CN104898121A - 一种基于测距方式的跑道防撞系统及其方法 - Google Patents

一种基于测距方式的跑道防撞系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于测距方式的机场防撞系统，包括微波雷达测距装置、主控计算机、主动报警装置、被动报警装置和无线局域网WiFi通信装置；主控计算机接收并处理来自微波雷达的数据，并将危险距离信号传递给主动报警装置和附近被动报警装置；微波雷达测距装置、主控计算机、无线局域网WiFi通信装置，主动报警装置和被动报警装置安装在飞机上，航空地面设备只安装被动报警装置和无线局域网WiFi通信装置。本发明具有探测准确性高、报警及时的特点，适于民航飞机使用。

Description

一种基于测距方式的跑道防撞系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种飞行器安全系统，尤其涉及一种基于测距方式的机场防撞系统。
背景技术
一直以来，保证航空器运行安全是各航空公司和飞机制造厂商的首要任务，随着科技进步和技术更新，飞机变得越来越安全。但新的问题又出现了，随着经济的增长，航空运输快速便捷的特点渐渐显现了出来，越来越多的人选择乘坐飞机；民航产业的发展使航空公司的飞机越来越多，机场航空地面设备也逐渐增多，飞机与飞机，飞机与地面设备之间的相撞事件时有发生，给航空公司造成巨大的安全隐患和经济损失。
现在的民航客机大部分都装备空中防撞系统(TCAS)[1]，但这只针对飞机在飞行过程中的防撞，飞机在地面防撞的研究还有所欠缺[2]。从1990～2009年20年间世界范围内发生的61起飞机相撞事故的数据显示[3]，发生在空中的有34起，约占56％，发生在地面有27起，约占44％。由此可见，飞机在地面相撞的事故发生率与飞机在空中相撞的事故发生率相当，这些数据还未包括飞机在机场时与航空地面设备的相撞。飞机在地面相撞造成的后果没有在空中严重，极少造成严重伤亡，但飞机受损所造成的维修费用以及飞机停飞所造成的经济损失也是巨大的。由此可见，研究飞机在地面与其他飞机或航空地面设备的防撞问题具有重大的社会效益和经济价值。
2014年10月1日，厦航一架波音787客机在首都机场遭到廊桥撞击，导致发动机风扇整流罩受损。同年11月11日，东航和南航的两架波音737客机在广州白云机场发生了擦碰，南航飞机一机翼翼尖受损。短短两个月内，连续发生两起客机在地面相撞事件，体现了当前飞机在地面防撞的漏洞，研究一套切实可行的机场防撞系统是迫在眉睫的问题。
[参考文献]
[1]黎峰，空中交通警戒和防撞系统的发展历程[J].中国民用航空，2004，(10)：81-83。
[2]滕秋菊，基于超声探测的飞机地面牵引移动防撞技术研究[D]，南京：南京航空航天大学，2007。
[3]孙瑞山，世界飞机相撞事故统计分析[J]，中国民用航空，2012，(11)：38-40。
发明内容
针对现有技术存在的问题，为了提高飞机在地面滑行的安全性，本发明提供一种基于测距方式的跑道防撞系统，可以监控飞机在地面滑行的整个过程，具有实时监控报警的特点，当出现相撞危险时，该防撞系统在第一时间内将警告信息传递给飞行员和地面人员，及时提醒飞行员和地面人员采取紧急避让措施。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于测距方式的机场防撞系统，基于测距方式的机场防撞系统，包括微波雷达测距装置、机载主控计算机、机载主动报警装置、机载被动报警装置、地面被动报警装置和机载无线局域网WiFi通信装置；所述微波雷达测距装置包括第一微波探测雷达、第二微波探测雷达、第三微波探测雷达、第四微波探测雷达、第五微波探测雷达和第六微波探测雷达；第一微波探测雷达布置在飞机的机头处，第二微波探测雷达和第三微波探测雷达布置在飞机的左机翼的翼尖处，第四微波探测雷达和第五微波探测雷达布置在飞机的右机翼的翼尖处，第六微波探测雷达布置在飞机的尾翼；所述机载主动报警装置和机载被动报警装置均安装在飞机驾驶舱内，所述地面被动报警装置安装在航空地面设备上；所述机载主动报警装置、机载被动报警装置和地面被动报警装置均分别包括报警指示灯和报警音响；所述机载主控计算机用于接收并处理所述微波雷达测距装置的数据；所述微波雷达测距装置测量本机与附近航空地面设备之间、本机与附近飞机之间的距离，并将测量距离传递到所述机载主控计算机，所述机载主控计算机将危险距离信号直接传递给机载主动报警装置，用于提醒机组人员注意安全；所述机载主控计算机通过所述机载无线局域网WiFi通信装置接收附近飞机发送的危险距离报警信号，并控制本机机载被动报警装置发出报警信息；所述机载无线局域网WiFi通信装置将危险距离信号传递给机载被动报警装置和地面被动报警装置，提醒航空地面设备驾驶员和飞机机组人员注意安全；同时，所述机载无线局域网WiFi通信装置接收来自附近飞机发送的危险距离报警信号，本机的所述机载主控计算机通过采集的危险距离报警信号控制本机的被动报警装置发出报警信息，再次提醒本机机组人员注意安全。
本发明中提出的一种基于测距方式的机场防撞方法，采用上述基于测距方式的机场防撞系统，并包括以下步骤：
步骤一，利用飞机空/地系统判断飞机是否在地面，如果判断飞机处于空中，则关闭第一微波探测雷达、第二微波探测雷达、第三微波探测雷达、第四微波探测雷达、第五微波探测雷达、第六微波探测雷达、机载主控计算机，机载主动报警装置主、机载被动报警装置；如判断飞机是在地面上，则打开上述各装置，航空地面设备启动后，地面被动报警装置和无线局域网WiFi通信装置处于常开状态；
步骤二，所有微波探测雷达探测本机周围的危险距离范围内是否有其他飞机或航空地面设备经过；当有其他飞机或航空地面设备经过时，将所探测物体的坐标位置、移动速度和移动方向探测出来；
步骤三，机载主控计算机接收步骤二中微波探测雷达探测到的数据，并从飞机空/地系统中读取飞机自身的移动速度和移动方向的数据；机载主控计算机处理接收到和读取到的上述数据，并判断本机和与附近物体之间的距离L是否超过了设定的危险距离L0，若L<L0，则存在相撞危险，所述机载主控计算机将危险距离信号传递给机载主动报警装置，机载主动报警装置的报警指示灯点亮、报警音响发出报警；
与此同时，所述机载无线局域网WiFi通信装置接收来自附近飞机发送的危险距离报警信号，机载主控计算机通过采集的危险距离报警信号控制本机的被动报警装置发出报警信息，再次提醒本机机组人员注意安全。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
将基于测距方式的机场防撞系统安装在飞机上，利用机载主动报警装置、机载被动报警装置和地面对机组人员和地面人员进行警告，并采取紧急措施，可以监控飞机在地面滑行的整个过程；具有探测准确、报警及时等特点，适用于民用飞机使用。
利用本发明基于测距方式的跑道防撞系统，利用安装在机身上的全方位的多个微波探测雷达可以实时监控飞机在地面滑行的整个过程，当出现相撞危险时，该防撞系统在第一时间内将警告信息传递给飞行员和地面人员，及时提醒飞行员和地面人员采取紧急避让措施。
附图说明
图1是本发明中各微波探测雷达安装位置示意图；
图2是本发明中一种基于测距方式的机场防撞方法工作原理图。
图中：1–第一微波探测雷达、2-第二微波探测雷达、3-第三微波探测雷达、4-第四微波探测雷达、5-第五微波探测雷达、6-第六微波探测雷达。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明提出的一种基于测距方式的机场防撞系统，包括微波雷达测距装置、主控计算机、机载主动报警装置、机载被动报警装置、地面被动报警装置和机载无线局域网WiFi通信装置。
所述微波雷达测距装置包括第一微波探测雷达1、第二微波探测雷达2、第三微波探测雷达3、第四微波探测雷达4、第五微波探测雷达5和第六微波探测雷达6；如图1所示，各微波探测雷达的安装位置和探测范围分别是：第一微波探测雷达1布置在飞机的机头处，第二微波探测雷达2和第三微波探测雷达3布置在飞机的左机翼的翼尖处，第四微波探测雷达4和第五微波探测雷达5布置在飞机的右机翼的翼尖处，第六微波探测雷达6布置在飞机的尾翼；其中，第一微波探测雷达1用以探测飞机机头与前方物体的轴向距离，第二微波探测雷达2和第四微波探测雷达4分别探测左机翼和右机翼与前方物体的距离，第三微波探测雷达3和第五微波探测雷达5分别探测左机翼和右机翼与物体的径向距离，第六微波探测雷达6用以探测飞机尾翼与后方物体的轴向距离，通过上述六个微波探测雷达的探测，从而全方位、实时监测飞机与四周飞机和航空地面设备的距离。
所述机载主动报警装置和机载被动报警装置均安装在飞机驾驶舱内，所述地面被动报警装置安装在航空地面设备上；所述机载主动报警装置、机载被动报警装置和地面被动报警装置均分别包括报警指示灯和报警音响。
所述主控计算机接收并处理所述微波雷达测距装置的数据，所述微波雷达测距装置将危险距离信号直接传递给机载主动报警装置，用于提醒机组人员注意安全；所述机载无线局域网WiFi通信装置将危险距离信号传递给机载被动报警装置和地面被动报警装置，提醒航空地面设备驾驶员和飞机机组人员注意安全。
同时，所述机载无线局域网WiFi通信装置接收来自附近飞机发送的危险距离报警信号，机载主控计算机通过采集的危险距离报警信号控制本机的被动报警装置发出报警信息，再次提醒本机机组人员注意安全。
如图2所示，利用本发明提出的基于测距方式的机场防撞系统进行测距以实现防撞的方法包括以下步骤：
步骤一，利用飞机空/地系统判断飞机是否在地面，如果判断飞机处于空中，则六个微波探测雷达(包括第一微波探测雷达1、第二微波探测雷达2、第三微波探测雷达3、第四微波探测雷达4、第五微波探测雷达5、第六微波探测雷达6)关闭，机载主控计算机关闭，机载主动报警装置、机载被动报警装置和地面被动报警装置关闭，无线局域网WiFi通信装置关闭；若判断飞机在地面上，则将以上所述装置均处于打开状态；航空地面设备启动后，地面被动报警装置和无线局域网WiFi通信装置都处于常开状态。
步骤二，所述六个微波探测雷达探测本机周围的危险距离范围内是否有其他飞机或航空地面设备经过；当有飞机或航空地面设备经过时，将所探测物体的坐标位置、移动速度和移动方向探测出来。
步骤三，机载主控计算机接收步骤二中各个微波探测雷达探测到的所探测物体的坐标位置、移动速度和移动方向数据，并从飞机空/地系统中读取飞机自身移动速度和移动方向数据；机载主控计算机处理接收和读取到的这些数据，并判断本机和与附近物体之间的距离L是否超过了设定的危险距离L0，若L<L0，则存在相撞危险，当机载主控计算机判断有相撞危险时，机载主控计算机将危险距离信号传递给机载主动报警装置，机载主动报警装置的报警指示灯点亮并且报警音响发出报警，提示驾驶员采取紧急措施；
与此同时，主动报警系统通过机载WiFi通信装置接收来自附近飞机发送的危险距离报警信号，机载主控计算机通过采集的危险距离报警信号控制本机的被动报警装置发出报警信息，再次提醒本机机组人员注意安全；返回步骤一。
若附近飞机中也安装有本发明防撞系统，在重复步骤一到步骤三的过程中，本机的机载被动报警装置同样做出相应，再次提醒本机采取紧急避让措施。同时，本机中的防撞系统还将危险距离信号同时传递给附近飞机中的被动报警装置，附近飞机中的被动报警系统的报警指示灯点亮并且报警音响发出报警，可以使附近飞机和航空地面设备采取紧急避让措施；返回步骤一。
将基于测距方式的机场防撞系统安装在飞机上，利用主动报警装置和被动报警装置对机组人员和地面人员进行警告，并采取紧急措施，可以监控飞机在地面滑行的整个过程；具有探测准确、报警及时等特点，适用于民用飞机使用。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种基于测距方式的机场防撞系统，其特征在于，包括微波雷达测距装置、机载主控计算机、机载主动报警装置、机载被动报警装置、地面被动报警装置和机载无线局域网WiFi通信装置；
所述微波雷达测距装置包括第一微波探测雷达(1)、第二微波探测雷达(2)、第三微波探测雷达(3)、第四微波探测雷达(4)、第五微波探测雷达(5)和第六微波探测雷达(6)；第一微波探测雷达(1)布置在飞机的机头处，第二微波探测雷达(2)和第三微波探测雷达(3)布置在飞机的左机翼的翼尖处，第四微波探测雷达(4)和第五微波探测雷达(5)布置在飞机的右机翼的翼尖处，第六微波探测雷达(6)布置在飞机的尾翼；
所述机载主动报警装置和机载被动报警装置均安装在飞机驾驶舱内，所述地面被动报警装置安装在航空地面设备上；所述机载主动报警装置、机载被动报警装置和地面被动报警装置均分别包括报警指示灯和报警音响；
所述机载主控计算机用于接收并处理所述微波雷达测距装置的数据；所述微波雷达测距装置测量本机与附近航空地面设备之间、本机与附近飞机之间的距离，并将测量距离传递到所述机载主控计算机，所述机载主控计算机将危险距离信号直接传递给机载主动报警装置，用于提醒机组人员注意安全；所述机载主控计算机通过所述机载无线局域网WiFi通信装置接收附近飞机发送的危险距离报警信号，并控制本机机载被动报警装置发出报警信息；
所述机载无线局域网WiFi通信装置将危险距离信号传递给机载被动报警装置和地面被动报警装置，提醒航空地面设备驾驶员和飞机机组人员注意安全；
同时，所述机载无线局域网WiFi通信装置接收来自附近飞机发送的危险距离报警信号，本机的所述机载主控计算机通过采集的危险距离报警信号控制本机的被动报警装置发出报警信息，再次提醒本机机组人员注意安全。
2.一种基于测距方式的机场防撞方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的基于测距方式的机场防撞系统，并包括以下步骤：
步骤一，利用飞机空/地系统判断飞机是否在地面，如果判断飞机处于空中，则关闭第一微波探测雷达(1)、第二微波探测雷达(2)、第三微波探测雷达(3)、第四微波探测雷达(4)、第五微波探测雷达(5)、第六微波探测雷达(6)、机载主控计算机，机载主动报警装置主、机载被动报警装置；若判断飞机是在地面上，则打开上述各装置，航空地面设备启动后，地面被动报警装置和无线局域网WiFi通信装置处于常开状态；
步骤二，所有微波探测雷达探测本机周围的危险距离范围内是否有其他飞机或航空地面设备经过；当有其他飞机或航空地面设备经过时，将所探测物体的坐标位置、移动速度和移动方向探测出来；
步骤三，机载主控计算机接收步骤二中微波探测雷达探测到的数据，并从飞机空/地系统中读取飞机自身的移动速度和移动方向的数据；机载主控计算机处理接收到和读取到的上述数据，并判断本机和与附近物体之间的距离L是否超过了设定的危险距离L0，若L<L0，则存在相撞危险，所述机载主控计算机将危险距离信号传递给机载主动报警装置，机载主动报警装置的报警指示灯点亮、报警音响发出报警；
与此同时，所述机载无线局域网WiFi通信装置接收来自附近飞机发送的危险距离报警信号，机载主控计算机通过采集的危险距离报警信号控制本机的被动报警装置发出报警信息，再次提醒本机机组人员注意安全。
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