RU2002103711A - Способ формирования аварийной и предупредительной сигнализации, направленной на предупреждение о возможном столкновении воздушного судна с элементами подстилающей поверхности и устройство для его реализации - Google Patents

Claims (24)

1. Способ формирования аварийной и предупредительной сигнализации, направленный на предупреждение о возможном столкновении воздушного судна (ВС) с элементами подстилающей поверхности, включающей как естественные, так и искусственные препятствия, в полностью управляемом полете, осуществляемом квалифицированным экипажем, реализующий требования перспективного стандарта TSO-C151A, включающий использование цифровой модели рельефа, базы данных искусственных препятствий, аэронавигационной базы данных, базы данных тактико-технических характеристик воздушного судна, базы данных магнитных склонений, вычисление на борту ВС его местоположения, характеризующегося широтой и долготой в геодезической системе координат, истинной и абсолютной высотой, продольной, поперечной и вертикальной скоростей, пространственного положения, анализ конфигурации воздушного судна, предсказание текущей траектории его движения, автоматическое определение этапа полета, расчет и коррекцию границ сигнализации, проверку вхождения анализируемых параметров в пределы границ сигнализации, обработку выходных сигнализаций с учетом их приоритетов, отличающийся тем, что на этапе А (фиг. 6) - подготовки исходных данных, имеющих возможность многократного обновления, выполняемом на Земле, на подэтапе А1 создается цифровая модель рельефа для всей поверхности Земли, разделенная на ячейки определенного размера, на подэтапе А2 создается аэронавигационная база данных, как минимум вдоль маршрутов полета и возможной зоны использования воздушного судна, на подэтапе A3 создается база данных тактико-технических характеристик воздушного судна, на подэтапе А4 создается база данных особенностей элементов подстилающей поверхности, оказывающих влияние на реализацию описываемого способа, на подэтапе А5 создается база данных магнитных склонений, на этапе Б - обработки входных данных, выполняемом на всех этапах полета ВС, подэтапе Б1 производится прием информации от входных устройств, выполнение необходимых проверок данных и преобразование информации к виду, необходимому для ее дальнейшего использованию, на подэтапе Б2 оценивается точность источников информации, на основе которой задаются текущие веса значимости оценок принятых параметров, на подэтапе Б3 вычисляются параметры полета, такие как горизонтальные координаты местоположения воздушного судна, путевая, вертикальная и поперечная скорость, ускорения и т. п. , пространственное положение воздушного судна (крен, тангаж, курс), и другие вспомогательные параметры, на подэтапе Б4 производится загрузка в оперативное запоминающее устройство цифровой модели рельефа и базы данных искусственных препятствий для ячеек подстилающей поверхности вокруг определенного местоположения, а также вычисление превышения элемента подстилающей поверхности заданного горизонтальными координатами местоположения воздушного судна, путем интерполяции ближайших узловых значений высот, используя заданную криволинейную интерполирующую поверхность, в соответствии с определенным критерием согласия и точностью, также на этом этапе загружается в оперативное запоминающее устройство необходимая информация из аэронавигационной базы данных, на подэтапе Б5 определяется абсолютная высота ВС, на подэтапе Б6 вычисляется истинная высота воздушного судна путем комплексирования следующей информации: разности абсолютной высоты ВС и превышения подстилающей поверхности определенного на подэтапе Б4, показаний радиовысотомера, показаний спутниковой радионавигационной системы, инерциальной навигационной системы, на подэтапе Б7 определяется этап полета воздушного судна путем анализа наименьших удалений, в смысле расстояния по вертикали и в горизонтальной плоскости, от порогов ВПП, координаты которых хранятся в аэронавигационной базе данных, а также с учетом текущей конфигурации ВС (состояние шасси и механизации крыла) и истинной высоты полета, на подэтапе Б8 предсказывается траектория движения воздушного судна в течение времени, зависящего от этапа полета, на этапе В - принятия решения, выполняемом на всех этапах полета ВС, на подэтапе В1 с учетом этапа полета, а также других данных определяются текущие рабочие режимы устройства и границы их использования таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая взаимная независимость между алгоритмами, реализующими различные режимы, и максимальная защита от опасностей, угрожающих воздушному судну в текущий момент времени, на подэтапе В2 определяются области предупредительной и аварийной сигнализации выбранных режимов в пределах границ их использования на основе минимальных безопасных высот, зависящих от этапа полета, тактико-технических ограничений воздушного судна, текущего и предсказанного местоположения, параметров полета и пространственного положения, текущей конфигурации, параметров заданных с помощью пульта управления устройством, накопленных сведений об особенностях элементов подстилающей поверхности в районе анализируемых местоположений, а также с учетом заданной вероятности ложных сигнализаций, на подэтапе В3 производится сравнение текущих параметров полета с рассчитанными областями сигнализации, на подэтапе В4 производится формирование предупредительной или аварийной сигнализации, если выполняются условия для их выдачи, на этапе Г - обработки выходных данных, выполняемом на всех этапах полета ВС, на подэтапе Г1 производится диспетчеризация приоритетности выдачи сигнализаций сформированных различными режимами на приемники сигнализации, их продолжительности с учетом загрузки экипажа на текущем этапе полета и принимаемых им превентивных мер, а также, в случае необходимости корректировки границ сигнализации для подавления излишней сигнализации, на подэтапе Г2 производится запись всех используемых параметров в энергонезависимую память в случае выдачи сигнализации, на подэтапе Г3 осуществляется выдача подготовленной последовательности сигнализации на приемники (устройства звуковой, визуальной, тактильной сигнализации) в соответствии с выбранным форматом и протоколом, на этапе Д - анализа работы, выполняемом на Земле, на подэтапе Д1, в случае выдачи ложных сигнализаций, анализируются параметры, записанные в процессе работы, и выявляются причины их возникновения, на подэтапе Д2 производится запись поправок в базу данных особенностей элементов подстилающей поверхности, оказывающих влияние на последующее формирование областей сигнализации в этом географическом районе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно к режимам ранней сигнализации, частично описанным в прототипе добавляются режимы оперативной сигнализации, а именно: 1) режим проверки скорости снижения, 2) режим проверки скорости изменения истинной высоты, 3) режим контроля взлета, 4) режим контроля своевременного выпуска механизации ВС, 5) режим контроля выдерживания линии глиссады.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно используются режимы уведомления, а именно: 1) режим оповещения прохода предопределенной высоты, 2) режим оповещения о достижении предельного угла крена, 3) режим оповещения об опасности удара хвостовой частью ВС, 4) режим оповещения прохода скорости принятия решения.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что обеспечивается независимость режимов различных групп режимов через независимость программных потоков, реализующих режимы, на одном вычислителе, а также через независимость органов управления режимами.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения местоположения используется дополнительная информация от навигационного вычислителя, системы воздушных сигналов, системы инструментальной посадки.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при проведении расчетов на этапах Б и В проводится анализ точности определения местоположения, характеризующегося широтой и долготой в геодезической системе координат, и при превышении предельно допустимых значений выдается сигнал предупреждения о невозможности обеспечивать функционирование определенных режимов работы с заданным качеством.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что минимально допустимая безопасная высота полета автоматически вычисляется как функция от этапа полета, который определяется на основании анализа конфигурации ВС и его местоположения относительно порогов ВПП.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на подэтапе Б6 вычисление истинной высоты ВС может определяться при отсутствии данных от радиовысотомера, как разность абсолютной высоты ВС и превышения элемента подстилающей поверхности под ВС из базы данных с учетом препятствий искусственного и естественного происхождения.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапах полета в районе аэродрома и при заходе на посадку дополнительно используется режим проверки посадочной траектории, на основе данных о координатах и превышениях порогов ВПП.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что при полетах в районе аэродрома с несколькими ВПП область сигнализации формируется путем комбинирования областей сигнализации, построенных для каждой ВПП.

11. Способ по п. 3, отличающийся тем, что длительность формируемой сигнализации, а также устройства, на которые она выдается (например, лампы, динамики, дисплей) определяется текущей загрузкой экипажа и предпринимаемых им мер по устранению опасной ситуации.

12. Способ по п. 3, отличающийся тем, что границы областей сигнализации некоторых режимов могут модифицироваться после срабатывания сигнализации в сторону загрубления чувствительности для подавления излишней сигнализации.

13. Способ по п. 2, отличающийся тем, что предусматривается режим наземной проверки спланированной в навигационном вычислителе траектории полета на предмет попадания в область сигнализации в процессе выполнения полета, индикации маршрута на экранном индикаторе и областей сигнализации на фоне карты.

14. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в режиме контроля взлета для винтокрылых аппаратов при определении границ сигнализации в качестве анализируемого параметра предлагается использовать не истинную высоту, а произведение истинной высоты на время, прошедшее с момента отрыва.

15. Способ по п. 2, отличающийся тем, что производится фильтрация параметров, используемых вычислителем для формирования сигнализации, например, исходный параметр режима "скорость изменения истинной высоты", так как их непосредственное использование может приводить к ложным срабатываниям в сильно пересеченной местности. Постоянная времени фильтра должна зависеть от истинной высоты, путевой и вертикальных скоростей ВС, его конфигурации.

16. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в режиме проверки скорости снижения модифицируются границы сигнализации в сторону загрубления чувствительности при снижении на авторотации.

17. Способ по п. 3, отличающийся тем, что выдается сообщение о проходе высоты, начиная с которой требуется уменьшать поступательную скорость движения при снижении на авторотации.

18. Способ по п. 3, отличающийся тем, что для режима уведомления об опасности удара хвостовой частью ВС осуществляется предсказание пространственного положения ВС на основе текущих линейных и угловых скоростей и ускорений.

19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что характер подстилающей поверхности может индицироваться на экранном индикаторе или любом другом удобном визуальном устройстве сигнализации, в частном случае, в виде набора дуг (точек) различного цвета, цвет или другие оптические характеристики которых являются функцией степени опасности подстилающей поверхности или искусственных препятствий для ВС.

20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что масштаб отображения характера подстилающей поверхности на экранном индикаторе выбирается автоматически для наилучшей индикации опасных участков, в случае срабатывания сигнализации.

21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что характер подстилающей поверхности на экранном индикаторе может отображаться как функция текущей высоты ВС или как функция абсолютной высоты элементов подстилающей поверхности.

22. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в режиме контроля выдерживания линии глиссады для определения положения границ сигнализации дополнительно используется значение вертикальной скорости.

23. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используется режим предупреждения о сдвиге ветра.

24. Устройство навигации и повышения безопасности управляемого воздушного судна, реализующего способ по п. 3 формулы, содержащее первое входное устройство, предназначенное для приема информации о состоянии ЛА, первого постоянного запоминающего устройства для хранения баз данных цифровой картографической информации о высоте подстилающей поверхности, о высотах и координатах искусственных препятствий, об аэродромах, сведений о воздушном судне, первого вычислителя, обеспечивающего реализацию функций по п. 1 формулы, первого устройства формирования изображения на экранном индикаторе, первый экранный индикатор, первый диспетчер сигнализации, первое устройство визуализации сигнализации, первое устройство формирования звуковых сигналов.