一种机坪设备定位与调度方法、系统及装置与流程

本发明属于机场机坪设备信息定位，尤其涉及一种机坪设备定位与调度方法、系统及装置。

背景技术：

1、机场机坪作为飞机的停放、起降和维护区域，承载着重要的航空运营功能。然而，目前机坪设备的定位与调度过程仍然存在诸多问题，如调度效率低下、设备冲突频发等。因此，有必要提出一种能够结合多种定位技术和保障进展信息的创新方法，以提高机坪设备管理效率。

2、中国专利（公开号cn218886438u，公开日2023.04.18)公开了一种用于机坪设备的传感装置及机坪设备管理系统。根据本公开的第一方面，提供了一种用于机坪设备的传感装置，所述传感装置设置在机坪设备上，所述传感装置包括：震动感测模块，被配置为感测所述机坪设备的震动状态；位置感测模块，被配置为感测所述机坪设备的位置；通信模块，被配置为传输所述震动感测模块感测的所述机坪设备的震动状态数据和所述位置感测模块感测的所述机坪设备的位置数据传输到位于所述传感装置之外的用于机坪设备管理的控制中心；以及供电模块，被配置为向所述位置感测模块、所述震动感测模块、以及所述通信模块供电。根据本公开的第二方面，提供了一种机坪设备管理系统，包括：传感装置，设置在机坪设备上；以及控制中心，被配置为与所述传感装置通信，其中，所述传感装置包括：震动感测模块，被配置为感测所述机坪设备的震动状态；位置感测模块，被配置为感测所述机坪设备的位置；通信模块，被配置为将所述震动感测模块感测的所述机坪设备的震动状态数据和所述位置感测模块感测的所述机坪设备的位置数据传输到所述控制中心；以及供电模块，被配置为向所述位置感测模块、所述震动感测模块、以及所述通信模块供电。

3、综上所述，现有技术中对于如何实现机场机坪设备定位和简单调度有支撑，但是实际运行中，基于卫星的gnss定位存在漂移的问题且持续运行电力消耗较大，电池供电无法满足长时间高频次超长待机的要求，而基于ibeacon的蓝牙定位或者wifi定位存在精度不稳定的情况，无法用于机场运行中对于航空器碰撞风险检测要求。当前对于海量机坪设施的低成本高精度设备定位与管理、综合任务分配等方面存在空白，机坪运营效率较低和安全性风险频发。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种机坪设备定位与调度方法、系统及装置。

2、所述技术方案如下：一种机坪设备定位与调度方法，包括以下步骤：

3、s1，设备定位技术融合：通过融合gps/北斗室外定位、uwb定位、ibeacon定位，实现对机坪上设备的精确定位，并输出需定位目标类型与目标的基础位置信息；

4、s2，监控视频定位：利用机位/航站楼内部工作区域已有的监控摄像机或建设低延迟摄像机，在边缘计算前端中进行视频处理，通过匹配视频中预先校准的位置，结合设备定位/蓝牙唤醒技术，实现基于计算机视觉的连续定位，完成对目标范围内设备位置的高精度高频持续跟踪；

5、s3，保障进展信息记录：记录从航班保障业务系统中获取的航班任务、保障任务类型、所需的保障资源及使用时间，保障人员的数据信息；通过与设备定位信息的关联，实现对航班保障时段内和航班保障之前的设备位置和保障资源使用记录的综合管理；

6、s4，资源使用评估和机坪设备移动任务生成：根据航班信息和保障任务计划以及周边可用的保障资源位置，自动化生成保障资源，对于距离超过设定阈值且对保障任务存在潜在影响的设备，航班保障业务系统提前生成对应的设备移动任务，并提醒进行设备设施搬移；

7、s5，设备调度执行：根据得到的设备调度方案和机坪设备移动任务，航班保障业务系统向保障人员的移动终端发送任务地图指令；

8、s6，设备冲突检测：持续检测机坪设备位置与保障关联状态，如果出现机坪设备的意外移动导致后续保障任务出现资源紧张或者超范围的情况，航班保障业务系统及时发出警报并提供相应的调整处理方案。

9、在步骤s2中，监控视频定位，包括：

10、（1）视频内容分类识别，通过输出需要定位目标类型与基础位置信息，确认该目标已经进入定位区域，结合已有自身图像和现场监控视频在边缘计算节点应用基于深度学习的目标检测算法，获取需定位目标；

11、（2）基于目标检测的单目视频测距与定位，对于相机成像内容构建像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系、世界坐标系之间相互转换，根据前期相机标定，针对相机畸变进行校准，实现距离测量并确定相应设备位置坐标；

12、（3）采用光流法对目标追踪，检测目标运动速度，如果超过阈值，则重新进行目标检测、测距与定位。

13、在步骤（3）中，采用光流法对目标追踪，检测目标运动速度，包括：

14、（a）将目标测距距离和预估初始目标运动速度代入公式（1）-公式（4），预估初始目标运动速度取值范围根据目标本身特性确定，获得目标的初始移动位置；

15、（b）将计算出的初始移动位置和测量出的初始速度变化值代入公式（5）-公式（6），获得第一目标测距距离和第一目标运动速度；

16、（c）将第一目标测距距离和第一目标运动速度代入公式（7）-公式（11），计算得出目标的第一移动位置以及第一速度变化值；

17、（d）将计算出的第一移动位置和第一速度变化值代入方程式（12）-公式（13），获得最终目标测距距离和最终目标运动速度；

18、（e）判断最终目标测距距离和目标测距距离的差值是否满足阈值以及最终目标运动速度和第一目标运动速度的差值是否满足，若两者同时满足则计算结束，否则用最终目标运动速度和最终目标测距距离代替第一目标运动速度和第一目标测距距离，重复步骤（c）和步骤（d），直到循环次后与目标测距距离的差值满足以及和的差值满足，此时、和最接近目标追踪和定位的精度，计算结束。

19、在步骤（a）中，获得目标的初始移动位置，包括：

20、定位区域中目标的移动位置常数，表达式为：

21、；

22、式中，为移动位置常数，为目标加减速率，为目标无外界因素影响下的理想运动速度，为定位区域的允许移动速率，的表达式为：

23、；

24、式中，为目标测试中的移动速率，为目标移动中移动轨迹的速率系数；

25、当目标穿过电子围栏规定范围为的定位区域，其速度变化值量和移动位置分别是：

26、；

27、；

28、式中，为在定位区域电子围栏规定范围中对目标测距距离匹配的速度变化值，为对速度变化值求导，为目标在定位区域中运动的位置，为初始移动位置，为移动位置常数，为目标在电子围栏规定范围中的位置常数，为定位区域电子围栏规定范围。

29、在步骤（b）中，将计算出的初始移动位置和测量出的初始速度变化值代入公式为：

30、定位区域中目标的速度变化值常数：

31、；

32、式中，为速度变化值常数；

33、当目标穿过电子围栏规定范围为的定位区域，其移动位置分别是：

34、；

35、在步骤（c）中，将第一目标测距距离和第一目标运动速度代入公式为：定位区域中目标的速度变化值常数和第一移动位置常数：

36、；

37、；

38、式中，为第一移动位置常数；

39、的表达式为：

40、；

41、式中，为目标测试中的移动速率，为目标移动中移动轨迹的速率系数；

42、当目标穿过电子围栏规定范围为的定位区域，其速度变化值量和移动位置分别是：

43、；

44、；

45、式中，为目标在定位区域延续上一状态的下一节点中运动的位置；

46、在步骤（d）中，将计算出的第一移动位置和第一速度变化值代入公式为：

47、定位区域中目标的速度变化值常数：

48、；

49、式中，的表达式为：

50、。

51、当目标穿过电子围栏规定范围为的定位区域，其移动位置分别是：

52、；

53、式中，为目标在定位区域延续上一状态的下两节点中运动的位置。

54、在步骤s3中，实现对航班保障时段内和航班保障之前的设备位置和保障资源使用记录的综合管理，包括：根据机场保障需要，对机场位置划定电子围栏，并进行标记，基于标记的电子围栏与设备定位信息的关联，对航班保障时段内和航班保障之前时段的设备位置和保障资源使用记录进行综合管理。

55、本发明的另一目的在于提供一种机坪设备定位与调度系统，其特征在于，该系统实施所述机坪设备定位与调度方法，该系统包括：

56、云计算层，通过机场综合地理信息、航班信息，生成机场整体的运行计划，根据现场反馈，提供航班保障相应时段内的设备设施移动描述，动态更新保障进展，还用于对边缘计算层无响应下进行视频分析；

57、边缘计算层，通过监控视频与多种定位设备基站的部署，完成室内外定位，由边缘服务器进行视频与传感器基站数据融合和处理，如果边缘服务器故障或网络异常，本地服务中心机房进行接管，边缘计算设备上线后与云计算层进行交互，完成配置下载和版本更新；

58、客户端，用于用户与云计算层进行交互，展示运行数据，更新设置。

59、进一步，所述云计算层包括：

60、云服务端，用于综合地理坐标、航班信息、生成整体运行计划根据航班时刻和现场位置信息，提供设备设施的实际业务移动描述；

61、边缘计算层，由边缘计算前端实现室内外的设备定位，针对机位、航站楼工作区，通过设备蓝牙ibeacon广播唤醒周围固定基站，由基站定位后进行视频画面位置映射，由视频的方式判定设备的移动与变化情况，同时通过结合后端进行统计计算移动位置；

62、所述边缘计算前端使用光纤网络、3g/4g/5g网络、lora、wifi网络进行环网接入，根据现场环境，提供视频、工业协议，支持异构接入，融合多种传感器信息和ai技术对场景化自动化边缘计算，以及实时输出分析结果实现动态处理。

63、进一步，所述云计算层和边缘计算层均包括规则引擎，将频繁变化的业务规则从程序中剥离出来，放入规则库中统一管理和修改；

64、所述规则引擎包括：将设备位置移动特征数据、设备位置数据与加载在引擎中的业务规则进行测试和对比，激活符合当前事实对象状态的业务规则，触发对应的操作，完成对信息系统中某些状态信息的改变，实现任务进展监控、异常触发、告警提示；

65、所述规则引擎通过逐层下发业务约束规则完成动态升级，完成全场以及时间，区域的业务场景模拟、现场应急演练与故障处理。

66、本发明的另一目的在于提供一种机坪设备定位与调度装置，其特征在于，该装置实施所述机坪设备定位与调度方法，该装置包括：

67、设备定位技术融合模块，用于通过融合gps/北斗室外定位、uwb、ibeacon多种定位技术，实现对机坪上设备的精确定位，并输出需定位目标类型与目标的基础位置信息；

68、监控视频定位模块，用于利用机位/航站楼内部工作区域已有的监控摄像机或建设低延迟摄像机，在边缘计算前端中进行视频处理，通过匹配视频中预先校准的位置，结合设备定位/蓝牙唤醒，实现基于计算机视觉的连续定位，完成对目标范围内设备位置的高精度高频持续跟踪；

69、保障进展信息记录模块，用于记录从航班保障业务系统中获取的航班任务、保障任务类型、所需的保障资源及相关使用时间，以及保障人员的相关信息；通过与设备定位信息的关联，实现对航班保障时段内和航班保障之前时段的设备位置和保障资源使用记录的综合管理；

70、资源使用评估和机坪设备移动任务生成模块，用于根据航班信息和保障任务计划，根据周边可用的保障资源位置，自动化生成保障资源，对于距离超过设定阈值且对保障任务存在潜在影响的设备，航班保障业务系统提前生成对应的设备移动任务，并提醒相关业务部门进行设备设施搬移；

71、设备调度执行模块，用于根据得到的设备调度方案和机坪设备移动任务，航班保障业务系统向相关保障人员的移动终端发送任务地图指令；

72、设备冲突检测模块，用于持续检测机坪设备位置与保障关联状态，如果出现机坪设备的意外移动导致后续保障任务出现资源紧张或者超范围的情况，航班保障业务系统及时发出警报并提供相应的调整处理方案。

73、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供一种机坪设备定位与调度系统方法，旨在提供一种通过融合室内外定位技术、监控视频定位和保障进展信息的方法，实现机坪设备的精确定位和高效调度，以提升机坪运营效率和安全性。

74、本发明提供的融合多种定位技术，实现机坪设备的精确定位，提高设备调度精度；本发明利用机位已有的监控摄像头进行视频定位，减少设备gnss定位的电力消耗，明确使用时间，降低航空器碰撞风险；本发明结合监控视频定位和保障进展信息，实现对设备位置和保障资源使用记录的综合管理；本发明自动化生成依赖的保障资源并查询周边可用资源位置，提前生成机坪设备移动任务，提醒相关部门进行设备设施搬移；本发明通过资源使用评估和设备调度执行，提升保障运行效率；本发明提供实时监测和数据存储功能，为机坪运营数据分析和决策提供支持。