[发明专利]一种直升机森林救火林火定位方法

摘要

本发明属于航空电子技术领域，涉及到一种直升机森林救火林火定位方法。利用机载红外探测设备探测森林中的林火，红外探测设备在探测到林火时，会通知机载计算机，同时输出该时刻红外探测设备的俯仰角、方位角。利用航姿、大气、GPS等传感器，采集直升机姿态、高度、位置等飞行参数。然后根据红外探测设备的俯仰角、方位角以及飞行参数进行计算。本发明能够大大减小飞行姿态和复杂地形对定位精度的影响，飞行员可以在离林火距离较远的地方，准确定位林火位置，不需要飞到林火上空或近距离靠近林火，提高了安全性。本发明可以准确、稳定地定位林火位置，正确指引地面救火人员扑灭火灾，避免造成更大的损失。

主权项

1.一种直升机森林救火林火定位方法，直升机检测到林火之后，对该林火的具体位置进行定位，其特征在于，由以下步骤组成：步骤一：分别建立机体坐标系和大地坐标系：(1)建立机体坐标系：以机载红外探测设备旋转中心为原点O′，以沿机体纵轴指向机头方向为X′轴正方向，以沿机体横轴指向左侧的方向为Y′轴正向，按照右手系建立机体直角坐标系O′X′Y′Z′；(2)建立大地坐标系：以直升机t₁时刻所处的位置在地面的投影为原点O，以正北方向为X轴正向，以竖直向上方向为Z轴正向，按照右手系建立大地坐标系OXYZ；步骤二：根据机载红外探测设备的俯仰角θ₁、方位角计算t₁时刻机载红外探测设备的红外光轴所在的直线L₁在机体坐标系O′X′Y′Z′下的方向矢量，将其变换至大地坐标系OXYZ下：(1)计算t₁时刻直线L₁在机体坐标系O′X′Y′Z′下的方向矢量(2)运用坐标变换的方法，计算t₁时刻直线L₁在OXYZ坐标系下的方向矢量η₁：η₁＝[η₁₁，η₁₂，η₁₃]^T＝R₁ε₁其中R₁＝R_r(β₁)R_p(α₁)R_h(γ₁)，γ₁、β₁、α₁分别为直升机的航向角、横滚角、俯仰角，Rh(γ1)=cosγ1-sinγ10sinγ1cosγ10001,]]>Rp(α1)=cosα10sinα1010-sinα10cosα1,]]>Rr(β1)=1000cosβ1-sin0sinβ1cosβ1β1.]]>步骤三：计算t₁时刻林火在大地坐标系OXYZ下的坐标S1：(1)计算直线L₁在大地坐标系OXYZ下的方程：直升机在t₁时刻空中的位置为点Q1，Q1在大地坐标系下的坐标为(0，0，H₁-H₀)，则L₁的直线方程为xη11=yη12=z-(H1-H0)η13]]>其中，H₀为当地海拔高度，H₁为t₁时刻直升机绝对气压高度(2)计算直线L₁与地平面OXY(z＝0)的交点，得到t₁时刻林火在大地坐标系OXYZ下的坐标(-η₁₁(H₁-H₀)/η₁₃，-η₁₂(H₁-H₀)/η₁₃，0)；步骤四：计算t₁时刻林火的经度、纬度：林火纬度la_p：若直升机位于北纬位置，则lap=la1-η11η13(H1-H0)/111000,]]>若直升机位于南纬，则lap=la1+η11η13(H1-H0)/111000.]]>林火经度lo_p：若直升机位于东经位置，则lop=lo1+η12η13(H1-H0)/[111000cos(lap)],]]>若直升机位于西经位置，则lop=lo1-η12η13(H1-H0)/[111000cos(lap)].]]>其中，lo₁与la₁分别代表直升机在t₁时刻经度和纬度，数值111000表示1纬度的距离，单位米；步骤五：重复步骤二及步骤三，计算t₂时刻机载红外探测设备的红外光轴所在直线L₂在大地坐标系OXYZ下的直线方程：x-x0η21=y-y0η22=z-(H2-H0)η23,]]>其中(x₀，y₀，H₂-H₀)为t₂时刻直升机在大地坐标系OXYZ下坐标，x₀，y₀按下述方法计算：计算x₀：若直升机位于北纬位置，则x0＝(la₂-la₁)/111000，若直升机位于南纬，则x₀＝-(la₂-la₁)/111000.计算y₀：若直升机位于东经位置，则y₀＝-(lo₂-lo₁)/[111000cos(la₂)]，若直升机位于西经位置，则y₀＝(lo₂-lo₁)/[111000cos(la₂)].步骤六：修正林火位置：计算L₁、L₂上距离最近的两点P₁、P₂，取P₁点的坐标(x_p，y_p，z_p)作为林火位置；修正后的林火经度、纬度如下：修正后林火纬度la_p：若直升机位于北纬位置，则la_p＝la₁+x_p/111000，若直升机位于南纬，则la_p＝la₁-x_p/111000.修正后林火经度lo_p：若直升机位于东经位置，则lo_p＝lo₁-y_p/[111000cos(la_p)]，若直升机位于西经位置，则lo_p＝lo₁+y_p/[111000cos(la_p)].则林火海拔高度：z_p+H₀。