【技术领域】
[0001] 本
发明一种通过话音电台实时传输飞机紧急状态的方法，属于飞行安全领域。即军机或民机在飞行中遭遇特殊情况时，由机载飞行参数记录系统(以下简称飞参)判断出特殊情况的类型和级别，通过机载无线电通话系统发送到机场塔台指挥员，由地面指挥员提醒或协助飞行员完成处置工作。【背景技术】
[0002] 目前，在进行飞行训练和完成各种任务的过程中，因机械原因、飞行员身体状况、注意
力分配以及恶劣天气等原因，不可避免的会遇到特殊情况，在发生特殊情况时，飞行员应第一时间报告指挥员，由指挥员协助飞行员共同完成特殊情况的处置，但实际上由于受训练
水平、心理品质及个人素质等因素的影响，往往发生对特殊情况判断不准、报告不清及过晚报告的情况，容易使地面指挥员难以发挥作用，丧失最宝贵的初始处置时机。因此，在这种情况下，如果指挥员能第一时间获得飞机的状况报告，那么对
预防事故发生具有重要的作用。但目前通常采用的方法是通过加挂专用吊舱或专用电台的方式将飞行数据发送至地面站，通过地面的处理来了飞行状况，但这样一来占用了飞机有限的挂载能力，另外新增电台不仅使飞机的重量增加，同时还影响飞机的电磁兼容、空
气动力特性以及经济性，因此难以对所有飞机采用这种相对昂贵的方法。为了解决这个矛盾，本发明可在现有话音电台的
基础上，实现特殊情况发送的能力。【发明内容】
[0003] 目的：
[0004] 本发明的目的是在不增加飞机
硬件的基础上，利用飞行数据记录系统所采集的飞机平台各机载设备实时发送的状态数据，通过
专家系统的方法，将危及飞行安全的特殊情况从数据流中判断出来，然后根据预先定义的特殊情况编码，通过操纵无线电键控
开关的方式，及时发送至地面指挥员。
[0005] 所述专家系统是
人工智能领域的专有名词，领域专家给出经验，将经验转化为用数值表示的逻辑表达式，并将逻辑表达式采用逻辑运算的方式构造成规则库，使规则库内容正确表达出领域专家的经验，系统运行时对数值信息依据规则库进行逻辑判断，得出经验的结论。专家系统中最重要的部分是规则库，即一个或多个逻辑表达式及其运算，只要提供出规则库，则专家系统的运行就成为普通的顺序执行的
软件系统。
[0006] 技术方案：
[0007] 本发明一种通过话音电台实时传输飞机紧急状态的方法,该方法包括两种工作模式，一种是自动方式，包括预备工作、机上工作和地面工作三个部分；另一种是手动方式。
[0008] 自动方式
[0009] 1.预备工作：
[0010] 预备工作指明确要被实时监控的特殊情况名称、参数表征特征以及特殊情况编号，另外，还需
整理此特殊情况所对应的标准处置过程，以备指挥员参考。
[0011] 所述特殊情况名称是特殊情况发生时在地面指挥员席位上显示的提示题目。
[0012] 所述参数表征特征是特殊情况的数据特点。常见特殊情况及其特征如下：第一，进入复杂状态时，一般有较大的侧向
加速度，
失速时有较大的迎
角和较小的速度以及横向的摆动；第二，严重偏离航线时，有
偏航距较大及高度与预定高度偏差较大这些特征；第三，可控触地时，一般有较低的无线电高度、持续的高度降低和较高的速度；第四，遇到雷暴或
风切变时，有突然变化的迎角、过载和航姿特征；第五，重要机载设备故障时，设备的参数会丧失相关性；第六，飞行员部分丧失意识时，飞机的高度、速度、
姿态会不断的无规则的摆动，且高度速度改变与
发动机使用方式明显与正常时不符。特殊情况数量可以以软件配置的方式扩充。利用这些特征可以在持续的飞参产生的数据流中实时判断处于何种特殊情况。典型特征参数及其组合见表1：
[0013] 表1 特殊情况特征参数表
[0014]
[0015] 特殊情况编号指由电台发送的，用于表明何种特殊情况的数值，地面设备解调出此编号即可给出发生的特殊情况名称。复杂状态为01，偏航为02，可控触地为03，恶劣天气为04，设备故障为05，失能为06。
[0016] 2.机上工作：
[0017] 机上工作指根据预备工作提供的信息，由机上飞参分析数据流，判断特殊情况发生后操纵电台向地面指挥员发送特殊情况问题的过程。飞参在接收数据流的同时，发送数据流进入嵌入式的专家系统中，专家系统实时扫描当前及历史数据，当数据满足特殊情况匹配特征时，则激活飞参的采集器内的
电子开关，通过控制的话音电台的键控开关
信号接地的方法来发送信息。
[0018] 首先获取当前无线电键控信息，确认未按下时，接通1秒的、连续发送的、以发话即
辐射信号表示1以不发话即不辐射信号表示0、时隙10毫秒(典型值为10ms，可根据电台工作性能调整该参数)的发送动作，表示将有信息发布，此
时空域内包括地面都会收到此话音信号，同时指挥员席位显示出“特殊情况
申请”，此时可由指挥员发出指令“静默”，防止此时恰好有电台辐射影响特殊情况内容发布，两秒之后，飞参控制无线电键控信号接地与否的、连续发送以辐射信号表示1以空白信号表示0，时隙0.01秒的包含机号、特殊情况号及校验位的连续数据流；为防止由于空中有多架飞机同时发生特殊情况、或发生特殊情况时恰好通信信道被占用等信号相互干扰的情况，在首次发布后，自动按照TCP协议中
碰撞检测后的“二进制退避
算法”方法，再次择机发送，确保不会受到相互影响。当再次发送后，将默认该种特情已经处置完毕，不再进行判断，防止持续影响无线电通话。若同时发生多种特情，则按照专家系统判断的结果顺序，依次发送。
[0019] 3.地面工作：
[0020] 地面工作指地面电台接收机解调出所发布特殊情况的过程。在地面电台接收中，对收到的无线电辐射信号的时间序列进行计算，若发现具有以固定时长的时隙单位的辐射与否的规律性断续信号，则激发检波软件向指挥员席位显示特殊情况通报申请，指挥员发出“无线电静默”的命令后，将信道让出来，由飞参控制键控开关完成特殊情况发布过程，此时地面电台检波软件根据辐射与否的信息，翻译出飞机号、特殊情况号，并将特殊情况处置的建议流程显示在指挥员席位上，供指挥员参考。之后，指挥员根据特殊情况号及建议及时与飞行员沟通，提供正确及时的指挥。
[0021] 手动方式工作：
[0022] 若飞行员感觉飞机处于特殊情况状态，或其他需要向地面报告的时候，可采用手动方式工作。飞参的数据流特征未被判据识别时，飞参不会自动报告。但飞行员觉得有必要向地面传送此时的飞机状态，则利用人工接通发送状态来发布信息。接通方法是口头报告指挥员“要发送数据”，待指挥员发出“静默”命令使信道让出后，特殊情况飞机的飞行员通过手动连续按压发话按钮3次的方式通知飞参，因这种连续按压方式不可能在正常使用电台发话时出现，故可以显著区别于正常使用。之后，飞参按照接收到发送命令之时起，发送当前时刻为起始的历史上10秒的重要数据。重要数据包括航向8位、
俯仰8位、倾斜8位、高度12位、速度12位、转速7位、排温7位、法/轴/侧向过载各8位这10个数，计及4位校验码共90位。发送一秒数据需耗时90个时隙即900毫秒(以10ms时隙为例)。
[0023] 本发明优点及功效在于：
[0024] 本发明的优势在于能够自动对飞机整体数据进行综合、全面、连续的监测，这是区别于一般
监控系统的重要特征，此特征在航电系统相对落后的飞机上优势更为明显，可作为全机的状态监控中心。同时，嵌入式特殊情况判断模
块能够实时扫描飞机当前状态，并在特殊情况发生、发展的过程中自动向地面报告。另外，依靠飞机自身具有的话音通信功能，不需增加专用电台或吊舱，经济性好，可实施性强，外场改装简单。【
附图说明】
[0026] 图2为系统地面工作流程图。
[0027] 图3为手动工作方式流程图。
[0028] 图4为自动发送状态电子开关工作时序。
[0029] 图5为手动发送数据的电子开关工作时序。【具体实施方式】
[0030] 自动方式的具体
实施例1如下：进入复杂状态。
[0031] 步骤一，系统实时采集和判断飞机当前飞机侧向加速度、
攻角和偏航角速率数值和专家系统规则库中设定的偏航距的差值；
[0032] 步骤二，当飞机侧向加速度绝对值大于5m/s2，且攻角大于25°或偏航角速率绝对值大于20°/s时，系统根据专家系统规则库第1项判断出飞机进入复杂状态，发生进入复杂状态的特情；
[0033] 步骤三，系统检查此时无线电发话按钮是否按下，若按下，表明无线电处于发话状态，等待结束发话状态，当发话结束后转至步骤四；
[0034] 步骤四，自动断续接通电子开关，使无线电以间隙10ms，连续1秒的方式向外辐射信号，地面设备和空中其它飞机都可接收到该信号，其中，空中其它飞机飞行员会听到急促的断续噪音，而地面设备可检出该信号，在指挥员席位上显示有飞机出现特情；
[0035] 步骤五，指挥员席位电脑根据此情况，通过话音发出本场内“所有飞机无线电静默”的指令，使信道处于空闲状态；
[0036] 步骤六，发生特情飞机在发出特情申请后两秒钟，开始第一次自动发送包括机号、特情号、校验位共14位信息；
[0037] 步骤七，在第一次发送后，按照退避算法，择机再次发送；
[0038] 步骤八，地面指挥台根据14位信息可判明哪架飞机发生了进入复杂状态的特情，然后地面指挥该架飞机，按照摆脱复杂状态的动作要领做出动作，防止复杂状态继续恶化。
[0039] 自动方式的具体实施例2如下：严重偏离航线。
[0040] 步骤一，系统实时采集和判断飞机当前偏航距和专家系统规则库中设定的偏航距的差值；
[0041] 步骤二，当飞机偏航距大于规定偏航距，例如航线飞行时偏航距大于100km时，系统根据专家系统规则库第2项判断出飞机发生严重偏离航线的特情；
[0042] 步骤三，系统检查此时无线电发话按钮是否按下，若按下，表明无线电处于发话状态，等待结束发话状态，当发话结束后转至步骤四；
[0043] 步骤四，自动断续接通电子开关，使无线电以间隙10ms，连续1秒的方式向外辐射信号，地面设备和空中其它飞机都可接收到该信号，其中，空中其它飞机飞行员会听到急促的断续噪音，而地面设备可检出该信号，在指挥员席位上显示有飞机出现特情；
[0044] 步骤五，指挥员席位电脑根据此情况，通过话音发出本场内“所有飞机无线电静默”的指令，使信道处于空闲状态；
[0045] 步骤六，发生特情飞机在发出特情申请后两秒钟，开始第一次自动发送包括机号、特情号、校验位共14位信息；
[0046] 步骤七，在第一次发送后，按照退避算法，择机再次发送；
[0047] 步骤八，地面指挥台根据14位信息可判明哪架飞机发生了严重偏离航线，然后根据二次雷达、警戒雷达等设备发现飞机的具体
位置，通知该架飞机，或通知编队中其它飞机，进一步判断情况如何。
[0048] 自动方式的具体实施例3如下：可控触地。
[0049] 步骤一，系统实时采集和判断飞机当前的无线电高度、表速和升降高度，和专家系统规则库中设定的无线电高度、表速和升降速度的差值；
[0050] 步骤二，当飞机无线电高度小于500m，下降率大于20m/s，速度大于400km/h时，系统根据专家系统规则库第3项判断出飞机发生可控触地的特情；
[0051] 步骤三，系统检查此时无线电发话按钮是否按下，若按下，表明无线电处于发话状态，等待结束发话状态，当发话结束后转至步骤四；
[0052] 步骤四，自动断续接通电子开关，使无线电以间隙10ms，连续1秒的方式向外辐射信号，地面设备和空中其它飞机都可接收到该信号，其中，空中其它飞机飞行员会听到急促的断续噪音，而地面设备可检出该信号，在指挥员席位上显示有飞机出现特情；
[0053] 步骤五，指挥员席位电脑根据此情况，通过话音发出本场内“所有飞机无线电静默”的指令，使信道处于空闲状态；
[0054] 步骤六，发生特情飞机在发出特情申请后两秒钟，开始第一次自动发送包括机号、特情号、校验位共14位信息；
[0055] 步骤七，在第一次发送后，按照退避算法，择机再次发送；
[0056] 步骤八，地面指挥台根据14位信息可判明哪架飞机发生了可控触地的特情，然后迅速指挥该架飞机，注意检查高度，迅速降低下降率，防止相对高度进一步减小发生危险。
[0057] 自动方式的具体实施例4如下：极端天气。
[0058] 步骤一，系统实时采集和判断飞机当前的驾驶杆变化量、表速、法向过载、
滚转角速率，和专家系统规则库中设定的驾驶杆变化量、表速、法向过载、滚转角速率差值；
[0059] 步骤二，当飞机驾驶杆纵向和横向变化量小于3mm的情况下，飞机表速变化的绝对值大于20m/s，同时过载变化率大于5m/s2，或者滚转角速率绝对值大于20°/s，时，系统根据专家系统规则库第4项判断出飞机发生极端天气的特情；
[0060] 步骤三，系统检查此时无线电发话按钮是否按下，若按下，表明无线电处于发话状态，等待结束发话状态，当发话结束后转至步骤四；
[0061] 步骤四，自动断续接通电子开关，使无线电以间隙10ms，连续1秒的方式向外辐射信号，地面设备和空中其它飞机都可接收到该信号，其中，空中其它飞机飞行员会听到急促的断续噪音，而地面设备可检出该信号，在指挥员席位上显示有飞机出现特情；
[0062] 步骤五，指挥员席位电脑根据此情况，通过话音发出本场内“所有飞机无线电静默”的指令，使信道处于空闲状态；
[0063] 步骤六，发生特情飞机在发出特情申请后两秒钟，开始第一次自动发送包括机号、特情号、校验位共14位信息；
[0064] 步骤七，在第一次发送后，按照退避算法，择机再次发送；
[0065] 步骤八，地面指挥台根据14位信息可判明哪架飞机发生了极端天气的特情，然后迅速指挥该架飞机，注意检查高度、姿态，并立刻通知
空域内其他飞机注意检查和避让，进一步减小可能发生的危险。
[0066] 自动方式的具体实施例5如下：重要机载设备故障。
[0067] 步骤一，系统实时采集和判断飞机当前的发动机故障、电源故障、操纵系统故障、液压系统故障、航姿系统和大气机系统的故障告警信号；
[0068] 步骤二，当出现发动机故障、电源故障、操纵系统故障、液压系统故障、航姿系统和大气机系统故障这5种情况中的任意一种时，系统根据专家系统规则库第5项判断出飞机发生重要机载设备故障的特情；
[0069] 步骤三，系统检查此时无线电发话按钮是否按下，若按下，表明无线电处于发话状态，等待结束发话状态，当发话结束后转至步骤四；
[0070] 步骤四，自动断续接通电子开关，使无线电以间隙10ms，连续1秒的方式向外辐射信号，地面设备和空中其它飞机都可接收到该信号，其中，空中其它飞机飞行员会听到急促的断续噪音，而地面设备可检出该信号，在指挥员席位上显示有飞机出现特情；
[0071] 步骤五，指挥员席位电脑根据此情况，通过话音发出本场内“所有飞机无线电静默”的指令，使信道处于空闲状态；
[0072] 步骤六，发生特情飞机在发出特情申请后两秒钟，开始第一次自动发送包括机号、特情号、校验位共14位信息；
[0073] 步骤七，在第一次发送后，按照退避算法，择机再次发送；
[0074] 步骤八，地面指挥台根据14位信息可判明哪架飞机发生了重要机载设备故障的特情，然后迅速指挥该架飞机，注意检查高度、姿态，并按照规定的特情处置方案执行操作，并立刻通知空域内其他飞机注意检查和避让，进一步减小可能发生的危险。
[0075] 自动方式的具体实施例6如下：飞行员部分丧失意识。
[0076] 步骤一，系统实时采集和判断飞机当前的飞机航向角与预定航向之间的差值、气压高度与预定高度的差值、
油门位置；
[0077] 步骤二，当出现油门位置不动、且航向摆动量大于3°、高度摆动量超过200m，油门位置变化量小于1°时，系统根据专家系统规则库第6项判断出飞机发生飞行员部分丧失意识的特情；
[0078] 步骤三，系统检查此时无线电发话按钮是否按下，若按下，表明无线电处于发话状态，等待结束发话状态，当发话结束后转至步骤四；
[0079] 步骤四，自动断续接通电子开关，使无线电以间隙10ms，连续1秒的方式向外辐射信号，地面设备和空中其它飞机都可接收到该信号，其中，空中其它飞机飞行员会听到急促的断续噪音，而地面设备可检出该信号，在指挥员席位上显示有飞机出现特情；
[0080] 步骤五，指挥员席位电脑根据此情况，通过话音发出本场内“所有飞机无线电静默”的指令，使信道处于空闲状态；
[0081] 步骤六，发生特情飞机在发出特情申请后两秒钟，开始第一次自动发送包括机号、特情号、校验位共14位信息；
[0082] 步骤七，在第一次发送后，按照退避算法，择机再次发送；
[0083] 步骤八，地面指挥台根据14位信息可判明哪架飞机发生了重要机载设备故障的特情，然后迅速指挥该架飞机，注意检查高度、姿态，并协调空域内其他飞机注意检查和避让。
[0084] 手动方式的具体实施例如下：
[0085] 步骤一，当飞行员发现有必要报告地面指挥员飞机基本情况时，向指挥员申请“发送基本信息”的话音；
[0086] 步骤二，地面指挥员根据情况发出本场“所有飞机静默”的指令；
[0087] 步骤三，飞行员快速按压三次无线电键控按钮；
[0088] 步骤四，飞参检测到三次快速按压动作后，控制电子开关发送10ms时隙，持续1秒的发送申请信号后，开始连续发送此时之前10秒钟的飞机重要信息；
[0089] 步骤四，地面设备根据持续1秒的申请信号，确定检波头位置，并根据后续信息数值将持续10秒的飞机重要信息依次接收并显示出来，供地面指挥员了解飞机基本情况，之后根据具体情况指挥该飞行员执行对策。
