專利名稱：一種輔助飛行器助降方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輔助飛行器助降方法。
技術(shù)背景
飛機著陸過程是飛機發(fā)生事故的最主要原因。尤其在航母等對飛機著陸運行要求較高的場地，需要保證飛機以良好的姿態(tài)沿預(yù)定滑動準(zhǔn)確著陸運行。然而，目前大多數(shù)著陸方式主要依靠飛行員自身的判斷，來估計著陸點和著陸方向，控制飛機的姿態(tài)。據(jù)了解，國外也僅采用在滑道旁邊設(shè)置菲涅爾鏡和大反射鏡，供飛行員觀測以便實時校正飛行姿態(tài)， 顯然這些著陸方式嚴(yán)重依賴飛行員自身的技術(shù)素養(yǎng)，具有主觀隨機性，不利于準(zhǔn)確控制飛機著陸；尤其是在緊急迫降時等特殊場合，事故發(fā)生的概率較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種輔助飛機著陸的助降方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以客觀準(zhǔn)確地控制飛機著陸的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種輔助飛行器助降方法，是在飛行器跑道遠(yuǎn)端或預(yù)定下滑道的中線位置安裝拍攝監(jiān)視視角連續(xù)可調(diào)的攝像裝置，進(jìn)行以下操作
1)當(dāng)飛行器進(jìn)入視場后，總控制臺發(fā)出指令，控制所述攝像裝置調(diào)整拍攝視角，獲得飛行器近著陸實時圖像；
2)將所述實時圖像傳送至總控制臺，得出飛行器偏離理想下滑道的偏移量；
3)將得出的偏移量無線傳送至飛行器，飛行器根據(jù)該偏移量修正飛機著陸姿態(tài)； 或根據(jù)該偏移量由總控制臺指示飛行員操作，以修正飛機著陸姿態(tài)；
4)總控制臺控制調(diào)整所述攝像裝置拍攝視角，繼續(xù)跟蹤拍攝飛行器近著陸實時圖像，再次進(jìn)行步驟2、、3)，直至飛行器安全著陸。
上述攝像裝置最好設(shè)置于預(yù)定下滑道的中線位置。
在上述預(yù)定下滑道的中線位置可以設(shè)置用以安裝所述攝像裝置的坑室，坑室的上方設(shè)置有防護罩，該防護罩的位于攝像裝置視場范圍的部分開設(shè)有槽。
上述攝像裝置具體可以包括沿光路依次設(shè)置的固定反射鏡、濾光片、旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡、光學(xué)鏡頭和CCD攝像機，其中，除旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡外，其他各組件均與坑室剛性固定連接；自固定反射鏡至旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡的光路的光軸為垂直方向，自旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡至 CCD攝像機的光路的光軸為水平方向；固定反射鏡的上端高出地面不超過20mm，旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡由工業(yè)控制計算機控制轉(zhuǎn)動。
上述總控制臺的顯示屏以仿真圖形式標(biāo)識理想下滑道的位置，步驟幻是將采集的實時圖像與該理想下滑道的位置進(jìn)行比較，得出所述偏移量。
上述總控制臺記錄有理想下滑姿態(tài)的飛行器的特征點軌跡，步驟幻中，總控制臺對采集的實時圖像進(jìn)行特征點提取分析，并與理想下飛行器的特征點軌跡比較得出飛行器偏離理想下滑道的偏移量。
本發(fā)明可使飛行員獲取實時飛行路線與理想下滑道的情況，及時修正飛行器著陸前的姿態(tài)實現(xiàn)飛機平穩(wěn)安全的降落。可以實現(xiàn)在航母上較小的起落空間上引導(dǎo)飛機降落， 也可以在民用機場跑道上安裝本系統(tǒng)。當(dāng)飛機航電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下輔助飛機安全降落，也可用于無人機系列助降，有較大的市場和較好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)組成簡圖。
圖2為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的控制系統(tǒng)圖。
圖4為本發(fā)明攝像裝置在坑室內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號說明
1-石英觀測窗口 ；2-固定反射鏡；3-濾光片組件；4-旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡組件；5-光學(xué)鏡頭；6-CCD;7-防護罩。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種新的方法，實現(xiàn)對飛行器在航母甲板上及陸地上跑道上安全著陸并監(jiān)視、記錄飛機沿下滑道的近著陸過程；采用光學(xué)成像監(jiān)視的方法，通過信息處理生成代表飛機理想下滑道的十字線并在圖像上顯示；以直觀的圖像顯示飛機對準(zhǔn)下滑道的情況， 指揮引導(dǎo)飛行員調(diào)整飛機著陸前的飛行姿態(tài)，還可以對飛機的近著陸視頻信息進(jìn)行記錄并可以回放。
飛行器助降系統(tǒng)由攝像裝置、通信控制設(shè)備、監(jiān)視記錄設(shè)備(總控制臺)組成。系統(tǒng)各主要設(shè)備之間通過光端機進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而飛行器助降系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸則通過外部網(wǎng)絡(luò)。
攝像裝置包括防護罩、固定反射鏡、濾光片組件、旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡組件、光學(xué)鏡頭和CXD攝像機，除掃描反射鏡外，其他組件與地面剛性連接保持位置不動，以承受飛機下落時對設(shè)備大約等效60T靜壓力的沖擊。如圖4所示；旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡用以調(diào)整光軸指向，使不同機型和不同飛行高度的飛行器進(jìn)入觀測視場，從而引導(dǎo)飛行器著陸。
攝像裝置和用以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置安裝在降落跑道中線地面下的坑室內(nèi)。通信控制設(shè)備主要包括發(fā)送光端機、電源通信控制模塊和光纜終端盒等，電源通信控制模塊和發(fā)送光端機安裝于跑道旁的通信箱內(nèi)，該發(fā)送光端機用來發(fā)送視頻數(shù)據(jù)到總控制臺以及傳送雙向RS422數(shù)據(jù)(圖像信息數(shù)據(jù)和控制信號)，光纜終端盒為光纖通信組件。
石英觀測窗口高于地面不超過18-20mm，既保證了助除系統(tǒng)可以安裝在下滑道上不影響飛行器起降，也取得了較佳的觀測視場?？邮业纳戏皆O(shè)置有防護罩，該防護罩的位于石英觀測窗口視場范圍的部分開設(shè)有槽。坑室提供安裝助降系統(tǒng)的連接基座，將整個攝像裝置安裝在坑室內(nèi)，電源線及通訊光纖從地下弓I入坑室內(nèi)與攝像裝置連接。
監(jiān)控記錄設(shè)備則安裝在總控制臺預(yù)設(shè)的機柜內(nèi)，主要由智能視頻處理單元、管理計算機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)終端、接收光端機等組成。接收光端機與發(fā)送光端機配對；智能視頻處理單元主要由處理器芯片和采集處理板卡組成；管理計算機由工控機和RS422串口卡組成；網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)終端通過采集壓縮板卡實現(xiàn)視頻壓縮、存儲，組播功能。
當(dāng)飛行器進(jìn)入視場后攝像裝置工作，提供飛機近著陸過程圖像，可以根據(jù)要求控制旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡轉(zhuǎn)動，改變光軸與地平面的夾角。圖像實時接入指揮大廳后，可以實時傳輸給飛行員，來修正飛機著陸姿態(tài)。
在總控制臺的顯示屏上，標(biāo)識有理想下滑道的位置；根據(jù)視頻圖像識別飛機偏離理想下滑道的偏移量。
應(yīng)用本發(fā)明，可以達(dá)到的系統(tǒng)指標(biāo)如下
1)監(jiān)視距離5km(大氣能見度不低于8km)；
2)監(jiān)視視場水平視場7° ；
垂直視場5° ；
3)攝像機清晰度彡450電視線(水平)；
4)視頻壓縮格式MPEG_4 ；
5)圖像分辨率720X576 ；
6)數(shù)據(jù)存儲總?cè)萘?00GB ；
7)視頻信號制式PAL制全電視信號；
8)顯示速率25巾貞/秒；
9)目標(biāo)測角精度視場。
權(quán)利要求
1.一種輔助飛行器助降方法，是在飛行器跑道遠(yuǎn)端或預(yù)定下滑道的中線位置安裝拍攝監(jiān)視視角連續(xù)可調(diào)的攝像裝置，進(jìn)行以下操作1)當(dāng)飛行器進(jìn)入視場后，總控制臺發(fā)出指令，控制所述攝像裝置調(diào)整拍攝視角，獲得飛行器近著陸實時圖像；2)將所述實時圖像傳送至總控制臺，得出飛行器偏離理想下滑道的偏移量；3)將得出的偏移量無線傳送至飛行器，飛行器根據(jù)該偏移量修正飛機著陸姿態(tài)；或根據(jù)該偏移量由總控制臺指示飛行員操作，以修正飛機著陸姿態(tài)；4)總控制臺控制調(diào)整所述攝像裝置拍攝視角，繼續(xù)跟蹤拍攝飛行器近著陸實時圖像， 再次進(jìn)行步驟2、、3)，直至飛行器安全著陸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助飛行器助降方法，其特征在于所述攝像裝置設(shè)置于預(yù)定下滑道的中線位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輔助飛行器助降方法，其特征在于在預(yù)定下滑道的中線位置設(shè)置有用以安裝所述攝像裝置的坑室，坑室的上方設(shè)置有防護罩，該防護罩的位于攝像裝置視場范圍的部分開設(shè)有槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輔助飛行器助降方法，其特征在于所述攝像裝置包括沿光路依次設(shè)置的固定反射鏡、濾光片、旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡、光學(xué)鏡頭和CCD攝像機，其中，除旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡外，其他各組件均與坑室剛性固定連接；自固定反射鏡至旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡的光路的光軸為垂直方向，自旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡至CCD攝像機的光路的光軸為水平方向；固定反射鏡的上端高出地面不超過20mm，旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡由工業(yè)控制計算機控制轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助飛行器助降方法，其特征在于所述總控制臺的顯示屏以仿真圖形式標(biāo)識理想下滑道的位置，步驟2、是將采集的實時圖像與該理想下滑道的位置進(jìn)行比較，得出所述偏移量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助飛行器助降方法，其特征在于總控制臺記錄有理想下滑姿態(tài)的飛行器的特征點軌跡，步驟幻中，總控制臺對采集的實時圖像進(jìn)行特征點提取分析，并與理想下飛行器的特征點軌跡比較得出飛行器偏離理想下滑道的偏移量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輔助飛機著陸的助降方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以客觀準(zhǔn)確地控制飛機著陸的技術(shù)問題。該方法是在飛行器跑道遠(yuǎn)端或預(yù)定下滑道的中線位置安裝拍攝監(jiān)視視角連續(xù)可調(diào)的攝像裝置，當(dāng)飛行器進(jìn)入視場后攝像裝置工作，提供飛機近著陸過程圖像，可以根據(jù)要求控制旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡轉(zhuǎn)動，改變光軸與地平面的夾角。圖像實時接入指揮大廳后，可以實時傳輸給飛行員，來修正飛機著陸姿態(tài)。本發(fā)明可使飛行員獲取實時飛行路線與理想下滑道的情況，及時修正飛行器著陸前的姿態(tài)實現(xiàn)飛機平穩(wěn)安全的降落。
文檔編號B64D45/08GK102514718SQ20111039327
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者唐利孬, 張建, 曹劍中, 楊洪濤, 范哲源, 閆阿奇, 陳衛(wèi)寧 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所