基于地形匹配的直升机低空飞行前视告警方法

为解决直升机低空飞行时的防撞告警问题,提出一种利用地形匹配来修正直升机与地形之间相对位置误差的前视告警方法。首先,利用直升机飞行动力学模型预测逃逸轨迹,在此基础上生成告警边界。然后,将机载地形数据库与雷达探测的高程数据从空域变换到频域,通过基于互功率谱算法的地形匹配方法计算得到直升机与地形的相对位置误差,以获取二者之间的准确相对位置。由于地形匹配效果受地形起伏程度影响,采用地形熵选择匹配区域方法在进行地形匹配前筛除地形起伏较小的匹配区域,以此提高匹配准确度。最后,基于UH-60直升机飞行动力学模型设置了1 000组对照算例进行告警方法仿真测试。仿真结果表明:采用所提告警方法的测试组相比于常规告警方法,虚警率降低约16%,告警成功率提高近30%。说明所提的前视告警方法能够有效实现直升机低空飞行防撞告警。

基于概率的地形感知告警系统前视阈值分析

前视时间阈值设定是设计地形感知告警系统(TAWS)的重要问题。提出一种基于概率统计原理的前视告警时间阈值设置方法并进行仿真实验。首先,通过分析TAWS前视地形告警的实现原理,总结影响前视告警时间阈值设定的三种不确定因素。利用概率统计思想,将事故率、告警率、告警成功率三个性能指标用于TAWS的前视告警性能评估。最后,建立轨迹模型,采用蒙特卡洛法得到性能最优的TAWS前视警戒和警告两阶段的告警时间阈值。仿真结果表明最优前视告警阈值与工程实际上的前视告警时间阈值一致。

前视地形告警算法与告警模式仿真验证研究

前视地形告警功能是近地告警系统中极为重要的一部分,但已有的前视地形告警方法都是通过拟合包线进行告警,这种方式的精确性略有不足。为了提高前视地形告警的准确性,提出了一种简单前视地形告警算法,并搭建了仿真验证平台进行仿真验证。提出了简单前视地形告警算法的工作流程;建立了航迹预测算法、极限拉起点和提前告警时间的计算模型;定义了前视地形告警新的告警子模式;利用Qt设计了一个仿真验证系统。通过仿真验证可知,前视地形告警算法能够及时发出告警,并且根据告警模式的不同用不同的方式警示飞行员,与利用告警包线的方法相比,前视地形告警方法更为精确,并且适用范围广泛。

直升机前视地形告警算法研究

为了更好地利用直升机地形感知与告警系统,减少可控飞行撞地事故的发生,提出了一种适用于直升机地形感知与告警系统的前视地形告警算法。首先介绍了直升机前视地形告警的基本原理,并给出了前视告警包线的设计流程;然后提出了前视告警包线下视边界、前视边界、上视边界和横侧边界的确定方法;最后构建仿真算例进行了仿真验证。仿真结果表明,提出的算法可以在直升机飞行撞地前提前预警。

基于前视地形的极限告警曲线算法研究

针对作战飞机在低空中的可控飞行撞地问题,提出基于前视地形的极限告警曲线算法。该算法建立了飞机运动学模型、地形感知模型、飞行轨迹预测模型和极限告警曲线算法模型。首先,根据地形高程数据,以飞机拉起轨迹与地形的最小间距是否大于最小安全距离作为寻找极限告警点的判断条件,对上述模型进行仿真得到飞机的极限告警曲线。然后,综合考虑地形倾斜角和飞行员承受过载,对曲线进行优化,给出适宜飞行员拉起避障的最优告警曲线。最后,开展了仿真算例验证。研究结果表明,所提算法可依据飞机爬升性能和地形变化给出正确的极限告警曲线和最优告警曲线,当飞机前方有碰撞危险时可成功拉起避障。

地形提示和警告系统研究

地形提示和警告系统(TAWS)能够有效地避免可控撞地事故(CFIT)的发生,极大地提高了民用飞机飞行的安全性。目前,国外对TAWS的研究和应用比较成熟,而国内仍处于起步阶段。结合作者在设计中积累的经验,首先介绍了近地警告系统(GPWS)的功能特点,通过分析GPWS的应用局限性,给出了TAWS系统的发展历程。对TAWS的主要功能和应用进行了深入研究,重点分析了TAWS的前视功能。并在此基础上,给出了TAWS系统在实际应用过程中的优点和尚待解决的问题。最后,提出了适应民航系统未来发展的新一代TAWS系统的发展趋势。

防止人为恶意坠机设计探究

围绕地形提示和警告系统(TAWS)的基本功能,展开探讨了一种基于TAWS基本功能的改进设计用于防止人为恶意坠机事件的发生。