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。     

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。     

基于地形辅助导航的直升机近地告警方法

提出了一种利用地形辅助导航精确获取位置信息的直升机低空飞行告警方法,该方法通过地形辅助 导航修正惯导系统误差,然后利用直升机飞行动力学模型预测逃逸轨迹并生成告警边界,最终实现直升机近地 告警。仿真测试结果表明,本文采用的地形辅助导航方法能够有效修正惯导误差,基于此实现的直升机近地告 警方法能够有效提高直升机飞行的安全性。     

基于多传感器信息融合的直升机城市内障碍物主动探测方法

为了解决直升机前视告警系统在城市内告警成功率较低，对前视方向感知能力不足问题，提出一种基于多传感器信息融合的直升机城市内障碍物主动探测方法，以提高直升机前视告警的有效性。首先，研究了基于雷达与视觉信息融合的检测及跟踪方法，得到障碍物自身尺寸及经纬度数据信息。其次，提出一种障碍物数据处理方法，筛选障碍物数据并将其更新入机载地形高程数据库中。最后，基于三维仿真平台，结合典型算例进行仿真研究。结果表明：该方法能够对前视方向上的城市地形进行有效探测并准确更新，可用于保障直升机城市内飞行安全。     

地形感知与告警系统测试平台设计

地形感知与告警系统(TAWS)是航空安全的重要保障,能对危险地形进行预警,并有效避免可控飞行撞地(CFIT)事故[1]。本文设计了一种基于以太网UDP通讯协议的分布式TAWS性能地面测试平台,开发了飞行激励器模块、测试场景编辑模块以及总控和数据分析模块。通过全数字环境(模拟飞机真实飞行状况)进行近地告警系统的性能测试和分析,达到部分代替试飞的目的,为用户提供一种切实可行的设备性能验证手段。     

提升直升机安全性的地形回避系统

鉴于直升机低空飞行的特点,其可控飞行撞地（CFIT）事故多有发生。本文介绍了专为直升机设计的增强型近地警告系统（EGPWS）,它们能在碰撞危险发生前向飞行员发出告警,从而提升直升机的飞行安全。     

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。     

加强机载交通和地形避撞告警功能提高自治飞行能力

从飞机的安全间隔保障和空中避撞告警，以及飞机的地形避撞和近地警告两个问题的现有手段和正在发展中的某些新概念、新技术出发，说明交通和地形信息资源的开发利用，有助于更好地增强机上信息环境，发挥交通和避撞的告警和显示功能，提高自治飞行（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＦｌｉｇｈｔ）能力；在未来空域环境中过渡到飞机避撞责任由驾驶员和管制员双方分担。重点介绍机载间隔保障系统（ＡＳＡＳ）概念，其所用的广播式自动相关监视（ＡＤＳ－Ｂ）和驾驶舱交通信息显示（ＣＤＴＩ）技术，此外也介绍预测型近地警告和利用地形数据库的仿前视地形复现技术。     

增强型近地警告系统的特性及实现

增强型近地警告系统是预防可控飞行撞地事故的重要手段。形警戒”和“地形显示”2大功能及其实现原理和过程进行了分析。法进行了探讨。通过与GPWS系统的比较，对EGPWS新增的“前视地并对GPWS系统的改进和EGPWS新增功能实现的方     

民用直升机电传飞控系统适航专用条件分析

先进电传飞行控制系统能够在很大程度上提升民用直升机的操纵性与稳定性,但这种新颖设计给安全性的评估带来了巨大挑战。传统的适航条款可能无法完全覆盖电传飞控直升机的设计特征,需要制定相应的专用条件来判断直升机设计是否满足适航要求。本文围绕直升机电传飞控系统结构交联、操纵权限感知、飞行机组告警、飞行包线保护、指令信号完整性五种专用条件,指出专用条件关注的技术内容;说明条款制定的背景和意义,给出现有的符合性方法及验证技术,并提出直升机电传飞控在型号论证和设计过程中的关键技术问题。本文研究可为民用直升机的适航设计与审定提供一定参考。     

一种实用的地形回避/地形跟踪算法

给出了一套地形回避/地形跟踪算法,即动态规划法与线性规划算法,根据即时的飞行任务、地形数据、威胁区信息与天气情况等,可以实时在线地规划出有人驾驶或无人自主控制的飞行器的三维最优飞行轨迹。该算法与软件包在F-16战机的地形回避/地形跟踪系统的升级改造中得到了成功应用。     

基于分形迭代的地形模拟算法研究

三维地形是虚拟自然环境中不可或缺的因素,文中对现有的基于分形迭代的地形生成算法模型进行了分析,对各种构网方式下的地形生成算法的视觉效果、计算效率、fBm特性等进行了分析比较,最后分析了分形地形模拟中产生“折痕”的原因,并通过对现有的地形生成算法进行改进有效地克服了“折痕”问题。     

一种基于Hopfield神经网络的TF／TA航迹规划算法

提出一种基于Hopfield神经网络的无人机地形跟随(TF)/地形回避(TA)迹规划方法.该方法将地研信息反映到算法参数连接权中,利用扩展的Hopfield模型结合无人机约束实现航迹安全、合理的规划.仿真实验证明该方法能获得满意的TF/TA航迹.     

地形跟踪/地形回避飞行器航迹优化

提出了一种新的地形跟踪／地形回避（ＴＦ／ＴＡ）飞行器透迹优化方法,该方法将地形、威胁和障碍综合在一起用特定的地形模型来描述,并通过将地形模型与飞行器运动方程有机结合,使有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题,最后利用极大值原理给出了航迹优化算法,算法生成的航透既能以给定的高度跟踪地形又能自动回避危险和障碍物。     

三维地形的计算机模拟生成技术

三维地形的生成是许多模拟器中的一项关键技术。文中给出了地形基准数据库的基本概念和一般的建立方法,并给出了形成计算机模拟三维地形的统计特性和产生方法。最后通过大量的计算仿真试验,对三维地形在不同地形条件下的变化进行了仿真评估。仿真结果为三维地形技术在实际的模拟器中的应用提供了依据。     

三维地形不变性特征描述及其在地形匹配中的应用

 针对实时地形图与基准地形图之间存在旋转、缩放和平移等相似变换的地形匹配问题,提出一种基于地形不变性特征描述的匹配方法。分析了地形的凹凸特征,根据三维地形表面的局部极值点相对位置分布稳定的特点,采用极值点相对位置归一化表示的方法构造了地形的不变性特征向量,基于二维地形特征向量间的距离比较,实现了适应相似变换的地形匹配。该地形描述与匹配方法不依赖于地形的绝对尺度值,仿真实验表明了方法具有较好的实用性,是解决导航定位中存在缩放变换的地形匹配的有效方法。     

地形冲突回避控制原理的研究

地形冲突是指飞行器与地面之间的相对位置发生矛盾,可能导致可控飞行撞地事故(CFIT)发生的潜在危险现象。在飞机飞行过程中,飞行员瞬间丧失知觉是飞行员自身因素导致飞行事故的一个重要问题,这个问题困扰着所有飞高性能战斗机的空军及其飞行员人员。丧失空间方向感又是一个更为严重的问题,它影响着空军和民航的飞行员人员。为了防止由于自身因素引起的飞行员和飞机的巨大损失,研究自动地形冲突回避系统是必要的。通过对地形冲突回避控制原理三种方案的研究分析表明:一种不需要飞行员涉入,一种需要飞行员涉入,即所谓人在回路之中,一种需要对外发射信号。     

低空突防实时航迹规划计算机方案设计研究

地形跟踪/地形回避、威胁回避(TF/TA2)实时航迹规划计算机是综合TF/TA2低空突防系统的控制核心.系统按照由它产生的最优航迹产生制导指令,并控制飞行器按此最优航迹完成突防任务.本文提出了一种实时航迹规划计算机的设计方案.该方案采用由共享存储器耦合的三个智能模块(即智能总线接口、航迹规划处理机和数据处理机)并行运行的结构,以提高系统的运行速度,满足低空突防对航迹规划计算机的实时性要求.其中,航迹规划处理机和数据处理机的双机互备份降级运行方式提高了系统的可靠性.此外,以闪存为存储介质的内存数据库使系统检索和读取机载数据的速度大大提高,且闪存的非易失性保证了机载数据的可靠性.     

基于舰艇防空的威胁等效虚拟地形问题研究

对载机攻舰过程中可能遭遇的威胁及其机理、评估方法进行了分析,基于舰载雷达发现概率建立了空对舰作战威胁等效虚拟地形环境,为研究对舰攻击载机导引轨迹控制问题提供了基础。     

增强型近地警告系统虚假地形警告原因分析

以空客A320飞机为例，针对增强型近地警告系统出现的虚假地形警告，引入几何高度对解决虚假地形警告的原因进行了分析。