视频跟踪器的应用方案

kslc501 · 发表于 2012-11-15 18:09:01

飞机精确进场光电及全景监视系统方案

进近着陆期间飞机处于机场周围高密度交通区域，飞行员所需完成的操作程序复杂，所面对的天气条件多变，所遇到的问题一般都较为棘手且要求短时间内妥善处理，因此飞行员工作负担重、压力大，是整个飞行过程中事故及事故征候的高发阶段，一直受到全球航空业的普遍关注。

从 1996 年至2005 年国内共发生飞行事故39起，其中发生在进近和着陆阶段的飞行事故8起，不具有样本统计意义。但是，同一期间国内共发生飞行事故征候1143 起，其中发生在进近和着陆阶段的事故征候302 起，样本数量满足统计要求。此外，考虑到事故征候是航空器飞行实施过程中发生的未构成飞行事故但与航空器操作使用有关，影响或可能影响飞行安全的事件。同时，事故征候与事故都是由多种因素共同引起，有着共同的事故链，只是事件后果严重程度不同，但是事故征候进一步发展就会变成事故。因此，借鉴国际上对飞行事故的统计和分析方法对发生在我国的航空器飞行事故和事故征候进行研究，具有较高价值。如上所述，10年间共发生事故/征候1 182起，其中发生在进近和着陆阶段的事故/征候310起，超过总数的1/4，虽然比例不如国际上事故比例高，但同样占有一定比例，如图1 所示。

图1 飞行阶段时间比例及事故/征候比例

飞机的起飞与降落是飞行的极为重要的环节，是事故发生的最多阶段。据报道,某型民机已发生的87 次各种事故中,其中有42 次发生在着陆期间,包括降落在机场外(9 次) 、未降落在跑道上(5 次) 、粗暴着陆(8 次) 、冲击跑道(12 次) 、起落架放不下(4 次) 、偏离跑道(4 次)。根据世界各地事故调查机构编制的资料来看，有48%的事故发生在飞机进场期间，由此可见飞机进场是安全飞行最为关键的过程。

由此可见，保障飞机安全起降是确保飞行安全的重要因素之一，为加强对飞机起降的保障，我们推出了光电飞机进场引导和电视监视系统。

光电飞机进场引导和电视监视系统的基本功能是：以直观的视频图像监视、记录飞机起降过程，辅助起降指挥决策，保证起降安全，并为事故分析和飞行讲评提供录像信息。

1.1 常规的光学助降系统

图2 菲涅尔透镜光学助降系统

如图2所示，菲涅尔透镜光学助降系统地工作原理是基于菲涅尔透镜原理，在不同的高度和角度看到的灯的颜色不同，飞行员依据所观察到的灯的颜色调整飞机进场时的高度和航线，从而获得正确的下滑轨迹。

这种光学助降系统开创了飞机从进场到触地保持等角下滑带动力的先进着陆模式，它简单可靠、目视直观、技术成熟、成本低、近距离性能好（可一直到决断点）。主要缺点是作用距离较近，特别是在雨雾等不良天气条件下，作用距离将大大降低。为了克服这个缺点，于是便有了全天候雷达引导进场系统。

1.2 雷达进场引导系统 图3 雷达进场引导系统

雷达进场引导系统的优点是作用距离远（可达数十千米），全天候能力强，助降精度较高。其不足之处主要是抗干扰，特别是抗电子战能力差，在要求无线电寂静状态下不能工作。

采用进场引导雷达和常规光学助降系统的等角下滑进近着陆引导体制存在的主要缺点是引导精度不高，抗电子战能力差，不能提供视景。随着光电子技术和装备的发展，20世纪末，人们开始研究将光电系统固有的高分辨率和抗电磁干扰能力用于飞机进场着陆引导。

1.3 光电进场引导系统

以美国21世纪初研制的进近着舰光电引导系统（Visual）为例说明该系统大致原理和特点。

如图4到图6所示为美国Visual飞机着舰光电引导系统，基本组成为高精度光电跟踪转台，它内置：

l TV（CCD）、IR（热像）两种成像设备，以适应对进场飞机的日、夜视频探测。

l 内置激光测距仪

l 视频跟踪控制系统。

通过高精度光电跟踪系统及激光测距仪，可以精确探测飞机的位置和姿态，从而判断飞机是否以规定的下滑线进近。因为有视频，所以还可以监视飞机起落架状态。

1.4 不同进场引导系统的性能比较

表1 不同体制飞机助降系统的性能比较

	光学助降系统	雷达进场引导系统	光电进场引导系统
作用距离	近	远	中
引导精度	较低	中	高
视景	无	无	有
气候适应力	差	强	中
抗电子战能力	强	差	强
技术成熟度	高	高	高
适装性	强	强	强
成本	低	中	中