一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法

1.本发明涉及空中交通管理相关领域，具体为一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法。


背景技术：

2.机动区侵入事件是航空器机场机动区运行的顽疾。世界航空史迄今伤亡人数最多的特内里费空难就是因机动区侵入引发。如附图1所示，交叉跑道因其独特构型，航空器穿越跑道相比单跑道或平行跑道更加频繁，机动区侵入的安全隐患更加突出，国内北京大兴机场、成都天府机场均拥有交叉跑道构型。出于民航适航的严苛标准，国际民航在机动区侵入预警方面现有措施，更多为管制员、侵入方或被侵入方提供单方面警告信号，仍未布置类似于空中飞行机载防撞系统(acas)的、聚焦当事双方的机动区侵入预警和协同避让装置，致使侵入事故征候时有发生。
3.目前相似产品和技术包括：(1)面向管制员的机场场面监视设备；(2)面向侵入方的目视警示灯光系统和道面标志；(3)面向管制员的电子进程单系统；(4)面向被侵入方的机场地面活动引导与控制系统(a-smgcs)。
4.综上所述，针对交叉跑道构型机场，开发一种具备实时预警和协同避让的机动区侵入预警系统具有重要应用价值。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统，包括pc机子系统、单片机子系统和嵌入式子系统，所述pc机子系统包括pc机和航空器探测器，所述pc机和所述航空器探测器通信传输连接，所述航空器探测器与所述嵌入式子系统传输连接，所述嵌入式子系统包括嵌入式模块，所述嵌入式模块的输入端和输出端通信传输连接有输入模块和输出模块，所述输入模块通信传输连接有机场机动区模型，所述单片机子系统和所述pc机子系统通信连接，所述单片机子系统包括单片机，所述单片机的多路信号传输连接有对射红外探头、灯光控制、声音控制，所述pc机传输连接有数据库系统。
7.优选的，所述pc机子系统负责空中信号的探测和后端数据处理。
8.优选的，所述单片机子系统负责跑道外围地面活动的自动探测、警告信号的自动发出。
9.优选的，所述输入模块采用多个传感器通信连接，可以对航空器起降状态的自动识别功能，通过输入模块实现对机动区入侵车辆、人员和航空器的自动探测功能。
10.优选的，所述输出模块采用多个警报单元通信连接，通过输出模块实现对机动区入侵车辆、人员和航空器的自动警告功能和对管制员的自动提醒功能。
11.一种使用如所述的一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统的预警实现方法，该方法包括以下步骤：
12.步骤1，警戒状态的激活，在飞机对正跑道后，传感器探测到其滑行速度超过系统指定阈值，激活系统启动针对起飞的警戒状态，另当探测到空中着陆飞机所发射的gps信号显示其已对正航道，且距离跑道仿真模型入口处指定距离时，激活系统启动针对着陆的警戒状态；
13.步骤2，侵入物的探测，针对侵入物，其中侵入物包括跑道外与起降无关的航空器、车辆，根据跑道侵入事件发生的顺序，将跑道侵入预警功能分为两个等级分别为一级警戒与二级警戒；
14.步骤3，协同避让指令的发布，针对侵入方和被侵入方，通过声光报警的信号含义，给予当事双方冲突航空器或航空器与其他物体发布协同避让指令，从而提高系统的跑道侵入预警和处置能力。
15.优选的，一级警戒是预警对即将发生的跑道侵入进行警示，对象是潜在侵入物；二级警戒是实际侵入后发出的声光报警，对象是实际侵入物以及受影响的航空器。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明可以填补交叉跑道机动区侵入预警系统开发方法的空白；
18.2、本发明首次实现了面向侵入方与被侵入方的协同避让预警功能；
19.3、本发明具有成本小，易于制造、故障率低、安全可靠的特点。
附图说明
20.图1为本发明一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法交叉跑道典型构型示例图；
21.图2为本发明一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法机动区侵入预警系统中pc子系统构成简图；
22.图3为本发明一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法机动区侵入预警系统中单片机子系统构成简图；
23.图4为本发明一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法预警单元配置简图；
24.图5为本发明一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法预警系统功能流程图。
25.图中：1、pc机子系统；2、单片机子系统；3、嵌入式子系统；4、pc机；5、航空器探测器；6、嵌入式模块；7、输入模块；8、输出模块；9、机场机动区模型；10、对射红外探头；11、灯光控制；12、声音控制；13、数据库系统。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统，包括pc机子系统1、单片机子系统2和嵌入式子系统3，pc机子系统1包括pc机4和航空器探测器5，pc机4可以实时显示侵入位置，pc机4和航空器探测器5通信传输连接，航空器探测器5与嵌入式子系统3传输连接，嵌入式子系统3包括嵌入式模块6，嵌入式模块6的输入端和输出端通信传输连接有输入模块7和输出模块8，输入模块7用以实现着陆航空器位置数据解析与处理功能，输入模块7通信传输连接有机场机动区模型9，单片机子系统2和pc机子系统1通过全双工异步串口通信实现单片机子系统2与pc机4的交互功能，单片机子系统2包括单片机，单片机的多路信号传输连接有对射红外探头10、灯光控制11、声音控制12，实现多路信号的采集、处理与任务调度，pc机4传输连接有数据库系统13。
28.pc机子系统1负责空中信号的探测和后端数据处理。
29.单片机子系统2负责跑道外围地面活动的自动探测、警告信号的自动发出。
30.输入模块7采用多个传感器通信连接，可以对航空器起降状态的自动识别功能，通过输入模块7实现对机动区入侵车辆、人员和航空器的自动探测功能。
31.输出模块8采用多个警报单元通信连接，通过输出模块8实现对机动区入侵车辆、人员和航空器的自动警告功能和对管制员的自动提醒功能。
32.一种使用如一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统的预警实现方法，该方法包括以下步骤：
33.步骤1，警戒状态的激活，在飞机对正跑道后，传感器探测到其滑行速度超过系统指定阈值，激活系统启动针对起飞的警戒状态，另当探测到空中着陆飞机所发射的gps信号显示其已对正航道，且距离跑道仿真模型入口处指定距离时，激活系统启动针对着陆的警戒状态；
34.步骤2，侵入物的探测，针对侵入物，其中侵入物包括跑道外与起降无关的航空器、车辆，根据跑道侵入事件发生的顺序，将跑道侵入预警功能分为两个等级分别为一级警戒与二级警戒；
35.步骤3，协同避让指令的发布，针对侵入方和被侵入方，通过声光报警的信号含义，给予当事双方冲突航空器或航空器与其他物体发布协同避让指令，从而提高系统的跑道侵入预警和处置能力。
36.一级警戒是预警对即将发生的跑道侵入进行警示，对象是潜在侵入物；二级警戒是实际侵入后发出的声光报警，对象是实际侵入物以及受影响的航空器。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统，包括pc机子系统(1)、单片机子系统(2)和嵌入式子系统(3)，其特征在于：所述pc机子系统(1)包括pc机(4)和航空器探测器(5)，所述pc机(4)和所述航空器探测器(5)通信传输连接，所述航空器探测器(5)与所述嵌入式子系统(3)传输连接，所述嵌入式子系统(3)包括嵌入式模块(6)，所述嵌入式模块(6)的输入端和输出端通信传输连接有输入模块(7)和输出模块(8)，所述输入模块(7)通信传输连接有机场机动区模型(9)，所述单片机子系统(2)和所述pc机子系统(1)通信连接，所述单片机子系统(2)包括单片机，所述单片机的多路信号传输连接有对射红外探头(10)、灯光控制(11)、声音控制(12)，所述pc机(4)传输连接有数据库系统(13)。2.根据权利要求1所述的一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统，其特征在于：所述pc机子系统(1)负责空中信号的探测和后端数据处理。3.根据权利要求1所述的一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统，其特征在于：所述单片机子系统(2)负责跑道外围地面活动的自动探测、警告信号的自动发出。4.根据权利要求1所述的一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统，其特征在于：所述输入模块(7)采用多个传感器通信连接，可以对航空器起降状态的自动识别功能，通过输入模块(7)实现对机动区入侵车辆、人员和航空器的自动探测功能。5.根据权利要求1所述的一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统，其特征在于：所述输出模块(8)采用多个警报单元通信连接，通过输出模块(8)实现对机动区入侵车辆、人员和航空器的自动警告功能和对管制员的自动提醒功能。6.一种使用如权利要求1所述的一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统的预警实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，警戒状态的激活，在飞机对正跑道后，传感器探测到其滑行速度超过系统指定阈值，激活系统启动针对起飞的警戒状态，另当探测到空中着陆飞机所发射的gps信号显示其已对正航道，且距离跑道仿真模型入口处指定距离时，激活系统启动针对着陆的警戒状态；步骤2，侵入物的探测，针对侵入物，其中侵入物包括跑道外与起降无关的航空器、车辆，根据跑道侵入事件发生的顺序，将跑道侵入预警功能分为两个等级分别为一级警戒与二级警戒；步骤3，协同避让指令的发布，针对侵入方和被侵入方，通过声光报警的信号含义，给予当事双方冲突航空器或航空器与其他物体发布协同避让指令，从而提高系统的跑道侵入预警和处置能力。7.根据权利要求6所述的一种交叉跑道机动区侵入声光预警实现方法，其特征在于：一级警戒是预警对即将发生的跑道侵入进行警示，对象是潜在侵入物；二级警戒是实际侵入后发出的声光报警，对象是实际侵入物以及受影响的航空器。

技术总结
本发明公开了一种交叉跑道机动区侵入声光预警系统及实现方法，包括PC机子系统、单片机子系统和嵌入式子系统，所述PC机子系统包括PC机和航空器探测器，所述航空器探测器与所述嵌入式子系统传输连接，所述嵌入式子系统包括嵌入式模块，所述嵌入式模块的输入端和输出端通信传输连接有输入模块和输出模块，所述输入模块通信传输连接有机场机动区模型，所述单片机子系统包括单片机，所述单片机的多路信号传输连接有对射红外探头、灯光控制、声音控制。本发明可以填补交叉跑道机动区侵入预警系统开发方法的空白；本发明首次实现了面向侵入方与被侵入方的协同避让预警功能；本发明具有成本小，易于制造、故障率低、安全可靠的特点。安全可靠的特点。安全可靠的特点。


技术研发人员：张健 刘宏 卢飞 杨群亭
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/6/28