机坪安全监视方法研究

冯晓磊，牟奇锋

（中国民用航空飞行学院，四川 618307）

机坪安全监视方法研究

冯晓磊，牟奇锋

（中国民用航空飞行学院，四川 618307）

在机坪上，航空器与保障车辆主要有滑行和停放两种状态。不同状态下，两者对地面空间的占用情况是不同的。考虑其外形轮廓、机坪运行要求的安全净距、制动距离等因素，从计算机图形学角度，对机坪上的航空器或车辆划设冲突警戒区，通过检测区域重叠的方法，判断是否存在冲突，进而实现对机坪的安全监视。仿真结果表明，当两架飞机的冲突警戒区重叠时，外形轮廓区域显示黑色并告警。

机坪；冲突警戒区；区域重叠检测；告警

0 引言

机坪上的交通系统构成比较复杂，不仅有大量航空器的推出、开车、滑行，还有为航空器提供保障作业的大量特种服务车辆、设备及人员的活动，近年来，随着航班量的增多，机坪不安全事件[1]时有发生。为防止机坪上运行的航空器之间、航空器与特种车辆、设备之间发生冲突或擦挂，笔者通过划设出冲突警戒区域并用于冲突检测的方法，实现对机坪安全监视。

1 冲突警戒区划设

民航组织规定[2]，机坪上运行的航空器，必须满足其运行时要求的安全净距L，参见表1。

因此，航空器停放在机坪时，对地面空间的占用受到其外形轮廓以及安全净距的影响，基于航空器的外形轮廓，向飞机周边外推一个距离L，形成一个新的区域，作为保护区，即机坪上停放的航空器的冲突警戒区，如图1所示。

图1 机坪上停放航空器的冲突警戒区域

考虑到航空器运动状态的变化会导致航空器对空间的占用情况发生变化，在上述保护区的基础上，沿机头方向前推一个距离H，得到航空器在机坪上滑行时的冲突警戒区域[3]。距离H为一个最小制动距离，满足以下条件：

表1 机坪与等待坪停放航空器的最小净距L（单位：m）

式中：V为航空器的速度，m/s；a为航空器制动加速度，m/s2；t为时间；s为提高模型安全度，t应包含指挥员、驾驶员反应时间、信息传递时间。

机坪上运行的车辆没有安全净距要求，因此考虑到车辆的外形轮廓与其运动状态的变化对空间占用的影响，类似方法可得到车辆的冲突警戒区域，用于检测车辆与航空器之间是否存在冲突。

2 算法实现与优化

结合计算机图形学，划设冲突警戒区域，由此冲突检测转化为判断两个多边形区域的相交问题。为实现冲突检测算法，首先采集在机坪活动的航空器的制动加速度、机型参数以及运行要求的安全净距，写入数据库。其次，在综合监视技术条件下，获取航空器的位置坐标、速度、航向等信息写入数据库。最后，根据航空器的位置坐标、机型参数、安全净距等信息实现冲突警戒区域的定义，进行冲突检测，即每隔一段时间，判断警戒区是否重叠，若重叠，则要求驾驶员采取制动措施。

如果按照上述算法编程进行冲突检测，则需要对机坪上所有的飞机或车辆，两两之间进行相互比较，判断两者时间的冲突警戒区域是否重叠。然而在实际运行中，存在两架飞机距离较远，没必要进行冲突检测。因此要对算法进行优化。

将机坪划分为若干个区域，对同一个区域内的飞机或车辆进行冲突检测，相邻区域两架飞机之间的距离超过2H的，不进行冲突检测。这样大大减少了区域重叠检测的次数，提高算法的效率。

优化后的冲突检测算法的流程如图2所示。

3 仿真验证

以两架飞机A、B为例，假定A在机坪某机位上停放，B在机坪滑行道上滑行，并且滑向A所在停机位。基于上述两架飞机，通过编程对冲突检测算法验证，如图3所示，两架飞机的警戒区域刚好重叠，此时航空器轮廓区域显示黑色并告警，仿真结果表明提出的算法能够实现冲突告警，进而实现对机坪的安全监视。

图2 优化后的冲突检测算法流程

图3 冲突检测算法仿真结果

4 结语

通过冲突检测的方法，来规避机坪上运行的航空器之间、航空器与车辆之间的冲突或擦挂现象，是对现有的摄像头监视手段的突破，能更有效地辅助机场运控中心工作人员实现对机坪的安全监视。同时，能促使驾驶员在航空器活动区内作业或行驶时，严格遵守机坪航空器活动区车辆交通管理的规定，具有实际意义。

[1] 杜珺，王飞，郑鸿朴.基于改进的HFACS机坪保障车辆不安全事件的灰色关联分析[J].安全与环境工程，2014,21（2）：143～146

[2] 国际民用航空公约.附件14机场[Z]，2009

[3] 牟奇锋，冯晓磊.航空器地面滑行碰撞检测方法研究[J].中国安全科学学报，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

冯晓磊（1988-），男（汉族），山东临朐人，在读硕士研究生，研究方向为机场运行管理

牟奇锋（1972-），男，重庆万州人，博士，教授，研究方向为机场运行管理

2014-12-23

2014-01-25

中国民用航空飞行学院研究生科技创新项目（No.X2013-35）