[发明专利]一种虚拟三维着陆地标辅助降落着陆方法

权利要求书

1.一种虚拟三维着陆地标辅助降落着陆系统，其特征在于，包括着陆点选择模块，着陆区域引导模块，三维着陆地标模块和数据融合模块；着陆点选择模块用于着陆选择阶段，为飞行员提供一种自主选择着陆点的人机交互接口；着陆区引导模块用于着陆引导阶段，为飞行员提供视觉显著的着陆区提示以及着陆进场的路径引导；三维着陆地标模块用于降落着陆阶段，为飞行员提供着陆过程中的空间位置参考；数据融合模块，将激光雷达数据以8*8网格的形式与三维着陆地标融合显示，增强视觉线索受限情况下飞行员的着陆区环境感知能力；

所述着陆点 选择模块包括载机着陆范围指示、载机着陆点位置、预设着陆方位控制器和着陆方位指示仪；所述载机着陆范围指示通过线型圆表示；所述载机着陆点位置通过十字交叉点表示；所述着陆方位控制器为实心圆锥，在十字交叉线的延长线与载机着陆范围指示圆相交的四个位置各放置一个，通过拖拽的方式控制预设着陆方位，拖动实心圆锥使得载机着陆范围绕其圆心旋转，拖动过程为激活状态，圆锥高亮显示；着陆方位指示仪的方位指示通过折线表示，平铺于着陆范围内，折线的箭头指示着陆进场的方位；

所述着陆区引导模块包括着陆标靶、着陆方位指示和着陆标杆；着陆标靶为圆形气泡式，通过着陆标杆连接，位于着陆选择器模块十字中心正上方，圆形气泡面向飞行员的视点；着陆方位指示为线框形子弹头样式，内嵌于着陆标靶气泡正中心，绕圆心可旋转，子弹头所指方向为预期着陆进场方位；

所述着陆区引导模块还包括：进场路径引导，由一系列折线组成，折线的方向指示飞行路径，结合路径规划，将折线映射到地形表面，形成路径引导符号，引导直升机飞行至目标着陆区周围；

所述着陆地标辅助模块包括目标着陆区、着陆区中心点、载机着陆区、相对安全区、着陆参考大三棱柱、着陆参考小三棱柱和着陆高度仪；所述目标着陆区为方形线框；所述着陆区中心点为垂直相交的十字中心，十字中心位于目标着陆区几何中心；所述载机着陆区为直升机期望的着陆位置；所述相对安全区为目标着陆区的内接圆；所述着陆参考大三棱柱和着陆参考小三棱柱，布置在目标着陆区上，提供着陆期间的空间信息参考；所述着陆高度指示仪，布置在目标着陆区上，用于显示直升机距离地面的垂直距离；

所述数据融合模块对激光雷达数据与着陆地标融合的过程是：以着陆区十字中心和着陆方位为参考点，以着陆区域为边界，等间距采样激光雷达数据，共采样81个目标点的高度值，将高度值与采样点经纬度坐标转换为空间直角坐标系坐标，动态绘制8*8网格，融合处理，用于表示地形的起伏概貌；

所述载机着陆范围指示通过半径为10米的线型圆表示，着陆方位指示的折线的内角为30度。

2.如权利要求1所述的虚拟三维着陆地标辅助降落着陆系统，其特征在于，所述着陆标靶的圆形气泡半径为5米，位于着陆选择器模块十字中心正上方200米处；当直升机距离载机着陆点位置大于800米时，着陆标靶的高度始终为200米，当直升机距离载机着陆点位置小于800米时，着陆标靶的高度与直升机的飞行高度动态保持一致；进场路径引导的折线角度120度，折线间距15米。

3.如权利要求2所述的虚拟三维着陆地标辅助降落着陆系统，其特征在于，所述目标着陆区为40米*40米正方形线框；所述载机着陆区由半径为20米的圆和以圆心为中心的十字组成；所述相对安全区底色涂绿色，透明度为50％。

4.一种虚拟三维着陆地标辅助降落着陆方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤201：飞行员启动着陆降落程序；

步骤202：飞行员通过着陆选择器初始化定位预期着陆点和着陆进场方位角；

步骤203：在着陆选择器锁定之后，着陆区引导模块随即显示着陆点定位符号集和路径引导符号；

步骤204：重复计算当前直升机位置与着陆点之间的距离，如果距离大于500米，利用着陆标靶和路径引导符号继续引导飞机飞行，如果距离小于500米，则显示初始状态的三维着陆地标，此时，着陆标靶的高度与直升机的飞行高度保持一致，且着陆标靶始终面向飞行员视角；

步骤205：初始状态下，三维着陆地标几何中心与着陆选择器中心重合，方位一致；

步骤206：飞行员判断着陆区域目视线索是否正常，在目视环境下，使用电视或红外传感器数据结合三维着陆地标辅助降落；如果目视线索受限，则系统采样处理先验激光雷达数据，与三维着陆地标融合处理，动态生成目标着陆区的地形网格，辅助着陆；

步骤207：激光雷达数据处理，激光雷达数据是距离着陆进场50～100米处预先扫描着陆区并保存的数据，通过对激光雷达数据采样，动态绘制地形网格，模拟视觉线索受限情况下的地形起伏概况，与步骤208进行融合处理后，辅助降落着陆；

步骤208：三维着陆地标辅助降落，在着陆降落期间提供直升机的空间方位、地面高度、着陆点位置和着陆区地形表面参考信息；

步骤209：飞行员参考三维着陆地标降落着陆。