CN103213685A

CN103213685A - 一种飞机定点着陆图像引导方法及其着陆图像系统

Info

Publication number: CN103213685A
Application number: CN2013101336710A
Authority: CN
Inventors: 张孟学; 李铭三; 滕斌; 韦培培; 吴军
Original assignee: XI'AN ZHONGFEI AVIATION TEST TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: XI'AN ZHONGFEI AVIATION TEST TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明涉及一种飞机定点着陆图像引导方法及其着陆图像系统。在飞机飞行试验过程中，标准着陆系统为微波着陆系统，同时交叉使用仪表着陆系统和雷达控制进场系统，着陆时地面指挥员口令对飞机定点着陆成功与否起决定作用，地面指挥员口令形成取决于地面特定影像显示信息，而指挥员将地面特定影像显示信息告知飞行员时间上有滞后现象，使飞行员调整飞行姿态也有滞后现象，这样不能确保每次定点着陆成功。本发明是将地面特定影像信息通过无线传输上传至飞行器座舱，使飞行员及时看到所驾驶飞机从降落点观察到的影像，并根据飞机在影像中的位置及时调整飞行姿态，确保每次定点降落成功。

Description

一种飞机定点着陆图像引导方法及其着陆图像系统

一、技术领域：

本发明涉及一种飞机定点着陆图像引导方法及其着陆图像系统。

二、背景技术：

在飞机飞行试验过程中，标准着陆系统为微波着陆系统，同时交叉使用仪表着陆系统和雷达控制进场系统。

着陆系统向飞机提供精确的着陆方位，下滑道和距离等引导信息，飞行器依据这些信息对准跑道并按照下滑角进场和着陆，以保证接地点的偏差在规定的范围内。

飞机短距离定点降落时，飞行员一方面根据着陆系统信息和观察助降光学信号，另一方面还要听地面指挥员口令，以便更加精确操纵飞机飞行姿态，使飞机后机轮落在直经5米的接地点上。

着陆时地面指挥员口令对飞机定点着陆成功与否起决定作用，地面指挥员口令形成取决于地面特定影像显示信息，而指挥员将地面特定影像显示信息告知飞行员时间上有滞后现象，使飞行员调整飞行姿态也有滞后现象，这样不能确保每次定点着陆成功。

三、发明内容：

本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供本发明涉及一种飞机定点着陆图像引导方法及其着陆图像系统，其通过一定的结构将地面特定影像信息通过无线传输上传至飞行座舱，使飞行员及时看到所驾驶飞机从降落点观察到的影像，并根据飞机在影像中的位置及时调整飞行姿态，确保每次定点降落成功。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种飞机定点着陆图像引导方法，所述的引导方法为：在着陆点安装高清摄像机，摄像机视野与下滑线重和，当飞机在5公里上空沿下滑线运动时，摄像机摄入飞机画面，并将此画面无线上传发射；机载图像接收机接收到摄像机摄入的飞机画面，飞行员根据画面操纵飞机保持合适的水平速度和下降速度，并始终使飞机处于画面中心，完成飞机定点着陆。

一种飞机定点着陆图像引导方法的着陆图像系统，包括地面图像发射系统和机载图像接收系统，所述的地面图像发射系统和机载图像接收系统之间通过S波段无线电波收发；

所述的地面图像发射系统包括中心像机，所述的中心像机分别与信号变换设备、图像发射机、射频功率放大器和发射天线依次连接；

所述的机载图像接收系统包括机载天线，所述的机载天线上依次连接有集成图像接收机和机载图像显示器。

所述的集成图像接收机由电源模块，信号接收模块，信号解调模块和信号变换模块组成，所述的电源模块的输出端与信号解调模块的输入端及信号变换模块的输入端连接，信号接收模块的输出端与信号解调模块的输入端连接，所述的信号解调模块的输出端与信号变换模块的输入端连接。

所述的机载天线为3255小刀天线。

所述的机载图像显示器的型号为：XXS—1。

所述的集成图像接收机型号为：XTX—1。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

1、为飞行员操纵飞机定点着陆提供了一套新设备，为飞行员定点着陆训练提供了一种新思路，有助于减少飞行员训练架次，提高训练效率；

2、解决了地面图像信号在纵向10公里，横向60°的范围内向飞机座舱同步稳定无线传输问题；

3、地面设备采用防水，防腐，防盐雾，防霉菌设计，可实现全天候使用；

4、机载设备采用机载设备规范设计，可实现-30～70℃宽温下连续工作，抗震标准符合HB5830标准E曲线，可在前舱强震强过载环境下连续工作；

四、附图说明：

图1为飞机定点着陆图像系统电路图；

图2为地面图像发射系统框图；

图3 机载图像接收系统框图；

图4为集成图像接收机结构框图；

图5为集成图像接收机电路图；

图6为机载图像接收系统原理图；

图7为地面图像发射系统电路图；

图8为信号变换设备电路图；

图9为飞机定点着陆图像引导方法示意图；

附图标记：1—中心像机，2—信号变换设备，3—图像发射机，4—射频功率放大器，5—发射天线，6—机载天线，7—集成图像接收机，8—机载图像显示器，9—电源模块,10—信号接收模块，11—信号解调模块,12—信号变换模块。

五、具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种飞机定点着陆图像引导方法为：在着陆点安装高清摄像机，摄像机视野与下滑线重和，当飞机在5公里上空沿下滑线运动时，摄像机摄入飞机画面，并将此画面无线上传发射；机载图像接收机接收到摄像机摄入的飞机画面，飞行员根据画面操纵飞机保持合适的水平速度和下降速度，并始终使飞机处于画面中心，完成飞机定点着陆。

一种飞机定点着陆图像系统，包括地面图像发射系统和机载图像接收系统，所述的地面图像发射系统和机载图像接收系统之间通过S波段无线电波收发（参见图1）；

所述的地面图像发射系统包括中心像机1，所述的中心像机1分别与信号变换设备2、图像发射机3、射频功率放大器4和发射天线5依次连接（参见图2）；

所述的中心像机1是一台市售高清摄像机，安装在机场飞机着陆点上，安装时仰角保持为3.5°，镜头方向正对着陆飞机。

所述的信号变换设备2：主要由5块电路组成，它们是电路D10，电路D12，电路D13，电路D14，电路D15，其中电路D10完成中心像机1特定影像信号抽引及输出，电路D12完成信号自动增益控制功能，电路D13，D14，D15完成信号加扰处理，保持发射信号的稳定性及保密性；电路D10内含3个部分，我们定义为D10D, D10B, D10C.电路D10D 、D15的输出与电路D12的输入端连接，电路D12的输出与电路D13的输入端连接，电路D13的输出与电路D14的输入端连接，电路D14的输出与电路D12的输入端连接，电路D12的输出同时与电路D10B,D10C的输入端连接。（参见图8）

所述的图像发射机3采用市售WL-2405T图像发射机,它内部集成了射频功率放大器，用于将中心像机1的特定影像信号调制成射频影像信号采用无线电磁波的形式传送到空中。

所述的发射天线5是一个2.4GHz垂直极化平板天线，发射方向垂直于天线平板，锥角60°，构成一个喇叭状发射电磁波场。安装时必须保持发射方向与地面夹角为3.5°。

所述的机载图像接收系统包括机载天线6，所述的机载天线6（3255小刀天线）上依次连接有集成图像接收机7（型号为XTX-1）和机载图像显示器8（型号为XXS—1）（参见图3）；

所述的机载图像接收系统实时接收地面中心像机1的特定图像信息，帮助飞行员准确着陆。

所述的XXS-1机载图像显示器8安装在飞机座舱，完成图像显示。

所述的机载天线6为3255小刀天线；安装在飞机机头左腹部，全向接收图像发射机所发射的2.4GHz射频图像信号。

所述的集成图像接收机7由电源模块9，信号接收模块10，信号解调模块11和信号变换模块12组成（参见图4）；

所述的电源模块9的输出为解调模块11和信号变换模块12供电，所述的电源模块9的输出端与信号解调模块11的输入端及信号变换模块12的输入端连接，信号接收模块10的输出端与信号解调模块11的输入端连接，所述的信号解调模块11的输出端与信号变换模块12的输入端连接（参见图4和图5），实时接收地面中心相机1的图像信息，解调并通过XXS-1机载图像显示。

所述的电源模块9是一个开关电源模块，它能够将飞机上DC28V隔离变换为+5V，-5V，+12V输出，提供给信号变换模块12和信号解调模块11。2A为DC28V输入插座，J1为直流电压+5V，-5V，+12V输出插座。（参见图4图5）

所述的信号接收模块10为射频信号接收模块，通过J3射频插座与机载天线6连接，接收射频图像信号，输出中频图像信号给信号解调模块11；（参见图4图5）

所述的信号解调模块11将信号接收模块10送来的信号解调成视频信号送信号变换模块12，J2插座完成信号输出和+12V输入，J8插座完成信号输入；（参见图4、图5）

所述的信号变换模块12完成信号解密变换，J4为加密信号输入，J5为解密信号输出。（参见图4、图5）

图6为机载图像接收系统电路图，图中详细标出了各个模块设备之间的输入输出关系。机载天线6通过N型插头与集成图像接收机7上的信号接收模块10的J3相连，信号变换模块12输出标准视频信号，并通过J5连到机载图像显示器8的TNC插头，进行图像显示。

图7为地面图像发射系统电路图，图中详细标出了各个设备之间的连接关系。地面图像发射分系统供电为AC220V。

图9为飞机定点着陆图像系统使用方法示意图，说明如下：

在飞机着陆点安装了一套地面图像发射系统（图中右边1/2/3/4/5），在飞机上安装了一套机载图像接收系统（图中左6/7/8）。地面图像发射系统和机载图像接收系统之间信号通过S波段收发飞机着陆图像信号。

中心像机（1）——一台高清摄像机安装在飞机着陆点，与地面水平夹角为3.5°，保持视野与飞机下滑线重和，当飞机在5公里上空沿下滑线运动时，摄像机摄入着陆飞机画面，并且飞机机头标志点始终处于画面十字线中心，当飞机机头标志点上下左右偏离画面十字线中心时，也表明飞机前后左右偏离了着陆点，偏上表明飞机将超过着陆点落地，偏下表明飞机将提前着陆点落地，偏左右表明飞机着陆点不在机场中心线上。

中心像机1将摄入的光学图像变换为视频电信号，输出给信号变换设备2进行图像加扰处理后送给图像发射机3，图像发射机3输出射频信号给射频功率放大器4，射频功率放大器4根据发射天线5匹配需要输出相应功率的射频信号给发射天线5发射。

发射天线5是一个2.4GHz垂直极化平板天线，功率容量5瓦，发射方向垂直于天线平板，锥角60°，构成一个喇叭状发射电磁波场。安装时必须保持发射方向与地面夹角为3.5°（正对着陆飞机），使其信号可达到纵向10公里，横向60°的覆盖范围，覆盖飞机着陆段；

当飞机完成四转弯，出现在距离机场5～10公里上空，对准机场跑道准备降落时，装在飞机机头左前下方的机载天线6就能接收到发射天线5所定向发射的飞机着陆画面的射频信号，机载天线6将接收到的信号送给装在飞机机头左前舱的集成图像接收机7的信号接收模块10，经过信号解调模块11将射频图像信号解调为视频图像信号，经过信号变换模块12将视频图像信号变换为标准视频信号送给装在飞机座舱的机载图像显示器8显示，供飞行员观看，飞行员根据画面中标志点上下左右偏离画面十字线中心的情况操纵飞机保持合理姿态及水平速度和下降速度，并使飞机标志点始终处于画面中心，这样，下滑轨迹与下滑线理想值重合，完成飞机定点着陆。

当飞机通过着陆点后，机载图像显示器8显示天空景象，5秒后黑屏，再次降落时，屏幕再点亮显示。这样，可避免分散飞行员驾机注意力，保证飞行安全。

2013年初，本发明在某机场安装，经过8组48架次定点着陆训练使用，飞行员感觉良好，初级训练（第1，2，3组）准确着点率由22﹪提高到55﹪，中级训练（第4，5，6组）准确着点率由55﹪提高到78﹪，高级训练（第7，8，组）准确着点率由83﹪提高到100﹪，以下是着点训练统计报表；

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Claims

1.一种飞机定点着陆图像引导方法，其特征在于：所述的引导方法为：在着陆点安装高清摄像机，摄像机视野与下滑线重和，当飞机在5公里上空沿下滑线运动时，摄像机摄入飞机画面，并将此画面无线上传发射；机载图像接收机接收到摄像机摄入的飞机画面，飞行员根据画面操纵飞机保持合适的水平速度和下降速度，并始终使飞机处于画面中心，完成飞机定点着陆。

2.一种权利要求1所述的飞机定点着陆图像引导方法的着陆图像系统，其特征在于：包括地面图像发射系统和机载图像接收系统，所述的地面图像发射系统和机载图像接收系统之间通过S波段无线电波收发；

所述的地面图像发射系统包括中心像机（1），所述的中心像机（1）分别与信号变换设备（2）、图像发射机（3）、射频功率放大器（4）和发射天线（5）依次连接；

所述的机载图像接收系统包括机载天线（6），所述的机载天线（6）上依次连接有集成图像接收机（7）和机载图像显示器（8）。

3.根据权利要求2所述的一种飞机定点着陆图像系统，其特征在于：所述的集成图像接收机由电源模块（9），信号接收模块（10），信号解调模块（11）和信号变换模块（12）组成，所述的电源模块（9）的输出端与信号解调模块（11）的输入端及信号变换模块（12）的输入端连接，信号接收模块（10）的输出端与信号解调模块（11）的输入端连接，所述的信号解调模块（11）的输出端与信号变换模块（12）的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的一种飞机定点着陆图像系统，其特征在于：所述的机载天线（6）为3255小刀天线。

5.根据权利要求2所述的一种飞机定点着陆图像系统，其特征在于：所述的机载图像显示器（8）的型号为：XXS—1。

6.根据权利要求2所述的一种飞机定点着陆图像系统，其特征在于：集成图像接收机（7）型号为：XTX—1。