【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机场安全管理，具体涉及一种基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统及方法。
技术介绍
1、现有的机场采用飞机牵引车引导飞机准确就位。当飞机停在廊桥或停机位时，需要牵引车将其牵引至跑道或其他指定位置，也包括飞机维修进、出维修机库的牵引。牵引车按照牵引方式的不同，分为有杆式牵引车和无杆式牵引车，根据牵引距离的长短，分为长距离以及短距离牵引。在进行牵引作业时，通常有机务人员负责观察飞机周围的情况，遇有障碍物时，指挥牵引车驾驶员刹车，从而避免碰撞的发生。戴耳机指挥员确认飞机牵引到位，到达停机位置后，指挥牵引车驾驶员停车，通知机上人员设置刹车，并指挥撤离牵引车，放置轮挡。但上述牵引方式高度依赖现场人员协同性，对于牵引车驾驶员具有较高的技术要求，整体协调过程难度较大。除此之外，当机场出现障碍物时，采用人工观测的方式无法准确判断相对距离，同时对牵引车的行进速度、不同机型的行进惯性都无法判断，难以确定刹车距离，容易导致飞机碰撞损伤，造成较大财产损失或给飞机造成飞行隐患。
2、为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种机场场面飞机防撞保护区分析系统及防撞方法[202211511013.6]，其，包括车载终端、车载定位装置、车载无线信号收发装置、车载显示装置、机载终端、机载无线信号收发装置、固定地面站、服务器、数据链以及监控中心；所述机场固定地面站内设有地面站无线信号收发装置和上网模块，地面站无线信号收发装置通过上网模块与服务器连接；服务器与监控中心电连接。
3、上述方案在一定程度上解决了飞机碰撞预警的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如对于机场工作人员操作水平要求较高，难以快速、准确的定位飞机移动等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，有效降低现场操作难度而又避免碰撞发生的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统。
2、本专利技术的另一个目的是针对上述问题，提供一种防碰撞效果好的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法。
3、为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统，包括复合传感机构，复合传感机构通过多级联动机构以及微型同步车与地勤系统连接，地勤系统配备有路径规划模块。
4、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统中，复合传感机构包括视觉采集组件、红外传感器、超声传感器、雷达组件；多级联动机构包括无线传输模块，无线传输模块连接有信号处理模块，信号处理模块与主控模块连接，主控模块连接有上级管理平台；地勤系统包括地面指挥平台，地面指挥平台配备有声光警示棒；微型同步车配备有声光警示模块以及与机翼、机头、机尾垂直同步的激光传感器，微型同步车配备有自动跟踪模块，微型同步车采用轮毂电机驱动。
5、一种基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，包括如下步骤：
6、s1：检测机型，建立飞机模型；
7、s2：设置任务约束，生成对应机型大小的虚拟防护网；
8、s3：采用模糊逻辑算法规划飞机以及微型同步车的牵引路径；
9、s4：建立安全模型；
10、s5：进行仿真实验；
11、s6：进行多级联动指挥，微型同步车对飞机机翼、机头以及机尾进行同步指引行进路径。
12、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法中，步骤s1包括如下步骤：
13、s11：对飞机进行三维扫描，记录飞机表面点的三维坐标；
14、s12：对三维点云去噪、减缓、配准处理并将所有点云统一到同一坐标系；
15、s13：将重复区域的点云去除，对非关键区域点云进行抽稀简化处理；
16、s14：对点云数据进行分割并分别建模，最后完成数模组合。
17、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法中，步骤s2中任务约束条件如下所示：
18、
19、其中ai，min和ai，max分别为飞机牵引的最小加速度和最大加速度，c1为飞机牵引制动的最小减速度。
20、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法中，步骤s2中虚拟防护网判断对碰撞判断过程如下所示：
21、s21：检测飞机周围是否存在干涉碰撞目标，若是则进入步骤s22，否则正常行进并保持原行进路径；
22、s22：判断相对目标距离是否大于制动临界距离，若是则判断是否在安全行进区，否则进入步骤s23；若在安全行进区则正常行进并进行危险警示，否则进入步骤s24；
23、s23：判断相对目标距离是否大于转向临界距离，若是则判断是否满足任务约束条件，否则紧急制动；若满足任务约束条件则正常换道并重新规划路径，否则紧急制动；
24、s24：判断是否在紧急报警区，若是则紧急报警并间歇式制动，若否则进行危险警示并预制动。
25、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法中，步骤s3以飞机牵引起始位置为坐标原点并建立坐标轴xoy，假设飞机牵引速度为v，飞机与目标位置连线与x轴的夹角为θ，与牵引时间的导数为角速度ω；飞机的速度方向与x轴的夹角为α，其飞机与目标位置的角度为φ＝α-θ。
26、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法中，步骤s3包括如下步骤：
27、s31：进行目标搜寻，将飞机与目标位置的距离d和飞机与目标位置的角度φ输入模糊处理系统，得到飞机朝向目标位置的速度vgs以及角速度ωgs；
28、s32：进行障碍规避，将障碍物的端点与飞机的距离dl、df以及dr输入模糊处理系统，得到飞机牵引规避障碍时的速度voa以及角速度ωoa；
29、s33：进行数据融合，将步骤s31以及步骤s32中飞机牵引的速度以及角速度进行融合，通过模糊处理系统得到融合后的参数τ，进而确定飞机牵引速度和角速度。
30、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法中，步骤s4包括如下步骤：
31、s41：采集路况信息以及牵引车行驶参数；
32、s42：通过复杂度模型计算动态以及静态环境复杂度；
33、s43：通过牵引速度以及距离计算危险判断指标；
34、s44：判断当前环境复杂度是否超过预警阈值，若大于阈值则进行预警，否则不进行预警。
35、在上述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法中，步骤s5包括如下步骤：
36、s51：仿真参数设置，包括飞机类型、长度、宽度、质量、制动方式、制动减速度、制动响应时间、初始行进速度；
37、s52：进行制动仿真模拟实验，统计制动距离，判断是否发生碰撞；
38、s53：选取符合防碰撞需求的参数设置作为标准参数。
39、在上述的基于虚拟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统，其特征在于，包括复合传感机构(1)，所述的复合传感机构(1)通过多级联动机构(2)以及微型同步车(33)与地勤系统(3)连接，所述的地勤系统(3)配备有路径规划模块(4)。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统，其特征在于，所述的复合传感机构(1)包括视觉采集组件(11)、红外传感器(12)、超声传感器(13)、雷达组件(14)；所述的多级联动机构(2)包括无线传输模块(21)，所述的无线传输模块(21)连接有信号处理模块(22)，所述的信号处理模块(22)与主控模块(23)连接，所述的主控模块(23)连接有上级管理平台(24)；所述的地勤系统(3)包括地面指挥平台(31)，所述的地面指挥平台(31)配备有声光警示棒(32)；所述的微型同步车(33)配备有声光警示模块(35)以及与机翼、机头、机尾垂直同步的激光传感器(34)，所述的微型同步车(33)配备有自动跟踪模块(36)，所述的微型同步车(33)采用轮毂电机驱动。
3.一种基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法
4.根据权利要求3所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤S1包括如下步骤：
5.根据权利要求3所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤S2中任务约束条件如下所示：
6.根据权利要求3所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤S3以飞机牵引起始位置为坐标原点并建立坐标轴xoy，假设飞机牵引速度为V，飞机与目标位置连线与x轴的夹角为θ，与牵引时间的导数为角速度ω；飞机的速度方向与x轴的夹角为α，其飞机与目标位置的角度为φ＝α-θ，所述的步骤S3包括如下步骤：
7.根据权利要求3所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤S4包括如下步骤：
8.根据权利要求3所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤S5包括如下步骤：
9.根据权利要求3所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤S6包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤S62中微型同步车(33)由自动跟踪模块(36)接收激光传感器(34)感应信号，自动跟踪模块(36)控制轮毂电机并驱动微型同步车(33)朝向任意方位移动，地面指挥平台(31)通过多级联动机构(2)控制微型同步车(33)位置并调整飞机机体指定点的位置。
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统，其特征在于，包括复合传感机构(1)，所述的复合传感机构(1)通过多级联动机构(2)以及微型同步车(33)与地勤系统(3)连接，所述的地勤系统(3)配备有路径规划模块(4)。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统，其特征在于，所述的复合传感机构(1)包括视觉采集组件(11)、红外传感器(12)、超声传感器(13)、雷达组件(14)；所述的多级联动机构(2)包括无线传输模块(21)，所述的无线传输模块(21)连接有信号处理模块(22)，所述的信号处理模块(22)与主控模块(23)连接，所述的主控模块(23)连接有上级管理平台(24)；所述的地勤系统(3)包括地面指挥平台(31)，所述的地面指挥平台(31)配备有声光警示棒(32)；所述的微型同步车(33)配备有声光警示模块(35)以及与机翼、机头、机尾垂直同步的激光传感器(34)，所述的微型同步车(33)配备有自动跟踪模块(36)，所述的微型同步车(33)采用轮毂电机驱动。
3.一种基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，采用了上述权利要求1-2任意一项所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯系统，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于虚拟防护网保护飞机牵引防碰撞预警通讯方法，其特征在于，所述的步骤s1包...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈华南，张晶晶，何林，
申请(专利权)人：上海明晖航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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