机场场面碰撞避免系统（ascas）的制作方法
【专利摘要】一种机场场面碰撞避免系统（ASCAS）（18）。示例性系统包括在飞行器（20）周围的灯模块处的传感器（例如，雷达）（26），其中用户界面设备（44-48）与机场地勤人员一起定位并且位于飞行器的座舱中。该系统有助于避免机场场面上的碰撞，即，在离开机场建筑物的滑行期间、在接近机场建筑物的滑行期间、在登机口操作（推回和站立）期间等。该系统包括用于将传感器信息传送到地面服务设施（即，牵引车、行李车、运油车等）的部件。该系统可以确定飞行器的任何部分（翼尖、尾部组件、引擎罩、机身、舱门等）的可能碰撞。
【专利说明】机场场面碰撞避免系统(ASCAS)
[0001]优先权要求
本申请要求2012年5月30日提交的美国临时申请序列号N0.61/653，297的权益，其内容通过引用合并于此。本申请还要求2012年9月27日提交的美国临时申请序列号N0.61/706,632的权益，其内容通过引用合并于此。
【背景技术】
[0002]飞行安全基金会(FSF)估计，对于世界的航空公司来说，停机坪损坏的成本是每年$40亿。对于企业机队来说，估计损坏相关的成本是每年$10亿。
[0003]目前的停机坪损坏的成本包括由于材料和与事故相关的工作而导致的直接成本以及由于飞行器没有进行操作、损害航空公司的公众形象、事故调查等所导致的间接成本。
[0004]从NTSB数据库中标识了场面事故的三个主要原因:无法保持充分的视觉监视、无法感知在机翼与障碍物之间的距离以及无法保持需要的间隙。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种机场场面碰撞避免系统(ASCAS)。本发明旨在在下列环境中避免碰撞:
-在机场场面上，即，在离开机场建筑物滑行期间、在接近机场建筑物滑行期间、在登机口操作(推回和站立)期间等；
-在本机(ownship)(飞行器)和任何类型的入侵物之间，即，其他飞行器、机场建筑物、地勤设施(牵引车、行李车、运油车等)；
-在所有的可见性状况期间，即，白天/夜晚和所有的天气(雾、雪等)；
-对于任何类型的碰撞，即，翼尖、尾部组件、引擎罩、机身、舱门等；以及 -当本机在其自己的供电下或者从外部接收供电(例如，被牵引)时。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]以下参考下列附图详细描述了本发明的优选和替代实施例:
图1是根据本发明的实施例形成的示例性系统的示图；
图2和图3是图1中示出的系统中使用的飞行器的俯视图；
图4是根据本发明的实施例形成的机翼组件的分解透视图；
图5是根据本发明的实施例形成的飞行器机身的前视图；
图6和图7是根据本发明的实施例形成的机翼组件的X光俯视图；以及 图8-10示出了在飞行器的安全移动中所涉及的由任何人使用的各种用户界面图像。
【具体实施方式】
[0007]在一个实施例中，如图1中所示，示例性机场场面碰撞避免系统(ASCAS)18包括飞行器20上的部件和从飞行器20移除的部件。飞行器20包括传感器(例如，有源传感器(例如，雷达)和/或无源传感器(例如，相机))26，该传感器被包括在飞行器灯模块30内。灯模块30还包括导航/定位灯34、处理器36以及通信设备38。传感器26经由通信设备38与一个或多个用户界面(UI)设备44-48进行(有线或无线)通信。
[0008]在一个实施例中，Π设备44-48包括处理器50 (可选)、通信设备(有线或无线)52和警报设备54。用于飞行员和/或用于地勤人员(拖车驾驶员、机翼监护员等)的UI设备44-48基于传感器得到和处理的信息来(例如，经由耳机、PC平板电脑等)提供音频和/或视觉提示。
[0009]基于来自传感器26的信息，Π设备44-48提供下列功能的一些或全部:检测和跟踪入侵物、评估和按优先顺序排列威胁、以及声明和确定动作。一旦产生了与检测相关联的警报，那么就通过驾驶员或拖车驾驶员(在牵引情形的情况下)手动地或者通过自动化系统(例如，自动制动器)自动地执行碰撞避免动作(例如，停止飞行器、躲开入侵物等)的执行。
[0010]在一个实施例中，对传感器信息的处理由在传感器级的处理器36和/或在UE设备44-48处的处理器50来完成。
[0011]在一个实施例中，通过与广播式自动相关监视/广播式交通信息服务(ADS-B/TIS-B)、关于交通工具/飞行器/障碍物的机场/航空公司信息(例如，通过WiMAX)并且与各个设备使用通信设备38接收到的合成视觉系统/增强型视觉系统/组合视觉系统(SVS/EVS/CVS)进行集成来改善情况认知。
[0012]在一个实施例中，本发明通过采用存储在存储器60中或者经由通信设备50从源接收到的航班计划和滑行间隙 信息以及机场建筑/障碍物数据库来减少假警报。
[0013]包括在机翼和尾部导航灯模块中的传感器26提供对飞行器20的近乎完全的传感器覆盖。全覆盖可以通过将传感器置于策略上位于飞行器20上的其他灯中来获得。
[0014]本发明针对不同的利益相关者提供不同的Π设备:通过对于飞行员的电子飞行包(EFB) /主要飞行显示器(PFD) /多功能显示器(MFD) /导航显示器、对于牵引驾驶员的EFB/耳机、对于机翼监护员的耳机等。
[0015]在听觉上、视觉上和/或触觉上向飞行员和牵引驾驶员发出警报。例如，在EFB显示器上呈现的视觉警报示出了带轮廓的飞行器翼尖或任何障碍的突出显示。听觉警报是通过现有安装的设施，诸如对讲机或其他警告电子设备或可能是增强型近地警告系统(EGPffS)平台。
[0016]包括在翼尖和尾部处的传感器26的视场(FOV)提供飞行器附近的理想覆盖一参见图2-1。传感器26的FOV基于候选技术(雷达)、与将雷达置于机翼/尾部导航灯模块30内相关联的约束和主飞行器的典型事故几何图形。根据传感器26所置于的位置，其他的FOV是可能的。
[0017]传感器范围取决于下列时间:1)检测到入侵物、2)评估情况、3)命令动作以及4)执行动作(例如，中断飞行器)。基于入侵物检测和其他算法的计算速度以及典型的飞行员反应时间和飞行器中断时间来估计时间。图2示出了基于下列假设的对于具体飞行器62(例如，A380)的计算的时间/距离的示例:
反应时间1.5秒。
飞行器制动系数μ B=0.3。
飞行器产生零升力。假定不打滑
由飞行器执行制动动作。
[0018]前方距离:
飞行器的地面速度16m/s。
[0019]后方距离:
飞行器的地面速度1.4m/s，与向后推动的飞行器的速度(快速人类行走)相对应。
[0020]飞行器制动系数(μ Β)包括总结在制动时对轮子作用的减速力的系数。在一个实
施例中，μ B=Fbraking/ (mg_L)。量为:Fbraking-制动力，m-飞行器质量，L-升力，g-
重力加速度。飞行器制动系数不等同于轮胎与地面的摩擦系数。该估计的飞机制动系数是包含了由于跑道表面、污染物和飞机制动系统(例如，防滑效率、制动磨损)而导致的效应的全包含性术语。
[0021]从功和对象能量之间的关系来得到用于执行校正动作的得到的时间。该功被定义为:
!4F = F^skinMd(I)
其中
^braking ~ Mb (mS —乙)⑵。
[0022]对于零升力(由飞行器在缓慢运动期间所产生的升力可以被忽略)被说明为:
IV = WiiisQi(3) ο
[0023]从功和能量之间的关系得到的制动距离是:
τημ^β? = — my*2
1:2
d = ---(4) ο
[0024]通过代入，均匀减速运动的距离是:
^ = ~^b8^2(5) ο
[0025]用于以给定制动力使飞行器减速所需要的得到的时间的公式被得出为:
t=jb (6)
等式6用于定义在跑道的附近高速滑行期间停止飞行器所需要的时间，并且用于确定在向后推动飞行器离开登机口的同时停止的时间。
[0026]位于灯模块30中的通信设备38被表示为传感器无线单元(SWU)，参见图3。由SffU向网关无线单元(GWU)传送由传感器26测量的数据，该网关无线单元(GWU)位于座舱附近或座舱中的某个地方(例如，通信设备52位于座舱UI设备44中)。GffU连接到中央单元(即，处理器50)，该中央单元执行数据处理并且与飞行员或者其他人员对接从而给出关于周围障碍物的信息。GWU可以被包括在模块44、46或48中。而且，SWU还可以直接向GWU或经由另一 SWU向GWU进行传送。
[0027]在一个实施例中，无线传感器网络包括三个SWU节点62-66 (在右舷、端口和尾灯模块30内)以及一个GWU 68 (在UI设备44内)。直接传送在机翼SWU 62、64和GWU 68之间传送的信号。根据在GWU 68和SWU-T 66之间的链路容量，来自SWU-T 66的信号被直接传送到GWU 68或者通过机翼SWU 62、64进行路由。
[0028]在一个实施例中，SWU 62-66和GWU 68包括由霍尼威尔公司生产的OneWireless?设备，并且适用于ASCAS需要。这些设备使用特殊的天线来确保适当的链路功率预算。可以使用其他的无线协议，诸如802.11 (WLAN)无线电技术。
[0029]例如，图4示出了波音737NG小翼102的灯隔舱100。隔舱100包括具有两个LED组件的定位灯104或者两个卤素灯(基于灯型号)。灯隔舱100包括:
天线一例如，2-4cm。天线位于玻璃罩106后。
SffU—单元本身位于接近供电单元的机翼主体中。
[0030]在一个实施例中，无线模块直接位于在玻璃106上或中安装有天线的灯隔舱100中。
[0031]在具有多个警报模式(例如，无障碍(clear)模式、注意模式和警告模式)的EFB应用显示器上视觉地表示检测到的障碍物(例如，其他交通工具/飞行器、建筑物等)的位置和距离。还可以在另一座舱显示器例如多功能显示器(MFD)上呈现障碍物信息的位置和数据。
[0032]在警报的情况下，哔哔声被激活并且使用机组警报系统(CAS)来播放。如果达到注意水平，则哔哔的频率增加，改变为用于警告水平的连续音调。参见表1和表2。可以使用其他的视觉/听觉警报技术。
【权利要求】
1.一种系统(18),包括: 第一灯模块(30),包括:
至少一个有源或无源传感器(26 )，所述至少一个有源或无源传感器(26 )被配置成生成信号；
一个或多个灯(34);以及
通信设备(38 )，所述通信设备(38 )被配置成无线地传送与所生成的信号相关联的息，
其中，所述灯模块位于所述车辆上的多个灯位置中的一个处； 至少一个用户界面(UI)设备(44-48)，包括:
通信设备(52)，所述通信设备(52)被配置成接收从所述第一灯模块的所述通信设备传送的信息；以及
输出设备(54),所述输出设备(54)被配置成输出与所接收到的信息相关联的信息， 第二灯模块(30)，包括:
有源或无源传感器(26)中的至少一个，被配置成生成信号；
一个或多个灯(34);以及
通信设备(38 )，所述通信设备(38 )被配置成无线地传送与所接收到的信号相关联的信息， 其中，所述第二灯模块位于所述飞行器上的多个灯位置中的一个处， 其中，所述第一灯模块的通信设备被配置成从所述第二灯模块的通信设备接收信息并且向所述UI设备传送所接收到的信息， 其中，所述Π设备或所述第一灯模块中的至少一个包括处理器，所述处理器被配置成基于所生成的信号来确定作为对所述飞行器的威胁的障碍物的存在， 其中，所述Π设备位于所述飞行器的座舱、基于地面的交通工具或者远离所述飞行器的手持设备中的至少一个中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述Π设备经由所述输出设备提供至少一个音频、视觉或触觉提示。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个灯包括导航灯。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二灯模块包括被配置成确定作为对所述交通工具的威胁的障碍物的存在的处理器。
5.一种方法，包括: 在位于主飞行器(20)上的第一位置处的第一灯模块(30)处，
从一个或多个灯(34)提供视觉照明；
从有源或无源传感器(26)的至少一个接收信号；以及
无线地传送与从通信设备(38)接收到的信号相关联的信息； 在至少一个用户界面(UI)设备(44-48 )处，
接收从所述第一灯模块的所述通信设备传送的信息；以及
经由输出设备(54)输出与接收到的信息相关联的信息， 在位于飞行器上的第二位置处的第二灯模块(30 )处，从一个或多个灯(34)提供视觉照明；
从传感器(26)接收信号；以及
经由所述第一灯模块的所述通信设备从通信设备(38)向所述Π设备无线地传送与所接收到的信号相关联的信息， 其中，所输出的信息指示作为对所述飞行器的威胁的障碍物的存在， 其中，所述Π设备位于所述飞行器的座舱、基于地面的交通工具或者远离所述飞行器的手持设备中的至少一个中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，输出包括提供可听、视觉或触觉输出中的至少一个。
7.根据权利要求5所述的 方法，其中，所述一个或多个灯包括导航灯。
【文档编号】G08G5/04GK103473957SQ201310205781
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】C.D.贝特曼, J-L.德鲁瓦诺, T.诺伊齐尔, G.帕帕乔治乌 申请人:霍尼韦尔国际公司