CN220322386U - 一种直升机三维增强视景导航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直升机三维增强视景导航系统，包括组合导航设备、气象防撞雷达、红外夜视设备、多功能控制显示器以及综合信息处理设备；所述组合导航设备通过HB6096数据总线与所述综合信息处理设备相连接；所述气象防撞雷达通过RS422/1553B数据总线与所述综合信息处理设备相连接；所述红外夜视设备通过差分XGA数字视频接口与所述综合信息处理设备相连接；所述多功能控制显示器通过差分XGA数字视频接口和RS422数据接口与所述综合信息处理设备相连接。该系统提供完整的领航诸元信息、三维数字地图数据稳定且精准度高,实现合成视景增强显示。

Description

一种直升机三维增强视景导航系统

技术领域

本实用新型涉及飞行器视景导航系统领域，尤其涉及一种直升机三维增强视景导航系统。

背景技术

当前技术中，绝大部分直升机装备了卫星导航定位系统，确保了安全飞行高度以上直升机的飞行定位精度和飞行安全；部分装备了合成视景导航系统的直升机能够在低能见度的气象条件或复杂地理环境下，通过调用三维数字地图信息并利用机载导航系统设计的安全飞行管道，实现了超低空飞行。专利申请号为201220668636.X公开的一种机载合成视景系统，其显控器接收航向姿态参考系统、大气数据计算机和GPS通过数据总线发送的数据，结合飞行计划，三维地形数据库和导航数据库的信息在显控器上显示飞行一定范围内的合成视景和飞行管道。但是，如果空域中出现了新的高大建筑物或高压线、塔架等物体，现有合成视景导航系统中采用的单一GPS卫星导航，稳定性不佳且精度不高，如果合成视景导航系统内的三维数字地图信息没有及时更新，这时飞行员按照原有数字地图和安全飞行管道进行超低空飞行时，很可能会与这些新出现的高大障碍物危险接近而导致飞行事故。

此外，为了确保直升机在超低空飞行时的飞行安全，希望有一种设备能够在线实时探测出直升机飞行前方的孤立障碍物，并将其危险接近的程度通过告警颜色显示在机载多功能控制显示器上，确保飞行员可在低能见度气象条件或复杂地理环境条件下超低空飞行的安全。

实用新型内容

本实用新型提供一种合成视景稳定且全面的直升机三维增强视景导航系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种直升机三维增强视景导航系统，包括组合导航设备、气象防撞雷达、红外夜视设备、多功能控制显示器以及综合信息处理设备；所述组合导航设备通过HB6096数据总线与所述综合信息处理设备相连接，所述组合导航设备配置至少两个可获取直升机飞行状态信息的导航设备；所述气象防撞雷达通过RS422/1553B数据总线与所述综合信息处理设备相连接；所述红外夜视设备通过差分XGA数字视频接口与所述综合信息处理设备相连接；所述多功能控制显示器通过差分XGA数字视频接口和RS422数据接口与所述综合信息处理设备相连接。

进一步的，其中所述组合导航设备包括INS、多普勒、北斗、GPS以及GLONASS多个传感器中的任意两个或两个以上的组合。

一个优选的技术方案，所述组合导航设备为INS、多普勒和北斗传感器组合构成的导航设备。

一个优选的技术方案，所述综合信息处理设备包括：主电路板，连接所述主电路板的增强视景导航模块、图像融合处理模块和电源模块，以及两个与所述主电路板连接的连接器。

进一步的，所述增强视景导航模块包含主处理器及主处理器外围电路、接口处理器电路、数据总线接口电路、串口扩展电路及电源转换电路，所述主处理器外围电路包含一个1TB容量的机载mSATA电子盘。

一个优选的技术方案，所述多功能控制显示器设于直升机座舱的仪表板上，所述多功能控制显示器的前面板设有多个数字按键、功能按键和一个电源控制开关，所述多功能控制显示器的后面板设有两个多芯航空插头。

进一步的改进，所述多功能控制显示器连接有设于其前面板上的光敏传感器，用于探测直升机仪表板周边的亮度并根据亮度的变化自动调节多功能控制显示器的显示亮度。

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：

1、本实用新型直升机三维增强视景导航系统可以提供完整的领航诸元信息，包括当前导航的航段、到目的地的待飞距离、待飞时间、偏航距离、当前飞行航向、飞行速度、飞行高度和姿态等信息。

2.所述直升机三维增强视景导航系统根据INS/DPL/BD组合导航设备提供的地理位置数据,从机载电子盘中读取高分辨率的三维数字地图数据,经图形与图像处理生成纯地形或带地形纹理的合成视景,合成视景在直升机飞行速度、高度、航向、姿态等数据的驱动下,跟随直升机作移动和转动显示。

3.该直升机三维增强视景导航系统通过气象防撞雷达、红外夜视设备等设备提供的实时探测的红外视频图像信息和孤立障碍物、高压线/塔等物体的位置，经数据处理后实现合成视景增强显示。确保直升机在低能见度气象条件下超低空飞行的安全，并可提高飞行员的工作效率，减轻飞行员的工作强度。

附图说明

图1为本实用新型直升机三维增强视景导航系统的结构示意图；

图2为本实用新型直升机三维增强视景导航系统中综合信息处理设备的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本实用新型的内容，但不应理解为对本实用新型的限制。在不背离本实用新型精神和实质的情况下，对本实用新型方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本实用新型的范围。

本实用新型提供了一种直升机三维增强视景导航系统，该导航系统可以在低空、低能见度气象或复杂地理环境条件下，通过机载毫米波雷达实时探测出直升机飞行前方的孤立障碍物及地形突变，并将其危险接近的距离通过告警颜色显示在机载多功能控制显示器上；同时该系统通过机载夜视设备获取的红外视频图像信息，经图形、图像叠加融合处理，实现直升机三维增强视景显示。该系统可大大提高了直升机在低能见度气象条件下超低空飞行的安全，并可提高飞行员的工作效率，减轻飞行员的工作强度。

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式进行详细说明。

请参阅图1所示，本实用新型公开的一种直升机三维增强视景导航系统，包括组合导航设备、气象防撞雷达、红外夜视设备、多功能控制显示器以及综合信息处理设备。所述组合导航设备通过HB6096数据总线与所述综合信息处理设备相连接，所述组合导航设备配置至少两个可获取直升机飞行状态信息的导航设备。所述气象防撞雷达通过RS422/1553B数据总线与所述综合信息处理设备相连接；所述气象防撞雷达实时探测直升机飞行前方的障碍物位置信息，该障碍物位置信息通过RS422/1553B数据接口传输给所述综合信息处理设备。所述红外夜视设备通过差分XGA数字视频接口与所述综合信息处理设备相连接；所述红外夜视设备实时提供红外视频信号，并通过差分XGA数字视频接口发送给所述综合信息处理设备。所述多功能控制显示器通过差分XGA数字视频接口和RS422数据接口与所述综合信息处理设备相连接。

其中所述组合导航设备包括INS、多普勒、北斗、GPS以及GLONASS多个传感器中的任意两个或两个以上的组合。一个优选示例中，所述组合导航设备为INS、多普勒和北斗传感器组合构成的导航设备；所述的INS/多普勒/北斗组合导航设备可实时提供直升机的位置、速度、气压高度、无线电高度、航向、姿态、攻角、侧滑角、升降率、时间等飞行状态信息。

图2示出了所述综合信息处理设备的具体结构，包括：主电路板，连接所述主电路板的增强视景导航模块、图像融合处理模块和电源模块，以及两个与所述主电路板连接的连接器。所述增强视景导航模块包含主处理器及主处理器外围电路、接口处理器电路、数据总线接口电路、串口扩展电路及电源转换电路，所述主处理器外围电路包含一个1TB容量的机载mSATA电子盘，用于存储地理信息和导航数据，主要包括：DEM、DOM、矢量地图数据、障碍物数据、航线、航路点等数据。

一个具体示例中，所述多功能控制显示器设于直升机座舱的仪表板上，所述多功能控制显示器的前面板设有多个数字按键、功能按键和一个电源控制开关，所述多功能控制显示器的后面板设有两个多芯航空插头。所述多功能控制显示器连接有设于其前面板上的光敏传感器，用于探测直升机仪表板周边的亮度并根据亮度的变化自动调节多功能控制显示器的显示亮度。

基于上述直升机三维增强视景导航系统架构和功能模块，该导航系统可进行下述工作内容。

1.飞行员通过多功能控制显示器输入航路点的位置信息，完成飞行航线的录入，或调用增强视景导航模块中存储的已经编辑好的飞行航线。

2.直升机三维增强视景导航系统利用INS/多普勒/北斗组合导航设备提供的位置、速度、高度、航向、姿态、时间等飞行状态信息,根据输入的飞行航线和导航定位性能等数据,自动计算产生飞行引导管道和领航诸元(包括当前导航的航段、到达目的地的待飞距离、待飞时间、偏航距离、当前飞行航向、飞行速度、飞行高度和姿态等信息)，飞行引导管道和领航诸元信息由增强视景导航模块输出到多功能控制显示器上显示。

3.直升机三维增强视景导航系统利用INS/多普勒/北斗组合导航设备提供的地理位置数据,从机载mSATA电子盘中读取高分辨率的三维数字地图数据,经图形与图像处理生成纯地形或带地形纹理的合成视景,该视景可在飞行速度、高度、航向、姿态等数据的驱动下,跟随直升机作移动和转动显示。所述合成视景由增强视景导航模块输出到多功能控制显示器上显示。

4.直升机三维增强视景导航系统利用红外夜视设备的红外视频图像信息,通过对合成视景和红外视频图像视频配准、特征参数分析计算、图形图叠加等融合处理,实现合成视景增强显示。

5.直升机三维增强视景导航系统利用气象防撞雷达输出的孤立障碍物、高压线等,对其进行数据融合处理,在合成视景上进行符号标识与注记,实时计算升机飞行安全包络相对障碍物的距离和高度差,判断威胁程度,及时发出防撞警告。

6.直升机三维增强视景导航系统的增强视景显示软件根据飞行高度和设置的飞行安全高度裕度参数,自动搜索、分析不同高度的地形,生成用红黄绿表示的地形彩带和地形垂直剖面,并根据飞行速度计算到达危险地形的时间，这些信息均在多功能控制显示器上显示，提示飞行员控制直升机规避危险地形或障碍物，确保飞行安全。

以上所述实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种直升机三维增强视景导航系统，其特征在于，包括组合导航设备、气象防撞雷达、红外夜视设备、多功能控制显示器以及综合信息处理设备；所述组合导航设备通过HB6096 数据总线与所述综合信息处理设备相连接，所述组合导航设备配置至少两个可获取直升机飞行状态信息的导航设备；所述气象防撞雷达通过RS422/1553B数据总线与所述综合信息处理设备相连接；所述红外夜视设备通过差分XGA 数字视频接口与所述综合信息处理设备相连接；所述多功能控制显示器通过差分XGA 数字视频接口和RS422 数据接口与所述综合信息处理设备相连接。

2.根据权利要求1 所述的直升机三维增强视景导航系统，其特征在于，所述组合导航设备包括INS、多普勒、北斗、GPS 以及GLONASS多个传感器中的任意两个或两个以上的组合。

3.根据权利要求1 所述的直升机三维增强视景导航系统，其特征在于，所述组合导航设备为INS、多普勒和北斗传感器组合构成的导航设备。

4.根据权利要求1 所述的直升机三维增强视景导航系统，其特征在于，所述综合信息处理设备包括：主电路板，连接所述主电路板的增强视景导航模块、图像融合处理模块和电源模块，以及两个与所述主电路板连接的连接器。

5.根据权利要求4 所述的直升机三维增强视景导航系统，其特征在于，所述增强视景导航模块包含主处理器及主处理器外围电路、接口处理器电路、数据总线接口电路、串口扩展电路及电源转换电路，所述主处理器外围电路包含一个1TB 容量的机载mSATA 电子盘。

6.根据权利要求1 所述的直升机三维增强视景导航系统，其特征在于，所述多功能控制显示器设于直升机座舱的仪表板上，所述多功能控制显示器的前面板设有多个数字按键、功能按键和一个电源控制开关，所述多功能控制显示器的后面板设有两个多芯航空插头。

7.根据权利要求6 所述的直升机三维增强视景导航系统，其特征在于，所述多功能控制显示器连接有设于其前面板上的光敏传感器。