近地告警系统过大地形接近率告警虚警抑制方法与流程

1.本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种近地告警系统过大地形接近率告警虚警抑制方法。


背景技术：

2.近地告警系统过大地形接近率告警又称为模式2告警，根据襟翼的构型可以划分为2a和2b两类告警，每种告警对应着不同的包络。
3.典型的模式2告警逻辑主要是通过无线电高度表(lrra)提供的无线电高度，以及数字失速告警计算机(dswc)提供的襟翼状态信息，解算出当前无线电高度与地形接近率的组合是否进入告警包络范围内，通过参数侵入包络的危害程度，判断是否向飞行员发出告警信息，其中地形接近率指的是无线电高度在一定时间段内的变化率。
4.基于无线电高度对时间微分的计算方法存在一定的局限性，具体表现在容易受到飞行状态、地形地势突变等因素影响而产生模式2虚警。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本说明书实施例提供一种近地告警系统过大地形接近率告警虚警抑制方法，以到达提高设备的告警置信度的目的。
6.本说明书实施例提供以下技术方案：一种近地告警系统过大地形接近率告警虚警抑制方法，包括以下步骤：
7.步骤一、获取多源航电数据，计算基于无线电高的地形接近率tcr0；
8.步骤二、根据襟翼状态，选取相应的告警包络，并判断基于无线电高的地形接近率tcr0是否进入到告警包络范围；
9.步骤三、当基于无线电高的地形接近率tcr0进入到告警包络范围时，根据空速、预测时间和需求导航性能rnp获取机头前方的矩形区域范围，读取矩形区域地形数据库的地形高度值，利用气压高与地形高之差，替代无线电高度，计算基于地形数据库的地形接近率tcr1；当基于无线电高的地形接近率tcr0未进入告警包络范围时，重复执行步骤一；
10.步骤四、计算基于无线电高的地形接近率tcr0与基于地形数据库的地形接近率tcr1之差的绝对值，当绝对值小于等于容差值时，则发出告警；当绝对值大于容差值时，则计算基于无线电高的地形接近率tcr0与基于地形数据库的地形接近率tcr1的融合地形接近率tcrmix。
11.步骤五、当融合地形接近率tcrmix进入告警包络范围，则发出告警。当融合地形接近率tcrmix未进入告警包络范围，则执行步骤一。
12.进一步地，步骤一包括：
13.步骤1.1、从多源航电数据采集飞机及飞行状态数据；
14.步骤1.2、根据记录的无线电高度，通过进行计算，得到基于无线电高
度的地形接近率tcr0；
15.进一步地，步骤二包括：
16.步骤2.1、根据飞机构型配置，选取计算的包络范围；
17.步骤2.2、依据基于无线电高度的地形接近率tcr0，结合无线电高度值，与包络范围进行比较并判断是否处于包络范围内；
18.进一步地，步骤三包括：当基于无线电高的地形接近率tcr0进入到告警包络范围时，对地形数据库进行地形信息提取演算，并基于需求导航性能rnp计算地形选取偏移量，依据空速大小确定前方地形范围，计算范围内的地形高程数据，形成一条当前飞行方向的地形地势曲线；利用飞机当前气压高度与地形高程，计算出基于地形数据库的地形接近率tcr1。
19.进一步地，步骤三具体为：
20.步骤3.1、根据飞机当前坐标，计算所在地图块编号，随后提取所在编号地形数据库文件；
21.步骤3.2、根据range＝v
air
·
t
calc
确定地形处理量程，其中range表示量程，v
air
表示空速，t
calc
表示预测的时间；以飞机当前坐标为原点，航向所指方向为纵轴，按量程range将地形高程处理为半圆形的水平投影视图；
22.步骤3.3、由d＝k
·
rnp计算出当前飞机航向道左右两端d距离宽度偏移计算量，其中k为常量因子，取值范围(0,1]；结合步骤3.2计算的量程，确定地形处理数据范围是以2d长度为底，range长度为高的矩形；根据地形分辨率将矩形高均匀划分为相同大小的小矩形块，遍历计算每个矩形块中最大的高程值，形成飞机前方一段确定距离的地形高程走势；根据公式计算得到基于地形数据库的地形接近率tcr1；
23.进一步地，步骤四具体为：
24.步骤4.1、依据步骤1.2和步骤3.3计算的地形接近率，通过公式|tcr
1-tcr0|＜err判定是否告警，当两个计算结果差值的绝对值小于等于容差时，则产生告警；否则执行步骤4.2；
25.步骤4.2、根据飞机飞行轨迹并通过公式建立虚警推移计算常数n，计算公式为其中，n不为整数时采用向上取整；
26.步骤4.3、参照虚警计算常数，从飞机当前时刻向前推移n个采样点，计算两种地形接近率的均方差σ，确定地形数据库处理结果的置信度f
terr
(σ)。
27.步骤4.4、由步骤4.3得当前飞机航迹点虚警影响因子为1-f
terr
(σ)，通过加权融合得到融合地形接近率tcrmix，判断融合地形接近率tcrmix与无线电高度是否处于告警包络内。
28.与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明通过优化系统的设计逻辑，提升告警性能指标，从而达到了提高设备的告警置信度的目的。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
30.图1是本发明实施例的流程结构示意图；
31.图2是本发明地形感知与告警系统模式2虚警抑制功能架构图；
32.图3是基于地形数据库的地形高程处理示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
34.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种近地告警系统过大地形接近率告警虚警抑制方法，包括以下步骤：
36.步骤一、获取多源航电数据，计算基于无线电高的地形接近率tcr0；
37.步骤二、根据襟翼状态，选取相应的告警包络，并判断基于无线电高的地形接近率tcr0是否进入到告警包络范围；
38.步骤三、当基于无线电高的地形接近率tcr0进入到告警包络范围时，根据空速、预测时间和需求导航性能rnp获取机头前方的矩形区域范围，读取矩形区域地形数据库的地形高度值，利用气压高与地形高之差，替代无线电高度，计算基于地形数据库的地形接近率tcr1；当基于无线电高的地形接近率tcr0未进入告警包络范围时，重复执行步骤一；
39.步骤四、计算基于无线电高的地形接近率tcr0与基于地形数据库的地形接近率tcr1之差的绝对值，当绝对值小于等于容差值时，则发出告警；当绝对值大于容差值时，则计算基于无线电高的地形接近率tcr0与基于地形数据库的地形接近率tcr1的融合地形接近率tcrmix。
40.步骤五、当融合地形接近率tcrmix进入告警包络范围，则发出告警。当融合地形接近率tcrmix未进入告警包络范围，则执行步骤一。
41.进一步地，步骤一包括：
42.步骤1.1、从多源航电数据采集飞机及飞行状态数据，以用于后续步骤的计算，包含来自于gps的经纬度、海拔高度、航向、iru的三轴机体速度、llra的无线电高度、fms的rnp、adc的空速和dswc的襟翼状态；
43.步骤1.2、根据记录的无线电高度，通过公式(1)进行计算，得到基于无线电高度的地形接近率数值；
[0044][0045]
进一步地，步骤二包括：
[0046]
步骤2.1、根据飞机构型配置，主要指襟翼状态，选取计算的包络范围，当襟翼为收起时选择模式2a包络，否则为2b；
[0047]
步骤2.2、依据步骤1.2计算的地形接近率，结合无线电高度值，与包络范围进行比较，确定初步告警结果，若处于告警区域，则进行下列计算步骤，否则跳过当前位置点，进入下一解算周期。
[0048]
步骤三、对地形数据库进行地形信息提取演算，并基于需求导航性能(rnp)计算地形选取偏移量，依据空速大小确定前方地形范围，计算范围内的地形高程数据，形成一条当前飞行方向的地形地势曲线；利用飞机当前气压高度与地形高程，计算出基于地形数据库的地形接近率tcr1。
[0049]
进一步地，步骤三包括：
[0050]
步骤3.1、根据飞机当前坐标，计算所在地图块编号，随后提取所在编号地形数据库文件；
[0051]
步骤3.2、根据公式(2)确定地形处理量程，其中v
air
表示空速，t
calc
表示预测的时间；接着以飞机当前坐标为原点，航向所指方向为纵轴，按量程range将地形高程处理为半圆形的水平投影视图；
[0052]
range＝v
air
·
t
calc
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0053]
d＝k
·
rnp
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0054]
步骤3.3、由公式(3)计算出当前飞机航向道左右两端d距离宽度偏移计算量，其中k为常量因子，取值范围(0,1]，rnp(required navigation performance)由飞行管理系统fms发送给taws；结合步骤3.2计算的量程，确定地形处理数据范围，即以2d长度为底，range长度为高的矩形；根据地形分辨率将矩形高均匀划分为相同大小的小矩形块，遍历计算每个矩形块中最大的高程值，形成飞机前方一段确定距离的地形高程走势；随后根据公式计算得到基于地形数据库的地形接近率tcr1；
[0055][0056]
步骤四、对比两次不同方式计算的地形接近率，如果两个计算结果差值的绝对值小于容差，则产生告警，否则进行虚警影响因子计算，通过虚警影响因子计算融合地形接近率，判定组合参数是否处于告警包络范围，若不处于告警区域，此时不产生告警，否则产生告警。
[0057]
步骤4.1、依据步骤1.2和3.3计算的地形接近率，通过公式(5)判定是否告警，当两个计算结果差值的绝对值小于容差，则产生模式2告警；否则执行步骤4.2；
[0058]
|tcr
1-tcr0|《err
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0059]
步骤4.2、根据飞机飞行轨迹(平飞或下降)，建立虚警推移计算常数n，计算过程如公式(6)所示。
[0060][0061]
其中n不为整数时采用向上取整。当飞机下降率小于100fpm时，默认飞机处于平飞状态，n可取20次；当下降率大于1000fpm时，认为下降速率过大，情况紧急，需快速响应；其余时刻则随着下降率线性变化。
[0062]
步骤4.3、参照虚警计算常数，从飞机当前时刻向前推移n个采样点，计算两种地形接近率的均方差σ，确定地形数据库处理结果的置信度f
terr
(σ)，具体定义由供应商决定。
[0063]
步骤4.4、由步骤4.3得当前飞机航迹点虚警影响因子为1-f
terr
(σ)，通过加权融合，得到地形接近率，判断融合后的地形接近率与无线电高度是否处于告警包络内，处于告警范围则告警，否则不产生告警。
[0064]
tcr
mix
＝(1-f
terr
(σ))
·
tcr0+f
terr
(σ)
·
tcr1ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0065]
本发明实施例的有益效果：
[0066]
依赖性低，易于实现。本发明采用的技术方法无需增加互联设备量，即可自身实现算法，使用的中间量(如地形数据库)系统内部已预存储，无需外部源输入，实现难度较小；
[0067]
提升设备性能，优化功能配置。目前taws的逻辑架构里前视地形告警(flta)使能时模式2功能将被抑制，表明模式2功能的保护边界较小且使用率较低。降低模式2虚警率后可同时使能flta与模式2告警功能，优化了系统功能配置；
[0068]
冗余校验，可靠性高。地形数据库的使用大大提升了taws对前方地形的感知能力，在本方法中使用基于地形数据库和基于无线电高度的两种方法计算地形接近率并作比较，最后融合计算得出新的地形接近率，此方法显著提高计算结果的置信度。
[0069]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
[0070]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。