機場跑道入侵風險預警模型研究與制作

李自香 杜麗娟 宋芳 羅志宇 石航 馬世罕

【摘 要】本文介紹了常見的跑道入侵原因，及基于單片機與LABVIEW程序開發環境和Arduino硬件小車模型相結合的演示裝置。該裝置實現小車的位置傳感以及燈光警示，展示出跑道入侵預警方式。

【關鍵詞】跑道入侵；風險預警；單片機；Arduino

中圖分類號： V351.11 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）27-0077-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.034

【Abstract】This paper introduces the common causes of runway intrusion，and demonstrates the device based on the combination of microcontroller，LABVIEW program development environment and Arduino Hardware car model.The device realizes the position sensing and lighting warning of the small intelligent patrol line Vehicle，showing the runway intrusion warning mode.

【Key words】Runway incursion；Risk warning；SCM；Arduino

0 引言

隨著航空市場的迅猛發展以及航空系統的容量限制， 跑道入侵越來越受到航空界的關注。目前美國聯邦航空局（FAA）已把跑道入侵作為航空安全的頭等大事來抓； 近年來中國民航發展迅猛，民用航空飛行量以每年將近20%的速度迅速增長，機場越來越繁忙， 解決跑道入侵問題也成了中國民航的當務之急。[1]因此，通過構建跑道入侵風險預警模型，有利于預防和矯正跑道入侵風險的萌化和惡化，提升跑道入侵風險的管理水平，對提升機場安全水平具有重大的現實意義，促進我國民航事業又好又快的發展。

1 模型概述

1.1 演示裝置示意圖

制作兩條跑道和若干滑行道組成的飛行區示意圖，以及兩塊停機坪，并打印在一張油皮紙上。標識出大致的跑道、滑行道以及停機坪的標志。供小車在圖上進行指定路線的運動和停止。

1.2 演示器材

本裝置使用Arduino硬件小車模型來代替飛機進行演示，安裝WiFi模塊，藍牙模塊，光感組件，LED燈，基于單片機實現對小車的智能操控。單片機中的程序由LABVIEW程序開發環境進行構建。最終可通過GPS模塊實現精確的位置定位以及小車間的智能互聯。通過單片機對小車的控制，實現運動與暫停；對LED燈的控制，實現小車經過光感組件是的反饋，LED燈的燈光可以進行顏色的切換；通過小車間的互聯知道相互的位置信息，進行預警提醒。最后通過這套系統的互聯互通，實現跑道入侵預警。

2 技術手段

利用LabVIEW構建仿真模型及應用界面。模型的自動化演示裝置是以Arduino硬件為基礎的電子設備，通過安裝Arduino硬件小車模型來演示飛機起降的整個過程。利用此技術可以實現演示程序：

（1）降落飛機在滑行道等待：跑道2上小車前進到滑行道LED燈（紅色）處，自動停止，等待跑到1上小車通過。

（2）飛機起飛：跑道1上小車前進到滑行道口后方，此時滑行道上LED燈由紅色轉為綠色（可以通行），滑行道上等待的小車前進，跑道1上小車由綠色轉為紅色（不能通行）。

對于這套模型的自動化演示裝置，是基于Arduino硬件小車模型來起到演示的效果，Arduino硬件小車模型主要包括兩個部分，第一個部分是利用Arduino硬件小車模型來演示飛機在跑道上起飛過程。第二個部分是利用Arduino硬件小車循跡功能模擬飛機著陸及穿越跑道過程。小車上安裝了WiFi模塊，藍牙模塊，紅外感應模塊，攝像頭以及程序模塊。配套與單片機進行模型的運作與交互。

3 制作成果

3.1 電腦模擬

通過LABVIEW進行模塊化的程序設計，達到了圖1的模擬效果，當跑道內有飛機進行起降活動時，滑行道的飛機將收到紅色指令燈的提示，停止于滑行道上，等待跑道使用完畢后進行穿越。

3.2 實物模型

如圖2在理論的支持下，組裝出了小車模型，用于進行實物模擬。

當小車即將穿越跑道的時候，會停止于滑行道上，等待跑道的使用完畢。之后才會開始運動，即穿越跑道，到達指定位置停止。

4 結語

跑道入侵是一種嚴重影響機場安全、容易導致災難性碰撞和人員傷亡的不安全事件[2]。

本文提出通過軟件的編寫和機載接收芯片的安裝，即可再實現飛機間的智能互聯和警告燈光系統應用，對于跑道入侵的預警及預防將有很大程度的提高。

【參考文獻】

[1]陳京松，何曉薇.跑道入侵及預防[J].中國民用航空，2008（11）.

[2]周易之，熊杰.起飛階段跑道入侵典型案例分析與預防措施研究[J].中國民航飛行學院學報，2010（1）.