CN114120716A - 一种机场场面交通碰撞机载告警方法及系统 - Google Patents

一种机场场面交通碰撞机载告警方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种机场场面交通碰撞机载告警方法，所述方法包括如下步骤：S1：通过ADS‑B或CPDLC接收并解析机场场面内其他交通运行器的交通信息；S2：通过机载传感器接收并解析本机的交通信息；S3：建立以本机为原点的场面交通坐标系，将S1和S2分别解析的交通信息转换为矢量坐标；S4：依据算法解算S3转换之后的矢量坐标，生成不同危险等级的告警指令。通过一种机场场面交通碰撞告警算法来计算飞机在机场滑行过程中发生交通碰撞的可能性，驾驶舱内主告警灯点亮，驾驶舱语音系统发出告警声音，并向飞行员语音播报危险方位及危险距离，能够有效降低跑道入侵、交通碰撞等事件发生概率，可显著增强机组人员危险意识，显著增强场面运行安全。

Description

一种机场场面交通碰撞机载告警方法及系统
技术领域
本发明属于航空驾驶辅助技术领域，具体涉及一种机场场面交通碰撞机载告警方法及系统。
背景技术
随着航空运输业的迅猛发展，机场规模扩大，机场场面移动的飞机及车辆数量也日益增多，同时，飞行机组在场面运行过程中面临的情况也日趋复杂，飞行员常因对机场环境不熟悉、低能见度、导航错误等原因，发生滑行路径错误、滑行时间过长的事件，甚至发生飞机碰撞、跑道入侵等事件，这对机场场面运行安全及运行效率造成很大的威胁，同时也会对机场及航空公司带来巨大的经济损失。
场面交通涉及塔台管制设备、航空基础设施、机场地图数据库AMDB、机载设备等。其中，塔台管制设备提供自动化的监视、控制、路径规划及滑行导引服务；航空基础设施提供交通信息、管制指令的通信链路及飞机位置的精准定位；机场地图数据库AMDB提供机场场面滑行道、跑道、跑道等待区等数据信息；机载设备可利用接收到的差分定位信息及滑行指令，增强飞行员场面运行态势感知能力、危险预判能力。
但是，现有的场面交通设备并不能准确判断出场面交通危险，并且需要与塔台、机场地图数据库等信息发生信号传输并对信号进行综合分析判断，实时性较差。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，以有效的探测飞机场面交通碰撞的可能性。
本发明的目的在于，提供了一种机场场面交通碰撞机载告警方法，所述方法包括如下步骤：
S1：通过ADS-B或CPDLC接收并解析机场场面内其他交通运行器的交通信息；
S2：通过机载传感器接收并解析本机的交通信息；
S3：建立以本机为原点的场面交通坐标系，将S1和S2分别解析的交通信息转换为矢量坐标；
S4：依据算法解算S3转换之后的矢量坐标，生成不同危险等级的告警指令。
本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警方法，还具有这样的特征，所述S4包括如下步骤：
S4.1：假设当前时刻本机为原点，计算其他交通运行器与本机的当前距离；
S4.2：计算其他交通运行器与本机在t秒后的距离，得到预判距离；
S4.3：设置第一告警阈值和第二告警阈值，若预判距离导数小于零、且当前距离小于等于第一告警阈值或预判距离小于等于第二阈值，则触发告警。
本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警方法，还具有这样的特征，所述第一告警阈值为最小运行距离的三倍；所述第二告警阈值为最小运行距离的两倍。
本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警方法，还具有这样的特征，所述告警指令分为一级告警、二级告警和三级告警，根据当前距离、预判距离、最小运行距离、第一阈值和第二阈值之间的大小关系触发不同等级的告警指令。
本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警方法，还具有这样的特征，当前距离小于等于最小运行距离且预判距离小于等于最小运行距离的1/2，并保持两秒时，判定为触发一级告警，所述一级告警的告警指令触发以下告警行为，驾驶舱告警灯常亮、告警语音发出告警信号以及机载显示系统上显示一级告警。
本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警方法，还具有这样的特征，当前距离大于等于最小运行距离小于等于第二告警阈值且预判距离小于等于最小运行距离，并保持两秒时，判定为二级告警，所述二级告警的告警指令触发以下告警行为，告警语音发出告警信号以及机载显示系统上显示二级告警。
本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警方法，还具有这样的特征，当前距离大于等于第二告警阈值小于等于第一告警阈值且预判距离大于等于最小运行距离小于等于第二告警阈值，并保持两秒时，判定为三级告警，所述三级告警的告警指令触发机载显示系统上显示三级告警。
本发明的另一目的在于，提供一种机场场面交通碰撞机载告警系统，所述告警系统使用如上述任一项所述的告警方法。
本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警系统，还具有这样的特征，所述系统包括：
场面交通信息接口处理单元，用于处理本机交通信息和其他交通运行器的交通信息；
场面交通碰撞预测单元，用于接收所述场面交通信息接口处理单元处理后的信息，并判断是否告警；
告警符号绘制单元，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，生成告警符号信息；
告警语音生成单元，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，生成告警语音信息；
机载显示系统，用于接收告警符号信息，生成告警界面；
驾驶舱舱语音系统，用于接收告警语音信息，生成告警语音；
驾驶舱告警灯，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，以控制告警灯的开关。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过一种机场场面交通碰撞告警算法来计算飞机在机场滑行过程中发生交通碰撞的可能性，一旦探测到飞机在机场场面运行过程中存在交通碰撞的危险，交通碰撞告警信息、碰撞预测点将显示在HUD或HDD等机载显示器上，驾驶舱内主告警灯点亮，驾驶舱语音系统发出告警声音，并向飞行员语音播报危险方位及危险距离，能够有效降低跑道入侵、交通碰撞等事件发生概率，可显著增强机组人员危险意识，显著增强场面运行安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明实施例所提供的机场场面交通碰撞机载告警系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的机场场面交通碰撞机载告警方法作具体阐述。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
本发明实施例提供了一种机场场面交通碰撞机载告警方法，所述方法包括如下步骤：
S1：通过ADS-B或CPDLC接收并解析机场场面内其他交通运行器的交通信息2；机场场内其他交通运行器的交通信息2指位置、速度、航向、滑行指令等信息；
S2：通过机载传感器接收并解析本机的交通信息1；本机的交通信息1指本机位置、速度、航向等信息；
S3：建立以本机为原点的场面交通坐标系，将S1和S2分别解析的交通信息转换为矢量坐标3，并向场面交通碰撞预测单元输出；
S4：依据算法解算S3转换之后的矢量坐标，生成不同危险等级的告警指令。
在部分实施例中，所述S4包括如下步骤：
S4.1：假设当前时刻本机为原点，计算其他交通运行器与本
机的当前距离；假设当前时刻本机为原点，运动矢量坐标为(x0',y0')；
其他运行器的位置坐标为(x1,y1)，运动矢量坐标为(x1',y1')，计
算得到其他运行器与本机的当前距离值为r0，即：
Figure BDA0003370761240000071
S4.2：计算其他交通运行器与本机在t秒后的距离，得到预判距离；
在起始时刻的坐标系下本机由原点坐标变化为
Figure BDA0003370761240000072
Figure BDA0003370761240000073
其他运行器位置坐标变化为
Figure BDA0003370761240000074
则计算得到t秒后其他运行器与本机的当前距离值为rt，即：
Figure BDA0003370761240000075
S4.3：设置第一告警阈值和第二告警阈值，场面交通碰撞预测单元对运行器交通信息进行过滤，保留存在轨迹交叉可能的运行器交通信息，根据第一告警阈值和第二告警阈值进行判断，若预判距离导数小于零、且当前距离小于等于第一告警阈值或预判距离小于等于第二阈值，则触发告警。
在部分实施例中，所述第一告警阈值为最小运行距离的三倍；所述第二告警阈值为最小运行距离的两倍。最小运行距离依据当前气象条件所判断。
在部分实施例中，所述告警指令分为一级告警、二级告警和三级告警，根据当前距离、预判距离、最小运行距离、第一阈值和第二阈值之间的大小关系触发不同等级的告警指令。
在部分实施例中，当前距离小于等于最小运行距离且预判距离小于等于最小运行距离的1/2，并保持两秒时，判定为触发一级告警，所述一级告警的告警指令触发以下告警行为，发出告警灯指令控制信号8使驾驶舱告警灯常亮、发出告警语音控制信号5使告警语音发出告警信号7以及发出告警符号绘制控制信号4使机载显示系统上显示告警符号6，该告警符号6为一级告警。告警灯在一级碰撞条件解除后熄灭；驾驶舱语音发出的告警信号为驾驶舱语音系统间隔t1语音播报危险运行器距离、位置方位、即将碰撞时间，直至一级碰撞危险条件解除；机载显示系统显示场面地图、本机位置、潜在碰撞点；显示碰撞告警信息并闪烁，直至一级碰撞危险条件解除。
在部分实施例中，当前距离大于等于最小运行距离小于等于第二告警阈值且预判距离小于等于最小运行距离，并保持两秒时，判定为二级告警，所述二级告警的告警指令触发以下告警行为，发出告警语音控制信号5使告警语音发出告警信号7以及发出告警符号绘制控制信号4使机载显示系统上显示告警符号6，该告警符号6为二级告警。驾驶舱语音发出的告警信号为驾驶舱语音系统间隔t2语音播报危险运行器距离、位置方位、即将碰撞时间，直至二级碰撞危险条件解除；机载显示系统显示场面地图、本机位置、潜在碰撞点，显示碰撞告警信息并闪烁，直至二级碰撞危险条件解除。
在部分实施例中，当前距离大于等于第二告警阈值小于等于第一告警阈值且预判距离大于等于最小运行距离小于等于第二告警阈值，并保持两秒时，判定为三级告警，发出告警符号绘制控制信号4使机载显示系统上显示告警符号6，该告警符号6为三级告警。机载显示系统显示场面地图、本机位置、潜在碰撞点，显示碰撞告警信息并闪烁，直至三级碰撞危险条件解除。
在部分实施例中，提供了一种机场场面交通碰撞机载告警系统，所述系统包括：
场面交通信息接口处理单元，用于处理本机交通信息和其他交通运行器的交通信息；
场面交通碰撞预测单元，用于接收所述场面交通信息接口处理单元处理后的信息，并判断是否告警；
告警符号绘制单元，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，生成告警符号信息；
告警语音生成单元，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，生成告警语音信息；
机载显示系统，用于接收告警符号信息，生成告警界面；
驾驶舱舱语音系统，用于接收告警语音信息，生成告警语音；
驾驶舱告警灯，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，以控制告警灯的开关。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种机场场面交通碰撞机载告警方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：通过ADS-B或CPDLC接收并解析机场场面内其他交通运行器的交通信息；
S2：通过机载传感器接收并解析本机的交通信息；
S3：建立以本机为原点的场面交通坐标系，将S1和S2分别解析的交通信息转换为矢量坐标；
S4：依据算法解算S3转换之后的矢量坐标，生成不同危险等级的告警指令。
2.根据权利要求1所述的机场场面交通碰撞机载告警方法，其特征在于，所述S4包括如下步骤：
S4.1：假设当前时刻本机为原点，计算其他交通运行器与本机的当前距离；
S4.2：计算其他交通运行器与本机在t秒后的距离，得到预判距离；
S4.3：设置第一告警阈值和第二告警阈值，若预判距离导数小于零、且当前距离小于等于第一告警阈值或预判距离小于等于第二阈值，则触发告警。
3.根据权利要求2所述的机场场面交通碰撞机载告警方法，其特征在于，所述第一告警阈值为最小运行距离的三倍；所述第二告警阈值为最小运行距离的两倍。
4.根据权利要求3所述的机场场面交通碰撞机载告警方法，其特征在于，所述告警指令分为一级告警、二级告警和三级告警，根据当前距离、预判距离、最小运行距离、第一阈值和第二阈值之间的大小关系触发不同等级的告警指令。
5.根据权利要求4所述的机场场面交通碰撞机载告警方法，其特征在于，当前距离小于等于最小运行距离且预判距离小于等于最小运行距离的1/2，并保持两秒时，判定为触发一级告警，所述一级告警的告警指令触发以下告警行为，驾驶舱告警灯常亮、告警语音发出告警信号以及机载显示系统上显示一级告警。
6.根据权利要求4所述的机场场面交通碰撞机载告警方法，其特征在于，当前距离大于等于最小运行距离小于等于第二告警阈值且预判距离小于等于最小运行距离，并保持两秒时，判定为二级告警，所述二级告警的告警指令触发以下告警行为，告警语音发出告警信号以及机载显示系统上显示二级告警。
7.根据权利要求4所述的机场场面交通碰撞机载告警方法，其特征在于，当前距离大于等于第二告警阈值小于等于第一告警阈值且预判距离大于等于最小运行距离小于等于第二告警阈值，并保持两秒时，判定为三级告警，所述三级告警的告警指令触发机载显示系统上显示三级告警。
8.一种机场场面交通碰撞机载告警系统，其特征在于，所述告警系统使用如权利要求1-7任一项所述的告警方法。
9.根据权利要求8所述的机场场面交通碰撞机载告警系统，其特征在于，所述系统包括：
场面交通信息接口处理单元，用于处理本机交通信息和其他交通运行器的交通信息；
场面交通碰撞预测单元，用于接收所述场面交通信息接口处理单元处理后的信息，并判断是否告警；
告警符号绘制单元，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，生成告警符号信息；
告警语音生成单元，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，生成告警语音信息；
机载显示系统，用于接收告警符号信息，生成告警界面；
驾驶舱舱语音系统，用于接收告警语音信息，生成告警语音；
驾驶舱告警灯，用于接收所述场面交通碰撞预测单元的告警指令，以控制告警灯的开关。
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