通用航空低空飞行障碍物预警技术浅析与展望

通用航空低空飞行障碍物预警技术浅析与展望

王悦

 （上海工程技术大学，上海市  201620）

摘要：通过利用3S技术,我们研究了建立一个高效的空中告警航图平台以及相关的匹配模型,以满足不同的空中航空安全需求,并且能够有效地利用不同空间分辨率的多源遥感数据,以满足不同的航空安全性。通过精心挑选的地形障碍物,建立一个完善的空中告警航图障碍物数据库,并利用 RS 、 GIS 、 GNSS 等先进的技术,构建一个高效的空中告警航图平台,以便更好的收集和分析航空器的实时位置,并且能够及时发现和识别空中的危险因素,从而有效的防止空中安全事故的发生。

关键词：低空飞行；飞行障碍预警技术

一、低空空域含义

  "低层空域"指的是海拔较低的区域,这些区域的海拔一般都小于1000米(含)。这些区域对于保障民众的生命财产安全至关重要,同时还能为政府提供必需的资源。因此,这些区域对政府的发展至关重要。2010年,中央政府军委颁布了《低层空域管理变革引导建议》,以推动中国的经济及航空航天技术的飞速进步。2015年,中央政府军委提出了一系列改革措施,以期望能够实现低层空域的有序开放,2020年,这些改革措施还需进一步加强,但同时也带来了一个严峻的挑战:如何保障低层空域的安全。在低空空域,不仅仅是受到气候条件的限制,还受到自身特征的限制,甚至受到周边社会文明的限制。这就使得在这种情况下,保证飞机的安全变得尤为困难。因此,我们必须构建一套能够反映这种情况的、能够及时调整的、能够满足不同特征的、能够提供准确信息的安全辅助系统,来帮助我们应付这种挑战。目前,我国低空空域安全技术研究处于起步阶段,国内学者对低空飞行安全技术进行了初步研究:陈伟将 GPRS 结合嵌入式技术设计了低空小目标监视实验;王鑫等人提出使用 GPS 与北斗导航获取定位信息,并利用北斗导航系统独有的短报服务平台实现对低空飞行器定位监视终端的设计;沈笑云等人将算法加入时间维度,更准确的预测冲突发生的概率凹等。

  通过文献查阅发现,目前国内外大多数低空安全技术研究主要适用于 IFR 飞行,而对于低空空域可视化 VFR 飞行安全的研究相对较少。

二、通用航空低空飞行障碍物预警技术浅析与展望

  2.1低空空域航图简介及要求分析

  航图是保证航空器飞行所需要的有关规定、限制、标准、数据和地形等,以一定的图标形式集中编绘、提供使用的各种图的总称。航图根据飞行规则可分为目视飞行航图和仪表飞行用航图。低空空域相对于其他空域所面临的环境因素更加复杂,要求航图更新速度性快、具有实效和精确性。随着高分二号卫星的发射,我国遥感已进人亚米级时代。目前在轨服务对地观测资源卫星数量为10颗,其中空间分辨率在5 m 及以上的卫星具有8颗。,因此使用高分辨率多源遥感影像作为低空空域航图的数据源,不但可以满足低空空域航图对环境信息的要求,还满足了低空空域航图的时效性要求。

2.2低空告警航图遥感数据源选择

  经过研究,本文提出了一种新颖的方法来确定在低空环境下进行飞行所需的信息。该方法基于两个因素:遥感器的高精度、飞机的高速度、操作难度。我们可以用这种方法来确定哪些信息是最合适用于低空环境。此外,我们还可以把这些信息划分成三个不同类别:一般性、二次性、三次性、四次性。根据具体的飞行需求,应当采用合适的低空航线来实现最佳的效果。

2.3建立一个包含低空告警航图和地理信息的数据库。

  通过利用先进的技术,我们建立了一个完善的低空告警航图信息数据库,它不仅可以提供准确的自然环境信息,还可以提供丰富的人文环境信息,为不同的低空任务提供可靠的地理基础,并且可以根据点、线、面的不同,建立普通的、危险的、基础的、障碍的的地理信息,从而为低空飞行提供有效的指导,为安全的低空环境提供可靠的保障。通过收集和分析大量的关键数据,我们可以更好地构建低空空域航图。在通用航空作业中，低空作业是特别常见的，在一些无法通过目视来判断的情况下，就需要航图来进行辅助，好的航图信息库，能够帮助飞行员提早判断，也能使得低空预警更加的有效，准确。直升机、固定翼航空器主要采用合成视觉辅助飞行导航避障,其原理是将航行视角、飞行参数、三维环境模型、障碍物标记、实景等功能合成输出进行预警,通过获取高分辨率遥感图像、 DEM 数字高程模型数据构建高精度地理模型数据库6),自动计算或人工标记飞行地理模型中出现的障碍物,以供机载设备处理信息计算航路。此类方法虽然能精确标记障碍物,但是实际地形多变,高精度地理模型范围有限,随着时间推移,频繁的新增或更新数据库会增加更多的人工成本,且飞行中不能实时更新障碍物信息,增加飞行风险,因此给障碍物作标志信号的方法更加具有价值。

1)建立一个基于地理信息的低空告警航图数据库,以提供有效的支持。

  通过利用先前的数字化技术,将遥感图片转换为可以被解读的形式,然后将其输出到地理信息系统的服务器上,以便将低空空域的航图和其他相关的空域航图资料以点、线、面的形式呈现出来,从而实现空域航图的精准定位。在低空领域,我们通常会使用各种地形和水体来创建地形地貌,例如:城市、农田、道路、江河、湖泊和大海。

2)构建低空告警航图障碍物数据库

  基于多种因素,我们创建了一个专门用于监测飞机可能存在的危险的数字化系统。该系统包括:文献、地形、海拔、道路、城市景观、居民区等。我们使用了先进的技术,能够准确提取出各种危险因素,并且能够快速识别出潜在的危险。这个系统被称作低空告警障碍物信息数据库,它旨在帮助我们更好地了解可能存在的危险因素。

  经过高分辨率遥感数据的收集、整合、分析,本文构筑了一个基于3S的空中告警航图系统,该系统可以实现高分辨率的遥感图像,并且可以通过辐射校准、几何精度调整等方法,实现高分辨率的多光谱图像,同时,该系统还可以通过地理信息数据处理平台,实现高效的空中告警。通过引入先进技术,我们能够大幅提升低空空域告警系统,它能够实时监测和处理各种情况,并且能够提供准确、及时、及时、全面的信息。此外,用户和机构还能够在系统中随意挑选和创建特定的低空空域告警航线。通过使用特定的飞行监控系统,创建独特的飞行监控指南。

总结:

  由于近年来中国在低空领域的政策日益宽松,为了确保民众的安全,迫切需要采取措施,加强民众的安防意识。为此,3S技术的运用已经成为一种重要的手段,它不仅可以帮助民众获取实时的报警信息,还可以帮助他们进行定位和跟踪,从而实现高效的民众服务。因此,本文旨在探索利用3S技术,搭建一个完善的民众服务体验,实现民众的安防意识,从而实现民众的安防目标。尽管3S技术具备较高的实时性,并且具备较少的硬件偏移,使得它具备了较高的准确率、可靠性,因此,为了更好地评估它的效果,我们应该加强对它的实际应用,并且深入探索它的高效率、准确率、稳定性、安全、可操作等几个方面的特征。低空飞行障碍预警技术的不断成熟，是发展通用航空的重要基石。

参考文献

【1】我国战略性新兴产业体系的政策文本分析——以通用航空产业为例[J]. 李瑞.科技管理研究,2020(16)

【2】浅谈影响通用航空飞行安全的因素[A]. 田亮;张晓林;朱啓江.第十届中国航空学会青年科技论坛,2022

【3】中国通用航空产业要走一条特色发展之路[A]. 刘端红;刘夏石.领先接触——第三届民用飞机先进制造技术及装备论坛,2011