航空器地面滑行碰撞检测技术的实现

MMM

图3对航空器进行静态检测原理图

对上面优化后的算法进行分析，显然得出，距离基准点航空器M范围之外的航空器不用与基准点航空器进行碰撞检测，这样，静态检测算法的调用次数明显减少，大大提高了算法效率。

碰撞检测算法优化后流程参见图4。

利用场面监视雷达、ADS-B等对飞机进行定位并挂牌不同机型航空器基本信息采集实时更新的数据库定义基层包围盒判定飞机位置并定位定义保护层包围盒对机场场面进行分区从一个区域开始遍历每个区域确定出每个区域内飞机架次数告警层包围盒的定义否区域内飞机超过一架告警层包围盒之间是否有交集是是否是距离飞机M范围是否有飞机停止区域遍历，开始遍历区域内的飞机依次对{P（i+1,j）,j=1,2,3,?}进行定位挂牌否结束否i=1i=i+1距离飞机M范围内是否有其他飞机告警是停止遍历否i>1是对此飞机挂牌P(i,j),并对其M范围内飞机挂牌为{P（i+1,j）,j=1,2,3,?}依次对P(i,j)与{P（i+1,j）,j=1,2,3,?}调用静态检测算法进行检测

图 4 基于包围盒的场面滑行碰撞冲突检测算法优化后流程

3仿真实现

假定B747-400与B737-300两架飞机在飞行区指标Ⅱ为D级的滑行道交叉相遇，则安全净距为4.15m，另取初始速度均为14m/s，反应时间为0.6s，B737-300的初始航向为180°，制动加速度为的初始航向为0°，制动加速度为

，B747-400

，其中B747-400的速度与航向是随着时间而发生变化的。民用

航空器的关键尺寸参见表4。借助Matlab进行分析，通过Visual C++对提出的包围盒模型的检测算法进行验证。结果参见图5、图6。其中，图5中的D与M是缩小10倍后的数据。图5显示从第13秒开始进行静态检测，即D≤M；图6是进行静态检测时，两架航空器的告警层包围盒刚好相交的情况，此时航空器基层包围盒区域以红色显示并告警。

表4 民用航空器的关键尺寸 单位：m

机型

B737-300

B747-400

0 0 0 9 6.25

1 2 7.25 10 6.25

2 2 10.25 11 2 31 2 3.36

民用航空器的关键尺寸

3

4

5 2 21.75 14

6 2 31 15 2 10.25 6 3.36

7 6.25 33.75 16 2 7.25 7 11.1

8 6.25 35.25 8 11.1 72.24

14.45 14.45 22 12 2 21.75 3 32.2

23.5 13

14.45 14.45 23.5 4 32.2

22 5 3.36

35.25 33.75 0 0 0 9 11.1

1 3.36 4.2 10 11.1

14.28 44.52 52.08 36.96 61.32 68.46 11 3.36

12 3.36

13 32.2

14 32.2

15 3.36

16 3.36 4.2

72.24 68.46 61.32 36.96 52.08 44.52 14.28

图5 滑行碰撞检测算法分析验证结果

图6滑行碰撞检测算法仿真结果

4结论

为防止滑行中的航空器发生碰撞，提出了一种滑行碰撞检测的层次包围盒模型，实现了碰撞检测的算法，为降低检测算法的复杂度，对算法进行优化。最后进行分析与仿真验证，结果表明，这种新的检测算法能圆满解决航空器地面滑行碰撞检测问题。

参考文献

1 Galatia G, Naldi M, Ferri M. Airport surface surveillance with a network of miniradars. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1999; 35(1):331-338

2 Besada J A, Garcia J, Portillo J, MolinaJM.Airport surface surveillance based on video images. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2005; 41(3):1075-1082

3 王艳军，胡明华，苏炜. 基于冲突回避的动态滑行路径算法. 西南交通大学学报，2009；44（6）：933-939

4 王玉婷. 先进机场场面活动引导与控制技术研究. 南京航空航天大学，硕士学位论文，2010 5 朱新平，汤新民，韩松臣. A-SMGCS滑行道冲突预测与避免控制. 南京航空航天大学学报，2011；43（4）：504-510

6 汤新民，安宏锋，王翀. 面向冲突避免的航空器地面滑行引导方法. 西南交通大学学报，2011；46（6）：1032-1039

7 张睿，高浩然，陈通. 基于多Agent的机场场面冲突检测与解脱算法研究. 科学技术与工程，2012；12（36）：10017-10020

8 王小磊，罗喜伶. 基于遗传算法的机场场面目标冲突解脱方法. 太赫兹科学与电子信息学报，2013；11（2）：304-308