[發明專利]一種基于地形包線的航空器自動機動規避方法

有效

• 申請號: 201711307226.6
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN109903590B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 孫萍;劉爽;尹超
• 申請（專利權）人: 上海航空電器有限公司
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 顧俊超

本發明涉及一種基于地形包線的航空器自動機動規避方法，包括以下步驟，步驟A，采集所需的飛行狀態數據；步驟B，計算航空器在規定預測周期內的飛行軌跡；步驟C，基于當前飛行位置信息，結合地形數據庫，計算生成對應的地形包線；步驟D，讀取預測飛行軌跡數據在地形包線所處平面內的投影；以及，步驟E，判斷是否超出地形包線的安全閾值范圍。本發明的優點：可在近地告警設備、飛行控制系統、飛行管理系統等航電設備結合，實現最優化的飛行規避方案，全方位保障飛行安全。

技術領域

本發明涉及航空控制技術領域，尤其是飛行器中廣泛應用的近地告警類設備中涉及的一項自動機動規避技術，此類系統包括但不限于近地告警系統、近地防撞系統、地形提示與警告系統等具體產品。

背景技術

自動近地防撞系統(Auto?Ground?Collision?Avoidance?System,簡稱Auto-GCAS)是提高飛機飛行安全性，減小可控飛行撞地事故(Controlled?Flight?IntoTerrain，簡稱CFIT)的航空電子系統。其核心是基于基于飛機的動力學特性，根據飛機當前狀態信息，實時解算并預測飛機的飛行軌跡；利用機載地形數據庫，結合飛行預測軌跡，利用地形掃描算法，實時解算生成地形包線，進行近地防撞評估，依據評估結果，向飛控系統發送自動機動規避指令，實現航空器的防撞告警及規避。

軌跡預測算法、地形掃描算法及近地防撞評估是自動近地防撞系統的重要組成部分，近地防撞評估的可靠性直接影響自動近地防撞系統的性能。傳統的近地告警系統主要基于預測飛行軌跡及地形包線之間的相互關系，結合飛行狀態參數，實現近地告警和手動規避機動，難以滿足自動近地碰撞系統的自動地形軌跡需求，因此本發明提出一種基于地形包線斜率和高度計的航空器自動機動規避方法。

發明內容

本發明公開了一種自動機動規避方法，在航空器的飛行過程中，在設定的時間周期內(如40毫秒)，基于航空器飛行管理系統提供的當前狀態和位置信息，預測其未來一段短時間內(如5秒)的飛行軌跡，結合地形掃描算法形成的地形包線，評估出此預測周期內航空器的俯仰通道和滾轉通道執行自動機動規避最佳方案的方法。

本發明提供了一種自動機動規避方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A：采集所需的飛行狀態數據；

步驟B：計算航空器在規定預測周期內的飛行軌跡；

步驟C：基于當前飛行位置信息，結合地形數據庫，計算生成對應的地形包線；

步驟D：讀取預測飛行軌跡數據在地形包線所處平面內的投影；

步驟E：判斷是否超出地形包線的安全閾值范圍；

步驟F：若未超出，則本周期的計算結束；

步驟G：若超出，則進入步驟H-自動機動規避指令評估；

步驟H：結合地形包線斜率和航空器的離地高度評估系統發出g指令或p指令信號增益大小，執行規避機動。

進一步的，所述步驟A中飛行狀態數據包括氣壓高度類、空速類、溫度類數據；以及航空器當前飛行位置對應的經度、緯度、地速、航跡傾角、偏航角等數據；以及橫滾、俯仰等姿態角信息。

進一步的，所述步驟B中飛行軌跡預測是基于已建立的六自由度十二狀態非線性數學模型，設計合適的數學計算方法，獲得較為準確的預測軌跡。