機場滑行道碰撞報警系統的製作方法
2023-05-24 12:29:21 1
專利名稱：機場滑行道碰撞報警系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及機場滑行道碰撞報警系統。
背景技術：
在夜間、低能見度條件下或在不受控的機場(即，沒有主動交通管制設施的那些)的地面操作是尤其危險的。不像在空中操作，或在跑道上起飛和降落操作，飛行器通常靠近其他飛行器和地面運載器滑行，從而用於交通防撞系統(TCAS)或用於跑道碰撞報警的防碰撞算法的類型不適合地面操作，因為它們將導致高的無用警報率。廣播式自動相關監視(ADS-B)系統的出現使得設計可以提供對潛在的碰撞的有用警報的系統成為可能，通過廣播式自動相關監視系統，飛行器和地面運載器傳輸了它們自己的狀態數據(標識，分類，位置，速度，航跡角等)，且通過其飛行器可以收到來自其它 飛行器和運載器的狀態數據。特別是，從基於衛星的全球導航衛星系統(GNSS)獲得的位置數據(緯度，經度)在ADS-B的數據鏈路上的可用性允許對飛行器或運載器的將來位置的預測達到明顯優於標準的TCAS的系統可獲得的精度。
發明內容
本發明提供了一種用於如果存在滑行碰撞條件時向機組人員報警的系統和方法。在主機運載器上的示範系統包括接收有關地面上一個或多個其它運載器的信息的接收器、存儲有關主機運載器的信息的存儲器、確定有關主機運載器的信息的一個或多個傳感器，以及輸出設備。該系統還包括處理器，其基於接收的有關一個或多個其它運載器的信息確定在每個其它運載器周圍的一個或多個第一保護區，基於存儲的有關主機運載器的信息和傳感器信息確定在主機運載器周圍的第二保護區，並且，如果任何第一保護區佔據了與第二保護區相同的地理區域的至少部分，則產生警報。生成的警報通過輸出設備輸出。在本發明的一個方面，接收的信息包括狀態和運載器類型的信息。狀態信息包括位置、地速和航向或軌跡之一的信息。其它運載器和主機運載器之一是飛行器且該類型的信息包括尺寸信息。在本發明的另一個方面，保護區包括基於運載器尺寸信息的寬度尺度、基於尺寸信息的基礎長度尺度，和基於地速的長度尺度的可變分量。
本發明的優選和可替換實施例下面參考下面的附圖進行詳細的描述圖I是根據本發明實施例形成的示範系統的框圖；圖2是由圖I所示的系統執行的示範過程的流程圖；圖3-1是對於非碰撞條件由圖I的系統執行的分析的概念3-2是基於如圖3-1所示的概念分析的非碰撞條件的平面視圖顯示；圖4-1是對於碰撞條件由圖I的系統執行的分析的概念圖4-2是基於如圖4-1所示的概念分析的碰撞條件的平面視圖顯示。
具體實施例方式圖I顯示了位於飛行器或地面運載器(本機20)上的示範運載器碰撞警報系統18，其用於如果本機20和任何其他運載器22的基於地面的軌跡可能導致碰撞時，提供警告和/或注意警報。系統18包括處理器26、一個或多個數據源38 (例如，全球定位系統(GPS))、顯示器/用戶接口設備30、通信系統32、存儲器34以及一個或多個輸出設備40。處理器26通過通信系統32 (即，轉發器)在數據通道上發送和接收狀態信息。利用本機信息(來自GPS或其他系統)和目標(其他)運載器狀態(如位置，速度，加速度，航跡角和/或離開其他運載器22或地基系統24的航向)和運載器類型信息，處理器26計算圍繞本機20和目標運載器22中的每個的二維緩衝區(框)。當區相交時，處理器26輸出警報至(多個)輸出設備40。 交通的情況顯示在顯示器/用戶接口設備30上提供，且交通狀態(即碰撞的可能)被描繪和/或通過輸出設備(例如，耳機，揚聲器，觸覺設備)40提供聽覺的警報消息給機組人員。本發明利用接收自其他飛行器或運載器22的ADS-B狀態數據和/或從地面裝置(地基系統24)轉播的狀態信息、本機狀態數據、類型信息，以及一個或多個算法，以產生該區並提供對在不是跑道環境的部分的機場地面上的潛在碰撞(即，對以相對較低速度的潛在碰撞)的警報。舉例來說，轉播狀態數據包括報告式自動相關監視(ADS-R)的數據或源自地面雷達的數據和來自單獨的地面裝置的廣播(即，交通信息服務廣播(TIS-B))。該一個或多個的算法在檢測到衝突的情況時給機組人員提供潛在的衝突交通的顯示。報警算法設計成將無用警報率保持為可以接收的低。本發明利用來自本機20和其它運載器22的位置、速度和航跡角(或航向，若速度低於閾值)數據來預測本機20和其它運載器22的未來相對位置。執行本分析不需要機場滑行道的地圖。圖2顯示了由處理器26執行的示範過程80的流程圖。首先，在塊84和86，分別基於本機20狀態和類型數據和其它運載器22的狀態和類型數據，在本機20和本機20的閾值距離內的每個其他運載器22周圍限定保護「框」區域(即，緩衝區)。框的尺寸和取向與相對運載器的動能(即速度的平方以動能為函數的所需制動距離)及每個的航跡角成比例地變化。若本機20的框和任何其它運載器22的框重疊，如在決定塊92所確定，則存在潛在的碰撞且產生警報並輸出至機組人員，見塊94。在一個實施例中，處理器26利用本機和交通目標的物理尺寸信息來產生緩衝區。本機的尺寸信息(例如，翼展和長度)由正在安裝的系統獲取，因為該系統「知道」它所安裝於的飛行器的類型。通過檢驗由目標運載器傳輸的「類型」參數，從收到的ADS-B數據中獲取交通目標的尺寸信息。這提供了在「地面運載器、小型飛行器、中型飛行器、大型飛行器」意義上的尺寸的粗糙知識。在一個實施例中，地面運載器的ADS-B的數據包含「運載器尺寸」參數，該參數用於更精確地確定保護框(緩衝區)的尺度。可替換地，更精確的尺寸信息通過採用「S模式」的代碼編號獲取，該代碼編號由每個飛行器在ADS-B上傳輸。S模式代碼編號對於單獨的飛行器而言是獨特的。處理器26通過將S模式代碼編號與根據S模式代碼標號的所有註冊飛行器的資料庫進行對比以獲得飛行器類型來確定目標飛行器的物理尺度。該資料庫存儲在存儲器34中。 在一個實施例中，框(緩衝區)的尺寸具有基於運載器類型信息的固定寬度尺度。長度尺度具有基於運載器類型信息的基礎最小值。長度尺度的向前尺度(L)根據運載器的速度而變化。下面是示例等式L = Ki*速度2+K2*速度+K3.圖3-1闡述了由包含在本機飛行器104內的處理器基於本機飛行器104和其它鄰近的運載器106、108的信息產生的邊界框120、122、124。在本例中，邊界框122、124沒有與同本機飛行器104相關的邊界框120重疊。因此，沒有警報產生。圖3-2闡述了飛行器場區域的平面圖100，其顯示了在滑行道B上的由飛行器圖標104-1標識的本機飛行器104。在平面圖100上還描述的有其他運載器106、108的其他圖標106-1、108-1。與運載器(飛行器)106相關聯的圖標106顯示飛行器106正在滑行道A上滑行，其與目前由本機飛行器104佔據的滑行道B相交。由第二圖標108-1表示的第二運載器(飛行器)108正在離開機場的登機門區域。圖4-1闡述了當飛行器106具有更大的速度和從而具有比圖3-1、3_2描述的情形更大的、確定的邊界框122-1的向前尺度時的情形。因此，存在警報碰撞條件，因為邊界框122-1與本機飛行器104的邊界框120相重疊。如圖4-2所示，由於框122-1與框120重疊，因此圖標106_1從所有其它顯示的圖標中獨特地描繪出來以傳達碰撞條件是可能的。在圖標106-1被獨特地描繪的同時，還可以顯示從圖標106-1前端延伸的線。在一個實施例中，不同的算法用於限定不同尺寸的邊界框。不同尺寸的邊界框的相交將引發不同類型的報警條件(例如，注意、警告)。雖然已經對本發明的優選實施例進行了闡述和描繪，如上所述，但在不背離本發明的精神和範圍的情況下可以進行許多改變。例如，本發明執行的功能在機場的某些區域被禁用，例如跑道和登機門區域，以減少滋擾警告。
權利要求
1.一種當主機運載器在地面時由主機運載器上的系統執行的方法，其包括 接收有關在地面上操作的一個或多個其它運載器的信息； 接收有關主機運載器的信息； 基於接收的有關在地面上操作的一個或多個其它運載器的信息確定在每一個在地面上操作的其它運載器周圍的一個或多個保護區； 基於接收的主機運載器的信息確定在主機運載器周圍的第一保護區； 如果在每個其它運載器周圍的任何保護區佔據與在主機運載器周圍的第一保護區相同的地理區域的至少部分，則產生警報；以及輸出警報， 其中接收的信息包括狀態和運載器類型信息。
2.根據權利要求I所述的方法，其中狀態信息包括位置、地速、和方向信息，其中方向信息包括航向和軌跡信息，其中其它在地面上操作的運載器包括飛行器和地面運載器且類型信息包括尺寸信息。
3.根據權利要求I所述的方法，其中保護區為地理框，其中地理框包括基於尺寸信息的寬度尺度，基於尺寸信息的基礎長度尺度和基於地速的長度尺度的可變分量。
4.根據權利要求2所述的方法，其中接收有關在地面上操作的一個或多個其它運載器的信息包括通過無線數據通信系統直接從在地面上操作的一個或多個其它運載器接收該信息或從靜止的地基系統接收該信息。
5.根據權利要求I所述的方法，進一步包括 基於收到的主機運載器信息確定在主機運載器周圍的第二保護區，第二保護區包括與第一保護區的可比較的尺度相比要小的至少一個尺度； 如果在每個其它運載器周圍的任何保護區佔據與第二保護區相同的地理區域的至少部分，則產生警報，以及輸出警報。
6.一個主機運載器上的系統(20),其包括 接收器(32)，其配置為接收有關在地面上的一個或多個其他運載器的信息； 存儲器(34)，其配置為存儲有關主機運載器的信息； 一個或多個傳感器(38)，其配置為確定有關主機運載器的信息； 輸出設備(30);和 與接收器、存儲器、一個或多個傳感器和輸出設備信號通信的處理器(26)，該處理器包括 第一組件，其配置為基於接收的有關一個或多個其他運載器的信息確定在每個其它運載器周圍的一個或多個保護區； 第二組件，其配置為基於存儲的有關主機運載器的信息和傳感器信息確定在主機運載器周圍的第一保護區； 第三組件，其配置為如果在每個其它運載器周圍的任何保護區佔據與第一保護區相同的地理區域的至少部分，則產生警報；以及 第四組件，其配置為通過輸出設備輸出警報。
7.根據權利要求6所述的系統，其中，接收的信息包括狀態和運載器類型信息，其中狀態信息包括位置、地速和方向信息，其中方向信息包括航向和軌跡信息，其中在地面上操作的其它運載器之一包括飛行器和地面運載器，且類型信息包括尺寸信息。
8.根據權利要求6所述的系統，其中，保護區為地理框，其中地理框包括基於尺寸信息的寬度尺度，基於尺寸信息的基礎長度尺度和基於地速的長度尺度的可變分量。
9.根據權利要求7所述的系統，其中接收器進一步包括無線數據通信系統，該系統配置為直接從一個或多個其它運載器接收信息，其中，無線數據通信系統進一步配置為從靜止的地基系統接收信息。
10.根據權利要求6所述的系統，其中處理器進一步包括 第五組件，其配置為基於接收的主機運載器信息確定在主機運載器周圍的第二保護區，第二保護區包括與第一保護區的可比較的尺度相比要小的至少一個尺度， 其中，如果在每個其它運載器周圍的任何保護區佔據與第二保護區相同的地理區域的至少部分，則第三組件產生第二警報，並且 其中第四組件輸出該警報。
全文摘要
本發明涉及機場滑行道碰撞報警系統。一種用於如果存在滑行碰撞條件則向機組人員報警的系統和方法。主機運載器(20)上的示範系統(18)基於接收的有關其它運載器的信息確定在地面上的其它運載器周圍的一個或多個的第一保護區，基於存儲的有關主機運載器的信息和傳感器信息確定在主機運載器周圍的第二保護區，且如果任何第一保護區佔據與第二保護區相同的地理區域的至少部分，則產生警報。該接收的信息包括位置、地速、運載器類型信息和航向或軌跡信息。保護區包括基於運載器尺寸信息的寬度尺度、基於尺寸信息的基礎長度尺度，和基於地速的長度尺度的可變分量。
文檔編號G08G5/04GK102629423SQ20121008250
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月7日 優先權日2011年2月7日
發明者J·H·格拉弗, K·J·康納 申請人:霍尼韋爾國際公司