全天候條件下編隊(duì)內(nèi)所有飛機(jī)間精確、可視化相對(duì)位置和速度信息顯示、實(shí)現(xiàn)位置超差/碰撞威脅的自動(dòng)判斷及告警，輔助飛行員完成緊編隊(duì)保持。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于慣性/衛(wèi)星相對(duì)導(dǎo)航的機(jī)載編隊(duì)飛行指示系統(tǒng)，編隊(duì)中包括長(zhǎng)機(jī)和僚機(jī)，其特征為：所述的長(zhǎng)機(jī)和僚機(jī)中都安裝有指示儀，構(gòu)成以長(zhǎng)機(jī)為中心的指示系統(tǒng)，所述的指示儀包括傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、編隊(duì)管理模塊、相對(duì)導(dǎo)航模塊、監(jiān)視防撞模塊和人機(jī)接口系統(tǒng)；

長(zhǎng)機(jī)飛行員通過長(zhǎng)機(jī)指示儀人機(jī)接口系統(tǒng)對(duì)編隊(duì)管理模塊進(jìn)行隊(duì)形初始化設(shè)置，包括成員預(yù)設(shè)位置和位置超差/碰撞威脅告警門限，并將設(shè)置的信息發(fā)送至各僚機(jī)；

長(zhǎng)機(jī)指示儀實(shí)時(shí)采集傳感器系統(tǒng)接收的慣性和衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并發(fā)送至所有僚機(jī)指示儀；

各僚機(jī)的指示儀接收到長(zhǎng)機(jī)發(fā)送的信息后，通過相對(duì)導(dǎo)航模塊對(duì)長(zhǎng)機(jī)和本機(jī)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行平行解算，獲得長(zhǎng)機(jī)和本機(jī)的相對(duì)位置和速度信息，并將該信息發(fā)送至長(zhǎng)機(jī)指示儀；

長(zhǎng)機(jī)指示儀匯總后將長(zhǎng)機(jī)與所有僚機(jī)的實(shí)時(shí)相對(duì)位置和速度信息發(fā)送至各僚機(jī)指示儀；

各僚機(jī)指示儀根據(jù)上述信息獲得自身與其他編隊(duì)成員的相對(duì)位置和速度，并在監(jiān)視防撞模塊中進(jìn)行位置超差和碰撞威脅的判斷，并位置、速度信息和判斷結(jié)果傳輸至人機(jī)接口系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述的指示儀硬件包括測(cè)量型衛(wèi)星天線、數(shù)據(jù)鏈天線、綜合處理計(jì)算機(jī)以及平板電腦，測(cè)量型衛(wèi)星天線和數(shù)據(jù)鏈天線通過饋線與綜合處理計(jì)算機(jī)相連；綜合處理計(jì)算機(jī)封裝衛(wèi)星接收機(jī)、MEMS慣導(dǎo)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和相對(duì)信息、告警信息解算、判斷；平板電腦作為交互接口設(shè)備與綜合處理計(jì)算機(jī)通過千兆以太網(wǎng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

進(jìn)一步，所述的碰撞威脅判斷方法為：