CN109754643A - 基于地图的地面滑行引导系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于地图的地面滑行引导系统，包括机场数据库模块，用以存储机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息；航空器位置获取模块，用以取得飞机自身以及机场上其他航空器的位置信息；滑行指令接收模块，用以接收机场发布的滑行指令；机场动态地图生成模块，用以根据机场数据库模块以及航空器位置获取模块的信息，动态生成机场的实时地图，并根据滑行指令接收模块接收的滑行指令，在机场的实时地图上生成预计的滑行路径；显示模块，用以显示机场动态地图生成模块形成的机场的实时地图及预计的滑行路径。

Description

基于地图的地面滑行引导系统

【技术领域】

本发明属于航空运行管理领域，特别涉及基于地图的地面滑行引导系统。

【背景技术】

机场道面是航空器运行密度最大的区域，统计数据表明这片区域也是航空事故高发的区域，航空史上最严重的空难更能说明了航空器在滑行中的错误很可能会导致灾难性的后果。因此，航空器在机场道面滑行的安全性以及效率一直是全球航行重点关注的问题。近年来，随着航班流量，机场和机场跑道数量的不断增加，诸如跑道侵入、飞机擦挂、滑行道冲突、航空器与机场车辆危险接近等不安全事故以及事故症候屡有发生。

目前，纸质机场图是飞行机组了解机场跑道布局和滑行道结构的主要参考资料。在滑行过程中，管制员通过语音通信发布滑行指令，机组遵循管制员指定的滑行路线，结合纸质机场图，通过观察辨认滑行道标号来确保滑行路线的正确性。管制员一般通过肉眼监视航空器的滑行动态，在大型机场可能通过场面雷达来监视，不管哪种方式，如发现冲突或潜在冲突，都是立即语音联系机组，要求机组采取应急措施，这是当前国内航空器地面滑行时普遍采用的引导和监视方法。

以上方法最大的缺点在于飞行机组永远处于被动角色，缺乏对具体滑行路线的直观认识。除此之外，其主要弊端还有以下方面。

(一)对语音通信的依赖度高，由于语音通信质量不佳或者中断，或者语言障碍造成飞行员误解了管制员的指令，使用了错误的滑行道。相关文献证实这种情况在国外机场时常发生，特别是在有交叉跑道的机场，更容易出现差错，因为其滑行道结构往往比国内只有单跑道或平行跑道的机场复杂。

(二)对天气标准要求高，且灵活性差在低能见度条件下，管制员的监视能力会受到影响，也不利于机组观察辨认滑行道标号；另一方面，在滑行中突然更改滑行路线，可能造成机组无法确定飞机与新滑行路线的相对位置，飞行员如果抱有侥幸心理，很可能从错误的滑行道进入跑道，导致其他航空器的复飞或者中断起飞，甚至造成致命的后果。

(三)滑行效率低在不熟悉的机场，机组可能以低于正常的速度滑行，以免错过指定的滑行道口；有时在与管制员核对滑行路线过程中，也可能会出现沟通不善，进而发生争执，长时间占用通信频率，造成通信拥堵。另外，当地面流量大的时候，管制员为了避免滑行冲突，采用分段滑行的方式，分阶段发布滑行指令，可能有顾此失彼的情况，造成某些航空器原地等待时间过长。虽然安全是得到了保证，但很可能会使航空器错过最佳起飞时机，进而造成整个后续航班的延误，影响整个机场的运行效率。

(四)航空器地面滑行的安全过于依赖管制员在传统滑行模式下，管制员承受着巨大的工作负荷和精神压力，除了密切监视飞机的滑行动态外，还得时刻留意机场上各类型的车辆，防止这些车辆不按规定的路线运行，与航空器滑行发生冲突。虽然航行部门出台了多项政策，采取了诸多措施来加强机场活动区的管理，以确保地面运行的安全和高效，并严格明确了机场、空管、航空公司三者的责任关系以及各自所要遵循的运行规则，但不安全事件仍时有发生。

未来随着航班流量和跑道数量的继续增加，将使滑行道的结构设计和名称编号更为复杂。如果仍采用传统的滑行引导和监视方式，不可避免地会造成以上弊端愈发明显，其滑行的安全性和效率将得不到有效保证。

在保证安全方面的投入，航行各部门总是不遗余力。为了进一步保证航空器滑行时的安全，某些大型机场装配了昂贵的场面监视雷达，在实际运行中，确实提高了在低能见度条件下管制员的监视能力。另外ADS-B也具备场面监视能力，但现在此项技术还有诸多不足，需要完善，目前还没有正式投入到机场实际运行。以上两类系统，都是以管制员为中心的，确实能在一定程度上降低管制员的工作负荷和心理压力，但飞行机组的被动角色依然没有改变。飞行机组在保证滑行安全方面的作用还没充分展现，所以如何加强飞机机组在滑行中的主动性，使他们能更直观地去理解滑行指令，并与管制员共同监视滑行动态是意义非凡的。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种基于地图的地面滑行引导系统，用以解决现有技术中飞行机组处于是被动地位，滑行的安全性和效率无法得到有效保证的问题。

为实现上述目的，实施本发明的基于地图的地面滑行引导系统包括如下模块：

机场数据库模块，用以存储机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息；

航空器位置获取模块，用以取得飞机自身以及机场上其他航空器的位置信息；

滑行指令接收模块，用以接收机场发布的滑行指令；

机场动态地图生成模块，用以根据机场数据库模块以及航空器位置获取模块的信息，动态生成机场的实时地图，并根据滑行指令接收模块接收的滑行指令，在机场的实时地图上生成预计的滑行路径；

显示模块，用以显示机场动态地图生成模块形成的机场的实时地图及预计的滑行路径。

较佳地，该基于地图的地面滑行引导系统还包括一位置纠偏提示模块，用以通过航空器位置获取模块取得飞机自身的位置信息，与预计的滑行路径比较而实时进行位置纠偏提示。

较佳地，该基于地图的地面滑行引导系统还包括一语音实时引导模块，用以根据机场动态地图生成模块形成的机场的实时地图及预计的滑行路径进行语音实时引导。

较佳地，航空器位置获取模块是通过航空器上装设的GPS、ADS-B和多模终端模块取得航空器的位置信息。

较佳地，机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息按预定周期进行更新。

较佳地，机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息是通过高精度卫星图片获得。

较佳地，机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息是通过机场所在国的航行情报服务部门发布的航行通告获得。

与现有技术相比较，实施本发明的基于地图的地面滑行引导系统通过人性化的显示界面以及直观的引导方式，兼顾了滑行的安全性和高效率，预示了飞机地面滑行引导和监视技术的发展方向，大大降低跑道侵入、飞机擦挂、滑行道冲突、航空器与机场车辆危险接近等不安全事故以及事故症候，机组能主动、实时地掌握飞机的滑行动态，提高了在低能见度条件下管制员的监视能力。

【附图说明】

图1为实施本发明的基于地图的地面滑行引导系统的组成方框示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，为实施本发明的基于地图的地面滑行引导系统的组成方框示意图。实施本发明的基于地图的地面滑行引导系统包括如下模块：

机场数据库模块，用以存储机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息；

航空器位置获取模块，用以取得飞机自身以及机场上其他航空器的位置信息；

滑行指令接收模块，用以接收机场发布的滑行指令；

机场动态地图生成模块，用以根据机场数据库模块以及航空器位置获取模块的信息，动态生成机场的实时地图，并根据滑行指令接收模块接收的滑行指令，在机场的实时地图上生成预计的滑行路径；

显示模块，用以显示机场动态地图生成模块形成的机场的实时地图及预计的滑行路径。

在具体实施时，该基于地图的地面滑行引导系统还包括一位置纠偏提示模块，用以通过航空器位置获取模块取得飞机自身的位置信息，与预计的滑行路径比较而实时进行位置纠偏提示。另外，该基于地图的地面滑行引导系统还包括一语音实时引导模块，用以根据机场动态地图生成模块形成的机场的实时地图及预计的滑行路径进行语音实时引导。

机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息是通过高精度卫星图片获取机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局，包括跑道、滑行道、停机位、建筑物等。并再结合机场所在国的航行情报服务部门发布的航行通告进一步获取最新的跑道、滑行道和建筑物的几何布局，变更信息，以及道面类型、标识名称和跑道坡度等相关信息。综合以上两种手段得到最终原始信息，并将此最终信息按标准格式进行编码，完成相关数据验证后，导入机场数据库模块。并且机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息按预定周期进行更新，通常为28天。

航空器位置获取模块是通过航空器上装设的GPS、ADS-B和多模终端模块取得航空器的位置信息。其主要性能指标为：精度、完好性、连续性、可靠性等。卫星应用是将来通信、导航、监视相关新技术的基础，机场动态地图要求总系统定位误差不能超过5米，误差超限将激活警告信息。

在实际的操作中，机组按照管制人员发布的滑行指令，将滑行指令输入滑行指令接收模块，则机场动态地图生成模块可生成预计的滑行路径，让机组对滑行路径有一个直观认识。在滑行过程中，地图参考方向可以选择真北朝上(默认方式)，也可选择航向朝上。

在滑行过程中，机组可实时监视滑行路线，并确切地知道自身所在位置与各滑行道间的相对位置关系，详细地展现了飞机周边的滑行道和跑道布局信息，极大地增加了机组在滑行时的情景意识并有效防止跑道侵入。同时，可根据飞机类别，直接显示相关的滑行道限制信息，供机组参考。比如滑行道的关闭、道面强度限制、机型限制等。

另外，此系统可以与RAAS兼容工作，甚至可以替代RAAS，具备不正常情况下的告警能力，比如在接近机场限制区域(ILS下滑道保护区)等。

当着陆或中断起飞后，自动由电子航路手册页面切换到机场活动地图，引导机组进行地面滑行。并且在到达指定的脱离道口时，着陆航空器将自动减速至最合适的转弯速度，并提前给机组直观的转弯提示，有效降低跑道占用时间，提升了跑道的利用率。

随着技术的成熟，地面的各种车辆也可装备此系统，减少地面车辆与航空器之间的冲突。并且在未来可以配合卫星数据链，做到整个机场所有飞机的位置共享，实现滑行的自动化，滑行指令的发布还可以通过卫星数据传输来实现，摆脱对语音通信的依赖，甚至可以实现在发布滑行指令的同时，就能预见滑行冲突的发生。

与现有技术相比较，实施本发明的基于地图的地面滑行引导系统通过人性化的显示界面以及直观的引导方式，兼顾了滑行的安全性和高效率，预示了飞机地面滑行引导和监视技术的发展方向，大大降低跑道侵入、飞机擦挂、滑行道冲突、航空器与机场车辆危险接近等不安全事故以及事故症候，机组能主动、实时地掌握飞机的滑行动态，提高了在低能见度条件下管制员的监视能力。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于地图的地面滑行引导系统，其特征在于所述基于地图的地面滑行引导系统包括：

机场数据库模块，用以存储机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息；

航空器位置获取模块，用以取得飞机自身以及机场上其他航空器的位置信息；

滑行指令接收模块，用以接收机场发布的滑行指令；

机场动态地图生成模块，用以根据机场数据库模块以及航空器位置获取模块的信息，动态生成机场的实时地图，并根据滑行指令接收模块接收的滑行指令，在机场的实时地图上生成预计的滑行路径；

显示模块，用以显示机场动态地图生成模块形成的机场的实时地图及预计的滑行路径。

2.如权利要求1所述的基于地图的地面滑行引导系统，其特征在于：该基于地图的地面滑行引导系统还包括一位置纠偏提示模块，用以通过航空器位置获取模块取得飞机自身的位置信息，与预计的滑行路径比较而实时进行位置纠偏提示。

3.如权利要求1所述的基于地图的地面滑行引导系统，其特征在于：该基于地图的地面滑行引导系统还包括一语音实时引导模块，用以根据机场动态地图生成模块形成的机场的实时地图及预计的滑行路径进行语音实时引导。

4.如权利要求1所述的基于地图的地面滑行引导系统，其特征在于：航空器位置获取模块是通过航空器上装设的GPS、ADS-B和多模终端模块取得航空器的位置信息。

5.如权利要求1所述的基于地图的地面滑行引导系统，其特征在于：机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息按预定周期进行更新。

6.如权利要求1所述的基于地图的地面滑行引导系统，其特征在于：机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息是通过高精度卫星图片获得。

7.如权利要求1所述的基于地图的地面滑行引导系统，其特征在于：机场数据库模块存储的机场的地形情况以及机场各组成部分的空间布局信息是通过机场所在国的航行情报服务部门发布的航行通告获得。