CN111880569B - 一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统及方法，包括飞行校验系统、地面站计算机系统、显示仪表三者单向通信。飞行校验系统提供航向、航向偏离、下滑偏离，DME距离、航向偏离、下滑偏离的校验数据和理想航向线、理想下滑线和无人机精确定位坐标、跑道入口的地理位置坐标，设定的偏离阈值，地面站计算机系统完成对应数据处理工作，最后实现ILS罗盘航向、航向偏离、下滑偏离显示、DME距离显示和DGPS距离显示、告警指示功能、偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度显示。本发明的显示系统和方法是基于无人机飞行校验特性专门设计的。通过为无人机驾驶员提供直观的进近着陆指引，保证满足飞行校验路径要求。

Description

一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机飞行校验领域，特别是涉及针对一种无人机飞行校验过程中指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统及方法。

背景技术

飞行校验是指使用装有专门校验设备的特定校验飞机按照有关规范，为保证飞机在预定航线得到可靠的来自地基和空基导航、通信设备的空间信号而采取的飞行测试行为，通过让校验飞机按照飞机的预定航线特别是进、离港飞行航线飞行，检查和评估空间信号质量、容限，确保符合飞机运行要求，并依据检查和评估的结果出具飞行校验报告的过程，是保障飞行安全的重要环节。

飞行校验的基本原理就是飞机通过DGPS获取到飞机自身空间位置的精确定位，再由该位置应该具备的理想导航信号与校验设备采集到的导航信号进行比对，从而得出飞行校验数据，在依据规范进行评估和校准工作以确保导航信号保持在正常合理的范围内。

飞行校验以有人机为主，但随着无人机技术的成熟，无人机飞行校验由于其在各方面突出的优势得到发展，无人机飞行校验是指利用搭载专门校验设备的校验无人机通过完全化的地面监视完成飞行校验工作。

仪表着陆系统(ILS)作为民航系统进近着陆使用最广泛的地面导航设备，因为其独有的稳定性和可靠性在未来一段较长的时间依旧会是主要的进近着陆导航系统。ILS通过为飞机提供相对于下滑道的上下左右的偏离信息及距离信息使飞机能沿下滑道安全的进近着陆。

在无人机飞行校验过程中，由于无人机与有人机相比，没有驾驶员根据导航信息的修正操作，且由于无人机自身特性的关系，其实际飞行往往会偏离于预定航线，而这有悖于飞行校验对于飞行路线的高要求，特别是在进近着陆过程中，如果偏离过大，轻则导致不能满足飞行校验要求，结果不理想，重则导致飞机高度太低，飞机发生坠毁。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统及方法，达到解决校验无人机进近着陆存在的问题，使无人机驾驶员能够根据地面站显示系统直观的看到飞机相对于下滑道的偏离情况及距离信息，并实时的进行调整，一方面保证飞行航迹符合飞行校验路线标准，另一方面在发生明显偏离及GPS短暂丢失甚至飞机失控时根据指引信息采取应急措施，将损失降到最小。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，所述地面站显示系统包括飞行校验系统、地面站计算机系统、显示仪表，所述飞行校验系统和所述地面站计算机系统、所述显示仪表三者单向通信，所述显示仪表包括ILS罗盘、无人机距离显示器、告警指示灯、无人机偏离显示器，所述ILS罗盘用于显示无人机的航向和航向偏离、下滑偏离，所述无人机距离器显示用于显示无人机与跑道入口的实时距离，所述告警指示灯用于无人机偏离下滑道过大发出告警指示，所述无人机偏离显示器用于显示无人机偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度。所述无人机航向和航向偏离、下滑偏离由所述飞行校验系统提供。所述飞行校验系统为所述地面站计算机系统提供无人机实时精确的定位坐标和跑道入口的地理位置坐标。所述无人机与跑道入口实时距离分为两种，一种由所述飞行校验系统提供，另一种由所述地面站计算机系统根据所述飞行校验系统提供的无人机实时精确的定位坐标和跑道入口的地理位置坐标得出。所述告警指示由所述地面站计算机系统根据所述飞行校验系统提供的ILS航向、下滑偏离通过设定阈值比较实现。所述理想航向线、理想下滑线及无人机实时精确的定位坐标由所述飞行校验系统提供。所述无人机偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度由所述地面站计算机系统根据所述飞行校验系统提供的所述无人机实时精确的定位坐标和所述理想航向线、理想下滑线计算所得。

优选地，所述ILS罗盘包括ILS罗盘刻度盘和当前航向指针、预选航向指针，所述ILS罗盘刻度盘为一个360°的扇形，度数以5°为增量进行显示，每30°显示一个角度数字，所述当前航向指针在所述ILS罗盘刻度盘指示的值表示无人机纵轴延长线方向，所述预选航向指针在所述ILS罗盘刻度盘指示的值表示无人机预先设定的航向。

优选地，所述ILS罗盘刻度盘会随着无人机航向的变化而转动，当前航向指针固定于一处指示无人机的航向值，无人机的航向改变量与所述罗盘刻度盘转动角度相同，预选航向指针通过预先设定指向，然后随所述罗盘刻度盘同步转动。

优选地，所述ILS罗盘还包括航向道航向线及航向道偏移线和航向偏移刻度点，所述航向道航向线表示航向道所指方向，所述航向道偏移线表示无人机偏离航向道的程度，所述航向偏移刻度点就是用来刻画所述航向道偏移线的具体偏移量，此处以圆点为中心设置偏移刻度点，每个刻度点间距表示偏移一定的度数，而当偏移航向线位于圆点左右侧则表示无人机右偏或左偏。

优选地，所述ILS罗盘还包括下滑道偏移线和下滑偏移刻度点，所述下滑道偏移线表示偏移下滑道的程度，所述下滑道偏移刻度点是用来刻画偏移下滑道的具体偏移量，以对应于圆点的中心位置，上下以一定距离设置偏移刻度点，每个刻度点间距表示偏移一定的度数，当偏移下滑线位于中心刻度点的上下方时则表示无人机下偏或者上偏。

优选地，所述无人机距离器显示分为两块，一块是DGPS无人机精确定位坐标及跑道入口地理位置计算得到的距离信息，另一块是飞行校验系统获取DME信号得到距离信息。

优选地，所述告警指示灯在正常的飞行状态下，一个指示灯常亮绿色，另一个指示灯处于熄灭状态。而当无人机偏离航向道一定程度后，若无人机驾驶员依旧没有进行修正操作，此时绿色指示灯熄灭，另一个指示灯亮红色且闪烁提示。

优选地，所述无人机偏离器显示分为水平面和垂直面视图。

优选地，所述水平面视图在给定框图中，包括一条水平线段，所述水平线段即理想航向线，然后以所述理想航向线为基准，显示无人机定位坐标点，并给出所述理想航向线的终点端、方向和长度，所述终点端即理想下滑线与跑道中心线的交点，所述方向即无人机进近着陆的方向，分为左右，所述理想航向线的长度取决于整个进近着陆阶段的长度根据给定框图等比缩放。所述水平面视图还包括无人机相对于理想航向线的偏离角度。当无人机右偏于航向道时，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想航向线下方，同理当无人机左偏于航向道时，此时无人机定位坐标点处于所述理想航向线上方，当无人机位于航向道上，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想航向线上。在飞行校验过程中，所述无人机定位坐标点实时变化且对应的所述理想航向线偏离角度也随之实时变化。

优选地，所述垂直面视图在给定框图中，包括一条斜线段，所述斜线段即理想下滑线，然后以所述理想下滑线为基准，显示无人机定位坐标点，并给出所述理想下滑线的终点端、方向和长度，所述终点端即理想下滑线与跑道中心线的交点，所述方向即无人机进近着陆的方向，分为左右，所述理想下滑线的长度取决于整个进近着陆阶段的长度根据给定框图等比缩放。所述垂直面视图还包括无人机相对于理想下滑线的偏离角度。当无人机上偏于下滑道时，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想下滑线上方，同理当无人机下偏于下滑道时，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想下滑线下方，当无人机位于下滑道上，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想下滑线上。在飞行校验过程中，所述无人机定位坐标点实时变化且对应的所述理想下滑线偏离角度也随之实时变化。

本发明的一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示方法，实现步骤如下：

(1)首先，飞行校验系统提供校验数据和定位信息，然后地面站计算机系统接收飞行校验系统提供的数据及信息完成需要的处理工作，最后，将处理完成的数据发送给显示仪表进行显示；

(2)通过飞行校验系统提供航向、航向偏离、下滑偏离的校验数据，该校验数据来自于地基仪表着陆系统导航信号，然后地面站计算机系统实现将校验数据与仪表显示的ILS罗盘设定相对应后，即可完成ILS罗盘航向、航向偏离、下滑偏离显示；

通过飞行校验系统提供DME距离的校验数据和无人机精确定位坐标和跑道入口的地理位置坐标，其中无人机精确定位坐标具体由DGPS提供，然后地面站计算机系统获取DME校验数据及坐标信息并计算两坐标的空间距离后，即实现测距仪DME的距离显示和差分全球定位系统DGPS的距离显示；

通过飞行校验系统提供航向偏离、下滑偏离的校验数据和设定的偏离阈值，此处的偏离阈值可根据实际飞行校验路径偏离范围要求合理划定，然后地面站计算机系统通过比较校验数据和偏离阈值的大小关系，当校验数据超出设定的偏离阈值，就会发出告警指示；

通过飞行校验系统提供理想航向线、理想下滑线和无人机精确定位坐标，其中理想航向线和理想下滑线是数学理论模型，可根据当前校验机场的下滑道理论模型水平投影和垂直投影得到该理想航向线和理想下滑线的实际位置分布，然后地面站计算机系统通过三角函数公式求得无人机精确的定位坐标与理想航向线、理想下滑线形成的角度关系，即可实现偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及两者对应的偏离角度显示。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明提供一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统及方法，地面站显示系统包括飞行校验系统、地面站计算机系统、显示仪表，飞行校验系统和地面站计算机系统、显示仪表三者单向通信，显示仪表包括ILS罗盘、无人机距离显示器、告警指示灯、无人机偏离显示器。ILS罗盘用于显示无人机的航向和航向偏离、下滑偏离，无人机距离显示器用于显示无人机与跑道入口的实时距离，告警指示灯用于无人机偏离下滑道过大发出告警指示，无人机偏离显示器用于显示无人机偏离航向线、下滑线位置分布及偏离角度。无人机航向和航向偏离、下滑偏离由飞行校验系统提供。飞行校验系统为地面站计算机系统提供无人机实时精确的定位坐标和跑道入口的地理位置坐标。无人机与跑道入口实时距离分为两种，一种由飞行校验系统提供，另一种由地面站计算机系统根据飞行校验系统提供的无人机实时精确的定位坐标和跑道入口的地理位置坐标得出。告警指示由地面站计算机系统根据飞行校验系统提供的ILS航向、下滑偏离程度通过设定阈值比较实现。无人机实时精确的定位坐标及理想航向线、理想下滑线由飞行校验系统提供。无人机偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度由地面站计算机系统根据飞行校验系统提供的无人机实时精确的定位坐标和理想航向线、下滑线空间位置分布计算所得。本发明基于原有有人机导航仪表，给出了DGPS无人机定位位置及跑道入口地理位置计算得到的实时距离和无人机偏离理想航向线、下滑线视图及各自对应的偏离角度还有依据偏离程度实现的告警指示，这些参数和视图是根据无人机飞行校验特性专门设计的，是原来没有的。本发明通过直观的告知无人机驾驶员无人机当前与下滑道的航向、下滑偏离情况，为无人机进近着陆过程提供指引，同时也监视了飞行情况，在发生告警时及时对无人机飞行状态进行修正，避免发生较大偏差导致校验结果的不准确，也能够为无人机能进近到更低的决断高度提供指引，保证进近着陆的安全性和飞行校验的有效性。采用两种距离显示方式，当DGPS信息受到干扰时，DME提供的距离信息就会作为保障，提升可靠性。同时，采用了无人机偏离下滑道、航向道的罗盘显示和视图显示，为无人机进近着陆提供直观的指引，且水平视图和垂直视图的偏离角度由计算机系统根据飞行校验系统提供的无人机实时精确的定位坐标和理想航向线、理想下滑线空间位置分布计算所得，偏离角度的精度要高于飞行校验系统接收ILS偏离信号所得的偏离角度。此指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统可作为地面站显示系统的子系统，只需要合理的布局地面站显示系统即可，无需另外创造新的设备，从总体来看，不仅能够取得在飞行校验特定用途下的飞行指引监视(在其他用途下，就可以将该显示子系统隐藏)，而且不需要另外构建指引设备，降低开发成本，具有现实意义。在无人机飞行校验领域，不同于有人机飞行校验可以依据GPS和飞机自身仪表实现双重导航来保证可靠性，现有无人机仅能通过GPS自主飞行，因此当发生无人机大幅度偏离预定航线情况下，特别是本发明中进近着陆阶段，无人机机动性不如有人机且飞行不稳定，会导致校验精度的大幅下降甚至出现飞行安全问题。本发明就能解决此问题，通过指引显示系统直观的监视指引无人机飞行状态，在保证飞行安全的情况下，增强无人机无线电导航能力的同时提升无人机飞行校验的精度。

附图说明

为了更清楚的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的介绍，显而易见的，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为本发明的系统组成框图：

图2为本发明提供的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统的显示仪表：

图中：1-ILS罗盘、2-ILS罗盘刻度盘、3-当前航向指针、4-预选航向指针、5-航向道航向线、6-航向道偏移线、7-航向偏移刻度点、8-下滑道偏移线、9-下滑偏移刻度点、10-当前机场名称、11-DGPS距离显示器、12-DME距离显示器、13-红色告警指示灯、14-绿色告警指示灯、15-理想航向线、16-无人机定位坐标点、17-理想航向线偏离角度、18-理想下滑线、19-理想下滑线偏离角度、20-终点端、21-方向。101-飞行校验系统、102-地面站计算机系统、103-显示仪表。

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。

本发明的目的是通过在地面站显示系统中集成指引校验无人机进近着陆显示系统来达到解决上述校验无人机进近着陆存在的问题，使无人机驾驶员能够根据地面站显示系统直观的看到无人机相对于下滑道的偏离情况及距离信息，并实时的进行调整，一方面保证飞行航迹符合飞行校验路线标准，另一方面在发生明显偏离及GPS短暂丢失甚至飞机失控时根据指引信息采取应急措施，将损失降到最小。

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。

如图1所示，本发明提供一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，地面站显示系统包括飞行校验系统101、地面站计算机系统102、显示仪表103，飞行校验系统101和地面站计算机系统102、显示仪表103三者单向通信。首先，通过飞行校验系统101提供校验数据和定位信息，然后地面站计算机系统102接收飞行校验系统提供的数据及信息完成需要的处理工作，最后，将处理完成的数据发送给显示仪表103进行显示。

如图2所示，显示仪表103包括ILS罗盘1、无人机DGPS距离显示器11和DME距离显示器12、红色告警指示灯13、绿色告警指示灯14、无人机偏离显示器。ILS罗盘1用于显示无人机的航向和航向偏离、下滑偏离，无人机DGPS距离显示器11和DME距离显示器12用于显示无人机与跑道入口的实时距离，红色告警指示灯13和绿色告警指示灯14用于无人机偏离下滑道过大发出告警指示，无人机偏离显示器用于显示无人机偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度。无人机航向和航向偏离、下滑偏离由飞行校验系统101提供。飞行校验系统101为地面站计算机系统102提供无人机实时精确的定位坐标和跑道入口的地理位置坐标。无人机与跑道入口实时距离分为两种，一种由飞行校验系统101提供，另一种由地面站计算机系统102根据飞行校验系统101提供的无人机实时精确的定位坐标和跑道入口的地理位置坐标得出。告警指示由地面站计算机系统102根据飞行校验系统101提供的ILS航向、下滑偏离程度通过设定阈值比较实现。无人机实时精确定位坐标及理想航向线、理想下滑线由飞行校验系统101提供。无人机偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度由地面站计算机102系统根据飞行校验系统101提供的无人机实时精确的定位坐标和理想航向线、理想下滑线计算所得。本发明基于原有有人机导航仪表，给出了DGPS无人机定位位置及跑道入口地理位置计算得到的实时距离和无人机偏离理想航向线、理想下滑线视图及各自对应的偏离角度还有依据偏离程度实现的告警指示，这些参数和视图是根据无人机飞行校验特性专门设计的，是原来没有的。本发明通过直观的告知无人机驾驶员无人机当前与下滑道的航向、下滑偏离情况，为无人机进近着陆过程提供指引，同时也监视了飞行情况，在发生告警时及时对无人机飞行状态进行修正，避免发生较大偏差导致校验结果的不准确，也能够为无人机能进近到更低的决断高度提供指引，保证进近着陆的安全性和飞行校验的有效性。采用两种距离显示方式，当DGPS信息受到干扰时，DME提供的距离信息就会作为保障，提升可靠性。同时，采用了无人机偏离下滑道、航向道的罗盘显示和视图显示，为无人机进近着陆提供直观的指引，且水平视图和垂直视图的偏离角度由计算机系统根据飞行校验系统提供的无人机实时精确的定位坐标和理想航向线、下滑线空间位置分布计算所得，偏离角度的精度要高于飞行校验系统接收ILS偏离信号所得的偏离角度。此指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统可作为地面站显示系统的子系统，只需要合理的布局地面站显示系统即可，无需另外创造新的设备，从总体来看，不仅能够取得在飞行校验特定用途下的飞行指引监视(在其他用途下，就可以将该显示子系统隐藏)，而且不需要另外构建指引设备，降低开发成本，具有现实意义。在无人机飞行校验领域，不同于有人机飞行校验可以依据GPS和飞机自身仪表实现双重导航来保证可靠性，现有无人机仅能通过GPS自主飞行，因此当发生无人机大幅度偏离预定航线情况下，特别是本发明中进近着陆阶段，无人机机动性不如有人机且飞行不稳定，会导致校验精度的大幅下降甚至出现飞行安全问题。本发明就能解决此问题，通过指引显示系统直观的监视指引无人机飞行状态，在保证飞行安全的情况下，增强无人机无线电导航能力的同时提升无人机飞行校验的精度。

ILS罗盘1包括ILS罗盘刻度盘2和当前航向指针3、预选航向指针4，ILS罗盘刻度盘2为一个360°的扇形，度数以5°为增量进行显示，每30°显示一个角度数字，当前航向指针2在ILS罗盘刻度盘2以竖线的方式指向某个刻度，表示无人机当前纵轴延长线所指真实磁航向，预选航向指针3采用倒三角的方式指向ILS罗盘刻度盘2某个刻度上，表示无人机预先选择的航向。

ILS罗盘刻度盘2会随着无人机当前航向的改变而转动，当前航向指针3位置保持不变，保证当前航向指针3指向无人机当前的磁方向，罗盘刻度盘2转动的改变量与无人机转动的角度是相等的，转动的方向与无人机改变方向同向，即当无人机以当前航向顺时针改变航向时，罗盘刻度盘2也会随之实时顺时针转动且角度对应相同，同理，当逆时针改变航向时，罗盘刻度盘2也会随之实时逆时针转动且角度相同，在此过程中，无人机驾驶员通过无人机当前航向和预选航向的关系及其实时改变情况，做出判断，当飞机航向短时间内明显有不合理的改变量时，需要及时做出调整。

ILS罗盘1还包括航向道航向线5及航向道偏移线6和航向偏移刻度点7，航向道航向线5表示航向道所指方向，会随着罗盘刻度盘2的转动而转动，航向道偏移线6表示无人机偏离航向道的程度，根据实际偏离数据左右移动，航向偏移刻度点7就是用来刻画航向道偏移线6的具体偏移量，此处以圆点为中心设置偏移刻度点，每个刻度点间距表示偏移0.8°，设定左右各两个刻度点，当航向道偏移线6位于圆点左侧时，表示无人机右偏，此时应该操作向左修正航向，当航向道偏移线6位于圆点右侧时，表示无人机左偏，此时应该操作向右修正航向。当位于中间时，表示无人机正处于航向道上。

ILS罗盘1还包括下滑道偏移线8和下滑偏移刻度点9，下滑道偏移线表示偏移下滑道的程度，根据实际偏离数据上下移动，下滑道偏移刻度点9是用来刻画偏移下滑道的具体偏移量，以对应于圆点的中心位置，上下以一定距离设置偏移刻度点，每个刻度点间距表示偏移0.4°，设定上下各两个刻度点，当下滑道偏移线8位于中心刻度点的上方时，表示无人机下偏，应该操作向上修正，当下滑道偏移线8位于中心刻度点的下方时，表示无人机上偏，应该操作向下修正。位于中间时，表示无人机正处在下滑道上。

当前机场名称10表示当前无人机正在校验的机场。

无人机DGPS距离显示器11和DME距离显示器12分为两块，无人机DGPS距离显示器11显示DGPS无人机精确定位坐标及跑道入口地理位置计算得到的距离信息，无人机DME距离显示器12显示飞行校验系统获取DME信号得到距离信息。

在正常的飞行状态下，绿色告警指示灯14常亮绿色，红色告警指示灯13处于熄灭状态。而当无人机偏离航向道一定程度后，例如此时偏离量已经超过左右上下两个刻度范围，若无人机驾驶员依旧没有进行修正操作，此时绿色告警指示灯14熄灭，红色告警指示灯13亮起且闪烁提示。

无人机偏离显示器分为水平面视图和垂直面视图。

水平面视图在给定框图中，包括位于中心位置的一条水平线段，水平线段即理想航向线15，然后以理想航向线15为基准，显示无人机定位坐标点16，并给出理想航向线15的终点端20、方向21和长度，终点端20即理想下滑线与跑道中心线的交点，方向21即无人机进近着陆的方向，理想航向线15的长度取决于整个进近着陆阶段的长度根据给定框图等比缩放。水平面视图还包括理想航向线偏离角度17。当无人机右偏于航向道时，此时无人机定位坐标点16处于理想航向线15下方，此时无人机需要向左修正，同理当无人机左偏于航向道时，此时无人机定位坐标点16处于理想航向线15上方，此时无人机需要向右修正，当无人机位于航向道上，此时无人机定位坐标点16处于理想航向线15上，此时无需操作。在飞行校验过程中，无人机定位坐标点16实时变化且对应的理想航向线偏离角度17也随之实时变化。

垂直面视图在给定框图中，包括以框图中心点为中心的斜线段，所述斜线段即理想下滑线18，然后以理想下滑线18为基准，显示无人机定位坐标点16，并给出理想下滑线18的终点端20、方向21和长度，终点端20即理想下滑线与跑道中心线的交点，方向21即无人机进近着陆的方向，理想下滑线18的长度取决于整个进近着陆阶段的长度根据给定框图等比缩放。垂直面视图还包括理想下滑线偏离角度19。当无人机上偏于下滑道时，此时无人机定位坐标点16处于理想下滑线18上方，此时无人机需要向下修正，同理当无人机下偏于下滑道时，此时无人机定位坐标点16处于理想下滑线18下方，此时无人机需要向上修正，当无人机位于下滑道上，此时无人机定位坐标点16处于理想下滑线18上，此时无需操作。在飞行校验过程中，无人机定位坐标点16实时变化且对应的理想下滑线偏离角度19也随之实时变化。

总之，本发明基于无人机飞行校验特性产生的。通过为无人机驾驶员提供直观的进近着陆指引，保证满足飞行校验路径要求。

本发明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 (10)

1.一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：地面站显示系统包括：飞行校验系统、地面站计算机系统、显示仪表，所述飞行校验系统和所述地面站计算机系统、所述显示仪表三者单向通信；所述飞行校验系统的功能是提供校验数据和精确的定位信息，所述地面站计算机系统的功能是根据校验系统提供的信息完成相应的数据处理工作，所述显示仪表的功能是画面显示指引校验无人机完成进近着陆；所述显示仪表是基于无人机飞行校验平台产生的；

所述显示仪表包括ILS罗盘、无人机距离显示器、告警指示灯、无人机偏离显示器；

所述ILS罗盘，用于显示无人机的航向和航向偏离、下滑偏离；

所述无人机距离显示器，用于显示无人机与跑道入口的实时距离；

所述告警指示灯，用于无人机偏离下滑道过大发出告警指示；

所述无人机偏离显示器，用于显示无人机偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度；无人机偏离显示器进行显示时分为水平面视图和垂直面视图；

所述飞行校验系统提供所述无人机航向和航向偏离、下滑偏离，为所述地面站计算机系统提供无人机实时精确的定位坐标和跑道入口的地理位置坐标，为所述地面站计算机系统提供所述理想航向线、理想下滑线和所述无人机实时精确的定位坐标；

所述无人机与跑道入口实时距离分为两种，一种由所述飞行校验系统提供，另一种由所述地面站计算机系统根据所述飞行校验系统提供的所述无人机实时精确的定位坐标和所述跑道入口的地理位置坐标得出；

所述告警指示由所述地面站计算机系统根据所述飞行校验系统提供的所述无人机航向、下滑偏离通过设定的阈值比较实现；

所述无人机偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及偏离角度由所述地面站计算机系统根据所述飞行校验系统提供的所述无人机实时精确的定位坐标和所述理想航向线、理想下滑线计算得到。

2.根据权利要求1所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述ILS罗盘包括ILS罗盘刻度盘和当前航向指针和预选航向指针；所述ILS罗盘刻度盘为一个360°的扇形，度数以5°为增量进行显示，每30°显示一个角度数字；所述当前航向指针在所述ILS罗盘刻度盘指示的值表示无人机纵轴延长线方向，所述预选航向指针在所述ILS罗盘刻度盘指示的值表示无人机预先设定的航向。

3.根据权利要求2所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述ILS罗盘刻度盘会随着无人机航向的变化而转动，所述当前航向指针固定于一处指示无人机的航向值，无人机的航向改变量与所述罗盘刻度盘转动角度相同，所述预选航向指针通过预先设定指向，然后随所述罗盘刻度盘同步转动。

4.根据权利要求2所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述ILS罗盘还包括航向道航向线及航向道偏移线和航向偏移刻度点，所述航向道航向线表示航向道所指方向，所述航向道偏移线表示无人机偏离航向道的程度，所述航向偏移刻度点就是用来刻画所述航向道偏移线的具体偏移量，此处以圆点为中心设置偏移刻度点，每个刻度点间距表示偏移一定的度数，而当偏移航向线位于圆点左右侧则表示无人机右偏或左偏。

5.根据权利要求2所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述ILS罗盘还包括下滑道偏移线和下滑偏移刻度点，所述下滑道偏移线表示偏移下滑道的程度，所述下滑道偏移刻度点是用来刻画偏移下滑道的具体偏移量，以对应于圆点的中心位置，上下以一定距离设置偏移刻度点，每个刻度点间距表示偏移一定的度数，当偏移下滑线位于中心刻度点的上下方时则表示无人机下偏或者上偏。

6.根据权利要求1所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述无人机距离显示器分为两块，一块是差分全球定位系统DGPS无人机精确定位坐标及跑道入口地理位置计算得到的距离信息，另一块是飞行校验系统获取测距仪DME信号得到距离信息。

7.根据权利要求1所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述告警指示灯在正常的飞行状态下，一个指示灯常亮绿色，另一个指示灯处于熄灭状态，而当无人机偏离下滑道一定程度后，若无人机驾驶员依旧没有进行修正操作，此时绿色指示灯熄灭，另一个指示灯亮红色且闪烁提示。

8.根据权利要求1所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述水平面视图在给定框图中，包括一条水平线段，所述水平线段即理想航向线，然后以所述理想航向线为基准，显示无人机定位坐标点，并给出所述理想航向线的终点端、方向和长度；

所述终点端即理想下滑线与跑道中心线的交点，所述方向即无人机进近着陆的方向，分为左右，所述理想航向线的长度取决于整个进近着陆阶段的长度根据给定框图等比缩放；所述水平面视图还包括无人机相对于理想航向线的偏离角度；

当无人机右偏于航向道时，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想航向线下方，同理当无人机左偏于航向道时，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想航向线上方，当无人机位于航向道上，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想航向线上；在飞行校验过程中，所述无人机定位坐标点实时变化且对应的所述理想航向线偏离角度也随之实时变化。

9.根据权利要求1所述的指引校验无人机进近着陆的地面站显示系统，其特征在于：所述垂直面视图在给定框图中，包括一条斜线段，所述斜线段即理想下滑线，然后以所述理想下滑线为基准，显示无人机定位坐标点，并给出所述理想下滑线的终点端、方向和长度；

所述终点端即理想下滑线与跑道中心线的交点，所述方向即无人机进近着陆的方向，分为左右，所述理想下滑线的长度取决于整个进近着陆阶段的长度根据给定框图等比缩放，所述垂直面视图还包括无人机相对于理想下滑线的偏离角度；

当无人机上偏于下滑道时，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想下滑线上方，同理当无人机下偏于下滑道时，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想下滑线下方，当无人机位于下滑道上，此时所述无人机定位坐标点处于所述理想下滑线上，在飞行校验过程中，所述无人机定位坐标点实时变化且对应的所述理想下滑线偏离角度也随之实时变化。

10.一种指引校验无人机进近着陆的地面站显示方法，其特征在于，实现步骤如下：

(1)首先，飞行校验系统提供校验数据和定位信息，然后地面站计算机系统接收飞行校验系统提供的数据及信息完成需要的处理工作，最后，将处理完成的数据发送给显示仪表进行显示；

(2)通过飞行校验系统提供航向、航向偏离、下滑偏离的校验数据，该校验数据来自于地基仪表着陆系统导航信号，然后地面站计算机系统实现将校验数据与仪表显示的ILS罗盘设定相对应后，即可完成ILS罗盘航向、航向偏离、下滑偏离显示；

通过飞行校验系统提供DME距离的校验数据和无人机精确定位坐标和跑道入口的地理位置坐标，其中无人机精确的定位坐标具体由DGPS提供，然后地面站计算机系统获取DME校验数据及坐标信息并计算两坐标的空间距离后，即实现测距仪DME的距离显示和差分全球定位系统DGPS的距离显示；

通过飞行校验系统提供航向偏离、下滑偏离的校验数据和设定的偏离阈值，此处的偏离阈值可根据实际飞行校验路径偏离范围要求合理划定，然后地面站计算机系统通过比较校验数据和偏离阈值的大小关系，当校验数据超出设定的偏离阈值，就会发出告警指示；

通过飞行校验系统提供理想航向线、理想下滑线和无人机精确定位坐标，其中理想航向线和理想下滑线是数学理论模型，可根据当前校验机场的下滑道理论模型水平投影和垂直投影得到该理想航向线和理想下滑线的实际位置分布，然后地面站计算机系统通过三角函数公式求得无人机精确定位坐标与理想航向线、理想下滑线形成的角度关系，即可实现偏离理想航向线、理想下滑线位置分布及两者对应的偏离角度显示。

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