探测机场设施碰撞的方法及用于实现该方法的设备与流程

本发明涉及一种探测机场设施碰撞的方法以及用于实现该方法的设备。

背景技术：

为达到其在机场上的停机点，飞机在滑行道上行进并在接近机场设施处达到停止。在停机点处，多台技术车辆在飞机周围运动。

考虑到地面上可移动的飞机的显著的数量(技术车辆和飞机)和机场设施的接近，有必要实施防止一架飞机与另一架飞机、一台技术车辆或机场设施的一部分间的碰撞的解决方案。

根据例如文件US-7，903，023中描述的第一实施例，飞机包括至少一个用于探测碰撞的机上设备。该机上设备包括布置于机身上的多个连续毫米波雷达和用于处理和分析由雷达或多个雷达产生的数据的系统。

由于雷达和用于处理和分析数据的系统的运行相当复杂并因此在安装和使用方面较昂贵，第一实施例并不完全令人满意。

根据第二实施例，飞机包括用于探测碰撞的包括多个相机的机上设备和用于分析来源于相机的图像的系统。由于该设备当气候状况不佳或在夜间不运转，该第二实施例不完全令人满意。

作为这些机上设备的补充，机场空中交通控制站包括：称作主雷达的第一雷达，该雷达使在控制屏察看处于机场监视区的飞行中的飞机成为可能；称作辅助雷达的第二雷达，该雷达使用每架飞机上的应答器的信号改进每架飞行中的和地面上的飞机定位的精度。

因此，每架飞机以与标识号相关联的点的形式表示在控制屏上。当调度员在控制屏上探测到风险情况时，他通知有关飞机的飞行员。

由于调度员无法基于出现在他的控制屏上的点确定飞机的模型(没有这项信息，碰撞的风险难以特征化)，这一探测碰撞的方法不完全令人满意。

技术实现要素：

本发明的目标是改进现有技术的缺点。

为了实现这一目标，本发明的主题涉及一种探测在机场设施周围运行的至少一个装备的可移动对象与在定位于机场设施的参考系中位置已知的障碍物之间的碰撞。

本发明的特征在于它包括以下步骤：

确定装备的可移动对象在定位于机场设施的参考系中的实时位置，

读取包含在至少一个标记中的至少一项信息，该标记固定到装备的可移动对象上并位于部署在至少一个机场设施区域上的读取器的网络中的至少一个读取器的读取区域中，

基于读取的包含在标记中的至少一项信息确定装备的可移动对象的轮廓线，

定位在定位于机场设施的参考系中确定的轮廓线，

计算装备的可移动对象的轮廓线和障碍物之间距离，

如果计算的距离小于给定的阈值，触发警报。

本发明的方法将允许轮廓与每个装备的可移动对象相联系，给予对碰撞的风险的更好的估计。

优选地，轮廓线是一个圆，装备的可移动目标内接于该圆，在固定到装备的可移动对象的单一标记中读取的各项信息使确定所述圆的半径成为可能。

有利地，本方法包括以下步骤：

确定固定到装备的可移动对象的至少两个标记在定位于机场设施的参考系中的实时位置，

读取包含在固定到装备的可移动对象的每个标记中的各项信息以便确定每个标记在定位于装备的可移动对象的参考系中的位置，

确定装备的可移动对象的取向和实际轮廓线。

根据第一变体，确定装备的可移动对象的实时位置的步骤在于：

确定每一时刻固定到位于每个读取器的读取区域中的装备的可移动对象的标记的列表，

确定有关每个标记在各读取器的读取区域中的进入和退出的各项标记时间的信息，

通过三角测量确定每个标记相对于读取器的位置，

通过参考系的改变确定每个标记在定位于机场设施的参考系中的位置，每个读取器在定位于机场设施的参考系中的位置是已知的。根据第二变体，确定装备的可移动对象的实时位置的步骤在于：

确定有关固定到装备的可移动对象的每个标记在可移动读取器的读取区域中的进入和退出的各项标记时间的信息，

确定可移动读取器在定位于机场设施的参考系中的实时位置，

确定标记相对可移动读取器的位置，

通过参考系的改变，确定每个标记在定位于机场设施的参考系中的位置。

根据第三变体，确定装备的可移动对象的实时位置的步骤在于：

确定固定到装备的可移动对象的每个标记在定位于装备的可移动对象的参考系中的位置，

确定固定到位于读取器的读取区域中的装备的可移动对象的标记的列表，

通过三角测量确定每个标记相对于读取器的位置，

通过参考系的改变，确定每个标记在定位于机场设施的参考系中的位置，读取器在定位于机场设施的参考系中的位置是已知的。

本发明的主题还涉及用于探测围绕机场设施运行的装备的可移动对象与至少一个在定位于机场设施的参考系中的位置已知的障碍物之间的碰撞的设备。

用于探测碰撞的设备的特征在于它包括：

固定到装备的可移动对象的至少一个标记，该标记包括至少一个标记标识号，

部署在至少一个机场设施区域上的读取器网络，每个读取器具有读取区域并配置成至少自动收集其读取区域内的每个标记的标记标识号，

信息处理单元，包括软件，配置成用于：

确定装备的可移动对象在定位于机场设施的参考系中的实时位置，

确定装备的可移动对象的至少一条轮廓线，

计算装备的可移动对象的轮廓线与障碍物之间的距离，

如果计算出的距离小于规定的阈值，触发警报。

在飞机的情况中，固定到装备的飞机的每个标记被配置成独立于飞机的电力供应运行。

优选地，装备的飞机包括互相远离的至少两个标记，标记被固定到装备的飞机上且它们在定位于装备的飞机的参考系中的位置是已知的。

有利地，装备的飞机包括处于装备的飞机的机翼和机身的每个端部的标记。

根据另一特征，该设备包括第一数据库，该第一数据库记录每个装备的可移动对象，并对于每个装备的可移动对象，都将使该装备的可移动对象有关的标识号与固定到该装备的可移动对象的标记的标记标识号相关联。

根据另一特征，该设备包括第二数据库，该第二数据库记录机场设施的障碍物和每个障碍物的轮廓线及其在定位于机场设施的参考系中的位置。

根据另一特征，该设备包括第三数据库，对于每个读取器，该第三数据库记录读取器在定位于机场设施的参考系中的位置和读取器的读取半径。

根据另一特征，该设备包括用于确定实时位置的系统，该系统配置成用于确定每个标记在定位于机场设施的参考系中的位置。

优选地，该设备包括与用于确定可移动读取器在定位于机场设施的参考系中的实时位置的装置关联的可移动读取器。

附图说明

本发明的以下描述将公开本发明的其他特征和优点，这些描述仅通过举例的方式参考附图给出，其中：

图1是机场的俯视图，示出本发明的实施例，

图2是用于探测障碍物的设备的示意图，示出本发明的实施例，

图3A是飞机上方看的视图，示出本发明的第一实施例，

图3B是从飞机上方看的视图，示出本发明的第二实施例，

图3C是飞机上方看的视图，示出本发明的第三实施例，

图4是从在机场设施上运动的飞机上方看的视图，示出依据本发明的用于探测碰撞的设备的第一变体。

图5是从固定的飞机和可移动读取器的上方看的视图，示出依据本发明的用于探测碰撞的设备的第二变体，

图6是从在停机区处于停止的飞机的上方看的视图，示出依据本发明的用于探测碰撞的设备的第三变体。

具体实施方式

根据图1所示的一个实施例，机场设施10包括：至少一个航站楼12，至少一条着陆和/或起飞跑道14，连接每条着陆和/或起飞跑道14到至少一个停机区18的至少一条滑行道16。

航站楼12包括一组建筑物和诸如例如登机桥的附接到建筑物的可移动部分。

停机区18包括对应于飞机停机位置的至少一个停机区20。一般情况下，停机区18包括多个停机点20。

机场设施10包括飞机的一组障碍物，诸如例如建筑物、附接到建筑物的可移动部分、滑行道的路缘或着陆和/或起飞跑道的路缘、其它飞机。

在运行期间，飞机A至F在地面上相对机场设施10的各部分运动或处于停止。通过举例的方式表示在着陆和/或起飞跑道着陆的第一飞机A、在滑行道16滑行的第二飞机B和在停机区18处于停止的飞机C至F。每架飞机A至F通过诸如飞机序列号或航班号的包含至少一项信息的飞机登记标记标识。

除飞机A至F以外，诸如车辆24的其它可移动对象在地面行进。例如，车辆24为燃料供应车。

在与机场装置10相关联的参考系26中，任何可移动对象(飞机A至F或车辆24)占有给定的位置，具有给定的方向和给定的速度。在可移动对象静止的情况中，该位置和取向固定而该速度为零。在可移动对象在地面运动的情况中，该速度不为零并可变化，并且飞机的位置和取向根据飞机遵循的路线而变化。

机场设施10包括用于探测碰撞的设备27。

用于探测碰撞的设备27包括安装在飞机内或飞机上的至少一个标记30，飞机从而称作装备的飞机22，标记30在定位于装备的飞机22的参考系33中的位置已知。

根据图3A示出的第一实施例，装备的飞机22包括在定位于飞机的参考系33中位置已知的单一标记30a。

根据图3B示出的第二实施例，装备的飞机22包括固定到装备的飞机22并相互远离的两个标记30a和30b。标记30a和30b被固定且它们在定位于飞机的参考系33中的位置已知，这两个标记使确定装备的飞机22的取向成为可能。举例来说，第一标记30a位于装备的飞机22的头部的平面处，而第二标记30b位于装备的飞机22的尾部的平面处。

有利地，装备的飞机22包括位于每个机身的端部和机翼的端部处的标记30a-30e，以便能够更快地确定装备的飞机22的轮廓线。

根据图3C中示出的第三实施例，装备的飞机22包括五个标记30a至30e，第一标记30a被置于装备的飞机22下部，位于装备的飞机22的机身和机翼的交点处，第二标记30b被置于第一机翼的端部，第三标记30c被置于第二机翼的端部，第四标记30d被置于装备的飞机22的头部的平面处，第五标记30e被置于装备的飞机22的尾部的平面处。

每个标记30通过任何固定手段安装到装备的飞机22的机身上。或者，每个标记30被安装在装备的飞机22的结构中并从装备的飞机22的外部不可见。

优选地，其他可移动对象，诸如车辆24，可以与装备的飞机22相同的方式装备，并包括至少一个标记30(见图6中显示的标记30v)。

每个标记30包括特定的且不同于所有其他标记30的至少一个标记标识号。优选地，标记标识号包括一项有关飞机定位标记的信息。

优选地，每个标记30是被动的。如果标记30凭借由读取器提供给它的能量运转，则称它为被动的。作为变体，就装备的飞机22而言，每个标记30包括其自身的能量源并以自主的方式运转。

根据第一实施例，每个标记30都是RFID芯片。RFID芯片包括天线和包含至少一项信息尤其是标记标识号的电子芯片。当RFID芯片处于位于读取器周围的读取区时，包含在电子芯片中的该项信息以自动的方式被传递至读取器。

根据另一实施例，每个标记30都是NFC型芯片。相对RFID芯片，NFC芯片可传递信息并同样可接收信息。

对无论何种变体，每个标记30都被配置成以独立于装备的飞机22的电力供应运转，且当其处于读取器的读取区域时，以自动的方式至少将标记标识号传递至读取器。

有利地，除标记标识号外，每个标记30包括多项有关装备的飞机22的轮廓线的信息。优选地，每个标记30包括多项有关标记30在定位于装备的飞机22的参考系33中的位置的信息。作为变体，每个标记30被配置为除前述多项信息外还包括诸如例如装备的飞机22的航空公司名称、飞机型号、动力类型或尺寸(翼展、机身宽度等)的任何其他项信息。

当装备的飞机22包括单一标记30a时，该单一标记除标记标识号外可包括标记30a在定位于装备飞机22的参考系33中的位置和装备的飞机22内接的圆31的半径。无论何种装备的飞机22，该单一标记都包含对应于装备的飞机所内接的圆31的圆心的中心。装备的飞机22的中心的位置在装备的飞机22的参考系33中已知。优选地，定位于装备的飞机22的参考系33的原点对应于装备的飞机22的中心。

根据本发明的另一特征，用于探测碰撞的设备包括标记的读取器32的网络，每个读取器32包括读取区域，使得处于读取区域中的每个标记30与读取器32通信。

有利地，如图4所示，读取器32的读取区域是具有读取半径32R和作为中心的读取器32的圆盘。

读取器32的网络部署于机场设施10的至少一个区域使得机场设施10上的每个装备的飞机22的至少一个标记30处于至少一个读取器32的读取区域中。

例如，读取器32处于滑行道的边界处、机场建筑物上、停机区18中。

有利地，读取器32的网络包括至少一个可移动读取器32m。例如，可移动读取器32m被固定至可移动车辆，诸如例如在地面运行的机场作业车辆或飞过机场设施10的无人机。

优选地，读取器32m与用于确定其在定位于机场设施10的参考系26中的实时位置的定位装置相关联。例如，读取器32m与GPS传感器或应答器相关联。

无论何种变体，每个读取器32都被配置成用于与其读取区域中的每个标记通信以便至少自动收集其读取区域中的每个标记30的标记标识号。作为变体，每个读取器32被配置成用于自动收集包含在位于其读取区域中的每个标记30中的所有各项信息。

根据本发明的另一特征，如图2所示，用于探测碰撞27的设备包括控制台34，每个标记读取器32包括配置成用于与控制台34交换信息的通讯系统36。

控制台34包括与装备的飞机22相关的至少一个第一数据库40和与机场设施10相关的至少一个第二数据库42。

对每个装备的飞机22，第一数据库40为每架装备的飞机22记录装备的飞机22的登记标记和固定到装备的飞机22的标记30的标记标识号。由此，对于图3C中显示的装备的飞机22，第一数据库40将装备的飞机22的标识号与固定到装备的飞机22的标记30a至30e的五个标记标识号相联系。

根据另一变体，对与有关标记30在定位于装备的飞机22的参考系中的位置的飞机登记标记项信息关联的每个标记标识号，第一数据库40将每个有关装备的飞机22的轮廓线的飞机登记标记项信息(诸如例如装备的飞机22内接的圆的半径)与有关装备的飞机22上的标记30的各项信息相关联。

由此，有关装备的飞机22的轮廓线的各项信息和/或有关每个标记30在定位于装备的飞机22的参考系33中的位置的各项信息包含在每个标记30或第一数据库40或两者中。

有利地，无论何种变体，第一数据库40包括有关装备的车辆24的各项信息。

第二数据库42记录机场设施10的成组障碍，且对它们中的每一个，记录其轮廓线和其在定位于机场设施10的参考系26中的位置。

优选地，控制台34包括可为第一或第二数据库40或42的第三数据库，对于网络中的读取器32中的每一个，它记录读取器32在定位于机场设施10的参考系26中的位置及其读取半径32R。

用于探测碰撞的设备还包括用于确定位于机场设施10上的每个装备的飞机22的实时位置的系统29。

优选地，用于确定实时位置的系统29被配置成用于确定每个标记30在定位于机场设施10的参考系26中的位置。

根据用于探测碰撞的设备的第一变体，用于确定实时位置的系统29包括计算装置，该计算装置用于基于每个读取器32在定位于机场设施10的参考系26中的位置、每个读取器32的读取半径、每一时刻位于每个读取器32的读取区域中的标记30的列表和有关每个标记30在每个读取器32的读取区域中的进入和退出的标记时间的各项信息确定每个标记30的实时位置。

参照图4，装备的飞机22b在机场设施10上可移动并连续占有读取器32的网络中的不同的位置，在此处示出其中的六个读取器32a-32f。举例来说，装备的飞机22b包括五个标记30a-30e。在图4中，在时刻T1装备的飞机22b以表示为22b(T1)的第一位置表示，在时刻T2以表示为22b(T2)的第二位置表示，而在时刻T3以表示为22b(T3)的第三位置表示。

每个读取器32a-32f实时并连续地识别位于其读取区域的每个标记30a-30e。此外，对每个标记30a-30e，有关在每个读取器32a-32f的读取区域中进入和退出的标记时间的各项信息记录在读取器32a-32f中。

根据用于探测碰撞的设备的第二变体，用于确定实时位置的系统29包括计算装置，该计算装置用于基于可移动读取器32m的实时位置、读取器32m的读取半径32R和有关可移动读取器32m的读取区域中的每个标记30的进入和退出的标记时间的各项信息确定每个标记30的实时位置。

参照图5，装备的飞机22c在机场设施10的停机区20处于静止，并且可移动读取器32m在定位于机场设施10的参考系26中占据不同的位置T1至T10。举例来说，装备的飞机22b包括五个标记30a-30e。当标记30a至30e之一进入可移动读取器32m的读取区域时，可移动读取器32m的位置T1至T5对应于可移动读取器32m的位置；当标记30a至30e之一退出可移动读取器32m的读取区域时，可移动读取器32m的位置T6至T10对应于可移动读取器32m的位置。

根据用于探测碰撞的设备的第三变体，用于确定实时位置的系统29包括计算装置的，该计算装置用于基于每个读取器32a-32f的已知位置、每个读取器32a-32f的读取半径32R、位于每个读取器32a-32f的读取区域中的标记30a-30e的列表和每个标记30a-30e在定位于装备的飞机22的参考系中的位置确定每个标记30a-30e的实时位置。

参照图6，装备的飞机22c在机场设施10的停机区20中处于静止，多个读取器32安装在位于停机区的机场设施10的元件上。每个读取器32在定位于机场设施10的参考系中的26中的位置已知。举例来说，飞机22c包括五个标记30a-30e，并且六个读取器32a-32f安装在位于停机区30中的机场设施10的各元件上。

每个读取器32a-32f识别位于其读取区域中的标记30a-30e。

由此，读取器32a识别其读取区域中的标记30a、30d、30c，读取器32b识别其读取区域中的30a、30c、30e，读取器32c识别其读取区域中的标记30c、30e，读取器32d识别其读取区域中的标记30b、30e，读取器32e识别其读取区域中的标记30a、30b、30d、30e，读取器32f识别其读取区域中的标记30a、30b、30d。

无论何种变体，用于确定实时位置的系统29被配置成用于实时确定每个装备的可移动对象在定位于机场设施10的参考系26中的位置并将此位置与每个可移动对象特有的标识号关联。

有利地，用于确定实时位置的系统29被配置成用于确定机场设施上的任何移动对象(诸如例如配备至少一个标记30的飞机22、未配备的飞机A至F、机场作业车辆、无人机)的实时位置，根据一个实施例，用于确定实时位置的系统29包括称作主雷达的第一雷达和/或称作辅助雷达的第二雷达，辅助雷达被配置成用于利用通过在移动对象上的诸如应答器的定位装置发出的信号。

控制台34包括用于传递警报的至少一个通信系统46。

根据第一变体，通信系统46配置成直接向有关的可移动对象和处于碰撞风险中的两个有关可移动元件传递警报。

根据第二变体，通信系统46配置成用于将警报传递至空中交通控制站48，该空中交通控制站将警报转发至有关的可移动对象和处于碰撞风险中的两个有关可移动元件。

控制台34还包括包括至少一个软件的信息处理单元38，该信息处理单元配置成用于：

确定每个可移动对象(装备的或未装备的飞机/车辆，运动的或静止的)在定位于机场设施10的参考系26中的实时位置，

至少确定装备的可移动元件22a-22f和24的轮廓线并优选地确定它们的取向，

计算两个可移动元件之间的距离和可移动对象与机场设施10的障碍物之间的距离，

如果确定的距离小于给定的阈值，触发警报。

有利地，依据本发明的用于探测碰撞的设备用于探测碰撞的方法中。探测碰撞的方法可应用于围绕机场设施10在地面上行进的任何装备的可移动对象，诸如装备的飞机22或车辆24。

每个读取器32实时并持续以自动的方式收集包含在读取器的读取区域中的不同标记30中的各项信息并将信息传递至控制台34的信息处理单元38。

同时，用于确定实时位置的系统29确定围绕机场设施10行进的每个可移动对象的位置和标识号。实时确定的这些项信息被传递至控制台34的信息处理单元38。

未配备标记的可移动元件通过任何已知的定位手段，诸如应答器或GPS传感器定位。

装备的可移动元件基于它们配备的标记或标记30的位置定位并通过利用第一、第二或第三变体中的至少一个来确定每个标记30的实时位置。

根据用于确定固定到可移动对象的标记的位置的方法的第一变体，信息处理单元38通过三角测量，利用每个读取器32的读取半径32R、每个时刻位于每个读取器32的读取区域中的标记30的列表和有关每个标记30在不同读取器32的读取区域中进入和退出的各项标记时间的信息，确定每个标记30相对于读取器32的位置。依据第二数据库42，每个读取器32在定位于机场设施10的参考系26中的位置已知，信息处理单元38通过参考系的变化确定每个标记30在定位于机场设施10的参考系26中的位置。

根据用于确定固定到可移动元件的标记的位置的方法的第二变体，信息处理单元38通过利用可移动读取器32m的读取半径32R和有关每个标记30在可移动读取器32m的读取区域中进入和退出的标记时间的各项信息，确定标记30相对至少一个可移动读取器32m的位置。可移动读取器32m在定位于机场设施10的参考系中的实时位置已知，信息处理单元38通过参考系的变化确定每个标记30在定位于机场设施10的参考系26中的位置。

根据用于确定固定在可移动对象上的标记的位置的方法的第三变体，信息处理单元38确定通过三角测量，利用每个读取器32的读取半径32R、位于每个读取器32的读取区域中的标记30的列表和标记30在与可移动对象相关的参考系33中的位置，确定每个标记30相对读取器32的位置。根据第二数据库42，每个读取器32在定位于机场设施10的参考系26中的位置已知，信息处理单元38通过参考系的改变确定每个标记30在定位于机场设施10的参考系26中的位置。

无论何种变体，对于每个装备的可移动对象22或24，得知每个标记30在定位于装备的可移动对象22或24的参考系33中的位置和每个标记30在定位于机场设施10的参考系26中的位置，信息处理单元38确定每个装备的可移动对象22或24的位置，尤其是其中心的位置。

通过用于确定标记30的位置的方法确定的装备的可移动对象22或24在定位于机场设施10的参考系26中的位置在可移动对象运动的情况下可被在应答器的辅助下确定的位置证实，或在可移动对象静止的情况下被在应答器的辅助下确定的最后得知的位置证实。得知装备的可移动对象22或24在定位于机场设施10的参考系26中的位置后，信息处理单元38确定每个装备的可移动对象22或24在定位于机场设施10的参考系26中的轮廓线。

对于未装备标记30的可移动元件，该轮廓线对应于可移动对象内接的圆Cv。

对于装备单一标记30的可移动对象，诸如图6所示的飞机22b，装备的可移动对象22b的轮廓线对应于相对于装备的可移动对象22b的中心O定心的圆31。基于包含在第一数据库40和/或标记30中的信息得知装备的可移动对象22b的中心O的位置和圆31的半径后，信息处理单元38确定圆31在定位于机场设施10的参考系26中的位置。

对于装备多个标记30的可移动对象，诸如图6所示的装备了标记30a-30e的飞机22c，可移动对象的轮廓线对应于装备的可移动对象22的实际轮廓线Cr。

基于包含在第一数据库40和/或标记30a-30e中的信息得知装备的可移动对象22c的至少两个标记30a-30e在定位于机场设施10的参考系26中的位置和这两个标记30a-30e在定位于可移动对象的参考系33中的位置后，信息处理单元38确定可移动对象22c在定位于机场设施10的参考系中的位置和取向，并继而确定轮廓线Cr在该参考系中的位置。

对于每个装备的可移动对象，信息处理单元38确定该对象位于定位于机场设施10的参考系26中的轮廓线与在定位于机场设施的参考系26中位置已知的至少一个相邻障碍物之间的距离。一般情况下，障碍物可以是机场设施10、另一架飞机或另一台车辆。

在图6中可视的飞机22c的情况中，信息处理单元38：

根据第二数据库42确定在参考系26中位置已知的建筑物54与之前确定的飞机22c的轮廓线Cr之间的距离L0，

飞机22c的轮廓线Cr与飞机22b的圆31之间的距离L1，

飞机22c的轮廓线Cr与车辆24的轮廓线Cv之间的距离L2，

最终，如果计算的距离之一小于给定的阈值，信息处理单元38触发警报。

用于探测碰撞的设备能够探测所有的飞机和车辆，以确定它们的位置，预计它们的轨迹，确定碰撞的风险并在有碰撞风险的情况下触发警报。

在接近停机点时或回推操作期间处于低速以限制事故的风险是尤为可能的。

无论何种气象条件，用于探测碰撞的设备都会运行。

此外，以高精度确定装备了至少一个标记的每个可移动对象的位置是可能的，即使装备的可移动对象未被激励。

最后，用于探测碰撞的设备可以较低的成本部署，标记和读取器具有降低的成本。