基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)方法以及裝置。該方法包括：A.根據(jù)飛機(jī)剩余能量ΔEA和飛機(jī)當(dāng)前能量EA，計(jì)算風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)的修正系數(shù)γ；B.根據(jù)所述風(fēng)強(qiáng)度因子的所述修正系數(shù)γ，將所述風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)修正為γ·f(t)；C.根據(jù)經(jīng)修正的風(fēng)強(qiáng)度因子γ·f(t)，計(jì)算平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度；以及D.基于所述平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度，判斷風(fēng)切變告警信號(hào)。該裝置包括風(fēng)切變探測(cè)裝置和風(fēng)切變探測(cè)監(jiān)控裝置?；诒景l(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合了風(fēng)切變強(qiáng)度計(jì)算方法和飛機(jī)最大可用能量管理方法，有效地降低了低空風(fēng)切變危險(xiǎn)飛行條件探測(cè)的誤警率和虛警率，從而避免飛行員錯(cuò)誤執(zhí)行風(fēng)切變規(guī)避導(dǎo)引操作，提高了飛行安全性和經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 危險(xiǎn)風(fēng)切變飛行條件的準(zhǔn)確探測(cè)是保障民用飛機(jī)飛行安全的關(guān)鍵技術(shù)，目前，用 于風(fēng)切變探測(cè)的方法主要有兩種：
[0003] 第一種是以多普勒氣象雷達(dá)、激光雷達(dá)、紅外探測(cè)為核心的預(yù)測(cè)式風(fēng)切變探測(cè)方 法，其使用電磁波或光學(xué)方法探測(cè)飛機(jī)前方數(shù)公里以內(nèi)的危險(xiǎn)風(fēng)場(chǎng)，并給出告警信息。這種 方法的缺點(diǎn)至少包括：由于低空風(fēng)切變持續(xù)時(shí)間較短，再加上遠(yuǎn)程探測(cè)精確度的局限性，導(dǎo) 致預(yù)測(cè)式風(fēng)切變探測(cè)的虛警率（例如，不必要的告警）和誤警率（例如，危險(xiǎn)風(fēng)切變條件卻 沒有告警）都較高。如果飛機(jī)前方空氣干燥純凈，則會(huì)不利于電磁波或光波探測(cè)，導(dǎo)致探測(cè) 效果變差。
[0004] 第二種是當(dāng)飛機(jī)已經(jīng)處于風(fēng)切變風(fēng)場(chǎng)之中，通過機(jī)載傳感器的空速、攻角、側(cè)滑 角、姿態(tài)角、高度等信息，利用飛機(jī)飛行狀態(tài)的改變程度來判斷風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度是否超過告警閾值 的方法。這種方法的探測(cè)準(zhǔn)確度較高，缺點(diǎn)是在危險(xiǎn)風(fēng)切變條件下如果未能及時(shí)告警，飛行 員將不能及時(shí)處理就有可能引發(fā)災(zāi)難性后果。
[0005] 設(shè)計(jì)一種有效地降低風(fēng)切變告警虛警和誤警率的方法將是非常有益的。
[0006] 本發(fā)明的基本原理采用第二種方法，但在風(fēng)切變告警條件的判斷過程中，結(jié)合飛 機(jī)自身特性，綜合運(yùn)用飛機(jī)可用能量給出告警。經(jīng)過模擬器調(diào)參后，本發(fā)明有效地降低風(fēng)切 變告警虛警和誤警率，從而避免飛行員錯(cuò)誤執(zhí)行風(fēng)切變規(guī)避導(dǎo)引操作，提高飛行安全性和 經(jīng)濟(jì)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 基于上述考慮，本發(fā)明提供了一種基于飛機(jī)最大可用能量管理作為告警閾值計(jì)算 的算法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用于反應(yīng)式風(fēng)切變探測(cè)與告警系統(tǒng)中，可以滿足飛機(jī)對(duì)低空風(fēng)切變飛 行環(huán)境的探測(cè)和告警功能需求，又可方便地根據(jù)飛機(jī)能量特性，有效降低風(fēng)切變誤警和虛 警率。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)方法，該方法 包括：A.根據(jù)飛機(jī)剩余能量AEa和飛機(jī)當(dāng)前能量Ea，計(jì)算風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)的修正系數(shù)Y; B.根據(jù)所述風(fēng)強(qiáng)度因子的所述修正系數(shù)Y，將所述風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)修正為Y*f(t);C.根 據(jù)經(jīng)修正的風(fēng)強(qiáng)度因子Y*f(t)，計(jì)算平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度；以及D.基于所述平均風(fēng)場(chǎng)積分 強(qiáng)度，判斷風(fēng)切變告警信號(hào)。
[0009] 有利地，該方法還包括根據(jù)飛機(jī)空速、攻角、側(cè)滑角、姿態(tài)角和運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算所述 風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)。
[0010] 有利地，該方法還包括根據(jù)飛機(jī)動(dòng)能E,.和飛機(jī)勢(shì)能E"計(jì)算所述飛機(jī)當(dāng)前能量Ea。
[0011] 有利地，所述飛機(jī)當(dāng)前能量Ea根據(jù)

【權(quán)利要求】
1. 一種基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)方法，所述方法包括： A. 根據(jù)飛機(jī)剩余能量AEa和飛機(jī)當(dāng)前能量Ea，計(jì)算風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)的修正系數(shù)γ ; B. 根據(jù)所述風(fēng)強(qiáng)度因子的所述修正系數(shù)Y，將所述風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)修正為γ *f(t); C. 根據(jù)經(jīng)修正的風(fēng)強(qiáng)度因子Y *f(t)，計(jì)算平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度；以及 D. 基于所述平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度，判斷風(fēng)切變告警信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)飛機(jī)空速、攻角、側(cè)滑角、姿態(tài) 角和運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算所述風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)飛機(jī)動(dòng)能Ek和飛機(jī)勢(shì)能Ep計(jì) 算所述飛機(jī)當(dāng)前能量E a。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述飛機(jī)當(dāng)前能量Ea根據(jù)Ea = mg(h-DH) + (l/2)mV2計(jì)算得到，其中m代表飛機(jī)質(zhì)量，h代表飛機(jī)所在高度，DH代表決斷高 度，V代表飛機(jī)速度，g代表重力常數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)飛機(jī)剩余推力Fy飛機(jī)所在高 度h，決斷高度DH和安全系數(shù)k計(jì)算所述飛機(jī)剩余能量Λ Ea。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述飛機(jī)剩余能量AEa根據(jù)AEa = Ft Jh-DH)/k計(jì)算得到。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正系數(shù)Y根據(jù)（1+ΕΑ/ΛΕΑ)計(jì)算 得到。
8. -種基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)裝置，所述探測(cè)裝置包括： 修正系數(shù)計(jì)算單元，其用于根據(jù)飛機(jī)剩余能量△ Ea和飛機(jī)當(dāng)前能量Ea，計(jì)算風(fēng)強(qiáng)度因 子f(t)的修正系數(shù)Y ; 修正單元，其用于根據(jù)所述風(fēng)強(qiáng)度因子的所述修正系數(shù)Y，將所述風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)修 正為 Y · f(t); 計(jì)算單元，其用于根據(jù)經(jīng)修正的風(fēng)強(qiáng)度因子Y *f(t)，計(jì)算平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度；以及 判斷單元，其用于基于所述平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度，判斷并輸出風(fēng)切變告警信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的探測(cè)裝置，其特征在于，還包括 風(fēng)強(qiáng)度因子計(jì)算單元，其用于根據(jù)飛機(jī)空速、攻角、側(cè)滑角、姿態(tài)角和運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算所 述風(fēng)強(qiáng)度因子f(t)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的探測(cè)裝置，其特征在于，所述修正系數(shù)計(jì)算單元還包括當(dāng)前 能量計(jì)算單元，所述當(dāng)前能量計(jì)算單元用于根據(jù)飛機(jī)動(dòng)能E k和飛機(jī)勢(shì)能Ep計(jì)算所述飛機(jī)當(dāng) 前能量Ea。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的探測(cè)裝置，其特征在于，所述修正系數(shù)計(jì)算單元還包括剩余 能量計(jì)算單元，所述剩余能量計(jì)算單元其用于根據(jù)飛機(jī)剩余推力Fp飛機(jī)所在高度h，決斷 高度DH和安全系數(shù)k計(jì)算所述飛機(jī)剩余能量Λ Ea。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的探測(cè)裝置，其特征在于，所述修正系數(shù)γ根據(jù)（1+Εα/Λ Ea) 計(jì)算得到。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8-12中所述的任一探測(cè)裝置，其特征在于，還包括監(jiān)控單元，其用于 當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)切變探測(cè)監(jiān)控裝置的使能信號(hào)異常時(shí)，停止輸出所述風(fēng)切變告警信號(hào)，并激活故 障告警。
14. 一種基于能量管理的風(fēng)切變探測(cè)監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置包括： 第二修正系數(shù)計(jì)算單元，其用于根據(jù)飛機(jī)第二剩余能量ΔΕ' A和飛機(jī)第二當(dāng)前能量 E' a計(jì)算第二風(fēng)強(qiáng)度因子(t)的第二修正系數(shù)Y'; 第二修正單元，其用于根據(jù)所述第二風(fēng)強(qiáng)度因子的所述第二修正系數(shù)，將所述第 二風(fēng)強(qiáng)度因子f'⑴修正為Y' ·Γ⑴； 第二計(jì)算單元，其用于根據(jù)經(jīng)修正的風(fēng)強(qiáng)度因子Y' (t)，計(jì)算第二平均風(fēng)場(chǎng)積 分強(qiáng)度； 第二判斷單元，其用于基于所述第二平均風(fēng)場(chǎng)積分強(qiáng)度，判斷第二風(fēng)切變告警信號(hào)；以 及 第二監(jiān)控單元，其用于監(jiān)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常現(xiàn)象的時(shí)間是否超過預(yù)定義時(shí)間閾 值，如果所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的時(shí)間超過所述預(yù)定義時(shí)間閾值，切斷風(fēng)切變探測(cè) 裝置的輸出，并激活故障告警，所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)來自于風(fēng)切邊探測(cè)裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括 第二風(fēng)強(qiáng)度因子計(jì)算單元，其用于根據(jù)飛機(jī)空速、攻角、側(cè)滑角、姿態(tài)角和運(yùn)動(dòng)速度計(jì) 算所述第二風(fēng)強(qiáng)度因子Γ (t)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述第二修正系數(shù)計(jì)算單元還包 括第二當(dāng)前能量計(jì)算單元，所述第二當(dāng)前能量計(jì)算單元用于根據(jù)飛機(jī)動(dòng)能E' κ和飛機(jī)勢(shì)能 E' ρ計(jì)算所述第二飛機(jī)當(dāng)前能量E' Α。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述第二修正系數(shù)計(jì)算單元還包 括第二剩余能量計(jì)算單元，所述第二剩余能量計(jì)算單元其用于根據(jù)飛機(jī)剩余推力F' P飛 機(jī)所在高度h，決斷高度DH和安全系數(shù)k計(jì)算所述第二飛機(jī)剩余能量Λ E' Α。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的監(jiān)控裝置，其特征在于，所述第二修正系數(shù)γ '根據(jù) (1+Ε，Α/ΛΕ' Α)計(jì)算得到。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104318067SQ201410513931
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】徐宏哲, 張策, 謝夢(mèng)濤, 趙春玲, 嚴(yán)林芳, 張克志, 岳峰, 邵慧, 吳訊, 張兆亮 申請(qǐng)人:中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院