[发明专利]飞机起降监控装置

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别涉及一种飞机在起降过程中对飞机的飞行曲线进行实时监控的装置。

背景技术

在无人机生产使用领域，在其起飞、降落过程中，飞机姿态及状态是飞机机载各类传感器通过视距链路回传给指挥控制车，由飞行控制操作手根据当前回传数据判断飞机姿态，并做出相应的动作，以确保飞机安全起飞降落。然而由于飞机机载各类传感器一旦出现故障或者是误差较大的数据，飞行控制操作手在指挥控制车上看到的数据就存在误差，会误导其做出错误的判断，并因此发出错误的飞机控制指令，导致飞行事故。当无人机在降落过程中下行链路中断，上行链路仍能工作时，飞行控制操作手处于盲飞状态，只能依靠地面观察员在地面实时的回报飞机高度、测偏距离等数据，首先人的主观判断是有一定误差的，其次观察员现场观察飞机姿态并经大脑判断距离，然后通过对讲机报给指挥控制车，再由飞行控制人员经过大脑判断形成动作，这儿这个过程中观察员估算距离、对讲机回传、飞控操作手判断这一系列动作有1-2秒的延时，然而飞机在降落过程中的速度为30m/s，1-2秒的延时就意味着飞机状态会有较大的变化，如果这当中任何环节出现较大错误，将难以再有纠正的时间。当飞机在程控降落时丢失下行链路，飞机在降落过程会以程控控制为主，人工控制为辅进行飞机降落控制，观察员回报信息的准确性、及时性对飞机降落安全来说具有相对重要的影响，尤其对于飞机测偏回报如果不及时准确，可能会导致飞机降落偏出跑道；然而如果飞机在遥控降落时丢失下行链路，飞机在降落过程会以人工控制为主，观察员回报信息的准确性、及时性对飞机降落安全来说是致命的影响。由于制造误差等原因、无人机每架飞机的性能是不同的，所以分析每架飞机的特性对于飞机控制人员来说非常有意义，飞机起降监控分析系统可以进行飞机起降视频记录、回放、绘制曲线等功能，帮助工作人员分析飞机特性。

此外，当飞机（无论是有人机还是无人机）在起降过程中出现飞行事故时，飞机机载记录仪一旦造成损坏，则无法回放分析飞机起降过程中飞机事故时的状态，也就可能无法分析出事故原因，对飞机事故原因定位有很大影响。当飞机在跑道降落阶段出现事故时，可以通过飞机起降监控分析系统来辅助分析事故，以便总结事故原因，做出相应的整改。飞机的起降过程能直接的、准确的反应出飞机的综合性能特点，经过长期起降飞行数据统计可为分析、总结出飞机的综合性能提供数据支持，并为飞行控制律、PID（比例积分微分）的优化提供依据。

发明内容

为解决上述飞机在起降过程中上述技术问题，本发明提供一种安装在地面的，可以对飞机的起降过程进行监控的装置。

飞机起降监控装置，包括摄像机、无线发射器、无线接收器、路由器、工控机，其特征在于：所述的摄像机选用高速摄像机，偏离和高度摄像机安装在机场跑道的一端，其轴向与飞机起飞的轴一致；进程和高度摄像机安装在跑道一侧，其轴向垂直于机场跑道，且摄像范围涵盖飞机从停放地点到升空的距离；摄像机连续拍照后通过与之相连的无线发射器将摄像信息由无线发射器发送；无线接收器接收发射器的信号并将信号通过路由器传送到工控机中；工控机中包括数据采集器、数据曲线合成器，由高速摄像机传输过来的图片经过工控机数据采集器对信号进行采样分析后，偏离和高度摄像机信号被分解为飞机的高度值和偏离跑道的数值，进程和高度摄像机传回的图片信息被分解为高度值和距离飞机停放点的长度距离；数据曲线合成器将上述离散数据合成为三维立体坐标点后绘制平滑曲线。

本发明利用高速摄像机将飞机的起降进行连续拍摄，然后传送到工控机进行分析处理并合成三维曲线，通过曲线可以分析飞机起降性能，并根据三维曲线分析起降过程中飞机飞控逻辑、PID参数的合理性问题，通过多次的起降过程可为飞机的飞控逻辑和PID参数优化改进提供大量的精确数据作为参考和事实依据。在飞机本身仪表出现过程中还可以辅助飞机进行降落，提高了飞机起飞降落的安全性。

附图说明

图1：飞机起降监控装置工作原理图；

图2：飞机起降监控装置摄像机安装示意图；

图3：飞机起降监控装置进程和高度数据还原示意图；

图4：飞机起降监控装置偏离和高度数据还原示意图；

图中：1.偏离和高度摄像机  2.进程和高度摄像机  3.无线发射器  4.无线接收器  5.路由器  6.工控机  7.数据采集器  8.数据曲线合成器  9飞机停放点  10.高度值  11.进程值  12.偏离跑道值。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：