CN104335265A - 使用传感器的用于地勤人员的碰撞避免系统 - Google Patents

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Abstract

一种地面障碍物碰撞避免系统包括：多个雷达传感器模块，其每个都在雷达检测器处接收与所发射的信号从地面障碍物的反射相对应的雷达返回信号，并且发送与所接收到的从所述地面障碍物反射的雷达信号反射相关联的雷达信息，其中所述多个雷达传感器模块中的每一个唯一地位于如果所述飞机正在移动则处于与地面障碍物碰撞的危险中的飞机的表面上；网关单元，其接收从所述雷达传感器模块发送的所述雷达信息并且发送与所述接收到的雷达信息相关联的信息；处理系统，其被配置成确定从安装飞机到所检测的检测到的地面物体的距离；以及显示器，其被配置成呈现指示飞机图标和与所述检测的到的地面障碍物相关联的图形地面障碍物图标的平面图。

Description

使用传感器的用于地勤人员的碰撞避免系统
背景技术
当飞机正在移动时操纵（maneuver）地面上的飞机的飞机飞行机组人员成员或地勤人员成员可能在察觉飞机的各部分与其他物体的潜在碰撞时存在困难。该困难部分地由于由飞机和或牵引车的相对大的尺寸致使的有限的可见度以及由于潜在干扰(诸如其他运动车辆，或诸如正由飞机机组人员所执行的其他飞机跑道操纵和有关操作)而出现。
如果陆基地面障碍物妨碍被牵引飞机，则被牵引飞机的翼尖或尾翼可能疏忽地与地面障碍物碰撞。地面障碍物的示例包括但不限于飞机库或其他建筑物、照明电杆、车辆、另一飞机或围栏。因此，在技术上存在减少被牵引飞机与地面障碍物的疏忽碰撞的数量和/或严重性的需要。
发明内容
本发明为飞机的飞行机组人员和/或地勤人员的成员提供地面障碍物碰撞避免系统。示例实施例包括：多个雷达传感器模块，其每个都在雷达检测器处接收与发射信号从地面障碍物的反射相对应的雷达返回信号，并且发送与所接收到的从地面障碍物反射的雷达信号反射相关联的雷达信息，其中所述多个雷达传感器模块中的每一个唯一地位于如果飞机正在移动则处于与地面障碍物碰撞的危险中的飞机的表面上；网关单元，其接收从所述雷达传感器模块发送的所述雷达信息并且发送与所接收到的雷达信息相关联的信息；处理系统，其被配置成确定从安装飞机到所检测的检测到的地面物体的距离；以及显示器，其被配置成呈现指示飞机图标和与所检测到的地面障碍物相关联的图形地面障碍物图标的平面图。所呈现的图形地面障碍物图标指示接近于飞机的地面障碍物的位置，以便使得可以操作飞机以便避免飞机与地面障碍物之间的碰撞。
附图说明
参考以下附图，在下面详细地描述本发明的优选和可替换的实施例：
图1是嵌入在飞机中的示例性地面障碍物碰撞避免系统的视图；
图2是体现地面障碍物碰撞避免系统的示例性地面障碍物警报指示器的实施例的框图；
图3是雷达传感器模块的示例实施例的框图；
图4是网关单元的示例实施例的框图；
图5示出了具有雷达传感器模块的示例飞机灯的示例灯舱；
图6图示了地面物体警报指示器的显示器上的可替换的图形用户界面呈现；以及
图7图示了图示接近于飞机的多个检测到的地面物体的可替换的平面图。
具体实施方式
图1是安装飞机102 (可交换地被称为飞机102)中所嵌入的示例性地面障碍物碰撞避免系统100的实施例的视图。地面障碍物碰撞避免系统100包括在选择的位置处位于飞机102的外面上的雷达传感器模块104 (例如，雷达发射器/检测器设备)，当飞机102正在飞机机组人员控制下移动和/或正由地勤人员牵引时所述选择的位置可能处于与地面障碍物碰撞的危险中。
雷达传感器模块104发射雷达信号。如果从地面障碍物返回的雷达信号被雷达传感器模块104中的一个或多个检测到，则进行所检测到的地面障碍物的位置的确定。在飞机102当在飞机机组人员控制下时的移动期间和/或在飞机102通过地勤人员的牵引期间，呈现的平面图将指示检测到的地面障碍物的存在和相对位置。
在示例实施例中，雷达信息被发送到网关单元106，所述网关单元106执行所检测到的雷达返回信号的处理以识别接近于飞机102的地面障碍物的位置。地面障碍物碰撞避免系统100的实施例生成在飞机周围的区域的平面图。平面图呈现了指示识别的地面障碍物相对于飞机102的位置的位置的更多个地面物体图标中的一个。所生成的平面图然后被呈现在可由飞机机组人员查看的显示器上。
可替换的实施例可以被可选地配置成确定与任何识别的地面障碍物碰撞的可能性，或与任何识别的地面障碍物碰撞的危险的潜在性。然后，可以改变与所生成的平面图上所示出的指示的地面障碍物相关联的地面物体图标的颜色和/或呈现强度以指示与特定地面障碍物碰撞的更高危险。
例如，用于呈现的地面物体图标的绿色、灰色或白色可以被用来指示所检测到的地面障碍物不对飞机102造成危害。黄色可以被用来指示所检测到的地面障碍物对飞机102造成潜在危害(警告)。红色可以被用来指示所检测到的地面障碍物对飞机102造成迫切危害(报警)。可以在各种实施例中使用任何适合的颜色。
附加地，或可替换地，与所生成的平面图上所示出的指示的地面障碍物相关联的所呈现的地面物体图标的光强度可以从第一水平增亮至增加亮度的第二水平。与所生成的平面图上所示出的指示的地面障碍物相关联的地面物体图标的光强度可以从第一水平增亮至增加亮度的第三水平，以指示所检测到的地面障碍物对飞机102造成迫切危害(报警)。闪光等可以被用来增加飞机机组人员和/或其他方(诸如地勤人员)的警觉。例如第一闪光速率可以与警告相关联，而第二更快的闪光速率可以与报警相关联。
附加地，可以将可听警报或其他可见警报(诸如警告或报警)呈现给飞机机组人员和/或其他方(诸如地勤人员)。可听警报可以从专用扬声器或其他适合的发声装置发出，或者可以被集成到能够发射可听声音的另一系统中。可视警报可以从专用灯或发光装置发出，或者可以被集成到能够发射可视警报的另一系统中。
在可替换的实施例中，所生成的平面图可以被传送到至少一个远程地定位的地面障碍物警报指示器108。例如，地面障碍物警报指示器108可以位于牵引车124上以便可由操作该牵引车124的地勤人员成员查看。可替换地，或附加地，地面障碍物警报指示器108可以位于正由飞机机组人员用在飞机102的飞机座舱中的电子飞行包中，或者作为正由飞机机组人员用在飞机102的飞机座舱中的电子飞行包的一部分并入。可替换地，或附加地，地面障碍物警报指示器108可以位于飞行控制塔或感兴趣其他远程位置中以帮助飞机102在地面上移动。在一些实施例中，地面障碍物警报指示器108可以是包括被用来呈现所生成的平面图的显示器的多功能系统的一部分。
在各种实施例中，地面障碍物碰撞避免系统100包括被配置成呈现图形平面图的显示器，该图形平面图呈现指示识别的地面障碍物相对于飞机102的位置的位置的一个或多个地面物体图标。所呈现的地面物体图标将可视信息传递给飞机机组人员或地勤人员成员，从而指示飞机102与极接近于飞机102的任何识别的地面障碍物碰撞的潜在危险。进一步地，地面障碍物图标被呈现在显示器上的一位置处，以便指示地面障碍物相对于飞机102的当前位置的位置。基于由图示了一个或多个图形地面障碍物图标的位置的所生成的平面图所呈现的信息，飞机机组人员和/或地勤人员成员可以进行适合的规避操纵以避免与所检测到的地面障碍物碰撞。
在一些实施例中，雷达传感器模块104被实现飞机灯单元中，所述飞机灯单元还被配置成发射可见光或非可见光以用于各种目的。通常，这样的飞机灯单元位于飞机102的末端处。这些飞机末端很可能与各种类型的地面障碍物碰撞。这样的飞机灯可以是发射将被其他人理解为警告信号的彩色光的彩色导航/位置灯或防碰撞灯。雷达传感器模块104的其他实施例可以是被安装在飞机102的外表面上的专用单元。
如图1中所图示的那样，多个雷达传感器模块104在飞机102上的各种位置处。例如，雷达传感器模块104位于飞机102的左机翼110和右机翼112的翼尖处。因为翼尖从飞机102的机身114向外延伸，所以接近于这些雷达传感器模块104的地面障碍物的检测可以被用来当地勤人员成员正在向前方向或向后方向上牵引飞机102和/或正在转弯操纵期间牵引飞机102时评估机翼110、112与所检测到的地面障碍物碰撞的可能性。
类似地，多个雷达传感器模块104可以位于飞机102的后部(诸如在左尾翼116和右尾翼118的翼尖处)和/或在机身114的非常末端处。因为尾翼(水平稳定器)在飞机102的后部从机身114向外延伸，所以接近于这些雷达传感器模块104的地面障碍物的检测可以被用来当地勤人员正在向后方向上牵引飞机102和/或正在转弯操纵期间牵引飞机102时评估尾翼116、118与所检测到的地面障碍物碰撞的可能性。类似地，因为机身114的末端是飞机102的最远延伸区，所以物体的检测还可以提供与地面障碍物的潜在碰撞的有用指示。
雷达传感器模块104可以位于垂直稳定器120的上部延伸区处。因为垂直稳定器120在飞机102的后部从机身114向上延伸，并且通常是飞机102的最高部分，所以接近于这个雷达传感器模块104的地面障碍物的检测可以被用来当地勤人员正在向前方向或向后方向上牵引飞机102时评估垂直稳定器120与所检测到的地面障碍物碰撞的可能性。例如，地勤人员可能正将飞机102牵引到有顶的飞机库中。如果存在不足以飞机102的垂直稳定器120进入到有顶的飞机库中的净空高度的情况，则在垂直稳定器120处的雷达传感器模块104将提供警报或警告。
类似地，多个雷达传感器模块104可以位于飞机发动机122的整流罩的下部延伸区处。接近于这些雷达传感器模块104的地面上的低高度物体的检测可以被用来评估飞机发动机122与所检测到的地面障碍物碰撞的可能性。这样的低高度地面障碍物可能难以看到，诸如当飞机102正在向后方向上移动并且低高度地面障碍物从操作飞机的飞机机组人员和/或从操作牵引车124的地勤人员看被阻挡时。
通常，牵引车124耦合至在飞机102的机身114的向前部分或机头126处的起落架结构。牵引结构128将牵引车124耦合至飞机102以便从飞机102伸出牵引车124，从而改进牵引车124的地勤人员操作员的可见度。出于安全目的牵引车124从飞机102延伸出还维持空间的余量。
图2是体现地面障碍物碰撞避免系统100的示例性地面障碍物警报指示器108的实施例的框图。地面障碍物警报指示器108包括处理系统202、可选的电力模块204、可选的射频(RF)通信系统206、可选的存储器208以及用户接口系统210。用户接口系统210包括具有显示器214的显示系统212、可选的可听警告系统216以及可选的用户接口218。RF通信系统206包括至少收发器220。存储器208包括用于存储用户接口处理模块222和RF信号处理模块224的部分。
地面障碍物碰撞避免系统100的实施例生成在飞机102附近的预定义区域的平面图226，其中与检测到的地面物体相关联的地面物体图标中的一个或多个被示出在所生成的平面图上。图2中所图示的示例平面图226呈现与飞机102相对应的飞机图标228。当安装飞机102正在向后方向上行进时，平面图226的延伸区限于在安装飞机102后面的预定义区域。当安装飞机102正在向前方向上行进时，平面图226的延伸区限于在安装飞机102前面的预定义区域。在一些实施例中，当安装飞机被停止以便使得可以示出与接近于安装飞机102的任何检测到的地面物体相关联的任何地面物体图标时，平面图226的延伸区限于在安装飞机附近的预定义区域。这样的实施例可能是特别有利的，在于可以识别地面上并且接近于安装飞机102的个体。上面描述的预定义区域可以是相同的或者可以是不同的。进一步地，预定义区域的延伸区可以由人调整或者可基于飞机102的地面速度自动地调整。
查看平面图226的飞机机组人员和/或其他方(诸如地勤人员)基于飞机图标228的位置直观地理解飞机102在所呈现的平面图226中的相对位置。也就是说，飞机图标228在平面图226上的呈现位置为安装飞机102的当前位置提供相对参考点。可以对于飞机图标228使用任何适合的图像，这里示出为飞机的轮廓。一些飞机图标228可以表示飞机102的一部分，诸如当飞机102正在向后移动时的尾翼，或当飞机102正在向前移动时的机头。
进一步地，飞机图标228的呈现位置可以在平面图226上的任何适合的位置处。例如，飞机图标228可以位于平面图226的最高中心。这样的顶部呈现位置可能在飞机102正在向后(相反方向)移动情况下是所希望的。飞机图标228可以近似地位于平面图226中心。当飞机102被停止和/或正在地面障碍物可能在飞机102前面、在飞机102后面和/或在飞机102侧面的区域中移动时，这样的中心呈现位置可能是有利的。飞机图标228可以位于平面图226的底部。当飞机102正在向前方向上移动时底部呈现位置可能是有利的。
在一些实施例中，飞机图标228的呈现位置也许可基于飞机102的移动的方向自动地调整。可替换地，或附加地，飞机机组人员和/或其他方(诸如地勤人员)可以经由用户输入系统218手动地调整飞机图标228的呈现位置。进一步地，平面图226上所示出的平面图226的范围(在飞机102附近的距离的延伸区)可以基于飞机速度被自动地调整，和/或可以由飞机机组人员和/或其他方(诸如地勤人员)手动地调整。
为了图示地面障碍物碰撞避免系统100的假想操作，地面障碍物图标230在平面图226上被呈现在位于飞机图标228后面和右边的呈现位置处。因此，飞机机组人员和/或其他方(诸如地勤人员)直观地理解存在位于飞机102后面和右边的潜在地面障碍物。
一些实施例可以被配置成指示地面障碍物图标230离飞机图标228的相对距离。例如，125英尺的第一距离232 (与可选地呈现的箭头234相关联)被呈现在平面图226上以指示所检测到的地面物体在飞机102的尾翼后面大约125英尺。20英尺的第二示例距离236 (与可选地呈现的箭头238相关联)被呈现在平面图226上以指示所检测到的地面物体在飞机102的尾翼右边大约20英尺。因此，第二距离236指示所检测到的地面障碍物到安装飞机的侧面(到安装飞机的右边或到安装飞机的左边)的距离。
可替换地，或附加地，可以在平面图226上呈现栅格线242。这里，示例栅格线242基于笛卡尔(Cartesian )坐标系统。这样的栅格线242将指示离安装飞机102的相对距离。栅格线242被图示以创建由查看飞机机组人员和/或其他方(诸如地勤人员)容易地理解的预定义距离的正方形栅格。可替换地，可以基于从飞机102上的选择的位置(诸如飞机102的尾翼、机头或中心)辐射出的极坐标系统来呈现栅格线242。可以参考飞机的其他选择的部分呈现栅格线242。例如，栅格线242可以与飞机机翼和/或尾翼的延伸区对直(对准)。
可以在平面图226上呈现补充信息240。例如，但不限于，示例平面图226指示飞机102的当前地面速度是7.5英里每小时(MPH)。可选地，可以指示行进的方向，诸如向前行进方向或向后行进方向。可以在平面图226上在任何适合的呈现位置处包括任何适合的感兴趣信息。
在各种实施例中，处理系统202可以是任何适合的处理器或设备。处理系统202可以是在商业上可获得的处理器。在其他实施例中，处理系统202可以是固件实施方式。处理系统202可以是特别设计和制造的处理器。
其他组件可以被可选地包括在地面障碍物警报指示器108中。可替换地，诸如当地面障碍物警报指示器108被集成到牵引车124的仪表板中、集成到飞机显示系统中、集成到EFB或具有或者耦合至显示器的另一系统中时，示例地面障碍物警报指示器108的部件中的一个或多个可以存在于其他方便位置中。一些实施例可以被集成到飞机碰撞避免系统(ACAS)或其他机载飞机警告系统中。
在各种实施例中，处理系统202将从网关单元106接收到的雷达返回信号信息处理成识别飞机102 (具有检测雷达传感器模块104)和所检测到的地面障碍物的该部分的位置和/或离飞机102 (具有检测雷达传感器模块104)和所检测到的地面障碍物的该部分的距离(范围)的信息对应雷达信息。在一些实施例中，地面障碍物警报指示器108被配置成从单独的雷达传感器模块104直接地接收雷达传感器信息。
可替换地，网关单元106的一些实施例可以将从雷达传感器模块104接收到的雷达返回信号信息处理成识别飞机(具有检测雷达传感器模块104)和所检测到的地面障碍物的该部分的位置和/或从飞机(具有检测雷达传感器模块104)和所检测到的地面障碍物的该部分起的范围的信息。在这样的实施例中，网关单元106确定被传送到地面障碍物警报指示器108的适当的警报控制信号和地面障碍物位置信息。因此，地面障碍物警报指示器108简单地呈现与在被呈现在显示器214上的所生成的平面图上所示出的指示的地面物体相关联的图标和/或发出命令警报。当多个地面障碍物警报指示器108被部署时(诸如当地面障碍物警报指示器108被实现在飞机102的飞机座舱中时，当地面障碍物警报指示器108中的一个被安装在牵引车124上或者集成到牵引车124中时，和/或当一个或多个其他地面障碍物警报指示器108被实现在由机组人员成员所携带的便携式手持设备(诸如EFB)中时)，这样的实施例可能是有用的。
在示例实施例中，地面障碍物警报指示器108被配置成经由RF信号从网关单元106和/或雷达传感器模块104接收雷达返回信号信息。执行RF信号处理模块224的处理系统202将接收到的RF信号中的雷达返回信号信息处理成适合于由处理器202处理的信息。其他实施例可以被配置成使用任何适合的通信介质(包括其他无线介质或基于有线的介质)从网关单元106和/或雷达传感器模块104接收信息。
在这样的基于RF通信的实施例中，可以出于安全目的对RF信号进行加密。可替换地，或附加地，飞机102和/或地面障碍物警报指示器108的标识符可以确保仅被牵引飞机102正将信息提供给当前正在牵引飞机102的地勤人员成员。
在各种实施例中，收发器220是被配置成从网关单元106或另一设备接收RF信号的接收器设备。例如，可以时常接收到对用户接口处理模块222和/或RF信号处理模块224的软件更新或软件修改。在其他实施例中，收发器220还可以是被配置成将RF信号发送到网关单元106或到另一设备的发送器设备。例如，可以发送对警报的发布的确认以验证地勤人员已被通知了与检测到的地面障碍物的潜在碰撞。
电力模块204可以被包括来将电力提供给地面障碍物警报指示器108的部件中的一个或多个。在一些情形下，地面障碍物警报指示器108的部件的电流和/或电压要求可以不同于由牵引车124的电源或由安装在地面障碍物警报指示器108中的电池所提供的电力(电压和/或电流)。因此，电力模块204可以被配置成诸如通过改变所接收到的电力的电压和/或电流特性来支配所接收到的电力。例如，电力模块204的实施例可以包括变压器、DC/DC电压转换器和/或DC/AC转换器。可以使用任何适合的电力模块204和/或适合的部件。
用户输入系统218可以包括多个控制器，诸如按钮、拨号盘等，以控制地面障碍物警报指示器108的各种操作特性。执行用户接口处理模块222的处理系统202可以实现用户对这些操作特性的修改。在一些实施例中，显示器214可以是触敏屏幕，其中控制器被示出为可调整的图形图标等。
在示例实施例中，控制器可以被配置成调整显示器214的照明强度，以便使得能够基于当前环境照明条件来调整显示器光输出强度。作为另一示例，控制器可以被配置成调整输出可听警告或报警的音量，以便使得可以针对背景噪声水平调整输出声音。
图3是雷达传感器模块104的示例实施例的框图。雷达传感器模块104包括雷达系统302、处理系统304、可选的电力模块306、射频(RF)通信系统308以及可选的存储器310。雷达系统302包括雷达发射器312、天线314以及雷达检测器316。RF通信系统308包括至少收发器318。在一些实施例中，收发器318可能限于适合的RF收发器设备。存储器310包括用于存储雷达信号处理模块320和RF信号处理模块322的部分。
处理系统304可以是任何适合的处理器或设备。处理系统304可以是在商业上可获得的处理器。在其他实施例中，处理器系统304可以是固件实施方式。处理系统304可以是特别设计和制造的处理器。
其他部件可以被可选地包括在雷达传感器模块104中。在示例实施例中，雷达传感器模块104被集成到飞机灯模块(设备)中。因为飞机灯可以位于飞机102的各种最远延伸区处，所以雷达传感器模块104将位于与地面障碍物碰撞的最近预期点处。可替换地，示例雷达传感器模块104的部件中的一个或多个可以存在于飞机102的其他方便位置中，并且可以甚至为在任何适合的感兴趣位置处被安装或者附接到飞机的外表面的独立设备。
新一代的高强度发光二极管(LED)电灯正变得日益可用于飞机照明应用。因为LED的相对小的尺寸，所以与传统飞机灯模块中所使用的传统白炽电灯或其他类型的电灯相比，灯模块中的未用空间或余地可以是可用的。在各种实施例中，雷达传感器和其他电子设备被并入灯模块以形成雷达传感器模块104。基于灯具的雷达传感器模块被设计成可固定地耦合至飞机102的外表面上的现有灯模块容器。
进一步地，雷达传感器模块102可以被进一步配置成使用射频(RF)介质或其他适合的无线信号介质来传送雷达信息。RF通信系统308生成和发送被网关单元106接收的RF信号。在一些实施例中，收发器318是发送或者传送至少可由网关单元106检测的距离的雷达返回信号信息的RF发送器。在其他实施例中，收发器318被配置成从网关单元106或另一设备接收RF信号。例如，可以时常接收到对雷达信号处理模块320和/或RF信号处理模块322的软件更新或软件修改。
这样的基于RF信号的实施例特别适合于改造现有飞机102。进一步地，因为不需要附加的布线或结构修改(或至少最小布线或结构修改)以将地面障碍物碰撞避免系统100添加到旧飞机102，所以可以避免或者至少减轻对飞机102的修改的管理评审和批准。
雷达发射器312被配置成生成在感兴趣方向上从天线314发射的雷达信号。天线314被进一步配置成接收可能从在雷达发射器312的检测范围内的任何地面障碍物被反射的雷达返回信号。雷达检测器316从天线314接收雷达返回信号，并且将所接收到的雷达返回信号处理成雷达返回信号信息。雷达返回信号与所发射的雷达信号的从附近的地面障碍物反射的反射相关联。
处理系统304被配置成从雷达检测器316接收雷达返回信号信息。在一些实施例中，执行雷达信号处理模块320的处理系统304可以进一步将雷达返回信号信息处理成识别任何检测到的地面障碍物的位置和/或到任何检测到的地面障碍物的范围的信息对应雷达信息。执行RF信号处理模块322的处理系统304将雷达返回信号信息处理成适合于由RF通信系统308在RF信号中传送的信息。
电力模块306可以被包括来将电力提供给雷达传感器模块104的部件中的一个或多个。在一些情形下，雷达传感器模块104的部件的电流和/或电压要求可以不同于提供来照射在其中具有雷达传感器模块104的飞机灯的LED的电力(电压和/或电流)。电力模块306被配置成优选地在改造应用的情况下使用现有电源部件和连接器来从飞机102接收充足数量的电力。电力模块306还可以被配置成诸如通过改变所接收到的电力的电压和/或电流特性来支配所接收到的电力。例如，电力模块306的实施例可以包括变压器、DC/DC电压转换器，和/或DC/AC转换器。可以使用任何适合的电力模块306，和/或适合的部件。
在其中具有雷达传感器模块104的飞机灯模块优选地包括多个连接器，所述多个连接器可以在飞机灯模块的替换期间与飞机102上的对应耦合单元的配对连接器容易地解耦。耦合单元中的连接器中的一个或多个被配置成接收用于LED或其他类型的电灯的照明的电力。在示例实施例中，当飞机灯模块在滑行(taxiing)等期间被接通(或启动)时，雷达传感器模块104接收到电力并且变得可操作。当飞机灯模块断开(去激活)时，那么电力未被提供给雷达传感器模块104，并且因此是不可操作的。
在其他实施例中，电力可通过电力连接连续地获得。控制信号被提供给引起飞机灯模块LED的照明的飞机灯模块。在这样的实施例中，电力连续地可用于雷达传感器模块104。在一些实施例中，雷达传感器模块104是连续地可操作的，并且因此一直对于在雷达发射器312的检测范围内的任何障碍物或障碍的存在进行检测。
在其他实施例中，地勤人员或其他操作员提供使雷达传感器模块104变得可操作的控制信号。可替换地，或附加地，使雷达传感器模块104变得可操作的控制信号由另一电子系统或电子设备(诸如但不限于与被用于牵引飞机102的设备相关联的控制器)来提供。
在各种实施例中，雷达发射器312的定向被选择，以便使得所发射的雷达信号在感兴趣方向或和与地面障碍物碰撞的可能发生相关联的视场(FOV)上发射。例如，雷达发射器312在位于机翼110、112 的翼尖处时，可以沿着水平平面被定向以检测在机翼110、112的相同高度处的物体的存在。在一些实施例中，雷达发射器312还可以被定向在向前看方向上以便感测在机翼110、112前面的物体。可替换地，或附加地，雷达发射器312还可以被定向在向后看方向上以便感测在机翼110、112后面的物体。在一些实施例中，多个雷达发射器312可以被用来提供关于感兴趣区域的雷达覆盖范围。例如，但不限于，可以采用两个雷达发射器312，一个被定向在向前方向上，并且一个被定向在向后方向上。雷达传感器模块104的实施例可以采用任何期望数目的雷达发射器312。进一步地，实施例可以包括发射雷达信号并且接收和检测雷达反射所必需的任何适合数目的天线314和/或雷达检测器316。
雷达传感器模块104的视场(FOV)提供了在飞机102周围空间的区域的期望覆盖范围。FOV参数是从典型的事故几何学（geometry）和功能要求得到的。围绕飞机102的任何盲点基于一个候选技术(雷达)的FOV和与将雷达放置在灯模块内部相关联的约束。取决于雷达系统302被放置在灯模块内哪里，其他FOV是可能的。
可以基于用于飞机102的着陆所需要的空间的特定区域来评估传感器FOV的阈值。进一步地，可以基于规定在飞机102的移动期间离障碍或障碍物的最小距离阈值的管理要求来定义传感器FOV。
在示例实施例中，雷达传感器模块104和网关单元106包括由霍尼韦尔公司(Honeywell, Inc.)生产并且适于ACAS系统要求的OneWireless™设备。特殊天线与这些设备一起使用来确保适当的链路电力预算。可以使用其他无线协议，诸如802.11 (WLAN)无线电技术。
图4是网关单元106的示例实施例的框图。网关单元106包括处理系统402、电力模块404、RF通信系统406、存储器408以及可选的用户接口系统410。RF通信系统406包括收发器412。用户接口系统410包括具有可选的显示器416的显示系统414、可选的可听警告系统418以及可选的用户输入420。存储器408包括用于存储雷达信息处理模块422和RF信号处理模块424的部分。
处理系统402可以是任何适合的处理器或设备。处理系统402可以是在商业上可获得的处理器。在其他实施例中，处理器系统402可以是固件实施方式。处理系统402可以是特别设计和制造的处理器。在一些实施例中，处理系统402可以是从雷达传感器模块104或从RF通信系统406接收雷达信息的另一系统或设备的部件。
其他部件可以被可选地包括在网关单元106中。可替换地，示例网关单元106的部件中的一个或多个可以存在于飞机102内的其他方便位置中。
在示例实施例中，RF通信系统406接收由雷达传感器模块104所发送的RF信号。在这样的实施例中，收发器412是接收所传送的至少在雷达传感器模块104的广播范围内的距离的雷达返回信号信息的RF接收器。在各种实施例中，收发器412可以被配置成将RF信号发送到雷达传感器模块104或另一设备。例如，可以时常发送对雷达传感器模块104中的雷达信息处理模块422和/或RF信号处理模块424的更新或修改。
在被配置成使用基于有线的通信介质从雷达传感器模块104中的一个或多个接收雷达信息的基于有线的实施例中，示例RF通信系统406可以用适合的基于有线的通信系统代替。一些实施例可以被配置成为雷达传感器模块104和/或从其他设备接收RF信号和基于有线的信号两者。
执行RF信号处理模块424的处理系统402将从雷达传感器模块104接收到的RF信号信息处理成雷达信息。执行雷达信息处理模块422的处理系统402进一步将雷达信息处理成适合于传送到地面障碍物警报指示器108的警报信息。
在一些实施例中，可选的用户接口系统410可以被用来提供在雷达传感器模块104的检测范围内的任何检测到的障碍物或障碍的警告和/或通知。例如，网关单元106可以位于飞机102的飞机座舱中。在这样的实施例中，处理系统402生成可呈现在可选的显示器416上的图形显示信息。显示器416上所呈现的图形信息可以与由地面障碍物警报指示器108所提供的平面图226类似。因此，查看显示器416的机组人员随着他们的飞机正由地勤人员成员牵引或者以其他方式移动而了解到在雷达传感器模块104的检测范围内的任何检测到的障碍物或障碍的性质。因此，飞机102的机组人员(如果在牵引期间存在)将接收到与地勤人员成员相同的警报。
可替换地，或附加地，图形显示信息可以被传送到远程显示器，和/或可以被传送到另一系统。例如，图形显示信息可以被传送到电子飞行包等。可替换地，或附加地，图形显示信息可以被传送到机载雷达系统。
在一些实施例中，可听警告系统418可以被配置成在任何物体在雷达传感器模块104的检测范围内的情况下向飞机102的机组人员发出可听警告或警报。可听警告系统418可以位于在飞机102的机舱内的方便位置处。在其他实施例中，信号可以被传送到另一可听警告系统，以便使得可以发出可听警报或警告。
用户输入系统420被配置成从飞机102的机组人员或由另一个体(诸如维护机组人员)接收输入。在一些实施例中，用户输入系统420可以被用来输入启动网关单元106、雷达传感器模块104中的一个或多个和/或地面障碍物警报指示器108中的一个或多个的操作的命令。附加地，或可替换地，机组人员可以设置和/或调整被用来在任何障碍物或障碍在离飞机102的距离阈值内的情况下生成警报的距离阈值。
可选的电力模块404将电力提供给网关单元106的组件。当飞机102用地面障碍物碰撞避免系统100的实施例加以改造时，可以将飞机102上的单个且方便地可访问的电源提供给电力模块404。电力模块404然后可以将电力提供给网关单元106的部件中的一个或多个。
在一些情形下，网关单元106的部件的电流和/或电压要求可以不同于所存取的电力(电压和/或电流)。在这样的实例中，电力模块404被配置成诸如通过改变所接收到的电力的电压和/或电流特性来支配所接收到的电力。例如，电力模块404的实施例可以包括变压器、DC/DC电压转换器和/或DC/AC转换器。可以像由本领域的技术人员所理解的那样使用任何适合的电力模块404和/或适合的部件。
图5示出了具有雷达传感器模块104的示例飞机灯(诸如但不限于，导航/位置灯或防碰撞灯)的示例灯舱502。舱502 (基于照明版本要求)包括具有两个LED组件或两个卤素灯泡的位置灯504。灯舱502包括：
● 天线 - 例如，2-4 cm。天线位于玻璃盖506后面；其他零件由将增加信号衰减的铝或复合材料制成。　
● 具有安装在玻璃506上或安装在玻璃506中的天线的雷达传感器模块104。
在示例实施例中，雷达系统302是工业、科学及医疗(ISM) 2.4 GHz频段并且具有有关电子齿轮的距离测量雷达。在一个实施例中，用于网关单元106的ISM频段无线通信的传感器节点天线被包括在位置灯舱中。在一个实施例中，天线被放置在灯的玻璃灯盖下面，所述灯的玻璃灯盖预期对于RF信号通信来说为透明的。天线还为与网关单元106的无差错通信提供充足的增益。
在一些实施例中，使用了定向天线。定向天线需要比全向偶极子更多的空间。基本上，存在至少两个适合的定向天线类型(Yagi和贴片天线)。两者都提供定向特性，但是可以使用任何适合的天线314。Yagi在主波瓣的方向上是平坦且长的；贴片天线在与主波瓣轴垂直的平面上需要更多空间。这意味着Yagi天线的前置元件能够干扰位置灯。另一方面，贴片天线在位置灯部件(LED反射器、雷达天线透镜)之间需要更多空间。
图6图示了可替换的平面图602。在这个示例实施例中，离所检测到的地面障碍物的距离使用向量604来指示。文本606指示地面物体离飞机102或离飞机102的预定义部分(诸如尾翼)的范围(距离)。这里，使用极坐标系统来呈现栅格线608。
在一些实施例中，人可以被识别为地面障碍物。例如，所呈现的地面障碍物图标610对应于检测到的人。这里，地面障碍物图标610作为人或个体的图像被呈现。因此，飞机机组人员容易地了解地面地勤人员在接近于飞机102时的位置。
在各种实施例中，雷达发射器312、雷达天线314以及雷达检测器316合作地操作以获得雷达信息来识别接近于它们相应的雷达传感器模块104的地面障碍物。基于由雷达发射器312所发射的雷达信号的强度、雷达天线314的定向性和/或雷达检测器316的灵敏度，雷达传感器模块104可以检测极接近足以潜在地引起与飞机102的一部分碰撞的地面障碍物。然而，雷达传感器模块104还可以检测充分地远离飞机102以便不成为潜在碰撞障碍的地面障碍物。因此，地面障碍物碰撞避免系统100的实施例被配置成区分可能极接近足以潜在地引起碰撞的检测到的地面障碍物和不极接近足以潜在地引起碰撞的检测到的地面障碍物。
在示例实施例中，由雷达发射器312所发射的雷达信号的强度、雷达天线314的定向性和/或雷达检测器316的灵敏度中的至少一个被配置成将雷达传感器模块104的检测范围限于相关检测范围。如果地面障碍物在相关检测范围外面(远离相关检测范围)，则雷达传感器模块104将不检测地面障碍物。因此，地面障碍物警报指示器108将不发出警报。
可替换地，或附加地，可以确定从所检测到的地面障碍物起的范围(距离)。取决于实施例地面障碍物从传感器模块104起的范围可以由雷达传感器模块104、网关单元106和/或地面障碍物警报指示器108来确定。
所确定的范围相对于预定义范围阈值被比较。如果所确定的范围大于范围阈值，则与地面障碍物碰撞的可能性足够低以致地面障碍物警报指示器108将不发出警报。另一方面，如果所确定的范围至少等于范围阈值，则地面障碍物警报指示器108将发出警报。取决于实施例所确定的范围与范围阈值的比较可以由雷达传感器模块104、网关单元106和/或地面障碍物警报指示器108来执行。
在一些实施例中，可以使用多个范围阈值。可以取决于检测地面障碍物的特定雷达传感器模块104的特定位置而使用不同的范围阈值。例如，可以对于位于在飞机102的翼尖处的雷达传感器模块104使用第一范围阈值，第二范围阈值(其小于第一范围阈值)可以被用于位于飞机102的后部处的雷达传感器模块104，以及第三范围阈值(其小于第一范围阈值和/或第二范围阈值)可以被用于位于飞机102的发动机122上的雷达传感器模块104。
附加地，或可替换地，第一范围阈值可以被用来生成警告类型警报。然后，第二范围阈值(其小于第一范围阈值)可以被用于生成报警类型警报。其他范围阈值可以被用来区分其他警报级别。
进一步地，预定义范围阈值可以是可调整的。在一些实施例中，地勤人员成员或其他人员可以选择性地规定或者调整范围阈值。可替换地，或附加地，可以基于在被牵引时的飞机速度和/或方向自动地调整范围阈值。取决于实施例对范围阈值的调整可以由雷达传感器模块104、网关单元106和/或地面障碍物警报指示器108来执行。
在可替换的实施例中，传感器模块中的一个或多个可以使用可替换类型的传感器。也就是说，不是雷达传感器，而是传感器模块可以基于声学、声纳或光学信号感测。
在示例实施例中，发射器是发射声音信号的声学发射器，诸如扬声器等。在一些实施例中，所发射的声音可以具有不可由人类辨别的频率。检测器是检测来自地面障碍物的反射声音的声学检测器，诸如麦克风等。
在另一示例实施例中，发射器是发射光信号的光发射器。在一些实施例中，所发射的光可以具有不可由人类辨别的频率，诸如红外光、紫外光等。检测器是检测来自地面障碍物的反射光的光检测器。
在又一个示例实施例中，检测器可以是基于由飞机上的灯所发射的光、通过由其他电灯所发射的或从其他照明设备发射的光或者根据环境光来处理视觉图像的相机。图像处理技术可以被用来识别从飞机可能碰撞的物体起的范围。
在其他实施例中，可以采用激光检测和测距(LIDAR)系统。可以使用被配置成发射非可见光能量的其他发射器，其中检测器被配置成检测物体的存在。
因此，多个传感器模块中的每一个使用传感器来检测地面障碍物并且将与所检测到的地面障碍物相关联的信息发送到网关单元106，其中所述多个传感器模块中的每一个唯一地位于当飞机正被牵引时处于与地面障碍物碰撞的危险中的飞机的表面上。然后，在网关单元处，接收从传感器模块发送的信息。然后，与所接收到的传感器信息相关联的信息被发送到地面物体警报指示器。
图7图示了图示接近于飞机102的多个检测到的地面障碍物图标704、706、708的可替换的平面图702。平面图702的延伸区足够大以便呈现包含在飞机102附近的大区域的平面图。
这里，所检测的地面物体图标704与飞机102 (由飞机图标228指示)相对地极为接近。因为与所检测到的地面物体图标704相关联的所检测到的地面物体可能对飞机102带来危害，所以所检测到的地面物体图标704用第一颜色(这里，以黑色阴影)示出。照明水平可能是非常明亮的以便所呈现的检测到的地面物体图标704指示所关联的地面物体对于飞机102而言可能是潜在危害。
进一步地，另一个检测到的地面物体图标706接近于飞机102 (由飞机图标228指示)，然而离所呈现的检测到的地面物体图标704更远。因为与所检测到的地面物体图标706相关联的所检测到的地面物体很可能仅对飞机102带来极小偶然性的危害，所以所检测到的地面物体图标706用第二颜色(这里，以灰色阴影)示出。照明水平可能是较亮的(与所呈现的检测到的地面物体图标704的照明水平相比)以指示所关联的地面物体对飞机102带来降低的潜在危害。
所检测的地面物体图标708相对地远离飞机102 (由飞机图标228指示)。因为与所检测到的地面物体图标708相关联的所检测到的地面物体对飞机102不带来危害，所以所检测到的地面物体图标704用第三颜色(这里，以白色阴影)示出。照明水平可能是相对低的以便所呈现的检测到的地面物体图标708指示所关联的地面物体对于飞机102而言不太可能成为潜在危害。
在一些实施例中，与检测到的地面物体相关联的特定地面物体图标可以使用不同的形状和/或轮廓来指示所检测到的地面物体的其他特性。例如，如果所检测到的地面物体是牵引车124，则所呈现的地面物体图标可以形式为牵引车的轮廓、牵引车的线图或甚至牵引车的相片。作为另一非限制性示例，如果所检测到的地面物体是另一飞机，则所呈现的地面物体图标可以形式为飞机。作为另一非限制性示例，如果所检测到的地面物体是人，则所呈现的地面物体图标可以形式为个体的轮廓，或者作为人物线条画(由几条线、曲线和/或点组成的人的非常简单的绘图)。
在一些实施例中，检测到的地面物体的高度也许可根据由各种传感器所收集到的信息确定。如果和所检测到的地面物体的高度有关的高度信息是可得到的，则所检测到的地面物体的高度被作为文本指示在所呈现的平面图226上。
例如，可以在平面图226上示出指示所检测到的地面物体的高度为“3英尺”的文本。这个高度可以足够低以致飞机102的机翼可以安全地越过所检测到的地面物体。因此，飞机102可能不必改变其计划路径。
另一方面，所检测到的地面物体的高度可以是“20英尺”并且可以被示出在平面图226上。这个高度对于飞机102的机翼来说可能太高而不能安全地越过。因此，飞机102可能需要改变其计划路径或者停止直到地面物体被移动为止。

Claims (20)

1.一种地面物体碰撞避免系统，其包括：
多个雷达传感器模块，每个都位于在安装飞机的外面上的选择的不同位置处，其中每个雷达传感器模块包括：
　　雷达发射器，其被配置成发射雷达信号；和
　　雷达检测器，其被配置成接收与所发射的雷达信号的从所述地面障碍物反射的反射相关联的雷达返回信号，
　　其中所述雷达传感器模块传送与所检测到的雷达返回信号相对应的雷达信息；
处理系统，其被配置成确定从所述安装飞机到已被所述多个雷达传感器模块中的至少一个检测到的检测到的地面物体的距离；以及
显示器，其被配置成呈现指示至少一个飞机图标和与所述检测到的地面障碍物相关联的图形地面障碍物图标的平面图，
其中所述飞机图标在所述平面图上的呈现位置为所述安装飞机提供相对参考点，并且
其中所述图形地面障碍物图标的呈现位置相对于所述检测到的地面物体与所述安装飞机的位置被示出。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述平面图进一步呈现指示距离的文本，其中所指示的距离对应于从所述安装飞机到所述检测到的地面障碍物的确定的距离。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述距离是第一距离，其中所述第一距离指示所述检测到的地面障碍物在所述安装飞机后面的距离，并且其中所述平面图进一步呈现指示与所述检测到的地面障碍物到所述安装飞机的侧面的距离相对应的第二距离的文本。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述平面图进一步呈现基于极坐标系统的栅格线，其中所述栅格线从所述安装飞机的尾翼的位置辐射。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述平面图进一步包括基于笛卡尔坐标系统的多个栅格线，其中所述栅格线指示离所述安装飞机的相对距离，其中第一栅格线和第二栅格线与所述安装飞机的所述飞机机翼的延伸区对准，并且其中第三栅格线与所述安装飞机的尾翼对准。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述平面图进一步呈现指示所述安装飞机的地面速度的补充信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述平面图进一步呈现指示所述安装飞机的行进的向前方向和所述安装飞机的行进的向后方向中的一个的补充信息。
8.根据权利要求1所述的系统，其中当所述安装飞机正在向后方向上行进时所述平面图的延伸区限于在所述安装飞机后面的第一预定义区域，并且其中当所述安装飞机正在向前方向上行进时所述平面图的所述延伸区限于在所述安装飞机前面的第二预定义区域。
9.根据权利要求8所述的系统，其中当所述飞机被停止时所述平面图的延伸区限于在所述安装飞机附近的预定义区域。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述图形地面障碍物图标被以对应于所述检测到的地面障碍物的特性的形状呈现。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述检测到的地面障碍物是牵引车，并且所述呈现的图形地面障碍物图标对应于所述牵引车的图像。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述检测到的地面障碍物是人，并且所述呈现的图形地面障碍物图标对应于所述人的图像。
13.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
网关单元，其被通信地耦合至所述多个雷达传感器模块并且配置成接收从所述多个雷达传感器模块传送的所述雷达信息，
其中所述多个雷达传感器模块每个都进一步包括射频(RF)系统，所述射频(RF)系统被配置成无线地发送与所接收到的雷达返回信号相关联的所述雷达信息，并且
其中所述网关单元进一步包括被配置成无线地接收从所述多个雷达传感器模块发送的所述雷达信息的所述RF系统。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述地面物体警报指示器包括被配置成发出可听警报的可听警告系统。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述地面物体警报指示器是手持设备。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述地面物体警报指示器被附接到牵引车。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述地面物体警报指示器存在于所述飞机的飞机座舱中。
18.一种方法，其包括：
在多个雷达传感器模块中的每一个处，
　　从雷达发射器发射雷达信号；
　　在雷达监测器处接收与所发射的雷达信号从地面障碍物的反射相对应的雷达返回信号；以及
　　发送与所接收到的从所述地面障碍物反射的雷达返回信号反射相关联的雷达信息，
　　其中所述多个雷达传感器模块中的每一个唯一地位于当所述飞机正被牵引时处于与所述地面障碍物碰撞的危险中的飞机的表面上；
在网关单元处，
　　接收从所述雷达传感器模块发送的所述雷达信息；并且
　　发送与所接收到的雷达信息相关联的信息，以及
在处理系统处，确定从所述安装飞机到由所述多个雷达传感器模块中的至少一个所检测到的检测到的地面物体的距离；
在显示器上，呈现指示至少一个飞机图标和与所述检测到的地面障碍物相关联的图形地面障碍物图标的平面图，
其中所述飞机图标在所述平面图上的呈现位置为所述安装飞机提供相对参考点，并且
其中所述图形地面障碍物图标的呈现位置相对于所述检测到的地面物体与所述安装飞机的位置被示出。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述平面图进一步呈现指示与所述检测到的地面物体在所述安装飞机后面的距离相对应的第一距离的第一文本，并且其中所述平面图进一步呈现指示与所述检测到的地面障碍物到所述安装飞机的侧面的距离相对应的第二距离的第二文本。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述图形地面障碍物图标被以对应于所述检测到的地面障碍物的特性的形状呈现。
CN201380028179.5A 2012-05-30 2013-05-30 使用传感器的用于地勤人员的碰撞避免系统 Pending CN104335265A (zh)

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