本發(fā)明涉及飛行器地面防碰撞系統(tǒng)及方法，具體涉及考慮到不同天氣對(duì)于障礙物檢測(cè)單元的精確度的影響的飛行器地面防碰撞系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、本部分的內(nèi)容僅提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，其可能并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、飛行器在機(jī)場(chǎng)跑道及停機(jī)坪上滑行、?？康倪^(guò)程中，需要時(shí)刻注意避讓周圍的其他飛行器、建筑物及其他障礙物以防發(fā)生碰撞。這種碰撞尤其容易發(fā)生在飛行器的翼尖處。傳統(tǒng)的飛行器地面防碰撞方案主要依賴于以下兩類技術(shù)：廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ads–b)以及通過(guò)傳感器(例如雷達(dá)和/或視覺傳感器等)感測(cè)周圍物體。然而，這兩類技術(shù)各自均存在一些缺陷。

3、ads–b是一種飛行器交通監(jiān)視技術(shù)，即，飛行器通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)確定其位置并進(jìn)行定期廣播，使得該飛行器可被追蹤。ads–b方案適用于監(jiān)控運(yùn)動(dòng)中的飛行器的位置并對(duì)飛行器進(jìn)行路線導(dǎo)引，從而避免發(fā)生碰撞。然而，很多地面飛行器碰撞事件發(fā)生在ads–b裝置尚未正常啟用時(shí)，例如，當(dāng)一架飛行器被拖車拖拽前行而另一架飛行器保持靜止時(shí)。另一方面，ads–b方案的位置檢測(cè)精度較低，誤差可能達(dá)到10m以上。

4、飛行器及機(jī)場(chǎng)地面設(shè)施通常布置有多種傳感器、尤其是雷達(dá)及各類視覺傳感器(如攝像頭等)，以便感測(cè)飛行器周圍的障礙物的位置、向飛行員及地面工作人員傳遞實(shí)時(shí)的監(jiān)控視頻畫面及基于視頻畫面分析得出的感測(cè)參數(shù)等。然而，傳感器的信號(hào)質(zhì)量受天氣影響較大，特別地，視覺傳感器在弱光條件及其他惡劣天氣條件下的畫面清晰度及參數(shù)準(zhǔn)確性都將大幅下降?；谝曈X傳感器檢測(cè)飛行器周圍物體的常規(guī)防碰撞方案沒有考慮到天氣對(duì)于傳感器性能的影響。

5、相比于視覺傳感器，采用雷達(dá)探測(cè)方案的主要優(yōu)勢(shì)在于其成本較低，并且受光線及惡劣天氣影響相對(duì)較小。然而，雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的空間分辨率較低。換言之，無(wú)法通過(guò)雷達(dá)裝置精確地識(shí)別物體的形狀。例如，飛行器在監(jiān)視儀表盤上通常只能以小點(diǎn)或十字標(biāo)識(shí)的形式顯示，而無(wú)法通過(guò)雷達(dá)來(lái)精確判斷飛行器翼尖的位置、形態(tài)(如翼尖的輪廓)等。因此，無(wú)法僅通過(guò)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)來(lái)精確避免飛行器與其他障礙物發(fā)生碰撞。此外，盡管雷達(dá)探測(cè)的準(zhǔn)確度受光線及惡劣天氣影響相對(duì)較小，但這些影響仍然不應(yīng)被忽視。

6、綜上所述，仍然需要開發(fā)一種可靠的飛行器地面防碰撞方案，特別地，需要開發(fā)一種在惡劣天氣條件下仍能保障飛行器安全的飛行器地面防碰撞方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的飛行器地面防碰撞系統(tǒng)及方法，以提高飛行器地面軌跡監(jiān)測(cè)及路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性，提高飛行器地面操作的安全性。本發(fā)明的另一目的在于減輕天氣因素對(duì)于飛行器地面防碰撞系統(tǒng)及方法的可靠性的影響。本發(fā)明的又一目的在于提高惡劣天氣情況下飛行器的自主性，以便即使在單機(jī)組運(yùn)行情況下仍能可靠地規(guī)避障礙物。

2、本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種飛行器地面防碰撞系統(tǒng)，該飛行器地面防碰撞系統(tǒng)包括：障礙物檢測(cè)單元，該障礙物檢測(cè)單元包括用于感測(cè)飛行器周圍的障礙物的位置信息的多個(gè)傳感器；天氣監(jiān)測(cè)單元，該天氣監(jiān)測(cè)單元接收來(lái)自信息源的天氣信息；以及控制單元，該控制單元配置成接收來(lái)自障礙物檢測(cè)單元的位置信息和來(lái)自天氣監(jiān)測(cè)單元的天氣信息，基于天氣信息確定適配天氣信息的傳感器感知模型，基于所確定的傳感器感知模型設(shè)定障礙物檢測(cè)單元中的每個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果的權(quán)重并輸出障礙物檢測(cè)結(jié)果。

3、在一些實(shí)施方式中，控制單元可以存儲(chǔ)有預(yù)先設(shè)定的多種傳感器感知模型，并且配置成基于天氣信息通過(guò)查表的方式從預(yù)先設(shè)定的多種傳感器感知模型選擇相應(yīng)的傳感器感知模型。

4、在一些實(shí)施方式中，控制單元可以存儲(chǔ)有用于基于天氣信息建立或確定相應(yīng)的傳感器感知模型的算法。

5、在一些實(shí)施方式中，飛行器地面防碰撞系統(tǒng)還可以包括人機(jī)交互界面，該人機(jī)交互界面用于供飛行員向控制單元輸入飛行員指令，并且控制單元配置成基于飛行員指令確定傳感器感知模型；控制單元還可以配置成通過(guò)人機(jī)交互界面向飛行員輸出障礙物檢測(cè)結(jié)果。

6、在一些實(shí)施方式中，人機(jī)交互界面可以包括飛行器儀表和/或抬頭顯示。

7、在一些實(shí)施方式中，飛行器地面防碰撞系統(tǒng)可以配置成以合作模式和/或非合作模式運(yùn)行，在合作模式下，通過(guò)搭載有飛行器地面防碰撞系統(tǒng)的飛行器與可合作通信的障礙物之間相互通信，人機(jī)交互界面提供顯示可合作通信的障礙物的位置的全局視角；在非合作模式下，搭載有飛行器地面防碰撞系統(tǒng)的飛行器自主地感測(cè)飛行器周圍的障礙物，人機(jī)交互界面提供顯示自主感測(cè)到的障礙物的本地視角。

8、在一些實(shí)施方式中，人機(jī)交互界面可以配置成在感測(cè)到飛行器周圍預(yù)定距離內(nèi)存在障礙物時(shí)自動(dòng)顯示本地視角。

9、在一些實(shí)施方式中，控制單元可以配置成基于所確定的傳感器感知模型控制障礙物檢測(cè)單元中的至少一個(gè)傳感器的運(yùn)行模式和/或工作參數(shù)。

10、在一些實(shí)施方式中，當(dāng)控制單元判定在所確定的傳感器感知模型條件下障礙物檢測(cè)單元中一個(gè)或多個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果的權(quán)重低于預(yù)定閾值時(shí)，控制單元控制該一個(gè)或多個(gè)傳感器以增強(qiáng)模式運(yùn)行。

11、在一些實(shí)施方式中，在控制單元控制一個(gè)或多個(gè)傳感器以增強(qiáng)模式運(yùn)行之后，控制單元重新判定在所確定的傳感器感知模型條件下一個(gè)或多個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果的權(quán)重。

12、在一些實(shí)施方式中，飛行器地面防碰撞系統(tǒng)還可以包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元，該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元基于控制單元輸出的障礙物檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并根據(jù)所評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)向飛行員發(fā)出相應(yīng)的告警信息。

13、在一些實(shí)施方式中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元可以配置成：當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估單元判定飛行器的自動(dòng)駕駛模式不適用于當(dāng)前天氣條件時(shí)，向飛行員確認(rèn)是否禁用自動(dòng)駕駛模式。

14、在一些實(shí)施方式中，障礙物檢測(cè)單元的多個(gè)傳感器包括以下各項(xiàng)中的至少兩種：毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、常規(guī)攝像頭、紅外攝像頭、位置傳感器、超聲傳感器。

15、在一些實(shí)施方式中，信息源包括以下各項(xiàng)中的一種或多種航空氣象信息播報(bào)：全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)、自動(dòng)終端情報(bào)服務(wù)、航空例行天氣報(bào)告、特殊天氣報(bào)告、終端機(jī)場(chǎng)天氣預(yù)報(bào)。

16、本發(fā)明的另一方面提供了一種飛行器地面防碰撞方法，該方法包括：獲取天氣信息；基于天氣信息確定相應(yīng)的傳感器感知模型；基于所確定的傳感器感知模型設(shè)定飛行器的障礙物檢測(cè)單元中的每個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果的權(quán)重并輸出障礙物檢測(cè)結(jié)果。

17、在一些實(shí)施方式中，該飛行器地面防碰撞方法還可以包括：獲取飛行員指令，并基于飛行員指令確定相應(yīng)的傳感器感知模型。

18、在一些實(shí)施方式中，該飛行器地面防碰撞方法還可以包括：基于所確定的傳感器感知模型控制障礙物檢測(cè)單元中的至少一個(gè)傳感器的運(yùn)行模式和/或工作參數(shù)。

19、在一些實(shí)施方式中，當(dāng)判定在所確定的傳感器感知模型條件下障礙物檢測(cè)單元中一個(gè)或多個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果的權(quán)重低于預(yù)定閾值時(shí)，可以使該一個(gè)或多個(gè)傳感器以增強(qiáng)模式運(yùn)行。

20、在一些實(shí)施方式中，在一個(gè)或多個(gè)傳感器以增強(qiáng)模式運(yùn)行之后，重新判定在所確定的傳感器感知模型條件下該一個(gè)或多個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果的權(quán)重。

21、在一些實(shí)施方式中，該飛行器地面防碰撞方法還可以包括：通過(guò)人機(jī)交互界面顯示全局視角和/或本地視角，全局視角顯示通過(guò)飛行器與可合作通信的障礙物之間相互通信而獲得的可合作通信的障礙物的位置；本地視角顯示飛行器的傳感器自主地感測(cè)到的障礙物。

22、在一些實(shí)施方式中，該飛行器地面防碰撞方法還可以包括：在感測(cè)到飛行器周圍預(yù)定距離內(nèi)存在障礙物時(shí)自動(dòng)顯示本地視角。

23、在一些實(shí)施方式中，該飛行器地面防碰撞方法還可以包括：基于障礙物檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并根據(jù)所評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)向飛行員發(fā)出相應(yīng)的告警信息。

24、在一些實(shí)施方式中，該飛行器地面防碰撞方法還可以包括：在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，當(dāng)判定飛行器的自動(dòng)駕駛模式不適用于當(dāng)前天氣條件時(shí)，向飛行員確認(rèn)是否禁用自動(dòng)駕駛模式。

25、在一些實(shí)施方式中，障礙物檢測(cè)單元的傳感器可以包括以下各項(xiàng)中的至少兩種：毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、常規(guī)攝像頭、紅外攝像頭、位置傳感器、超聲傳感器。

26、在一些實(shí)施方式中，用于獲取天氣信息的信息源包括以下各項(xiàng)中的一種或多種航空氣象信息播報(bào)：全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)、自動(dòng)終端情報(bào)服務(wù)、航空例行天氣報(bào)告、特殊天氣報(bào)告、終端機(jī)場(chǎng)天氣預(yù)報(bào)。

27、根據(jù)本發(fā)明的飛行器地面防碰撞系統(tǒng)及方法考慮了天氣因素對(duì)于飛行器的障礙物檢測(cè)單元中的各個(gè)傳感器(例如各類雷達(dá)和視覺傳感器)的影響，并且基于天氣對(duì)傳感器的影響來(lái)評(píng)估和判斷在當(dāng)前天氣條件下各個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果的可信度，并對(duì)各個(gè)傳感器輸出的檢測(cè)結(jié)果賦予相應(yīng)的權(quán)重，從而對(duì)障礙物檢測(cè)單元的輸出結(jié)果進(jìn)行降噪優(yōu)化，以提高飛行器地面防碰撞的可靠性和安全性。

28、另一方面，根據(jù)本發(fā)明的飛行器地面防碰撞系統(tǒng)及方法還可以基于天氣條件來(lái)優(yōu)化飛行器的障礙物檢測(cè)單元的性能，使得障礙物檢測(cè)單元在惡劣天氣條件下可以自動(dòng)地以精度更高的增強(qiáng)模式運(yùn)行。

29、此外，根據(jù)本發(fā)明的飛行器地面防碰撞系統(tǒng)及方法不完全依賴于多架飛行器之間的合作通信來(lái)進(jìn)行避障，并且提高了飛行器自主感測(cè)障礙物的可靠性，這有利于提高飛行器運(yùn)行的自主性。