无线网络通信的机场驱鸟设备远程控制方法

摘要：为提高机场驱鸟设备驱鸟效果，文章提出引入无线网络通信技术的机场驱鸟设备远程控制方法。该方法综合考虑机场的地理特点、鸟类活动规律、设备性能限制以及安全要求等因素，设计机场驱鸟设备飞行控制导航算法，引入CRC校验，对驱鸟设备控制数据进行容错处理；设计驱鸟设备网络无线通信协议，实现对机场驱鸟设备的远程控制。实验证明，该方法有效提高了驱鸟设备的驱鸟效果，减少鸟类接近跑道次数，提高了机场运行安全性。

关键词：无线网络通信；驱鸟设备；远程控制；机场

中图分类号：TP271.4" 文献标志码：A

0 引言

在设计机场驱鸟设备的飞行控制导航算法时，须要综合考虑机场的地理特点、鸟类活动规律、设备性能限制以及安全要求等，应明确设计目标，确保驱鸟设备能够精确地定位目标区域并按照预设的航线进行飞行；通过优化飞行路径和驱鸟策略，最大化驱鸟效果，降低鸟类对飞行安全的威胁；确保驱鸟设备在飞行过程中不会对机场的其他设施或飞机造成干扰或威胁。艾健等^［1］提出了基于超声波技术的浮标驱鸟器，柯杰龙等^［2］提出了基于改进Qlearning算法的输电线路拟声驱鸟策略，这些技术虽然在一定程度上起到了驱鸟作用，但仍然存在诸多不足。大多数驱鸟设备采用固定式安装，受设备体积和材料性质限制，难以在跑道周边等关键区域达到最佳驱鸟效果。而且，长期安装在机场的驱鸟设备处于风吹日晒等恶劣环境，设备寿命短、后期维护成本高。此外，现有驱鸟技术大多缺乏全局控制和智能化管理，导致驱鸟工作效率低，难以形成有效的预防机制。为了克服现有技术的不足，提高机场驱鸟工作效率和效果，本文提出了一种基于无线网络通信的机场驱鸟设备远程控制方法。

1 机场驱鸟设备飞行控制导航算法设计

本文将鸟类频繁活动的区域作为重点驱鸟区域^［3］，设定合理的飞行航线，确保设备能够全面覆盖这些区域。

利用数字罗盘和GPS/航路推算组合导航方法，飞行器能够实时准确地获取当前位置，并据此计算出偏离预定航线的侧偏距Cy和航向角偏差Cφ。在配备了增稳装置的条件下，飞行器的副翼舵偏角调节规律得到了优化。侧偏距Cy通常指飞行器当前位置到预定航线（或称为理想航迹）的垂直距离。一般而言，侧偏距通过点到直线的距离公式来近似计算^［4］。如果预定航线可以近似为直线，那么 Cy可以通过如下公式计算：

Cy=|Ax+By+C|A2+B2（1）

其中，（x，y）为飞行器的当前位置；A、B、C为系数；Ax+By+C为预定航线的直线方程。

航向角偏差 Cφ指飞行器当前航向角与预定航向角之间的差值。计算航向角偏差通常须要考虑磁偏角（即地球磁场与地理北极之间的夹角），因为罗盘仪通常测量的是磁北方向，而不是真北方向。真航向角（相对于真北或真南方向的角度）可以通过将磁航向角加上或减去磁偏角来计算^［5］。真航向角=磁航向角±磁偏角，因此，航向角偏差Cφ可以通过如下公式计算：

Cφ=|Zh-Yh|（2）

其中，Zh为真航向角；Yh为预定航向角。

控制导航算法不仅基于侧偏距和航向角偏差生成指令，还结合了增稳装置提供的稳定性信息。综合考虑飞行器的动态特性和当前状态，计算出最优的副翼舵偏角调节量：

βx=k1χ+k2χg（3）

其中，βx为副翼舵偏角调节量；k1为χ倾斜角增益；χ和χg为倾斜角；k2为χg倾斜角增益。通过这种方式，飞行器能够更加平稳和精确地调整飞行姿态，实现高效的航线跟踪和侧偏距消除。

2 驱鸟设备控制数据容错处理

在机场环境下，控制驱鸟设备的数据传输须高度准确^［6］，因此，采用循环冗余校验法（Cyclic Redundancy Check，CRC）以确保数据完整。CRC将数据视为多项式，附加校验位，使数据块能被生成的多项式整除。

接收方使用与发送方相同的生成多项式来对接收到的数据进行除法运算，如果运算结果余数为零，则表示数据传输无误;如果余数不为零，则表示数据传输存在错误，此时接收方会请求发送方重新发送数据。CRC利用模2除法（二进制除法）特性，通过校验位确保码组整除性，从而高效检测并指示出数据传输错误位置。此方法在恶劣环境下保障了数据的正确传输，是确保机场通信可靠性的关键措施。

在选择一个CRC的生成多项式g（x）时，若该多项式的次数为r，且满足以下条件：具有x+1因子（即能检测奇数位错误）、常数项为1以及周期大于或等于k+r，则该CRC码能够提供特定的检错能力。对于小于k位的信息，由此g（x）产生的CRC码能够检测出：所有的偶数位错误（即任何2个不同位置同时出错）；所有的奇数位错误（即单个位的错误）；所有长度小于或等于r位的突发性错误（即连续多位出错的情况）。

对于长度为r+1位的突发性错误，CRC码可能无法检测出来，这种漏检的概率为2-（r-1），因为较长的错误序列有可能产生与正常CRC校验码相同的校验结果。而对于长度大于r+2位的突发性错误，漏检的概率进一步降低，具体取决于错误的长度和g（x）的特性，但通常可以认为其漏检概率为2-r。通过上述操作，完成对驱鸟设备控制数据容错处理。

3 驱鸟设备网络无线通信协议设计与远程控制

通信协议能确保指令有效交换，对抗无线干扰。无线模块与单片机通过串口通信，须准确识别有效数据的起始位置，以应对同频干扰，保障数据的正确接收与验证。

为了解决这个问题，引入同步字节概念。同步字节作为数据帧的标识，用于在串口缓冲区中检测数据流的开始位置。当单片机检测到同步字节时，它能够准确地识别数据流的开始，从而确保后续数据的正确接收和处理。针对本文远程控制方法，采用如表1所示数据帧格式。

同步字节用特定ASC II字符序列确保无线通信稳定性，区分噪声与有效信号。设计远程控制时，选取0×55为同步码，标识数据包开始。该策略使接收协议仅处理以0×55开头的数据包，提升通信准确性、效率及复杂环境下远程控制的稳定性和可靠性。

4 实例应用分析

在上述研究基础上，结合无线网络通信技术，本文提出了一种全新的机场驱鸟设备远程控制方法。为了验证该方法的实际应用可行性，以某机场为例，应用本文提出的控制方法对机场驱鸟设备进行远程控制。本次实验选择了一家位于东部沿海地区的繁忙机场作为实验对象。该机场年旅客吞吐量超过千万人次，航班起降架次频繁，鸟类活动尤为活跃。实验所使用的驱鸟设备包括声音驱鸟器、激光驱鸟器等。这些设备均具备远程控制功能，可通过无线网络接收指令并执行相应的驱鸟操作。同时，为了确保实验结果的准确性，还对设备的性能进行了严格测试，确保其符合实验要求。在实验过程中，收集了大量的实验数据，包括鸟类活动数据、设备运行状态数据、通信质量数据等。在实验结束后，对实验数据进行了分析和整理，评估了本方法的实际应用可行性。本文远程控制方法应用前后，机场鸟类活动情况如表2所示。

应用远程控制方法后，机场内鸟类种类从10种减至8种，平均种类数量显著减少。这归因于驱鸟设备精准覆盖与智能化管理，使驱鸟策略更高效。鸟类活动范围受控，减少了在机场关键区域的活动，每日接近跑道次数从25次降至3次，大幅降低了与飞机相撞的风险。远程控制方法不仅改变了鸟类习性，还显著改善了机场安全环境，证明其在减少鸟类干扰方面的有效性。

5 结语

本文所研究的基于无线网络通信的机场驱鸟设备远程控制方法，不仅克服了现有技术的不足，提高了机场驱鸟工作的效率和效果，同时也为机场安全管理提供了新的思路和方法。通过无线网络通信技术实现对驱鸟设备的远程监控和控制，使得驱鸟工作更加灵活、高效。

参考文献

［1］艾健，严浪涛.基于超声波技术的浮标驱鸟器的设计［J］.船电技术，2024（5）：96-100，108.

［2］柯杰龙，张羽，朱朋辉，等.基于改进Qlearning算法的输电线路拟声驱鸟策略研究［J］.南京信息工程大学学报（自然科学版），2022（5）：579-586.

［3］梁健昂.架空线路防外破预警设备在电力系统中的应用［J］.光源与照明，2024（3）：128-130.

［4］孙磊，王晨，柳士伟，等.基于鸟类生物学模型的突变型前馈控制算法［J］.自动化与仪表，2024（1）：155-159.

［5］薛委委，邱兵涛，唐洁蓉.喜鹊对一种激光驱鸟设备的响应研究［J］.民航学报，2023（6）：48-51.

［6］孙磊，徐剑荣，柳士伟，等.基于光电视频鸟类区域帧级码率控制优化算法研究［J］.软件，2023（9）：49-52，161.

（编辑 沈 强编辑）

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