一种直升机训练飞行防撞预警方法

摘要

本发明公开一种直升机训练飞行防撞预警方法，其能对直升机训练飞行航线上的危险障碍物、地形地貌提供预警。该方法基于微型计算机技术、卫星定位技术及实时比对位置的原理，直升机训练飞行前事先建立训练飞行区域地形地貌数据库和障碍物数据库，直升机起飞后通过实时计算、更新直升机当前位置与地形地貌之间的最短距离，以及实时计算、更新直升机与障碍物之间的水平、垂直距离，即可检测直升机是否存在撞山或碰撞障碍物的危险，而后再根据检测结果报警。

主权项

1.一种直升机训练飞行防撞预警方法，其特征在于：该方法基于微型计算机技术、卫星定位技术及实时比对位置的原理，直升机训练飞行前该方法事先建立训练飞行区域地形地貌数据库和障碍物数据库，直升机起飞后该方法通过实时计算、更新直升机当前位置与地形地貌之间的最短距离，以及实时计算、更新直升机与障碍物之间的水平、垂直距离，即可按“预警算法”检测直升机是否存在碰撞障碍物或撞山的危险，并根据检测结果报警；该方法涉及微型计算机(101)、定位模块(102)、数据存储模块(103)、显示模块(104)、报警模块(105)、及通信接口(106)；该方法包括如下循环步骤： (a)直升机训练飞行前按特定的调查方法标记直升机训练飞行区域内的地形地貌和障碍物，而后按“子区域冗余”方式建立地形地貌数据库和障碍物数据库，并将这些数据库存储在数据存储模块(103)； (b)直升机起飞后，定位模块(102)持续提供直升机当前三维位置数据； (c)微型计算机(101)通过串口异步通信取得定位模块实时传送的直升机三维位置数据； (d)微型计算机(101)根据直升机当前位置选择地形地貌数据块和障碍物数据块，而后一方面确定直升机所处的地形环境，并计算直升机当前位置与地形环境之间水平和垂直方向上的最短距离，另一方面计算直升机与选择的障碍物数据块中各障碍物之间的水平距离、垂直距离； (e)微型计算机(101)以直升机当前位置与地形环境之间水平和垂直方向上的最短距离、直升机与步骤(d)选择的障碍物数据块中的各障碍物之间的水平距离和垂直距离为依据，按“预警算法”检测直升机是否存在撞山危险的同时，还检测直升机“瞬时预警空域”是否存在障碍物，而后根据这些检测结果控制报警模块(105)报警；该“瞬时预警空域”是相对直升机当前位置、航向的时变立体空域，其按照危险等级从高到低划分为I到IV号空域，I号空域是半径为R₁、高为2H₁圆柱体区域，II号空域是内径为R₁、外径为R₂、高为2H₂的半圆环柱体区域，III号空域是内径为R₂、外径为R₃、高为2H₃的半圆环柱体区域，IV号空域是内径为R₃、外径为R₄、高为2H₄的半圆环柱体区域，以直升机当前位置为坐标原点、直升机当前航向为y轴，按右手法则建立空间直角坐标系，I到IV号空域为如下空域： I号空域为 II号空域为 III号空域为 IV号空域为 其中R₁＜R₂＜R₃＜R₄，H₁＜H₂＜H₃＜H₄；该“预警算法”包括两个并行的步骤A和步骤B，在步骤A中，若直升机处于地形地貌的上空，则判断直升机当前位置与地形地貌之间的最短距离是否小于预定的安全距离阈值，若直升机当前位置与各地形地貌之间的最短距离小于垂直安全距离阈值则发出地形危险信号，若直升机正处于山谷之间时，则判断直升机当前位置与山谷两侧、谷底之间的最短距离是否小于预定的安全距离阈值，若存在至少一个最短距离小于预定安全距离阈值则发出地形危险信号，在步骤B中，首先根据本次预警计算得到的直升机与各障碍物之间的水平距离和垂直距离检测I号空域是否存在障碍物，若I号空域存在障碍物，则发出一级危险警报，若I号空域不存在障碍物则通过比较前后两次预警处理得到的直升机与各障碍物之间的水平距离判定直升机是否正接近这些障碍物，而后根据本次预警处理得到的直升机和直升机正接近的各障碍物之间的水平距离和垂直距离判定II号空域是否存在障碍物，若II号空域存在障碍物则发出二级危险警报，若II号空域不存在障碍物则通过比较前后两次预警处理得到的直升机与各障碍物之间的水平距离判定直升机是否正接近这些障碍物，而后根据本次预警处理得到的直升机和直升机正接近的各障碍物之间的水平距离和垂直距离判定III号空域是否存在障碍物，若III号空域存在障碍物则发出三级危险警报，若III号空域不存在障碍物则通过比较前后两次预警处理得到的直升机与各障碍物之间的水平距离判定直升机是否正接近这些障碍物，而后根据本次预警处理得到的直升机和直升机正接近的各障碍物之间的水平距离和垂直距离判定IV号空域是否存在障碍物，若IV号空域存在障碍物则发出四级危险警报，若IV号空域不存在障碍物则发出安全信号； (f)显示模块(104)实时显示与更新直升机、障碍物的位置及预警信息； (g)完成以上处理后，微型计算机(101)等待定位模块(102)送来直升机新的位置数据，而后重复进行步骤(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)，直到直升机降落退出预警。