專利名稱：一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直升機(jī)防撞預(yù)警，特別涉及一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
直升機(jī)在保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用日益突出，其可執(zhí)行運(yùn)送補(bǔ)給、城市巡邏、森林防火搜救等任務(wù)；在軍事領(lǐng)域，直升機(jī)擔(dān)負(fù)著執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)人員物資投送、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、火力攻擊等重要使命。然而目前國(guó)內(nèi)直升機(jī)數(shù)量、直升機(jī)飛行教員都較少，飛行員也十分緊缺。在這種情況下培養(yǎng)大量直升機(jī)飛行員，保障直升機(jī)訓(xùn)練飛行安全也就尤為重要。直升機(jī)常飛行于城市上空、復(fù)雜低空，丘陵山區(qū)等區(qū)域。丘陵山區(qū)地形起伏大、氣象復(fù)雜多變、可視距離短，還存在低空地面高壓線縱橫、電纜密集、突出建筑物多的情況，這些飛行條件和障礙物都對(duì)直升機(jī)訓(xùn)練飛行安全構(gòu)成較大的威脅。此外，直升機(jī)飛離基地后一般缺乏地面引導(dǎo)，飛行員完全靠經(jīng)驗(yàn)和目視搜尋規(guī)避障礙物，經(jīng)驗(yàn)具有局限性，剛上機(jī)的飛行學(xué)員缺乏經(jīng)驗(yàn)且一旦進(jìn)入陌生空域后就不具備經(jīng)驗(yàn)；目視搜索帶有主觀性并不可避免地增加了飛行員的精力支出，易造成飛行疲憊，埋下安全隱患?？v觀2008年3-7月媒體報(bào)道的7起較大的直升機(jī)飛行事故中，除機(jī)械故障、飛行員違章駕駛所致的4起事故外，還有3 起就是直升機(jī)低空飛行因撞樹、掛高壓線造成。由此可見直升機(jī)低空飛行存在較為嚴(yán)重的碰撞障礙物的安全威脅，亟待解決。直升機(jī)在復(fù)雜低空訓(xùn)練飛行時(shí)存在碰撞障礙物的危險(xiǎn)，為此國(guó)內(nèi)外曾提出三種技術(shù)解決方案1.無源傳感器探測(cè)；2.激光雷達(dá)探測(cè)；3.毫米波雷達(dá)探測(cè)。國(guó)外(如美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、以色列等國(guó))在后兩個(gè)方案上進(jìn)行了研究和試驗(yàn)，取得了一定的成果，研發(fā)的產(chǎn)品也裝備了部分直升機(jī)。微型計(jì)算機(jī)一般尺寸小、功耗低、主頻高低可選范圍廣、性能穩(wěn)定，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，工業(yè)許多領(lǐng)域都將其作為應(yīng)用系統(tǒng)(如嵌入式系統(tǒng))的基礎(chǔ)運(yùn)行平臺(tái)。市場(chǎng)上可選的微型計(jì)算機(jī)多，如PC104計(jì)算機(jī)、3寸單板機(jī)、5寸單板機(jī)等。顯示技術(shù)經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，目前TFT-IXD液晶顯示器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、社會(huì)等各領(lǐng)域。針對(duì)具體的應(yīng)用，市場(chǎng)上TFT-LCD液晶顯示器的尺寸、分辨率、對(duì)比度可選范圍廣，若有特殊用途還可定制。目前全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)有如下四種美國(guó)的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)、歐洲的“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)、我國(guó)的“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)是覆蓋全球的定位系統(tǒng)，隨著美國(guó)停止對(duì)GPS衛(wèi)星實(shí)施SA技術(shù)， 使得全球廣大用戶能夠用GPS動(dòng)態(tài)載波相位測(cè)量獲得厘米級(jí)精度的三維實(shí)時(shí)點(diǎn)位坐標(biāo)，而且能夠用C/A碼偽距測(cè)量解獲得米級(jí)的單點(diǎn)定位精度。市場(chǎng)上經(jīng)濟(jì)型GPS-OEM模塊能夠提供更新頻率大于10Hz、水平定位誤差小于2米的定位信號(hào)，其在高速移動(dòng)過程中仍能保持前述的定位精度。隨著俄羅斯對(duì)GL0NASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)，GL0NASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用得到擴(kuò)大。目前市場(chǎng)上高精度的GL0NASS-0EM板已能提供定位誤差小于2m、數(shù)據(jù)更新頻率小于等于IOOHz的單點(diǎn)定位信號(hào)。歐洲“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)正在建設(shè)中?！氨倍贰毙l(wèi)星定位系統(tǒng)是我國(guó)建設(shè)的覆蓋我國(guó)的全天候衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其與GPS、 GL0NASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)相比增加了通訊功能，其定位精度與GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)相當(dāng)。隨著科技的發(fā)展，地理測(cè)繪手段增多、測(cè)量精度提高，國(guó)家地理測(cè)繪有關(guān)部門已掌握覆蓋我國(guó)較廣范圍的高精度地圖數(shù)據(jù)；與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)GIS行業(yè)已有多家從事地圖數(shù)據(jù)供應(yīng)和電子地圖繪制的商業(yè)公司，預(yù)示著地圖數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的商業(yè)快速發(fā)展。目前獲取地圖數(shù)據(jù)的途徑較多，如商業(yè)購(gòu)買，高精度航拍，結(jié)合等高線地圖實(shí)地調(diào)查等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，該方法在直升機(jī)訓(xùn)練飛行中能對(duì)直升機(jī)訓(xùn)練飛行航線上的各障礙物和地形地貌提供預(yù)警，提醒飛行員采取規(guī)避動(dòng)作，避免發(fā)生直升機(jī)碰撞障礙物或撞山事故。目前直升機(jī)訓(xùn)練飛行基本上完全依靠飛行員的經(jīng)驗(yàn)和目視搜索來規(guī)避障礙物，以防止直升機(jī)碰撞障礙物事故。然而經(jīng)驗(yàn)具有局限性，目視搜索帶有主觀性。此外，剛上機(jī)的新飛行員或飛行學(xué)員一般缺乏經(jīng)驗(yàn)且一旦進(jìn)入陌生空域后就不具備經(jīng)驗(yàn)；而目視搜索會(huì)不可避免地增加飛行員的精力支出，易造成飛行疲憊，埋下安全隱患。本發(fā)明公開的一種直升機(jī)防撞預(yù)警方法，主要是針對(duì)培訓(xùn)飛行學(xué)員的直升機(jī)訓(xùn)練飛行。直升機(jī)訓(xùn)練飛行與作戰(zhàn)飛行相比，訓(xùn)練飛行通常位于相對(duì)固定和有限空域，且該空域的地形地貌、障礙物數(shù)量和位置在一定時(shí)期內(nèi)變化較小，從而使建立訓(xùn)練飛行區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)容易。為解決直升機(jī)訓(xùn)練飛行防障礙物碰撞這個(gè)難題，本發(fā)明的技術(shù)方案是基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)及實(shí)時(shí)比對(duì)位置的原理提出一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，直升機(jī)訓(xùn)練飛行前該方法事先建立訓(xùn)練飛行區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)，直升機(jī)起飛后該方法通過實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)與障礙物之間的水平距離和垂直距離，以及實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)當(dāng)前位置與地形地貌之間的最短水平距離和最短垂直距離，即可按 “預(yù)警算法”檢測(cè)直升機(jī)“瞬時(shí)預(yù)警空域”內(nèi)是否存在危險(xiǎn)的障礙物，同時(shí)也可檢測(cè)直升機(jī)是否存在撞山的危險(xiǎn)，而后再根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果報(bào)警。該方法涉及微型計(jì)算機(jī)(101)、定位模塊(10 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(10 、顯示模塊(104)、報(bào)警模塊(10 及通信接口模塊(106)。該方法循環(huán)步驟如下1.直升機(jī)訓(xùn)練飛行前按特定的調(diào)查方法標(biāo)記直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域的地形地貌和訓(xùn)練飛行區(qū)域內(nèi)的障礙物，而后再按“子區(qū)域冗余”方式建立地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)，并將這些數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(103)。2.直升機(jī)起飛后，定位模塊(10 按一定的頻率持續(xù)提供直升機(jī)當(dāng)前三維位置數(shù)據(jù)、直升機(jī)航向，該三維位置數(shù)據(jù)是直升機(jī)當(dāng)前位置的經(jīng)度、緯度和高度。3.微型計(jì)算機(jī)(101)通過串口異步通信取得定位模塊實(shí)時(shí)傳送的直升機(jī)三維位置數(shù)據(jù)、直升機(jī)航向。4.微型計(jì)算機(jī)(101)根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前位置首先選擇地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊，而后一方面確定直升機(jī)所處的地形環(huán)境，若直升機(jī)正處于各種地形地貌(如平原、丘陵)的上空，則計(jì)算直升機(jī)當(dāng)前位置與地形地貌之間的最短距離，若直升機(jī)正處于山谷之間時(shí)，則計(jì)算直升機(jī)當(dāng)前位置與山谷兩側(cè)、谷底之間的最短距離；另一方面計(jì)算直升機(jī)與選擇的障礙物數(shù)據(jù)塊中各障礙物之間的水平距離、垂直距離。5.微型計(jì)算機(jī)(101)以步驟4計(jì)算所得的直升機(jī)當(dāng)前位置與地形地貌之間的最短距離、直升機(jī)與步驟4選擇的障礙物數(shù)據(jù)塊中各障礙物之間的水平距離、垂直距離為依據(jù)， 按“預(yù)警算法”檢測(cè)直升機(jī)“瞬時(shí)預(yù)警空域”是否存在障礙物的同時(shí)，還檢測(cè)直升機(jī)是否存在撞山的危險(xiǎn)，而后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制報(bào)警模塊(10 報(bào)警。6.顯示模塊(104)實(shí)時(shí)顯示與更新直升機(jī)、危險(xiǎn)障礙物的位置及預(yù)警信息，預(yù)警信息包括直升機(jī)與各個(gè)障礙物之間的水平距離、垂直距離及直升機(jī)當(dāng)前所在位置的地理地貌。7.完成以上處理后微型計(jì)算機(jī)(101)等待定位模塊(10 下一次送來新的直升機(jī)位置數(shù)據(jù)，而后重復(fù)進(jìn)行步驟3、4、5、6、7，直到直升機(jī)降落退出預(yù)警。與步驟2、3、4、5、6、7還能并行處理的是該方法通過通信接口模塊(106)連接直升機(jī)機(jī)載數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，即可與裝備數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的其它終端(如塔臺(tái)、其它直升機(jī)等)組網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而可以在輸出直升機(jī)當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的同時(shí)也可接收其它數(shù)據(jù)鏈終端傳送的數(shù)據(jù)。直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)可在地面通過有線數(shù)據(jù)通信的方式更新，也可在訓(xùn)練飛行過程中通過無線數(shù)據(jù)通信的方式更新。直升機(jī)訓(xùn)練飛行前調(diào)查標(biāo)記直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域的地形地貌和訓(xùn)練飛行區(qū)域內(nèi)的障礙物時(shí)，將地形地貌以其表面上等間隔均勻分布的多個(gè)地形地貌單點(diǎn)表示并標(biāo)記；將訓(xùn)練飛行區(qū)域內(nèi)呈面狀、線狀分布的障礙物群以該障礙物群內(nèi)等間隔均勻分布的多個(gè)障礙物單點(diǎn)表示并標(biāo)記；將訓(xùn)練飛行區(qū)域內(nèi)的高壓線、電纜以線纜上等間隔均勻分布的多個(gè)線纜單點(diǎn)表示并標(biāo)記；以及將孤立突出的建筑物、樹木等障礙物以孤立單點(diǎn)表示并標(biāo)記。標(biāo)記地形地貌和障礙物時(shí)，各單點(diǎn)之間的間隔大小與直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能、定位模塊(10 的定位誤差有關(guān)?！白訁^(qū)域冗余”是本發(fā)明存儲(chǔ)地形地貌、障礙物數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式。建立地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，按“子區(qū)域冗余”方式首先從二維平面將直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域劃分為多個(gè)正六邊形子區(qū)域，然后將各子區(qū)域內(nèi)標(biāo)記的地形地貌數(shù)據(jù)和障礙物數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在各個(gè)地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊中。正六邊形子區(qū)域的邊長(zhǎng)與直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能有關(guān)。此外，這些地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊還分別存儲(chǔ)一個(gè)附加區(qū)域內(nèi)的地形地貌和障礙物數(shù)據(jù)，該附加區(qū)域是距本子區(qū)域邊界的垂直距離小于預(yù)定閾值的區(qū)域。該閾值的大小與直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能和定位模塊(102)的定位誤差有關(guān)。地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)著標(biāo)記的單點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、高度及名稱。按“子區(qū)域冗余”方式存儲(chǔ)地形地貌數(shù)據(jù)，一方面有助于在預(yù)警過程中快速地確定直升機(jī)當(dāng)前位置所處的地理環(huán)境，另一方面有助于確保直升機(jī)飛躍子區(qū)域邊界上空時(shí)仍能有效地確定直升機(jī)當(dāng)前所在位置的地理環(huán)境；按“子區(qū)域冗余”方式存儲(chǔ)障礙物數(shù)據(jù)，一方面有助于減少計(jì)算直升機(jī)與障礙物之間的水平距離、垂直距離及相對(duì)方位的數(shù)據(jù)處理量， 另一方面有助于確保直升機(jī)飛躍子區(qū)域邊界上空時(shí)對(duì)障礙物預(yù)警的有效性。選擇障礙物數(shù)據(jù)塊和地形地貌數(shù)據(jù)塊時(shí)，根據(jù)直升機(jī)位置確定直升機(jī)正處于的子區(qū)域或子區(qū)域邊界，若直升機(jī)正處于某一子區(qū)域中，則選擇該子區(qū)域的障礙物數(shù)據(jù)塊和地形地貌數(shù)據(jù)塊；若直升機(jī)正位于某一子區(qū)域邊界上，則選擇與該邊界相臨的任一子區(qū)域的障礙物數(shù)據(jù)塊和地形地貌數(shù)據(jù)塊。確定直升機(jī)所處地理環(huán)境時(shí)，首先根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前的位置選擇地形地貌數(shù)據(jù)塊， 而后在該地形地貌數(shù)據(jù)塊中檢測(cè)直升機(jī)當(dāng)前位置的地形環(huán)境。報(bào)警模塊(10 受微型計(jì)算機(jī)(101)控制從視覺和聽覺兩方面發(fā)出一種地理環(huán)境危險(xiǎn)信號(hào)及四種不同危險(xiǎn)等級(jí)的障礙物預(yù)警信號(hào)?！八矔r(shí)預(yù)警空域”是相對(duì)直升機(jī)當(dāng)前位置、航向的時(shí)變立體空域，其按照危險(xiǎn)等級(jí)從高到低劃分為I到IV號(hào)空域。I號(hào)空域是半徑為R1、高為2 圓柱體區(qū)域，II號(hào)空域是內(nèi)徑為R1、外徑為&、高為2 的半圓環(huán)柱體區(qū)域，III號(hào)空域是內(nèi)徑為&、外徑為R3、高為 2H3的半圓環(huán)柱體區(qū)域，IV號(hào)空域是內(nèi)徑為R3、外徑為R4、高為2H4的半圓環(huán)柱體區(qū)域，其中 R1 < R2 < R3 < R4, H1 < H2 < H3 < H4。以直升機(jī)當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點(diǎn)、直升機(jī)當(dāng)前航向?yàn)?y軸，按右手法則建立空間直角坐標(biāo)系，“瞬時(shí)預(yù)警空域”中I到IV號(hào)空域表示為如下I號(hào)空域?yàn)?br> \x2+y2<R^· {-/f, <z<Hx
II號(hào)空域?yàn)?br> (a)
R12 < X2+y2 < R2--H2 <z< H2 y>0
III號(hào)空域?yàn)?R22 <x2+y2<R^ -H,<z< H3 y>0
IV號(hào)空域?yàn)?R32 < χ2+y2 < R4 -H,<z<H, ^>0
(b)
(c)
(d)“瞬時(shí)預(yù)警空域”的設(shè)計(jì)是以增加一定的預(yù)警疲勞來避免預(yù)警過程的漏警。I到IV 號(hào)空域的范圍參數(shù)(RpRyRyRpHpHyHyH4)是根據(jù)直升機(jī)最大巡航速率vh、最大垂直爬升速率Vv、定位模塊定位精度Pe與數(shù)據(jù)更新頻率f、裝置預(yù)警處理時(shí)間tp、人員反應(yīng)時(shí)間、、 操作駕駛時(shí)間t。及預(yù)警時(shí)間量tf聯(lián)合確定，可根據(jù)不同直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能做相應(yīng)的調(diào)整。 范圍參數(shù)計(jì)算公式如下各空域平面半徑參數(shù)為pr= (tf+t0+tr+tp+l/f) Xvv+pe(e)各空域垂直高度參數(shù)為pv= (tf+t0+tr+tp+l/f) Xvv(f)在機(jī)型和硬件設(shè)備確定后，參數(shù)vh、vv, Pe, f、tp、tr, t。一般固定不變，此時(shí)各空域范圍參數(shù)可隨預(yù)警時(shí)間量tf的改變而相應(yīng)地變化。該方法因綜合考慮了系統(tǒng)誤差使得預(yù)警空域各范圍參數(shù)在一定程度上增大，從而也就使得預(yù)警空域在一定程度上擴(kuò)大，進(jìn)而在一定程度上增加了預(yù)警疲勞；此外，該“瞬時(shí)預(yù)警空域”的垂直截面為階梯形，與常規(guī)的垂直截面為三角形的預(yù)警空域相比，本發(fā)明“瞬時(shí)預(yù)警空域”的空域范圍大，會(huì)在一定程度上增加預(yù)警疲勞度，但預(yù)警空域的擴(kuò)大使得該方法能避免定位模塊(102)的垂直定位誤差帶來的漏警?！邦A(yù)警算法”是本發(fā)明檢測(cè)直升機(jī)是否存在碰撞障礙物或撞山危險(xiǎn)的方法，該方法處理流程包含如下兩個(gè)并行步驟1.判定直升機(jī)是否存在撞山的危險(xiǎn)；1. 1.若直升機(jī)處于各種地形地貌(如平原、丘陵、山區(qū))的上空，就判斷直升機(jī)當(dāng)前位置與地形地貌之間的最短距離是否小于預(yù)定的安全距離閾值，若直升機(jī)當(dāng)前位置與各地形地貌之間的最短距離小于垂直安全距離閾值則發(fā)出地形危險(xiǎn)信號(hào)。1. 2.若直升機(jī)正處于山谷之間時(shí)，就判斷直升機(jī)當(dāng)前位置與山谷兩側(cè)、谷底之間的最短距離是否小于預(yù)定的安全距離閾值；若存在至少一個(gè)最短距離小于預(yù)定安全距離閾值則發(fā)出地形危險(xiǎn)信號(hào)。步驟1. 1和1. 2中的安全距離閾值與直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能、定位模塊(102)的定位
誤差有關(guān)。2.檢測(cè)直升機(jī)“瞬時(shí)預(yù)警空域”是否存在危險(xiǎn)障礙物；2. 1.根據(jù)直升機(jī)與各障礙物之間的水平距離、垂直距離檢測(cè)I號(hào)預(yù)警空域是否存在障礙物，若I號(hào)空域存在障礙物，則發(fā)出一級(jí)危險(xiǎn)障礙物預(yù)警信號(hào)，若I號(hào)空域不存在障礙物，則執(zhí)行如下步驟2. 2。2. 2.比較前后兩次預(yù)警處理時(shí)計(jì)算得到的直升機(jī)與各障礙物之間的水平距離，判定直升機(jī)是否正接近這些障礙物，而后結(jié)合本次預(yù)警處理得到的直升機(jī)與直升機(jī)當(dāng)前正接近的各障礙物之間的水平距離、垂直距離檢測(cè)II號(hào)空域是否存在障礙物，若II號(hào)空域存在障礙物則發(fā)出二級(jí)危險(xiǎn)障礙物預(yù)警信號(hào)，若II號(hào)空域不存在障礙物，則執(zhí)行如下步驟2. 3。2. 3.比較前后兩次預(yù)警處理時(shí)計(jì)算得到的直升機(jī)與各障礙物之間的水平距離，判定直升機(jī)是否正接近這些障礙物，而后結(jié)合本次預(yù)警處理得到的直升機(jī)與直升機(jī)當(dāng)前正接近的各障礙物之間的水平距離、垂直距離檢測(cè)III號(hào)空域是否存在障礙物，若III號(hào)空域存在障礙物則發(fā)出三級(jí)危險(xiǎn)障礙物預(yù)警信號(hào)，若III號(hào)空域不存在障礙物，則執(zhí)行如下步驟 2. 4。2. 4.比較前后兩次預(yù)警處理時(shí)計(jì)算得到的直升機(jī)與各障礙物之間的水平距離，判定直升機(jī)是否正接近這些障礙物，而后結(jié)合本次預(yù)警處理得到的直升機(jī)與直升機(jī)當(dāng)前正接近的各障礙物之間的水平距離、垂直距離檢測(cè)IV號(hào)空域是否存在障礙物，若IV號(hào)空域存在障礙物則發(fā)出四級(jí)危險(xiǎn)障礙物預(yù)警信號(hào)，若IV號(hào)空域不存在障礙物，則發(fā)出安全信號(hào)。本發(fā)明與雷達(dá)防撞相比，本發(fā)明不需發(fā)射探測(cè)信號(hào)，只需接收外部提供的位置信號(hào)，成本低、性價(jià)比高，是一種被動(dòng)防撞預(yù)警方法。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能對(duì)直升機(jī)訓(xùn)練飛行航線上的地形地貌和障礙物提
供預(yù)警。
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圖1為本發(fā)明一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法的原理2為本發(fā)明一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法的實(shí)施例示意3為圖2中預(yù)警裝置00)的硬件連接示意1為本發(fā)明原理圖，一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法涉及微型計(jì)算機(jī)(101)、 定位模塊(102)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(103)、顯示模塊(104)、報(bào)警模塊(10 及通信接口(106) 六部分，微型計(jì)算機(jī)(101)是本方法的運(yùn)算處理核心，其循環(huán)進(jìn)行如下四個(gè)步驟，直到直升機(jī)降落退出預(yù)警1.獲取定位模塊(102)傳送的直升機(jī)位置(1011)。2.選擇地形、障礙物數(shù)據(jù)塊(101 根據(jù)直升機(jī)位置(1011)選擇地形數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊。3.計(jì)算距離(101 計(jì)算直升機(jī)當(dāng)前位置與地形環(huán)境之間水平和垂直方向上的最短距離、直升機(jī)與如上步驟2選擇的障礙物數(shù)據(jù)塊中各障礙物之間的水平距離、垂直距
1 O4.預(yù)警判斷根據(jù)如上步驟3中計(jì)算距離(1013)得到的距離檢測(cè)直升機(jī)是否存在撞山或碰撞障礙物的危險(xiǎn)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制報(bào)警模塊(105)報(bào)警。此外，微型計(jì)算機(jī)(101)還控制顯示模塊(104)實(shí)時(shí)顯示、更新直升機(jī)及障礙物的位置和預(yù)警信息；微型計(jì)算機(jī)(101)可根據(jù)需要通過通信接口(106)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 (1015)，即可更新地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例示意圖，圖中標(biāo)記為1-直升機(jī)，2-塔臺(tái)，3-GPS衛(wèi)星，4-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，5-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，6-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，7-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，8-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，9-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，10-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，11-高壓線標(biāo)記點(diǎn)，12-大樹，13-大樹，14-大樹，15-大樹， 16-大樹，17-大樹，18-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，19-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，22-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，23-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，24-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，25-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，26-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，27-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，28-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，29-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，30-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，31-地形地貌標(biāo)記點(diǎn)，20-預(yù)警裝置，21-機(jī)載數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。圖3為圖2中預(yù)警裝置00)的硬件連接示意圖，包括嵌入式計(jì)算機(jī)O001)、控制接口 Q002)、GPS-OEM 板 Q003)、GPS 天線 Q004)、抗震硬盤 Q005)、LCD 顯示屏 Q006)、 數(shù)據(jù)鏈接口(2007)、蜂鳴器(2008)、蜂鳴器(2009)、信號(hào)燈(2010)、信號(hào)燈(2011)、信號(hào)燈(2012)、信號(hào)燈(2013)、信號(hào)燈(2014)，其中控制接口(2002)、蜂鳴器(2008)、蜂鳴器 (2009)、信號(hào)燈(2010)、信號(hào)燈(2011)、信號(hào)燈(2012)、信號(hào)燈(2013)、信號(hào)燈(2014)完成報(bào)警功能。下面結(jié)合附圖1、附圖2、附圖3對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步描述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法該方法基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、 衛(wèi)星定位技術(shù)及實(shí)時(shí)比對(duì)位置的原理，直升機(jī)訓(xùn)練飛行前該方法事先建立訓(xùn)練飛行區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)，直升機(jī)起飛后該方法通過實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)(1)與各障礙物之間的水平距離和垂直距離，以及實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)(1)當(dāng)前位置與地形地貌之間水平和垂直方向上的最短距離，即可按“預(yù)警算法”檢測(cè)直升機(jī)(1)的“瞬時(shí)預(yù)警空域” 內(nèi)是否存在障礙物及直升機(jī)(1)是否存在撞山的危險(xiǎn)，而后再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果報(bào)警。其原理如圖1所示，該方法涉及微型計(jì)算機(jī)(101)、定位模塊(10 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(10 、顯示模塊 (104)、報(bào)警模塊(105)及通信接口(106)。作為低空飛行器的直升機(jī)(1)對(duì)預(yù)警裝置00)性能指標(biāo)要求高，預(yù)警裝置00) 須滿足尺寸小、重量輕、功耗低、工作溫度范圍廣、抗震性強(qiáng)等性能指標(biāo)。微型計(jì)算機(jī)(101) 采用尺寸小、重量輕、主頻高的嵌入式計(jì)算機(jī)O001)(如5寸單板計(jì)算機(jī)、3. 5寸單板計(jì)算機(jī)等)；定位模塊(10 采用能提供定位誤差小于2米、數(shù)據(jù)更新頻率大于IOHz的GPS-OEM板 (2003)與配套的GPS天線Q004)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(10 采用抗震性強(qiáng)的抗震硬盤O005)； 顯示模塊(104)采用功耗低、可視角度大、抗震性強(qiáng)的LCD顯示屏Q006)；報(bào)警模塊105 采用控制接口(2002)、蜂鳴器(2008)、(2009)與5種不同顏色的信號(hào)燈(2010)、(2011)、 (2012), (2013), (2014)；通信接口 (106)采用數(shù)據(jù)鏈接口(2007)。預(yù)警裝置(20)的各部分連接如圖3所示。需要說明的是微型計(jì)算機(jī)(101)還可以采用PC104計(jì)算機(jī)；定位模塊 (102)也完全可以根據(jù)需要選用北斗定位模塊或GL0NASS定位模塊或“伽利略”定位模塊， 甚至可以是雙定位模塊以提升定位可靠性。本發(fā)明是基于掌握較多的先驗(yàn)信息(地形數(shù)據(jù)、障礙物數(shù)據(jù))，采用位置比對(duì)的原理對(duì)訓(xùn)練飛行的直升機(jī)提供防撞預(yù)警，因此，先驗(yàn)信息越多越詳盡，預(yù)警可靠性就越好。由于直升機(jī)訓(xùn)練飛行通常位于相對(duì)固定和有限的區(qū)域，該區(qū)域的地形地貌和障礙物信息可親臨現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到，亦可由高精度航拍或衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)得到。如圖2所示的直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警實(shí)施例，由于直升機(jī)(1)訓(xùn)練飛行區(qū)域是丘陵山區(qū)，調(diào)查標(biāo)記地形地貌數(shù)據(jù)和障礙物數(shù)據(jù)時(shí)，則主要采集丘陵山體、孤立大樹、高壓線的三維位置數(shù)據(jù)。采集丘陵山體位置數(shù)據(jù)時(shí)，采集丘陵山體表面上間隔均勻的多個(gè)單點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，而后采用高階曲面擬合的方法生成丘陵山體表面上等間隔均勻分布的其它多個(gè)單點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。采集丘陵山溝谷底位置數(shù)據(jù)時(shí)，采集丘陵山溝谷底表面上間隔均勻的多個(gè)單點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，而后采用高階曲面擬合的方法生成丘陵山溝谷底表面上等間隔均勻分布的其它多個(gè)單點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。采集高壓線位置數(shù)據(jù)時(shí)，采集各高壓線樁的位置數(shù)據(jù)，而后采用高階曲線擬合的方法生成高壓線上其它等間隔均勻分布的多個(gè)單點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。采集孤立大樹的位置數(shù)據(jù)時(shí)，首先采集大樹在地面垂直投影點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，而后再把該投影點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)的高度值加上一個(gè)修正量，修正量為大樹的高度值，此后再將修正后的投影點(diǎn)位置數(shù)據(jù)作為大樹的位置數(shù)據(jù)。調(diào)查完直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域的地形地貌和障礙物后，就將標(biāo)記或擬合生成的地形地貌數(shù)據(jù)和障礙物數(shù)據(jù)按“子區(qū)域冗余”方式分別建立地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)并存儲(chǔ)在抗震硬盤000 中。按“子區(qū)域冗余”方式建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，首先從二維平面將直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域劃分為多個(gè)正六邊形子區(qū)域，然后將各子區(qū)域內(nèi)標(biāo)記的地形地貌數(shù)據(jù)和障礙物數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在各個(gè)地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊中，這些地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊還分別存儲(chǔ)一個(gè)附加區(qū)域內(nèi)的地形地貌和障礙物數(shù)據(jù)，該附加區(qū)域是距本子區(qū)域邊界的垂直距離小于200米的區(qū)域。地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)著調(diào)查標(biāo)記或擬合生成的單點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、高度及名稱。建立好直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)后，直升機(jī)起飛開始預(yù)警，預(yù)警循環(huán)步驟如下1. GPS天線Q004)與GPS-OEM板Q003)實(shí)時(shí)接收GPS衛(wèi)星(3)的定位信號(hào)，通過解算導(dǎo)航電文獲得GPS天線Q004)的位置數(shù)據(jù)、移動(dòng)方向，并以IOHz的頻率更新這些數(shù)據(jù)，還將這些數(shù)據(jù)以NMEA-0183格式的ASCII碼通過串口數(shù)據(jù)線送到嵌入式計(jì)算機(jī)Q001) 串口緩沖區(qū)。2.嵌入式計(jì)算機(jī)2001通過多線程編程技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視自身串口緩沖區(qū)，一旦檢測(cè)到GPS-OEM板送來數(shù)據(jù)就立即按異步通信方式將串口緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將GPS天線Q004)的位置數(shù)據(jù)、移動(dòng)方向分別作為直升機(jī)(1)的位置數(shù)據(jù)、航向。3.嵌入式計(jì)算機(jī)Q001)獲得串口數(shù)據(jù)后進(jìn)行預(yù)警處理。預(yù)警處理時(shí)，嵌入式計(jì)算機(jī)Q001)根據(jù)直升機(jī)(1)的位置選擇地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊，并計(jì)算直升機(jī)(1) 當(dāng)前位置與地形地貌之間的最短距離，以及計(jì)算直升機(jī)(1)與選擇的障礙物數(shù)據(jù)塊中各障礙物之間的水平距離、垂直距離。4.嵌入式計(jì)算機(jī)Q001)按“預(yù)警算法”檢測(cè)直升機(jī)(1)是否存在撞山的危險(xiǎn)和檢測(cè)直升機(jī)(1)的“瞬時(shí)預(yù)警空域”內(nèi)是否存在障礙物，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果向控制接口 O002)發(fā)送直升機(jī)(1)的環(huán)境危險(xiǎn)信號(hào)和障礙物危險(xiǎn)等級(jí)信號(hào)。5.控制接口 000 根據(jù)嵌入式計(jì)算機(jī)Q001)送來的環(huán)境危險(xiǎn)信號(hào)和障礙物危險(xiǎn)等級(jí)信號(hào)控制蜂鳴器(2008)、(2009)和信號(hào)燈(2010)、(2011)、(2012), (2013), (2014) 從聽覺和視覺上同時(shí)報(bào)警。6.在控制接口 000 控制報(bào)警的同時(shí)，IXD顯示屏Q006)顯示更新直升機(jī)與障礙物的平面位置，并通過文字信息更新顯示直升機(jī)和障礙物的三維位置、直升機(jī)與障礙物之間的水平距離和垂直距離、以及直升機(jī)當(dāng)前所處的地形地貌。7.嵌入式計(jì)算機(jī)Q001)等待GPS-OEM板^00 下一次送來直升機(jī)(1)新的位置數(shù)據(jù)，而后重復(fù)進(jìn)行以上1到7的步驟，直到直升機(jī)降落退出預(yù)警。預(yù)警裝置O0)可連接機(jī)載數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)(21)，從而可以適時(shí)與塔臺(tái)( 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，即可適時(shí)接收塔臺(tái)傳送的地形地貌數(shù)據(jù)和障礙物數(shù)據(jù)，從而更新存儲(chǔ)在抗震硬盤 (2005)中的地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)。將控制接口 000 作為下位機(jī)負(fù)責(zé)報(bào)警功能，使得嵌入式計(jì)算機(jī)O001)能專心進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算。此外，通過控制接口 000 還可以根據(jù)需要外接若干個(gè)輸入按鍵，作為該方法的人機(jī)IO設(shè)備。嵌入式計(jì)算機(jī)Q001)根據(jù)直升機(jī)(1)的位置一方面選擇地形地貌數(shù)據(jù)塊，當(dāng)?shù)贸鲋鄙龣C(jī)(1)當(dāng)前正處于丘陵山溝間時(shí)，嵌入式計(jì)算機(jī)O001)首先選擇該地形地貌數(shù)據(jù)塊中高度數(shù)據(jù)與直升機(jī)(1)當(dāng)前位置的高度值最相近的幾個(gè)地形地貌單點(diǎn)地形地貌單點(diǎn)(19)、地形地貌單點(diǎn)(22)、地形地貌單點(diǎn)(23)、地形地貌單點(diǎn)(M)、地形地貌單點(diǎn)(25)、 地形地貌單點(diǎn)(沈)，并計(jì)算直升機(jī)(1)與這幾個(gè)地形地貌單點(diǎn)之間的水平距離，以這些水平距離中的最小值為直升機(jī)與丘陵山體之間的水平最短距離，與此同時(shí)，嵌入式計(jì)算機(jī) (2001)選擇該地形地貌數(shù)據(jù)塊中經(jīng)度、緯度數(shù)據(jù)與直升機(jī)(1)當(dāng)前位置的經(jīng)度、緯度值最相近的幾個(gè)地形地貌單點(diǎn)地形地貌單點(diǎn)(18)、地形地貌單點(diǎn)(27)、地形地貌單點(diǎn)( )、地形地貌單點(diǎn)09)、地形地貌單點(diǎn)(30)、地形地貌單點(diǎn)(31)，并計(jì)算直升機(jī)(1)與這幾個(gè)地形地貌單點(diǎn)之間的垂直距離，以這些垂直距離中的最小值為直升機(jī)與丘陵山溝谷底之間的垂直最短距離，而后得到直升機(jī)(1)與該丘陵地形之間水平方向的最短距離為直升機(jī)(1)與地形地貌標(biāo)記點(diǎn)(19)之間的水平距離，直升機(jī)(1)與該丘陵山溝谷底之間垂直方向的最短距離為直升機(jī)(1)與地形地貌標(biāo)記點(diǎn)(18)之間的垂直距離；另一方面選擇障礙物數(shù)據(jù)塊， 并計(jì)算直升機(jī)(1)與高壓線標(biāo)記點(diǎn)G)、高壓線標(biāo)記點(diǎn)(5)、高壓線標(biāo)記點(diǎn)(6)、高壓線標(biāo)記點(diǎn)(7)、高壓線標(biāo)記點(diǎn)(8)、高壓線標(biāo)記點(diǎn)(9)、高壓線標(biāo)記點(diǎn)(10)、高壓線標(biāo)記點(diǎn)(11)、大樹 (12)、大樹(13)、大樹(14)、大樹(15)、大樹(16)、大樹(17)之間的水平距離、垂直距離，并將這些水平距離、垂直距離臨時(shí)保存下來。直升機(jī)⑴的“瞬時(shí)預(yù)警空域”是相對(duì)直升機(jī)⑴的當(dāng)前位置和當(dāng)前航向的時(shí)變空域，按危險(xiǎn)等級(jí)由高到低劃分為I到IV號(hào)空域。I號(hào)空域是半徑為R1、高為2 圓柱體區(qū)域，II號(hào)空域是內(nèi)徑為R1、外徑為&、高為2 的半圓環(huán)柱體區(qū)域，III號(hào)空域是內(nèi)徑為R2、 外徑為R3、高為鞏的半圓環(huán)柱體區(qū)域，IV號(hào)空域是內(nèi)徑為R3、外徑為R4、高為鞏的半圓環(huán)柱體區(qū)域，其中隊(duì)< & < R3 < R4, H1 < H2 < H3 < H4。以直升機(jī)(1)的當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點(diǎn)、直升機(jī)(1)當(dāng)前航向?yàn)閥軸，按右手法則建立空間直角坐標(biāo)系，I到IV號(hào)空域表示為如下I號(hào)空域?yàn)?br> 權(quán)利要求
1.一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其特征在于該方法基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)及實(shí)時(shí)比對(duì)位置的原理，直升機(jī)訓(xùn)練飛行前該方法事先建立訓(xùn)練飛行區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)，直升機(jī)起飛后該方法通過實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)當(dāng)前位置與地形地貌之間的最短距離，以及實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)與障礙物之間的水平、垂直距離，即可按“預(yù)警算法”檢測(cè)直升機(jī)是否存在碰撞障礙物或撞山的危險(xiǎn)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果報(bào)警，該方法涉及微型計(jì)算機(jī)(101)、定位模塊(10 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(10 、顯示模塊(104)、報(bào)警模塊(105)、及通信接口(106)，該方法包括如下循環(huán)步驟(a)直升機(jī)訓(xùn)練飛行前按特定的調(diào)查方法標(biāo)記直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域內(nèi)的地形地貌和障礙物，而后按“子區(qū)域冗余”方式建立地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)，并將這些數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(103)；(b)直升機(jī)起飛后，定位模塊(10 持續(xù)提供直升機(jī)當(dāng)前三維位置數(shù)據(jù)；(c)微型計(jì)算機(jī)(101)通過串口異步通信取得定位模塊實(shí)時(shí)傳送的直升機(jī)三維位置數(shù)據(jù)；(d)微型計(jì)算機(jī)(101)根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前位置選擇地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊，而后一方面確定直升機(jī)所處的地形環(huán)境，并計(jì)算直升機(jī)當(dāng)前位置與地形環(huán)境之間水平和垂直方向上的最短距離，另一方面計(jì)算直升機(jī)與選擇的障礙物數(shù)據(jù)塊中各障礙物之間的水平距離、垂直距離；(e)微型計(jì)算機(jī)(101)以直升機(jī)當(dāng)前位置與地形環(huán)境之間水平和垂直方向上的最短距離、直升機(jī)與步驟(d)選擇的障礙物數(shù)據(jù)塊中的各障礙物之間的水平距離和垂直距離為依據(jù)，按“預(yù)警算法”檢測(cè)直升機(jī)是否存在撞山危險(xiǎn)的同時(shí)，還檢測(cè)直升機(jī)“瞬時(shí)預(yù)警空域”是否存在障礙物，而后根據(jù)這些檢測(cè)結(jié)果控制報(bào)警模塊(10 報(bào)警；(f)顯示模塊(104)實(shí)時(shí)顯示與更新直升機(jī)、障礙物的位置及預(yù)警信息；(g)完成以上處理后，微型計(jì)算機(jī)(101)等待定位模塊(10 送來直升機(jī)新的位置數(shù)據(jù)，而后重復(fù)進(jìn)行步驟(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)，直到直升機(jī)降落退出預(yù)警。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其特征在于直升機(jī)訓(xùn)練飛行前調(diào)查標(biāo)記直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域的地形地貌和其內(nèi)的障礙物時(shí)，將地形地貌用其表面上等間隔均勻分布的多個(gè)地形地貌單點(diǎn)表示并標(biāo)記；將訓(xùn)練飛行區(qū)域內(nèi)呈面狀、線狀分布的障礙物群用該障礙物群內(nèi)等間隔均勻分布的多個(gè)障礙物單點(diǎn)表示并標(biāo)記；將訓(xùn)練飛行區(qū)域內(nèi)的高壓線、電纜以線纜上等間隔均勻分布的多個(gè)線纜單點(diǎn)表示并標(biāo)記；以及將孤立突出的建筑物、樹木等障礙物以孤立單點(diǎn)表示并標(biāo)記；
3.如權(quán)利要求1、2所述的一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其特征在于建立地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，首先從二維平面將直升機(jī)訓(xùn)練飛行區(qū)域劃分為多個(gè)正六邊形子區(qū)域，然后將各子區(qū)域內(nèi)標(biāo)記的地形地貌數(shù)據(jù)和障礙物數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在各個(gè)地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊中，此外，這些地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊還分別存儲(chǔ)一個(gè)附加區(qū)域內(nèi)的地形地貌和障礙物數(shù)據(jù)，該附加區(qū)域是距本子區(qū)域邊界的垂直距離小于預(yù)定閾值的區(qū)域。該閾值的大小與直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能和定位模塊(102)的定位誤差有關(guān)；地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)內(nèi)容是標(biāo)記的單點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、高度及名稱；
4.如權(quán)利要求1、2所述的一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其特征在于選擇地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊時(shí)，首先根據(jù)直升機(jī)位置確定直升機(jī)正處于的子區(qū)域或子區(qū)域邊界，若直升機(jī)正處于某一子區(qū)域中，則選擇該子區(qū)域的地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊; 若直升機(jī)正位于某一子區(qū)域邊界上，則選擇與該邊界相臨的任一子區(qū)域的地形地貌數(shù)據(jù)塊和障礙物數(shù)據(jù)塊；
5.如權(quán)利要求1、3所述的一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其特征在于“瞬時(shí)預(yù)警空域”是相對(duì)直升機(jī)當(dāng)前位置、航向的時(shí)變空域，并按照危險(xiǎn)等級(jí)從高到低劃分為I到IV號(hào)空域。I號(hào)空域是半徑為R1、高為鞏圓柱體區(qū)域，II號(hào)空域是內(nèi)徑為R1、外徑為&、高為 2 的半圓環(huán)柱體區(qū)域，III號(hào)空域是內(nèi)徑為&、外徑為R3、高為鞏的半圓環(huán)柱體區(qū)域，IV 號(hào)空域是內(nèi)徑為R3、外徑為R4、高為鞏的半圓環(huán)柱體區(qū)域，其中R1 < & < R3 < RpH1 < H2 < H3 < H4。以直升機(jī)當(dāng)前位置為坐標(biāo)原點(diǎn)、直升機(jī)當(dāng)前航向?yàn)閥軸，按右手法則建立空間直角坐標(biāo)系，I到IV號(hào)空域?yàn)槿缦驴沼騃號(hào)空域?yàn)?br> 6.如權(quán)利要求1、2所述的一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其特征在于地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)可根據(jù)需要通過通信接口(106)更新；
7.如權(quán)利要求1所述的一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其特征在于報(bào)警模塊 (105)受微型計(jì)算機(jī)(101)控制從視覺和聽覺兩方面發(fā)出一種環(huán)境危險(xiǎn)信號(hào)和四種不同危險(xiǎn)等級(jí)的預(yù)警信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種直升機(jī)訓(xùn)練飛行防撞預(yù)警方法，其能對(duì)直升機(jī)訓(xùn)練飛行航線上的危險(xiǎn)障礙物、地形地貌提供預(yù)警。該方法基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)及實(shí)時(shí)比對(duì)位置的原理，直升機(jī)訓(xùn)練飛行前事先建立訓(xùn)練飛行區(qū)域地形地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)，直升機(jī)起飛后通過實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)當(dāng)前位置與地形地貌之間的最短距離，以及實(shí)時(shí)計(jì)算、更新直升機(jī)與障礙物之間的水平、垂直距離，即可檢測(cè)直升機(jī)是否存在撞山或碰撞障礙物的危險(xiǎn)，而后再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果報(bào)警。
文檔編號(hào)G05D1/10GK102163060SQ20101055969
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者袁誠(chéng), 高勇, 黃永華 申請(qǐng)人:四川大學(xué)