[发明专利]机载可视化地面引导和告警装置及其引导和告警方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机地面导引领域，尤其涉及一种机载可视化地面引导和告警装置及方法。

背景技术

据民航的安全报告以及不安全事件统计分析报告的描述，机场滑行道和跑道是安全事故的多发地带。不安全事件、事故征候和事故每年都以一定的概率发生，给民航生产带来了经济上的损失，跑道侵入、跑道混淆以及滑行道上障碍物等风险对生产人员和乘客的生命安全也造成了一定威胁。

飞机在机场场面上滑行时遇到的风险按成因主体可以分为本机因素和环境因素两种。本机因素指飞机跑道混淆、滑行道路径混淆或运行操作中的机组失误对该飞机在跑道和滑行道上的滑行操作带来的安全风险。环境因素是指由其它运动物体（如其他飞机和机场导引车等）侵入跑道或者在滑行道上的错误操作对飞机在跑道或者滑行道的滑行造成了安全风险。飞机在滑行过程中所遇到的风险主要可分为跑道混淆、跑道侵入和滑行道碰撞三类。

跑道混淆是飞机使用了错误的跑道或滑行道，从而导致出现碰撞的风险或从错误的跑道起飞的危险。造成跑道混淆的主要原因可能是机组没有听清或者错误理解了空管的指令，可能是机场设计的原因加上机组事先没有熟悉机场布局，导致没有正确的识别目标跑道。跑道侵入是指在机场发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的事件。在ICAO DOC9870AN/463防止跑道侵入手册中指出，跑道侵入的成因是下面一种或多种因素的组合：无线电通话失误、飞行员因素、空中交通管理因素、车辆驾驶员因素和机场设计因素。滑行道碰撞主要是由于滑行道识别错误、飞行员观察不周、天气不好等因素造成的事故。

从上面的事故原因分析可知，机组错误识别路径造成跑道混淆或者跑道侵入，采取错误的处理或者观察不周可能导致滑行道碰撞。民航业界通过分析事件发生原因，主要从改进管制、机组的操作程序来减少此类不安全事件的发生。但是，飞行员的精力是有限的，在飞机滑行过程中，飞行员需要检查飞机各项指标，难免会一时疏忽滑入错误的滑行道或者没有注意周围的障碍物，因此，仅仅通过改进机组操作流程难以保证飞机在滑行过程中的安全性。

发明内容

针对上述问题，本发明的发明目的在于提供一种机载滑行道和跑道可视化引导及告警装置及其引导和告警方法，本发明从改进机载设备的角度，通过研究飞机在地面滑行道和跑道的操作过程，提出一种机载滑行道和跑道可视化引导及告警装置及方法，以提高飞机滑行道和跑道操作的安全性，实现可视化跑道和滑行道引导功能以及跑道和滑行道告警功能。

实现本发明的技术方案如下：

一种机载可视化地面引导和告警装置，该装置包括：机载光学障碍物检测模块、机载定位模块、机载通信模块、机载计算处理模块、机载显示及告警模块，其特征在于，所述机载光学障碍物检测模块用于检测从周围障碍物上反射回来的光的强度、方位角和高度信息，发送到机载计算处理模块确定障碍物尺寸、位置、相对速度；机载定位模块用于确定飞机当前位置信息，并将位置信息发送给机载计算处理模块；机载通信模块用于获取其他飞机当前信息，并将所选跑道或滑行道上其他飞机位置和运动信息发送到机载计算处理模块，同时将飞机自身的位置和运动信息广播出去；机载计算处理模块用于计算可视化跑道和滑行道引导所需数据以及跑道和滑行道告警所需数据，并将计算所得数据发送到机载显示及告警模块，机载显示及告警模块用于将机载计算处理模块计算得到的数据叠加显示到PFD（主飞行显示器）和ND（导航显示器）上及进行告警提示。

所述机载光学障碍物检测模块包括机载光源、机载光学传感器，所述机载光源设置于机头上方和下方，机载光学传感器设置于前起落架和两个主起落架上。

所述机载计算处理模块包括FMC（飞行管理计算机）、AMDB（机场地图数据库），AMDB用来存储机场移动地图，FMC用于采集机载定位模块输出的飞机当前位置信息。

所述机载定位模块包括GNSS（全球导航卫星系统）接收机、MMR（多模式接收机），GNSS接收机接收飞机的当前地理位置信息，并发送给FMC；MMR接收陆基卫星增强信号，GNSS综合处理这些信号精确定位飞机当前地理位置信息。

所述机载通信模块包括：XPNDR（应答机）、CMU（通讯管理单元），XPNDR接收来自其他航空器的ADS-B（广播式自动相关监视）信号和ATC（空中交通管制）信息，将所选跑道或滑行道上其他飞机位置或运动信息发送到机载计算处理模块；CMU包括与ATC的数据链路，通过该数据链路传送、协商、修改、批准或拒绝滑行路线和指令。