[發明專利]一種用于因空間定向障礙導致飛行事故的預警方法及系統

有效

• 申請號: 202310664158.8
• 申請日: 2023-06-07
• 公開（公告）號: CN116403442B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 郭大龍;王聰;賈宏博;周玉彬;秦瑜斐;崔婷婷;尚臘梅;田甄;王中天
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍特色醫學中心
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04;G08B31/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 龐許倩

本發明涉及一種用于因空間定向障礙導致飛行事故的預警方法及系統，涉及飛行安全領域，包括：獲得飛行器的線性加速度和角速度；基于角速度得到重力矢量；基于線性加速度與重力矢量得到耳石等效旋轉量，通過參數調整得到調整后的耳石等效旋轉量；基于角速度，通過優化后的第一半規管傳遞函數和第二半規管傳遞函數，得到調整后的半規管感受到的角速度估計差值；通過調整后的耳石等效旋轉量與調整后的半規管感受到的角速度估計差值疊加獲得人體感受到的角速度估計值；通過坐標轉換，將角速度轉換為真實角速度；基于人體感受到的角速度估計值與真實角速度的差異值，對空間定向障礙進行預警。用以飛行中發生空間定向障礙時預警達到避免飛行事故的目的。

技術領域

本發明涉及飛行安全技術領域，尤其涉及一種用于因空間定向障礙導致飛行事故的預警方法及系統。

背景技術

飛行是人體從二維平面轉到三維空間運動的過程，此過程中由于人體的不適應常會導致空間定向障礙（Spatial?Disorientation，SD）。SD一般是指在由地面和重力垂線構成的固定坐標系內，飛行員無法正確感知自身位置、狀態和姿態的現象。此外，有研究人員對上述定義進行了補充，認為無法正確感知自身相對于飛機或自己的飛機相對于編隊其它飛機的位置、狀態和姿態也屬于SD范疇。SD是一個復雜的問題，造成SD的原因是多方面的，不同原因誘發的SD有不同的表現形式。事實上，在日常生活中我們或多或少都經歷過類似的SD，但生活中的這種SD可能僅會造成自身的困惑和略微不適，但飛行員在飛行過程中的SD卻可能嚴重損害飛行安全，導致飛行事故。空軍戰斗機飛行員尤其容易經歷SD，SD導致的民航飛行事故也屢見不鮮。所以研究SD的預警對保證飛行安全至關重要。

從上個世紀50年代開始，就不斷有科研人員提出大腦整合多感覺器官信息的模型，該類模型能夠模擬大腦整合信息的過程，并估計大腦的空間定向結果，繼而可以解釋現實中出現的空間定向障礙情況。這些模型中效果最好的模型是觀察者模型，該模型默認中樞神經系統中也有一套與運動感知器官（半規管和耳石器）類似的傳遞函數，該內部傳遞函數可以不斷輸出運動狀態估計值，再將估計值與外界運動感知器官的測量值做差，最后將差值反饋到中樞系統中，使得狀態估計值更接近真實運動狀態。但是觀察者模型有以下缺陷：第一是傳遞函數十分復雜，導致僅能事后分析，無法實時分析，且有些復雜的傳遞函數會導致模型出現震蕩；第二是以往的空間定向模型僅適用于單個軸向旋轉的簡單運動，并不適用于飛行等多個軸向同時旋轉的復雜運動。如果要將空間定向模型應用于飛行感受的估計，就需要對空間定向模型進行優化。在優化后如果能夠在飛行過程中實時的計算運動感受，再將這種運動感受與飛機的飛行姿態相對比，就能實時掌握飛行員有沒有發生錯誤的空間定向感知覺，以至量化這種差異的大小，如果差異較大則說明飛行員此時發生了嚴重的空間定向障礙，需要進行預警或其它介入，進而避免飛行事故的發生。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種用于因空間定向障礙導致飛行事故的預警方法，然后搭建空間定向障礙預警系統，用以通過在飛行中發生空間定向障礙時進行預警，提醒飛行員或指揮員，以達到避免飛行事故的目的。

為解決上述技術問題，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明提供一種用于因空間定向障礙導致飛行事故的預警方法，包括：獲得飛行器的線性加速度和角速度；

基于所述角速度得到重力矢量；基于所述線性加速度與所述重力矢量得到耳石等效旋轉量，通過參數調整得到調整后的耳石等效旋轉量；

基于所述角速度，通過優化后的第一半規管傳遞函數和第二半規管傳遞函數，得到調整后的半規管感受到的角速度估計差值；

通過調整后的耳石等效旋轉量與調整后的半規管感受到的角速度估計差值疊加獲得人體感受到的角速度估計值；

通過坐標轉換模塊，將所述角速度轉換為真實角速度；

基于所述人體感受到的角速度估計值與所述真實角速度的差異值，對空間定向障礙進行預警。