技术摘要：
本发明属于直升机机场辅助起降装备和作业实现领域，提供一种高寒地区应急临时直升机场光影导航系统及其工作方法，该系统由装备车、存储方舱以及光影投影方舱、光影照射方舱、反光镜方舱和控制方舱四大功能方舱集群组建；通过机器人化的方舱系统，迅速构建起临时直升机  全部
背景技术：
传统的机场跑道/起落场地/停机坪等一般采用硬化水泥构建方案；传统机场灯光 导航设施属于外裸式装备，采用人工施工方案露天安装铺设与使用、固定且不可移动；需要 快速应急救援的事件随机发生，且在地理位置上往往远离固定机场；固定机场难以为快速 应急救援提供有效的支援；相对于其他交通运输工具，直升机由于其便捷的起降方式，特别 是受起降场地和地理空间等限制条件较少等特点，在应急抢险救援领域，具有不可替代的 作用。 高寒地区纬度高，冬季白昼短、暗夜长，地表被冰雪覆盖，陆上交通隔断，当发生紧 急事态时，需要直升机快速实施应急救援；在冰天雪地、昼短夜长环境下，快速构建应急临 时直升机场，至关重要。 在高寒暗夜冰雪覆盖场地上，按照《GJB  4688-1995机场灯光设备的配置和性能要 求》、《GJB  1975-1994  军用机场助航灯具通用规范》、《GJB  3695-1999军用直升机机场灯光 设备的配置和性能要求》、《GJB  3867-1999  舰载直升机灯光助降装置通用规范》等规定的 技术条件，布置实体化的直升机灯光导航系统，极其困难。 为了克服传统机场技术条件，实施紧急救援的不足，申请号为201020593277.7的 实用新型专利《应急救援快速集成式直升机场》公开了一种直升机场集成式搭建方案(以下 简称“集成板方案”)。“集成板方案”如下： 由若干集成板通过快速连接器连接组装而成；其中，集成板包括上面板、下面板以及上 下面板之间的芯材，且上下面板上敷设有防静电钢网。具有上述结构的集成板，通过相应的 连接器进行平行T形和/或叠加/或立方体方式连接。集成板上有相应结构可配装辅助伸缩 支撑杆，可在凹凸不平的地形上使用，可装配LED导航灯，满足直升机在夜间和低能见度气 象条件下的起降要求。 但“集成板方案”存在以下不足：在效率上，由于所需集成板数量较多、体积较大、 质量较重，必须通过车辆和公路运输送达；在没有公路运输支撑的情况下，“集成板方案”难 以快速送达直升机场铺设场地；难以满足高寒地区冰雪气象环境下临时直升机场敏捷 精 益构建要求。 在应用上，临时直升机场，一般来说是选择硬质地面，高寒冰雪地区属于冻土地 带，基本符合直升机场硬质地面的要求；高寒地区冰雪气象环境下临时直升机场敏捷 精益 构建，核心问题是场景灯光敏捷 精益构建，故而“集成板方案”解决问题的针对性不够。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种高寒地区应急临时直升机 5 CN 111572802 A 说　明　书 2/7 页 场光影导航系统及其工作方法，实现应急临时直升机场敏捷 精益构建，克服高寒地区制约 直升机应急临时起降的困难。 本发明提供一种高寒地区应急临时直升机场光影导航系统，由装备车、存储方舱 以及光影投影方舱、光影照射方舱、反光镜方舱和控制方舱四大功能方舱集群组建； 所述装备车用于长途运输各类方舱，根据需要，选择中型货车或者大型货车； 所述存储方舱用于放置各类功能方舱，并为各类功能方舱提供充电和保温作用； 所述光影投影方舱采用斜向直射投影方式在起降位置点构建起降点光影标志，所述光 影照射方舱采用平行地面直射光柱，通过反光镜方舱，在起降位置外围标志起降场范围； 所述光影投影方舱根据调度指令，采取自行方式移动到指定地理坐标点，定点定位定 向定高地向指定的起降位置地理坐标点即冰雪地面聚焦投影起降点标志图案，为直升机起 降提供起降标志，从而取消了固定直升机起降场铺设起降标志图案的相关作业及其附属装 备设施； 所述光影照射方舱根据调度指令，采取自行方式移动到指定地理坐标点，定点定位定 向定高地沿平行于地面的方向直射聚焦光影，通过反光镜方舱，构建起降范围光影四边形， 为直升机起降提供起降范围标志，从而取消了固定直升机起降场铺设起降灯光的相关作业 及其附属灯光设备和安装设施。 在上述技术方案中，所述存储方舱包括自升降方舱货架系统、车载发电系统以及 保温系统； 所述自升降方舱货架系统包括立柱、螺杆、电机、升降板、侧面板、顶面板、后面板和方 舱底板；四根立柱安装在方舱底板上，侧面板和后面板均通过铰链安装在立柱上，在需要时 侧面板向外展开，便于方舱内功能方舱的搬运，顶面板安装在立柱的上面，将方舱封闭，四 根立柱内部均安装有螺杆和电机，螺杆与升降板相配合，通过电机的带动可实现升降板的 上下运动，便于上层货物的搬运； 所述车载发电系统包括方舱内部搭载的两台柴油发电机，用于在野外无法连接到电网 时，为所搭载的功能方舱提供移动电源； 所述保温系统由循环风扇、电发热丝、温度传感器和超温排风扇组成，其工作流程是： 方舱内部的空气，经过循环风扇进行增压，形成流动，风经电发热丝加热后形成温度稳定热 气流循环，温度感应器监测方舱内实时温度，当温度低于设定值时，循环风扇吹出风经电发 热丝加热升温，直至达到设定温度值；当温度超过设定值时超温排风扇转动，向外排除多余 的热量，直至达到设定温度值，从而使方舱内部温度保持在一定的范围内，对其内部保持的 物品起到保护作用。 在上述技术方案中，所述光影投影方舱包括方舱壳体和光影投射灯光系统，所述 方舱壳体下方装有履带系统，所述履带系统上装有GPS定位装置，所述光影投射灯光系统包 括剪叉式升降系统、六自由度机械臂系统、加热保温装置和投射灯具； 所述剪叉式升降系统包括下支撑板、导轨、螺杆、滑块、电机、连杆、螺栓、螺母和上支撑 板，下支撑板固定于方舱壳体的底面上，导轨和电机均安装在下支撑板上，导轨内安装有螺 杆和滑块，滑块内部有螺纹，螺杆与滑块相啮合，螺杆一端与电机连接，通过电机带动螺杆 旋转实现滑块的左右滑动；多根连杆通过螺栓与螺母的连接形成X型结构，多组连杆的上端 安装上支撑板；构成X型结构的两根连杆，一根安装于导轨上，仅可相对于导轨旋转，另一根 6 CN 111572802 A 说　明　书 3/7 页 安装于滑块上，当滑块由电机带动左右移动时，可使上支撑板随着呈X型结构的两根连杆的 角度的变化而做升降运动； 所述六自由度机械臂系统包括底座、旋转支座、大臂、肘关节、小臂、腕关节和末端安装 架，底座通过螺栓安装在上支撑板上，旋转支座安装于底座上，旋转支座可相对于底座旋 转，实现本机械臂系统的第一个自由度，所述大臂一端连接在旋转支座上，通过舵机带动实 现大臂与旋转支座之间的相对运动，大臂另一端与肘关节、小臂、腕关节和末端安装架依次 连接，分别实现本机械臂系统的第二、三、四、五和六个自由度；所述末端安装架用于安装投 射灯具； 所述加热保温装置为一个LED加热模块，所述LED加热模块安装在所述剪叉式升降系统 内部和所述六自由度机械臂系统的关节处，所述LED加热模块包括LED灯、驱动器和底板。 在上述技术方案中，所述光影照射方舱包括方舱壳体和光影照射灯光系统，所述 方舱壳体下方装有履带系统，所述履带系统上装有GPS定位装置，所述光影照射灯光系统包 括六自由度机械臂系统、加热保温装置和照射灯具； 所述六自由度机械臂系统包括底座、旋转支座、大臂、肘关节、小臂、腕关节和末端安装 架，底座固定于方舱壳体的底面上，旋转支座安装于底座上，旋转支座可相对于底座旋转， 实现本机械臂系统的第一个自由度，所述大臂一端连接在旋转支座上，通过舵机带动实现 大臂与旋转支座之间的相对运动，大臂另一端与肘关节、小臂、腕关节和末端安装架依次连 接，分别实现本机械臂系统的第二、三、四、五和六个自由度；所述末端安装架用于安装照射 灯具； 所述加热保温装置为一个LED加热模块，所述LED加热模块安装在所述六自由度机械臂 系统的关节处。 在上述技术方案中，所述反光镜方舱包括方舱壳体和反光镜系统，所述方舱壳体 下方装有履带系统，所述履带系统上装有GPS定位装置，所述反光镜系统包括底座、伸缩套 杆、支架、反光镜，所述底座通过螺钉固定于方舱壳体的底面上，所述支架能够相对于所述 伸缩套杆运动，所述反光镜镜面垂直固定于支架上。 在上述技术方案中，所述控制方舱包括方舱壳体和一个智能终端，所述智能终端 为一个嵌入式的计算机系统，计算机系统通过无线数据传输技术控制履带系统的行进轨 迹，并通过PLC系统控制方舱壳体的打开、方舱内部机械系统的运动以及LED加热模块的启 动。 本发明还提供一种上述的高寒地区应急临时直升机场光影导航系统的工作方法， 包括以下步骤： （1）将光影投影方舱、光影照射方舱、反光镜方舱和控制方舱四大功能方舱置于存储方 舱中并启动存储方舱的保温功能，并为功能方舱充电； （2）用装备车将装有四大功能方舱的存储方舱运输至目的地； （3）铺设各类功能方舱，具体包括以下步骤： （3-1）打开存储方舱的侧面板和后面板，配合自升降方舱货架系统，将光影投影方舱、 光影照射方舱、反光镜方舱和控制方舱卸下； （3-2）在控制方舱的指令下，启动方舱壳体下方的履带系统，将光影投影方舱、光影照 射方舱和反光镜方舱移动到指定的地理坐标点； 7 CN 111572802 A 说　明　书 4/7 页 （3-3）在控制方舱的指令下，光影投影方舱打开，剪叉式升降系统升起，调节机械臂，使 投射灯具置于恰当的高度和角度； （3-4）在控制方舱的指令下，光影照射方舱打开，调节机械臂，使照射灯具置于恰当的 高度和角度； （3-5）在控制方舱的指令下，反光镜方舱打开，调节反光镜支架，使反光镜置于恰当的 高度和角度； （4）启动投射灯具和照射灯具。 本发明通过机器人化的方舱系统，迅速构建起临时直升机场，与其他集成式之类 的临时机场相比，极大地减少了人力物力的消耗，明显地提升了直升机的支援效率。由于本 发明中灯光系统的特殊性，因此对于需要在夜间执行任务的直升机，无论是着陆、起飞还是 物资的投放与人员的装卸转运等，都提供了一个非常好的作业环境。 附图说明 图1为本发明中存储方舱内部示意图。 图2为本发明中光影投射灯光系统示意图。 图3为本发明中光影照射灯光系统示意图。 图4为本发明中反光镜系统示意图。 图5为本发明系统构建的直升机场效果图。 其中，101：立柱、102：螺杆、103：电机、104：循环风扇、105：柴油发电机、106：电发 热丝、107：超温排风扇、108：温度传感器、109：功能方舱、110：升降板、111：侧面板、112：顶 面板、113：后面板、114：方舱底板、201：下支撑板、202：导轨、203：螺杆、204：滑块、205：电 机、206：连杆、207：螺栓、208：螺母、209：上支撑板、210：底座、211：旋转支座、212：大臂、 213：肘关节、214：小臂、215：腕关节、216：末端安装架、217:投射灯具、218：LED灯、219：驱动 器、220：底板、301：照射灯具、302：末端安装架、303：腕关节、304：小臂、305：肘关节、306：大 臂、307：旋转支座、308：底座、401：底座、402：伸缩套杆、403：支架、404：反光镜、501：导航起 降标志、502：起降场边界范围、503：着陆方向标识。