CN112767728A - 用于机场的自动驾驶飞机引导车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机场的自动驾驶飞机引导车，包括：车体；设置在车体顶部的主激光雷达；设置在车体外部屏幕朝向与车辆行驶方向相反的引导屏；设置在车体内用于与上位***交互并控制自动驾驶飞机引导车自动驾驶飞机引导车行使的控制模块；设置在车体外周的高清相机。该自动驾驶飞机引导车，车体上的主激光雷达、引导屏、控制模块和高清相机，能够对车身周围的路况、障碍物等进行识别，且能够与机场的上位***进行交互，从而控制车辆的行驶以及引导屏上显示的内容，实现自动引导飞机的功能。该自动驾驶飞机引导车具有反应快、效率高及成本低等特点，由机场的上位***控制，能够自动高效且安全的完成引导飞机的作业。

Description

用于机场的自动驾驶飞机引导车

技术领域

本发明涉及航空领域，尤其涉及一种用于机场的自动驾驶飞机引导车。

背景技术

飞机在机场降落时，需要对其进行引导以使其安全滑行至停机坪，完成降落。目前，机场对于飞机的引导方式主要有：灯光引导、标识物引导、人工引导及有人驾驶的车辆引导。其中灯光、标识物设备的引导存在精度、可靠性不高，无法及时与机场整体车辆调度***交互信息的弊端。且灯光引导稳定性不够，灯光引导的改造需要开道破路，造价高昂，施工完成后具有不可逆性。

人工引导主要靠对讲机与塔台的沟通，容易误读误听，可靠性不高；人工驾驶引导的方式，交通安全过分依赖驾驶员的状态及反应，难免存在一定的失误，不可控因素太多。另外，这两种引导方式受天气影响较为严重，而且在恶劣的环境情况下，引导人员的视线受阻，飞机驾驶员不能及时接受到引导信息，造成泊位路线偏离。目前在民航领域的机场内，并没有一个能够安全高效的对飞机进行引导的设备。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种机场内，配合机场上位***对飞机进行高效安全引导的设备。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于机场的自动驾驶飞机引导车，用于机场内对飞机的引导工作，包括：

车体；

设置在所述车体顶部的主激光雷达；

设置在所述车体外部屏幕朝向与车辆行驶方向相反的引导屏；

设置在所述车体内用于与上位***交互并控制自动驾驶飞机引导车行使的控制模块；

设置在所述车体外周的高清相机。

优选的，所述车体外周还设置有补盲激光雷达。

优选的，所述车体上设置有用于与路侧设备交互的车载设备。

优选的，所述车体上还设置有毫米波雷达。

优选的，所述毫米波雷达设置在所述车体的车头和车尾处。

优选的，所述控制模块包括网络通讯设备、总线数据记录装置、主计算单元及导航设备。

优选的，所述网络通讯设备、所述总线数据记录装置、所述主计算单元及所述导航设备一体安装在所述车体的前端。

优选的，所述车体的顶部设置有安装支架，所述主激光雷达安装在所述安装支架上。

优选的，所述安装支架包括固定部和调节部，所述固定部安装在所述车体的顶部，所述调节部安装在所述固定部上，所述主激光雷达安装在所述调节部上，并能够通过所述调节部调整安装高度。

优选的，所述车体上还设置有辅助传感器。

本发明提供的用于机场的自动驾驶飞机引导车，在车体上设置有主激光雷达、引导屏、控制模块和高清相机，能够对车身周围的路况、障碍物等进行识别，且能够与机场设置的上位***之间进行交互，从而控制车辆的行驶以及引导屏上显示的内容，实现自动引导飞机的功能。该自动驾驶飞机引导车具有反应快、效率高及成本低等特点，由机场的上位***控制，能够自动高效且安全的完成引导飞机的作业。

附图说明

图1为本发明的用于机场的自动驾驶飞机引导车的结构示意图；

图2为本发明的用于机场的自动驾驶飞机引导车另一角度的结构示意图；

图3为本发明的用于机场的自动驾驶飞机引导车的控制结构图。

具体实施方式

请参见图1至图3，本发明实施例提供一种用于机场的自动驾驶飞机引导车，用于机场内对飞机的引导工作，其在引导时，与机场内部的上位***进行配合交互，该自动驾驶飞机引导车包括车体1、主激光雷达2、引导屏4、控制模块8及高清相机5。主激光雷达2设置在车体1的顶部，以360°监测车辆周围的情况，高清相机5设置在车体1的外周，可以对车周的情况进行监测，具体监测的宽度及广度视实际选择的设备型号而定。优选的，主激光雷达2选择128线的激光雷达，从而能够对周围环境进行3D建模，使得监测更加精准。引导屏4设置在车体1的外部，且屏幕朝向与车辆行驶方向相反的一面，即朝向飞机驾驶舱，以便于飞机驾驶员能够看清楚车辆上的引导屏4。

为了更好的确定车周情况，本申请的一个具体实施例中，还在车体1外周设置了补盲激光雷达3。由于车顶部的主激光雷达2在采集信息时，车周范围存在一定的盲区，难以采集到车辆高度及以下范围内的信息，因此，将该补盲激光雷达3设置在车周，对车体1四周的具体情况进行补充采集，从而使得采集范围更全面，信息更精确，为车辆行驶提供更可靠的保障。优选的，该补盲激光雷达3可以采用32线的激光雷达。

车辆在机场行驶的过程中，其行驶路线也需要实时进行检测，以避免在行驶过程中与其余车辆或飞机发生冲突，因此，在道路的侧边间隔设置多个路侧设备10(路侧RSU设备)，并在车体1上设置用于与路侧设备10交互的车载设备9(车载OBU设备)。路侧设备10与车载设备9之间的交互，能够使上位***准确的确定车辆的具***置及行驶方向。比如，通过形式过程中相邻的两个路侧设置10与车载设备9之间的交互，能够确定出车辆的行驶方向及所在位置，一边机场内的上位***更好的对车辆进行控制。优选的，车载设备9安装在车前端，当然，可以安装在车体1内部，也可以安装在车体1外部。安装在车体1顶端也是可行的，车前端只是其中一个优选方案。

上述控制模块8的设置，一方面是为了与上位***进行交互，另一方面也是为了控制车辆的行驶状态，当然，该控制模块8还能够与车辆上的主激光雷达2及高清相机5进行交互，从而获取其上的采集信息，并将该采集信息反馈至上位***。此外，控制模块8还能够控制引导屏4的显示状态及内容，以清楚准确的显示引导信息。该控制模块8在车体1的安装位置并不做具体限定，可以根据实际需求进行选择，可以安装在车内中控台处，也可以安装在车顶等其余部位。

具体的，该控制模块8包括网络通讯设备、总线数据记录装置、主计算单元及导航设备，这些设备可以安装在一起，以使安装更紧凑，空间更简洁，如一体安装在车体1的前端，或者后端。当然也可以分别安装在车体1的不同位置，优选的，控制模块8包含的所有设备均安装在一处，以节约空间，并便于集中管理。总线数据记录装置能够全程记录车辆的行驶信息，导航设备能够根据上位***规划的路线引导车辆按照路线行驶，优选的，导航设备选为四合一组合导航设备，能够进行四合一融合定位。主计算单元和网络通讯设备能够与上位***交互，实时监测车辆的行驶状态，并接收任务信息。

此外，上述自动驾驶飞机引导车上还可以在车体前后设置摄像头6，以显示并记录车辆前后的周边情况。具体的，摄像头6可以选用Mobileye的摄像头。为了使车辆在行驶过程中，其对周边情况的监测更加精准，进一步提高车辆行驶的安全性，可以在车体1外周设置毫米波雷达7。具体的，毫米波雷达7可以设置为多个，且分别安装在车体1的车头和车尾处。

本发明实施例提供的自动驾驶飞机引导车，在车体1上设置有主激光雷达2、引导屏4、控制模块8和高清相机5，能够对车身周围的路况、障碍物等进行识别，且能够与机场设置的上位***之间进行交互，从而控制车辆的行驶以及引导屏上显示的内容，实现自动引导飞机的功能。该自动驾驶飞机引导车具有反应快、效率高及成本低等特点，由机场的上位***控制，能够自动高效且安全的完成引导飞机的作业。

本申请的一个具体实施例中，车体1的顶部设置有安装支架，主激光雷达2安装在安装支架上。

优选的，安装支架包括固定部和调节部，调节部能够实现竖直方向上的高度调节。固定部安装在车体1的顶部，以对安装提供稳定的支撑；调节部安装在固定部上，主激光雷达2安装在调节部上，并能够通过调节部调整安装高度，以根据监测需要对主激光雷达2的安装高度进行调整。

此外，还可以在车体1上设置辅助传感器。该辅助传感器能够在恶劣天气、障碍物以及其它车辆遮挡等极端状况存在时，对车道进行更准确的判断，从而进一步提高引导的安全性。

自动驾驶飞机引导车在机场等待时，机场内的上位***会根据实际任务需求对自动驾驶飞机引导车发送不同的任务指令。可以是引导任务，也可以是更换停车点或前往加油等非引导任务。具体的，上位***包括任务下发平台、任务执行平台和车辆调度管理平台。

任务下平台发包括塔台管制模块，机场指挥模块、航司运控模块和转运模块，任务下发平台生成机场用车需求。任务下发平台将机场用车需求传输给车辆调度管理平台，车辆调度管理平台向自动驾驶飞机引导车下发行车路径，以使自动驾驶飞机引导车按照行车路径到达目标位置执行用车任务。

不同的任务指令信息里包含了不同的路径规划及路况信息，在接收到相关信息后，自动驾驶飞机引导车响应车辆调度管理平台的指令并执行相应的自动驾驶任务。在此过程中，车体1上的主激光雷达2、高清相机5及控制模块8联合作业，对车身周围的情况进行实时监测并反馈至车辆调度管理平台，由车辆调度管理平台规划出合适路线及精准指令，从而将驾驶信息反馈至控制模块8使其监控车辆安全高效的行驶。

如果任务指令为引导任务，则自动驾驶飞机引导车按照车辆调度管理平台给出的路径信息，实施对飞机的引导。引导飞机时，自动驾驶飞机引导车首先需要按照预设的路径进行指定的接机位置，飞机也需要进入预设的引导位置，以便车辆调度管理平台接收到到位信息，从而触发车辆调度管理平台发送任务开始的指令。

在该引导的过程中，需要确保自动驾驶飞机引导车与飞机之间保持相应的安全距离，且保持加减速及制动状态同步，以确保整个引导过程的安全稳定的进行。即当自动驾驶飞机引导车匀速行驶时，飞机也匀速前进；车辆加速时，飞机也加速；车辆减速时，飞机也减速，飞机全程与车辆控制在同步状态。此时，车体1上的引导屏4能够给飞机提供精准详细的行驶指令，使飞机驾驶员依据指令驾驶，并与自动驾驶飞机引导车始终保持同步前进的状态。

上述接机位置与引导位置之间有一定的预设距离，一方面确保自动驾驶飞机引导车在飞行员的视线范围内，另一方面保证自动驾驶飞机引导车和飞机之间安全行驶的距离。

如果接收到的任务不是引导任务，则自动驾驶飞机引导车按照车辆调度管理平台的指令执行自动驾驶任务。由飞机初始位置及目标终点位置信息，车辆调度管理平台发送预设驾驶方案，依据收到的信息及任务指令，自动驾驶飞机引导车按照预设方案进行自动驾驶。

当自动驾驶飞机引导车到达规划的路径终点后，飞机安全停靠在停机位，引导任务完成。此时，自动驾驶飞机引导车将任务完成的信息发送至上位***，传达该任务结束的信息，其自身则自动驾驶到临时停车点，以等待上位***发送的后续指令。或者通过任务执行平台监控自动驾驶飞机引导车对引导任务的执行情况，根据执行情况生成任务反馈信息、并将任务反馈信息发送给车辆调度管理平台，车辆调度管理平台根据任务反馈信息生成新的引导需求。

在引导的过程中，机场内的道路上会遇到各种不同的道路状况，需要自动驾驶飞机引导车进行不同的作业。此时，需要通过路侧设备10、车载设备9以及机场内的上位***之间的交互，来确定车辆所处位置的道路信息，从而反馈至上位***并请求上位***发送具体的道路信息，如红绿灯颜色及时间信息等。在遇到不同的道路状况时，比如：

1)遇到直行道路，则保持自动驾驶预设方案，当然了，如果在直行过程中遇到行人或障碍物，则需要停车等待，待行人通过或障碍物消除之后再继续前行。

2)前方为转弯道路时，上位***通过与控制模块8交互对车辆进行减速，以确保车辆以安全的速度转弯。其次，上位***根据位置信息发送该转弯处需要的偏转信息，自动驾驶飞机引导车根据偏转信息偏转合适的角度，以合适的角度和速度完成转弯。当自动驾驶飞机引导车减速时，飞机也需要根据其行驶速度进行减速，以确保两者始终同步行驶。

3)前方为交叉路口时，自动驾驶飞机引导车上的控制模块8会与路侧设备10交互，上位***在预设的间隔时间接收车端GPS信息、路侧设备10及车载设备9的监测信息，并根据相邻时间内接收的两次数据信息确定车辆行驶方向及具***置。并将位置信息等发送至上位***，上位***将该处的红绿灯颜色及时间信息发送给自动驾驶飞机引导车，自动驾驶飞机引导车根据红绿灯颜色及时间信息判断是否继续行驶。

此外，在交叉口，如果遇到其它车辆或飞机横向穿越道路，则上位***会将穿越信息发至路侧设备10，路侧设备10下发该路口车辆停车让行的通知，待其它车辆或飞机穿越过后，上位***发送自动驾驶飞机引导车继续通行的命令。

4)前方为人行横道时，控制模块8接收自上位***发出的人行横道行人信息，并根据人行横道行人信息判断行驶或礼让行人或绕行。也可以根据自身控制模块8监测到的信息来进行判断。

车辆在行驶过程中，需要始终对车辆周边情况进行监测。如监测自动驾驶飞机引导车行驶方向前方是否有行人或障碍物，如无，则红绿灯颜色为绿色时，自动驾驶；如有，则等待直至障碍清除或在超过预设等待时间后，重新规划路线。

之所以设置预设等待时间，是为了避免长时间等待而影响正常停机，如果超过时长，则上位***重新规划停机路线并发送至控制模块8，自动驾驶飞机引导车按照新的路线继续引导飞机直至停车位。对红绿灯颜色及时间信息、路口行人及其余车辆状态的监测，是为了确保引导过程中车辆及飞机安全顺畅的通行。

当然了，在引导过程中，上位***内还设置监视***，对所有运动及静止的车辆和飞机进行准确定位，并在其路径发生偏移时及时进行校正。使其始终保持在正确的道路上，避免路线偏移对引导工作造成的不良影响。

本发明实施例提供的一种自动驾驶飞机引导车的控制方法，能够通过上位***、控制模块8与路侧设备之间的交互，实现对车辆驾驶的自动控制，使车辆能够沿预设路径、按照预设速度在机场内自动驾驶，从而实现对飞机的自动引导。不仅节约了人工成本，降低了引导成本，也实现了引导自动化，使得引导能够更加高效且安全的进行。

通过上述技术方案，本发明实现了整个机场范围内所有自动驾驶飞机引导车的统一调度管理、科学路径规划，为各用车飞机提供安全、高效、可控的服务保障。

上述塔台管制模块包括A-SMGCS***和气象信息***，机场指挥模块包括ORMS***和FIMS***，航司运控模块包括GHS***和其他航司***，转运模块包括GHS***和其他航司***。

高级场面运动引导与控制***(A-SMGCS)应具备多种监视源数据接收和融合功能。采用广播式自动相关监视、多点定位、二次监视雷达等监视技术对协同监控目标实现监视；对非合作监控目标，包括监视目标、障碍和外来物，需采用场面监视雷达、视景增强和跑道异物检测等监视技术。高级场面活动引导与控制***包括四级功能，分别为：监视、控制、路由和引导。

监视功能包括覆盖区域内所有运动及静止航空器和车辆的精确定位；根据引导与控制需求对沿路径的时间与位置数据进行更新；检测任何入侵包括航空器运动区域、跑道带及指定保护区域的入侵；完成对机场地面、飞行初始阶段和飞行最后阶段的监视。

控制功能包括使授权运动速度最大化(动态能力)；检测冲突及提供解决方案；提供纵向间距；对跑道或滑行道入侵提供告警并启动保护装置(如停止牌或报警器)；对紧急入侵提供告警等。

路由功能实现复杂机场车辆密集情况下，为运动区域中每一航空器或车辆指派行驶路线、改变目的地及线路的功能。

引导功能主要包括为飞行员和驾驶员提供清晰的指示以允许他们沿指派路径行进；显示受限或不可用的路径及区域；接受路由的随时改变；对所有的引导辅助设备的运行状态进行监控等。

如图3所示，本申请的自动驾驶飞机引导车在车路云协同***的作用下，由机场的上位***操控。图中，车为自动驾驶飞机引导车、路为机场道路及其上的路侧设备、云为机场的上位***，在三者的相互交互下，实现了自动驾驶飞机引导车的统一调度，合理规划布局了机场内部地面交通，提升了作业安全及工作效率，实现了高效、有序、安全的飞机引导。

通过自动驾驶引导代替有人驾驶、灯光、标识物引导，实现了大量人力、物力成本的节约。

通过自动驾驶飞机引导车、路侧设备及上位***之间的有效协同、数据共享，实现了机场环境内的整体实时监控，增加了可控性。

图1至图2的示意图中省略了摆渡车的车轮，其位于车体1底部，其具体设置结构参见现有技术，本文不再赘述。

对于本领域普通技术人员来说，根据本发明的上述实施方式所作出的任何修改、变动，在不脱离本发明宗旨的情况下，均应包含于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，包括：

车体(1)；

设置在所述车体(1)顶部的主激光雷达(2)；

设置在所述车体(1)外部屏幕朝向与车辆行驶方向相反的引导屏(4)；

设置在所述车体(1)内用于与上位***交互并控制自动驾驶飞机引导车行使的控制模块(8)；

设置在所述车体(1)外周的高清相机(5)。

2.根据权利要求1所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述车体(1)外周还设置有补盲激光雷达(3)。

3.根据权利要求1所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述车体(1)上设置有用于与路侧设备(10)交互的车载设备(9)。

4.根据权利要求1所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述车体(1)上还设置有毫米波雷达(7)。

5.根据权利要求4所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述毫米波雷达(7)设置在所述车体(1)的车头和车尾处。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述控制模块(8)包括网络通讯设备、总线数据记录装置、主计算单元及导航设备。

7.根据权利要求6所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述网络通讯设备、所述总线数据记录装置、所述主计算单元及所述导航设备一体安装在所述车体(1)的前端。

8.根据权利要求1至5任一项所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述车体(1)的顶部设置有安装支架，所述主激光雷达(2)安装在所述安装支架上。

9.根据权利要求8所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述安装支架包括固定部和调节部，所述固定部安装在所述车体(1)的顶部，所述调节部安装在所述固定部上，所述主激光雷达(2)安装在所述调节部上，并能够通过所述调节部调整安装高度。

10.根据权利要求1至5任一项所述的用于机场的自动驾驶飞机引导车，其特征在于，所述车体(1)上还设置有辅助传感器。

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