基于虚拟现实技术的飞机降落辅助系统及方法

摘要

本发明公布了一种基于虚拟现实技术的飞机平稳降落辅助系统及方法，属于航空服务领域。本发明系统包括数据采集模块、虚拟现实处理模块、显示模块。本发明所述方法在飞机降落时，通过虚拟现实技术综合机场路面实时画面和飞机降落轮传感器数据，在控制终端模拟出当前机场路面与飞机降落轮之间的相对位置的实时画面。通过这些实时画面，有利于飞行员的操纵和判断，飞行员对飞行航迹和飞机位置的判断较为直观。根据实时的相对位置，终端模拟得出降落的最佳地点，最佳角度，最佳速度，以辅助飞行员实现飞机的平稳降落。

说明书

技术领域

本发明涉及基于虚拟现实技术的飞机平稳降落控制方法，属于航空服务领域以及计算机模拟仿真领域。

背景技术

随着航天航空技术的日新月异，飞机越来越成为现代社会一种不可或缺的交通工具，对于飞机的安全起飞，飞行与降落也有了新的定义与要求，从而本案提出了一种基于虚拟现实技术的飞机平稳降落方法，以辅助飞行员实现更加平稳以及安全的飞机降落。

以往的飞机降落主要依靠飞行员经验与仪表数值的辅助进行降落，而在近地高度上，判断飞机高度和下降率应以观察仓外环境为主，仪表所示数值此时不精确且有滞后，仅可作为参考，因此难免造成飞机的降落不稳。而且重大飞行事故，大多数是在飞机处于进近降落过程中发生的，特别是遇到复杂气象条件下形成的气象陷阱，即水平能见度符合机场运行最低标准，但是，飞行员在进近降落过程中，实际上看到的斜视能见度很差，不能在决断高度上及时发现和对准机场跑道时，容易造成重大事故。

降落过程：先是主机轮，也就是后起落架先着地；因为在飞机降落最后要有一个拉飘过程(机头上扬，发动机推力降至最低)，为的就是在落地前减小缓冲、减小降落速度，从而减小降落时冲击力对机体的破坏。最后是鼻轮着地，也就是前起落架着地。先是后起落架落地、然后是前起落架。因此对于飞机平稳降落的研究也就是对于飞机降落轮控制的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对当前飞机降落平稳度存在的一些缺陷，提供的一种基于虚拟现实技术的飞机平稳降落方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明基于虚拟现实技术的飞机平稳降落辅助系统，包括数据采集模块、虚拟现实处理模块和舱内显示模块，飞行员是所述系统的操作者，飞行员启动所述系统，数据采集模块开始采集数据并将采集的数据发送至虚拟现实处理模块加以处理，虚拟现实处理模块处理完的图像数据在舱内显示模块中显示以辅助飞行员执行降落操作。

优选地，所述虚拟现实处理模块中的计算机接收安装于飞机降落轮的传感器检测的飞机降落轮与地面距离的信号，生成于飞机与地面距离的虚拟场景。

基于虚拟现实技术的飞机平稳降落辅助系统的控制方法包括如下步骤：

1)在飞机进近降落时，飞行员打开降落辅助系统；

2)位于飞机降落轮上的激光测距传感器开始工作，将降落轮与地面间距离数据传送至虚拟现实处理模块中的计算机；

3)计算机运行虚拟现实软件，借助接收到的降落轮与地面之间的距离数据模拟出飞机与地面的关系的虚拟场景；

4)由虚拟现实软件模拟出的虚拟场景在舱内显示器中显示，飞行员根据虚拟场景中提供的飞机与地面关系，选择最佳的降落方案，以实现飞机的平稳降落。

本发明跟以往普通降落操作不同的是，以往的降落操作都是根据飞行员的飞行经验执行拉平、平飘、接地，在近地高度上，以往判断飞机高度和下降率都是以观察舱外环境为主，而通过虚拟现实技术显示出的舱外环境的模拟，可以给飞行员最直观得飞机高度以及下降率的参考，解决了以往飞机降落中普遍存在的问题，因此最大程度上得实现了飞机的平稳降落。

附图说明

图1是本发明的系统模块组成图；

图2是本发明的工作流程图；

图3是虚拟现实处理模块的工作流程图；

图4是舱内显示器中横向虚拟现实图像；

图5是舱内显示器中纵向虚拟现实图像。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

在图1中，虚拟现实模块、数据采集模块、舱内显示模块、都是由安装于飞机上的硬件设施完成的，飞行员是系统的启动者和控制者。系统的主要模块是虚拟现实模块，它将现实环境的实时模拟图像传送到呈现于飞行员面前的显示器，可以让飞行员真实得感受到飞机相对于机场的位置变化，有利于飞行员更好得完成降落过程，实现飞机平稳降落。

图2和图3是基于虚拟现实技术的飞机平稳降落方法的工作流程图。

首先，当飞机进近降落时，飞行员启动辅助降落系统，即通过虚拟现实技术实现飞机的平稳降落。

其次，计算机运行虚拟现实软件，综合传回的距离数据和预存在计算机内的机场以及飞机数据，模拟出当前飞机与机场跑道的相对位置，完成虚拟现实。如图3所示是虚拟现实处理模块的工作流程图，当飞行员开启本辅助降落系统时，计算机先根据预置在内存中的机场数据，完成机场环境的生成，并在机场场景中装入飞机三维模型，设置测距传感器开始工作，这就完成了对于该系统虚拟现实的初始化。然后进入计算机对于现实的即时虚拟过程，计算机读取测得的降落轮与地面之间的距离，根据预先测算的实际距离与三维场景中的距离比例关系，得出飞机模型在场景中新的位置数据，更新出三维飞机模型相对于机场虚拟场景的位置。完成了一次对于飞机三维模型的更新后，再次读取测距传感器数据，直到飞机平稳降落，飞行员关闭降落辅助系统。

再次如图4和图5所示，将虚拟现实画面显示在驾驶舱控制面板的显示器上。显然借助虚拟现实生成的模拟图像，不但可以清楚的看到飞机整体相对于机场跑道位置，而且还可以观察到两个后降落轮是否位于同一水平面上。观察飞机整体相对于机场跑道位置的意义在于：直观地确定飞机在平飘过程中飞机仰角，若仰角偏大则尾翼触地，造成降落失败，仰角偏小则后降落轮无法先触地，亦造成降落失败，因此借助飞机整体相对于机场跑道的图像，飞行员可以直观得判断飞机仰角，并及时操纵，选择最佳仰角；以确保飞机的平稳降落；观察后降落轮是否在同一水平线上的意义在于：当起落架放下后，两个后降落轮是否在同一水平面上就决定了飞机的平稳降落，若两个降落轮不在同一水平面上，降落时由于左右轮没有同时着地，便会造成机身的震动，严重的还会导致飞机冲出跑道，借助虚拟现实图像，可以直观得观察左右轮的的位置，辅助飞行员完成飞机的平稳降落；最后，飞行员执行降落操作。