無線網絡通信的機場驅鳥設備遠程控制方法

摘要：為提高機場驅鳥設備驅鳥效果，文章提出引入無線網絡通信技術的機場驅鳥設備遠程控制方法。該方法綜合考慮機場的地理特點、鳥類活動規律、設備性能限制以及安全要求等因素，設計機場驅鳥設備飛行控制導航算法，引入CRC校驗，對驅鳥設備控制數據進行容錯處理；設計驅鳥設備網絡無線通信協議，實現對機場驅鳥設備的遠程控制。實驗證明，該方法有效提高了驅鳥設備的驅鳥效果，減少鳥類接近跑道次數，提高了機場運行安全性。

關鍵詞：無線網絡通信；驅鳥設備；遠程控制；機場

中圖分類號：TP271.4" 文獻標志碼：A

0 引言

在設計機場驅鳥設備的飛行控制導航算法時，須要綜合考慮機場的地理特點、鳥類活動規律、設備性能限制以及安全要求等，應明確設計目標，確保驅鳥設備能夠精確地定位目標區域并按照預設的航線進行飛行；通過優化飛行路徑和驅鳥策略，最大化驅鳥效果，降低鳥類對飛行安全的威脅；確保驅鳥設備在飛行過程中不會對機場的其他設施或飛機造成干擾或威脅。艾健等^［1］提出了基于超聲波技術的浮標驅鳥器，柯杰龍等^［2］提出了基于改進Qlearning算法的輸電線路擬聲驅鳥策略，這些技術雖然在一定程度上起到了驅鳥作用，但仍然存在諸多不足。大多數驅鳥設備采用固定式安裝，受設備體積和材料性質限制，難以在跑道周邊等關鍵區域達到最佳驅鳥效果。而且，長期安裝在機場的驅鳥設備處于風吹日曬等惡劣環境，設備壽命短、后期維護成本高。此外，現有驅鳥技術大多缺乏全局控制和智能化管理，導致驅鳥工作效率低，難以形成有效的預防機制。為了克服現有技術的不足，提高機場驅鳥工作效率和效果，本文提出了一種基于無線網絡通信的機場驅鳥設備遠程控制方法。

1 機場驅鳥設備飛行控制導航算法設計

本文將鳥類頻繁活動的區域作為重點驅鳥區域^［3］，設定合理的飛行航線，確保設備能夠全面覆蓋這些區域。

利用數字羅盤和GPS/航路推算組合導航方法，飛行器能夠實時準確地獲取當前位置，并據此計算出偏離預定航線的側偏距Cy和航向角偏差Cφ。在配備了增穩裝置的條件下，飛行器的副翼舵偏角調節規律得到了優化。側偏距Cy通常指飛行器當前位置到預定航線（或稱為理想航跡）的垂直距離。一般而言，側偏距通過點到直線的距離公式來近似計算^［4］。如果預定航線可以近似為直線，那么 Cy可以通過如下公式計算：

Cy=|Ax+By+C|A2+B2（1）

其中，（x，y）為飛行器的當前位置；A、B、C為系數；Ax+By+C為預定航線的直線方程。

航向角偏差 Cφ指飛行器當前航向角與預定航向角之間的差值。計算航向角偏差通常須要考慮磁偏角（即地球磁場與地理北極之間的夾角），因為羅盤儀通常測量的是磁北方向，而不是真北方向。真航向角（相對于真北或真南方向的角度）可以通過將磁航向角加上或減去磁偏角來計算^［5］。真航向角=磁航向角±磁偏角，因此，航向角偏差Cφ可以通過如下公式計算：

Cφ=|Zh-Yh|（2）

其中，Zh為真航向角；Yh為預定航向角。

控制導航算法不僅基于側偏距和航向角偏差生成指令，還結合了增穩裝置提供的穩定性信息。綜合考慮飛行器的動態特性和當前狀態，計算出最優的副翼舵偏角調節量：

βx=k1χ+k2χg（3）

其中，βx為副翼舵偏角調節量；k1為χ傾斜角增益；χ和χg為傾斜角；k2為χg傾斜角增益。通過這種方式，飛行器能夠更加平穩和精確地調整飛行姿態，實現高效的航線跟蹤和側偏距消除。

2 驅鳥設備控制數據容錯處理

在機場環境下，控制驅鳥設備的數據傳輸須高度準確^［6］，因此，采用循環冗余校驗法（Cyclic Redundancy Check，CRC）以確保數據完整。CRC將數據視為多項式，附加校驗位，使數據塊能被生成的多項式整除。

接收方使用與發送方相同的生成多項式來對接收到的數據進行除法運算，如果運算結果余數為零，則表示數據傳輸無誤;如果余數不為零，則表示數據傳輸存在錯誤，此時接收方會請求發送方重新發送數據。CRC利用模2除法（二進制除法）特性，通過校驗位確保碼組整除性，從而高效檢測并指示出數據傳輸錯誤位置。此方法在惡劣環境下保障了數據的正確傳輸，是確保機場通信可靠性的關鍵措施。

在選擇一個CRC的生成多項式g（x）時，若該多項式的次數為r，且滿足以下條件：具有x+1因子（即能檢測奇數位錯誤）、常數項為1以及周期大于或等于k+r，則該CRC碼能夠提供特定的檢錯能力。對于小于k位的信息，由此g（x）產生的CRC碼能夠檢測出：所有的偶數位錯誤（即任何2個不同位置同時出錯）；所有的奇數位錯誤（即單個位的錯誤）；所有長度小于或等于r位的突發性錯誤（即連續多位出錯的情況）。

對于長度為r+1位的突發性錯誤，CRC碼可能無法檢測出來，這種漏檢的概率為2-（r-1），因為較長的錯誤序列有可能產生與正常CRC校驗碼相同的校驗結果。而對于長度大于r+2位的突發性錯誤，漏檢的概率進一步降低，具體取決于錯誤的長度和g（x）的特性，但通?？梢哉J為其漏檢概率為2-r。通過上述操作，完成對驅鳥設備控制數據容錯處理。

3 驅鳥設備網絡無線通信協議設計與遠程控制

通信協議能確保指令有效交換，對抗無線干擾。無線模塊與單片機通過串口通信，須準確識別有效數據的起始位置，以應對同頻干擾，保障數據的正確接收與驗證。

為了解決這個問題，引入同步字節概念。同步字節作為數據幀的標識，用于在串口緩沖區中檢測數據流的開始位置。當單片機檢測到同步字節時，它能夠準確地識別數據流的開始，從而確保后續數據的正確接收和處理。針對本文遠程控制方法，采用如表1所示數據幀格式。

同步字節用特定ASC II字符序列確保無線通信穩定性，區分噪聲與有效信號。設計遠程控制時，選取0×55為同步碼，標識數據包開始。該策略使接收協議僅處理以0×55開頭的數據包，提升通信準確性、效率及復雜環境下遠程控制的穩定性和可靠性。

4 實例應用分析

在上述研究基礎上，結合無線網絡通信技術，本文提出了一種全新的機場驅鳥設備遠程控制方法。為了驗證該方法的實際應用可行性，以某機場為例，應用本文提出的控制方法對機場驅鳥設備進行遠程控制。本次實驗選擇了一家位于東部沿海地區的繁忙機場作為實驗對象。該機場年旅客吞吐量超過千萬人次，航班起降架次頻繁，鳥類活動尤為活躍。實驗所使用的驅鳥設備包括聲音驅鳥器、激光驅鳥器等。這些設備均具備遠程控制功能，可通過無線網絡接收指令并執行相應的驅鳥操作。同時，為了確保實驗結果的準確性，還對設備的性能進行了嚴格測試，確保其符合實驗要求。在實驗過程中，收集了大量的實驗數據，包括鳥類活動數據、設備運行狀態數據、通信質量數據等。在實驗結束后，對實驗數據進行了分析和整理，評估了本方法的實際應用可行性。本文遠程控制方法應用前后，機場鳥類活動情況如表2所示。

應用遠程控制方法后，機場內鳥類種類從10種減至8種，平均種類數量顯著減少。這歸因于驅鳥設備精準覆蓋與智能化管理，使驅鳥策略更高效。鳥類活動范圍受控，減少了在機場關鍵區域的活動，每日接近跑道次數從25次降至3次，大幅降低了與飛機相撞的風險。遠程控制方法不僅改變了鳥類習性，還顯著改善了機場安全環境，證明其在減少鳥類干擾方面的有效性。

5 結語

本文所研究的基于無線網絡通信的機場驅鳥設備遠程控制方法，不僅克服了現有技術的不足，提高了機場驅鳥工作的效率和效果，同時也為機場安全管理提供了新的思路和方法。通過無線網絡通信技術實現對驅鳥設備的遠程監控和控制，使得驅鳥工作更加靈活、高效。

參考文獻

［1］艾健，嚴浪濤.基于超聲波技術的浮標驅鳥器的設計［J］.船電技術，2024（5）：96-100，108.

［2］柯杰龍，張羽，朱朋輝，等.基于改進Qlearning算法的輸電線路擬聲驅鳥策略研究［J］.南京信息工程大學學報（自然科學版），2022（5）：579-586.

［3］梁健昂.架空線路防外破預警設備在電力系統中的應用［J］.光源與照明，2024（3）：128-130.

［4］孫磊，王晨，柳士偉，等.基于鳥類生物學模型的突變型前饋控制算法［J］.自動化與儀表，2024（1）：155-159.

［5］薛委委，邱兵濤，唐潔蓉.喜鵲對一種激光驅鳥設備的響應研究［J］.民航學報，2023（6）：48-51.

［6］孫磊，徐劍榮，柳士偉，等.基于光電視頻鳥類區域幀級碼率控制優化算法研究［J］.軟件，2023（9）：49-52，161.

（編輯 沈 強編輯）

Remote control method of airportbird drive equipment for wireless network communication

WU" Yanming

（CAAC Central amp; Southern Airport Design amp; Research Institute （Guangzhou ） Co.， Ltd.， Guangzhou 510405， China）

Abstract：" To improve the bird repellent effect of airport bird repellent equipment， this article proposes a remote control method of airport bird repellent equipment by introducing wireless network communication technology. This method comprehensively considers the geographical characteristics of the airport， the activity patterns of birds， the performance limitations of equipment， and safety requirements. It designs a flight control navigation algorithm for airport bird repellent equipment， introduces CRC verification， performs faulttolerant processing on the control data of the bird repellent equipment， designs a wireless communication protocol for the bird repellent equipment network， and realizes remote control of the airport bird repellent equipment. Experimental results have shown that this method effectively improves the application effectiveness of bird repellent equipment， reduces the number of times birds approach the runway， and improves the safety of airport operations.

Key words： wireless network communication; bird equipment; remote control; airport