[发明专利]一种基于惯性/卫星相对导航的机载编队飞行指示系统

说明书

本发明涉及相对导航和编队飞行指示领域，具体涉及一种基于惯性/卫星相对导航的便携式编队飞行指示仪。本发明所要解决的问题是研制一种编队飞行指示设备，通过为编队内所有飞机装配该设备，实现飞行编队的组建及通信链路的构建、完成编队信息的初始化和编队队形的灵活变更、提供全天候条件下编队内所有飞机间精确、可视化相对位置和速度信息显示、实现位置超差/碰撞威胁的自动判断及告警，辅助飞行员完成紧编队保持。

技术领域

本发明属于导航和编队飞行指示技术领域，涉及一种基于惯性/卫星相对导航的机载编队飞行指示系统。

背景技术

出于民用、军事等不同目的，需要实现特殊用途的编队飞行时(如阅兵编队、飞行特技表演或者军用飞行器编队任务)，往往要求飞机之间保持极近的间距，这种紧编队模式增加了飞机彼此间的干扰甚至是空中碰撞的风险，直接影响飞行安全。因此，有必要为飞行员提供精确、可靠的编队内导航信息，通过可视化方式提供成员间相对位置、速度信息以及位置超差和碰撞威胁预警，辅助飞行员完成编队保持，增强编队飞行的安全性和可靠性。

在现有设备中，座舱显示交通信息(CDTI)和广播式自动相关监视(ADS-B)系统能够提供以本机为中心一定范围空域内的交通态势信息和编队内各个飞机的位置信息，但飞行员仅仅能够获知飞行编队的大致位置，对自身安全性评估没有清楚的界定和量化，精度无法满足紧编队要求。目前，飞行员只能在好天气时依靠目视大致了解本机所处位置，通过瞄准预设标志物方式实现队形保持，此方法需要飞行员投入大量训练，保持精神高度集中，导致其高工作负荷；同时飞行员无法获得编队内部各飞机的精确位置状态信息，不易对潜在碰撞威胁和位置超差进行预测、量化和决断，增加了飞行中的安全风险；此外，目视方式造成了编队飞行在夜晚、云中、不良气象条件等环境中的应用局限性。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种编队飞行指示系统，通过为编队内所有飞机装配指示仪，构成以长机为中心的指示系统，实现飞行编队的组建及通信链路的构建、完成编队信息的初始化和编队队形的灵活变更、提供全天候条件下编队内所有飞机间精确、可视化相对位置和速度信息显示、实现位置超差/碰撞威胁的自动判断及告警，辅助飞行员完成紧编队保持。

本发明的技术方案：一种基于惯性/卫星相对导航的机载编队飞行指示系统，编队中包括长机和僚机，其特征为：所述的长机和僚机中都安装有指示仪，构成以长机为中心的指示系统，所述的指示仪包括传感器系统、通信系统、编队管理模块、相对导航模块、监视防撞模块和人机接口系统；

长机飞行员通过长机指示仪人机接口系统对编队管理模块进行队形初始化设置，包括成员预设位置和位置超差/碰撞威胁告警门限，并将设置的信息发送至各僚机；

长机指示仪实时采集传感器系统接收的惯性和卫星导航数据，并发送至所有僚机指示仪；

各僚机的指示仪接收到长机发送的信息后，通过相对导航模块对长机和本机的导航数据进行平行解算，获得长机和本机的相对位置和速度信息，并将该信息发送至长机指示仪；

长机指示仪汇总后将长机与所有僚机的实时相对位置和速度信息发送至各僚机指示仪；

各僚机指示仪根据上述信息获得自身与其他编队成员的相对位置和速度，并在监视防撞模块中进行位置超差和碰撞威胁的判断，并位置、速度信息和判断结果传输至人机接口系统。

进一步，所述的指示仪硬件包括测量型卫星天线、数据链天线、综合处理计算机以及平板电脑，测量型卫星天线和数据链天线通过馈线与综合处理计算机相连；综合处理计算机封装卫星接收机、MEMS惯导、计算机系统和数据链电台模块，实现数据传输和相对信息、告警信息解算、判断；平板电脑作为交互接口设备与综合处理计算机通过千兆以太网接口进行数据交互。

进一步，所述的碰撞威胁判断方法为：