[发明专利]一种自动防撞地航迹规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种自动防撞地航迹规划方法及系统，该方法包括以下步骤：步骤1，建立基于本机机体坐标系的前向柱状防撞地探测空域和冲突空域；步骤2，对地形进行防撞地冲突探测，若冲突空域内存在障碍物，则判定存在撞地冲突，选取最近邻冲突面为首要障碍，对首要障碍进行坐标点转换；步骤3，根据首要障碍位置计算等效冲突点径向距离、等效冲突角，形成冲突面对本机的虚拟作用力与作用方向角；步骤4，根据运动力学原理，计算本机在虚拟作用力下的运动参数；步骤5，规划完整规避航迹。本发明提供的方法计算量小，指导飞机实现实时多维防撞地航迹规划，既能满足复杂地形低空飞行快速反应需求，又能充分利用飞机机动性能。

技术领域

本发明涉及航空安全技术领域，尤其涉及一种自动防撞地航迹规划方法及系统。

背景技术

自飞机诞生以来，可控飞行撞地一直都是航空事故主要元凶，即在飞机未发生故障或发动机失效的情况下，由于机组人员未能及时地觉察地形障碍物的危险接近，或者机组人员操控失误，致使飞机撞山、撞地或掉入水中。尤其当高机动性飞机飞行在高过载或复杂地面环境条件下，由于飞行员意识丧失或对空间位置及姿态的误判导致飞机撞地的风险更大。

目前大多数飞机使用语音、视觉或者两者兼而有之的方式提前发出撞地告警，提示飞行员手动操控飞行实现防撞规避。自动对地防撞系统可以在手动防撞机动措施失败的情况下，在碰撞地面之前的最后瞬间由机载系统根据当前态势自动调整飞行状态，最终实现自动防撞。自动对地防撞技术是避免飞机撞地事故的发生，确保飞机安全的最后保障。

现有大多数飞机采用近地告警系统，该系统使用警告方式来让飞行员手动恢复飞机正常飞行。地形提示与告警系统在保持原有的近地告警系统能力基础上，增加了前视地形警戒和地形显示功能。上述两种防撞地系统只具备告警功能而没有自动防撞地航迹规划功能，在飞行员误操作或者意识丧失的情况下无法保证飞行安全。目前，仅美国研制出自动防撞地系统，使用GPS和数字地形高程数据地图结合实现自动防撞地规避，该系统计算量巨大，数据存储空间要求高，在规避航迹规划方面，主要采用在本机飞行垂直平面内爬升方法实现规避。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种自动防撞地航迹规划方法及系统，通过建立基于本机机体坐标系的前向柱状防撞地探测空域和冲突空域、障碍物最近邻冲突面坐标变换规则，实现对撞地风险的探测与计算，该方法不依赖数字地形高程数据地图，也不需要地形扫描计算，计算量小，存储空间要求低，并计算障碍物对本机产生的虚拟作用力，该虚拟作用力引导本机自动调整飞行参数，实现完整防撞地规避航迹规划。

本发明提供的一种自动防撞地航迹规划方法，包括以下步骤：

步骤1，建立基于本机机体坐标系的前向柱状防撞地探测空域和冲突空域；

步骤2，对地形进行防撞地冲突探测，若冲突空域内存在障碍物，则判定存在撞地冲突，选取最近邻冲突面为首要障碍，对首要障碍进行坐标点转换；

步骤3，根据首要障碍位置计算等效冲突点径向距离、等效冲突角，形成冲突面对本机的虚拟作用力与作用方向角；

步骤4，根据运动力学原理，计算本机在虚拟作用力下的运动参数；

步骤5，规划完整规避航迹。

进一步，所述步骤1具体包括：

步骤11，建立本机机体坐标系，以飞机的质心为坐标原点O，OX轴位于飞机参考平面内平行于机身轴线并指向飞机前方，OY轴垂直于飞机参考面并指向飞机右方，OZ轴在参考面内垂直于XOY平面，指向飞机下方；

步骤12，建立探测空域，以当前本机质心位置为起点，本机转滚轴正向为圆柱体轴，建立截面半径为R，长度为L的圆柱体，半径R和长度L的选择与本机机动能力以及机载探测能力有关；