CN101527089B - 基于地形数据的近地告警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地形数据的近地告警方法及系统，其中，基于地形数据的近地告警方法包括：根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置，并根据配置的参数获得地形数据库；根据飞机的位置、高度、航向角和屏幕显示半径信息，在所述地形数据库中查找并获得所述飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据高程值，并根据所述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况，其中，所述不同颜色包含告警信息。上述基于地形数据的近地告警方法及系统，通过获得飞机周边屏幕显示半径区域内的地形数据高程值来更全面地获知飞机周边的地形态势，因而降低CFIT事故的发生率，提高了飞机的安全性能。

Description

基于地形数据的近地告警方法及系统

技术领域

本发明涉及信息处理技术，特别涉及一种基于地形数据的近地告警方法及系统；属于航空技术领域。

背景技术

随着航空技术的发展，对飞机的安全性要求越来越高，空中交通管制是使航线上的飞机安全、有效和有计划的在空域中飞行的有效技术。其中，近地警告系统(Ground Proximity Warning System，GPWS)是飞机飞行安全的重要组成设备之一。它能够根据下降速度过大，近地率过大；起飞或复飞爬高时襟翼下放得太小；高度过低；飞机进近时，下滑道向下偏离；风切变等情况为飞行员提供警告信息。

GPWS能够避免飞机发生受控撞地(Controlled flight into terrain，CFIT)状况，从而有效地减少了飞行事故。但是这种传统的近地告警系统自身仍具有一定的局限性，例如不能了解前方的情况。因为它只有“下视”功能，且依赖于无线电高度，而无线电高度不能反映飞机前方的地形情况；可通过对过去的飞行信息进行跟踪和对以后的飞行信息进行预测，以评估前方是否存在危险，但如果前方出现突然上升的地形，则无法及时发出告警信号；存在“无警告”的因素限制，当飞机起落架和襟翼均在着陆形态，并以正常速率下降时，无法提供地形警告；因而限制了飞机安全性能的提高。

发明内容

本发明实施例提供一种基于地形数据的近地告警方法及系统，以使飞行 机组能更全面地获知飞机周边的地形态势，降低CFIT事故的发生率，提高飞机的安全性能。

本发明实施例提供了一种基于地形数据的近地告警方法，该方法包括：

根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置，并根据配置的参数获得地形数据库，所述配置的参数包括：最大下降速度门限值、近地率门限值、最低高度门限值和地形数据库文件名称；

根据飞机的位置、高度、航向角和屏幕显示半径信息，在所述地形数据库中查找并获得所述飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据高程值，并根据所述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况，其中，所述不同颜色包含告警信息；

根据所述飞机的位置、高度、航向角和所述地形数据高程值，分别将飞机当前状态与第一参数门限值及飞机预测状态与第二参数门限值进行比较，根据比较结果提供告警信息，其中，所述第一参数门限值包括：最大下降速度门限值、近地率门限值、最低高度门限值。

本发明实施例提供了一种基于地形数据的近地告警系统，该系统包括：

参数配置模块，用于根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置，并根据配置的参数获得地形数据库，所述配置的参数包括：最大下降速度门限值、近地率门限值、最低高度门限值和地形数据库文件名称；

数据处理模块，用于根据飞机的位置、高度、航向角和屏幕显示半径信息，在所述地形数据库中查找并获得所述飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据高程值；

显示模块，用于根据所述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况，其中，所述不同颜色包含告警信息；

提供模块，用于根据所述飞机的位置、高度、航向角和所述地形数据高程值，分别将飞机当前状态与第一参数门限值及飞机预测状态与第二参数门限值进行比较，根据比较结果提供告警信息，其中，所述第一参数门限值包括：最大下降速度门限值、近地率门限值、最低高度门限值。

上述基于地形数据的近地告警方法及系统，通过获得飞机周边屏幕显示半径区域内的地形数据高程值来更全面地获知飞机周边的地形态势，因而降低可控飞行撞地(CFIT)事故的发生率，提高了飞机的安全性能。

附图说明

图1为本发明基于地形数据的近地告警方法实施例的流程图；

图2为本发明参数配置过程实施例的流程图；

图3为本发明地形数据处理过程实施例的流程图；

图4为本发明近地威胁评估过程实施例的流程图；

图5为本发明基于地形数据的近地告警系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本发明基于地形数据的近地告警方法实施例的流程图，该方法包括：

步骤101、根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置，并根据配置的参数获得地形数据库；

步骤102、根据飞机的位置、高度、航向角和屏幕显示半径信息，在上述地形数据库中查找并获得上述飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据高程值，并根据上述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况，其中，上述不同颜色包含告警信息；

步骤103、根据上述飞机的位置、高度、航向角和上述地形数据高程值，分别将飞机当前状态与第一参数门限值及飞机预测状态与第二参数门限值进行比较，根据比较结果提供告警信息。

其中，上述步骤101的具体实现过程如图2所示，该过程包括：

步骤1011、通过配置文件或者端口输入系统参数，对当前系统参数进行配置；

系统启动后，将需要加载的各项参数复位为0，同时读取配置文件或端口输入参数进行参数配置；

步骤1012、使用默认参数，对当前系统参数进行配置；

该步骤为可选步骤，如果预定时间间隔内未能读取或接收到相关的配置参数时，系统自动根据默认值对未配置的参数项进行赋值；其中，上述预定时间间隔可以根据需要进行设置；

另外，上述步骤1011和步骤1012中配置的参数具体可以包括实现近地告警功能需要的最大下降速度、近地率、最低高度等门限值和地形数据库文 件名称等；

步骤1013、根据配置的参数获得地形数据库。

当完成参数配置后，按照地形数据库文件名称获得地形数据库，读取地形数据库中的内容获得该地形数据库包含的地理位置的范围、数据高程值的行列数、相邻单位的最小间隔精度和单位位置的地形高程值等数据。

上述步骤102的具体实现过程如图3所示，该过程包括：

步骤1021、将地形数组置为0；

步骤1022、提取地形数据库数据、地形数组k[m][n]的行列数m×n和飞机的三维位置、航向等信息；

步骤1023、判断上述飞机的位置是否处于地形数据库中，若是则执行步骤1024，否则执行步骤1025；

步骤1024、根据上述飞机的三维位置、航向和屏幕显示半径，从地形数据库中提取飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据，并按照该地形数据个数和地形数组个数的比例从这些数据抽样出m×n个地形数据高程值存储于地形数组k[m][n]内；

步骤1025、直接将地形数组k[m][n]全部值设置为-9999；结束；

步骤1026、根据上述飞机的高度和地形数组k[m][n]设置颜色数组；

将上述飞机的高度分别和地形数组内的m×n个数值相减，根据差值的大小设置颜色数组color[m][n]；

步骤1027、判断上述飞机的高度与地面高程值之差是否大于设定门限，若大于，则执行步骤1028，否则，执行步骤1029。

步骤1028、将对应位置的颜色值设置为红、黄、绿等；

步骤1029、将对应位置的颜色设置为背景色。

如果该差值未超过一定范围，为了减少地形图形绘制的工作量，则该位置使用背景色如黑色表示。

上述步骤103的具体实现过程如图4所示，该过程包括：

步骤1031、判断当前系统是否开启近地告警功能，如果开启则执行步骤1032，否则，结束；

步骤1032、根据飞机当前状态与第一参数门限值判断飞机的当前高度是否为安全高度，若不是，则执行步骤1033，否则，执行步骤1034；

步骤1033、提供第一告警信息，结束；

步骤1034、当上述飞机处于下降过程中，根据飞机预测状态与第二参数门限值判断上述飞机是否与前方地形存在冲突，若存在冲突，则执行步骤1035，否则，结束。

步骤1035、提供第二告警信息。

其中，上述第一参数门限值可以为近地告警参数门限值，具体可以根据需要进行设置；上述第二参数门限值也可以根据需要进行设置；上述过程可以具体为：从地形数组k[m][n]中提取当前状态下该飞机航向正前方的地形数据，并将本机下降速度、高度值等飞行参数与对应的近地告警参数(最大下降速度、近地率、最低高度等)门限值进行比较，如果超过门限值就给出第一告警信息或相应的提示信息；然后，根据该飞机水平速度、垂直速度和航向推测一定时间间隔内该飞机与前方地形是否存在冲突的可能，得到相应的威胁评估的结果，若存在冲突(前方有接近本机高度的障碍物)则提供第二告警信息或相应的提示信息例如提示该飞机上升或转向等；最后将上述第一告警信息或第二告警信息及相应的提示信息通过座舱显示设备提交给飞行员，以便飞行员采取相应的措施避免飞行危险。

上述基于地形数据的近地告警方法，通过获得飞机周边屏幕显示半径区域内的地形数据高程值来更全面地获知飞机周边的地形态势，因而降低可控飞行撞地事故的发生率，提高了飞机的安全性能；同时，上述方法使得飞机可以利用其位置和飞行轨迹等信息来确定是否存在潜在的撞地危险，提高了飞机的安全性能。

如图5所示，为本发明基于地形数据的近地告警系统实施例的结构示意 图，该系统包括：参数配置模块1，用于根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置，并根据配置的参数获得地形数据库；数据处理模块2，用于根据飞机的位置、高度、航向角和屏幕显示半径信息，在上述地形数据库中查找并获得上述飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据高程值；显示模块3，用于根据上述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况，其中，上述不同颜色包含告警信息。

其中，为了确定飞机在当前状态和下降过程中是否存在撞地危险，上述系统还可以包括：提供模块4，用于根据上述飞机的位置、高度、航向角和上述地形数据高程值，分别将飞机当前状态与第一参数门限值及飞机预测状态与第二参数门限值进行比较，根据比较结果提供告警信息。另外，上述提供模块还可以根据上述告警信息提供相应的提示信息。且上述提供模块4可以进一步地包括：判断单元41，用于根据飞机当前状态与第一参数门限值判断飞机的当前高度是否为安全高度；第一提供单元42，用于若上述飞机的当前高度不是安全高度，则提供第一告警信息；第二提供单元43，用于若上述飞机的当前高度是安全高度且上述飞机处于下降过程中，则根据飞机预测状态与第二参数门限值判断上述飞机是否与前方地形存在冲突，若存在冲突，则提供第二告警信息。

另外，上述参数配置模块可以包括：参数配置单元，用于当预定时间间隔内未读取或接收到配置参数时，根据默认参数对未配置的参数进行赋值。为了更有效地显示飞机前方的地形情况，上述显示模块3可以包括：采集单元31，用于按照预定比例对上述地形数据高程值进行抽样；显示单元32，用于对抽样后的地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况。

进一步地，上述参数配置模块进行参数配置的过程与本发明参数配置过程实施例的操作相同，在此不赘述；上述数据处理模块处理数据的过程和显示模块显示数据的过程与本发明地形数据处理过程实施例的操作相同，在此 不赘述；上述提供模块进行告警的过程与本发明近地威胁评估过程实施例的操作相同，在此不赘述。

上述基于地形数据的近地告警系统，通过数据处理模块获得飞机周边屏幕显示半径区域内的地形数据高程值并由显示模块提供给飞行员以更全面地获知飞机周边的地形态势，因而降低CFIT事故的发生率，提高了飞机的安全性能；同时，通过提供模块向飞机发送告警信息以确定给飞机是否存在潜在的撞地危险，因而提高了飞机的安全性能。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于地形数据的近地告警方法，其特征在于包括：

根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置，并根据配置的参数获得地形数据库，所述配置的参数包括：最大下降速度门限值、近地率门限值、最低高度门限值和地形数据库文件名称；

根据飞机的位置、高度、航向角和屏幕显示半径信息，在所述地形数据库中查找并获得所述飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据高程值，并根据所述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况，其中，所述不同颜色包含告警信息；

根据所述飞机的位置、高度、航向角和所述地形数据高程值，分别将飞机当前状态与第一参数门限值及飞机预测状态与第二参数门限值进行比较，根据比较结果提供告警信息，其中，所述第一参数门限值包括：最大下降速度门限值、近地率门限值和最低高度门限值。

2.根据权利要求1所述的基于地形数据的近地告警方法，其特征在于所述根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置包括：

当预定时间间隔内未读取或接收到配置参数时，根据默认参数对未配置的参数进行赋值。

3.根据权利要求2所述的基于地形数据的近地告警方法，其特征在于所述根据所述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况包括：

按照预定比例对所述地形数据高程值进行抽样后，对抽样后的地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况。

4.根据权利要求1所述的基于地形数据的近地告警方法，其特征在于所述分别将飞机当前状态与第一参数门限值及飞机预测状态与第二参数门限值进行比较，根据比较结果提供告警信息包括：

根据飞机当前状态与第一参数门限值判断飞机的当前高度是否为安全高度，若不是，则提供第一告警信息；否则，若所述飞机处于下降过程中，则根据飞机预测状态与第二参数门限值判断所述飞机是否与前方地形存在冲突，若存在冲突，则提供第二告警信息。

5.一种基于地形数据的近地告警系统，其特征在于包括：

参数配置模块，用于根据配置文件读入参数或使用默认参数进行参数配置，并根据配置的参数获得地形数据库，所述配置的参数包括：最大下降速度门限值、近地率门限值、最低高度门限值和地形数据库文件名称；

数据处理模块，用于根据飞机的位置、高度、航向角和屏幕显示半径信息，在所述地形数据库中查找并获得所述飞机周边的屏幕显示半径区域内的地形数据高程值；

显示模块，用于根据所述地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况，其中，所述不同颜色包含告警信息；

提供模块，用于根据所述飞机的位置、高度、航向角和所述地形数据高程值，分别将飞机当前状态与第一参数门限值及飞机预测状态与第二参数门限值进行比较，根据比较结果提供告警信息，其中，所述第一参数门限值包括：最大下降速度门限值、近地率门限值和最低高度门限值。

6.根据权利要求5所述的基于地形数据的近地告警系统，其特征在于所述参数配置模块包括：

参数配置单元，用于当预定时间间隔内未读取或接收到配置参数时，根据默认参数对未配置的参数进行赋值。

7.根据权利要求6所述的基于地形数据的近地告警系统，其特征在于所述显示模块包括：

采集单元，用于按照预定比例对所述地形数据高程值进行抽样；

显示单元，用于对抽样后的地形数据高程值在显示器上按照不同高程值对应的不同颜色显示飞机前方的地形情况。

8.根据权利要求5所述的基于地形数据的近地告警系统，其特征在于所述提供模块包括：

判断单元，用于根据飞机当前状态与第一参数门限值判断飞机的当前高度是否为安全高度；

第一提供单元，用于若所述飞机的当前高度不是安全高度，则提供第一告警信息；

第二提供单元，用于若所述飞机的当前高度是安全高度且所述飞机处于下降过程中，则根据飞机预测状态与第二参数门限值判断所述飞机是否与前方地形存在冲突，若存在冲突，则提供第二告警信息。

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