CN113242830A - 用于飞行器自动除冰的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于飞行器的自动除冰或污染物去除的系统。该系统包括：移动平台，该移动平台包括一组轮子和用于控制这组轮子的移动的转向驱动装置；以及污染物去除设备，该污染物去除设备安装至移动平台，用于向飞行器提供污染物去除处理。该系统还包括处理器，该处理器用于从外部方接收与污染物去除处理相关联的指令，并且用于控制移动平台和污染物设备提供污染物去除处理。

Description

用于飞行器自动除冰的方法和设备
与其他申请的交叉引用
本申请要求从2018年10月23日提交的第62/749,185号美国临时申请中获得优先权，该申请在此被纳入参考。
技术领域
本公开总体上涉及一种飞行器，并且更具体地，涉及一种用于使飞行器的除冰过程自动化的方法和设备。
发明内容
用于无线电测向仪(RDF)的决策、编组、喷射、检查、调度和供应的机场和航空公司除冰管理大部分是手动的。一些先进的信息系统用于减少人工参与和成本。然而，这仅部分地减轻或减少了系统的风险和缺点，由于人类表现，单个最重要且困难的过程部分，导致严重的故障并延迟冬季飞行时间表。本公开的方法和设备克服了这些缺点中的至少一个。
该设备可被视为包括两个不同的创新。第一创新可被视为驱动平台，该驱动平台还可以被描述为自主移动平台(AMP)，并且第二创新可被视为一组喷射臂(用于供给除冰流体)与AMP的整合。
在一个实施方式中，AMP是可以自主地或在远程控制下导航和穿过整个小型飞机场(或机场)的多轮底盘。在另一实施方式中，与AMP整合的该组喷射臂被构建成执行特定任务，在当前实施方式中，该特定任务是供给除冰流体。在另一实施方式中，该组喷射臂可用于将其他流体施加到飞行器上。
在本公开的一方面，提供了一种用于飞行器自动除冰的系统，该系统包括移动平台，该移动平台包括一组轮子和用于控制该组轮子的移动的转向驱动装置；污染物去除设备，该污染物去除设备安装到移动平台，用于向飞行器提供污染物去除处理；以及处理器，该处理器用于从外部方接收与污染物去除处理相关联的指令，并且用于控制移动平台和污染物去除设备提供污染物去除处理。
在另一方面，污染物去除设备包括：起重机臂部分；以及至少一个喷射臂部分。在一方面，起重机臂部分被安装至移动平台并且至少一个喷射臂部分枢转地连接至起重机臂部分。在又一方面，至少一个喷射臂部分包括上喷射臂部分和下喷射臂部分。
在另一方面，上喷射臂部分枢转地连接至下喷射臂部分。在又一方面，上喷射臂部分和下喷射臂部分中的每一个都包括将除冰流体或压缩气体供给至飞行器的喷嘴。在另一方面，该系统还包括一组传感器，这组传感器用于确定环境条件且用于将环境条件传达到处理器。在又一方面，该系统包括用于指示系统的操作状态和/或事件状态的一组LED。在另一方面，该喷嘴单独地铰接在与该喷嘴所附接的喷射臂部分平行和垂直的轴线上。
附图说明
现在将参照附图，仅以举例的方式描述本公开的实施方式。
图1是用于飞行器自动除冰的设备的示意图；
图2是图1的设备的起重机臂部分和喷射臂部分的示意图；
图3a是用于飞行器自动除冰的系统的示意图；
图3b是用于飞行器自动除冰的系统的另一示意图；
图4a至图4c是用于飞行器自动除冰的系统的另外的示意图；
图5a、图5b和图5c是用于飞行器自动除冰的单个设备系统的阶段的顶视图；以及
图6是用于飞行器自动除冰的设备的实施方式的另一示意图。
具体实施方式
本公开涉及一种用于使飞行器的除冰自动化的方法和系统。在一个实施方式中，该系统可被视为移动除冰机，该移动除冰机包括移动平台(其可被视为转向平台或自主移动平台)，该移动平台使系统能够在机场周围移动以从起始位置到达除冰位置。在一个实施方式中，起始位置可以是除冰机所处的位置，并且除冰位置是需要除冰的飞行器所处的位置。
在操作期间，该系统可以遍历飞行器的轮廓，以将除冰流体以连续运动的方式施加或喷射在飞行器的机身和尾部(和其他部分)上。移动平台优选地包括能够转向的一组轮子，由此移动平台也可以被视为转向驱动平台。在一个实施方式中，这允许设备枢转90度而不必从静止位置移动。
在本公开的另一实施方式中，该系统包括转向驱动平台和专用/动态除冰流体和/或压缩气体喷射系统。该设备还可包括冰检测相机技术，用于监测除冰过程或用于辅助确定哪里需要除冰。该设备优选地被集成为整体除冰管理系统的一部分，该整体除冰管理系统能够提供至少但不限于作业识别信息、位置信息、飞行器类型信息、流体监测信息和/或飞行员管理信息。
转至图1，示出了用于飞行器自动除冰的系统的示意图。系统10包括移动平台12，该移动平台本身包括平台14和安装到平台14的一组轮子16，从而允许系统10从起始位置移动到除冰位置。在优选实施方式中，轮子16能够相对于平台14旋转或转向。这可通过转向驱动装置25实现。更重要的是，当系统或设备10处于静止位置时，可以执行这些轮子的转向。
在当前实施方式中，起重机臂部分18被安装到平台14上。起重机臂部分18被安装成使得其可以相对于平台14旋转或移动。除冰喷射臂部分20被安装至起重机臂部分18。尽管图1示出了三个分离的除冰喷射臂部分，但应理解的是，喷射臂部分20的设计可以基于系统10的要求。在优选实施方式中，该系统包括控制起重机臂部分和除冰喷射臂部分的系统传动系。在优选实施方式中，喷射臂部分是由单个电池电力驱动的。在另一实施方式中，喷射臂部分可以相对于彼此伸缩。
喷射臂部分20相对于彼此和与起重机臂部分18的集成优选地经由单个接头22，该单个接头允许喷射臂部分20和起重机臂部分18相对于彼此枢转。在图1中，该设备被视为处于许多操作位置之一，由此喷射臂部分20准备好供给除冰流体。可替换地，喷射臂部分可以供给压缩气体以去除污染物或供给除冰流体和压缩气体的组合。喷射臂部分20还包括将除冰流体(和/或压缩气体)供给至飞行器的一组除冰喷嘴24。每个喷嘴24能够相对于悬臂或喷射臂部分在平行和垂直轴线上单独地铰接。设备10还可包括除冰流体供给机构和储存装置27。该机构和储存装置包括辅助将除冰流体或压缩气体供给至喷射臂部分20和除冰喷雾器24的泵。在一个实施方式中，泵是电动隔膜泵。在当前实施方式中，该系统还包括加热除冰流体的加热设备29，然而，除冰流体可在另一位置被加热，然后以由储存装置27保持的预定温度放置到储存装置27中。
设备10还包括控制该设备10的处理器26。处理器26可以位于、集成或安装在设备内的任何地方，诸如在轮式平台14内或顶上或者在起重机臂部分18内。在当前实施方式中，处理器26位于平台14内。处理器26优选地经由壳体或通过设备10的不同部件免受损坏。处理器26优选地包括通信模块，该通信模块允许其使用无线通信协议与外部方通信。处理器还可以处理从该外部方接收的消息或指令。处理器还可供给信息，诸如但不限于设备状态和当前操作进展、报告故障、未完成操作或未完成作业。该系统还能够确定剩余流体的液位以确定何时可能需要重新填充其贮存器。处理器还可接收诸如运动路径的移动指令或者可从由远程用户控制的操纵杆接收控制指令。
该设备还可包括一组传感器31，该组传感器帮助确定可包括风速、温度和其他环境条件的安全操作条件。该组传感器和相机还可确定污染等级。
转向平台(由此轮子16在处于静止位置时可以例如转90度)的使用对于除冰工业而言是新颖的并且提供了先前未认识到的优点。另外，通过使得该设备能够自主移动(或至少在没有驾驶员的情况下)，可以在无需人类在场手动控制移动平台12和/或喷射臂部分20和起重机臂部分18的情况下执行除冰过程。
在另一实施方式中，该设备包括与外部方通信以传输信息的部件，使得外部方能够协调移动除冰机群以有效地解决复杂的冬季操作要求。在一个实施方式中，每个设备可包括视觉指示处理系统(VIPS)，该VIPS包括高强度LED以传达移动式除冰机的操作状态和模式。不同颜色指示除冰机何时安全接近地面人员以及远程操作者的能力，使用相机系统(以下描述)解释该除冰机处于哪种状态与预定系统相关联。在一个实施方式中，可以按以下方式使用这些颜色(尽管将理解，颜色可以与其他操作状态和事件匹配)。
<u>LED颜色</u> <u>操作状态</u>
关闭 除冰机关闭/断电
旋转注意琥珀光 通电/处于运行
<u>LED颜色</u> <u>事件状态</u>
黄光 卡车安全
橘色 喷射I型流体
绿色 喷射IV型流体
蓝色 处理完成
在又一实施方式中，该设备可包括自测试的功能性，以便检测其是否有效且如预期的进行操作。该自测试可包括移动平台或设备上的所有系统和子系统。内建自测试(BIST)优选地在启动时运行、在操作期间周期性地运行和在操作模式和配置之间切换时运行。移动平台还能够检测在操作期间发生的错误或故障。移动平台将这些错误和警报传达给相关的外部第三方。
转至图2，示出了处于收缩位置的起重机臂部分18和除冰喷射部分20的另一实施方式的示意图。在当前实施方式中，仅存在两个喷射臂部分20。如以上所讨论的，起重机臂部分18经由枢转接头22连接至除冰喷射臂部分20中的一个。在当前实施方式中，除冰喷射臂部分20包括底部喷射臂部分28和顶部喷射臂部分30，由此这两个喷射臂部分28和30通过枢转接头22连接。枢转接头22使得该设备能够从该收缩位置移动到操作位置之一，诸如图1中示意性地示出的位置。该设备还可包括破冰喷雾器32，该破冰喷雾器专用于利用除冰喷雾器24通常更难以除冰的除冰区域。在当前实施方式中，底部喷射臂部分28可以被视为冰刀除冰部分，而顶部喷射臂部分30可以被视为用于飞行器的机身的冰锤除冰部分。冰刀除冰部分可用于从飞行器的机身刮除过量的冰，而冰锤除冰部分可用于将飞行器的机身上积聚的较大的冰打碎。
转至图3a，示出了用于飞行器自动除冰的系统的示意性正视图。在当前实施方式中，该系统包括用于执行飞行器50的自动除冰的一对设备10，由此设备10中的每一个对飞行器50的一侧进行除冰。
在操作中，设备10中的每一个优选地接收来自外部方或诸如由除冰人员控制的操纵杆的远程控制器的指令。这些指令可包括机场内待除冰的飞行器的位置(或除冰位置)(诸如全球定位系统(GPS)坐标)、正在除冰的飞行器类型以及所需的除冰类型。所需的除冰类型可包括飞行器上需要除冰的位置或飞行器除冰所需的一种或多种除冰液体的类型或者这两者。如本领域技术人员将理解的，也可以传输其他除冰信息。
假设设备10中的每一个可以位于机场(起始位置)中的任何地方，诸如位于不同的吊架或不同的除冰设施中，但是该起始位置是外部方已知的。可替换地，每个设备10可以位于相同的除冰设施中，但是可以位于另一飞行器舱内。通过具有移动式除冰设备10，由于与每个飞行器除冰舱具有其自己的静态除冰设备并且通常由现场除冰人员操作的一些当前系统相比，一个移动式除冰机能够服务多个飞行器舱，因此可需要更少的设备。
在接收指令之后，设备10在整个机场从起始位置行进到除冰位置或已经指示其除冰的飞行器的位置。在行进期间，起重机臂部分18和喷射臂部分20优选地处于收缩位置。在到达除冰位置之后，起重机臂部分18和喷射臂部分20从收缩位置移动至如图3a中示意性地示出的操作位置。喷射臂部分的操作位置优选地由从外部方接收的指令确定并且可以在除污去除处理期间改变。
设备10然后可以基于接收到的指令开始除冰过程。由于指令优选地包括正被服务的飞行器的类型，因此基于除冰位置信息和飞行器信息的类型，每个设备10沿着施加或喷射除冰流体(和/或压缩气体)的飞行器的一侧在飞行器的周边或轮廓上行进。在一些情况下，移动平台的运动可以是连续的，并且在一些情况下，移动平台可以停止，使得可以执行延伸的除冰或污染物去除。如图3a所示，该设备向飞行器50的主体的每一侧喷射或施加除冰流体。
当除冰流体被喷射到飞行器50上时，该设备邻近飞行器移动，诸如从飞行器的前部移动到后部。为了使得设备能够横向移动，带轮平台优选地包括诸如能够由转向驱动装置实现的旋转轮。当每个设备在飞行器50旁边移动时，起重机臂部分18和喷射臂部分20还可以基于在移动平台在飞行器的轮廓行进时接收的指令相应地移动。
转至图3b，示出了用于飞行器自动除冰的系统的另一示意性正视图。如可以在该图中看到的，喷射臂部分20处于另一操作位置，由此正在对飞行器50的机身和尾部进行除冰。喷射臂部分20的位置由处理器26经由外部方提供至其的指令来控制。喷射臂部分20和起重机臂部分18的移动优选地由处理器26控制。在优选实施方式中，移动平台14和转向驱动装置25的移动也由处理器26控制。尽管未示出，但将理解的是，还可以实现不同的安全措施，诸如但不限于，光探测和测距(LIDAR)，以便降低涉及该设备的碰撞或事故的可能性。还设想了与自驾驶汽车相关联的其他安全措施。
对于一些除冰操作，由于它们可能需要多个移动式除冰机的组合力来完成该操作，诸如图3a和图3b中示意性示出的，所以移动式除冰机可被单独地或者作为一组分配给操作的不同部分。除冰过程可被分成多个部分；诸如移动式除冰机或一组移动式除冰机可被分配飞行器的特定区域(例如，左机翼)，或者可以为移动式除冰机分配施加特定流体类型或特定温度或特定浓度的除冰流体。如果由于流体再填充需要或者意外维修而产生需要，则每个移动式除冰机也被分配到“备用”模式，准备以“热交换”方式代替另一个移动式除冰机。
每个设备10优选地具有与其他设备10通信以共享信息和在环境和操作条件达成一致的功能。共享气象数据(在平台上和平台下两者收集的)，使移动平台具有确定环境条件对于除冰操作是否安全的能力。(例如，风速确定伸展吊臂是否安全)。
在优选实施方式中，外部方具有发出暂停命令、立即停止所有当前操作并进入“安全模式”的能力。在这种安全模式中，设备10的车辆、吊臂、喷雾器和其他移动件的所有位置被立即悬挂和保持。如果在发出暂停命令时设备的任何部分正在移动，则它在预定义速度的约束内将立即暂停并保持该位置。另外，每个设备10优选地具有如果它们检测到与飞行器、其他移动平台、障碍物或其自身(例如，吊杆击打体)的非故意物理接触，则发出暂停命令的功能。与提出暂停命令的设备协调工作的其他设备也应遵守暂停命令，直到第三方已校正故障或认为情况对于继续操作是安全的。
转至图4a，示出了用于飞行器自动除冰的系统的另一示意性正视图。在当前实施方式中，与用于对飞行器50进行除冰的设备10一起，该系统还可包括用于辅助监控除冰过程的一组相机。一组相机52可以安装在远离飞行器的杆54上，位于它们能够捕获飞行器的鸟瞰图的位置。如所示，相机52指向飞行器机身，以在除冰过程期间捕获飞行器机身的图像。在一个实施方式中，该组相机52可以获得热图像。由这些相机52捕获的图像可以由个人用来确认设备10已经完成足够的除冰，或者可以用来为需要进一步除冰或去除污染物的区域发出进一步除冰指令。
该系统可包括另一组相机56，诸如，安装到设备10的相机，以获得飞行器机身的图像。可将诸如图4a中示意性地示出且标记为Icebot视图的这些图像传输给预定人员。将理解，在一些实施方式中，可仅使用相机组中的一组相机。可将由任一组相机捕获的任何图像传输给预定人员。可将图像从相机传输到飞行员或远程显示器，以由预定人员观看。基于这些图像，可给予飞行员前进至跑道的放行信号，或者可指示设备进行一些进一步的除冰。
如图4a的底部所示，可将图像供给至飞行员，使得飞行员也可提供处理确认或者飞行员对除冰设备的执行满意。可替换地，飞行员处理确认还可以是来自飞行员的用于除冰的请求并且可以形成由外部方传递至设备10的指令的一部分。通过理解设备中的每一个在其控制下的位置，主控系统可以能够提供概览或地理空间管理屏幕，使得可以监视设备中的每一个的位置。
图4b是用于飞行器自动除冰的系统的另一示意性正视图，由此该设备对飞行器的尾部进行除冰。图4c是与图4a类似的视图，其中地理空间视图被操作控制接口替换。在优选实施方式中，该设备的控制优选地经由除冰控制管理系统，该除冰控制管理系统还可被视为外部方。
转至图5a和图5b，示出了单个设备系统的示意图。图5a是单个设备相对于波音777飞行器的动作的顶视图。如图5a所示，示出了单个设备可以停靠以便对飞行器进行除冰的阶段的一个实施方式。在该实施方式中，设备10在围绕飞行器的周边的二十个阶段中停靠，以便基于来自外部方的指令施加或喷射除冰流体，然而，阶段的数量和阶段的位置可以不同。在一个实施方式中，该设备跟随箭头的方向，但是应当理解，该设备可以在箭头的相反方向上行进。图5b示出了单个设备系统相对于波音747的动作的顶视图。图5c提供了类似的顶视图以及可以基于由该设备传递的信息向人员显示的屏幕。
转至图6，示出了该设备的另一个示意图。
在可替换实施方式中，移动平台支持60000lbs，包括诸如地面碰撞避免的安全措施，能够接收一组纬度和经度测量和坐标，并且能够在保持平台X、Y姿态的同时跟踪点之间的直线向量，使得平台在穿越向量区段时不旋转，限定低速和高速并且能够被远程控制。
喷射臂部分优选地能够与处理器通信以指示可能的侵入/碰撞，以便能够在平台或设备的行进方向上进行校正。处理器优选地包括确定燃料容量-电池和柴油的功能。该设备优选地能够存储类型1和类型4的流体罐。该设备还优选地能够提供预定时间范围(诸如8小时)的操作功率。
喷射臂部分的一些技术要求可包括其功率要求是电力的和液压的。在优选实施方式中，喷射臂部分或起重机臂部分被螺栓连接到平台上，但是也可以预期其他紧固方法。喷射臂部分优选地包括可以延伸、收缩和/或竖直移动的铰接臂。此外，喷射臂部分优选地包括在末端上的铰接手，该铰接手容纳流体施加前和流体施加后的分析传感器包装、流体和空气施加喷嘴。该设备还可包括测量流体的流速、温度和密度的传感器。在优选实施方式中，流体是自主施加的。
设备的整体控制优选地包括运行轮式平台的底盘驱动和传感器的计算机系统或模块；实现喷射臂部分的控制；以及组合用于协调该设备的整体命令和控制的中央智慧。
尽管本文已参考优选实施方式及其具体实例说明和描述了本公开，但对于所属普通技术人员显而易见的是，其他实施方式和实例可执行类似功能和/或实现相同果。所有这种等效实施方式和实例在本公开的精神和范围内。
在前面的描述中，为了说明的目的，阐述了许多细节以便提供对实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，这些具体细节不是必需的。在其他情况下，已知的结构可以以框图的形式示出，以避免晦涩难懂。例如，没有提供关于在本文中描述的实施方式的元件是被实现为软件例程、硬件电路、固件还是其组合的具体细节。
本公开的实施方式或其部件可以被提供或表示为存储在机器可读介质(也被称为计算机可读介质、处理器可读介质、或具有体现在其中的计算机可读程序代码的计算机可用介质)中的计算机程序产品。机器可读介质可以是任何合适的有形、非暂时性介质，包括磁、光或电存储介质，包括磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、存储器装置(易失性或非易失性)、或类似的存储机制。机器可读介质可包含指令、代码序列、配置信息或其他数据的各种集合，当被执行时，使得处理器或控制器执行根据本公开的实施方式的方法中的步骤。本领域普通技术人员将理解，实现所描述的实现方式必需的其他指令和操作也可存储在机器可读介质上。存储在机器可读介质上的指令可由处理器、控制器或其他合适的处理装置执行，并且可与电路接口连接以执行所描述的任务。

Claims (9)

1.一种用于飞行器自动除冰的系统，包括：
移动平台，所述移动平台包括一组轮子和用于控制该组轮子的移动的转向驱动装置；
污染物去除设备，所述污染物去除设备安装至所述移动平台，用于向所述飞行器提供污染物去除处理；和
处理器，所述处理器用于从外部方接收与所述污染物去除处理相关联的指令，并且用于控制所述移动平台和所述污染物去除设备以提供所述污染物去除处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述污染物去除设备包括：
起重机臂部分；和
至少一个喷射臂部分。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述起重机臂部分安装至所述移动平台并且所述至少一个喷射臂部分枢转地连接至所述起重机臂部分。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个喷射臂部分包括上喷射臂部分和下喷射臂部分。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述上喷射臂部分枢转地连接至所述下喷射臂部分。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述上喷射臂部分和所述下喷射臂部分中的每一者均包括向所述飞行器供给除冰流体或压缩气体的喷嘴。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括一组传感器，所述传感器用于确定环境条件并且用于将所述环境条件传达至所述处理器。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括一组LED，用于指示所述系统的操作状态和/或事件状态。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述喷嘴单独地铰接在平行于和垂直于所述喷嘴附接到的所述喷射臂部分的轴线上。
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