機坪安全監視方法研究

馮曉磊，牟奇鋒

（中國民用航空飛行學院，四川 618307）

機坪安全監視方法研究

馮曉磊，牟奇鋒

（中國民用航空飛行學院，四川 618307）

在機坪上，航空器與保障車輛主要有滑行和停放兩種狀態。不同狀態下，兩者對地面空間的占用情況是不同的。考慮其外形輪廓、機坪運行要求的安全凈距、制動距離等因素，從計算機圖形學角度，對機坪上的航空器或車輛劃設沖突警戒區，通過檢測區域重疊的方法，判斷是否存在沖突，進而實現對機坪的安全監視。仿真結果表明，當兩架飛機的沖突警戒區重疊時，外形輪廓區域顯示黑色并告警。

機坪；沖突警戒區；區域重疊檢測；告警

0 引言

機坪上的交通系統構成比較復雜，不僅有大量航空器的推出、開車、滑行，還有為航空器提供保障作業的大量特種服務車輛、設備及人員的活動，近年來，隨著航班量的增多，機坪不安全事件[1]時有發生。為防止機坪上運行的航空器之間、航空器與特種車輛、設備之間發生沖突或擦掛，筆者通過劃設出沖突警戒區域并用于沖突檢測的方法，實現對機坪安全監視。

1 沖突警戒區劃設

民航組織規定[2]，機坪上運行的航空器，必須滿足其運行時要求的安全凈距L，參見表1。

因此，航空器停放在機坪時，對地面空間的占用受到其外形輪廓以及安全凈距的影響，基于航空器的外形輪廓，向飛機周邊外推一個距離L，形成一個新的區域，作為保護區，即機坪上停放的航空器的沖突警戒區，如圖1所示。

圖1 機坪上停放航空器的沖突警戒區域

考慮到航空器運動狀態的變化會導致航空器對空間的占用情況發生變化，在上述保護區的基礎上，沿機頭方向前推一個距離H，得到航空器在機坪上滑行時的沖突警戒區域[3]。距離H為一個最小制動距離，滿足以下條件：

表1 機坪與等待坪停放航空器的最小凈距L（單位：m）

式中：V為航空器的速度，m/s；a為航空器制動加速度，m/s2；t為時間；s為提高模型安全度，t應包含指揮員、駕駛員反應時間、信息傳遞時間。

機坪上運行的車輛沒有安全凈距要求，因此考慮到車輛的外形輪廓與其運動狀態的變化對空間占用的影響，類似方法可得到車輛的沖突警戒區域，用于檢測車輛與航空器之間是否存在沖突。

2 算法實現與優化

結合計算機圖形學，劃設沖突警戒區域，由此沖突檢測轉化為判斷兩個多邊形區域的相交問題。為實現沖突檢測算法，首先采集在機坪活動的航空器的制動加速度、機型參數以及運行要求的安全凈距，寫入數據庫。其次，在綜合監視技術條件下，獲取航空器的位置坐標、速度、航向等信息寫入數據庫。最后，根據航空器的位置坐標、機型參數、安全凈距等信息實現沖突警戒區域的定義，進行沖突檢測，即每隔一段時間，判斷警戒區是否重疊，若重疊，則要求駕駛員采取制動措施。

如果按照上述算法編程進行沖突檢測，則需要對機坪上所有的飛機或車輛，兩兩之間進行相互比較，判斷兩者時間的沖突警戒區域是否重疊。然而在實際運行中，存在兩架飛機距離較遠，沒必要進行沖突檢測。因此要對算法進行優化。

將機坪劃分為若干個區域，對同一個區域內的飛機或車輛進行沖突檢測，相鄰區域兩架飛機之間的距離超過2H的，不進行沖突檢測。這樣大大減少了區域重疊檢測的次數，提高算法的效率。

優化后的沖突檢測算法的流程如圖2所示。

3 仿真驗證

以兩架飛機A、B為例，假定A在機坪某機位上停放，B在機坪滑行道上滑行，并且滑向A所在停機位。基于上述兩架飛機，通過編程對沖突檢測算法驗證，如圖3所示，兩架飛機的警戒區域剛好重疊，此時航空器輪廓區域顯示黑色并告警，仿真結果表明提出的算法能夠實現沖突告警，進而實現對機坪的安全監視。

圖2 優化后的沖突檢測算法流程

圖3 沖突檢測算法仿真結果

4 結語

通過沖突檢測的方法，來規避機坪上運行的航空器之間、航空器與車輛之間的沖突或擦掛現象，是對現有的攝像頭監視手段的突破，能更有效地輔助機場運控中心工作人員實現對機坪的安全監視。同時，能促使駕駛員在航空器活動區內作業或行駛時，嚴格遵守機坪航空器活動區車輛交通管理的規定，具有實際意義。

[1] 杜珺，王飛，鄭鴻樸.基于改進的HFACS機坪保障車輛不安全事件的灰色關聯分析[J].安全與環境工程，2014,21（2）：143～146

[2] 國際民用航空公約.附件14機場[Z]，2009

[3] 牟奇鋒，馮曉磊.航空器地面滑行碰撞檢測方法研究[J].中國安全科學學報，2013,23（12）：84～89

Research on Apron Safety Monitoring Method

FENG Xiao-1ei，MOU Qi-feng
（Civi1 Aviation F1ight University of China，Sichuan 618307）

In apron,aircraft and service vehic1es main1y have two states:taxiing and parking.Under different conditions,both of them occupy different space on the ground.According to characteristics,safety c1earance of the aircraft and the braking distance,from the point of view of computer graphics,design a conf1ict a1ert zone for the aircraft and service vehic1es in apron.By the method of testing whether conf1ict a1ert zone have a common part,detemines a conf1ict exists or not was determined.And,rea1izes the safety monitoring of apron.With the he1p of simu1ation,draws a conc1usion was drawn that when conf1ict a1ert zone of two aircrafts have a common part,the contour area show b1ack and a1erting at the same time.

Apron;Conf1ict A1ert Zone;Area Over1apping Detection;A1ert

1007-1423（2015）05-0051-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.05.011

馮曉磊（1988-），男（漢族），山東臨朐人，在讀碩士研究生，研究方向為機場運行管理

牟奇鋒（1972-），男，重慶萬州人，博士，教授，研究方向為機場運行管理

2014-12-23

2014-01-25

中國民用航空飛行學院研究生科技創新項目（No.X2013-35）