專利名稱：傘降數(shù)字化避障語音引導設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傘降數(shù)字化避障語音引導設(shè)備，適用于以語音方式引導傘降人員有效規(guī)避地面危險區(qū)和障礙，確保跳傘人員安全、準確著陸。
背景技術(shù)：
目前，傘降人員跳傘時，主要依靠之前對著陸區(qū)域地圖資料的分析判斷和在降落過程中對地面的目視判別，當降落區(qū)域處于復雜地形地貌帶、城鎮(zhèn)高大建筑群、電力通訊線和公路鐵路運輸帶、油庫工廠等設(shè)施區(qū)，遭遇云、霧、夜間等復雜氣象環(huán)境下，以及著陸區(qū)突現(xiàn)地形地貌改變和出現(xiàn)臨時障礙等，都將對跳傘人員的安全著陸構(gòu)成極大危害，并造成傷亡，非戰(zhàn)斗減員嚴重影響著傘降任務的完成。傘降語音引導設(shè)備是實現(xiàn)空降技術(shù)數(shù)字化，達到安全、準確著陸目的的主要環(huán)節(jié)， 現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)應用于空降領(lǐng)域，將使長期以來的傳統(tǒng)空降作業(yè)得到根本改觀。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)現(xiàn)代傘降作業(yè)的安全、準確要求，本發(fā)明提供了一種傘降避障語音引導設(shè)備，以數(shù)字技術(shù)和語音形式動態(tài)引導跳傘人員操作傘具有效規(guī)避地面危險區(qū)和障礙準確著陸。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是設(shè)備包括地面預定坐標設(shè)置和數(shù)據(jù)導出裝置、避障語音引導設(shè)備、地面跟蹤匯總裝置；通過地面預定坐標設(shè)置和數(shù)據(jù)導出裝置將預定降落坐標數(shù)據(jù)導入避障語音引導設(shè)備，在降落過程中，避障語音引導設(shè)備通過信號采集裝置、電腦控制模塊、避障標識模塊、控制信號轉(zhuǎn)換模塊、信號放大器、語音引導模塊和坐標信號發(fā)射器形成閉環(huán)的柔性負反饋控制語音引導避障降落系統(tǒng)；避障語音引導設(shè)備在降落過程中和 著陸后，由地面跟蹤匯總裝置接收坐標信號發(fā)射器發(fā)出的實時坐標數(shù)據(jù)信號進行跟蹤和反饋；信號采集裝置對降落高度差及與預設(shè)定坐標的方位差和距離差計算發(fā)出負反饋控制信號，信號轉(zhuǎn)換模塊將控制信號轉(zhuǎn)換為語音信號、經(jīng)信號放大部件和耳機以語音方式引導傘降人員操縱傘具避障并在預設(shè)定點著陸，著陸后位置信號裝置發(fā)射降落坐標數(shù)據(jù)，地面跟蹤匯總裝置采集傘降人員著陸信息，當先期著陸人員發(fā)現(xiàn)著陸場發(fā)生地形地貌改變或出現(xiàn)臨時障礙時，即時開啟避障標識模塊，模塊自動發(fā)出規(guī)避危險區(qū)的避障信號。其中地面預定坐標設(shè)置和數(shù)據(jù)導出裝置包括地理信息系統(tǒng)與著陸場選擇安全評估系統(tǒng)、多個集群著陸點的坐標數(shù)據(jù)設(shè)定、數(shù)據(jù)檢驗與數(shù)據(jù)總線順序?qū)С霾考?。避障語音引導設(shè)備包括信號采集裝置包括測高部件和地理信息系統(tǒng)，對高度數(shù)據(jù)、二維坐標數(shù)據(jù)動態(tài)進行采集，并實時輸出到電腦控制模塊；電腦控制模塊包括冷、熱啟動部件、動態(tài)監(jiān)測高度和下降速度運算部件、地理信息系統(tǒng)查詢與二維坐標數(shù)據(jù)計算部件、與已設(shè)定著陸點的距離差和方位角差數(shù)據(jù)進行比較計算產(chǎn)生距離、方位、高度和下降速度的負反饋控制信號送下一級信號轉(zhuǎn)換的部件、著陸判斷和發(fā)送著陸坐標信號控制部件、采集判斷發(fā)射臨時障礙點警示坐標數(shù)據(jù)和接收臨時障礙點警示坐標數(shù)據(jù)并優(yōu)先放大輸送到語音引導裝置的計算部件；控制信號轉(zhuǎn)換模塊包括信號轉(zhuǎn)換模塊接收到高度差、距離差、方位角差和下降速度四項控制信號，將四項控制信號轉(zhuǎn)換成為引導傘降人員操作傘具的語音數(shù)字信號，送下一級信號放大器；信號放大器是將語音數(shù)字信號輸出到信號放大器后進行信號放大，再送下一級的語音引導裝置；語音引導裝置包括藍牙發(fā)射和藍牙耳機接收兩個部件，以語音的聲音信號引導傘降人員；坐標信號發(fā)射器包括接收電腦控制模塊發(fā)送的已著陸控制信號和自動激活并發(fā)射加密的位置坐標數(shù)據(jù)信號部件；避障標識模塊包括發(fā)射坐標點警示坐標數(shù)據(jù)部件、接收警示坐標數(shù)據(jù)部件，接收警示坐標數(shù)據(jù)部件中包括組合警示語言信號部件，優(yōu)先將組合好的警示語言送下一級的語音信號放大器，當打開避障標識開關(guān)后，避障標識模塊中的發(fā)射坐標點警示坐標數(shù)據(jù)部件啟動，通過電腦控制模塊的地理信息系統(tǒng)，查詢到當前所處降落點坐標位置數(shù)據(jù)，優(yōu)先發(fā)射出該警示坐標數(shù)據(jù)，發(fā)射范圍大于5000米；接收警示坐標數(shù)據(jù)部件無需處在打開開關(guān)的狀態(tài)下，一旦接收到警示坐標數(shù)據(jù)后，即組合坐標數(shù)據(jù)和警示語言信號，優(yōu)先發(fā)送到下一級的語音信號放大器和語音引導裝置。

地面跟蹤匯總裝置包括接收著陸信號部件、匯總統(tǒng)計部件和動態(tài)跟蹤著陸信號部件，以及組織著陸后的地面行動指揮系統(tǒng)。實現(xiàn)自動避障語音引導的控制過程地面設(shè)置并導入安全著陸點坐標數(shù)據(jù)一升空后打開冷啟動開關(guān)一跳傘一檢測下降速度并熱啟動全部系統(tǒng)一信號采集裝置確定二維坐標、高度數(shù)據(jù)一數(shù)據(jù)送電腦控制模塊、與預置數(shù)據(jù)進行對比運算、確定與預置數(shù)據(jù)的距離和方位角差并計算下降速度、查找危險區(qū)域和障礙一危險區(qū)域和障礙信號、方位角與距離差數(shù)據(jù)、高度和下降速度數(shù)據(jù)送入控制信號轉(zhuǎn)換裝置、轉(zhuǎn)換并組合成語音信號一信號放大器將語音信號放大一語音信號通過藍牙發(fā)射傳輸?shù)蕉鷻C一當下降速度=0時，該坐標點即為著陸坐標點，發(fā)射坐標數(shù)據(jù)一接收地面跟蹤匯總裝置下達的新的行動指令，當下降速度古0時，控制信號循環(huán)回到電腦控制模塊，重復控制過程。當打開避障標識開關(guān)，即自動發(fā)射該點座標數(shù)據(jù)的警示信號，避障標識模塊接收到警示坐標數(shù)據(jù)信號后，或先期傘降人員對突現(xiàn)的臨時障礙做出標識，后續(xù)傘降人員實施規(guī)避危險區(qū)一構(gòu)成空降作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是通過對降落區(qū)域安全著陸點的預先設(shè)置，以語音形式自動引導空降人員操控傘具，規(guī)避著陸區(qū)危險帶和障礙，實現(xiàn)了無準備期的快速出動執(zhí)行任務，實現(xiàn)復雜地形地貌與城市區(qū)域的安全、準確著陸，特別是在云、霧等氣象環(huán)境與夜間條件下的安全準確著陸，實現(xiàn)減小傘降著陸點散布、快速收攏與集結(jié)，有效提高作戰(zhàn)效率；實現(xiàn)各個空降高度的安全傘降，實現(xiàn)快速和低成本安全著陸，保障跳傘人員生命安全和空降任務的準確完成。
本語音引導設(shè)備吸取 了汶川地震時傘降行動中的經(jīng)驗教訓，對著陸場突現(xiàn)地形地貌改變和臨時障礙專門設(shè)計了警示后續(xù)傘降人員實施規(guī)避標識區(qū)域的功能。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為降落傘應用示意圖；圖3為傘降避障語音引導設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)圖；圖4為傘降避障語音引導設(shè)備控制流程圖；圖5為電腦控制流程框圖。圖中1、主傘衣2、傘繩，3、操縱控制繩，4、避障語音引導設(shè)備，5、傘降人員，6、傘降避障語音引導設(shè)備，7、數(shù)據(jù)導入接口，8、冷啟動開關(guān)，9、避障標識開關(guān)。
具體實施例方式如圖2所示，全部控制裝置包括主傘衣I、傘繩2、操縱繩3、避障語音引導設(shè)備4、傘降人員5 ;圖3所示，傘降避障語音引導設(shè)備6、數(shù)據(jù)導入接口 7、冷啟動開關(guān)8、避障標識開關(guān)9。(I)跳傘前的地面準備，通過地面預定坐標設(shè)置和數(shù)據(jù)導出裝置，將計劃空降著陸點的座標數(shù)據(jù)導入全體傘降人員各自配備的語音引導設(shè)備。(2)傘降人員5登機后，在跳傘前15分鐘打開語音引導設(shè)備的冷啟動開關(guān)8。(3)跳傘后，根據(jù)下降速度自動熱啟動激活引導設(shè)備各功能模塊，快速查詢地理信息系統(tǒng)并確定空中三維坐標位置。(4)查找下降途經(jīng)路徑前方的危險區(qū)域和障礙，計算與預定著陸點坐標位置的方位角差、距離差、高度與下降速度。(5)計算降落傘下降的負反饋調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)送到下一級。(6)將危險區(qū)域和障礙與距離差、方位角差數(shù)據(jù)信號組合并轉(zhuǎn)換為語音信號。(7)將語音信號放大。(8)語音信號通過藍牙和耳機傳導給空降人員，引導進行傘具操縱，有效規(guī)避地面危險區(qū)和障礙，實現(xiàn)快速、準確和低成本的安全著陸。(9)自動確認人員著陸并報告著陸位置座標數(shù)據(jù)。(10)執(zhí)行空降作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)組織的任務。(11)當發(fā)現(xiàn)著陸區(qū)地形地貌有改變或出現(xiàn)臨時障礙，打開避障標識開關(guān)9，語音引導設(shè)備自動發(fā)射突現(xiàn)危險區(qū)或臨時障礙的警示坐標數(shù)據(jù)，避障標識模塊接收到警示坐標數(shù)據(jù)后，自動組合為警示語言，優(yōu)先發(fā)送到語音引導裝置發(fā)出警示語言，引導后續(xù)傘降人員安全著陸。
權(quán)利要求
1.一種傘降數(shù)字化避障語音引導設(shè)備，其特征在于設(shè)備包括地面預定坐標設(shè)置和數(shù)據(jù)導出裝置、避障語音引導設(shè)備(4)、地面跟蹤匯總裝置；通過地面預定坐標設(shè)置和數(shù)據(jù)導出裝置將預定降落坐標數(shù)據(jù)導入避障語音引導設(shè)備(4)，在降落過程中，避障語音引導設(shè)備(4)通過信號采集裝置、電腦控制模塊、避障標識模塊、控制信號轉(zhuǎn)換模塊、信號放大器、語音引導模塊和坐標信號發(fā)射器形成閉環(huán)的柔性負反饋控制語音引導避障降落系統(tǒng)；避障語音引導設(shè)備(4)在降落過程中和著陸后，由地面跟蹤匯總裝置接收坐標信號發(fā)射器發(fā)出的實時坐標數(shù)據(jù)信號進行跟蹤和反饋；信號采集裝置對降落高度差及與預設(shè)定坐標的方位差和距離差計算發(fā)出負反饋控制信號，信號轉(zhuǎn)換模塊將控制信號轉(zhuǎn)換為語音信號、經(jīng)信號放大器和耳機以語音方式引導傘降人員(5)操縱傘具避障并在預設(shè)定點著陸，著陸后坐標位置信號發(fā)射器發(fā)射降落坐標數(shù)據(jù)，地面跟蹤匯總裝置采集傘降人員著陸信息，當先期著陸人員發(fā)現(xiàn)著陸場發(fā)生地形地貌改變或出現(xiàn)臨時障礙時，即時開啟避障標識模塊，模塊自動發(fā)出規(guī)避危險區(qū)的避障信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傘降數(shù)字化避障語音引導設(shè)備，其特征在于所述的避障語音引導設(shè)備(4)具冷啟動和自動熱啟動。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傘降數(shù)字化避障語音引導設(shè)備，其特征在于開啟避障標識開關(guān)(9)，模塊查詢該點坐標數(shù)據(jù)，以無線方式發(fā)射大于5000m半徑的避險警示信號數(shù)據(jù)；當避障標識模塊接收到警示信號數(shù)據(jù)，自動組合轉(zhuǎn)換為警示語言，經(jīng)信號放大器和藍牙與耳機，以語言形式引導傘降人員(5)及時作規(guī)避操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傘降數(shù)字化避障語音引導設(shè)備，引導設(shè)備包括地面預定坐標設(shè)置和導出裝置、冷啟動和自動熱啟動部件、高度和方位與距離信號采集裝置、電腦控制模塊、信號采集裝置對降落高度差及與預設(shè)定坐標的方位差和距離差計算發(fā)出負反饋控制信號，信號轉(zhuǎn)換模塊將控制信號轉(zhuǎn)換為語音信號、經(jīng)信號放大部件和耳機以語音方式引導傘降人員操縱傘具避障并在預設(shè)定點著陸，著陸后位置信號裝置發(fā)射降落坐標數(shù)據(jù)，地面跟蹤匯總裝置采集傘降人員著陸信息，當先期著陸人員發(fā)現(xiàn)著陸場發(fā)生地形地貌改變或出現(xiàn)臨時障礙時，即時開啟避障標識模塊，模塊自動發(fā)出規(guī)避危險區(qū)的避障信號，引導后續(xù)傘降人員做出規(guī)避；適用于傘降人員在復雜地形地貌區(qū)、云、霧、夜間氣象條件下規(guī)避危險和障礙，安全、準確遂行空降任務。
文檔編號G05D1/10GK102749925SQ201210058410
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者張振林, 張璞 申請人:張振林, 張璞