機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面碰撞避免系統(tǒng)（ascas）的制作方法
【專利摘要】一種機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面碰撞避免系統(tǒng)（ASCAS）（18）。示例性系統(tǒng)包括在飛行器（20）周圍的燈模塊處的傳感器（例如，雷達(dá)）（26），其中用戶界面設(shè)備（44-48）與機(jī)場(chǎng)地勤人員一起定位并且位于飛行器的座艙中。該系統(tǒng)有助于避免機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面上的碰撞，即，在離開機(jī)場(chǎng)建筑物的滑行期間、在接近機(jī)場(chǎng)建筑物的滑行期間、在登機(jī)口操作（推回和站立）期間等。該系統(tǒng)包括用于將傳感器信息傳送到地面服務(wù)設(shè)施（即，牽引車、行李車、運(yùn)油車等）的部件。該系統(tǒng)可以確定飛行器的任何部分（翼尖、尾部組件、引擎罩、機(jī)身、艙門等）的可能碰撞。
【專利說(shuō)明】機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面碰撞避免系統(tǒng)(ASCAS)
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
本申請(qǐng)要求2012年5月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)N0.61/653，297的權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。本申請(qǐng)還要求2012年9月27日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)N0.61/706,632的權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行安全基金會(huì)(FSF)估計(jì)，對(duì)于世界的航空公司來(lái)說(shuō)，停機(jī)坪損壞的成本是每年$40億。對(duì)于企業(yè)機(jī)隊(duì)來(lái)說(shuō)，估計(jì)損壞相關(guān)的成本是每年$10億。
[0003]目前的停機(jī)坪損壞的成本包括由于材料和與事故相關(guān)的工作而導(dǎo)致的直接成本以及由于飛行器沒有進(jìn)行操作、損害航空公司的公眾形象、事故調(diào)查等所導(dǎo)致的間接成本。
[0004]從NTSB數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)識(shí)了場(chǎng)面事故的三個(gè)主要原因:無(wú)法保持充分的視覺監(jiān)視、無(wú)法感知在機(jī)翼與障礙物之間的距離以及無(wú)法保持需要的間隙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面碰撞避免系統(tǒng)(ASCAS)。本發(fā)明旨在在下列環(huán)境中避免碰撞:
-在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面上，即，在離開機(jī)場(chǎng)建筑物滑行期間、在接近機(jī)場(chǎng)建筑物滑行期間、在登機(jī)口操作(推回和站立)期間等；
-在本機(jī)(ownship)(飛行器)和任何類型的入侵物之間，即，其他飛行器、機(jī)場(chǎng)建筑物、地勤設(shè)施(牽引車、行李車、運(yùn)油車等)；
-在所有的可見性狀況期間，即，白天/夜晚和所有的天氣(霧、雪等)；
-對(duì)于任何類型的碰撞，即，翼尖、尾部組件、引擎罩、機(jī)身、艙門等；以及 -當(dāng)本機(jī)在其自己的供電下或者從外部接收供電(例如，被牽引)時(shí)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]以下參考下列附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選和替代實(shí)施例:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的示例性系統(tǒng)的示圖；
圖2和圖3是圖1中示出的系統(tǒng)中使用的飛行器的俯視圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的機(jī)翼組件的分解透視圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的飛行器機(jī)身的前視圖；
圖6和圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的機(jī)翼組件的X光俯視圖；以及 圖8-10示出了在飛行器的安全移動(dòng)中所涉及的由任何人使用的各種用戶界面圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1中所示，示例性機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面碰撞避免系統(tǒng)(ASCAS)18包括飛行器20上的部件和從飛行器20移除的部件。飛行器20包括傳感器(例如，有源傳感器(例如，雷達(dá))和/或無(wú)源傳感器(例如，相機(jī)))26，該傳感器被包括在飛行器燈模塊30內(nèi)。燈模塊30還包括導(dǎo)航/定位燈34、處理器36以及通信設(shè)備38。傳感器26經(jīng)由通信設(shè)備38與一個(gè)或多個(gè)用戶界面(UI)設(shè)備44-48進(jìn)行(有線或無(wú)線)通信。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，Π設(shè)備44-48包括處理器50 (可選)、通信設(shè)備(有線或無(wú)線)52和警報(bào)設(shè)備54。用于飛行員和/或用于地勤人員(拖車駕駛員、機(jī)翼監(jiān)護(hù)員等)的UI設(shè)備44-48基于傳感器得到和處理的信息來(lái)(例如，經(jīng)由耳機(jī)、PC平板電腦等)提供音頻和/或視覺提示。
[0009]基于來(lái)自傳感器26的信息，Π設(shè)備44-48提供下列功能的一些或全部:檢測(cè)和跟蹤入侵物、評(píng)估和按優(yōu)先順序排列威脅、以及聲明和確定動(dòng)作。一旦產(chǎn)生了與檢測(cè)相關(guān)聯(lián)的警報(bào)，那么就通過(guò)駕駛員或拖車駕駛員(在牽引情形的情況下)手動(dòng)地或者通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)(例如，自動(dòng)制動(dòng)器)自動(dòng)地執(zhí)行碰撞避免動(dòng)作(例如，停止飛行器、躲開入侵物等)的執(zhí)行。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)傳感器信息的處理由在傳感器級(jí)的處理器36和/或在UE設(shè)備44-48處的處理器50來(lái)完成。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)與廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視/廣播式交通信息服務(wù)(ADS-B/TIS-B)、關(guān)于交通工具/飛行器/障礙物的機(jī)場(chǎng)/航空公司信息(例如，通過(guò)WiMAX)并且與各個(gè)設(shè)備使用通信設(shè)備38接收到的合成視覺系統(tǒng)/增強(qiáng)型視覺系統(tǒng)/組合視覺系統(tǒng)(SVS/EVS/CVS)進(jìn)行集成來(lái)改善情況認(rèn)知。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明通過(guò)采用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器60中或者經(jīng)由通信設(shè)備50從源接收到的航班計(jì)劃和滑行間隙 信息以及機(jī)場(chǎng)建筑/障礙物數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)減少假警報(bào)。
[0013]包括在機(jī)翼和尾部導(dǎo)航燈模塊中的傳感器26提供對(duì)飛行器20的近乎完全的傳感器覆蓋。全覆蓋可以通過(guò)將傳感器置于策略上位于飛行器20上的其他燈中來(lái)獲得。
[0014]本發(fā)明針對(duì)不同的利益相關(guān)者提供不同的Π設(shè)備:通過(guò)對(duì)于飛行員的電子飛行包(EFB) /主要飛行顯示器(PFD) /多功能顯示器(MFD) /導(dǎo)航顯示器、對(duì)于牽引駕駛員的EFB/耳機(jī)、對(duì)于機(jī)翼監(jiān)護(hù)員的耳機(jī)等。
[0015]在聽覺上、視覺上和/或觸覺上向飛行員和牽引駕駛員發(fā)出警報(bào)。例如，在EFB顯示器上呈現(xiàn)的視覺警報(bào)示出了帶輪廓的飛行器翼尖或任何障礙的突出顯示。聽覺警報(bào)是通過(guò)現(xiàn)有安裝的設(shè)施，諸如對(duì)講機(jī)或其他警告電子設(shè)備或可能是增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)(EGPffS)平臺(tái)。
[0016]包括在翼尖和尾部處的傳感器26的視場(chǎng)(FOV)提供飛行器附近的理想覆蓋一參見圖2-1。傳感器26的FOV基于候選技術(shù)(雷達(dá))、與將雷達(dá)置于機(jī)翼/尾部導(dǎo)航燈模塊30內(nèi)相關(guān)聯(lián)的約束和主飛行器的典型事故幾何圖形。根據(jù)傳感器26所置于的位置，其他的FOV是可能的。
[0017]傳感器范圍取決于下列時(shí)間:1)檢測(cè)到入侵物、2)評(píng)估情況、3)命令動(dòng)作以及4)執(zhí)行動(dòng)作(例如，中斷飛行器)。基于入侵物檢測(cè)和其他算法的計(jì)算速度以及典型的飛行員反應(yīng)時(shí)間和飛行器中斷時(shí)間來(lái)估計(jì)時(shí)間。圖2示出了基于下列假設(shè)的對(duì)于具體飛行器62(例如，A380)的計(jì)算的時(shí)間/距離的示例:
反應(yīng)時(shí)間1.5秒。
飛行器制動(dòng)系數(shù)μ B=0.3。
飛行器產(chǎn)生零升力。假定不打滑
由飛行器執(zhí)行制動(dòng)動(dòng)作。
[0018]前方距離:
飛行器的地面速度16m/s。
[0019]后方距離:
飛行器的地面速度1.4m/s，與向后推動(dòng)的飛行器的速度(快速人類行走)相對(duì)應(yīng)。
[0020]飛行器制動(dòng)系數(shù)(μ Β)包括總結(jié)在制動(dòng)時(shí)對(duì)輪子作用的減速力的系數(shù)。在一個(gè)實(shí)
施例中，μ B=Fbraking/ (mg_L)。量為:Fbraking-制動(dòng)力，m-飛行器質(zhì)量，L-升力，g-
重力加速度。飛行器制動(dòng)系數(shù)不等同于輪胎與地面的摩擦系數(shù)。該估計(jì)的飛機(jī)制動(dòng)系數(shù)是包含了由于跑道表面、污染物和飛機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)(例如，防滑效率、制動(dòng)磨損)而導(dǎo)致的效應(yīng)的全包含性術(shù)語(yǔ)。
[0021]從功和對(duì)象能量之間的關(guān)系來(lái)得到用于執(zhí)行校正動(dòng)作的得到的時(shí)間。該功被定義為:
!4F = F^skinMd(I)
其中
^braking ~ Mb (mS —乙)⑵。
[0022]對(duì)于零升力(由飛行器在緩慢運(yùn)動(dòng)期間所產(chǎn)生的升力可以被忽略)被說(shuō)明為:
IV = WiiisQi(3) ο
[0023]從功和能量之間的關(guān)系得到的制動(dòng)距離是:
τημ^β? = — my*2
1:2
d = ---(4) ο
[0024]通過(guò)代入，均勻減速運(yùn)動(dòng)的距離是:
^ = ~^b8^2(5) ο
[0025]用于以給定制動(dòng)力使飛行器減速所需要的得到的時(shí)間的公式被得出為:
t=jb (6)
等式6用于定義在跑道的附近高速滑行期間停止飛行器所需要的時(shí)間，并且用于確定在向后推動(dòng)飛行器離開登機(jī)口的同時(shí)停止的時(shí)間。
[0026]位于燈模塊30中的通信設(shè)備38被表示為傳感器無(wú)線單元(SWU)，參見圖3。由SffU向網(wǎng)關(guān)無(wú)線單元(GWU)傳送由傳感器26測(cè)量的數(shù)據(jù)，該網(wǎng)關(guān)無(wú)線單元(GWU)位于座艙附近或座艙中的某個(gè)地方(例如，通信設(shè)備52位于座艙UI設(shè)備44中)。GffU連接到中央單元(即，處理器50)，該中央單元執(zhí)行數(shù)據(jù)處理并且與飛行員或者其他人員對(duì)接從而給出關(guān)于周圍障礙物的信息。GWU可以被包括在模塊44、46或48中。而且，SWU還可以直接向GWU或經(jīng)由另一 SWU向GWU進(jìn)行傳送。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)SWU節(jié)點(diǎn)62-66 (在右舷、端口和尾燈模塊30內(nèi))以及一個(gè)GWU 68 (在UI設(shè)備44內(nèi))。直接傳送在機(jī)翼SWU 62、64和GWU 68之間傳送的信號(hào)。根據(jù)在GWU 68和SWU-T 66之間的鏈路容量，來(lái)自SWU-T 66的信號(hào)被直接傳送到GWU 68或者通過(guò)機(jī)翼SWU 62、64進(jìn)行路由。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，SWU 62-66和GWU 68包括由霍尼威爾公司生產(chǎn)的OneWireless?設(shè)備，并且適用于ASCAS需要。這些設(shè)備使用特殊的天線來(lái)確保適當(dāng)?shù)逆溌饭β暑A(yù)算?？梢允褂闷渌臒o(wú)線協(xié)議，諸如802.11 (WLAN)無(wú)線電技術(shù)。
[0029]例如，圖4示出了波音737NG小翼102的燈隔艙100。隔艙100包括具有兩個(gè)LED組件的定位燈104或者兩個(gè)鹵素?zé)?基于燈型號(hào))。燈隔艙100包括:
天線一例如，2-4cm。天線位于玻璃罩106后。
SffU—單元本身位于接近供電單元的機(jī)翼主體中。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線模塊直接位于在玻璃106上或中安裝有天線的燈隔艙100中。
[0031]在具有多個(gè)警報(bào)模式(例如，無(wú)障礙(clear)模式、注意模式和警告模式)的EFB應(yīng)用顯示器上視覺地表示檢測(cè)到的障礙物(例如，其他交通工具/飛行器、建筑物等)的位置和距離。還可以在另一座艙顯示器例如多功能顯示器(MFD)上呈現(xiàn)障礙物信息的位置和數(shù)據(jù)。
[0032]在警報(bào)的情況下，嗶嗶聲被激活并且使用機(jī)組警報(bào)系統(tǒng)(CAS)來(lái)播放。如果達(dá)到注意水平，則嗶嗶的頻率增加，改變?yōu)橛糜诰嫠降倪B續(xù)音調(diào)。參見表1和表2?？梢允褂闷渌囊曈X/聽覺警報(bào)技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)(18),包括: 第一燈模塊(30),包括:
至少一個(gè)有源或無(wú)源傳感器(26 )，所述至少一個(gè)有源或無(wú)源傳感器(26 )被配置成生成信號(hào)；
一個(gè)或多個(gè)燈(34);以及
通信設(shè)備(38 )，所述通信設(shè)備(38 )被配置成無(wú)線地傳送與所生成的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的息，
其中，所述燈模塊位于所述車輛上的多個(gè)燈位置中的一個(gè)處； 至少一個(gè)用戶界面(UI)設(shè)備(44-48)，包括:
通信設(shè)備(52)，所述通信設(shè)備(52)被配置成接收從所述第一燈模塊的所述通信設(shè)備傳送的信息；以及
輸出設(shè)備(54),所述輸出設(shè)備(54)被配置成輸出與所接收到的信息相關(guān)聯(lián)的信息， 第二燈模塊(30)，包括:
有源或無(wú)源傳感器(26)中的至少一個(gè)，被配置成生成信號(hào)；
一個(gè)或多個(gè)燈(34);以及
通信設(shè)備(38 )，所述通信設(shè)備(38 )被配置成無(wú)線地傳送與所接收到的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息， 其中，所述第二燈模塊位于所述飛行器上的多個(gè)燈位置中的一個(gè)處， 其中，所述第一燈模塊的通信設(shè)備被配置成從所述第二燈模塊的通信設(shè)備接收信息并且向所述UI設(shè)備傳送所接收到的信息， 其中，所述Π設(shè)備或所述第一燈模塊中的至少一個(gè)包括處理器，所述處理器被配置成基于所生成的信號(hào)來(lái)確定作為對(duì)所述飛行器的威脅的障礙物的存在， 其中，所述Π設(shè)備位于所述飛行器的座艙、基于地面的交通工具或者遠(yuǎn)離所述飛行器的手持設(shè)備中的至少一個(gè)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述Π設(shè)備經(jīng)由所述輸出設(shè)備提供至少一個(gè)音頻、視覺或觸覺提示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)燈包括導(dǎo)航燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二燈模塊包括被配置成確定作為對(duì)所述交通工具的威脅的障礙物的存在的處理器。
5.一種方法，包括: 在位于主飛行器(20)上的第一位置處的第一燈模塊(30)處，
從一個(gè)或多個(gè)燈(34)提供視覺照明；
從有源或無(wú)源傳感器(26)的至少一個(gè)接收信號(hào)；以及
無(wú)線地傳送與從通信設(shè)備(38)接收到的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息； 在至少一個(gè)用戶界面(UI)設(shè)備(44-48 )處，
接收從所述第一燈模塊的所述通信設(shè)備傳送的信息；以及
經(jīng)由輸出設(shè)備(54)輸出與接收到的信息相關(guān)聯(lián)的信息， 在位于飛行器上的第二位置處的第二燈模塊(30 )處，從一個(gè)或多個(gè)燈(34)提供視覺照明；
從傳感器(26)接收信號(hào)；以及
經(jīng)由所述第一燈模塊的所述通信設(shè)備從通信設(shè)備(38)向所述Π設(shè)備無(wú)線地傳送與所接收到的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息， 其中，所輸出的信息指示作為對(duì)所述飛行器的威脅的障礙物的存在， 其中，所述Π設(shè)備位于所述飛行器的座艙、基于地面的交通工具或者遠(yuǎn)離所述飛行器的手持設(shè)備中的至少一個(gè)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，輸出包括提供可聽、視覺或觸覺輸出中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的 方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)燈包括導(dǎo)航燈。
【文檔編號(hào)】G08G5/04GK103473957SQ201310205781
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月30日
【發(fā)明者】C.D.貝特曼, J-L.德魯瓦諾, T.諾伊齊爾, G.帕帕喬治烏 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司