PAR輔助光電設(shè)備的飛機(jī)著陸監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王永慶， 代傳金， 趙修斌， 許云達(dá)， 金子岳

1.空軍工程大學(xué) 信息與導(dǎo)航學(xué)院， 西安 710077 2.空軍大連通信士官學(xué)校， 大連 116600

PAR輔助光電設(shè)備的飛機(jī)著陸監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王永慶1,*， 代傳金1， 趙修斌1， 許云達(dá)2， 金子岳2

1.空軍工程大學(xué) 信息與導(dǎo)航學(xué)院， 西安 710077 2.空軍大連通信士官學(xué)校， 大連 116600

針對(duì)數(shù)據(jù)鏈在著陸階段存在盲區(qū)和塔臺(tái)無(wú)法獲得著陸飛機(jī)實(shí)時(shí)姿態(tài)、接地參數(shù)等問(wèn)題，提出利用多功能光電跟蹤技術(shù)建立飛機(jī)著陸實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出飛機(jī)著陸監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的技術(shù)方案。由于光電跟蹤平臺(tái)的視場(chǎng)有界，無(wú)法保證著陸飛機(jī)準(zhǔn)確進(jìn)入光電設(shè)備視場(chǎng)，采用精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)(PAR)牽引光電轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)準(zhǔn)即將著陸飛機(jī)的方式，輔助光電設(shè)備捕獲目標(biāo)飛機(jī)，再經(jīng)過(guò)圖像檢測(cè)算法處理，檢測(cè)出目標(biāo)飛機(jī)，進(jìn)而轉(zhuǎn)入跟蹤鎖定，計(jì)算出最終下降階段目標(biāo)飛機(jī)的姿態(tài)和偏航信息。詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的PAR初始化光電設(shè)備的方法、步驟。該系統(tǒng)在飛機(jī)下降階段輔助塔臺(tái)指揮，實(shí)現(xiàn)整個(gè)著陸過(guò)程的監(jiān)視與評(píng)估，滿足未來(lái)作戰(zhàn)飛機(jī)精密進(jìn)近引導(dǎo)的著陸保障和訓(xùn)練要求，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)； 光電設(shè)備； 著陸監(jiān)測(cè)； 接地檢測(cè)； 著陸評(píng)估

著陸是飛機(jī)飛行過(guò)程中最為危險(xiǎn)的階段，統(tǒng)計(jì)顯示，飛行事故中50%以上發(fā)生在該階段，為了減少這種飛行事故的發(fā)生，塔臺(tái)需要實(shí)時(shí)掌握著陸飛機(jī)的姿態(tài)、偏離下滑線位置、起落架釋放等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)給出復(fù)飛和降落指令。在著陸階段，儀表著陸系統(tǒng)[1](Instrument Landing System,ILS)可以引導(dǎo)飛行員安全準(zhǔn)確地降落，但未將機(jī)上著陸信息下傳至塔臺(tái)，指揮員無(wú)法判斷飛機(jī)是否處在下滑道上。由于雷達(dá)情報(bào)、數(shù)據(jù)鏈覆蓋存在盲區(qū)[2]，近年來(lái)依靠衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)快速發(fā)展的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視[3-4](Automatic Dependent Surveillance Broadcast，ADS-B)實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)雷達(dá)覆蓋區(qū)飛機(jī)的監(jiān)視，但仍然未計(jì)算出飛機(jī)偏離下滑道的相關(guān)信息，未實(shí)現(xiàn)飛機(jī)著陸階段的視頻監(jiān)視。目前，塔臺(tái)僅能夠依據(jù)精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)(Precision Approach Radar，PAR)獲得飛機(jī)偏離下滑線位置數(shù)據(jù)[5]，依靠望遠(yuǎn)鏡判讀起落架釋放情況。而PAR的引導(dǎo)等級(jí)為I類，在最后著陸的關(guān)鍵階段引導(dǎo)精度非常有限，數(shù)據(jù)可信度大大下降，因此，塔臺(tái)在飛機(jī)著陸關(guān)鍵階段是無(wú)法向飛行員給出準(zhǔn)確指令的。除此之外，飛行員也無(wú)法發(fā)現(xiàn)自己駕駛技術(shù)存在的缺陷，僅依據(jù)自己的習(xí)慣完成著陸過(guò)程，在接地迎角、接地速度等參數(shù)調(diào)整不良情況下，容易造成接地事故。為解決該問(wèn)題，提出利用多功能光電跟蹤技術(shù)構(gòu)建飛機(jī)著陸實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向塔臺(tái)指揮人員提供文字和語(yǔ)音告警。但光電跟蹤平臺(tái)視場(chǎng)有界，無(wú)法保證著陸飛機(jī)準(zhǔn)確進(jìn)入光電設(shè)備視場(chǎng)[6-7]。

本文采用PAR牽引光電轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)準(zhǔn)即將著陸飛機(jī)的方式，輔助光電設(shè)備捕獲目標(biāo)飛機(jī)，再經(jīng)過(guò)圖像檢測(cè)算法處理，檢測(cè)出飛機(jī)目標(biāo)，繼而轉(zhuǎn)入跟蹤鎖定，計(jì)算出最終下降階段目標(biāo)飛機(jī)的姿態(tài)和偏航信息。在文獻(xiàn)[8]中，使用預(yù)警雷達(dá)引導(dǎo)光學(xué)跟蹤儀實(shí)現(xiàn)低空目標(biāo)監(jiān)視，算法設(shè)計(jì)比較優(yōu)，但精度不夠高，未計(jì)算偏離正常航道的誤差，不能直接用于著陸監(jiān)視與指揮。在文獻(xiàn)[9]中，使用ADS-B與雷達(dá)組合監(jiān)視，也未研究著陸階段的應(yīng)用。本文研究的內(nèi)容已經(jīng)在國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)通過(guò)了飛行驗(yàn)證，PAR與光電視頻跟蹤平臺(tái)的有效結(jié)合，可以提升飛機(jī)著陸安全性和飛行員駕駛水平。同時(shí)，也為中國(guó)低空開放條件下的空中交通管制提供了可行的手段。

1 系統(tǒng)組成原理

1.1 設(shè)備整體布局

系統(tǒng)主要由PAR監(jiān)測(cè)單元、多功能高精度光電跟蹤分系統(tǒng)、接地參數(shù)檢測(cè)分系統(tǒng)和智能處理控制分系統(tǒng)4個(gè)部分組成。PAR監(jiān)測(cè)單元包括數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、調(diào)制解調(diào)器，主要是實(shí)現(xiàn)PAR目標(biāo)探測(cè)與情報(bào)數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)調(diào)制解調(diào)器發(fā)送至智能處理控制分系統(tǒng)中的初始光電控制平臺(tái)，輔助光電設(shè)備捕獲即將著陸飛機(jī)。

多功能高精度光電跟蹤分系統(tǒng)由高清可見光CCD(Charge Coupled Device)——電荷耦合器件圖像傳感器、非冷凝紅外CCD、激光測(cè)距機(jī)、大倍率連續(xù)精確變焦鏡頭、跟蹤儀以及高精、高穩(wěn)定度伺服轉(zhuǎn)臺(tái)組成，最大限度提升光電設(shè)備探測(cè)距離。在距離較遠(yuǎn)和氣象條件差的情況下，采用紅外探測(cè)系統(tǒng)，在近距離和能見度高的情況下，采用可見光探測(cè)系統(tǒng)，在最后著陸階段采用保護(hù)性激光探測(cè)(保護(hù)性激光不會(huì)對(duì)飛行員眼睛造成傷害)，實(shí)現(xiàn)光電設(shè)備捕獲目標(biāo)后，檢測(cè)出目標(biāo)圖像，對(duì)目標(biāo)飛機(jī)進(jìn)行可見光或紅外等方式的穩(wěn)定跟蹤，在風(fēng)吹、震動(dòng)等擾動(dòng)條件下通過(guò)穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺(tái)可保持畫面穩(wěn)定，再將數(shù)據(jù)送至智能處理控制分系統(tǒng)，在監(jiān)視畫面中給出目標(biāo)飛機(jī)的姿態(tài)和偏航數(shù)據(jù)，依據(jù)理想下滑線信息給出文字和語(yǔ)音告警。

接地參數(shù)檢測(cè)分系統(tǒng)由高清、高幀率攝像機(jī)和視頻拼接、編碼及預(yù)處理設(shè)備等部分組成，采用多個(gè)畫面拼接技術(shù)覆蓋整個(gè)著陸區(qū)域，實(shí)現(xiàn)在晝間和夜間飛機(jī)的接地視頻采集和記錄，同時(shí)采用圖像識(shí)別算法計(jì)算著陸飛機(jī)的橫滾角、接地迎角、接地位置和接地速度等參數(shù)。

智能處理控制分系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是由一臺(tái)安裝了飛機(jī)起降安全管理與評(píng)估軟件的服務(wù)器、調(diào)制解調(diào)器和網(wǎng)關(guān)組成，實(shí)現(xiàn)探測(cè)數(shù)據(jù)處理、光電轉(zhuǎn)臺(tái)控制和監(jiān)視畫面采集與記錄、顯示等功能。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1 飛機(jī)著陸監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)組成框圖Fig.1 Aircraft landing detection and evaluation system architecture frame

1.2 PAR監(jiān)測(cè)單元

PAR是一種時(shí)分體制的三坐標(biāo)雷達(dá)，用于在機(jī)場(chǎng)終端區(qū)探測(cè)準(zhǔn)備著陸的飛機(jī)，測(cè)定飛機(jī)在空中位置以及偏離理想下滑航跡情況，其探測(cè)距離達(dá)20～40 km。PAR的航向和下滑兩幅掃描天線分別按照1 s的掃描周期進(jìn)行時(shí)分機(jī)械掃描，航向掃描后輸出距離及航向角度，下滑掃描后輸出距離及下滑角度，航向數(shù)據(jù)與下滑數(shù)據(jù)分別在PAR顯示畫面中顯示[5]。同時(shí)，利用加裝的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)采集航向和下滑數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接光纖網(wǎng)傳送至智能處理控制分系統(tǒng)中的監(jiān)控終端，同時(shí)，通過(guò)RS-232接口將PAR探測(cè)情報(bào)送至服務(wù)器，在軟件內(nèi)完成對(duì)PAR情報(bào)的合批、查找離跑道最近的著陸飛機(jī)和消批等工作，獲取即將著陸的目標(biāo)飛機(jī)相對(duì)于PAR的位置數(shù)據(jù)[10]。

2 PAR初始化光電跟蹤平臺(tái)控制

由于光電設(shè)備探測(cè)視場(chǎng)存在局限性，在捕獲目標(biāo)飛機(jī)時(shí)，需要借助PAR情報(bào)牽引光電伺服轉(zhuǎn)臺(tái)初始化探測(cè)視場(chǎng)，保證目標(biāo)飛機(jī)可靠的進(jìn)入光電設(shè)備視場(chǎng)[11-12]。

2.1 PAR情報(bào)處理

由于PAR的時(shí)分體制，對(duì)同一個(gè)目標(biāo)飛機(jī)可探測(cè)得到兩類情報(bào)，分別為下滑情報(bào)與航向情報(bào)，因此需要對(duì)兩類情報(bào)批號(hào)進(jìn)行合批，才能得到同一個(gè)目標(biāo)信息，其合批準(zhǔn)則為：批號(hào)相同，距離相差200 m為同一批目標(biāo)[5，13]。但PAR最多同時(shí)能探測(cè)4批目標(biāo)得到8組情報(bào)，其中合批流程如圖2所示。

圖2 精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)(PAR)情報(bào)處理流程 Fig.2 Precision approach radar (PAR) information processing scheme

具體過(guò)程如下：依次緩存4批情報(bào)，這4批情報(bào)不分航向與下滑情報(bào)，下一批情報(bào)到來(lái)時(shí)，依據(jù)合批準(zhǔn)則在緩存中查找同一批號(hào)的能夠符合合批準(zhǔn)則的情報(bào)，如若當(dāng)前到來(lái)情報(bào)是航向情報(bào)，則在緩存中查找符合合批準(zhǔn)則的下滑情報(bào)，如若當(dāng)前到來(lái)情報(bào)是下滑情報(bào)，則在緩存中查找航向情報(bào)。當(dāng)查找到符合合批準(zhǔn)則的雷達(dá)情報(bào)時(shí)，合成目標(biāo)，取下滑情報(bào)距離為目標(biāo)距離，而合成目標(biāo)的航向情報(bào)角度為目標(biāo)方位角度以及目標(biāo)批號(hào)，而查找不到緩存內(nèi)符合合批準(zhǔn)則的雷達(dá)情報(bào)時(shí)，合不成一個(gè)目標(biāo)，則將當(dāng)前到來(lái)的雷達(dá)情報(bào)更新緩存中批號(hào)相同的雷達(dá)情報(bào)，等待下一幀雷達(dá)情報(bào)到來(lái)再進(jìn)行合批。待情報(bào)合成目標(biāo)后，需要在合成目標(biāo)中查找出即將著陸目標(biāo)飛機(jī)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至光電跟蹤平臺(tái)坐標(biāo)系統(tǒng)中，初始化光電設(shè)備視場(chǎng)，牽引光電轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向。同時(shí)，為了避免著陸飛機(jī)與落地飛機(jī)批號(hào)的重復(fù)使用，設(shè)置一定的刷新時(shí)間，在刷新時(shí)間內(nèi)即將著陸目標(biāo)飛機(jī)數(shù)據(jù)不發(fā)生改變， 則需要對(duì)此批號(hào)進(jìn)行消除。

2.2 坐標(biāo)統(tǒng)一

由于PAR探測(cè)情報(bào)是以雷達(dá)天線電中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的跑道坐標(biāo)系下的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其下滑仰角描述是目標(biāo)飛機(jī)相對(duì)下滑天線水平陣面的角度，而方位角則描述的是目標(biāo)飛機(jī)偏移航向天線中心線的角度，中心線左側(cè)為正值，右側(cè)為負(fù)值。而光電設(shè)備探測(cè)目標(biāo)飛機(jī)數(shù)據(jù)是以光電轉(zhuǎn)臺(tái)為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)系，水平面內(nèi)可以進(jìn)行0°～360°轉(zhuǎn)動(dòng)。由于兩者定義的坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)不同，方位角度定義不同，且PAR存在主次著陸方向轉(zhuǎn)向的問(wèn)題，所以必須將PAR探測(cè)即將著陸的目標(biāo)位置統(tǒng)一到光電跟蹤平臺(tái)坐標(biāo)系下，才能實(shí)現(xiàn)初始化轉(zhuǎn)臺(tái)控制。具體方法步驟如下。

步驟1通過(guò)手持的GPS接收機(jī)獲得PAR天線電中心和光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)中心的經(jīng)度、緯度和高度，依據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式可得光電設(shè)備以PAR為坐標(biāo)原點(diǎn)的東北天坐標(biāo)系坐標(biāo)。

步驟2讀取跑道主著陸方向的跑道真方位角β；依據(jù)式(1)將東北天的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)到PAR跑道坐標(biāo)系；PAR跑道坐標(biāo)系定義為：X軸正方向?yàn)橹髦懛较?，Z軸垂直水平面向上為正方向；Y軸正方向構(gòu)成右手系。

(1)

步驟3將PAR探測(cè)即將著陸目標(biāo)飛機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到PAR跑道坐標(biāo)系；由PAR探測(cè)目標(biāo)情報(bào)數(shù)據(jù)及跑道坐標(biāo)定義可知，當(dāng)飛機(jī)沿主著陸方向著陸時(shí)，目標(biāo)在跑道坐標(biāo)系下，方位角θ等于PAR探測(cè)航向角φ；而當(dāng)飛機(jī)沿次著陸方向著陸時(shí)，則目標(biāo)在跑道坐標(biāo)系下方位角θ=π+φ。下滑角和距離與飛機(jī)著陸方向無(wú)關(guān)，因此目標(biāo)在跑道坐標(biāo)系下仰角等于PAR探測(cè)下滑角，距離等于PAR探測(cè)距離。

步驟4將PAR跑道坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換到光電轉(zhuǎn)臺(tái)的跑道坐標(biāo)系；光電轉(zhuǎn)臺(tái)跑道坐標(biāo)系定義與PAR跑道坐標(biāo)系定義相同，不同之處在于坐標(biāo)原點(diǎn)在光電轉(zhuǎn)臺(tái)，且光電轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度沒有負(fù)值，若經(jīng)過(guò)坐標(biāo)系平移得到方位角度為負(fù)值時(shí)，則需要加上2π。至此，將得到的目標(biāo)相對(duì)于光電轉(zhuǎn)臺(tái)跑道坐標(biāo)系的位置數(shù)據(jù)送給光電轉(zhuǎn)臺(tái)的控制模塊，使光電設(shè)備的視場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電設(shè)備的初始化，大大提高捕獲目標(biāo)飛機(jī)的效率。

3 多功能高精度光電跟蹤分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于PAR的距離引導(dǎo)精度有限，且無(wú)法得到目標(biāo)飛機(jī)著陸的姿態(tài)信息，為滿足塔臺(tái)指揮需求，提出利用多功能光電跟蹤技術(shù)構(gòu)建飛機(jī)著陸實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向塔臺(tái)指揮人員提供文字和語(yǔ)音告警。

多功能高精度光電跟蹤分系統(tǒng)的跟蹤流程是在起飛時(shí)，手動(dòng)鎖定飛機(jī)，通過(guò)跟蹤機(jī)制自動(dòng)控制伺服轉(zhuǎn)臺(tái)跟蹤飛機(jī)；降落時(shí)通過(guò)PAR初始化光電轉(zhuǎn)臺(tái)，由PAR牽引的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)捕獲目標(biāo)飛機(jī)畫面，當(dāng)捕獲后自動(dòng)鎖定飛機(jī)，并由跟蹤儀按跟蹤機(jī)制自動(dòng)跟蹤。在晝間飛行時(shí)采用高清可見光攝像機(jī)跟蹤飛機(jī)，在夜間飛行時(shí)或者能見度較低時(shí)，采用非冷凝式紅外攝像機(jī)跟蹤飛機(jī)。最后著陸階段采用保護(hù)性激光跟蹤飛機(jī)。

視頻跟蹤儀是多功能光電跟蹤平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備，能夠輸出目標(biāo)位置、姿態(tài)和航線偏差，控制指向器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，并能輸出多路原始視頻和綜合視頻信號(hào)。視頻跟蹤儀由高斯濾波、背景統(tǒng)計(jì)、邊緣檢測(cè)、目標(biāo)提取和自動(dòng)捕獲五個(gè)部分組成。通過(guò)對(duì)接收的電視攝像機(jī)的視頻信號(hào)高斯濾波，剔除圖像中的散點(diǎn)噪聲，同時(shí)對(duì)視頻信號(hào)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、處理，計(jì)算出黑白目標(biāo)的切割閥值，將目標(biāo)從背景中提取出來(lái)，形成二值圖像[14-16]。二值圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)空間濾波，進(jìn)一步消除噪聲，視頻跟蹤儀的工作原理如圖3所示。

系統(tǒng)在工作窗口內(nèi)對(duì)目標(biāo)實(shí)時(shí)自動(dòng)捕獲，將捕獲數(shù)據(jù)送計(jì)算機(jī)作為跟蹤窗口的形成參數(shù)，得到目標(biāo)飛機(jī)下降的姿態(tài)、位置及偏航信息，依據(jù)監(jiān)測(cè)到的這些數(shù)據(jù)向塔臺(tái)指揮人員提供文字和語(yǔ)音告警，同時(shí)記錄與存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和視頻。

4 接地檢測(cè)分系統(tǒng)

為了檢測(cè)目標(biāo)飛機(jī)接地情況，設(shè)計(jì)接地?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)分系統(tǒng)[17]。利用接地檢測(cè)分系統(tǒng)和多功能高精度光電分系統(tǒng)可以智能的判斷飛機(jī)是否接地，并識(shí)別和解算出飛機(jī)接地位置、接地速度和接地迎角等參數(shù)。

多功能高精度光電跟蹤分系統(tǒng)在安裝時(shí)對(duì)跑道位置進(jìn)行定量標(biāo)定，當(dāng)其跟蹤飛機(jī)進(jìn)近著陸時(shí)，通過(guò)事先標(biāo)定好的位置和接地檢測(cè)分系統(tǒng)攝像機(jī)捕獲目標(biāo)飛機(jī)情況，就可判斷飛機(jī)是否接地。該系統(tǒng)采用在跑道一側(cè)固定安裝兩臺(tái)輔助高清短焦高幀率攝像機(jī)，實(shí)時(shí)觀看跑道的場(chǎng)景(每臺(tái)攝像機(jī)大約覆蓋100 m的范圍)。當(dāng)飛機(jī)降落時(shí)通過(guò)圖像分析軟件，利用多個(gè)畫面拼接技術(shù)覆蓋整個(gè)著陸區(qū)域，實(shí)時(shí)晝夜測(cè)量飛機(jī)的接地迎角、接地速度，并存儲(chǔ)接地視頻信息。具體的安裝及測(cè)量如圖4所示。

圖3 多功能高精度光電跟蹤分系統(tǒng)工作原理框圖Fig.3 Multi-function high precision electro-optical tracking subsystem mechanism frame

圖4 接地檢測(cè)分系統(tǒng)高清攝像機(jī)安裝及參數(shù)測(cè)量示意圖Fig.4 Grounding detection subsystem high definition cameras installation and parameter measurement diagrammatic sketch

當(dāng)判斷出飛機(jī)接地時(shí)，獲取接地檢測(cè)分系統(tǒng)攝像機(jī)的圖像，對(duì)圖像中出現(xiàn)的飛機(jī)進(jìn)行模式識(shí)別，智能分析出飛機(jī)機(jī)頭與機(jī)尾的連線，其與水平面的夾角就是飛機(jī)的接地迎角。通過(guò)計(jì)算圖像中飛機(jī)的移動(dòng)速度，乘以事先標(biāo)定好的系數(shù)就可得到飛機(jī)的接地速度。當(dāng)獲取了飛機(jī)的接地參數(shù)信息和接地視頻之后，飛行員可以有針對(duì)性的糾正駕駛技術(shù)，克服習(xí)慣性錯(cuò)誤。

將接地檢測(cè)分系統(tǒng)獲得的接地?cái)?shù)據(jù)、光電設(shè)備探測(cè)得到的飛機(jī)進(jìn)入下滑道后的數(shù)據(jù)，以及記錄的各類視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送至智能處理控制分系統(tǒng)，在該分系統(tǒng)依據(jù)理想航線數(shù)據(jù)和飛行訓(xùn)練大綱，判決目標(biāo)飛機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)是否滿足要求，并輸出告警信息，在智能處理控制分系統(tǒng)的顯示畫面上進(jìn)行顯示。同時(shí)在飛機(jī)起降安全管理與評(píng)估軟件中進(jìn)行評(píng)估。

5 著陸評(píng)估

將獲取的PAR數(shù)據(jù)和光電跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行有效融合[18-20]，在二三維地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)平臺(tái)上形成唯一的綜合航跡，并進(jìn)行航跡平滑顯示[21]。同時(shí)，利用融合數(shù)據(jù)建立著陸評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)飛行大綱設(shè)置評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，將系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)相比較，按照不同的權(quán)重值，計(jì)算每一名飛行員在一次著陸過(guò)程中所得的總成績(jī)，同時(shí)具有查詢、統(tǒng)計(jì)和分析的功能，并可生成當(dāng)天的飛行講評(píng)報(bào)告。

在統(tǒng)計(jì)分析中，既可以按飛行科目進(jìn)行，也可以按照飛行員姓名進(jìn)行(信息分析如圖5所示)，便于訓(xùn)練部門及時(shí)、全面、客觀地掌握本單位的飛行訓(xùn)練水平，有利于駕駛水平的提高，有利于飛行安全的提升。

圖5 著陸評(píng)估信息分析圖Fig.5 Landing evaluation information analysis diagram

6 結(jié) 論

設(shè)計(jì)的飛機(jī)著陸監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)通過(guò)對(duì)PAR情報(bào)的處理，牽引光電跟蹤儀對(duì)準(zhǔn)著陸飛機(jī)，將光電跟蹤儀的視頻圖像或紅外圖像回傳給顯示終端；同時(shí)，檢測(cè)目標(biāo)飛機(jī)接地參數(shù)。

1) 可實(shí)現(xiàn)進(jìn)近著陸飛機(jī)的監(jiān)視與指揮，滿足未來(lái)作戰(zhàn)飛機(jī)精密進(jìn)近引導(dǎo)的著陸和著艦保障要求。

2) 可對(duì)飛行員在著陸階段操控飛機(jī)的水平進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)糾正不良習(xí)慣。

3) 可進(jìn)行信息分發(fā)，各級(jí)指揮所可獲得此信息。

4) 可促進(jìn)指揮模式和訓(xùn)練模式的轉(zhuǎn)變。

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Designofaircraftlandingdetectionandevaluationsystembasedonelectro-opticalequipmentaidedbyPAR

WANGYongqing1,*,DAIChuanjin1,ZHAOXiubin1,XUYunda2,JINZiyue2

1.InstituteofInformationandNavigation,AirForceEngineeringUniversity,Xi’an710077,China2.DalianAirforceCommunicationNCOAcademy,Dalian116600,China

Tosolvetheproblemsinaircraftapproaching,suchastheblindzoneofdata-linkcoveringandavailabilityofreal-timeattitudeandtouchdownparametersbythecontrol-tower,theaircraftlandingdetectionandevaluationsystemispresentedinthepaper.Thesystemisbuiltbasedonthetechnologyofmulti-functionelectro-opticaltracking.Thecompositestructureanddesignedprinciplearealsoproposed.However,duetothelimitedfieldofelectro-opticaltracking,theelectro-opticalturntableaidedbyprecisionapproachingradar(PAR)isusedtoguidethesearchforthelandingaircraft.Aftertheaircraftiscapturedstably,thetargetaircraftwillbedetectedbytheimageprocessingalgorithm.Then,thesystemswitchestothetrackingmodeandthetargetaircraftwillbelocked.Theattitudeandflightpathoffsetarethencalculated.Inthecontrol-towercommandandlandingdetectionandevaluation,thesystemareprovedtobeofhighpracticalvalue.

precisionapproachingradar;electro-opticalequipment;landingdetection;touchdowndetection;landingevaluation

2015-12-04；Revised2016-02-21；Accepted2016-03-24；Publishedonline2016-03-301350

URL：www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160330.1350.004.html

s：NationalNaturalScienceFoundationofChina(61273049,61473308)

2015-12-04；退修日期2016-02-21；錄用日期2016-03-24； < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間

時(shí)間：2016-03-301350

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國(guó)家自然科學(xué)基金 (61273049，61473308)

*

.Tel.：029-84791513E-mail18629633569@126.com

王永慶， 代傳金， 趙修斌， 等．PAR輔助光電設(shè)備的飛機(jī)著陸監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)J． 航空學(xué)報(bào),2016,37(12):3803-3810.WANGYQ,DAICJ,ZHAOXB,etal.Designofaircraftlandingdetectionandevaluationsystembasedonelectro-opticalequipmentaidedbyPARJ.ActaAeronauticaetAstronauticaSinica,2016,37(12):3803-3810.

http://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cn

10.7527/S1000-6893.2016.0077

V324; TN98

A

1000-6893(2016)12-3803-08

王永慶男， 碩士， 講師。主要研究方向： 軍用無(wú)線電導(dǎo)航。Tel.: 029-84791513E-mail: 18629633569@126.com

代傳金男， 博士， 講師。主要研究方向： 軍用無(wú)線電導(dǎo)航。Tel.: 029-84791513E-mail: dcjdai@163.com

趙修斌男， 博士， 教授， 博士生導(dǎo)師。主要研究方向： 軍用無(wú)線電導(dǎo)航。Tel.: 029-84791501E-mail: Zhaoxiubin926@163.com

許云達(dá)男， 碩士， 講師。主要研究方向： 軍用無(wú)線電導(dǎo)航。E-mail: xydxch@163.com

金子岳男， 本科， 助教。主要研究方向： 軍事指揮。E-mail: jinziyue001@126.com

*Correspondingauthor.Tel.：029-84791513E-mail18629633569@126.com