CN111746816A

CN111746816A - 一种飞机降落辅助装置及降落方法

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Publication number: CN111746816A
Application number: CN202010418361.3A
Authority: CN
Inventors: 陈穗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2040-05-18
Also published as: CN111746816B

Abstract

本发明涉及一种飞机降落辅助装置及降落方法。该装置的信标台固定于机场跑道入口端；测距雷达固定于信标台上，测距雷达的数据输出端与信标台连接，测距雷达用于测量信标台与待降落飞机之间的距离；多个进近红外信号源分别固定于机场跑道的中心线延伸段两侧的多个进近下滑灯并列位置，多个进近红外信号源和多个进近下滑灯一一对应；红外夜视仪和机载雷达装置均固定于待降落飞机上；红外夜视仪用于检测进近红外信号源的信号；机载雷达装置用于检测信标台的雷达信号并定位信标台位置；待降落飞机与信标台之间通过无线通讯装置通信；无线通讯装置与待降落飞机的原有通讯系统共享。本发明可以解决现有飞机盲降技术难度高，难于普及的问题。

Description

一种飞机降落辅助装置及降落方法

技术领域

本发明涉及飞机降落领域，特别是涉及一种飞机降落辅助装置及降落方法。

背景技术

现有的ILS飞机低可见度状态下的盲降系统，是由VHF航向信标指示航向面，UHF下滑信标指示下滑面，两个平面的交线给出ILS系统的着落路线。飞机上的接收系统接收VHF和UHF的信号，飞机上的自动操控装置，跟踪VHF和UHF信号面构成的交汇着落线，自动操控协调飞机的各个气动舵面，使飞机保持沿着这个着落路线，操控飞机实现着落。这是一种完全自动飞行状态下的盲降，对地面设备和机上设备的要求极高。只有少数高规格机场能设置此系统，也只有大型飞机上能设置此系统，限制了飞机盲降的普及应用。并且此系统完全依赖自动控制，在飞机降落这个高难度的飞行中，也有可靠性的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机降落辅助装置及降落方法，以解决飞机盲降技术难度高，难于普及的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种飞机降落辅助装置，包括：信标台、测距雷达、多个进近红外信号源、红外夜视仪、机载雷达装置和无线通讯装置；

所述信标台固定于机场跑道入口端；所述测距雷达固定于所述信标台上，所述测距雷达的数据输出端与所述信标台连接，所述测距雷达用于测量所述信标台与待降落飞机之间的距离；

多个所述进近红外信号源分别固定于所述机场跑道的中心线延伸段两侧的多个进近下滑灯位置，多个所述进近红外信号源和多个所述进近下滑灯一一对应；

所述红外夜视仪和所述机载雷达装置均固定于所述待降落飞机上；所述红外夜视仪用于检测所述进近红外信号源的信号；所述机载雷达装置用于检测所述信标台的雷达信号位置定位；

所述待降落飞机与所述信标台之间通过所述无线通讯装置通信；所述无线通讯装置与所述待降落飞机的原有机载通讯系统共享。

可选的，还包括：信号转换装置和投影显示装置；

所述信号转换装置的信号输入端连接所述红外夜视仪的信号输出端，所述信号转换装置的信号输出端与所述投影显示装置的信号输入端连接；

所述投影显示装置用于将所述红外夜视仪的信号图像投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。

可选的，所述待降落飞机的原有通讯系统与所述投影显示装置的信号输入端连接，所述投影显示装置还用于将所述信标台与待降落飞机之间的即时距离参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。

可选的，所述投影显示装置还用于将所述待降落飞机与机场的相对高度差参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上；所述待降落飞机与机场的相对高度差参数通过所述待降落飞机内部的高度测量仪测量得到的飞机海拔高度并与机场的海拔高程作差得到。

可选的，通讯系统和所述高度测量仪均与所述待降落飞机内部的机载计算机通信连接，所述待降落飞机内部的机载计算机可以根据待降落飞机的即时高度参数、即时与信标台的距离参数以及自身的航速参数计算所述待降落飞机的即时下滑角参数。

可选的，所述投影显示装置还用于将所述待降落飞机的下滑角参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。

可选的，所述机载雷达装置用于根据所述信标台的雷达信号定位所述信标台的方向位置；所述机载雷达装置与所述待降落飞机的原有雷达系统共享。

可选的，所述进近红外信号源的个数大于10，并与原有本机场进近信号灯数量一致。

本发明还提供一种飞机降落方法，所述飞机降落方法采用上述的飞机降落辅助装置，所述飞机降落方法包括：

根据机载雷达装置检测到的信标台的雷达信号定位，确定跑道入口；

根据红外夜视仪检测到的进近红外信号源的信号，对待降落飞机当前的进入航向进行修正；

获取所述待降落飞机内部的机载计算机计算得到的下滑角参数；

根据所述跑道入口、修正后的进入航向和所述下滑角参数，调整所述待降落飞机降落过程的操控参数。

可选的，所述待降落飞机内部的机载计算机根据测距雷达测量的所述信标台与待降落飞机之间的距离、所述待降落飞机与机场的相对高度差参数和所述待降落飞机的当前航速，计算所述待降落飞机的下滑角参数。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明脱离了现有盲降的概念，在红外夜视图像的辅助和信标台和测距雷达的辅助下，完全复制正常的飞行员手动飞行的降落过程。整个装置简单，操控方法可靠，基本上全程复制了标准飞行降落的操作流程。可以在小型机场和小型飞机使用，从而更容易将飞机在低可见度条件下的降落(即目前称的盲降)操作进行低成本的普及和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明飞机降落辅助装置的示意图。

图中标号名称：1-信标台，2-进近红外信号源，3-机场跑道，4-飞机当前进入方向。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明飞机降落辅助装置的示意图。如图1所示，本发明飞机降落辅助装置包括：信标台1、测距雷达(图中未标示)、多个进近红外信号源2、红外夜视仪、机载雷达装置和无线通讯装置。

所述信标台1固定于机场跑道3入口端，所述测距雷达固定于所述信标台1上，所述测距雷达用于测量所述信标台1与待降落飞机之间的距离，同时信标台1的雷达讯号也能指示信标台1自身的位置，即向飞机提供跑道入口的指示点，在信标台1与待降飞机建立通讯联系以后，信标台1实时将测距雷达测量到的信标台1与待降飞机之间的距离参数传输至待降落飞机，使飞机驾驶员随时知晓飞机与信标台1的距离。

多个所述进近红外信号源2分别固定于所述机场跑道3的中心线延伸段两侧的多个进近下滑灯位置，多个所述进近红外信号源2和多个所述进近下滑灯一一对应。进近红外信号源2的个数设置为数十个至一百多个，具体根据机场的实际位置设置，通常要大于10个。

所述红外夜视仪和所述机载雷达装置均固定于所述待降落飞机上。所述红外夜视仪用于检测所述进近红外信号源2的信号，所述红外夜视仪为高灵敏度的红外夜视仪。所述机载雷达装置用于检测所述信标台1的雷达信号，机载雷达装置的功能只需要搜索并定位信标台1的方向位置即可，该功能与待降落飞机上原有的机载雷达系统共享，进而根据信标台1的方向位置确定跑道入口。

所述待降落飞机与所述信标台1之间通过所述无线通讯装置通信，所述无线通讯装置与所述待降落飞机的原有通讯系统共享。

为了提高飞机降落的安全性能，作为具体实施例，本发明的飞机降落辅助装置还包括：信号转换装置和投影显示装置。所述信号转换装置的信号输入端连接所述红外夜视仪的信号输出端，所述信号转换装置的信号输出端与所述投影显示装置的信号输入端连接。所述投影显示装置可以将所述红外夜视仪的信号图像投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。此外，所述待降落飞机的原有通讯系统与所述投影显示装置的信号输入端连接，所述投影显示装置可以将所述信标台1与待降落飞机之间的距离参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。所述投影显示装置还可以将所述待降落飞机与机场的相对高度差参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上；所述待降落飞机与机场的相对高度差参数通过所述待降落飞机内部的高度测量仪测量得到海拔高度数据，并与机场高程数据作差得到。进一步的，所述投影显示装置还可以将所述待降落飞机的下滑角参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。待降落飞机的原有通讯系统和所述高度测量仪均与所述待降落飞机内部的机载计算机通信连接，待降落飞机内部的机载计算机可以根据测距雷达测量的信标台与待降落飞机之间的距离、待降落飞机与机场的相对高度差参数和待降落飞机的当前航速，利用相关算法计算待降落飞机的下滑角参数。

本实施例中采用风挡玻璃投影的目的是：使飞行员在当飞机进入可视距离时，能够零时差、无缝隙地从红外状态转换到跑道灯可视状态，而不用从驾驶舱内、风挡玻璃下方的屏显抬头，将视线转移到窗外，避免短暂的观察中断，从而能够连续平稳地操控飞机。

具体的，基于本发明的飞机降落辅助装置，飞机在不可见状态下能够实现降落飞行。下面进行详细的说明：

当飞机完成降落时的绕机场通场，按照机场调度员规定的航向进入时，用机载雷达装置搜索地面信标台1的雷达信号，并定位信标台1的方位，确定跑道入口。根据极坐标原理，有了初始的航向和跑道入口点，即可以大致确定飞机进入跑道的航向轨迹，一般飞机进入的准备距离为6.5千米至11千米。在进入航向以后，由机上无线通讯装置建立与信标台1的无线联络，建立联络后，信标台1将测距雷达测出的信标台1与飞机的距离参数，即时更新并传输至飞机上，供驾驶员参考。

在不可视状态(例如雨雾天气)，飞行员不能看见进近下滑灯与跑道3，此时地面上与进近下滑灯并列设置的进近红外信号源2已经开启，通过飞机上设置的高灵敏度红外夜视仪，可以探测到数千米外的红外信号源2的图像，通过驾驶舱屏显和驾驶舱风挡玻璃投影，可以看到红外信号源2的图像，以及飞机当前进入航迹方向显示，由此飞行员可以建立精确的、可以即时修正的进入航向。

飞机飞行过程中自身的飞行高度，可以通过飞机自身装置的高度测量仪获得，降落机场的海拔高程为固定参数，飞机自身的飞行海拔高度与机场的海拔高程的差值即为飞机与机场的相对高度，此相对高度的参数值也显示在风挡参数中。

由投影在风挡玻璃的飞行参数中，飞行员可知当前航速、飞机与信标台的当前距离和飞机与机场的当前相对高度，通过机载计算机算法，飞行员可以像普通着落驾驶一样，建立下滑进入角，并且此即时下滑角参数一并显示在风挡参数中。由此确定了降过程所需的三项要素，跑道入口、进入方向和下滑角、通过红外图像视频显示和数据引导，飞行员手动操控驾驶飞机实现在可见光不可见状态下的降落飞行。

当飞机脱离不可见状态，进入可视距离时，飞行员可离开红外系统，直接观察跑道灯光指引系统，进行可视操作，驾驶飞机着落在地面。如果能见度持续为零，即持续处于不可见状态，则飞行员始终以红外图像操控飞机盲降。

飞机降落是一项高危险操作，本发明的系统装置和方法，是在红外夜视图像的辅助和信标台测距仪的辅助下，完全复制正常的飞行员手动飞行的降落过程。现有的ILS盲降系统，是建立在完全的自动驾驶状态下，牵涉复杂的机场设备，牵涉复杂的机上设备和操控系统，如果在某个环节发生设备故障，即会产生导航失败，在这种状态下，在飞机着落这种危险工况下，可能连人工干预的机会都没有，所以，ILS的安全性是有限制的。本发明脱离了现有盲降的概念，是一种新型的在红外夜视辅助下、信标台测距雷达辅助下的可视有人操控的降落，且装备设置简单，操控方法可靠，基本上全程复制了标准飞行降落的操作流程。本发明的系统装置，可以在小型机场和小型飞机上装置，从而更容易将飞机在低可见度条件下的降落(即目前称的盲降)操作进行低成本的普及和推广。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种飞机降落辅助装置，其特征在于，包括：信标台、测距雷达、多个进近红外信号源、红外夜视仪、机载雷达装置和无线通讯装置；

多个所述进近红外信号源分别设置于所述机场跑道的中心线延伸段两侧的多个进近下滑灯位置，多个所述进近红外信号源和多个所述进近下滑灯一一对应；

所述红外夜视仪和所述机载雷达装置均固定于所述待降落飞机上；所述红外夜视仪用于检测所述进近红外信号源的信号；所述机载雷达装置用于检测所述信标台的雷达信号并定位信标台位置；

所述待降落飞机与所述信标台之间通过所述无线通讯装置通信；所述无线通讯装置与所述待降落飞机的原有通讯系统共享。

2.根据权利要求1所述的飞机降落辅助装置，其特征在于，还包括：信号转换装置和投影显示装置；

3.根据权利要求2所述的飞机降落辅助装置，其特征在于，所述待降落飞机的原有通讯系统与所述投影显示装置的信号输入端连接，所述投影显示装置还用于将所述信标台与待降落飞机之间的距离参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。

4.根据权利要求3所述的飞机降落辅助装置，其特征在于，所述投影显示装置还用于将所述待降落飞机与机场的相对高度差参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上；所述待降落飞机与机场的相对高度差参数通过所述待降落飞机内部的高度测量仪测量得到的飞机海拔高度并与机场的海拔高程作差得到。

5.根据权利要求4所述的飞机降落辅助装置，其特征在于，待降落飞机的原有通讯系统和所述高度测量仪均与所述待降落飞机内部的机载计算机通信连接，所述待降落飞机内部的机载计算机用于计算所述待降落飞机的下滑角参数。

6.根据权利要求5所述的飞机降落辅助装置，其特征在于，所述投影显示装置还用于将所述待降落飞机的下滑角参数投影至所述待降落飞机驾驶舱风挡玻璃上。

7.根据权利要求1所述的飞机降落辅助装置，其特征在于，所述机载雷达装置用于根据所述信标台的雷达信号定位所述信标台的方向位置；所述机载雷达装置与所述待降落飞机的原有雷达系统共享。

8.根据权利要求1所述的飞机降落辅助装置，其特征在于，所述进近红外信号源的个数大于10。

9.一种飞机降落方法，其特征在于，所述飞机降落方法采用权利要求1-8任一项所述的飞机降落辅助装置，所述飞机降落方法包括：

根据机载雷达装置检测到的信标台的雷达信号，确定跑道入口；

10.根据权利要求9所述的飞机降落方法，其特征在于，所述待降落飞机内部的机载计算机根据测距雷达测量的所述信标台与待降落飞机之间的距离、所述待降落飞机与机场的相对高度差参数和所述待降落飞机的当前航速，计算得到所述待降落飞机的下滑角参数。