RU2585260C2

RU2585260C2 - Method for spatial orientation of aircraft pilots during landing

Info

Publication number: RU2585260C2
Application number: RU2011104172/08A
Authority: RU
Inventors: Андрей Леонидович Горбунов; Борис Петрович Елисеев; Евгений Евгеньевич Нечаев
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2016-05-27
Also published as: RU2011104172A

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering. Method for spatial orientation of aircraft pilots in landing involves forming a virtual landing glide path using a system comprising a head module, positioning system, which includes a means of determining three linear and three angular coordinates of aircraft position in space, a computer and a memory module with coordinates of landing glide path, head module is mixed reality glasses with prisms for output to transparent glasses of stereo pairs of virtual objects - landing glide path of markers, positioning system is connected to computer to generate stereo pairs of virtual objects - landing glide path markers for mixed reality glasses.

EFFECT: high efficiency of spatial orientation of pilots.

1 cl

Description

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к бортовому оборудованию воздушных судов.The invention relates to aircraft, and in particular to on-board equipment of aircraft.

Известны способы пространственной ориентации пилотов воздушных судов при посадке, характеризующиеся использованием комплексов, содержащих средство навигации для формирования данных вертикального местоположения и данных бокового местоположения, представляющих местоположение самолета, средство вырабатывания символов, связанное со средством навигации и предназначенное для формирования сигналов символов из сигналов данных вертикального и бокового местоположений, и средство электронного дисплея, связанное со средством вырабатывания символов, предназначенное для отображения сигналов символов оператору и включающее экран дисплея, на котором отображаются символы, представляющие сигналы символов (US 4454496, RU 2173660). При осуществлении таких способов с использованием навигационных данных обеспечивают расчет, а затем отображение на экране дисплея осевой линии курса следования. Символ осевой линии предназначен для имитирования появления посадочной глиссады. На дисплее лобового стекла показаны линия горизонта, осевая линия, символическое изображение самолета и дополнительно указатели бокового отклонения (RU 2173660). Символическое изображение самолета представляет собой стандартный символ местоположения самолета и остается по существу в неподвижном положении на экране дисплея.Known methods of spatial orientation of aircraft pilots during landing, characterized by the use of systems containing navigation means for generating vertical location data and lateral location data representing the location of the aircraft, symbol generating means associated with the navigation means and designed to generate symbol signals from data signals of vertical and lateral locations, and electronic display means associated with the means are generated I characters for displaying characters signals to the operator and including a display screen, which displays characters, symbols representing signals (US 4454496, RU 2173660). When implementing such methods using navigation data, they provide calculation and then display on the display screen of the center line of the course. The centerline symbol is intended to simulate the appearance of a landing glide path. The windshield display shows the horizon line, the centerline, the symbolic image of the aircraft and optionally side deviation indicators (RU 2173660). The symbolic image of the aircraft is a standard symbol of the location of the aircraft and remains essentially in a fixed position on the display screen.

Недостатками известных способов является отсутствие 3D- и стереопредставления маркеров посадочной глиссады, что снижает эффективность пространственной ориентации пилотов, необходимость специального обучения пилотов и установки громоздкого оборудования в пилотской кабине, а также зависимость навигационного оборудования от бортовой сети питания.The disadvantages of the known methods is the lack of 3D and stereo representations of landing glide path markers, which reduces the effectiveness of the spatial orientation of the pilots, the need for special training for pilots and the installation of bulky equipment in the pilot's cockpit, as well as the dependence of navigation equipment on the onboard power supply network.

Известен также способ пространственной ориентации пилотов воздушных судов при посадке, характеризующийся использованием комплекса, включающего модифицированный штатный бортовой радиолокатор (метеонавигационный, прицельный или землеобзорный) и один или несколько рядов радиолокационных точечных отражателей, установленных в зоне взлетно-посадочной полосы в соответствии с псевдослучайным законом по дальности. Полученная информация может контролироваться пилотом путем сравнения полученного на ее основании виртуального изображения взлетно-посадочной полосы с реальным радиолокационным изображением взлетно-посадочной полосы на мониторе в координатах «азимут - дальность» и может быть использована для управления воздушным судном при помощи автопилота или вручную (RU 2348944).There is also a method of spatial orientation of aircraft pilots during landing, characterized by the use of a complex including a modified standard on-board radar (meteorological, sighting or ground survey) and one or more rows of radar point reflectors installed in the area of the runway in accordance with a pseudo-random range law . The information obtained can be controlled by the pilot by comparing the virtual image of the runway based on it with the real radar image of the runway on the monitor in azimuth-range coordinates and can be used to control the aircraft using autopilot or manually (RU 2348944 )

Недостатками указанного известного способа также является отсутствие 3D- и стереопредставления маркеров посадочной глиссады, что снижает эффективность пространственной ориентации пилотов, необходимость специального обучения пилотов и установки громоздкого оборудования в пилотской кабине и зависимость навигационного оборудования от бортовой сети питания.The disadvantages of this known method is the lack of 3D and stereo representations of landing glide path markers, which reduces the spatial orientation of the pilots, the need for special training for pilots and the installation of bulky equipment in the pilot's cabin and the dependence of navigation equipment on the onboard power supply network.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является известный способ пространственной ориентации пилотов воздушных судов при посадке, включающий формирование виртуальной посадочной глиссады с использованием комплекса, содержащего наголовный модуль, систему позиционирования, включающую средство определения трех линейных и трех угловых координат положения воздушного судна в пространстве, связанный с ней компьютер и модуль памяти с координатами посадочных глиссад (http://www.membrana.ru/articles/technic/2010/04/27/130400.html). Наголовный модуль выполнен в виде шлема, на щиток которого проецируются трехмерные изображения маркеров в виде серии виртуальных объектов - рамок, трассирующих траекторию полета. Известный способ не обеспечивает стереоскопичности виртуальных объектов, что снижает эффективность пространственной ориентации.Closest to the proposed invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a known method of spatial orientation of aircraft pilots during landing, including the formation of a virtual landing glide path using a complex containing a head module, a positioning system that includes means for determining three linear and three angular coordinates of the air position vessels in space, a computer and a memory module associated with it with the coordinates of the landing glide paths (http : //www.membrana.ru/articles/technic/2010/04/27/130400.html). The head module is made in the form of a helmet, on the flap of which three-dimensional images of markers are projected in the form of a series of virtual objects - frames tracing the flight path. The known method does not provide stereoscopic virtual objects, which reduces the effectiveness of spatial orientation.

Технической задачей создания предлагаемого изобретения является разработка способа пространственной ориентации пилотов воздушных судов при посадке, лишенного указанного недостатка.The technical task of creating the present invention is to develop a method of spatial orientation of aircraft pilots during landing, devoid of this drawback.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности пространственной ориентации пилотов.The technical result of the invention consists in increasing the spatial orientation of the pilots.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе пространственной ориентации пилотов воздушных судов при посадке, включающем формирование виртуальной посадочной глиссады с использованием комплекса, содержащего наголовный модуль, систему позиционирования, включающую средство определения трех линейных и трех угловых координат положения воздушного судна в пространстве, связанный с ней компьютер и модуль памяти с координатами посадочных глиссад, наголовный модуль представляет собой очки смешанной реальности с призмами для вывода на прозрачные стекла очков стереопар виртуальных объектов - маркеров посадочной глиссады, система позиционирования связана с компьютером, генерирующим стереопары виртуальных объектов-маркеров посадочной глиссады для очков смешанной реальности.The specified technical result is achieved by the fact that in the spatial orientation method of aircraft pilots during landing, including the formation of a virtual landing glide path using a complex containing a head module, a positioning system comprising means for determining three linear and three angular coordinates of the position of the aircraft in space associated with it has a computer and a memory module with the coordinates of the landing glide paths, the head-mounted module is a pair of mixed reality glasses with prisms To display the transparent glasses stereo virtual objects - markers landing glide path, the positioning system is connected to a computer, generating a stereo pair of virtual objects markers landing glide path points to a mixed reality.

Осуществление предлагаемого способа пространственной ориентации пилотов воздушных судов при посадке заключается в следующем.Implementation of the proposed method for the spatial orientation of aircraft pilots during landing is as follows.

В компьютер поступают данные о положении воздушного судна в пространстве из системы позиционирования и данные о пространственных координатах посадочной глиссады из модуля памяти. Компьютер генерирует стереопары виртуальных объектов - маркеров посадочной глиссады, которые выводятся на прозрачные стекла очков.The computer receives data on the position of the aircraft in space from the positioning system and data on the spatial coordinates of the landing glide path from the memory module. The computer generates stereo pairs of virtual objects - markers of the landing glide path, which are displayed on the transparent glasses.

Для осуществления изобретения может быть использован автономный компьютер. Очки смешанной реальности представляют собой прозрачные стекла, на которые с помощью призм выводится стереопара изображения виртуальных объектов, маркирующих посадочную глиссаду. В качестве очков смешанной реальности могут быть использованы соответствующие очки, выпускаемые промышленностью, например, SmartVision компании «Laster Technologies» (http://www.laster.fr/technologies/description/) и др. В качестве системы позиционирования, содержащей средство определения трех линейных и трех угловых координат положения воздушного судна в пространстве, можно использовать автономную систему, включающую приемник спутниковой навигационной системы (GPS или ГЛОНАСС) и гироскоп.For the implementation of the invention can be used a stand-alone computer. Mixed reality glasses are transparent glasses, on which a stereo pair of images of virtual objects marking the landing glide path is displayed using prisms. As glasses of mixed reality, corresponding glasses produced by industry, for example, SmartVision of Laster Technologies (http://www.laster.fr/technologies/description/) , etc. can be used. As a positioning system containing a means of determining three linear and three angular coordinates of the position of the aircraft in space, you can use an autonomous system, including a satellite navigation system receiver (GPS or GLONASS) and a gyroscope.

В силу прозрачности очков пилот сохраняет визуальный контроль над ситуацией, но одновременно видит маркеры посадочной глиссады, стереоизображения которых меняются в соответствии с движением воздушного судна, что обеспечивается посредством использования данных системы позиционирования. Выполнение полета вдоль виртуальной глиссады обеспечивает безошибочный заход на посадку при любой, даже нулевой видимости. Данные о пространственных координатах посадочной глиссады хранятся в памяти компьютера, генерирующего стереоизображения маркеров глиссады, к которому подключены очки смешанной реальности.Due to the transparency of the glasses, the pilot retains visual control over the situation, but at the same time sees the markers of the landing glide path, the stereo images of which change in accordance with the movement of the aircraft, which is ensured by using data from the positioning system. Performing a flight along a virtual glide path provides an unmistakable approach approach with any, even zero visibility. Data on the spatial coordinates of the landing glide path is stored in the memory of a computer that generates stereo images of the glide path markers, to which the glasses of mixed reality are connected.

Использование предлагаемого способа за счет стереоскопического воспроизведения маркеров посадочной глиссады обеспечивает повышение точности и надежности выполнения маневра посадки независимо от метеоусловий и условий видимости, т.е. позволяет повысить эффективность пространственной ориентации пилотов воздушных судов при посадке. Таким образом, удается полностью решить проблему пространственной ориентации пилотов, которая является причиной большинства авиакатастроф при посадках в условиях ограниченной видимости.Using the proposed method due to the stereoscopic reproduction of landing glide path markers provides improved accuracy and reliability of the landing maneuver regardless of weather and visibility conditions, i.e. improves the spatial orientation of aircraft pilots during landing. Thus, it is possible to completely solve the problem of the spatial orientation of the pilots, which is the cause of most air crashes during landing in conditions of limited visibility.

Claims

A method of spatial orientation of aircraft pilots during landing, including the formation of a virtual landing glide path using a complex containing a head module, a positioning system including means for determining three linear and three angular coordinates of the aircraft position in space, a computer and a memory module with landing coordinates glide path, characterized in that the head unit is a mixed reality glasses with prisms for output to transparent glasses of stereopairs of virtual objects - markers of the landing glide path, the positioning system is connected to a computer generating stereopairs of virtual objects - markers of the landing glide path for glasses of mixed reality.