一種直升機前視地形告警方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直升機前視地形告警方法，包括：步驟1，根據(jù)直升機初始運動狀態(tài)及性能數(shù)據(jù)確定改出機動方式，并代入直升機飛行動力學(xué)模型求解直升機正常軌跡和逃逸軌跡；步驟2，獲取直升機前視告警邊界；步驟3，構(gòu)建的前視告警邊界和地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行告警威脅判斷，若前視告警邊界與地形碰撞時，發(fā)出警告。該方法可以對直升機飛行航線上的地形提供防撞告警，提醒飛行員采取必要的機動措施，以避免地形碰撞事故。
【專利說明】
一種直升機前視地形告警方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種直升機技術(shù)，特別是一種直升機前視地形告警方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在航空飛行中，由于缺乏對飛行器周圍地形的感知而發(fā)生墜毀事故的情況被稱為 可控飛行撞地(controlled flight into terrain，CFIT)，可控飛行撞地一直以來都是現(xiàn) 代商用航空飛行事故的主要原因之一。為此，工業(yè)界研究發(fā)明了近地告警系統(tǒng)（ground proximity warning system,GPWS)以減少CFIT事故。經(jīng)過美國聯(lián)邦航空局和國際民航組織 的推廣，目前，幾乎所有的商用噴氣飛機均裝備了GPWS。隨著GPWS的推廣使用，CFIT事故明 顯減少了。
[0003] 然而，CFIT仍然是航空飛行事故的重要原因之一，造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損 失。GPWS在實際使用過程中也暴露出一些問題，存在需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。為了消除GPWS 的不足，克服GPWS的局限性，工業(yè)界在1998年推出了地形感知與告警系統(tǒng)（terrain awareness warning system，TAWS)，即增強型近地告警系統(tǒng)（enhanced ground proximity warning system，EGPWS) JAWS是在GPWS的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其在GPWS的基礎(chǔ)上增加了前 視告警功能。自從1998年工業(yè)界推出TAWS以后，全球每年的CFIT事故進(jìn)一步減少，數(shù)據(jù)顯示 TAWS確實可以有效預(yù)防CFIT事故的發(fā)生。由于TAWS基本上可以覆蓋GPWS的所有功能，目前 GPWS已逐步減少使用，而由TAWS取而代。
[0004] 直升機常飛行于地理環(huán)境復(fù)雜的低空區(qū)域，CFIT也是重要的事故原因。TAWS在固 定翼飛機上的成功使用，使得人們很自然地想到要把TAWS安裝到直升機上，即直升機地形 提不與告警系統(tǒng)（helicopter terrain awareness warning system，HTAWS)，以減少CFIT 事故的發(fā)生。然而，直升機與固定翼飛機在機械結(jié)構(gòu)、機動方式、飛行性能等方面都有著很 大的不同，直接將固定翼飛機上的TAWS安裝在直升機上不但不能有效地提供地形防撞告警 還會帶來虛警率過大等一系列問題。因此需要根據(jù)直升機的飛行特點研究合理有效的 HTAWS告警方法。
[0005] 在此背景下，以美國Honeywell公司為首的航電廠商開始研制應(yīng)用于直升機的 HTAWS告警算法。各航電廠商的HTAWS的算法資料多處于非公開狀態(tài)，只有Honeywell公司公 開了其MKXXI和MKXXII型HTAWS的算法資料。Honeywell公司HTAWS前視告警的工作原理如 下:基于直升機飛行狀態(tài)，在其前進(jìn)方向空間上生成一個虛擬的告警邊界，告警邊界由四個 部分組成，即下視邊界、前視邊界、上視邊界和側(cè)邊界。同時獲取數(shù)據(jù)庫提供的地形數(shù)據(jù)信 息，實時比較告警邊界與周邊地形的空間位置關(guān)系，當(dāng)告警邊界與地形觸碰時即觸發(fā)告警， 告警觸發(fā)時HTAWS同時給出燈光告警和語音告警。然而該算法為了考慮通用性，其告警邊界 設(shè)計較為保守，因此具有虛警率較高的缺點。對于機動能力較強的軍用直升機尤其是武裝 直升機，該算法的告警范圍過大，提前告警時間過長，因而會大大限制直升機性能的發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種直升機前視地形告警方法，該方法可以對直升機飛行 航線上的地形提供防撞告警，提醒飛行員采取必要的機動措施，以避免地形碰撞事故。此 外，該方法還提供地形顯示功能，將至直升機周邊的地形以一定的方式顯示在顯示器上，使 得飛行員對周邊地形有更直觀的了解。
[0007] 本發(fā)明包括以下步驟：
[0008] 1)根據(jù)直升機初始運動狀態(tài)及性能數(shù)據(jù)確定改出機動方式，并代入直升機飛行動 力學(xué)模型求解直升機正常軌跡和逃逸軌跡。直升機飛行過程中以一定頻率實時計算直升機 正常軌跡和逃逸軌跡。正常軌跡為一條直線，從當(dāng)前位置開始，沿著當(dāng)前速度方向向前延伸 即為正常軌跡。逃逸軌跡與直升機所采取的改出機動方式有關(guān)，常見的改出機動方式有兩 種:滾轉(zhuǎn)至水平拉起爬升和直接拉起爬升。滾轉(zhuǎn)至水平拉起爬升指的是直升機首先滾轉(zhuǎn)至 水平再拉起爬升，對應(yīng)的逃逸軌跡稱為垂直改出軌跡(vertical recovery trajectory， VRT);直接拉起爬升指的是直升機以當(dāng)前滾轉(zhuǎn)角拉起爬升，對應(yīng)的逃逸軌跡稱為傾斜改出 軌跡(oblique recovery trajectory，ORT)。本發(fā)明同時計算這兩種逃逸軌跡，將直升機飛 行參數(shù)和機動方式代入直升機飛行動力學(xué)模型分析程序，計算直升機的操縱響應(yīng)，包括直 升機法向加速度響應(yīng)、直升機俯仰角速率響應(yīng)和直升機滾轉(zhuǎn)角速率響應(yīng)。將操縱響應(yīng)代入 直升機運動方程即可以得到直升機的逃逸軌跡。給定不同的機動措施就可以計算得到垂直 改出軌跡和傾斜改出軌跡。
[0009] 2)以步驟1)得到的直升機正常軌跡和逃逸軌跡為基礎(chǔ)確定直升機前視告警邊界。 直升機飛行過程中應(yīng)該在其下方留出一段安全距離，這就是最小安全高度（AH)，直升機正 常飛行應(yīng)不低于這一高度，因此前視告警邊界首先需要確定最小安全高度，然后根據(jù)TSO-194C對提前告警時間的要求確定前視告警邊界的前視距離，直升機運動軌跡(包括正常軌 跡和逃逸軌跡）、最小安全高度和前視距離共同決定了縱向告警邊界。此外，當(dāng)直升機以較 低高度飛越山脊時，為了避免虛警，下視邊界需進(jìn)行額外的邊界剪裁。經(jīng)過邊界剪裁的縱向 邊界即為最終的縱向告警邊界。直升機飛行過程中所處的位置具有一定的橫向不確定性， 因此告警邊界應(yīng)具有一定寬度。前方越遠(yuǎn)處直升機位置不確定性越大，因此前方越遠(yuǎn)處告 警邊界的寬度也應(yīng)該越大。為此，在起始寬度的基礎(chǔ)上，以一定的偏斜角向前延伸即得到前 視告警的側(cè)邊界?？v向告警邊界，側(cè)邊界共同組成了前視告警邊界。前視告警邊界分為內(nèi)外 兩層，分別對應(yīng)不同的緊急情況，內(nèi)層邊界和外層邊界設(shè)計流程完全一致，區(qū)別僅在于確定 前視距離時所對應(yīng)的提前告警時間不一樣，內(nèi)層邊界對應(yīng)的提前告警時間較短，外層告警 邊界對應(yīng)的提前告警時間較長。對于正常軌跡、垂直改出軌跡和傾斜改出軌跡均按照上述 方法進(jìn)行處理，每條軌跡分別對應(yīng)內(nèi)外兩層告警邊界，因此共得到六條告警邊界。
[0010] 3)基于步驟2)構(gòu)建的前視告警邊界和地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行告警威脅判斷。將前視告警 邊界與地形數(shù)據(jù)庫中的地形數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，從而進(jìn)行告警判斷。六條前視告警邊界同 時與地形數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較。三條外邊界（正常軌跡外邊界、垂直改出軌跡外邊界、傾斜改 出軌跡外邊界）同時與地形碰撞時，告警模塊給出警戒告警，告警燈光為黃色，若垂直改出 軌跡遲于傾斜改出軌跡與地形碰撞，告警語音為"滾轉(zhuǎn)拉起"；若傾斜改出軌跡遲于垂直改 出軌跡與地形碰撞，告警語音為"拉起"。三條內(nèi)邊界(正常軌跡內(nèi)邊界、垂直改出內(nèi)邊界、傾 斜改出內(nèi)邊界）同時與地形碰撞時，告警模塊給出警告告警，告警燈光為紅色，若垂直改出 軌跡遲于傾斜改出軌跡與地形碰撞，告警語音為"滾轉(zhuǎn)拉起"；若傾斜改出軌跡遲于垂直改 出軌跡與地形碰撞，告警語音為"拉起"。告警邊界以一定頻率(0.5s)實時更新，告警威脅判 斷也以相應(yīng)頻率(0.5s)實時進(jìn)行。
[0011] 4)基于直升機當(dāng)前位置與地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行地形顯示。多功能顯示器通過串口通信 獲得直升機周邊的地形數(shù)據(jù)信息，并將以直升機為中心的周圍10海里范圍內(nèi)地形顯示在顯 示器上。地形顯示為分層顯示，即不同高度的地形顯示為不同的顏色。障礙物和高壓線用特 殊的符號進(jìn)行表示，并在標(biāo)示在顯示器對應(yīng)位置處。
[0012] 本發(fā)明以直升機逃逸軌跡作為前視告警邊界的基礎(chǔ)，逃逸軌跡是直升機在遇到潛 在的地形威脅時采取機動措施后的運動軌跡，地形與直升機逃逸軌跡觸碰瞬間是直升機能 否逃逸成功的時間臨界點，過早告警將引起虛警，過晚告警將導(dǎo)致告警失敗。因此以逃逸軌 跡為基礎(chǔ)設(shè)計前視告警邊界可以最小化虛警率并最大化告警成功率。仿真計算結(jié)果表明本 發(fā)明的告警方法，告警成功率可以達(dá)到99%，虛警率可以降至5%。
[0013] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0014] 圖1所示為本發(fā)明前視告警邊界設(shè)計流程圖。
[0015] 圖2所示為本發(fā)明前視告警原理圖。
[0016]圖3所示為本發(fā)明實施例直升機正常軌跡、逃逸軌跡的示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明提出的一種前視地形告警方法根據(jù)直升機當(dāng)前飛行狀態(tài)以一定頻率實時 計算直升機的正常軌跡和逃逸軌跡。為了解決直升機地形防撞的難題，本發(fā)明基于高精度 的直升機飛行動力學(xué)模型、地形數(shù)據(jù)庫、衛(wèi)星定位、綜合顯示等技術(shù)提出了一種基于直升機 性能模型的地形防撞告警方法。首先根據(jù)直升機當(dāng)前飛行狀態(tài)以一定頻率實時計算直升機 的正常軌跡和逃逸軌跡，正常軌跡指的是直升機以當(dāng)前飛行狀態(tài)為基礎(chǔ)不采取任何機動措 施繼續(xù)飛行的運動軌跡，逃逸軌跡指的是直升機以當(dāng)前飛行狀態(tài)為基礎(chǔ)采取一定的機動措 施后的運動軌跡。然后以正常軌跡和逃逸軌跡為基礎(chǔ)，考慮安全裕度，數(shù)據(jù)誤差等因素進(jìn)行 適當(dāng)處理得到前視告警邊界。將前視告警邊界與地形數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，若前 視告警邊界與地形碰撞，系統(tǒng)將給出燈光告警和語音告警。同時多功能顯示器通過串口通 信獲得直升機周邊的地形數(shù)據(jù)信息，并將以直升機為中心的周圍10海里范圍內(nèi)地形顯示在 顯示器上。
[0019] 以正常軌跡和逃逸軌跡為基礎(chǔ)，考慮安全裕度，數(shù)據(jù)誤差以及橫向位置不確定性 等因素進(jìn)行適當(dāng)處理得到前視告警邊界。附圖1為本發(fā)明前視告警邊界設(shè)計流程圖。將前視 告警邊界與地形數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，若前視告警邊界與地形碰撞，系統(tǒng)將給出 燈光告警和語音告警。同時多功能顯示器通過串口通信獲得直升機周邊的地形數(shù)據(jù)信息， 并將以直升機為中心的周圍10海里范圍內(nèi)地形顯示在顯示器上。本發(fā)明主要涉及高精度的 直升機飛行動力學(xué)模型、地形數(shù)據(jù)庫、衛(wèi)星定位、綜合顯示等技術(shù)。詳細(xì)的技術(shù)方案包括如 下步驟，如圖4所示。
[0020] 1)根據(jù)直升機初始運動狀態(tài)及性能數(shù)據(jù)確定改出機動方式，并代入直升機飛行動 力學(xué)模型求解直升機正常軌跡和逃逸軌跡。直升機飛行過程中以一定頻率實時計算直升機 正常軌跡（122)和逃逸軌跡（120)。本發(fā)明根據(jù)直升機飛行參數(shù)實時計算正常軌跡、垂直改 出軌跡和傾斜改出軌跡。正常軌跡為一條直線，從當(dāng)前位置開始，根據(jù)提前告警時間（121) 沿著當(dāng)前速度方向向前延伸即為正常軌跡。本發(fā)明同時計算垂直改出軌跡和傾斜改出軌跡 (逃逸軌跡），根據(jù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（105)、航姿系統(tǒng)（106)、全球定位系統(tǒng)（107)和大氣數(shù)據(jù)計 算機（108)中的數(shù)據(jù)信息得到直升機的初始運動狀態(tài)量（I11)。根據(jù)直升機性能計算程序 (109)和直升機廠商提供的直升機性能數(shù)據(jù)（110)得到直升機的經(jīng)濟(jì)速度（113)，根據(jù)直升 機初始飛行速度與經(jīng)濟(jì)速度的關(guān)系確定拉起爬升動作（112)，若直升機初始飛行速度大于 經(jīng)濟(jì)速度，拉起爬升動作為后拉桿加提總距;若直升機初始飛行速度小于經(jīng)濟(jì)速度，拉起爬 升動作為提總距。基于直升機飛行動力學(xué)仿真程序（101)或直升機飛行試驗數(shù)據(jù)（102)可以 得到與直升機初始運動狀態(tài)量(111 )、改出動作（112)相對應(yīng)的逃逸過程俯仰角速率時間歷 程曲線（103)和逃逸過程法向加速度時間歷程曲線（104)。將直升機初始運動狀態(tài)量（I11) 和俯仰角速率時間歷程曲線（103)代入如下的直升機運動方程組：
[0021]
(a)
[0022] 可以得到p、q機體三軸角速度預(yù)測值（114)和機體姿態(tài)角預(yù)測值（115)，結(jié)合法向 加速度時間歷程曲線（104)可以得到機體三軸加速度（116)，經(jīng)過坐標(biāo)變化可以得到地軸系 下三軸的加速度（I 17 )，進(jìn)一步進(jìn)行積分計算可以得到地軸系下三軸速度（118)和地軸系下 三軸位移（119)從而得到直升機的逃逸軌跡（120)。進(jìn)行改出機動操縱時，滾轉(zhuǎn)至水平再拉 起爬升計算得到的逃逸軌跡為垂直改出軌跡;直接拉起爬升計算得到的逃逸軌跡為傾斜改 出軌跡。附圖3為本實施例計算的直升機正常軌跡和逃逸軌跡，包括提前告警時間較短的垂 直改出軌跡(302 )、提前告警時間較長的垂直改出軌跡(304 )、提前告警時間較短的傾斜改 出軌跡（301)、提前告警時間較長的傾斜改出軌跡（303)、提前告警時間較長的正常軌跡 (305)和提前告警時間較短的正常軌跡(306)。
[0023] 2)以步驟1)得到的直升機正常軌跡和逃逸軌跡為基礎(chǔ)確定直升機前視告警邊界。 直升機飛行過程中應(yīng)該在其下方留出一段安全距離，這就是最小安全高度（124)，直升機正 常飛行應(yīng)不低于這一高度，前視告警邊界首先確定最小安全高度，最小安全高度設(shè)為50米 (相當(dāng)于將正常軌跡和逃逸軌跡豎直向下平移50米），起飛或著陸階段為了減少虛警該值應(yīng) 該相應(yīng)減小。因此最小安全高度可以表示為：
[0024]
(b)
[0025]式中，D為直升機距最近跑道距離(單位海里）。根據(jù)TS0-194C的要求，警告告警至 少提前20秒，警戒告警至少提前30秒。根據(jù)這一規(guī)定警告前視距離（123)為直升機以當(dāng)前狀 態(tài)飛行20秒通過的距離，警戒前視距離（123)為直升機以當(dāng)前狀態(tài)飛行30秒通過的距離。正 常軌跡和逃逸軌跡均向前延伸到前視距離處終止。直升機正常軌跡、逃逸軌跡、最小安全高 度和前視距離共同確定了前視縱向告警邊界。
[0026] 當(dāng)直升機以較低高度飛越山脊時，為了避免虛警，前視告警邊界需進(jìn)行額外的邊 界剪裁（126)。在進(jìn)行邊界剪裁時，系統(tǒng)預(yù)設(shè)定一個角度上限值0 SX、一個角度基準(zhǔn)值δ和一個 偏置距離h。剪裁角度可以表示為：
[0027] 0jc=min( γ , θ8Χ)-δ (c)
[0028] 其中γ為直升機航跡傾斜角。邊界剪裁從直升機正下方一定偏置距離h處開始，沿 著剪裁角M勺方向向前延伸直至與原有前視告警邊界相交。經(jīng)過邊界剪裁的縱向邊界即為 最終的縱向告警邊界（125)。
[0029] 直升機飛行過程中所處的位置具有一定的橫向不確定性，因此告警邊界應(yīng)具有一 定寬度。前方越遠(yuǎn)處直升機位置不確定性越大，因此前方越遠(yuǎn)處告警邊界的寬度也應(yīng)該越 大。為此，在起始寬度的基礎(chǔ)上，以一定的偏斜角向前延伸即得到前視告警的側(cè)邊界（127)。 縱向告警邊界（125)，側(cè)邊界（127)共同組成了前視告警邊界（129)。
[0030] 為最大程度的減少直升機在最后著陸階段因高度誤差、地形數(shù)據(jù)庫分辨率及精度 誤差引起的虛警，引入"剪裁高度（128)"這一概念。剪裁高度分為相對于跑道的剪裁高度 H r、相對于直升機的剪裁高度&和絕對剪裁高度Hjc。
[0031] 相對于跑道的剪裁高度是一個固定值，其大小與最近機場跑道的海拔高度有關(guān)， 可具體Hr可以表示為H r = Hre+Hs。其中，Hre為機場跑道海拔;Hs為預(yù)設(shè)定值，典型值為100米。 H a可以表示為Ha = Hae- Δ H-Hb。其中，Hae為直升機瞬時海拔高度；Δ H為地形最小安全高度;Hb 為可調(diào)Γ 旦-&可以表示為：
[0032] <d)
[0033]式中，D為直升機距最近跑道距離。當(dāng)直升機海拔高度小于絕對剪裁高度時，系統(tǒng) 不進(jìn)行任何告警。
[0034] 前視告警邊界分為內(nèi)外兩層，分別對應(yīng)警告告警和警戒告警，內(nèi)層邊界和外層邊 界設(shè)計流程完全一致，區(qū)別僅在于確定前視距離時所對應(yīng)的提前告警時間不一樣，內(nèi)層邊 界對應(yīng)的提前告警時間較短，外層告警邊界對應(yīng)的提前告警時間較長。對于正常軌跡、垂直 改出軌跡和傾斜改出軌跡均按照上述方法進(jìn)行處理，每條軌跡分別對應(yīng)內(nèi)外兩層告警邊 界，因此共得到六條告警邊界。
[0035] 3)基于步驟2)構(gòu)建的前視告警邊界和地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行告警威脅判斷。撞地威脅判 斷模塊(203)基于前視告警邊界（201)和地形數(shù)據(jù)庫（202)進(jìn)行告警判斷。六條前視告警邊 界同時與地形數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較。三條外邊界同時與地形碰撞時，告警模塊給出警戒告警， 告警燈光（205)為黃色，若垂直改出軌跡遲于傾斜改出軌跡與地形碰撞，告警語音（206)為 "滾轉(zhuǎn)拉起"；若傾斜改出軌跡遲于垂直改出軌跡與地形碰撞，告警語音(206)為"拉起"。三 條內(nèi)邊界同時與地形碰撞時，告警模塊給出警告告警，告警燈光(205)為紅色，若垂直改出 軌跡遲于傾斜改出軌跡與地形碰撞，告警語音(206)為"滾轉(zhuǎn)拉起"；若傾斜改出軌跡遲于垂 直改出軌跡與地形碰撞，告警語音(206)為"拉起"。
[0036] 4)基于直升機當(dāng)前位置與地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行地形顯示。多功能顯示器通過串口通信 獲得直升機周邊的地形數(shù)據(jù)信息，并將以直升機為中心的周圍10海里范圍內(nèi)地形顯示在顯 示器上。地形顯示(204)為分層顯示，當(dāng)?shù)匦闻c直升機的相對高度大于150米時，地形顯示為 紅色(50%飽和度），此時地形高度大于直升機飛行高度，直升機存在潛在的撞地危險，飛行 員應(yīng)格外注意。當(dāng)?shù)匦闻c直升機的相對高度介于O至150米之間時，地形顯示為黃色(50%飽 和度），此時地形高度也大于直升機飛行高度。對于其他高度小于直升機飛行高度的地形也 以一定的方式分層顯示，地形相對于直升機高度為-75米一 0時，顯示為黃色(25%飽和度）， 地形相對于直升機高度為-150米一-75米時，顯示為綠色(50%飽和度），地形相對于直升機 高度為-450米一-150米時，顯示為綠色（16%飽和度）當(dāng)?shù)匦闻c直升機相對高度小于-450米 時，地形威脅較小，對于此類地形統(tǒng)一顯示為黑色。
【主權(quán)項】
1. 一種直升機前視地形告警方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1，根據(jù)直升機初始運動狀態(tài)及性能數(shù)據(jù)確定改出機動方式，并代入直升機飛行動 力學(xué)模型求解直升機正常軌跡和逃逸軌跡，所述逃逸軌跡包括垂直改出軌跡和傾斜改出軌 跡； 步驟2，獲取直升機前視告警邊界，所述前視告警邊界包括前視縱向告警邊界和前視橫 向告警邊界，其中前視縱向告警邊界由直升機正常軌跡、逃逸軌跡和設(shè)定的最小安全高度、 前視距離共同確定，前視橫向告警邊界為在設(shè)定的起始寬度的基礎(chǔ)上W-定的偏斜角向前 延伸的邊界;所述前視距離為告警后直升機W當(dāng)前狀態(tài)飛行設(shè)定的時間的距離； 步驟3,構(gòu)建的前視告警邊界和地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行告警威脅判斷，若前視告警邊界與地形 碰撞時，發(fā)出警告。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1的具體過程為： 步驟1.1，獲取直升機的初始運動狀態(tài)量； 步驟1.2,獲取直升機的經(jīng)濟(jì)速度，根據(jù)直升機初始飛行速度與經(jīng)濟(jì)速度的關(guān)系確定改 出動作； 步驟1.3,獲取直升機初始運動狀態(tài)量、改出動作相對應(yīng)的逃逸過程俯仰角速率時間歷 程曲線、滾轉(zhuǎn)角速率時間歷程曲線和逃逸過程法向加速度時間歷程曲線； 步驟1.4,根據(jù)俯仰角速率時間歷程曲線和滾轉(zhuǎn)角速率時間歷程曲線可W獲得繞機體 Ξ軸角速率，將直升機初始運動狀態(tài)量(此處具體指初始姿態(tài)角)和繞機體Ξ軸角速率代入 下式可獲得姿態(tài)角速率預(yù)測值其中，Pi、qi為繞機體X軸和Y軸角速率，為前一時刻姿態(tài)角，4、：捉為姿態(tài) 角速率預(yù)測值，i為時刻索引值； 步驟1.5,姿態(tài)角速率預(yù)測值經(jīng)過積分計算即可得到姿態(tài)角預(yù)測值，進(jìn)一步結(jié)合法向加 速度時間歷程曲線可W得到體軸系下機體Ξ軸加速度； 步驟1.6,將體軸系下機體Ξ軸加速度轉(zhuǎn)化到地軸系下即可得到地軸系下Ξ軸加速度； 步驟1.7，通過積分和迭代計算得到直升機的逃逸軌跡。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述改出動作，對于滾轉(zhuǎn)至水平再拉起爬 升計算得到的逃逸軌跡為垂直改出軌跡;對于直接拉起爬升計算得到的逃逸軌跡為傾斜改 出軌跡。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述軌跡根據(jù)提前告警時間的不同而不 同，軌跡包括提前告警時間較短的垂直改出軌跡、提前告警時間較長的垂直改出軌跡、提前 告警時間較短的傾斜改出軌跡、提前告警時間較長的傾斜改出軌跡、提前告警時間較長的 正常軌跡和提前告警時間較短的正常軌跡。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，起飛或著陸階段，為減少虛警，最小安全高 度設(shè)置為其中B為最小安全高度的最大取值，D為直升機距最近跑道距離，單位為海里。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)直升機W較低高度飛越山脊時，為避免 虛警，對前視縱向告警邊界進(jìn)行剪裁，剪裁角度為e^ = min(丫，θ3χ)-δ，其中0SX為設(shè)定的角 度上限值，S為設(shè)定的角度基準(zhǔn)值，丫為直升機航跡傾斜角，邊界剪裁從直升機正下方一定 偏置距離h處開始，沿著剪裁角的方向向前延伸直至與原有前視告警邊界相交。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，設(shè)定一剪裁高度，當(dāng)直升機海拔高度小 于絕對剪裁高度時，系統(tǒng)不進(jìn)行任何告警，具體包括： (1 )相對于跑道的剪裁高度Hr = Hre+出，Hre為機場跑道海拔;出為預(yù)設(shè)定值； (2) 相對于直升機的剪裁高度Ha = Hae-A H-Hb，Hae為直升機瞬時海拔高度，Δ Η為地形最 小安全高度，化為可調(diào)偏置量； (3) 絕對剪裁高度，0為直升機距最近跑道距，單位海里。
【文檔編號】G08G5/04GK105844972SQ201610349054
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】陸洋, 周成中, 陳廣永, 劉以奮, 許細(xì)策, 衛(wèi)瑞智, 魏序, 劉健
【申請人】南京航空航天大學(xué), 中國航空無線電電子研究所