机场跑道激光引导装置论文和设计-王睿宽

全文摘要

本实用新型提供了一种机场跑道激光引导装置，涉及照明光源的技术领域，包括：设置于机场跑道内的激光灯矩阵阵列和设置于机场跑道两侧的激光发射系统；其中，激光灯矩阵阵列用于向空中发射垂直于地面的垂直激光，激光发射系统用于向空中发射与地面垂直方向呈预设角度的外展激光；垂直激光和外展激光能够形成标记机场跑道轮廓的三维梯形激光矩阵，且三维梯形激光矩阵由地面沿伸至空中。本实用新型采用垂直激光和外展激光共同作用，形成三维梯形激光矩阵，将三维梯形激光矩阵作为飞行引导光源，可以提高飞机降落的灯光引导作用，使飞机着陆时在弱能见度条件下更有效地标志机场位置，提高飞机在弱能见度条件下着陆能力。

主设计要求

1.一种机场跑道激光引导装置，其特征在于，包括：设置于机场跑道内的激光灯矩阵阵列和设置于机场跑道两侧的激光发射系统；其中，所述激光灯矩阵阵列用于向空中发射垂直于地面的垂直激光，所述激光发射系统用于向空中发射与地面垂直方向呈预设角度的外展激光；所述垂直激光和所述外展激光能够形成标记机场跑道轮廓的三维梯形激光矩阵，且所述三维梯形激光矩阵由地面沿伸至空中。

设计方案

1.一种机场跑道激光引导装置，其特征在于，包括：设置于机场跑道内的激光灯矩阵阵列和设置于机场跑道两侧的激光发射系统；

其中，所述激光灯矩阵阵列用于向空中发射垂直于地面的垂直激光，所述激光发射系统用于向空中发射与地面垂直方向呈预设角度的外展激光；所述垂直激光和所述外展激光能够形成标记机场跑道轮廓的三维梯形激光矩阵，且所述三维梯形激光矩阵由地面沿伸至空中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光灯矩阵阵列中包含多个绿色的激光灯；所述机场跑道两侧还设置有多个黄色激光灯。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述激光发射系统包括多个子激光发射系统，所述子激光发射系统与所述黄色激光灯相间排列，且任意相邻的两个子激光发射系统与黄色激光灯之间的距离均相等。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括扩束系统，所述扩束系统设置于子激光发射系统发射面的前方，所述扩束系统用于将所述子激光发射系统发射的所述外展激光的直径扩展至预设直径。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述扩束系统包括凸透镜，所述凸透镜的焦距与所述外展激光的预设直径相关联。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预设直径为10厘米至15厘米之间的任意数值。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光发射系统包括：第一组激光发射系统和第二组激光发射系统，其中，所述第一组激光发射系统和第二组激光发射系统分别设置在机场跑道两侧，且所述第一组激光发射系统和第二组激光发射系统中包括多个子激光发射系统。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述子激光发射系统包括激光发射支架和激光器，所述激光发射支架用于固定所述激光器。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述激光发射支架，还用于调节所述激光发射支架的角度，从而通过调节所述激光发射支架的角度来控制预设角度。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预设角度的取值范围为10度至20度。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及照明光源技术领域，尤其是涉及一种机场跑道激光引导装置。

背景技术

目前国内机场跑道两侧设有黄色引导灯，当路道出现霾、雾等低能见度天气出现时，由于霾、雾对光线的散射及衰减作用，造成跑道能见度的下降，由此造成飞机下降的困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机场跑道激光引导装置，提高飞机降落的灯光引导作用，使飞机着陆时在弱能见度条件下更有效地标志机场位置，提高飞机在弱能见度条件下着陆能力。

本实用新型提供的一种机场跑道激光引导装置，其中，包括：设置于机场跑道内的激光灯矩阵阵列和设置于机场跑道两侧的激光发射系统；

进一步的，所述激光灯矩阵阵列中包含多个绿色的激光灯；所述机场跑道两侧还设置有多个黄色激光灯。

进一步的，所述激光发射系统包括多个子激光发射系统，所述子激光发射系统与所述黄色激光灯相间排列，且任意相邻的两个子激光发射系统与黄色激光灯之间的距离均相等。

进一步的，所述装置还包括扩束系统，所述扩束系统设置于子激光发射系统发射面的前方，所述扩束系统用于将所述子激光发射系统发射的所述外展激光的直径扩展至预设直径。

进一步的，所述扩束系统包括凸透镜，所述凸透镜的焦距与所述外展激光的预设直径相关联。

进一步的，所述预设直径为10厘米至15厘米之间的任意数值。

进一步的，所述激光发射系统包括：第一组激光发射系统和第二组激光发射系统，其中，所述第一组激光发射系统和第二组激光发射系统分别设置在机场跑道两侧，且所述第一组激光发射系统和第二组激光发射系统中包括多个子激光发射系统。

进一步的，所述子激光发射系统包括激光发射支架和激光器，所述激光发射支架用于固定所述激光器。

进一步的，所述激光发射支架，还用于调节所述激光发射支架的角度，从而通过调节所述激光发射支架的角度来控制预设角度。

进一步的，所述预设角度的取值范围为10度至20度。

本实用新型提供的一种机场跑道激光引导装置，包括：设置于机场跑道内的激光灯矩阵阵列和设置于机场跑道两侧的激光发射系统；其中，激光灯矩阵阵列用于向空中发射垂直于地面的垂直激光，激光发射系统用于向空中发射与地面垂直方向呈预设角度的外展激光；垂直激光和外展激光能够形成标记机场跑道轮廓的三维梯形激光矩阵，且三维梯形激光矩阵由地面沿伸至空中。本实用新型由垂直激光和外展激光共同作用，形成三维梯形激光矩阵，上述三维梯形激光矩阵由地面沿伸至空中，可以在地面和空中标记机场跑道轮廓，以使飞行员对机场跑道轮廓的识别更为敏感。采用垂直激光和外展激光作为飞行引导光源，提高了飞机降落的灯光引导作用，可使飞机着陆时在弱能见度条件下更有效地标志机场位置，提高飞机在弱能见度条件下着陆能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机场跑道激光引导装置的俯视图；

图2为本实用新型实施例提供的机场跑道激光引导装置的正视图；

图3为本实用新型实施例中子激光发射系统与扩束系统的位置关系图。

图标：

11-绿色的激光灯；21-黄色激光灯；22-子激光发射系统；221-激光发射支架；222-激光器；30-扩束系统。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

本实用新型提供一种机场跑道激光引导装置，该装置包括：设置于机场跑道内的激光灯矩阵阵列和设置于机场跑道两侧的激光发射系统；

其中，激光灯矩阵阵列用于向空中发射垂直于地面的垂直激光，激光发射系统用于向空中发射与地面垂直方向呈预设角度的外展激光；垂直激光和外展激光能够形成标记机场跑道轮廓的三维梯形激光矩阵，且三维梯形激光矩阵由地面沿伸至空中。

在本实用新型实施例中，垂直激光由激光灯矩阵阵列射向空中，且垂直激光的光传输方向与地面垂直，外展激光由激光发射系统向空中发射，且外展激光与地面垂直方向呈预设角度，垂直激光和外展激光均为单色激光，与白炽光等人工光源相比，单色激光由于其相干性及单色性特征，在大气中传输产生的散射效应要小得多，因此其传输距离比白炽光等人工光源要大得多。将垂直激光和外展激光作为飞行引导光源，其引导效能比人工光源高。

垂直激光可以指垂直绿色激光，外展激光可以指外展绿色激光。因为人眼对黄绿光最为敏感，且黄光和绿光的部分散射作用会合成黄绿光，因此，本实用新型设计垂直绿色激光、外展绿色激光结合机场跑道上原有的黄色激光生成黄绿光。本实用新型将垂直绿色激光和外展绿色激光以及机场跑道上原有的黄色激光共同作为飞行引导光源，提高了飞行降落的灯光引导作用，可使飞机着陆时在弱能见度条件下更有效地标志机场位置，提高飞机在弱能见度条件下着陆能力。

进一步的，如图1和图2所示，激光灯矩阵阵列中包含多个绿色的激光灯11；机场跑道两侧还设置有多个黄色激光灯21。

在本实用新型实施例中，机场原配置为黄色激光灯21，保留黄色激光灯21，且将黄色激光灯21设置在机场跑道两侧。在机场原配置的基础上，将绿色的激光灯11嵌入在机场跑道内，且在机场跑道内均匀排列。绿色的激光灯11和黄色激光灯21的功率设置可以相同，例如：绿色的激光灯11和黄色激光灯21的灯光功率均为100W。相邻两个绿色的激光灯11在水平上的距离设置为5m，垂直方向上的距离参考机场现有黄色激光灯21的距离。由机场跑道两侧黄色激光灯21发射的黄色激光和机场跑道内的绿色的激光灯11发射的垂直绿色激光在地面上的部分散射作用合成黄绿光，而飞行员对黄绿光最为敏感，因此，对机场轮廓的识别，黄绿色的激光相对其他颜色的光更为敏感。

进一步的，激光发射系统包括多个子激光发射系统22，子激光发射系统22与黄色激光灯21相间排列，且任意相邻的两个子激光发射系统22与黄色激光灯21之间的距离均相等。

在本实用新型实施例中，子激光发射系统22可以指532nm激光发射系统，子激光发射系统22发射的垂直激光的参数可以如下设置：辐射功率为1W，波长为532nm，扩束直径为10-15cm之间的任意数值。在机场跑道的每一侧，子激光发射系统22与黄色激光灯21均相间排列。

进一步的，激光发射系统包括：第一组激光发射系统和第二组激光发射系统，其中，第一组激光发射系统和第二组激光发射系统分别设置在机场跑道两侧，且第一组激光发射系统和第二组激光发射系统中包括多个子激光发射系统22。

在本实用新型实施例中，若将机场跑道左侧的多个子激光发射系统22称之为第一组激光发射系统，则将机场跑道右侧的多个子激光发射系统22称之为第二组激光发射系统。本实用新型实施例从实际应用角度出发，为完成该空中走廓的建立，建议每一组有5-8套子激光发射系统22，因机场跑道每一侧各有一组子激光发射系统22，因此，两组共需要10-16套子激光发射系统22。

进一步的，如图3所示，装置还包括扩束系统30，扩束系统30设置于子激光发射系统22发射面的前方，扩束系统30用于将子激光发射系统22发射的外展激光的直径扩展至预设直径。

在本实用新型实施例中，扩束系统30的参数可以自行设置，通过调节扩束系统30的参数可以控制预设直径的大小，且将预设直径设置为10厘米至15厘米之间的任意数值。例如：预设直径可以为10厘米、10.2厘米、11厘米、13.9厘米或15厘米。

进一步的，扩束系统30包括凸透镜，凸透镜的焦距与外展激光的预设直径相关联。

在本实用新型实施例中，扩束系统30可以指凸透镜，扩束直径可以指外展激光的预设直径，外展激光的预设直径取决于凸透镜的焦距。

进一步的，子激光发射系统22包括激光发射支架221和激光器222，激光发射支架221用于固定激光器222。

在本实用新型实施例中，激光器222为一个激光发射器，该物件为成熟定型产品，购买时只需考虑输出功率等参数即可。因此，在购买激光器222时直接与厂家说明参数要求，厂家可以将激光器222完成相应的配置，如同目前市面上购买计算机一样，只需提出清楚的参数要求，无需说明其内部结构等布设原理。

进一步的，激光发射支架，还用于调节激光发射支架的角度，从而通过调节激光发射支架的角度来控制预设角度。

在本实用新型实施例中，三维梯形激光矩阵在地面上标记的是机场跑道轮廓，三维梯形激光矩阵由地面沿伸至空中，三维梯形激光矩阵在空中标记的是根据预设角度延伸的机场跑道空中走廓，激光发射支架221调节激光发射支架221的角度，可以实现外展激光与地面垂直方向呈预设角度的控制，因而可以控制机场跑道空中走廓的面积，激光发射支架221的角度的调节可以由激光器222生产厂家配置。

进一步的，预设角度的取值范围为10度至20度。

在本实用新型实施例中，外展激光与地面垂直方向呈预设角度，预设角度为外展倾斜角度。外展倾斜角度越大，一定高度上的机场跑道空中走廓越宽，飞行员识别机场轮廓的距离相对越远，但是在同等高度上的激光强度相对越弱，外展激光在地面垂直方向的传输距离较近，造成飞行员对激光的识别距离下降。反之，外展倾斜角度越小，一定高度上的机场跑道空中走廓越窄，在同等高度上的激光强度相对较强，外展激光在地面垂直方向的传输距离较远，增大了飞行员对激光的识别距离，但是飞行员识别机场轮廓的距离相对越近，导致飞行员识别机场轮廓的距离下降。因此，综合考虑外展激光在地面垂直方向的传输距离、飞行员识别机场轮廓的距离和飞行员识别激光光束的距离，将外展激光与地面垂直方向的预设角度设置在10至20度之间。

在实际应用中，在机场跑道内嵌入多个绿色的激光灯11，机场跑道两侧布设532nm激光发射系统，调节激光发射支架221的角度将预设角度控制在10度至20度，具体角度可以根据机场跑道情况适当调整。如图1及图2的方式在机场跑道内嵌入的多个绿色的激光灯11的数目及其间距离可根据机场跑道实际情况确定。机场跑道两侧设置的532nm激光发射系统发射的激光的直径通过扩束系统30扩展至10厘米以上，原有黄色激光灯21可以保留，以增加机场跑道引导光的对比度。

在本实用新型实施例中，举例说明，在边界层透过率为0.4的条件下，本实用新型实施例与现有方式相比，灯光引导的好处如下：多个绿色的激光灯11构成的激光灯矩阵阵列增加了机场跑道与周边地面的对比度，由于人眼对绿光更为敏感，提高了飞行员对机场跑道的辨析，且由于激光光束在跑道上空形成了空中走廊，更有效地提高了对飞行员降落的灯光引导作用。采用了人眼最为敏感的绿色激光，提高了飞行员对激光光束的识别能力。通过三维梯形激光矩阵，将机场轮廓由地面沿伸到空中，使飞行员在空中较远的位置即可识别机场的位置及方向，提高了机场弱能见度条件下飞机着陆的能力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

设计图

机场跑道激光引导装置论文和设计

机场跑道激光引导装置论文和设计-王睿宽

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主设计要求

设计方案

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