用于飞机着舰的甲板设备、机上设备、引导装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种用于飞机着舰的甲板设备、机上设备、弓丨导装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前的舰载机降落过程采用光学引导方式，该方式是从早期的人工挥动旗板引导飞机降落演变过来的，主要采用灯光和菲涅尔透镜技术，为飞机提供着舰引导信号。通常需要6人组成着舰助降小组，分别完成指挥控制着舰信号、操作照相记录系统、观察记录挂钩及起落架等工作。菲涅尔透镜助降系统由菲涅尔制式等组件、辅助指示灯组件、稳定机构、显示控制台、主控台、光学下滑坡道稳定遥控板和灯光遥控板等组成。其中辅助指示灯组件包括5个上下叠成一起的灯室，通过菲涅尔透镜和其前方的柱状透镜为飞行员提供垂向约1.7度、横向40度的光场。
[0003]但是，上述方式存在以下不足:作用距离近、设备复杂、抗干扰性不好、飞行员操作难度大、占用人员多等。针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种用于飞机着舰的甲板设备、机上设备、引导装置及方法，以至少解决现有的飞机着舰引导装置作用距离近、设备复杂、抗干扰性不好、飞行员操作难度大、占用人员多的问题。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种用于飞机着舰的甲板设备，所述甲板设备安装在舰只甲板降落跑道上靠近下滑窗口的位置，其中，所述下滑窗口是飞机在空中的预设降落位置且在该位置能够接收到引导光场，所述引导光场的中心与降落跑道所在平面具有预设角度;所述甲板设备包括:激光源、调制发射单元、测距单元和光场控制单元;所述调制发射单元，连接至所述激光源、所述测距单元和所述光场控制单元，用于对所述激光源发出的激光进行分束和调制处理，并定向发射处理后的激光，形成引导光场;所述测距单元，连接至所述光场控制单元，用于实时测量飞机与所述降落跑道的距离信息，并将所述距离信息发送至所述光场控制单元;所述光场控制单元，用于根据接收的所述距离信息，动态调整引导光场的大小。
[0006]在一个实施例中，所述激光源发出的激光的波长为1.54或1.57微米。
[0007]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于飞机着舰的机上设备，所述机上设备包括:光场探测单元、显示单元和姿态判断单元;所述光场探测单元，用于在飞机到达下滑窗口后，接收甲板设备发出的引导光场，并根据所述引导光场判断飞机当前下滑航迹是否正确，其中，所述下滑窗口是飞机在空中的预设降落位置且在该位置能够接收到引导光场；所述姿态判断单元，用于实时探测预设着舰位置，并判断飞机降落过程中的下滑姿态是否正确;所述显示单元，连接至所述光场探测单元和所述姿态判断单元，用于实时显示飞机下滑航迹的偏离情况和下滑姿态的偏离情况；
[0008]在一个实施例中，所述光场探测单元和所述姿态判断单元均设有自动驾驶输出端口，该端口用于连接飞机自动驾驶系统，使得所述飞机自动驾驶系统根据所述光场探测单元和所述姿态判断单元提供的信息完成无人操作情况下的自动降落。
[0009]在一个实施例中，所述光场探测单元包括:接收模块，用于接收所述引导光场;解析模块，用于解析所述引导光场，得到正确航迹信息；判断模块，用于根据所述正确航迹信息和当前下滑航迹，判断当前下滑航迹是否正确。
[0010]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于飞机着舰的激光引导装置，包括:上述任一种的用于飞机着舰的甲板设备以及上述任一种的用于飞机着舰的机上设备。
[0011]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于飞机着舰的激光引导方法，基于上述用于飞机着舰的激光引导装置实现，该方法包括:甲板设备对激光源发出的激光进行分束和调制处理，并定向发射处理后的激光，形成引导光场；飞机到达下滑窗口后，机上设备接收所述引导光场，并根据所述引导光场判断飞机当前下滑航迹是否正确，其中，所述下滑窗口是飞机在空中的预设降落位置且在该位置能够接收到引导光场;所述机上设备实时探测预设着舰位置，并判断飞机降落过程中的下滑姿态是否正确;所述机上设备实时显示飞机下滑航迹的偏离情况和下滑姿态的偏离情况;所述甲板设备实时测量飞机与所述降落跑道的距离信息，并根据所述距离信息动态调整引导光场的大小。
[0012]在一个实施例中，所述激光源发出的激光的波长为1.54或1.57微米。
[0013]在一个实施例中，根据所述引导光场判断飞机当前下滑航迹是否正确，包括:解析所述引导光场，得到正确航迹信息;根据所述正确航迹信息和当前下滑航迹，判断当前下滑航迹是否正确。
[0014]在一个实施例中，在所述机上设备实时显示飞机下滑航迹的偏离情况和下滑姿态的偏离情况之后，所述方法还包括:在自动驾驶的情况下，飞机自动驾驶系统根据飞机下滑航迹的偏离情况调整下滑航迹，根据下滑姿态的偏离情况调整下滑姿态，完成无人操作情况下的自动降落;在手动驾驶的情况下，根据飞行员的操作调整下滑航迹和下滑姿态，完成降落。
[0015]通过本发明的用于飞机着舰的甲板设备、机上设备、引导装置及方法，使用激光替代灯光，增大了引导距离，也避免了飞行员必须用眼睛观察甲板灯光信号;通过对激光束进行调制，精确划分了引导光场的空间分布，提高了引导信号的抗干扰性和引导精度;采用甲板测距和实时发射控制技术，实现了引导光场的自适应和甲板引导过程的自动跟随控制；机上设备探测甲板设备发出的引导光场，从中得到正确航迹信息，根据正确航迹信息判断飞机的当前下滑航迹和下滑姿态的偏离情况，根据偏离情况调整飞机航迹和姿态，实现了飞机在着舰过程中的自动精确调姿和独立显示监控，从而提高了飞机着舰的安全性和成功率。实时为飞机生成激光跑道进行引导，作用距离远，设备简单，抗干扰性好，操作简便。
【附图说明】
[0016]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0017]图1是本发明实施例的用于飞机着舰的甲板设备的结构框图；
[0018]图2是本发明实施例的飞机机身处的引导光场截面示意图；
[0019]图3是本发明实施例的用于飞机着舰的机上设备的结构框图；
[0020]图4是本发明实施例的用于飞机着舰的激光引导装置的结构框图；
[0021]图5是本发明实施例的引导光场不意图；
[0022]图6是本发明实施例的用于飞机着舰的激光引导方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
[0024]本发明实施例提供了一种用于飞机着舰的甲板设备，安装在舰只甲板降落跑道上靠近下滑窗口的位置，其中，下滑窗口是飞机在空中的预设降落位置(即从该位置处飞机准备降落)且在该位置能够接收到引导光场。图1是本发明实施例的用于飞机着舰的甲板设备的结构框图，如图1所示，甲板设备100包括:激光源101、调制发射单元102、测距单元103和光场控制单元104。
[0025]调制发射单元102，连接至激光源101、测距单元103和光场控制单元104，用于对激光源101发出的激光进行分束和调制处理，并定向发射处理后的激