阅读说明：本技术 用于跑道照明的动态照明系统和飞行器部件 (Dynamic lighting system for runway lighting and aircraft component ) 是由 加布里埃尔·约瑟芬·克里斯蒂亚娜·德布鲁韦 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于跑道照明的动态照明系统(1)和飞行器部件,所述动态照明系统包括光源,所述光源具有可寻址光束方向<Image he="78" wi="112" file="DDA0002446161460000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>以及控制单元,所述控制单元配置成：接收飞行器的姿态信息以及选择用于起飞或着陆<Image he="76" wi="98" file="DDA0002446161460000012.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>的跑道的取向；获取水平轴线<Image he="68" wi="89" file="DDA0002446161460000013.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>和竖直轴线<Image he="74" wi="114" file="DDA0002446161460000014.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>所述水平轴线<Image he="60" wi="32" file="DDA0002446161460000015.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>与<Image he="70" wi="45" file="DDA0002446161460000016.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>的纵向方向共线；确定实际飞行器轨迹<Image he="78" wi="99" file="DDA0002446161460000017.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>和参考飞行器轨迹<Image he="77" wi="150" file="DDA0002446161460000018.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>获取实际竖直进场角度(β)、参考竖直进场角度(β<Sub>0</Sub>)、以及实际水平进场角度(γ)；并且致动光源,以使所述光束方向<Image he="77" wi="86" file="DDA0002446161460000019.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>进行绕所述竖直轴线<Image he="77" wi="96" file="DDA00024461614600000110.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>的值为|β|-|β<Sub>0</Sub>|的角运动,并且进行绕所述水平轴线<Image he="65" wi="96" file="DDA00024461614600000111.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>的值为|γ|的角运动,以将所述光源的束朝向所述跑道方向竖直地和水平地对齐。(The invention relates to a dynamic lighting system (1) for runway lighting, comprising a light source with addressable beam directions, and an aircraft component And a control unit configured to: receiving attitude information of an aircraft and selecting for takeoff or landing The orientation of the runway of (a); obtaining horizontal axes And a vertical axis The horizontal axis And are collinear; determining an actual aircraft trajectory And reference aircraft trajectory Obtaining an actual vertical approach angle (beta), a reference vertical approach angle (beta) 0 ) And an actual horizontal approach angle (γ); and actuating the light source to direct the light beam About said vertical axis Has a value of | beta | - | beta 0 And performs an angular movement about the horizontal axis Is an angular movement of | γ | to align the beam of light sources vertically and horizontally towards the runway direction.)

用于跑道照明的动态照明系统和飞行器部件

技术领域

本发明涉及一种用于跑道照明的动态照明系统。更具体的，本发明涉及一种用于起飞和着陆目的跑道照明的飞行器照明系统。

本发明的一个目的是提供一种用于跑道照明的构架，该构架更加有效、并且最佳地适合于考虑飞行器的速度矢量的所有飞行器姿态。

本发明的另一目的是提供一种用于跑道照明的构架，该构架在任何外部环境条件下(也在低能见度情形下)改善照明性能。

背景技术

当前，存在两种用于跑道的动态照明的主要解决方案，一种解决方案基于使用MEMs(微机电系统，Micro-Electro-Mechanical Systems)来计算，并且另一种解决方案基于图像识别。第一种解决方案需要MEMs技术嵌入在灯内，以估计飞行器相对于跑道的相对位置和姿态，以便相应地适应照明，而第二种解决方案包括将相机嵌入在灯中，并且通过图像后处理识别跑道，以相应地定向光束。

两种解决方案都需要在灯中集成复杂的构架。

另外，由于所用技术的可靠性低，因此这些解决方案不能对所有飞行器姿态都具有鲁棒性。特别地，在MEMs技术上存在很多偏差，并且在视频识别技术中，由于天气条件，会存在许多低能见度的问题。

此外，照明跑道的灯通常被设计用于飞行器在起飞和着陆阶段的姿态的特定参考情形，并且光束的这种参考取向并不总是最佳地适合于飞行器的实际姿态(由其速度矢量给定)；示例是横风着陆或以较高的速度着陆(与参考情形相比，俯仰进场不同)。

因此期望的是，提供在所有飞行器姿态下简单、有效并且能够承受环境条件而不会在操作上受影响的技术手段。

发明内容

本发明通过提供了一种用于跑道照明的动态照明系统来克服上述缺点，该动态照明系统解决了上述现有技术的局限。

本发明涉及一种动态照明系统，所述动态照明系统包括光源，所述光源具有可寻址光束方向，以及控制单元，所述控制单元配置成：

-接收飞行器姿态信息，选择用于起飞或着陆的跑道(R)，以及所述跑道的取向

-获取水平轴线和竖直轴线所述水平轴线与所选的所述跑道

的纵向方向共线，

-从所述飞行器姿态信息确定在所述水平轴线和所述竖直轴线中的所述实际飞行器轨迹和所述参考飞行器轨迹

-获取所述实际飞行器轨迹

在XY平面上的投影与所述水平轴线之间形成的实际竖直进场角度(β)，以及在所述参考飞行器轨迹与所述水平轴线之间形成的参考竖直进场角度(β₀)，

-获取所述飞行器轨迹

在X-Z平面上的投影与所述水平轴线之间形成的实际水平进场角度(γ)，

-致动所述光源，以使所述光束方向进行绕所述竖直轴线的值为|β|-|β₀|的角运动，所述角运动遵循由从所述实际进场角度(β)朝向所述期望的参考进场角度(β₀)进行的角运动所限定的方向，以使所述光源的束朝向所述跑道方向竖直地对齐，

-并且，致动所述光源，以使所述光束方向进行绕所述水平轴线的值为|γ|的角运动，所述角运动遵循由从所述实际水平进场角度(γ)朝向所述水平轴线

进行的角运动所限定的相反方向，以使所述光源的束朝向所述跑道方向水平地对齐。

这样，本发明提供了一种动态照明系统，该动态照明系统适于在任何时候考虑到飞行器的轨迹，使光束朝向选择用于起飞或着陆的跑道的方向定向。

此外，由于系统的光源连接至飞行器的现有数据以藉由QFU代码(与北极相比，磁定向为顺时针方向)来获知飞行器的姿态，并连接至飞行管理系统的数据以获知已经选择哪条跑道以及其是如何定向的，与现有技术的解决方案相比，本发明提供了一种将光束朝向跑道的当前方向和正确方向定向的更容易且更可靠的方式。

附图说明

为了更好的理解本发明，出于展示性且非限制性目的提供以下附图，其中：

图1a和图1b在水平和竖直平面中示出了在第一场景中考虑的矢量，其中，实际飞行器轨迹

偏离与特定飞行器机姿态相关联的参考飞行器轨迹

图1a示出了在竖直平面中的矢量。图1b示出了在水平平面中的矢量。

图2示出了在第二场景中考虑的所有矢量，其中，实际飞行器轨迹

偏离与特定飞行器姿态相关联的参考飞行器轨迹

图3示出了飞行器，该飞行器具有在其部件之一中嵌入的动态照明系统。

具体实施方式

根据本发明，照明系统包括光源和控制单元。光源具有可寻址的光束方向该方向是可转向以提供动态照明，该动态照明对实际飞行器姿态信息以及为起飞或着陆选择的跑道取向敏感。

图1a和图1b示意性地示出了第一场景，在该第一场景中飞行器遵循的轨迹偏离期望的参考轨迹。因此，考虑到飞行器的轨迹，光束方向也偏离期望的参考轨迹。

图1a示出了实际飞行器轨迹参考飞行器轨迹实际光束方向以及参考光束方向其中参考光束方向与竖直平面XY中的参考飞行器轨迹

相对应。作为参考，水平轴线与所选跑道的纵向方向共线。

如所示出的，遵循实际飞行器轨迹

的飞行器与水平轴线形成角度β，而根据光取向默认设计而期望的参考飞行器轨迹

与水平轴线形成角度β₀。因此，实际飞行器轨迹

从期望的参考飞行器轨迹偏离|β|-|β₀|。因此，对光束方向进行校正以实现期望的光束方向

其中这个期望的光束方向

与绕竖直轴线的值为|β|-|β₀|的偏离相对应，该偏离遵循由从实际进场角度(β)朝向光束方向的期望的参考进场角度(β₀)进行的角运动所限定的方向。以此方式，光束方向朝向选择用于起飞或着陆的跑道方向竖直地对齐。

图1b示出了实际飞行器轨迹参考飞行器轨迹实际光束方向

以及期望的光束方向该期望的光束方向与水平平面XZ中的参考飞行器轨迹

相对应。

如所示出的，飞行器遵循实际飞行器轨迹该实际飞行器轨迹与水平轴线形成角度γ，而根据光束默认取向设计而期望的飞行器参考轨迹与水平轴线

形成角度γ₀。因此，实际飞行器轨迹从期望的参考飞行器轨迹偏离|γ|-|γ₀|。因此，对光束方向进行校正以实现期望的光束方向其中该期望的光束方向

与绕水平轴线

的值为|γ|的偏离相对应，该偏离遵循由从实际水平进场角度(γ)朝向水平轴线进行的角运动所限定的相反方向。这样，光束方向与朝向选择用于起飞或着陆的跑道方向水平地对齐。

根据优选的实施例，光源是可机械移动的，并且配置成根据接收到的伺服命令而移动。

根据另一优选的实施例，光源具有可定向的输出束，该输出束由电控LED阵列(没有可机械移动的部件)构成。替代地，光源可以由电控激光二极管阵列或藉由LCD的投影、或电控的微镜构成。

而且，根据另一优选的实施例，控制单元连接至飞行器的飞行管理系统数据，以确定为起飞或着陆选择的跑道(R)，和/或其取向

根据另一优选的实施例，控制单元配置成基于从飞行管理系统接收到的信息、尤其是从到目标跑道的高度和距离的信息而在进场、着陆、以及起飞阶段自动打开光源。

根据另一优选的实施例，控制单元进一步配置成执行自动调光功能，以在已经执行着陆之后或在起飞的加速阶段之前，避免对机场中的另一些飞行器产生眩光。这些阶段由飞行管理系统所提供的信息检测。

图2示出了第二场景，其中飞行器未被定向成与选择用于起飞或着陆的跑道方向对齐，并且为此，其中，考虑到飞行器朝向跑道取向的相对位置，需要对光通量相对于期望的光束方向校正β(沿俯仰轴线)和γ(沿偏航轴线)。

如前所述，为了获得期望的光束方向

从

开始，其是在飞行器中限定的光通量的基本方向(该基本方向当今存在的，并且是飞行器定向在为选择起飞或着陆的跑道方向时的正确方向)，并且然后用发飞行器姿态进行校正，使得，

-如果飞行器轨迹(速度矢量，)向上倾斜，则使得与由跑道限定的水平平面相比形成角度γ，矢量被校正以使焦点保持向下；相反，如果飞行器轨迹向下倾斜则使焦点保持向上)，

-并且如果飞行器轨迹(速度矢量，

)侧向移动，使得与机翼垂直并且与机身参考线垂直的竖直平面相比形成角度γ，则将矢量校正+/-|γ|，以使光相应地聚焦。

图3示出了具有部件(2)的飞行器(1)，在这些部件中可以嵌入如上所述的用于跑道照明的动态照明系统(3)。所述动态照明系统(3)可以被嵌入在飞行器(1)的可移动或非可移动部件(2)上。