飛行器告警方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及飛行器告警技術(shù)，尤其涉及一種飛行器告警方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著飛行器性能的提高和地面設(shè)備的投入使用，中國(guó)陸續(xù)開(kāi)通了高原機(jī) 場(chǎng)航線。但是由于高原機(jī)場(chǎng)具有凈空條件差、海拔高、氣候復(fù)雜多變等特點(diǎn)，一直以來(lái)仍然 是飛行安全的大敵。同時(shí)，受地形和地理?xiàng)l件的影響，這些機(jī)場(chǎng)和區(qū)域的傳統(tǒng)陸基導(dǎo)航設(shè)施 投資巨大，維護(hù)成本高，且其導(dǎo)航性能難以滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)行需要。隨著高原機(jī)場(chǎng)的不斷 開(kāi)辟，保障飛行器在高原機(jī)場(chǎng)安全高效飛行的技術(shù)的研宄極為迫切。
[0003] 所需導(dǎo)航性能（Required Navigation Performance，簡(jiǎn)稱RNP)是國(guó)際民航組織提 出的一種新型航空運(yùn)行概念，是利用飛機(jī)自身機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備和全球定位系統(tǒng)引導(dǎo)飛機(jī)起降 的新技術(shù)。它與傳統(tǒng)陸基導(dǎo)航模式下飛行器只能沿著導(dǎo)航臺(tái)進(jìn)行直線飛行不同，RNP將飛 行器先進(jìn)的機(jī)載設(shè)備與衛(wèi)星導(dǎo)航及其他技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而提供更加精確、安全的曲線飛 行方法，是解決高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行困難的重要手段。
[0004] 機(jī)載近地告警系統(tǒng)是一種對(duì)飛行器的預(yù)警系統(tǒng)，其預(yù)測(cè)飛行器的飛行軌跡，并根 據(jù)所預(yù)測(cè)的飛行軌跡以及地形數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行預(yù)警。由于某些原因，飛行器雖然執(zhí)行的是RNP 飛行，但是其所使用的告警系統(tǒng)卻是機(jī)載近地告警系統(tǒng)，這會(huì)產(chǎn)生虛警的問(wèn)題。例如，在高 原機(jī)場(chǎng)執(zhí)行RNP飛行的過(guò)程中，由于山體等復(fù)雜地形較為普遍，機(jī)載近地告警系統(tǒng)可能會(huì) 給飛行員提供一種虛警。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中近地告警系統(tǒng)提供虛警的示意圖，如圖1所示， 當(dāng)飛行器T正處于圖中位置時(shí)，由于近地告警系統(tǒng)是利用飛行當(dāng)前速度等狀態(tài)信息，將飛 行器當(dāng)前位置直接到映射到飛行器未來(lái)位置A，由于A處為障礙物，會(huì)對(duì)飛行器T的安全產(chǎn) 生威脅，因此近地告警系統(tǒng)會(huì)給飛行員提供即將碰撞危險(xiǎn)地形的告警信息，而此時(shí)飛行器 并不會(huì)按照近地告警系統(tǒng)預(yù)測(cè)的直線飛行，而是會(huì)按照航跡1飛行，所以此時(shí)的近地告警 系統(tǒng)提供的是虛警，將給飛行員造成誤導(dǎo)，從而影響飛行器的正常飛行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種飛行器告警方法及裝置，用以解決現(xiàn)有近地告警系統(tǒng)提 供虛警，給飛行員造成誤導(dǎo)，從而影響飛行器正常飛行的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明一方面提供一種飛行器告警方法，包括：
[0007] 獲取所述飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分布；
[0008] 根據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲取所述飛行器的允許航跡范 圍；
[0009] 根據(jù)所述預(yù)測(cè)飛行航跡分布判斷所述飛行器偏離所述允許航跡范圍的概率；
[0010] 若所述概率大于預(yù)設(shè)門限值，則發(fā)出報(bào)警。
[0011] 本發(fā)明另一方面提供一種飛行器告警裝置，包括：
[0012] 航跡分布獲取模塊，用于獲取所述飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分布；
[0013] 允許航跡范圍獲取模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲 取所述飛行器的允許航跡范圍；
[0014] 判斷模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測(cè)飛行航跡分布判斷所述飛行器偏離所述允許航跡范 圍的概率；
[0015] 報(bào)警模塊，若所述概率大于預(yù)設(shè)門限值，則發(fā)出報(bào)警。
[0016] 本發(fā)明提供的飛行器告警方法及裝置，通過(guò)獲取飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分布，根 據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲取飛行器的允許航跡范圍，由預(yù)測(cè)飛行航跡分 布判斷飛行器偏離允許航跡范圍的概率，當(dāng)概率大于預(yù)設(shè)門限值時(shí)發(fā)出報(bào)警，可有效減少 虛警，且能夠同時(shí)保證飛行安全。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中近地告警系統(tǒng)提供虛警的示意圖；
[0018] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的飛行器告警方法的流程示意圖；
[0019] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的飛行器告警方法的流程示意圖；
[0020] 圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的飛行器的一種實(shí)際飛行航跡示意圖；
[0021] 圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的飛行器的另一種實(shí)際飛行航跡示意圖；
[0022] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三的飛行器告警裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例四的飛行器告警裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例一
[0025] 該飛行器告警方法適用于各種飛行器，例如飛機(jī)、直升機(jī)、飛艇等。本實(shí)施例的飛 行器告警方法的執(zhí)行主體是飛行器告警裝置。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的飛行器告警方 法的流程示意圖，如圖2所示，本實(shí)施例的飛行器告警方法包括：
[0026] 步驟101，獲取飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分布。
[0027] 預(yù)測(cè)飛行航跡分布即根據(jù)飛行器的當(dāng)前位置預(yù)測(cè)未來(lái)飛行航跡所服從的分布。具 體來(lái)說(shuō)，該預(yù)測(cè)飛行航跡上分布有多個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)均是對(duì)預(yù)測(cè)時(shí)間進(jìn)行采樣獲得的采樣點(diǎn)， 每個(gè)采樣點(diǎn)服從的分布可相同可不相同，需要根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算得到，這些采樣點(diǎn)服從的 分布即是預(yù)測(cè)飛行航跡分布。采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，比如預(yù)測(cè)時(shí)間為 1分鐘，每1秒獲得一個(gè)采樣點(diǎn)，因此這種采樣方式可使1分鐘內(nèi)獲得60個(gè)采樣點(diǎn)，具體設(shè) 置方式可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。
[0028] 步驟102,根據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲取飛行器的允許航跡范 圍。
[0029] 預(yù)設(shè)飛行航跡即飛行器的計(jì)劃飛行航跡，預(yù)設(shè)偏航距離即飛行器可以偏離預(yù)設(shè)飛 行航跡飛行的距離，飛行器的允許航跡范圍即飛行器可以偏離預(yù)設(shè)飛行航跡預(yù)設(shè)偏航距離 的范圍。預(yù)設(shè)飛行航跡可以從RNP飛行程序中獲得。預(yù)設(shè)偏航距離可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行 設(shè)置，比如可以為400m或者500m，具體數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。
[0030] 步驟103,根據(jù)預(yù)測(cè)飛行航跡分布判斷飛行器偏離允許航跡范圍的概率。
[0031] 根據(jù)采樣點(diǎn)服從的分布可判斷出該采樣點(diǎn)是否落在允許航跡范圍內(nèi)，若沒(méi)有落在 允許航跡范圍內(nèi)，則該采樣點(diǎn)偏離了允許航跡范圍，對(duì)所有采樣點(diǎn)是否偏離允許航跡范圍 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算該統(tǒng)計(jì)結(jié)果在所有采樣點(diǎn)中的概率。
[0032] 步驟104,若概率大于預(yù)設(shè)門限值，則發(fā)出報(bào)警。
[0033] 預(yù)設(shè)門限值即是預(yù)先設(shè)置的一個(gè)門限值，比如可以是90%或者95%，若采樣點(diǎn)偏 離允許航跡范圍的概率小于該預(yù)設(shè)門限值，表明此時(shí)飛行器滿足RNP性能需求，不提供預(yù) 警信息，若采樣點(diǎn)偏離允許航跡范圍的概率大于該預(yù)設(shè)門限值，則發(fā)出報(bào)警。
[0034] 本實(shí)施例中的飛行器告警方法，通過(guò)獲取飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分布，根據(jù)預(yù)設(shè) 飛行航跡和飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲取飛行器的允許航跡范圍，然后根據(jù)預(yù)測(cè)飛行航跡分 布判斷飛行器偏離允許航跡范圍的概率，只有當(dāng)概率大于預(yù)設(shè)門限值時(shí)，才發(fā)出報(bào)警，可有 效減少虛警，且能夠同時(shí)保證飛行安全。
[0035] 實(shí)施例二
[0036] 本實(shí)施例基于實(shí)施例一提供一種飛行器告警方法。圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的 飛行器告警方法的流程示意圖，如圖3所示，該飛行器告警方法包括：
[0037] 步驟201，根據(jù)飛行器的當(dāng)前位置獲取飛行器的上一個(gè)航路點(diǎn)和下一個(gè)航路點(diǎn)，其 中，上一個(gè)航路點(diǎn)和下一個(gè)航路點(diǎn)為預(yù)設(shè)飛行航跡上的點(diǎn)。
[0038] 預(yù)設(shè)飛行航跡中的每一個(gè)航路點(diǎn)都可以從RNP飛行程序中獲得，他們的位置坐標(biāo) 是已經(jīng)確定的，因此，在確定上一個(gè)航路點(diǎn)和下一個(gè)航路點(diǎn)時(shí)，只需根據(jù)飛行器的當(dāng)前位置 在預(yù)設(shè)飛行航跡的航路點(diǎn)中確定出上一個(gè)航路點(diǎn)和下一個(gè)航路點(diǎn)。
[0039] 該步驟的具體操作為：
[0040] 獲取預(yù)設(shè)飛行航跡上的各航路點(diǎn)。
[0041] 根據(jù)飛行器的當(dāng)前位置獲取飛行器的上一個(gè)航路點(diǎn)和下一個(gè)航路點(diǎn)，上一個(gè)航路 點(diǎn)為與飛行器的當(dāng)前位置的歐式距離最小且飛行器已經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)，下一個(gè)航路點(diǎn)為與飛 行器的當(dāng)前位置的歐式距離最小且飛行器未經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)。
[0042] 具體的，從RNP飛行程序中可獲取預(yù)設(shè)飛行航跡上的各航路點(diǎn)，然后根據(jù)飛行器 的當(dāng)前位置獲取飛行器的上一個(gè)航路點(diǎn)和下一個(gè)航路點(diǎn)，上一個(gè)航路點(diǎn)為與飛行器的當(dāng) 前位置的歐式距離最小且飛行器已經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)，下一個(gè)航路點(diǎn)為與飛行器的當(dāng)前位置 的歐式距離最小且飛行器未經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，若飛行器在時(shí)刻u的位置坐標(biāo)為 (1 (1〇，1，1(<2)，飛行器已經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)坐標(biāo)為（1〇^ 1，1〇^2)，飛行器未經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)坐標(biāo)為 (xto2U，x<h2U)，其中， hl〈h2, hi表示過(guò)去的某一時(shí)亥1J, h2表示未來(lái)的某一時(shí)亥I」。計(jì)算飛行 器的當(dāng)前位置與飛行器已經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)坐標(biāo)為（X(hlU，X(hlU)的歐式距離，獲 取該歐式距離最小的航路點(diǎn)，該航路點(diǎn)即為所求的上一個(gè)航路點(diǎn)，同樣的，計(jì)算飛行器的當(dāng) 前位置（χωγχω』與飛行器未經(jīng)過(guò)的航路點(diǎn)坐標(biāo)為（ X(h2U，X(h2U)的歐式距離，獲取該歐 式距離最小的航路點(diǎn)，該航路點(diǎn)即為所求的下一個(gè)航路點(diǎn)。
[0043] 步驟202,獲取飛行器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣。
[0044] 根據(jù)上一個(gè)航路點(diǎn)和下一個(gè)航路點(diǎn)獲取飛行器的飛行模式轉(zhuǎn)換時(shí)的模式轉(zhuǎn)移矩 陣物：
[0045]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種飛行器告警方法，其特征在于，包括： 獲取所述飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分布； 根據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲取所述飛行器的允許航跡范圍； 根據(jù)所述預(yù)測(cè)飛行航跡分布判斷所述飛行器偏離所述允許航跡范圍的概率； 若所述概率大于預(yù)設(shè)門限值，則發(fā)出報(bào)警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分 布包括： 根據(jù)如下公式獲取所述飛行器的預(yù)測(cè)飛行航跡分布P (X (U+1)): N P(x(u +1)) = ^P(x(u +1) I q(u +1) = j)P(q(u +1) = j) N 其中，均值蛛，+!) = + U = (" + D， /-I N 協(xié)方差矩陣 > (? + i) = Σ + i) + p(咖 + i) =，)[' (u + i) - x⑷][x> + i) - x(H)]r 卜 /-I N p(g(M+i) = 〇 = Zm,,(M)p(g(H) =力，i，j e [ι，2，...，N]， M U為米樣時(shí)刻； u+1為米樣時(shí)刻的下一秒； N為飛行模式的個(gè)數(shù)； q (U)表示所述飛行器u時(shí)刻的飛行模式； q(u+l)表示所述飛行器u+1時(shí)刻的飛行模式； P(q(u+1) = i)表示所述飛行器在u+1時(shí)刻且飛行模式為第i模式的概率； P(q(u+1) = j)表示所述飛行器在u+1時(shí)刻且飛行模式為第j模式的概率； Xi (u+1)表示所述飛行器在u+1時(shí)刻且所述飛行模式為第i模式時(shí)的位置均值； Xj (u+1)表示所述飛行器在u+1時(shí)刻且所述飛行模式為第j模式時(shí)的位置均值； Ju+l)表示所述飛行器在u+1時(shí)刻且所述飛行模式為第i模式時(shí)的協(xié)方差矩陣； Mji(U)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣M(U)的第j行第i列個(gè)元素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述獲取