一种水上飞机水面降落辅助系统及控制方法与流程

1.本发明属于航空保障技术领域，尤其涉及一种水上飞机水面降落辅助系统及控制方法。


背景技术：

2.目前水上飞机发展越来越迅速，水上飞机需要进行大量的水上飞行试验、飞行训练以及相关航空运营，目前为保障水上飞行安全，主要靠船只巡游驱赶鸟群，避免发生鸟击事件，同时向附近的气象检测机构问询得知相关气象水文信息，并无相关专用的水面降落辅助系统进行飞行保障。
3.而传统使用的以上两种保障方式均具有不足，依靠船只巡逻只能暂时驱离鸟群，船只离开很快又会有鸟群返回，不能长时间保持降落区域无水鸟状态，同时对于飞机来说，运行的船只本身在降落区域就是障碍物，会威胁到飞机的安全；附近的气象检测机构所监测的相关气象水文信息并不是实地实时监测，会存在一定的滞后性，准确度不高，飞机降落存在安全隐患。
4.因此，现有的保障方式需要大量人力物力进行支撑，实时性和安全性较差，无法提供良好的水上飞机水面降落辅助功能，难以全面的保障飞行安全。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种水上飞机水面降落辅助系统及控制方法，主要用于解决现有技术中对于水上飞机水面降落的辅助保障不到位、控制不便等问题。
6.第一方面，本发明提供一种水上飞机水面降落辅助系统，包括控制处理装置和若干个水上环境监测体，若干个所述水上环境监测体分别与所述控制处理装置无线网络信号连接，所述控制处理装置还与飞机无线网络信号连接；
7.所述控制处理装置用于接收飞机降落指令，并向所述水上环境监测体发送工作指令，所述工作指令至少包括航行指令、感应指令中的一种或多种，所述控制处理装置内预设有降落轨道信息，所述降落轨道信息被配置为参数可调，所述航行指令包括所述降落轨道信息；还用于接收所述水上环境监测体发送的感应数据，并根据所述感应数据进行图像化展示；
8.所述水上环境监测体接收所述工作指令并执行对应动作，所述动作至少包括航行动作、感应动作中的一种或多种，所述航行动作被配置为所述水上环境监测体根据降落轨道信息按预设参数进行航行，所述感应动作被配置为所述水上环境监测体对水上环境进行降落辅助信息采集。
9.在一些实施例中，所述水上环境监测体包括采集处理器、传感器模块、声光模块、通信模块和dme测距模块，所述采集处理器分别与所述传感器模块、声光模块和dme测距模块信号连接，所述通信模块与采集处理器信号连接，所述通信模块与所述控制处理装置无
线网络信号连接，所述传感器模块用于采集水上环境监测体所处位置的气象水文信息，所述声光模块用于根据所述控制处理装置的指令进行相应的声信号发送和光信号发送，所述dme测距模块用于接收并应答所述飞机的距离询问指令、向所述飞机提供距离信息。
10.在一些实施例中，所述采集处理器通过rs232总线与所述通信模块信号连接，所述采集处理器内设有用于存储采集数据的cf卡，所述采集处理器还预留有rs232扩展接口。
11.在一些实施例中，所述传感器模块包括但不限于风传感器、波浪传感器、位置传感器、超声波测深传感器和海流计，所述风传感器用于监测风向和风速信息，所述波浪传感器用于监测浪高和涌高水文信息，所述位置传感器用于监测方向位置定位信息，所述超声波测深传感器用于监测水域深度信息，所述海流计用于监测海流的速度和方向。
12.在一些实施例中，所述水上环境监测体还包括无人船航行模块，所述无人船航行模块与所述通信模块信号连接，所述无人船航行模块根据控制处理装置所发送的航行指令进行航行，所述航行指令中的降落轨道信息包括每一个水上环境监测体的航行终点位置、航行方向、航行速度、航行路线。
13.在一些实施例中，所述声光模块还用于与其他水上环境监测体进行光路径连接。
14.在一些实施例中，所述控制处理装置通过gprs或cdma或5g的无线网络通信方式与若干个所述通信模块信号连接，并对所述气象水文信息进行处理与存储，所述控制处理装置还包括显示控制模块，所述显示控制模块用于接收人为操作指令、并发送对应控制指令。
15.在一些实施例中，所述显示控制模块用于显示在工作水域上各个所述水上环境监测体所形成的降落轨道图像，所述控制处理装置根据所述水上环境监测体的实际位置修正所述降落轨道信息、并将其发送至飞机。
16.第二方面，本发明还提供一种应用上述的水上飞机水面降落辅助系统的控制方法，包括以下步骤：
17.控制处理装置接收飞机降落指令，控制水上环境监测体按预设的降落轨道信息进行航行，显示控制模块实时显示各水上环境监测体的航行轨迹及位置点；
18.控制每个水上环境监测体对应的传感器模块进行水上环境的降落辅助信息采集；
19.若水域深度满足飞机起降要求，则控制水上环境监测体通过锚钩锚定在对应的起降区域；若水域深度不满足飞机起降要求，则控制水上环境监测体更换水域位置，重新采集降落辅助信息并判断；
20.控制声光模块发出声信号和光信号，所述声信号包括多种猛禽声音，所述光信号包括闪烁灯光；
21.确定实际降落轨道信息后，各水上环境监测体的声光模块按预设模式进行光路径的连接与展示，实现降落指示，并通过控制处理装置将修正后的降落轨道信息发送至飞机；
22.在飞机执行降落过程中，各个水上环境监测体的dme测距模块响应于所述飞机的距离询问指令、并向所述飞机提供距离信息。
23.在一些实施例中，所述控制处理装置在所述水上环境监测体发现任一不满足飞机起降要求的情况时发出声光警示，并向飞机发送警示指令。
24.本发明至少具有以下有益效果：
25.1、本系统通过控制处理装置，控制若干个水上环境监测体进行按照预设的降落轨道信息进行航行定点，并进行水上环境的降落辅助信息采集，在控制处理装置中将感应数
据图像化，方便工作人员直观观看，同时发送相关数据至飞机，保障水上飞机水面降落的安全性；
26.2、利用超声波测深传感器测量飞机降落区域的水深信息，避免飞机误入危险区，造成飞机损伤和机组人员伤害；利用风传感器、波浪传感器和海流计等实时监测飞机降落区域的浪涌、风速、风向等气象水文信息，及时为能否降落提供信息支持，确保飞机降落安全；利用声光模块发出对应的声信号和光信号，能在飞机水面降落前驱逐鸟类，降低鸟击风险，且不额外增加障碍物影响飞机安全，还能为机上飞行员提供目视参考和灯光警示，直观地形成飞机降落轨道光通道，方便机上飞行员视觉感知，在能见度不好时辅助飞行员准确降落在预定区域，并提供地面是否安全的灯光警示，降低安全风险；
27.3、dme测距模块为飞机提供测距信息，使机上飞行员能够准确判断起降区域与飞机之间的距离，及时进行调整飞机的下滑高度，辅助飞行员在陌生水域驾驶飞机到水上起降区域；
28.4、本发明为机上飞行员提供了更多帮助其决策的地面信息，驱逐飞鸟，大大减轻了水上场务保障工作的压力，大幅提高工作效率，且极大地减轻了飞机在水面降落的安全风险，使飞机能更准确、更安全的降落在预定区域，填补了我国水上飞机水面保障专用装备的空白。
附图说明
29.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
30.图1是本发明公开的一种水上飞机水面降落辅助系统的整体示意图。
31.图2是本发明公开的一种水上飞机水面降落辅助系统中水上环境监测体在一个实施例中的示意图。
32.图3是本发明公开的一种水上飞机水面降落辅助系统中水上环境监测体在另一个实施例中的示意图。
33.图4是本发明公开的一种水上飞机水面降落辅助系统控制方法的流程示意图。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到
特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
37.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
38.申请人研究发现：
39.目前为保障水上飞机的水上飞行安全，主要靠船只巡游驱赶鸟群，避免发生鸟击事件，同时向附近的气象检测机构问询得知相关气象水文信息，并无相关专用的水面降落辅助系统进行飞行保障。
40.而传统使用的以上两种保障方式均具有不足，依靠船只巡逻只能暂时驱离鸟群，船只离开很快又会有鸟群返回，不能长时间保持降落区域无水鸟状态，同时对于飞机来说，运行的船只本身在降落区域就是障碍物，会威胁到飞机的安全；附近的气象检测机构所监测的相关气象水文信息并不是实地实时监测，会存在一定的滞后性，准确度不高，飞机降落存在安全隐患。
41.有鉴于此，第一方面，参照图1至图2，在本公开中提供一种水上飞机水面降落辅助系统，包括控制处理装置和若干个水上环境监测体，若干个所述水上环境监测体分别与所述控制处理装置无线网络信号连接，所述控制处理装置还与飞机无线网络信号连接，其中，控制处理装置可以设置在岸上，或者在特定的船上，远离飞机的水上降落区域，控制处理装置是一个直接与操作人员交互的控制终端，水上环境监测体则集中呈一个浮标集成体，可以随着其他船的拖引或者自动行驶而在水面上航行；
42.所述控制处理装置用于接收飞机降落指令，并向所述水上环境监测体发送工作指令，所述工作指令至少包括航行指令、感应指令中的一种或多种，所述控制处理装置内预设有降落轨道信息，所述降落轨道信息被配置为参数可调，所述航行指令包括所述降落轨道信息；还用于接收所述水上环境监测体发送的感应数据，并根据所述感应数据进行图像化展示；
43.所述水上环境监测体接收所述工作指令并执行对应动作，所述动作至少包括航行动作、感应动作中的一种或多种，所述航行动作被配置为所述水上环境监测体根据降落轨道信息按预设参数进行航行，所述感应动作被配置为所述水上环境监测体对水上环境进行降落辅助信息采集。
44.需要说明的是，控制处理装置在接收到飞机的降落指令后，根据其内预设的降落轨道信息，确定每一个水上环境监测体需要放置的位置，控制水上环境监测体航行至指定地点，以形成允许不同大小、型号飞机降落的水域通道，在这个初步形成的水域通道中，控制水上环境监测体进行水上环境的降落辅助信息采集，其中，水域通道既包括两侧的边界，还包括所围跑道内部的区域，即涵盖有飞机降落时其所需区域中的所有面积，水上环境监测体不光要监测通道两侧，还要监测通道内部区域。
45.可选地，通道内部区域的环境信息采集，可按并排设置若干个水上环境监测体，同向航行，以覆盖通道内部区域；而通道两侧的环境信息采集，每一侧可按一定间隔地使水上环境监测体形成一条队列，限制通道的边界。
46.参照图2，在本实施例中，所述水上环境监测体包括采集处理器、传感器模块、声光模块、通信模块和dme测距模块，所述采集处理器分别与所述传感器模块、声光模块和dme测
距模块信号连接，所述通信模块与采集处理器信号连接，所述通信模块与所述控制处理装置无线网络信号连接，所述传感器模块用于采集水上环境监测体所处位置的气象水文信息，并将采集到的感应数据发送至采集处理器，采集处理器同一收集并处理感应数据后通过通信模块传输至远方的控制处理装置；所述声光模块用于根据所述控制处理装置的指令进行相应的声信号发送和光信号发送，其中声信号主要为了驱散鸟兽，通过喇叭的方式发出声信号，模拟猛禽声音，且具有较强防水功能；所述dme测距模块用于接收并应答所述飞机的距离询问指令、向所述飞机提供距离信息。
47.作为一种实施方式，所述采集处理器通过rs232总线与所述通信模块信号连接，所述采集处理器内设有用于存储采集数据的cf卡，cf卡保存传感器模块采集的各种感应数据，还保存水上环境监测体的移动轨迹和定位信息，所述采集处理器还预留有rs232扩展接口，为其他设备的通信传输预留接口。
48.作为一种实施方式，所述传感器模块包括但不限于风传感器、波浪传感器、位置传感器、超声波测深传感器和海流计，所有的传感器均集中固定在浮标集成体中，其中，所述风传感器用于监测风向和风速信息；所述波浪传感器为加速度式波浪传感器，安装于浮标集成体舱内中央，用于监测浪高和涌高水文信息；所述位置传感器用于监测方向位置定位信息，实时反馈水上环境监测体的实际位置，以在控制处理装置中形成相应的轨迹图；所述超声波测深传感器安装在浮标集成体的底部，向下发射超声波，用于监测水域深度信息；所述海流计用于监测海流的速度和方向。
49.参照图3，作为一种实施方式，所述水上环境监测体还包括无人船航行模块，所述无人船航行模块与所述通信模块信号连接，所述无人船航行模块根据控制处理装置所发送的航行指令进行航行，所述航行指令中的降落轨道信息包括每一个水上环境监测体的航行终点位置、航行方向、航行速度、航行路线，在控制处理装置中可以人为修改降落轨道信息的相关参数，以确定每一个水上环境监测体的位置和航行轨迹，确定好后通过信号传输，使无人船航行模块按设定的航路进行航行；可选地，无人船航行模块配备太阳能充电模块，以适应无人船航行模块的长期户外工作。更进一步地，将水上环境监测体统一收集到一设备箱中，当需要启动辅助系统时，设备箱打开，其内的各个水上环境监测体自动按照预设信息铺开队形，形成降落轨道并进行环境信息采集。
50.作为一种实施方式，所述声光模块还用于与其他水上环境监测体进行光路径连接，即当水上环境监测体到达预设位置，并监测环境的气象水文信息满足飞机降落要求后，位于通道两侧的水上环境监测体对应的声光模块发出光柱，在一条队列中，后一声光模块的光柱打到前一水上环境监测体处，以形成两条边界的直线，直观地形成飞机降落轨道光通道，方便机上飞行员视觉感知，在能见度不好时辅助飞行员准确降落在预定区域，并提供地面是否安全的灯光警示，降低安全风险。
51.在本实施例中，所述控制处理装置通过gprs或cdma或5g的无线网络通信方式与若干个所述通信模块信号连接，并对所述气象水文信息进行处理与存储，所述控制处理装置还包括显示控制模块，所述显示控制模块用于接收人为操作指令、并发送对应控制指令，操作人员可通过操作此显示控制模块，进而控制传感器模块、声光模块和dme测距模块等负载的工作。
52.更进一步地，所述显示控制模块用于显示在工作水域上各个所述水上环境监测体
所形成的降落轨道图像，包括其航行过程中的轨迹，还有最终确定位置后定位信息，由于水上环境监测体确定最终位置这个过程是一个动态过程，有可能按预设的降落轨道信息一步到位，也有可能需要进行调整，因此，所述控制处理装置根据所述水上环境监测体的实际位置修正所述降落轨道信息、并将其发送至飞机，使得飞机得到最终确定的降落轨道信息，方便飞行员进行驾驶判断。
53.第二方面，参照图4，本发明还提供一种应用上述的水上飞机水面降落辅助系统的控制方法，包括以下步骤：
54.控制处理装置接收飞机降落指令，控制水上环境监测体按预设的降落轨道信息进行航行，显示控制模块实时显示各水上环境监测体的航行轨迹及位置点；水上环境监测体可以是由其他船只拖拽至规定位置，也可以由其内部的无人船航行模块进行驱动；
55.控制每个水上环境监测体对应的传感器模块进行水上环境的降落辅助信息采集；
56.控制超声波测深传感器进行监测，测量水域深度；若水域深度满足飞机起降要求，则控制水上环境监测体通过锚钩锚定在对应的起降区域；若水域深度不满足飞机起降要求，则控制水上环境监测体更换水域位置，重新采集降落辅助信息并判断，需要注意的是，在更换水域时，可以将水上环境监测体回收起来，再人为放置在另一区域，也可以通过控制处理装置远程调整其测量区域，并控制无人船航行模块自动根据位置变化和路线信息进行航行；当然地，对于水域深度信息清楚，完全可满足飞机起降，则可跳过测深，直接将水上环境监测体锚定在预定区域；另外地，除了超声波测深传感器监测，还控制传感器模块中的其他传感器进行水上环境降落辅助信息采集和判断，以保证各种环境因素均在可控安全范围内；
57.控制声光模块发出声信号和光信号，所述声信号包括多种猛禽声音，所述光信号包括闪烁灯光，向四周发出猛禽的声音和闪烁的灯光驱赶鸟类，一定时间后可关闭，保证预定的起降区域没有鸟类，一旦发现有鸟类，立即开启驱鸟喇叭和应急警示灯进行驱逐；
58.确定实际降落轨道信息后，各水上环境监测体的声光模块按预设模式进行光路径的连接与展示，打开降落指示灯，展示动态效果，实现降落指示，并通过控制处理装置将修正后的降落轨道信息发送至飞机；
59.在飞机执行降落过程中，各个水上环境监测体的dme测距模块响应于所述飞机的距离询问指令、并向所述飞机提供距离信息，使机上飞行员能够准确判断起降区域与飞机之间的距离，及时进行调整飞机的下滑高度，辅助飞行员在陌生水域驾驶飞机到水上起降区域。
60.在本实施例中，所述控制处理装置在所述水上环境监测体发现任一不满足飞机起降要求的情况时发出声光警示，并向飞机发送警示指令，即如果气象、水文及鸟情信息一旦出现异常，例如发现涌高、浪高和鸟情等有碍飞机起降的情况，则控制显示控制模块开启红蓝警示灯，并发送信号提醒飞机上的机组人员不可降落。
61.相对于现有技术，本发明提供一种水上飞机水面降落辅助系统及控制方法，通过控制处理装置，控制若干个水上环境监测体进行按照预设的降落轨道信息进行航行定点，并进行水上环境的降落辅助信息采集，在控制处理装置中将感应数据图像化，方便工作人员直观观看，同时发送相关数据至飞机，保障水上飞机水面降落的安全性；
62.利用超声波测深传感器测量飞机降落区域的水深信息，避免飞机误入危险区，造
成飞机损伤和机组人员伤害；利用风传感器、波浪传感器和海流计等实时监测飞机降落区域的浪涌、风速、风向等气象水文信息，及时为能否降落提供信息支持，确保飞机降落安全；利用声光模块发出对应的声信号和光信号，能在飞机水面降落前驱逐鸟类，降低鸟击风险，且不额外增加障碍物影响飞机安全，还能为机上飞行员提供目视参考和灯光警示，直观地形成飞机降落轨道光通道，方便机上飞行员视觉感知，在能见度不好时辅助飞行员准确降落在预定区域，并提供地面是否安全的灯光警示，降低安全风险；
63.dme测距模块为飞机提供测距信息，使机上飞行员能够准确判断起降区域与飞机之间的距离，及时进行调整飞机的下滑高度，辅助飞行员在陌生水域驾驶飞机到水上起降区域；
64.本发明为机上飞行员提供了更多帮助其决策的地面信息，驱逐飞鸟，大大减轻了水上场务保障工作的压力，大幅提高工作效率，且极大地减轻了飞机在水面降落的安全风险，使飞机能更准确、更安全的降落在预定区域，填补了我国水上飞机水面保障专用装备的空白。
65.最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。