CN109903591A - 一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法及系统，包含有以下步骤，步骤S1，从航空器的飞行管理系统内获取当前航空器的飞行状态数据；步骤S2，根据当前航空器的飞行状态数据，提供航空器在未来一段时间内做出横滚改平并以规定过载拉起的预测飞行轨迹；步骤S3，根据所建立的地形障碍物数据库，生成当前航空器所处区域内的地形安全包线；步骤S4，根据所建立的专家规则数据库，获取与当前航空器的飞行状态数据对应的防撞阈值；以及，步骤S5，比较预测飞行轨迹与地形安全包线，确定两者之间的最小距离，再参考防撞阈值，确定航空器的撞地风险。本发明优点：与自动近地防撞技术结合，为航空器提供近地防撞预警和机动规避。
Description
技术领域
本发明涉及航空电子系统，特别地是，一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法及系统，可用于近地防撞系统、近地告警系统、地形提示与警告系统。
背景技术
近地防撞类系统(Auto Ground Collision Avoidance System，简称Auto GCAS)是提高航空器飞行安全性，减小可控飞行撞地事故(Controlled Flight Into Terrain，简称CFIT)的航空电子系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法，按照一定间隔时间周期性地依次执行以下步骤，
步骤S1，从航空器的飞行管理系统内获取当前航空器的飞行状态数据；
步骤S2，根据当前航空器的飞行状态数据，提供航空器在未来一段时间内做出横滚改平并以规定过载拉起的预测飞行轨迹；
步骤S3，根据所建立的地形障碍物数据库，地形障碍物数据库内具有关于地形和/或障碍物的信息数据，生成当前航空器所处区域内的地形安全包线；
步骤S4，根据所建立的专家规则数据库，专家规则数据库内具有关于防撞阈值的专家规则，获取与当前航空器的飞行状态数据对应的防撞阈值；以及，
步骤S5，比较预测飞行轨迹与地形安全包线，确定两者之间的最小距离，再参考防撞阈值，确定航空器的撞地风险。
作为一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法的优选方案，飞行状态数据为下述之一或组合：升降速率、飞行离地高度、气压高度、空速、温度数据、经度、纬度、地速、航迹倾角、航迹偏角数据、俯仰角、滚转角、偏航角及其角速率、过载数据。
作为一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法的优选方案，还包含有，步骤S6，若有撞地风险，则告知航空器的飞行管理系统需作出规避机动。
作为一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法的优选方案，专家规则如下，
升降速率为负大，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为负大，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为负大，飞行离地高度为中，则防撞阈值为大；
升降速率为负大，飞行离地高度为高，则防撞阈值为中；
升降速率为负中，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为负中，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为负中，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为负中，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小；
升降速率为负小，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为负小，飞行离地高度为低，则防撞阈值为中；
升降速率为负小，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为负小，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小；
升降速率为0，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为0，飞行离地高度为低，则防撞阈值为0；
升降速率为0，飞行离地高度为中，则防撞阈值为0；
升降速率为0，飞行离地高度为高，则防撞阈值为0；
升降速率为正小，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为正小，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为正小，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为正小，飞行离地高度为高，则防撞阈值为中；
升降速率为正中，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为正中，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为正中，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为正中，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小；
升降速率为正大，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为正大，飞行离地高度为低，则防撞阈值为中；
升降速率为正大，飞行离地高度为中，则防撞阈值为小；
升降速率为正大，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小。
其中的离地，可以是按照地面，也可以是按照地形安全包线起算。
此外，本发明还提供一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估系统，包含有，航空电子装置，上述评估方法以软件的形式内置于航空电子装置中。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：与自动近地防撞技术结合，为航空器提供近地防撞预警和机动规避。其告警结果可通过听觉、视觉的方式告知飞行机组，也可激活飞行控制系统中预置的机动程序，操控飞行器规避碰撞危险。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将结合附图作出进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明一实施例的流程图。
图2为本发明一实施例的工作原理图。图中：A点，飞机当前位置；B点， Auto GCAS自动拉起；1，地形包线；2，预测飞行轨迹；H，Auto GCAS安全距离；T，Auto GCAS响应时间；s，最小距离。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参见图1和2，图中示出的是一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法。按照一定间隔时间(例如，100ms)周期性地依次执行以下步骤：
步骤S1，从航空器的飞行管理系统内获取当前航空器的飞行状态数据。飞行状态数据可以有升降速率、飞行离地高度、气压高度、空速、温度数据、经度、纬度、地速、航迹倾角、航迹偏角数据、俯仰角、滚转角、偏航角及其角速率、过载数据。
步骤S2，根据当前航空器的飞行状态数据，提供航空器在未来一段时间内做出横滚改平并以规定过载拉起的预测飞行轨迹。
步骤S3，根据所建立的地形障碍物数据库，地形障碍物数据库内具有关于地形和/或障碍物的信息数据，生成当前航空器所处区域内的地形安全包线。
步骤S4，根据所建立的专家规则数据库，专家规则数据库内具有关于防撞阈值的专家规则，获取与当前航空器的飞行状态数据对应的防撞阈值。
防撞阈值是指“预测的飞行轨迹”与“地形包线”之间的最小距离，详见本文图2中的H，也就是Auto GCAS安全距离。
防撞阈值，也就是Auto GCAS安全距离。是叠加在地形包线之上。如果预测的飞行轨迹，与叠加了“防撞阈值”的地形包线相碰，随即就触发大机动规避动作。
步骤S5，比较预测飞行轨迹与地形安全包线，确定两者之间的最小距离，再参考防撞阈值，确定航空器的撞地风险。诸如，当升降速率为负大，飞行离地高度为中，则防撞阈值为大，表明航空器的撞地风险大。
步骤S6，若有撞地风险，则告知航空器的飞行管理系统需作出规避机动。此时，航空器的飞行管理系统将告警结果通过听觉、视觉的方式告知飞行机组成员。又或是，激活飞行控制系统中预置的机动程序，操控飞行器规避碰撞危险。
上述评估方法可以软件的形式内置于航空器上的航空电子装置，如近地告警设备、飞行控制系统、飞行管理系统等航电设备。不仅可用于民用机、战斗机，也可应用于攻击机、用于作战的无人机等。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法，其特征在于，按照一定间隔时间周期性地依次执行以下步骤，
步骤S1，从航空器的飞行管理系统内获取当前航空器的飞行状态数据；
步骤S2，根据当前航空器的飞行状态数据，提供航空器在未来一段时间内做出横滚改平并以规定过载拉起的预测飞行轨迹；
步骤S3，根据所建立的地形障碍物数据库，地形障碍物数据库内具有关于地形和/或障碍物的信息数据，生成当前航空器所处区域内的地形安全包线；
步骤S4，根据所建立的专家规则数据库，专家规则数据库内具有关于防撞阈值的专家规则，获取与当前航空器的飞行状态数据对应的防撞阈值；以及，
步骤S5，比较预测飞行轨迹与地形安全包线，确定两者之间的最小距离，再参考防撞阈值，确定航空器的撞地风险。
2.根据权利要求1所述的一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法，其特征在于，飞行状态数据为下述之一或组合：升降速率、飞行离地高度、气压高度、空速、温度数据、经度、纬度、地速、航迹倾角、航迹偏角数据、俯仰角、滚转角、偏航角及其角速率、过载数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法，其特征在于，还包含有，步骤S6，若有撞地风险，则告知航空器的飞行管理系统需作出规避机动。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估方法，其特征在于，专家规则如下，
升降速率为负大，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为负大，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为负大，飞行离地高度为中，则防撞阈值为大；
升降速率为负大，飞行离地高度为高，则防撞阈值为中；
升降速率为负中，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为负中，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为负中，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为负中，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小；
升降速率为负小，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为负小，飞行离地高度为低，则防撞阈值为中；
升降速率为负小，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为负小，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小；
升降速率为0，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为0，飞行离地高度为低，则防撞阈值为0；
升降速率为0，飞行离地高度为中，则防撞阈值为0；
升降速率为0，飞行离地高度为高，则防撞阈值为0；
升降速率为正小，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为正小，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为正小，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为正小，飞行离地高度为高，则防撞阈值为中；
升降速率为正中，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为正中，飞行离地高度为低，则防撞阈值为大；
升降速率为正中，飞行离地高度为中，则防撞阈值为中；
升降速率为正中，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小；
升降速率为正大，飞行离地高度为0，则防撞阈值为0；
升降速率为正大，飞行离地高度为低，则防撞阈值为中；
升降速率为正大，飞行离地高度为中，则防撞阈值为小；
升降速率为正大，飞行离地高度为高，则防撞阈值为小。
5.一种基于专家规则的航空器自动近地碰撞评估系统，其特征在于，包含有，航空电子装置，权利要求1至4中任意一项评估方法以软件的形式内置于航空电子装置中。
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