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一、B737NG飛機失速管理系統的組成
B737NG飛機的失速管理系統組成并不十分復雜,主要包括以下幾個主要部件:失速管理偏航阻尼器(SMYD)、駕駛桿抖桿器、失速警告測試面板和方向舵感覺力變化模組(EFSM)。
二、失速管理系統工作原理
失速管理系統由兩部SMYD計算機控制自動工作,一套系統主用另一套系統為備用。SMYD計算機不僅提供失速管理(SM)功能,還提供偏航阻尼控制、協調轉彎控制以及副翼方向舵互聯控制等功能。其中失速管理功能又包括失速警告、升降舵感覺力變化、自動縫翼以及保護參數計算等四個功能。
1.失速警告功能,只有當飛機在空中模式時才有效,如下圖所示當條件滿足時,計算機將鎖定為空中模式,當攻角小于5度以及空速小于105節時,空中模式被復位,失速警告功能失效。正常的失速警告功能,計算機自動對比飛機實際攻角與失速臨界攻角,當實際攻角大于臨界攻角便會發出信號,作動抖桿馬達發出警告。失速臨界攻角的值與后緣襟翼位置有關系,不同的襟翼位置對應的臨界攻角值不同,基于不同的后緣襟翼位置,B737NG飛機的臨界攻角值在13-23.5度之間變化。另外,當處于一些特殊情況時,如大翼和發動機熱防冰接通、前緣裝置故障出現位置不一致或非指令運動、飛機低速發動機高推力構型等,飛機將會在更低的臨界攻角就發生失速,此時SMYD會自動計算所有偏量,并選用最高值,從正常臨界攻角值減去最高的偏量值,從而獲得新的失速臨界攻角值,來判斷飛機是否失速。除了上述情況外,還有一種最低速度失速警告,它的判定與飛機攻角無關,僅與特定后緣襟翼位置對應的最低空速值有關,一旦空速過低,計算機立即發出指令產生抖桿警告。
2.升降舵感覺力變換功能,同樣也是只有在空中模式才有效,當無線電高度低于100英尺時,該功能是被抑制的。EFS功能發生在失速抖桿警告產生后,實際攻角繼續增大到臨界攻角8-11度時(基于后緣襟翼位置),SMYD發出控制信號作動EFSM模組為升降舵感覺定中機構增加一個額外的850PSI的計量液壓壓力,以此來增大駕駛桿的感覺力,使駕駛員不能輕易地通過操作駕駛桿打斷飛機自動的低頭配平。
3.自動縫翼功能:當后緣襟翼位置在1、2、5度的時候,SMYD發現飛機臨近失速,就會發出信號控制自動縫翼活門工作,讓前緣縫翼自動從半伸出位放出到全伸出位,來改善失速時的翼型,增加升力。
4.飛行保護參數計算功能:SMYD計算飛機俯仰限制(PLI)和多個最大/最小安全飛行空速,PLI參數符號顯示在CDS上的電子姿態指引儀上,安全空速符號顯示在空速帶的上方或下方。
三、失速警告系統故障分析和處理思路
通過上述對系統基本原理的介紹,我們可以發現其實NG飛機的失速警告系統控制邏輯并不十分復雜,結合前面的系統原理和實際維修工作經驗總結,失速警告系統的故障來源主要也就四個:
1、其他相關系統故障,提供給SMYD錯誤的輸入信號,導致SMYD錯誤的產生失速警告。在之前的維修工作中就曾碰到飛機在低攻角爬升時產生失速抖桿的故障,機組報告誤認為是失速警告系統工作不正常,但測試檢查后發現失速故障出現的同時還有前緣位置指示的故障現象,經分析和測試很容易就判斷出故障是由于前緣位置傳感故障,給SMYD提供了錯誤的輸入信號,導致不正常抖桿,更換傳感器后故障就消失了。因此此類故障其實并非真實的失速管理系統故障,故障發生時往往伴隨其它系統的故障現象,我們只要認真分析,找準故障源就比較容易排除故障。
2、SMYD計算機故障。SMYD計算機是核心控制部件,如果計算機內部失速管理控制邏輯出錯就會導致系統故障。根據實際經驗,計算機故障往往體現為瞬時故障,例如失速警告測試時不抖桿,此類故障只要不是持續出現,通過拔跳開關重置計算機即可解決。另外,計算機軟件版本功能不穩定也會引起故障,這種情況相對較少,當出現機隊故障現象時,廠家一般會及時更新軟件,工程技術部門也會相關的技術資料,作為維修人員只需要在處理故障或更換部件時仔細查詢技術資料,按要求檢查或更新軟件即可解決。
3、系統作動部件故障,不能正確執行控制指令。失速管理系統的作動部件較少,而且其結構和原理都比較簡單,可靠性較高,故障率并不大,實際維護中較容易出現故障的就是抖桿馬達被燒壞,馬達安裝在駕駛桿下方,更換比較容易。
4、線路故障。線路故障一般處理都比較麻煩,尤其是故障現象時有時無時很難一次性準確判斷。線路故障一般出現在機齡較老的飛機上,如果多次出現相同的重復性瞬時故障,維修者應及時考慮線路問題,參考線路圖冊結合故障現象逐段進行線路測量。
中圖分類號:P23 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)05(a)-0038-02
1 產品模式
1.1 基本產品
根據目前基礎地理空間數據生產技術發展和用戶的需要,基礎地理空間數據產品主要包括以下四種基本模式:數字線劃圖(DLG)、數字正射影像圖(DOM)、數字柵格地圖(DRG)、數字高程模型(DEM),簡稱為“4D”。這些產品可根據需要以數字和模擬二種形式提供。根據用戶的需要可形成復合產品,如數字線劃圖與數字正射影像圖疊加可形成數字影像地形圖。
(1)數字線劃圖,簡稱為DLG(Digital Line Graphic)。
是地形圖上基礎要素信息的矢量格式數據集,其中保存著要素的空間關系和相關的屬性信息。數字線劃圖可滿足各種空間分析要求,與其他信息疊加,可進行空間分析和決策。
(2)數字正射影像圖,簡稱為DOM(Digital Orthophoto Map)。
是利用數字高程模型對掃描處理后的數字化的航空像片或遙感影像,逐像元進行輻射糾正、微分糾正和鑲嵌,按標準分幅的地形圖范圍進行裁切生成的影像數據,帶有公里格網和內、外圖廓整飾和注記的影像平面圖,具有地圖的幾何精度和影像特征。DOM具有精度高、信息豐富、直觀真實的特點,可作為背景控制信息、評價其它數據的精度、現勢性和完整性;從中可提取自然資源和社會經濟發展信息或派生出新的信息,可用于地形圖的更新。
(3)數字高程模型,簡稱為DEM(Digital Elevation Model)。
是在高斯投影平面上規則或不規則格網點的平面坐標(X,Y)及其高程(Z)的數據集。為控制地表形態,可配套提供離散高程點數據。
(4)數字柵格地圖,簡稱為DRG(Digital Raster Graphic)。
是以柵格數據格式存儲和表示的地圖圖形數據文件。在內容、幾何精度、規格和色彩等方面與地形圖圖形基本保持一致,可用于DLG數據的采集、評價和更新,也可與DOM,DEM等數據疊加使用,從而提取、更新地圖數據和派生出新的信息。
1.2 復合產品
(1)數字影像地形圖(Digital Orthophoto Topographic Map)。
以數字正射影像圖(單色或彩色)為基礎,疊加相關的數字線劃圖而產生的復合數字地圖產品。同時具有正射影像圖的精度高、信息豐富、直觀真實的特點和矢量數據保存著要素的空間關系和相關的屬性信息的特點,可以為各種用戶提供地形信息和最新空間實體信息,滿足不同用戶的需要。
(2)數字影像地面模型(Digital Orthophoto Ground Model)。
以數字正射影像圖(單色或彩色)為基礎,疊加相關的數字高程模型數據而產生的復合數字模型產品。具有正射影像圖的基本特征和立體突出顯示地表的起伏形態的特點,可為用戶提供直觀地表三維景觀,可用于工程規劃和優化設計。
(3)數字影像專題圖(Digital Orthophoto Thematic Map)。
以數字正射影像圖(單色或彩色)為基礎,疊加相關的專題矢量數據而產生的復合數字地圖產品。同時具有正射影像的基本特征和突出表達各種不同專題地圖信息的特點,可以為各種用戶提供直觀信息和與之相關的豐富的背景信息,滿足各專業部門對專題圖的需要。
2 基本特征
2.1 數據格式
基礎地理空間數據的數據格式主要分為矢量和柵格二種,數字線劃圖為矢量數據集,每一地理要素分別采用點、線、面描述其幾何特征,并賦予屬性,同時按要素分類分為若干數據層,提供地理信息系統做空間檢索、空間分析使用。數字正射影像圖、數字高程模型和數字柵格地圖為柵格數據集,數據結構就是像元陣列,每個像元由行列號確定它的位置,且具有表達實體屬性的類型或值的編碼。
矢量數據能全面地描述地表目標,可隨機的進行數據選取和顯示,與其它信息疊加,可進行空間分析、決策。具有嚴密的數據結構,數據量小,可完整地描述數據的拓撲關系,便于深層次分析,輸出質量好,數據精度高,但其數據結構復雜、技術要求高。柵格數據具有數據結構簡單,空間數據的疊加簡便,易于進行空間分析,相對來說圖形數據量大,數據和信息量受像元大小的限制。
2.2 基本內容
考慮到基礎地理空間數據采集時間和產品的提供周期,基礎地理矢量數據可分為三個層次:第一層次分為核心地形要素;第二層次為在核心地形要素的基礎上,根據各地不同的需要,選取更多的其它要素(可選要素);第三層次為全部地形圖要素(全要素)。
矢量數據的基本內容:大地控制測量數據(包括平面控制點、高程控制點、天文點、重力點)、水系及附屬設施、建筑物及附屬設施、交通運輸與管線設施、境界、地表覆蓋、地貌。
柵格數據:DEM格網數據,格網間距5 m或12.5 m;DOM影像數據,地面分辨率為1 m;DRG圖形數據,分辨率不低于250dpi.
文本數據:地名數據,含地名位置、類型、行政區劃、經濟信息等;元數據,說明數據內容、質量、狀況和其他有關特征的背景信息,是數據自身的描述信息。
3 基于全數字攝影測量法空間數據生產流程及關鍵技術研究
基于全數字攝影測量的空間數據生產流程如圖1所示。
3.1 資料準備
航攝資料如航攝底片、控制點資料、相關的地形圖、航攝機鑒定表、航攝驗收報告等應收集齊全;對影像質量、飛行質量和控制點質量應進行分析,檢查航攝儀參數是否完整等。
3.2 影像掃描
根據航攝底片的具體情況,設置與調整掃描參數,使反差適中、色調飽滿、框標清晰,灰度直方圖基本呈正態分布,掃描范圍應在保證影像完整(包括框標影像)的前提下盡可能地小,以減少數據量。影像掃描分辨率根據下面公式確定:
影像掃描分辨率R=地面分辨率/航攝比例尺分母。
3.3 定向建模
自動搜尋框標點,放大切準框標點進行內定向,對定向可由計算機自動完成,人機交互完成絕對定向如不符合要求,需重新定向,直至符合限差要求。
檢查定向精度,需滿足要求;相,完成定向后需檢查坐標殘差。
3.4 數據采集
(1)立測判讀采集,需嚴格切準目標點,要求按中心點、中心線采集的要素,其位置必須準確,點狀要素準確采集其定位點,線狀要素上點的密度以幾何形狀不失真為原則,密度應隨著曲率的增大而增加。每個像對的數據必須接邊,自動生成的匹配點、等視差曲線或大格網點、內插的小格網點均需漫游檢查,保證其準確性,為提高DEM精度,需人工加測地形特征點、線和水域等邊界線。
(2)采集的數據應分層,進行圖形和屬性編輯,矢量數據線條要光滑,關系合理,拓撲關系正確,屬性項、屬性值正確;利用DEM數據,采用微分糾正法對影像重采樣獲得DOM數據。
(3)DEM和DOM數據需進行單模型數據拼接,檢查拼接處接邊差是否符合要求;同樣矢量數據接邊應符合要求,各屬性值要一致,任何不符合要求的數據均需重新采集,修改正確的數據按圖幅裁切,生成最終的以幅為單位的數據,提供檢查和驗收。
3.5 元數據制作
可由相應的專業軟件進行計算輸入各屬性項中,無法自動輸入的內容由人工輸入。
參考文獻
遙感技術自誕生之日起,應用逐步延伸至我們日常生活的每個角落。1943年德國開始利用航空相片制作各種比例尺的影像地圖。1945年前后美國開始產生影像地圖,我國在20世界70年代開始研制影像地圖。[1]在日常工作中,我們常常接觸到遙感影像,談及遙感技術及其應用。那么具體是指什么呢?所謂遙感影像,是指紀錄各種地物電磁波數據而生成的各種格式的影像數據,在遙感中主要是指航空影像和衛星影像。目前遙感影像圖無論在農業的土地資源調查,農作物生長狀況及其生態環境的監測,還是在林業的森林資源調查,監測森林病蟲害、沙漠化或是在海洋資源的開發與利用,海洋環境污染監測都有著非常重要的應用。[2]
1.2遙感影像的四個基本特征
遙感影像有其四個基本的影像特征:空間分辨率、光譜分辨率、輻射分辨率、時間分辨率。通常意義上,我們平時最多談及精度的問題,常常是指空間分辨率(SpatialResolution),又稱地面分辨率。后者是針對地面而言,指可以識別的最小地面距離或最小目標物的大小。前者是針對遙感器或圖像而言的,指圖像上能夠詳細區分的最小單元的尺寸或大小,或指遙感器區分兩個目標的最小角度或線性距離的度量。它們均反映對兩個非常靠近的目標物的識別、區分能力,有時也稱分辨力或解像力。光譜分辨率(SpectralResolution)指遙感器接受目標輻射時能分辨的最小波長間隔。間隔越小,分辨率越高。所選用的波段數量的多少、各波段的波長位置、及波長間隔的大小,這三個因素共同決定光譜分辨率。光譜分辨率越高,專題研究的針對性越強,對物體的識別精度越高,遙感應用分析的效果也就越好。但是,面對大量多波段信息以及它所提供的這些微小的差異,人們要直接地將它們與地物特征聯系起來,綜合解譯是比較困準的,而多波段的數據分析,可以改善識別和提取信息特征的概率和精度。輻射分辨率(RadiantResolution)指探測器的靈敏度——遙感器感測元件在接收光譜信號時能分辨的最小輻射度差,或指對兩個不同輻射源的輻射量的分辨能力。一般用灰度的分級數來表示,即最暗——最亮灰度值(亮度值)間分級的數目——量化級數。它對于目標識別是一個很有意義的元素。時間分辨率(TemporalResolution)是關于遙感影像間隔時間的一項性能指標。遙感探測器按一定的時間周期重復采集數據,這種重復周期,又稱回歸周期。它是由飛行器的軌道高度、軌道傾角、運行周期、軌道間隔、偏栘系數等參數所決定。這種重復觀測的最小時間間隔稱為時間分辨率。
2常用遙感影像
2.1一般遙感影像
目前,常用的中分辨率資源衛星有LandsateTM5、中巴資源衛星;以及常用的高空間分辨率的Spot5、Rapideye、Alos、QuickBird、WorldviewⅠ、WorldviewⅡ等。高分辨率遙感影像圖信息豐富、成本低、可讀性和可量測性強、客觀真實的反映地理空間狀況,充分表現出遙感影像和地圖的雙重優勢,具有廣闊的發展前景。[3]LandsateTM5、中巴資源衛星對大區域范圍內的資源變化、國土資源變化、自然或人為災害、環境污染、礦藏勘探有著較大的優勢,但是因為分辨率低,所以在林業遙感判讀中誤判率相較于其他幾種高精度遙感影像高,適合大面積地區的使用,譬如內蒙草原的退化變化以及荒漠化變化的監測等。其中ALOS因衛星故障已經于2011年4月開始較少使用。QuickBird雖然精度較高,但它一般對城區影像的覆蓋較多較集中,對山區覆蓋較少,而且存檔數據很少,需要提前預定。不僅如此,QuickBird數據費用較高,綜合以上原因,QuickBird數據一般很難大范圍使用,所以在林業項目中使用較少。
2.2前沿遙感影像
WorldviewⅠ、WorldviewⅡ均為Digitalglobe公司的商業成像衛星系統,被認為是全球分辨率最高、響應最敏捷的商業成像衛星。這兩顆衛星還將具備現代化的地理定位精度能力和極佳的響應能力,能夠快速瞄準要拍攝的目標和有效地進行同軌立體成像。其中WorldviewⅠ為0.5米分辨率。相較于WorldviewⅠ,WorldviewⅡ載有多光譜遙感器不僅將具有4個業內標準譜段(紅、綠、藍、近紅外),還將包括四個額外譜段(海岸、黃、紅邊和近紅外Ⅱ),能夠提供0.4米全色圖像和1.8米分辨率的多光譜圖像。需要特別一提的是,WorldviewⅡ提供的四個額外譜段(海岸、黃、紅邊和近紅外Ⅱ)可進行新的彩色波段分析:(1)海岸波段,這個波段支持植物鑒定和分析,也支持基于葉綠素和滲水的規格參數表的深海探測研究。由于該波段經常受到大氣散射的影響,已經應用于大氣層糾正技術。(2)黃色波段,過去經常被說成是yellow-ness特征指標,是重要的植物應用波段。該波段將被作為輔助糾正真色度的波段,以符合人類視覺的欣賞習慣。(3)紅色邊緣波段,輔助分析有關植物生長情況,可以直接反映出植物健康狀況有關信息。(4)近紅外Ⅱ波段,這個波段部分重疊在NIR1波段上,但較少受到大氣層的影響。該波段支持植物分析和單位面積內生物數量的研究。林業工作對遙感影像的植被信息較為關注,以上提及的四個額外譜段能提供較多的植被信息。國外相關機構已經將四個特色譜段應用于前沿科學研究,譬如生物量遙感估測應用等等。美中不足的是,相較于其他類型的遙感影像,WorldviewⅠ,WorldviewⅡ影像費用較高,在質量和技術上領先但價格上不占優勢,不易于大范圍的使用。
2.3林業工作中應用較多遙感影像
除去以上談及的幾種類型的遙感影像,在工作中較多使用到的是Spot5和Rapideye這2種遙感影像。Spot5是由法國發射的一顆衛星,常規提供2.5米全色影像和10米多光譜影像。SPOT5衛星影像的專業制圖比例尺為1:25,000,概覽成圖比例尺極限為1:10,000。工作中,我們通常將2.5米全色影像與10米多光譜影像在正射糾正完后進行融合,生成2.5米空間精度的影像用于林業應用。Rapideye衛星為德國所有的商用衛星,主要性能優勢:大范圍覆蓋、高重訪率、高分辨率、5米的多光譜獲取數據方式,省去了其他種類遙感影像需要全色影像與多光譜影像融合的步驟,這些優點整合在一起,讓RapidEye擁有了空前的優勢。RapidEye是第一顆提供“紅邊”波段的商業衛星,結合4個業內標準譜段(紅、綠、藍、近紅外)適用于監測植被狀況和檢測生長異常情況,在林業領域應用中較為有利。
3遙感影像準備及處理過程
3.1遙感影像準備
每種遙感衛星對地面覆蓋范圍不同,軌道不同,重訪周期不同,拍攝時間、角度不同等等原因,還常受天氣影響。因此根據實際需要使用的日期,來查詢各景遙感影像是一件頗費周章的工作,一般需要向影像公司提前預定。實際工作中往往要求前后兩期遙感影像對比,前后兩期遙感影像對時間上的要求較為
苛刻,因而這些工作往往經由熟悉遙感業務的高級技術人員執行。另外,遙感影像的購買、使用、存儲需要考慮到保密工作,這一點也是需要謹慎對待。工作經驗總結出Spot5、Rapideye有時因側視角度過大原因,導致某些區域拉伸變形,尤其是高海拔山區部分;影像角度需要提前檢查,側視角度最佳保持在20以下。而較小側視角可以保證鄰近2景影像良好的接邊,并能保證正射糾正后空間位置的準確性。 3.2遙感影像處理