CN107703944B - 一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法 - Google Patents
一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107703944B CN107703944B CN201710993262.6A CN201710993262A CN107703944B CN 107703944 B CN107703944 B CN 107703944B CN 201710993262 A CN201710993262 A CN 201710993262A CN 107703944 B CN107703944 B CN 107703944B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unmanned tractor
- aircraft
- unmanned
- tractor
- traction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 16
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 16
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 15
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 7
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0234—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons
- G05D1/0236—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons in combination with a laser
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0214—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with safety or protection criteria, e.g. avoiding hazardous areas
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
- G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0257—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using a radar
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
- G05D1/0278—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/06—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC] for control when on the ground
- G08G5/065—Navigation or guidance aids, e.g. for taxiing or rolling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法,其包括调度中心、场面运行支持设备和至少一辆无人牵引车;每辆无人牵引车具有液压夹持升降装置、工控机、通讯系统和车载ADS‑B收发机,工控机通过通讯系统与调度中心进行数据交互,通过车载ADS‑B收发机向其他无人牵引车的ADS‑B收发机广播其无人牵引车的状态信息,同时还控制液压夹持升降装置与飞机的前轮耦合/解耦;调度中心根据场面运行支持设备提供的数据,调度无人牵引车来完成飞机的牵引,而被调度的无人牵引车的工控机根据调度中心设定的牵引轨迹,控制该无人牵引车的行驶状态并将飞机牵引至终点位置。因此,本发明不仅提高了机场的运行效率,还减少了燃油消耗、废气排放以及机场场面冲突。
Description
技术领域
本发明涉及机场地面牵引技术领域,特别涉及一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法。
背景技术
中国民航业快速发展,机场起降架次、繁忙程度也在不断增加,各机场也在按计划进行扩建扩容。同时,安全绿色的机场环境也不断被提出来。
目前,飞机从停机坪到跑道或从跑道到停机坪均是以发动机作为动力来源,而飞机在滑行时,以A380为例其滑行时每分钟会消耗大约60千克燃油、排放数千克二氧化碳,而且会缩短发动机寿命和产生噪音污染。此外,飞机在地面滑行时间长,运转效率低下,机场场面冲突时有发生,为此,机场和航空公司对飞机进离港等场面作业需要配备大量的工作人员,增加了运营成本,而且,有杆和无杆牵引车在推出飞机后将会解耦并停止工作,消耗时间,还会使飞机前起落架的寿命缩短。因此,有必要提出一种安全自动的机场地面飞机自动智能牵引方案来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种能够提高机场的运行效率和飞机发动机的寿命,并减少机场场面冲突机场和工作人员工作负荷,以及减少燃油消耗、废气排放以及噪音污染的机场场面的自动智能牵引系统。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
一种机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,包括调度中心、场面运行支持设备和至少一辆无人牵引车;其中,
所述无人牵引车上具有液压夹持升降装置、工控机、通讯系统和车载ADS-B收发机;其中,所述工控机用于控制所述液压夹持升降装置与飞机的前轮耦合/解耦;所述工控机通过所述通讯系统与所述调度中心进行数据交互;所述工控机通过所述车载ADS-B收发机向其它无人牵引车的车载ADS-B收发机和飞机机载ADS-B收发机发送其无人牵引车的状态信息,以及接收其它无人牵引车的车载ADS-B收发机发送的相应无人牵引车的状态信息和飞机机载ADS-B收发机发送的相应飞机的状态信息;
所述场面运行支持设备包括ADS-B基站、场面监视雷达、局域差分GPS/北斗基站和空管二次雷达;其中,所述场面监视雷达用于监视机场场面上飞机和无人牵引车的活动情况;所述局域差分GPS/北斗基站用于分别提供飞机的前起落架和无人牵引车液压夹持升降装置的定位信息;所述空管二次雷达用于向飞机发送询问信号,并根据飞机的机载应答设备返回的应答信号,获知飞机的状态信息;所述ADS-B基站用于将各个无人牵引车上的车载ADS-B收发机以及飞机机载ADS-B收发机向外广播数据处理后发送至所述调度中心;
所述调度中心根据所述场面运行支持设备提供的数据,调度无人牵引车来完成飞机的牵引,并设定被调度的无人牵引车的牵引轨迹;被调度的无人牵引车的工控机根据设定的牵引轨迹,控制无人牵引车的行驶状态,使其沿规划的牵引轨迹将飞机牵引至牵引轨迹的终点位置。
根据一种具体的实施方式,本发明机场地面飞机自动智能牵引系统中,所述调度中心根据牵引轨迹的目标曲率、无人牵引车的实际位置与牵引轨迹上的目标位置的方向偏差和垂直距离,计算出转向数据,以及根据无人牵引车的实际位置与牵引轨迹上的目标位置的路程,计算出目标速度;
所述无人牵引车的工控机根据所述转向数据,控制所述无人牵引车的转向机构进行转向,以及根据所述目标速度,控制所述无人牵引车的动力机构进行加速或控制所述无人牵引车的制动机构进行减速,使所述无人牵引车的实际速度等于所述目标速度。
根据一种具体的实施方式,本发明机场地面飞机自动智能牵引系统中,被牵引飞机的机载控制终端通过与所述调度中心进行数据交互,获取相应无人牵引车的状态信息,并将获取的状态信息与其机载ADS-B收发机接收的状态信息进行数据融合,所述机载控制终端根据数据融合后无人牵引车的状态信息,控制飞机与所述无人牵引车进行同步减速。
根据一种具体的实施方式,本发明机场地面飞机自动智能牵引系统中,所述无人牵引车的前轮上设置有转角传感器和速度传感器,以检测无人牵引车的转向角度和行驶速度;所述液压夹持升降装置内设置有接近传感器,以检测所述液压夹持升降装置与飞机前轮的相对位置和耦合状态。
进一步地,所述无人牵引车上还设置有激光雷达避碰系统、视觉识别系统和导航定位系统,所述导航定位系统包括局域GPS/北斗双模差分定位模块和惯性导航模块;其中,所述工控机根据所述激光雷达避碰系统的反馈信息,控制无人牵引车避免与障碍物发生碰撞;所述视觉识别系统用于识别障碍物和记录无人牵引车的行驶图像,以及通过所述通讯系统将记录的行驶图像数据发送至所述调度中心;所述工控机通过将所述局域GPS/北斗双模差分定位模块和所述惯性导航模块的定位数据进行数据融合,实现对无人牵引车的液压夹持装置的准确定位。
根据一种具体的实施方式,本发明机场地面飞机自动智能牵引系统中,所述无人牵引车还包括蓄电池组,并且所述蓄电池组作为安装在无人牵引车上的用电设备以及动力机构的电源;其中,所述蓄电池组可拆卸地安装在无人牵引车上,方便蓄电池组的更换。
进一步地,所述调度中心根据到港航班牵引任务、离港航班牵引任务和故障飞机牵引任务,调度与飞机型号相适配且空闲的无人牵引车去执行相应的牵引任务;其中,先评估蓄电池组的电量是否足够执行相应牵引任务,再从蓄电池组电量足够执行相应牵引任务的无人牵引车中,调度一辆前往任务位置路程最短的无人牵引车。
根据一种具体的实施方式,本发明机场地面飞机自动智能牵引系统中,所述调度中心根据无人牵引车的车载设备与液压夹持升降装置的工作状态,判断无人牵引车是否需要检修,并设定需要检修的无人牵引车的运动轨迹,使所述无人牵引车沿设定的运动轨迹回到检修站点。
进一步地,所述调度中心根据无人牵引车蓄电池组的电量,评估蓄电池组的电量是否足够支持无人牵引车从当前位置返回检修站点,并在蓄电池组的电量足够支持无人牵引车从当前位置返回检修站点时,设定所述无人牵引车的运动轨迹,使所述无人牵引车沿设定的运动轨迹回到检修站点。
基于同一发明构思,本发明还提供一种基于本发明机场地面飞机自动智能牵引系统的飞机自动智能牵引方法,其包括以下步骤,
调度中心分别实时地与各个无人牵引车上的通讯系统以及飞机上的机载控制终端进行数据交互,并获取飞机上机载控制终端所发送的机型信息,而调度相应的无人牵引车来完成所述飞机的牵引;
所述调度中心根据局域差分GPS/北斗基站提供的飞机的前起落架和无人牵引车液压夹持升降装置的定位信息,设定被调度的无人牵引车的牵引轨迹,使被调度的无人牵引车的工控机根据设定的牵引轨迹,控制无人牵引车的行驶状态,使无人牵引车沿规划的牵引轨迹将飞机牵引至牵引轨迹的终点位置;
所述调度中心实时地根据所述ADS-B基站、场面监视雷达、所述局域差分GPS/北斗基站和空管二次雷达提供的数据,协调各个无人牵引车的行驶,并在无人牵引车间的运动轨迹存在冲突时:优先级高的先通过,同一优先级的无人牵引车将要发生冲突时,速度高的先通过;其中,优先级从高到低分别为:
第一优先级:执行应急抢险任务的无人牵引车;
第二优先级:正在执行牵引飞机任务的无人牵引车;
第三优先级:执行换电任务且没有牵引飞机的无人牵引车;
第四优先级:执行回站检修任务且没有牵引飞机的无人牵引车;
第五优先级:无任务且没有牵引飞机的无人牵引车。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明的机场地面飞机自动智能牵引系统及方法,其包括调度中心、场面运行支持设备和至少一辆无人牵引车;每辆无人牵引车具有液压夹持升降装置、工控机、通讯系统和车载ADS-B收发机,工控机通过通讯系统与调度中心进行数据交互,通过车载ADS-B收发机向其他无人牵引车的ADS-B收发机广播其无人牵引车的状态信息,同时还控制液压夹持升降装置与飞机的前轮耦合/解耦;调度中心根据场面运行支持设备提供的数据,调度无人牵引车来完成飞机的牵引,而被调度的无人牵引车的工控机根据调度中心设定的牵引轨迹,控制该无人牵引车的行驶状态并将飞机牵引至终点位置。因此,本发明能够实现机场地面飞机自动智能牵引,从而提提高机场的运行效率和飞机发动机的寿命,并减少机场场面冲突机场和工作人员工作负荷,以及减少燃油消耗、废气排放以及噪音污染。
附图说明:
图1为本发明牵引系统的结构示意图;
图2为本发明无人牵引车的牵引过程示意图;
图3为本发明无人牵引车需要检修时的控制示意图;
图4为本发明机场规划示意图。
图中标记:100-调度中心,200-场面运行支持设备,300-无人牵引车,400-飞机,410-机载控制终端,500-检修站点。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
结合图1所示的本发明牵引系统的结构示意图;其中,本发明机场地面飞机自动智能牵引系统包括调度中心100、场面运行支持设备200和一定数量的无人牵引车300,而且,无人牵引车300对飞机400进行牵引。
具体的,无人牵引车300具有液压夹持升降装置、工控机、通讯系统和车载ADS-B收发机。其中,无人牵引车300的工控机通过控制液压夹持升降装置与飞机400的前轮耦合,从而使无人牵引车300与飞机400连接为一个整体。无人牵引车300的工控机通过通讯系统与调度中心100进行数据交互,并在调度中心100的管控下,执行牵引任务。同时,工控机通过车载ADS-B收发机向其它无人牵引车的车载ADS-B收发机和飞机机载ADS-B收发机发送其无人牵引车的状态信息,以及接收其它无人牵引车的车载ADS-B收发机发送的相应无人牵引车的状态信息和飞机机载ADS-B收发机发送的相应飞机的状态信息。
场面运行支持设备200包括ADS-B基站、场面监视雷达、局域差分GPS/北斗基站和空管二次雷达。其中,场面监视雷达用于机场场面上飞机和无人牵引车的活动情况。局域差分GPS/北斗基站用于分别提供飞机的前起落架和各个无人牵引车液压夹持升降装置的定位信息。空管二次雷达用于向飞机发送询问信号,并根据飞机的机载应答设备返回的应答信号,获知飞机的状态信息。ADS-B基站用于将各个无人牵引车上的车载ADS-B收发机以及飞机机载ADS-B收发机向外广播数据处理后发送至调度中心100。
调度中心100根据场面运行支持设备200提供的数据,获知飞机400需要牵引,便调度无人牵引车300对飞机400进行牵引,并设定被调度的无人牵引车的牵引轨迹。而被调度的无人牵引车300的工控机根据设定的牵引轨迹,控制该无人牵引车的行驶状态,使其沿规划的牵引轨迹将飞机400牵引至牵引轨迹的终点位置。
结合图2所示的无人牵引车的牵引过程示意图;在无人牵引车300执行牵引任务的过程中,调度中心100根据牵引轨迹的目标曲率、无人牵引车300的实际位置与牵引轨迹上的目标位置的方向偏差(θ)和垂直距离(d),计算出转向数据。同时,调度中心100还根据无人牵引车300的实际位置与牵引轨迹上的目标位置的路程(弧长D的长度),计算出目标速度。调度中心100通过将转向数据和目标速度发送给无人牵引车300的通讯系统,然后,无人牵引车300的工控机根据相应的转向数据,控制无人牵引车300的转向机构进行转向,同时,无人牵引车300的工控机根据相应的目标速度,控制无人牵引车300的动力机构进行加速或控制无人牵引车300的制动机构进行减速,使无人牵引车300的实际速度等于该目标速度。
如图1中所示,本发明的机场地面飞机自动智能牵引系统中,被牵引的飞机400的机载控制终端410通过与调度中心100进行数据交互,以获取无人牵引车300的状态信息。并且,被牵引的飞机400的机载控制终端410根据无人牵引车300的状态信息,控制飞机400与无人牵引车300进行同步减速。即当无人牵引车300减速时,机载控制终端410同步地控制飞机后轮的制动机构进行减速,从而更稳定地控制无人牵引车与被牵引飞机的整体速度,进而使无人牵引车更好地沿设定的牵引轨迹将飞机牵引至终点位置。
在实施时,本发明的机场地面飞机自动智能牵引系统中,无人牵引车300的前轮上设置有转角传感器和速度传感器,来分别检测无人牵引车的转向角度和行驶速度,从而使无人牵引车300的工控机更好地控制转向机构进行转向。而且,无人牵引车300的液压夹持升降装置内设置有接近传感器,并通过该接近传感器检测液压夹持升降装置与飞机前轮的相对位置和耦合状态,一旦检测到耦合状态异常,由工控机通过车载ADS-B收发机向调度中心100报警,从而通知空管人员进行紧急处理,避免意外发生。
为进一步提高无人牵引车在行驶过程中的安全性和稳定性,无人牵引车300上还安装有激光雷达避碰系统、视觉识别系统和和导航定位系统,而且,导航定位系统包括局域GPS/北斗双模差分定位模块和惯性导航模块。其中,工控机根据激光雷达避碰系统的反馈信息,控制无人牵引车避免与障碍物发生碰撞。视觉识别系统用于识别障碍物以及记录无人牵引车的行驶图像,以及通过通讯系统将记录的行驶图像数据发送至调度中心。工控机将局域GPS/北斗双模差分定位模块和惯性导航模块的定位数据进行数据融合,实现对无人牵引车的液压夹持装置的准确定位。
为实现安全绿色的机场环境,本发明的机场地面飞机自动智能牵引系统中,无人牵引车300上安装有蓄电池组,无人牵引车300的动力机构为电动机,蓄电池组一方面为无人牵引车300的动力机构供电,另一方面为其他安装在无人牵引车300上的用电设备供电。由于蓄电池组的电量有限,因此,蓄电池组可拆卸地安装在无人牵引车上,方便蓄电池组的更换。
为了更好地实现自动化,本发明的机场地面飞机自动智能牵引系统中,调度中心100根据到港航班牵引任务、离港航班牵引任务和故障飞机牵引任务,调度与飞机型号相适配且空闲的无人牵引车去执行相应的牵引任务。其中,先评估蓄电池组的电量是否足够执行相应牵引任务,再从蓄电池组电量足够执行相应牵引任务的无人牵引车中,调度一辆前往任务位置路程最短的无人牵引车。
结合图3和图4分别所示的无人牵引车需要检修时的控制示意图和机场规划示意图;其中,调度中心100根据无人牵引车300上的车载设备与液压夹持升降装置的工作状态,判断无人牵引车300是否需要检修,并设定无人牵引车300的运动轨迹,使无人牵引车300沿设定的运动轨迹回到检修站点500。
在实施时,调度中心100根据无人牵引车蓄电池组的电量,评估蓄电池组的电量是否足够支持无人牵引车300从当前位置返回检修站点500,并在蓄电池组的电量足够支持无人牵引车300从当前位置返回检修站点500时,调度中心100设定无人牵引车300的运动轨迹,使无人牵引车300沿设定的运动轨迹返回检修站点500。
地勤人员在检修站点500对无人牵引车的蓄电池组进行更换,以及对无人牵引车的车载设备和液压夹持升降装置进行检查,避免存在故障隐患的无人牵引车进行机场场面活动。
而且,为了避免无人牵引车在运动过程中出现冲突,本发明的调度中心100分别实时地与各个无人牵引车上的通讯系统以及飞机上的机载控制终端进行数据交互,并获取飞机上机载控制终端所发送的机型信息,而调度相应的无人牵引车来完成所述飞机的牵引。
调度中心100根据局域差分GPS/北斗基站提供的飞机的前起落架和无人牵引车液压夹持升降装置的定位信息,设定被调度的无人牵引车的牵引轨迹,使被调度的无人牵引车的工控机根据设定的牵引轨迹,控制无人牵引车的行驶状态,使无人牵引车沿规划的牵引轨迹将飞机牵引至牵引轨迹的终点位置。
而且,本发明的调度中心100中建立有无人牵引车的交通自主控制策略,使无人牵引车根据牵引任务完成情况和故障应急情况的实时信息,在以下五种类别中调整包括五种类别的优先级,级别从高到低分别为:
第一优先级:执行应急抢险任务的无人牵引车。
第二优先级:正在执行牵引飞机任务的无人牵引车。
第三优先级:执行换电任务且没有牵引飞机的无人牵引车。
第四优先级:执行回站检修任务且没有牵引飞机的无人牵引车。
第五优先级:无任务且没有牵引飞机的无人牵引车。
在将要发生运动轨迹冲突时,优先级高的先通过,同一优先级的无人牵引车将要发生冲突时,速度高的先通过。
同时,为了更高效地完成飞机的牵引工作,在机场航站楼附近和滑行轨道附近均设置无人牵引车的停车位,并在折中的地点建立检修站点500。调度中心100根据实际的牵引任务,就近调度与需要牵引的飞机型号相适配的无人牵引车来完成相应的牵引任务。
以小型无人牵引车对应的飞机以A320为例,中型无人牵引车对应的飞机以A340-300为例,大型无人牵引车对应的飞机以A380为例。各无人牵引车对应的机型耗油率和废气排放如表1所示。
表1-各无人牵引车对应的机型耗油率和废气排放表
航班滑行二氧化碳排放量:E=3.1515×Ft。其中,E:为航空煤油燃烧的二氧化碳排放总量(t);3.1515的值是通过《中国民航企业温室气体排放核算方法与报告格式指南(试行)》得出;Ft:为航空煤油的消耗量(t);航空燃油价格以3558元/吨计算,滑行时间以20分钟计算。计算出各类型无人牵引车一个牵引过程节能减排量如表2所示:
表2-各类型无人牵引车牵引过程节能减排量表
因此,本发明通过实现机场地面飞机自动智能牵引,不仅能够提高机场的运行效率和飞机发动机的寿命,还能够减少机场场面冲突机场和工作人员工作负荷,以及减少燃油消耗、废气排放以及噪音污染。
Claims (9)
1.一种机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,包括调度中心、场面运行支持设备和至少一辆无人牵引车;其中,
所述无人牵引车上具有液压夹持升降装置、工控机、通讯系统和车载ADS-B收发机;其中,所述工控机用于控制所述液压夹持升降装置与飞机的前轮耦合/解耦;所述工控机通过所述通讯系统与所述调度中心进行数据交互;所述工控机通过所述车载ADS-B收发机向其它无人牵引车的车载ADS-B收发机和飞机机载ADS-B收发机发送其无人牵引车的状态信息,以及接收其它无人牵引车的车载ADS-B收发机发送的相应无人牵引车的状态信息和飞机机载ADS-B收发机发送的相应飞机的状态信息;
所述场面运行支持设备包括ADS-B基站、场面监视雷达、局域差分GPS/北斗基站和空管二次雷达;其中,所述场面监视雷达用于监视机场场面上飞机和无人牵引车的活动情况;所述局域差分GPS/北斗基站用于分别提供飞机的前起落架和无人牵引车液压夹持升降装置的定位信息;所述空管二次雷达用于向飞机发送询问信号,并根据飞机的机载应答设备返回的应答信号,获知飞机的状态信息;所述ADS-B基站用于将各个无人牵引车上的车载ADS-B收发机以及飞机机载ADS-B收发机向外广播数据处理后发送至所述调度中心;
所述调度中心根据所述场面运行支持设备提供的数据,调度无人牵引车来完成飞机的牵引,并设定被调度的无人牵引车的牵引轨迹;被调度的无人牵引车的工控机根据设定的牵引轨迹,控制无人牵引车的行驶状态,使其沿规划的牵引轨迹将飞机牵引至牵引轨迹的终点位置;
而且,所述调度中心根据牵引轨迹的目标曲率、无人牵引车的实际位置与牵引轨迹上的目标位置的方向偏差和垂直距离,计算出转向数据,以及根据无人牵引车的实际位置与牵引轨迹上的目标位置的路程,计算出目标速度;
所述无人牵引车的工控机根据所述转向数据,控制所述无人牵引车的转向机构进行转向,以及根据所述目标速度,控制所述无人牵引车的动力机构进行加速或控制所述无人牵引车的制动机构进行减速,使所述无人牵引车的实际速度等于所述目标速度。
2.如权利要求1所述的机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,被牵引飞机的机载控制终端通过与所述调度中心进行数据交互,获取相应无人牵引车的状态信息,并将获取的状态信息与其机载ADS-B收发机接收的状态信息进行数据融合,所述机载控制终端根据数据融合后无人牵引车的状态信息,控制飞机与所述无人牵引车进行同步减速。
3.如权利要求1所述的机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,所述无人牵引车的前轮上设置有转角传感器和速度传感器,以检测无人牵引车的转向角度和行驶速度;所述液压夹持升降装置内设置有接近传感器,以检测所述液压夹持升降装置与飞机前轮的相对位置和耦合状态。
4.如权利要求3所述的机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,所述无人牵引车上还设置有激光雷达避碰系统、视觉识别系统和导航定位系统,所述导航定位系统包括局域GPS/北斗双模差分定位模块和惯性导航模块;其中,所述工控机根据所述激光雷达避碰系统的反馈信息,控制无人牵引车避免与障碍物发生碰撞;所述视觉识别系统用于识别障碍物和记录无人牵引车的行驶图像,以及通过所述通讯系统将记录的行驶图像数据发送至所述调度中心;所述工控机通过将所述局域GPS/北斗双模差分定位模块和所述惯性导航模块的定位数据进行数据融合,实现对无人牵引车的液压夹持装置的准确定位。
5.如权利要求3所述的机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,所述无人牵引车还包括蓄电池组,并且所述蓄电池组作为安装在无人牵引车上的用电设备以及动力机构的电源;其中,所述蓄电池组可拆卸地安装在无人牵引车上,方便蓄电池组的更换。
6.如权利要求5所述的机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,所述调度中心根据到港航班牵引任务、离港航班牵引任务和故障飞机牵引任务,调度与飞机型号相适配且空闲的无人牵引车去执行相应的牵引任务;其中,先评估蓄电池组的电量是否足够执行相应牵引任务,再从蓄电池组电量足够执行相应牵引任务的无人牵引车中,调度一辆前往任务位置路程最短的无人牵引车。
7.如权利要求6所述的机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,所述调度中心根据无人牵引车的车载设备与液压夹持升降装置的工作状态,判断无人牵引车是否需要检修,并设定需要检修的无人牵引车的运动轨迹,使所述无人牵引车沿设定的运动轨迹回到检修站点。
8.如权利要求7所述的机场地面飞机自动智能牵引系统,其特征在于,所述调度中心根据无人牵引车蓄电池组的电量,评估蓄电池组的电量是否足够支持无人牵引车从当前位置返回检修站点,并在蓄电池组的电量足够支持无人牵引车从当前位置返回检修站点时,设定所述无人牵引车的运动轨迹,使所述无人牵引车沿设定的运动轨迹回到检修站点。
9.一种基于权利要求1所述的机场地面飞机自动智能牵引系统的飞机自动智能牵引方法,其特征在于,包括以下步骤,
调度中心分别实时地与各个无人牵引车上的通讯系统以及飞机上的机载控制终端进行数据交互,并获取飞机上机载控制终端所发送的机型信息,而调度相应的无人牵引车来完成所述飞机的牵引;
所述调度中心根据局域差分GPS/北斗基站提供的飞机的前起落架和无人牵引车液压夹持升降装置的定位信息,设定被调度的无人牵引车的牵引轨迹,使被调度的无人牵引车的工控机根据设定的牵引轨迹,控制无人牵引车的行驶状态,使无人牵引车沿规划的牵引轨迹将飞机牵引至牵引轨迹的终点位置;
所述调度中心实时地根据所述ADS-B基站、场面监视雷达、所述局域差分GPS/北斗基站和空管二次雷达提供的数据,协调各个无人牵引车的行驶,并在无人牵引车间的运动轨迹存在冲突时:优先级高的先通过,同一优先级的无人牵引车将要发生冲突时,速度高的先通过;其中,优先级从高到低分别为:
第一优先级:执行应急抢险任务的无人牵引车;
第二优先级:正在执行牵引飞机任务的无人牵引车;
第三优先级:执行换电任务且没有牵引飞机的无人牵引车;
第四优先级:执行回站检修任务且没有牵引飞机的无人牵引车;
第五优先级:无任务且没有牵引飞机的无人牵引车。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710993262.6A CN107703944B (zh) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | 一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710993262.6A CN107703944B (zh) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | 一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107703944A CN107703944A (zh) | 2018-02-16 |
CN107703944B true CN107703944B (zh) | 2019-05-07 |
Family
ID=61182568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710993262.6A Active CN107703944B (zh) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | 一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107703944B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108564821A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-09-21 | 华航信息技术(绍兴)有限公司 | 一种用于机场的车载智能引导入位保障系统 |
CN109292107A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-02-01 | 庆安集团有限公司 | 一种用于机场的智能化牵引系统及牵引方法 |
CN109218449B (zh) * | 2018-11-07 | 2021-12-10 | 航天信息股份有限公司 | 一种基于物联网的机场车辆辅助管理系统及管理方法 |
CN111405252B (zh) * | 2020-04-08 | 2021-04-30 | 何筱峰 | 飞行器的安全监控系统 |
CN113642864B (zh) * | 2021-07-30 | 2023-12-05 | 南京航空航天大学 | 一种机场客运航空器碳排放时空均衡性的分析方法 |
CN113791619B (zh) * | 2021-09-14 | 2024-04-12 | 北京航空航天大学 | 一种机场自动驾驶牵引车调度导航系统及方法 |
CN115123014B (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-18 | 江苏天一航空工业股份有限公司 | 一种基于物联网的综合电池管理系统及方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1831553A (zh) * | 2005-03-11 | 2006-09-13 | 中电科技扬州宝军电子有限公司 | 基于vdl4的先进场面活动目标引导和控制系统 |
US8634827B2 (en) * | 2010-02-01 | 2014-01-21 | ADS-B Technologies, LLC | Techniques for reporting on or tracking ground vehicles |
CN102616384A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-01 | 中国民航大学 | 自主式的飞机地面滑行引导系统和引导方法 |
CN104765305A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-07-08 | 中国民航大学 | 一种飞机有杆牵引车智能管理系统 |
-
2017
- 2017-10-23 CN CN201710993262.6A patent/CN107703944B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107703944A (zh) | 2018-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107703944B (zh) | 一种机场地面飞机自动智能牵引系统及方法 | |
WO2021190212A1 (zh) | 机场场面运行要素的多源感知探测系统 | |
EP2455270B1 (en) | System and method for remotely controlling rail vehicles | |
CN110491179B (zh) | 一种具有动态虚拟电子围栏的机场场面监控系统 | |
CN107329466A (zh) | 一种自动驾驶小型车 | |
US20020109625A1 (en) | Automatic method of tracking and organizing vehicle movement on the ground and of identifying foreign bodies on runways in an airport zone | |
CN104268685A (zh) | 一种机场地面车辆跟踪管理系统 | |
CN105812733A (zh) | 一种民航空中交通管制的场面监视引导系统 | |
CN204557612U (zh) | 一种基于机器视觉的公交客流统计系统 | |
CN113111704B (zh) | 基于深度学习的机场道面病害异物检测方法及系统 | |
CN109455201B (zh) | 一种基于rfid定位的环线管轨小型车辆的自动驾驶辅助制动系统 | |
CN112270845B (zh) | 基于高通路数据链的引导车场面空管态势共享装置 | |
CN112365744B (zh) | 一种机场场面目标运行管理方法、装置和系统 | |
CN104730988A (zh) | 飞机管线加油车智能管理系统 | |
CN109230588B (zh) | 一种港口车辆自动调度方法 | |
CN112700070A (zh) | 用于机场的自动驾驶车辆的管控方法及系统 | |
CN111062644A (zh) | 一种基于高精导航定位的机场地勤车辆管控系统和方法 | |
Morris et al. | Self-driving aircraft towing vehicles: A preliminary report | |
CN110213740A (zh) | 基于智能道钉的高速公路交叉口车路协同系统和指引方法 | |
CN109325896A (zh) | 一种航空器可变滑行时间的计算方法 | |
CN206358166U (zh) | 利用stp和ctc结合实现调车进路控制的装置 | |
CN112700071A (zh) | 用于机场的自动驾驶旅客摆渡车的管控方法及系统 | |
US20240092407A1 (en) | Method and device for multi-train operation trend deduction | |
CN109383513A (zh) | 环卫清扫车自动驾驶控制方法和控制系统 | |
CN106915452A (zh) | 一种组合式飞机起降系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |