[发明专利]一种基于惯性/卫星相对导航的机载编队飞行指示系统

权利要求书

1.一种基于惯性/卫星相对导航的机载编队飞行指示系统，编队中包括长机和僚机，其特征为：所述的长机和僚机中都安装有指示仪，所述的指示仪包括传感器系统、计算机系统、通信系统和人机接口系统；

所述的传感器系统包括测量型卫星天线、卫星接收机、MEMS惯导；卫星天线和卫星接收机用于接收本机卫星导航数据，并将数据发送至计算机系统；所述的MEMS惯导用以获取本机的惯导数据，并将数据发送至计算机系统；

所述的计算机系统是本设备的核心组件，依次包括编队管理模块、相对导航模块、监视防撞模块； 编队管理模块用于生成初始化编队信息，确定成员预设位置和位置超差/碰撞威胁告警门限；相对导航模块利用卫星载波相位差分技术和惯性/卫星相对导航滤波技术计算编队成员间的相对位置和速度；监视防撞模块用于进行位置超差判断和告警，并通过一种基于相对速度预测的新型碰撞威胁评估方法进行碰撞威胁预测和告警；此外，编队管理模块汇总相对导航信息和告警信息，完成与人机接口系统的交互；

所述的通信系统包括数据链天线和数据链电台，通信系统为编队内成员建立通信链路实现时间同步和导航数据传输； 数据链天线完成不同编队成员间的数据收发，通过馈线与数据链电台相连，数据链电台通过机载总线与计算机系统进行信息收发；

所述人机接口系统为飞行员提供可视化显示和控制指令输入两项功能； 可视化显示内容包括本机与所有编队成员的相对位置和速度信息、与预期位置的偏差、编队成员的航向、位置超差告警、碰撞威胁告警； 控制指令输入包括：编队初始化信息设置、编队变更指令输入、显示界面交互操作；

长机通过人机接口系统对编队管理模块进行队形初始化设置，初始化参数存储于编队管理模块中，参数包括编队规模、编队队形、成员预设位置、位置超差告警门限、碰撞预测最小分离距离门限以及碰撞威胁提前告警时间门限；队形类型已预设在本装置中，编队队形包括但不限于楔形编队、箭形编队、方形编队；并将设置的信息发送至各僚机；长机指示仪相对导航模块接收本机的卫星和惯性导航数据，并通过通信系统将此数据分发至各个僚机指示仪设备各僚机的指示仪接收到长机发送的信息后，通过相对导航模块对长机和本机的导航数据进行平行解算，获得长机和本机的相对位置和速度信息，并将该信息发送至长机；长机汇总后将长机与所有僚机的实时相对位置和速度信息发送至各僚机；各僚机根据上述信息获得自身与其他编队成员的相对位置和速度，并在监视防撞模块中进行位置超差和碰撞威胁的判断，并将位置、速度信息和判断结果传输至人机接口系统；

超差和碰撞威胁采用以下方法判断：计算两架机当前的相对距离矢量r_相对和相对速度矢量V_相对；根据上述两矢量以及安全半径R计算它机与本机安全飞行半径区域的交点A；假设在匀速条件下计算它机到达A点的时间，也就是它机未来可能与本机发生碰撞的预测时间，如果该时间小于碰撞威胁提前告警时间门限则产生碰撞威胁告警。

2.根据权利要求1所述的一种基于惯性/卫星相对导航的机载编队飞行指示系统，其特征在于所述的碰撞威胁判断方法为：

计算两架机在当前相对距离和相对速度矢量条件下，一架飞机闯入另一架飞机安全飞行半径区域的时间，如果该时间小于碰撞威胁提前告警时间门限则发出碰撞威胁告警。