專利名稱：機(jī)場滑行道碰撞報警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)場滑行道碰撞報警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在夜間、低能見度條件下或在不受控的機(jī)場(即，沒有主動交通管制設(shè)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?？拷渌w行器和地面運(yùn)載器滑行，從而用于交通防撞系統(tǒng)(TCAS)或用于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(dǎo)致高的無用警報率。廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)系統(tǒng)的出現(xiàn)使得設(shè)計可以提供對潛在的碰撞的有用警報的系統(tǒng)成為可能，通過廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)，飛行器和地面運(yùn)載器傳輸了它們自己的狀態(tài)數(shù)據(jù)(標(biāo)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(yùn)載器的狀態(tài)數(shù)據(jù)。特別是，從基于衛(wèi)星的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)獲得的位置數(shù)據(jù)(緯度，經(jīng)度)在ADS-B的數(shù)據(jù)鏈路上的可用性允許對飛行器或運(yùn)載器的將來位置的預(yù)測達(dá)到明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的TCAS的系統(tǒng)可獲得的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于如果存在滑行碰撞條件時向機(jī)組人員報警的系統(tǒng)和方法。在主機(jī)運(yùn)載器上的示范系統(tǒng)包括接收有關(guān)地面上一個或多個其它運(yùn)載器的信息的接收器、存儲有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息的存儲器、確定有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息的一個或多個傳感器，以及輸出設(shè)備。該系統(tǒng)還包括處理器，其基于接收的有關(guān)一個或多個其它運(yùn)載器的信息確定在每個其它運(yùn)載器周圍的一個或多個第一保護(hù)區(qū)，基于存儲的有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息和傳感器信息確定在主機(jī)運(yùn)載器周圍的第二保護(hù)區(qū)，并且，如果任何第一保護(hù)區(qū)占據(jù)了與第二保護(hù)區(qū)相同的地理區(qū)域的至少部分，則產(chǎn)生警報。生成的警報通過輸出設(shè)備輸出。在本發(fā)明的一個方面，接收的信息包括狀態(tài)和運(yùn)載器類型的信息。狀態(tài)信息包括位置、地速和航向或軌跡之一的信息。其它運(yùn)載器和主機(jī)運(yùn)載器之一是飛行器且該類型的信息包括尺寸信息。在本發(fā)明的另一個方面，保護(hù)區(qū)包括基于運(yùn)載器尺寸信息的寬度尺度、基于尺寸信息的基礎(chǔ)長度尺度，和基于地速的長度尺度的可變分量。


本發(fā)明的優(yōu)選和可替換實施例下面參考下面的附圖進(jìn)行詳細(xì)的描述圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例形成的示范系統(tǒng)的框圖；圖2是由圖I所示的系統(tǒng)執(zhí)行的示范過程的流程圖；圖3-1是對于非碰撞條件由圖I的系統(tǒng)執(zhí)行的分析的概念3-2是基于如圖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是對于碰撞條件由圖I的系統(tǒng)執(zhí)行的分析的概念圖4-2是基于如圖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顯示了位于飛行器或地面運(yùn)載器(本機(jī)20)上的示范運(yùn)載器碰撞警報系統(tǒng)18，其用于如果本機(jī)20和任何其他運(yùn)載器22的基于地面的軌跡可能導(dǎo)致碰撞時，提供警告和/或注意警報。系統(tǒng)18包括處理器26、一個或多個數(shù)據(jù)源38 (例如，全球定位系統(tǒng)(GPS))、顯示器/用戶接口設(shè)備30、通信系統(tǒng)32、存儲器34以及一個或多個輸出設(shè)備40。處理器26通過通信系統(tǒng)32 (即，轉(zhuǎn)發(fā)器)在數(shù)據(jù)通道上發(fā)送和接收狀態(tài)信息。利用本機(jī)信息(來自GPS或其他系統(tǒng))和目標(biāo)(其他)運(yùn)載器狀態(tài)(如位置，速度，加速度，航跡角和/或離開其他運(yùn)載器22或地基系統(tǒng)24的航向)和運(yùn)載器類型信息，處理器26計算圍繞本機(jī)20和目標(biāo)運(yùn)載器22中的每個的二維緩沖區(qū)(框)。當(dāng)區(qū)相交時，處理器26輸出警報至(多個)輸出設(shè)備40。 交通的情況顯示在顯示器/用戶接口設(shè)備30上提供，且交通狀態(tài)(即碰撞的可能)被描繪和/或通過輸出設(shè)備(例如，耳機(jī)，揚(yáng)聲器，觸覺設(shè)備)40提供聽覺的警報消息給機(jī)組人員。本發(fā)明利用接收自其他飛行器或運(yùn)載器22的ADS-B狀態(tài)數(shù)據(jù)和/或從地面裝置(地基系統(tǒng)24)轉(zhuǎn)播的狀態(tài)信息、本機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)、類型信息，以及一個或多個算法，以產(chǎn)生該區(qū)并提供對在不是跑道環(huán)境的部分的機(jī)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(zhuǎn)播狀態(tài)數(shù)據(jù)包括報告式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-R)的數(shù)據(jù)或源自地面雷達(dá)的數(shù)據(jù)和來自單獨的地面裝置的廣播(即，交通信息服務(wù)廣播(TIS-B))。該一個或多個的算法在檢測到?jīng)_突的情況時給機(jī)組人員提供潛在的沖突交通的顯示。報警算法設(shè)計成將無用警報率保持為可以接收的低。本發(fā)明利用來自本機(jī)20和其它運(yùn)載器22的位置、速度和航跡角(或航向，若速度低于閾值)數(shù)據(jù)來預(yù)測本機(jī)20和其它運(yùn)載器22的未來相對位置。執(zhí)行本分析不需要機(jī)場滑行道的地圖。圖2顯示了由處理器26執(zhí)行的示范過程80的流程圖。首先，在塊84和86，分別基于本機(jī)20狀態(tài)和類型數(shù)據(jù)和其它運(yùn)載器22的狀態(tài)和類型數(shù)據(jù)，在本機(jī)20和本機(jī)20的閾值距離內(nèi)的每個其他運(yùn)載器22周圍限定保護(hù)“框”區(qū)域(即，緩沖區(qū))。框的尺寸和取向與相對運(yùn)載器的動能(即速度的平方以動能為函數(shù)的所需制動距離)及每個的航跡角成比例地變化。若本機(jī)20的框和任何其它運(yùn)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(chǎn)生警報并輸出至機(jī)組人員，見塊94。在一個實施例中，處理器26利用本機(jī)和交通目標(biāo)的物理尺寸信息來產(chǎn)生緩沖區(qū)。本機(jī)的尺寸信息(例如，翼展和長度)由正在安裝的系統(tǒng)獲取，因為該系統(tǒng)“知道”它所安裝于的飛行器的類型。通過檢驗由目標(biāo)運(yùn)載器傳輸?shù)摹邦愋汀眳?shù)，從收到的ADS-B數(shù)據(jù)中獲取交通目標(biāo)的尺寸信息。這提供了在“地面運(yùn)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(yùn)載器的ADS-B的數(shù)據(jù)包含“運(yùn)載器尺寸”參數(shù)，該參數(shù)用于更精確地確定保護(hù)框(緩沖區(qū))的尺度?？商鎿Q地，更精確的尺寸信息通過采用“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模式代碼編號對于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(jù)S模式代碼標(biāo)號的所有注冊飛行器的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比以獲得飛行器類型來確定目標(biāo)飛行器的物理尺度。該數(shù)據(jù)庫存儲在存儲器34中。 在一個實施例中，框(緩沖區(qū))的尺寸具有基于運(yùn)載器類型信息的固定寬度尺度。長度尺度具有基于運(yùn)載器類型信息的基礎(chǔ)最小值。長度尺度的向前尺度(L)根據(jù)運(yùn)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(jī)飛行器104內(nèi)的處理器基于本機(jī)飛行器104和其它鄰近的運(yùn)載器106、108的信息產(chǎn)生的邊界框120、122、124。在本例中，邊界框122、124沒有與同本機(jī)飛行器104相關(guān)的邊界框120重疊。因此，沒有警報產(chǎn)生。圖3-2闡述了飛行器場區(qū)域的平面圖100，其顯示了在滑行道B上的由飛行器圖標(biāo)104-1標(biāo)識的本機(jī)飛行器104。在平面圖100上還描述的有其他運(yùn)載器106、108的其他圖標(biāo)106-1、108-1。與運(yùn)載器(飛行器)106相關(guān)聯(lián)的圖標(biāo)106顯示飛行器106正在滑行道A上滑行，其與目前由本機(jī)飛行器104占據(jù)的滑行道B相交。由第二圖標(biāo)108-1表示的第二運(yùn)載器(飛行器)108正在離開機(jī)場的登機(jī)門區(qū)域。圖4-1闡述了當(dāng)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(jī)飛行器104的邊界框120相重疊。如圖4-2所示，由于框122-1與框120重疊，因此圖標(biāo)106_1從所有其它顯示的圖標(biāo)中獨特地描繪出來以傳達(dá)碰撞條件是可能的。在圖標(biāo)106-1被獨特地描繪的同時，還可以顯示從圖標(biāo)106-1前端延伸的線。在一個實施例中，不同的算法用于限定不同尺寸的邊界框。不同尺寸的邊界框的相交將引發(fā)不同類型的報警條件(例如，注意、警告)。雖然已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了闡述和描繪，如上所述，但在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行許多改變。例如，本發(fā)明執(zhí)行的功能在機(jī)場的某些區(qū)域被禁用，例如跑道和登機(jī)門區(qū)域，以減少滋擾警告。
權(quán)利要求
1.一種當(dāng)主機(jī)運(yùn)載器在地面時由主機(jī)運(yùn)載器上的系統(tǒng)執(zhí)行的方法，其包括 接收有關(guān)在地面上操作的一個或多個其它運(yùn)載器的信息； 接收有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息； 基于接收的有關(guān)在地面上操作的一個或多個其它運(yùn)載器的信息確定在每一個在地面上操作的其它運(yùn)載器周圍的一個或多個保護(hù)區(qū)； 基于接收的主機(jī)運(yùn)載器的信息確定在主機(jī)運(yùn)載器周圍的第一保護(hù)區(qū)； 如果在每個其它運(yùn)載器周圍的任何保護(hù)區(qū)占據(jù)與在主機(jī)運(yùn)載器周圍的第一保護(hù)區(qū)相同的地理區(qū)域的至少部分，則產(chǎn)生警報；以及輸出警報， 其中接收的信息包括狀態(tài)和運(yùn)載器類型信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中狀態(tài)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(yùn)載器包括飛行器和地面運(yùn)載器且類型信息包括尺寸信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中保護(hù)區(qū)為地理框，其中地理框包括基于尺寸信息的寬度尺度，基于尺寸信息的基礎(chǔ)長度尺度和基于地速的長度尺度的可變分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中接收有關(guān)在地面上操作的一個或多個其它運(yùn)載器的信息包括通過無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)直接從在地面上操作的一個或多個其它運(yùn)載器接收該信息或從靜止的地基系統(tǒng)接收該信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括 基于收到的主機(jī)運(yùn)載器信息確定在主機(jī)運(yùn)載器周圍的第二保護(hù)區(qū)，第二保護(hù)區(qū)包括與第一保護(hù)區(qū)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(yùn)載器周圍的任何保護(hù)區(qū)占據(jù)與第二保護(hù)區(qū)相同的地理區(qū)域的至少部分，則產(chǎn)生警報，以及輸出警報。
6.一個主機(jī)運(yùn)載器上的系統(tǒng)(20),其包括 接收器(32)，其配置為接收有關(guān)在地面上的一個或多個其他運(yùn)載器的信息； 存儲器(34)，其配置為存儲有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息； 一個或多個傳感器(38)，其配置為確定有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息； 輸出設(shè)備(30);和 與接收器、存儲器、一個或多個傳感器和輸出設(shè)備信號通信的處理器(26)，該處理器包括 第一組件，其配置為基于接收的有關(guān)一個或多個其他運(yùn)載器的信息確定在每個其它運(yùn)載器周圍的一個或多個保護(hù)區(qū)； 第二組件，其配置為基于存儲的有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息和傳感器信息確定在主機(jī)運(yùn)載器周圍的第一保護(hù)區(qū)； 第三組件，其配置為如果在每個其它運(yùn)載器周圍的任何保護(hù)區(qū)占據(jù)與第一保護(hù)區(qū)相同的地理區(qū)域的至少部分，則產(chǎn)生警報；以及 第四組件，其配置為通過輸出設(shè)備輸出警報。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，接收的信息包括狀態(tài)和運(yùn)載器類型信息，其中狀態(tài)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(yùn)載器之一包括飛行器和地面運(yùn)載器，且類型信息包括尺寸信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，保護(hù)區(qū)為地理框，其中地理框包括基于尺寸信息的寬度尺度，基于尺寸信息的基礎(chǔ)長度尺度和基于地速的長度尺度的可變分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中接收器進(jìn)一步包括無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置為直接從一個或多個其它運(yùn)載器接收信息，其中，無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進(jìn)一步配置為從靜止的地基系統(tǒng)接收信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中處理器進(jìn)一步包括 第五組件，其配置為基于接收的主機(jī)運(yùn)載器信息確定在主機(jī)運(yùn)載器周圍的第二保護(hù)區(qū)，第二保護(hù)區(qū)包括與第一保護(hù)區(qū)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(yùn)載器周圍的任何保護(hù)區(qū)占據(jù)與第二保護(hù)區(qū)相同的地理區(qū)域的至少部分，則第三組件產(chǎn)生第二警報，并且 其中第四組件輸出該警報。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)場滑行道碰撞報警系統(tǒng)。一種用于如果存在滑行碰撞條件則向機(jī)組人員報警的系統(tǒng)和方法。主機(jī)運(yùn)載器(20)上的示范系統(tǒng)(18)基于接收的有關(guān)其它運(yùn)載器的信息確定在地面上的其它運(yùn)載器周圍的一個或多個的第一保護(hù)區(qū)，基于存儲的有關(guān)主機(jī)運(yùn)載器的信息和傳感器信息確定在主機(jī)運(yùn)載器周圍的第二保護(hù)區(qū)，且如果任何第一保護(hù)區(qū)占據(jù)與第二保護(hù)區(qū)相同的地理區(qū)域的至少部分，則產(chǎn)生警報。該接收的信息包括位置、地速、運(yùn)載器類型信息和航向或軌跡信息。保護(hù)區(qū)包括基于運(yùn)載器尺寸信息的寬度尺度、基于尺寸信息的基礎(chǔ)長度尺度，和基于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(yōu)先權(quán)日2011年2月7日
發(fā)明者J·H·格拉弗, K·J·康納 申請人:霍尼韋爾國際公司