本发明涉及飞机的滑行与停泊领域，具体为一种飞机滑行辅助系统。
背景技术：
随着民航事业的发展壮大，飞机的数量越来越多，机场机位的数量也越来越多，滑行线纵横交错也越来越复杂，飞机从跑道出口跟随引导车（followmecar）沿滑行线滑入机位停泊，如何给各个航空公司高效的规划这一过程是目前各个机场所面临的重要问题之一。
目前，飞机从跑道沿滑行线滑行至机位，通常由引导车引导进入机位。因为机场的滑行线设计极为复杂，为了满足更多飞机同时通过的需求，机场的滑行道设计相对密集，以此来节省更多的土地面积。而且，不同的航班飞机降落，滑行轨迹、停放机位也会时有变动，在高空中机长面对的是辽阔的飞行空间，借助驾驶舱仪表仪器可以轻松驾驶；抵达地面后，面对复杂的滑行道设计，没有对应的仪表指示，一时之间难以找到对应的路线。如果机场客流量较大，飞机数量较多的情况下，驾驶员通过频道频繁联系塔台就变得不切实际，于是机场特别设置了引导车，来省去机长另外思考滑行路线的麻烦。进入机位后，引导车离开，由两名机务人员指挥协同完成停泊工作。机务人员指挥飞机停泊，目前出现过以下问题：第一、地面机务人员和机上驾驶人员观察到情况或接受到信号后，与随之发出的手势信号、指挥动作、操作动作之间存在客观的时间滞后，容易导致飞机实际停泊位置不能准确停在机坪标志停泊位置线。第二、较之第一种情况更严重的是，当遇到机坪地面有雾气或者在夜晚光线弱的情况下，地面机务人员观察不清飞机前轮实际滑行位置、机上驾驶员看不清地面机务人员的指挥信号，结果容易造成机上驾驶员观察到情况或接受到信号后，与随之发出的操作动作之间存在更大时间滞后，最终造成飞机实际停泊位置超出机坪标志停泊位置线允许容差范围，在地面极端恶劣情况下，情况更为严重。对于大型飞机，飞机实际停泊位置超过地面标志停泊位置线允许容差范围，不符合民航标准的相关规定，存在一定安全隐患。第三、因地面机务人员每人的肢体指挥动作的幅度和角度存在差异、或者个别地面机务人员的肢体指挥动作不规范(特别是在夏季高温时人员身体状态下降、以及深夜时人员疲劳状态下)，使得机上驾驶人员接受到的肢体指挥信号存在客观偏差，同样会影响机上驾驶人员随后对飞机做出的操作动作的时机。
鉴于飞机停泊指挥问题，实用新型（授权公告号cn208559780u）提供了一种飞机停泊自动指挥装置，可以自动探测飞机滑行过程中前轮的动态距离，指挥机上驾驶员操作飞机准确停泊在机坪标志停泊位置线允许容差范围以内。然而，这种停泊自动指挥装置形状为人形的机器人，起关键作用的探测器、识别器、控制器、指挥机构、警报器和显示器均设置在该机器人上，装置复杂，成本不低于人工指挥的成本。指挥手臂长期暴露于室外，无遮掩物，关节处极易产生损坏和断裂，可长期使用的可能性不大；而且，该专利专注于飞机在机位的停泊指挥，对于跑道至机位之间的滑行阶段的路线问题，没有提及解决方案。
发明专利（授权公告号cn1664877a）提供了一种飞机泊位机型自动识别与指示系统，该系统在跑道或/和滑行道外的空地上，利用飞机唯一机号的特点，检索、调取相应的飞机信息；在机位上，通过飞机信息和停靠指示信息的引导，飞机靠向廊桥。该发明大大减少了数据库的数据负荷，不需要存储庞大的外形数据来反复比较识别飞机机型，然而该专利研究目标为飞机在机位的停泊过程，对飞机从跑道沿滑行线至机位的这段滑行过程，并未解决。
发明专利（申请公布号cn106774321a）提供了一种飞机起飞和降落辅助方法，具体方法为：利用雷达系统或gps系统获取当前飞机的当前位置信息、地面地理信息和路径规划信息，形成当前飞机行进路径信息并进行显示。利用雷达系统或gps系统进行定位，精确度可以达到“米”的级别，对于纵横交错的滑行道而言，精度不高，存在较大安全风险；而且，该方法注重于路径规划，未研究飞机在机位的停泊问题。
综上所述，机场现在应用的方式是使用引导车引导飞机从跑道出口到机位的滑行、机务人员在机位指挥飞机停泊。最新的未应用技术大都只研究飞机停泊指挥问题，或者只研究跑道出口至机位之间滑行道的路径规划问题，并且存在指挥装置易损坏、导航定位精度不高的问题。鉴于以上问题，如果同时解决跑道出口至机位的整段过程所包含的滑行引导问题和最后的停泊指挥问题，那么可以极大提高飞机在机坪的运行效率、降低运营成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决目前飞机从跑道出口至机位的整段过程采用引导车引导滑行以及人工指挥停泊导致的运行效率低、成本太高的缺陷，以及解决专利(授权公告号cn208559780u)的装置复杂、操作繁琐的缺陷；专利(授权公告号cn1664877a)未处理从跑道沿滑行线至机位的滑行引导的缺陷；专利(申请公布号cn106774321a)未处理停泊指挥、精度不够的缺陷。是通过以下技术方案实现的：
一种飞机滑行辅助系统，其特征在于：包括寻迹模块、计算控制模块、路径指示模块，传输模块；传输模块用于在飞机到达跑道出口前，接收塔台发送的机场地图数据，并发送至计算控制模块；寻迹模块用于探测飞机前起落架与滑行线、停止线的距离，并将距离信息传输至计算控制模块；计算控制模块用于根据寻迹模块的距离信息，计算飞机处于滑行线位置的信息，还对传输模块的机场地图数据进行编译，并将距离信息、位置信息、机场地图信息传输至路径指示模块；计算控制模块控制路径指示模块在显示机场地图的基础上指示滑行路径和飞机位置信息，并且以图形、数值的方式指示飞机前起落架至滑行线、停止线的距离信息，从而辅助飞行员进行飞机滑行和停泊。
进一步的，所述寻迹模块包括识别摄像头a、识别摄像头b、补光灯板a、补光灯板b、测距传感器a、测距传感器b、测距传感器c、测距传感器d、支架、单片机a；滑行线和停止线为黑色边线包裹的黄色实心线条，识别摄像头a用于识别机身前部的滑行线的方位信息，并将滑行线中黄色线条与两条黑色线条的交界线的方位信息传输至单片机a，单片机a接收到所述的方位信息，操纵测距传感器a和测距传感器b分别测量前起落架至两条所述交界线的距离
进一步的，所述直接距离x的计算公式
进一步的，根据公式
所述识别摄像头b用于识别滑行线垂直方向的停止线，当识别摄像头b扫描识别到停止线，将停止线方位信息传输至单片机a，单片机a操纵测距传感器c和测距传感器d测量前起落架轴线至停止线中两条黑色线条与黄色线条的交界线的距离
进一步的，根据公式
所述补光灯板a、补光灯板b用于傍晚、夜晚或者光线不好的情况下对识别摄像头a和识别摄像头b的识别进行补光；
所述支架用于连接前起落架与识别摄像头a、识别摄像头b、补光灯板a、补光灯板b、测距传感器a、测距传感器b、测距传感器c、测距传感器d、单片机a。
所述传输模块为xcvr（无线电收发机），飞机落地后通过xcvr接收塔台发来的机场地图数据，传输模块与计算控制模块耦接，将接收到的数据传输至计算控制模块进行处理。
所述路径指示模块包括pfd(主飞行显示器)和nd(导航显示器)，pfd按比例缩小显示机场地图，所述机场地图包括跑道、机位分布、滑行线、停止线；pfd在显示机场地图的基础上对将要滑行的路线加粗显示并用明亮的颜色标示，滑行线的基本颜色为黄色，周围边界为黑色，用黄色最能反应滑行线的真实性，然后对滑行飞机的位置进行标示；nd显示飞机前轮的位置以及飞机前轮周围的局部放大的滑行线，并且标示飞机前轮的偏移距离s的数值；如果nd显示范围内包括停止线，则同时显示局部放大的停止线，并且标示停止距离q的数值。
所述计算控制模块包括单片机b、dmc（显示管理计算机），单片机b接收寻迹模块的偏移距离s、停止距离q；单片机b与飞机的fmc（飞行管理计算机）连接，从fmc读取飞机的行进速度和行进方向，再根据飞机滑行距离公式计算飞机沿滑行线的行驶距离l；单片机b接收传输模块发来的机场地图数据，对所述机场地图数据进行编译，以机场地图数据为基础分析偏移距离s、行驶距离l来确定飞机的位置；然后，单片机b根据飞机的位置信息对机场地图中不同方向的滑行线进行分析判别，以确定正确的滑行路线，再控制寻迹模块对塔台规定的行驶滑行线寻迹；单片机b与dmc耦合，dmc接收来自单片机b关于飞机的位置信息，控制路径指示模块显示机场地图以及飞机位置信息。
进一步的，所述飞机滑行距离公式为
所述飞机滑行辅助系统的工作步骤为：
s1：传输模块接收机场地图数据；
s2：寻迹模块扫描识别滑行线，测量偏移距离信息；
s3：计算控制模块编译机场地图数据、计算飞机位置信息；
s4：路径指示模块辅助飞行员驾驶飞机开始机场滑行；
s5：滑行线交汇处，计算控制模块判断滑行路径；
s6：进入机位后，路径指示模块辅助飞行员控制飞机减速；
s7：滑行至机位停止线附近，依据路径指示模块显示信息，完成停泊。
本发明实施例一种飞机机场滑行引导系统及方法与现有技术相比，其有益效果在于：
1.本发明利用寻迹模块对滑行线寻迹滑行，寻迹模块识别精度高，把前起落架与滑行线之间距离的探测精度从“米”级提高到“毫米”级；
2.本发明利用滑行道与机位的滑行线的连续性，同时解决了飞机滑行引导问题以及停泊指挥问题，提高了机场运行效率；
3.最大化利用飞机本身已有装置和寻迹模块、单片机，且寻迹模块、单片机成本较低，本发明取代现在应用的引导车引导滑行以及飞机停泊人工指挥，极大降低了机场运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明中寻迹模块的结构示意图。
图3为本发明中部分字母所表示含义的示意图。
图4为本发明实施例中pfd所显示界面的示意图。
图5为本发明实施例中nd所显示界面的示意图。
其中，1-寻迹模块，2-计算控制模块，3-路径指示模块，4-fmc，5-传输模块，10-测距传感器a，11-识别摄像头a，12-测距传感器b，13-补光灯板a，14-识别摄像头b，15-测距传感器c，16-补光灯板b，17-测距传感器d，18-支撑架，19-单片机a，21-单片机b，22-dmc，31-nd，32-pfd。
具体实施方式
以下借助于5幅附图详细示意本发明的实施例。
具体实施1
图1是本发明实施例的系统结构示意图，从图中可以看出，一种飞机滑行辅助系统，包括寻迹模块1、计算控制模块2、路径指示模块3，传输模块5；传输模块5用于在飞机到达跑道出口前，接收塔台发送的机场地图数据，并发送至计算控制模块2；寻迹模块1用于探测飞机前起落架与滑行线、停止线的距离，并将距离信息传输至计算控制模块2；计算控制模块2用于接收寻迹模块1的距离信息，计算飞机处于滑行线位置的信息，还对传输模块5的机场地图数据进行编译，并将距离信息、位置信息、机场地图信息传输至路径指示模块3；计算控制模块2控制路径指示模块3在显示机场地图的基础上指示滑行路径和飞机位置信息，并且以图形、数值的方式指示飞机前起落架至滑行线、停止线的距离信息，从而辅助飞行员进行飞机滑行和停泊。
具体实施2
在具体实施例1的基础上，参见图2所示的寻迹模块，包括识别摄像头a11、识别摄像头b14、补光灯板a13、补光灯板b16、测距传感器a10、测距传感器b12、测距传感器c15、测距传感器d17、支架18、单片机a19；滑行线和停止线为黑色边线包裹的黄色实心线条，识别摄像头a11用于识别机身前部的滑行线的方位信息，并将滑行线中黄色线条与两条黑色线条交界线的方位信息传输至单片机a19，单片机a19接收到所述的方位信息，操纵测距传感器a10和测距传感器b12分别测量前起落架至两条所述交界线的距离
所述识别摄像头b14用于识别滑行线垂直方向的停止线，当识别摄像头b14扫描识别到停止线，将停止线方位信息传输至单片机a19，单片机a19操纵测距传感器c15和测距传感器d17测量前起落架至停止线中黑色线条与黄色线条的两条交界线的距离
所述补光灯板a13、补光灯板b16用于傍晚、夜晚或者光线不好的情况下为识别摄像头a11和识别摄像头b14的识别进行补光；
所述支架18用于连接前起落架与测距传感器a10、识别摄像头a11、测距传感器b12、补光灯板a13、识别摄像头b14、测距传感器c15、补光灯板b16、测距传感器d17、单片机a19。
具体实施3
在具体实施例1或2的基础上，所述路径指示模块3包括pfd32和nd31，如图4所示，pfd32按比例缩小显示机场地图，所述机场地图包括跑道、机位分布、滑行线、停止线；而且，pfd32在显示机场地图的基础上对塔台规定的滑行路线加粗显示并用明亮的颜色标示，优选为黄色，滑行线的基本颜色为黄色，周围边界为黑色，用黄色最能反应滑行线的真实性，然后对滑行飞机的位置进行标示；参见图5所示，nd31显示飞机前轮周围的局部放大的滑行线和飞机前轮的位置，并且标示飞机前轮的偏移距离s的数值；如果nd31显示范围内包括停止线，则同时显示局部放大的停止线，并且标示停止距离q的数值。
具体实施4
在具体实施例1到3之一的基础上，参见图1所示，所述计算控制模块2包括单片机b21、dmc（显示管理计算机）22，单片机b21接收寻迹模块1的偏移距离s、停止距离q；单片机b21与飞机的fmc（飞行管理计算机）4连接，从fmc4读取飞机的行进速度和行进方向，再根据飞机滑行距离公式计算飞机沿滑行线的行驶距离l；单片机b21接收传输模块5发来的机场地图数据，对所述机场地图数据进行编译，以机场地图数据为基础根据偏移距离s、行驶距离l来确定飞机的位置；如果飞机滑行至不同滑行线交汇处，单片机b21将行进滑行线和非行进滑行线分别与机场地图对比分析，选择塔台规定的正确滑行路线，进而控制寻迹模块1对塔台规定的行进滑行线寻迹；单片机b21与dmc22耦合，dmc22接收来自单片机b21关于飞机的位置信息，控制路径指示模块3显示机场地图以及飞机位置信息。
进一步的，所述飞机滑行距离公式为
具体实施5
在具体实施例1到4之一的基础上，所述飞机滑行辅助系统的工作步骤为：
s1：传输模块5接收机场地图数据；
飞机进入跑道出口前，传输模块5接收塔台发来的机场地图数据，并发送至计算控制模块2。
s2：寻迹模块1扫描识别滑行线，测量偏移距离信息；
飞机行进至跑道出口的滑行线处，寻迹模块1扫描识别到滑行线，开始测量滑行线的偏移距离信息，并发送至计算控制模块2。
s3：计算控制模块2编译机场地图数据、计算飞机位置信息；
计算控制模块2编译机场地图数据，根据偏移距离s、行驶距离l计算出飞机的位置。
s4：路径指示模块3辅助飞行员驾驶飞机开始机场滑行；
计算控制模块2控制路径指示模块3以图形的方式显示带有滑行路径的机场地图、滑行路径、前起落架周围的机场地图的局部放大图，在机场地图上用圆点或者方点的形式表示飞机位置，再标示s和l的数值，从而辅助飞行员驾驶飞机开始机场滑行。
s5：滑行线交汇处，计算控制模块2判断滑行路径；
飞机滑行至不同滑行线交汇处，计算控制模块2对比分析行进滑行线、非行进滑行线和机场地图，判别出塔台规定的滑行路径，控制寻迹模块1选择正确的滑行线进行寻迹。
s6：进入机位后，路径指示模块3辅助飞行员控制飞机减速；
飞机进入机位后，根据路径指示模块3中pfd32显示的飞机位置信息，飞行员做出减速操作，为飞机停泊做准备。
s7：滑行至机位停止线附近，依据路径指示模块3所显示信息，完成停泊；
飞机滑行至机位的停止线附近，路径指示模块3中nd31可以显示出停止线、停止距离q，飞行员依据偏移距离信息、停止距离信息持续减速，操纵飞机缓慢行驶至停止线对称线与滑行线对称线的交点，踩下刹车，关闭发动机，飞机停泊完成。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
