CN1653501A - 磁检查站 - Google Patents

Abstract

在诸如机场等特定位置使用的运输工具检测系统和方法，包括名以上与运输工具在所述位置的运行方向垂直的传感器串。传感器串包括至少一个磁场传感器和将来自所述至少一个传感器的信号发送到监控点的发射器。优选的方案是具有多个传感器。发射器包括接收信号的控制单元和将信号发送到监控点的发送器。优选的磁场传感器是磁阻传感器，其磁场范围至少为±5高斯。传感器的优选位置是地面的槽沟里。

Description

磁检查站

发明领域

本发明涉及用于机场等处的传感器系统。更详细地说，本发明涉及在诸如机场等区域的特定位置提供对运输工具的可靠检测的磁传感器和信号处理系统。

发明背景

机场地面上的运输工具目前是靠目测或与各种空中交通控制人员或其它例如行李处理操作人员用无线电联系进行监控。由于主要国内机场的空中运输量增加，运输工具(包括飞机和地面车辆)的数量和类型都已快速增加，需要特别警惕。但依靠人来观察和报告，飞机、燃料车和行李拖车就有可能在错误的时间处于错误的位置。

关注一下大机场，那里，跑道上的许多运输工具和高潜在人群密度就足以需要设计昂贵和复杂的系统来监控跑道交通。但在较小的机场，这种系统的费用过高，于是跑道的安全完全留给了目测观察。即使交通量较少，由于雇用来监控跑道的人员较少，仍然有风险。

已有数种先有技术的成果用来改善机场的监控。Smith的美国专利No.4122522公开了在飞机起飞和着陆时使用的一种飞机地面监控系统，它涉及非常复杂的设计，要考虑实际和预计的速度等等。Kawashima的美国专利No.5027114公开了一种利用埋在飞机的部分滑行跑道中的回路线圈的地面引导系统。回路线圈自感的变化提供了表明有无飞机的信号，同时还包括故障保险结构。回路线圈在第二列从第25行开始作了说明，其平行于通行方向的侧边比一辆汽车长，但比飞机长度要小。传感器线圈相互重合，可对指定的飞机作连续监控，部分是为了消除汽车引发启动，汽车太短不能处于两个线圈中。Kawashima使用了来自传感器的可以区分汽车和飞机的复杂的电路处理数据。

Pilley等的美国专利No.6182005(及其相关的美国专利No.5548515；6006158和6195609)提出一种非常详尽复杂的机场引导和安全系统，使用各种装置来确定飞机和诸如货车等车辆的位置。Pilley等并不试图监控在指定位置有无任何运输工具。Pilley等确实要求每台运输工具具有发送至少数种信号的能力。

Murga的美国专利No.4845629公开了红外遥测传感器的使用。Runyon等的美国专利No.5485151和5969642公开了使用微波发射器和接收器作为有无运输工具的检测器。Kato等的美国专利No.5508697也发射电磁波，有飞机存在电磁波就会被中断。Brodeur等的美国专利No.6195020公开了在铁路交叉路口使用磁力计传感器。

如果能够设计一种简单而有效的系统，它能指明在机场地面的指定位置是否存在有运输工具，则在业界会十分有利。

如果即使所述位置处于控制塔或地面雷达的盲区，这种信号也能够很容易地发送到控制塔，则这将是本领域中另一大优点。

其它优点见下述。

发明概述

现已发现本发明的上述和其它目的可以用以下方式实现。具体地说，本发明提供了一种运输工具检测系统，供在特定位置例如机场等处使用。所述系统包括传感器串，所述传感器串与运行通路交叉，最好垂直于运行方向。所述传感器串包括至少一个磁场传感器，最好有多个，应足以提供对整个所述位置的磁场检测，具有完整的甚至重合的覆盖。还提出了一种发射器，用于将信号从所述至少一个传感器发送到监控点。

发射器可采用用于接收信号的控制单元和用于将信号发送到监控点的发送器。优选的磁场传感器是磁阻传感器，最优选的是三轴磁阻传感器，其磁场范围至少为±5高斯。

在大多数应用中，传感器串以可运行的方式设置在地面的槽内，以便避免对传感器串的磨损和撕裂，而且，在较小程度上，避免运输工具经过所述位置。监控点通常包括显示器和控制系统。

附图简要说明

为了更全面地了解本发明，应参阅附图，附图中：

图1是说明本发明在机场跑道上一般位置的示意图；

图2是用于本发明的传感器的透视图；

图3a和3b分别是图2所示的传感器的侧视图和底视图；

图4是说明一次测试结果、显示本发明功效的曲线图。

优选实施例的详细说明

如附图所示，本发明提供了一种低成本的点存在传感器，用来表明在某一位置是否有运输工具存在。可以设想机场有大量这种系统，每个系统独立地将信息转发到协调位置，在那里可使用一种输入或多种输入来监控所述位置的各种情况。

如图1所示，概括地用标号10表示的本发明包括传感器串11，传感器串11包括通过电缆15串联一起并连接到控制盒17的多个传感器13，此处示出控制盒17位于光固定器19中，以便提供来自电源线21的电功率，向所述系统供电。控制盒17接收来自传感器13的信号并将这些信号发送到控制塔25，在所述实施例中由RF发射终端23发送信号。图1中，磁场27图解说明特定传感器13a正在工作的区域。

图1中，传感器串设置在图中示为0.5英寸宽的切槽31中。其它设置传感器串的方法包括装管道、装套管以及保护罩等。

最好传感器13具有至少±5高斯的磁场范围。在优选实施例中，传感器13包括许多磁场传感器，例如HMC1023三轴磁阻传感器，可由Honeywell International，Inc.购得。图2示出传感器13的透视图，示出了x、y和z轴的位置。所述模型具有的磁场范围为±6高斯(大地磁场为0.5高斯)，但对最低到85微高斯的最小可检测磁场仍有很高的灵敏度。传感器均作为单个独立的三轴磁阻传感器来工作。定制的网格焊球阵列，1mm节距，16管脚的小型封装可以提供很小的占地面积以及精确的传感器设置，用于正交三轴检测。所述传感器利用3到25伏电源工作。

当然也可使用具有类似灵敏度、尺寸和功率特性的磁传感器。所要求的就是传感器的尺寸与穿过被监控的物业的一部分的传感器阵列相适应，并且所述传感器能在被监控区域内检测诸如运输工具等物体的存在。传感器的间距由特定传感器和监控区域的长度而定，使其能可靠地检测任何通过它的运输工具而不产生虚假告警。

控制盒17向系统提供电力并实现处理和通讯功能。电力由控制盒17中由照明电路21充电的电池提供，虽然其它电源，例如太阳能板等，如果安装合适，也可使用。控制盒中的处理器组合来自传感器串中所有传感器的信号，确定是否有运输工具存在。优选的处理器是16位微处理器，其存储器为1兆字节。对于每个磁传感器13来说，优选的是具有内置模数转换的8位处理器。得到的存在/不存在状态通过低数据速率的RF链路23发送到控制塔25。

本发明的一个重要特征是利用多轴传感器串来降低信号处理的复杂程度。许多低价的传感器就可以使每个传感器具有简单的检测阈值，并且物体通过传感器串这种检测模式在检测和消除虚假告警方面建立了高可信度。

可以设想，附加的数据处理使得有可能提供有关运输工具的速度和类型的信息，例如区别地面车辆和飞机，甚至区别飞机机型，例如727和DC9。

控制塔25中的操作员接口可以根据情况需要，例如大机场或小机场等，而采取各种形式。最好将RF信号输入到综合地面交通信号系统中，例如Sensis，Inc.的监视服务器SurveillanceServer(MSDP)。其它可能性包括，例如，或单独或在机场地图上的适当位置上的声音告警或指示灯。在对所述位置不需关注，例如某一跑道未使用时，任何系统的直接操作接口都可断开。这可减轻对控制人员注意力的要求。

还应当指出，本发明的所有元件能在机场的温度全范围和其它天气条件下工作。雨、雾、雪等对磁传感功能没有影响。位于各单点的传感器13不受机场周围地形的影响。

为了演示本发明的功效，部署了类似于图1的装置。图3示出一个地面安装、垂直取向的磁传感器对在大约10英尺远处经过的一架Cessna 152飞机的测量的响应。由于用传感器串检测的算法变为分立的检测阈值方法，而不是低信噪比的实时处理，故与感应回路的时间系列数据相比，成本就可下降。

本发明的优点有许多。热点监视现在可以用来对进入热点的飞机提供高完整性的检测，以便在所述进入是非预期的时引起控制人员的注意。现可以进行远程点监视，对进入远处或视线受阻区域的飞机提供高完整性检测，以便在所述位置有进入时引起控制人员的注意。所述装置可以用在与地面雷达隔离的地区以及易有重影的地区，否则其信息无法得到或不可靠。当然本发明在没有地面雷达的机场特别有用。此外，本发明在推回检测中也有用，警告控制人员飞机开始推回以及推后的飞机阻挡了内滑行道。

虽然对本发明的具体实施例作了图示和说明，但这不是旨在限制本发明，本发明仅由以下权利要求书所限定。

Claims (31)

1.一种用于特定位置的运输工具检测系统，它包括：

位于所述位置的、与所述位置的运行方向啮合的传感器串，所述传感器串包括用于检测在所述位置上运输工具的存在的至少一个磁场传感器；以及

发射器，用于将信号从所述至少一个传感器发送到监控点。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述特定位置是机场。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述发射器包括接收所述信号的控制单元和将所述信号发送到所述监控点的发送器。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述磁场传感器是磁阻传感器。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述磁阻传感器是三轴磁阻传感器，其磁场范围至少为±5高斯。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器串包括沿所述传感器串方向彼此之间留有间隔的多个磁场传感器。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述多个传感器具有重叠的检测区域。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器串与所述运行方向垂直。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器串以可以运行的方式设置在所述地面中的槽内。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述传感器串以可以运行的方式设置在所述地面中的管道中。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述监控点包括显示器和控制系统。

12.一种用于特定位置的运输工具检测系统，它包括：

位于所述位置的、与所述位置的运行方向啮合的传感器装置，所述传感器装置包括用于检测在所述位置上运输工具的存在的至少一个磁场传感器装置；以及

发射器装置，用于将信号从所述至少一个传感器装置发送到监控点。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述特定位置是机场。

14.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述发射器装置包括接收所述信号的控制单元装置和将所述信号发送到所述监控点的发送器装置。

15.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述磁场传感器装置是磁阻传感器。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于：所述磁阻传感器是三轴磁阻传感器，其磁场范围至少为±5高斯。

17.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述传感器装置包括沿所述传感器装置方向彼此之间留有间隔的多个磁场传感器。

18.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述多个传感器装置具有重叠的检测区域。

19.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述传感器装置与所述运行方向垂直。

20.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述传感器装置以可以运行的方式设置在所述地面中的槽内。

21.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述传感器串以可以运行的方式设置在所述地面中的管道中。

22.如权利要求12所述的系统，其特征在于：所述监控点包括显示器和控制系统。

23.一种用于监视特定位置上运输工具的存在或不存在方法，所述方法包括以下步骤：

将传感器串定位在所述位置上，以便与所述位置上的运行方向啮合，所述传感器串包括用于检测在所述位置上运输工具的存在的至少一个磁场传感器；以及

将信号从所述至少一个传感器发送到监控点。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于还包括将所述信号发送到能接收所述信号并将所述信号发送到所述监控点的控制单元。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述磁场传感器是磁阻传感器。

26.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述磁阻传感器是三轴磁阻传感器，其磁场范围至少为±5高斯。

27.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述传感器串包括提供沿所述传感器串方向彼此之间留有间隔的多个磁场传感器的步骤。

28.如权利要求23所述的方法，其特征在于：将所述多个传感器设置成具有重叠的检测区域。

29.如权利要求23所述的系统，其特征在于：将所述传感器串设置在与所述运行方向垂直的线上。

30.如权利要求23所述的方法，其特征在于还包括以可以运行的方式将所述传感器串设置在所述地面中的槽内的步骤。

31.如权利要求23所述的方法，其特征在于还包括以可以运行的方式将所述传感器串设置在所述地面中的管道内的步骤。

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