一种机坪感知定位系统及方法

专利2026-01-01  6


本发明涉及机坪结构设计领域,具体涉及一种机坪感知定位系统及方法。


背景技术:

1、本发明涉及机坪场面目标的感知和定位技术以及智能混凝土结构,目前机坪场面目标的感知和定位技术以多点定位监视与广播式自动相关监视为代表。协作式监视只能探测到安装有应答装置的合作目标,对于场面活动的人员很难对其实现有效感知和定位,而且当飞机脱离滑行道相关应答设备也可能随即关闭;多点定位监视需要在机坪区域安装了大量的视频采集设备,建立了面向机场场面的视频采集系统。而在智能混凝土应用方面绝大部分研究和发明都集中在对混凝土自感知技术上,通过测量混凝土内部电阻、内部电容等获得智能传感模块的压敏特性、温敏特性、动态荷载响应特性等,间接获得混凝土疲劳特性、外部施加压力、外部温度变化等;

2、专利cn202310100885.1中,利用mlat解算算法,获得航空器解算位置坐标;比较ads-b位置坐标和航空器解算位置坐标,计算获得解算误差。可以有效地沿特定路径对站点位置进行寻优选择,多点定位算法的精度就可以提高十倍到百倍。但由于协作式感知信息量有限,需要应答机、gps设备、物联网终端装置等,现有协作式技术仅能在特定区域完成特定目标(合作目标)的有限感知和定位任务,无法对没有安装相应设备的非合作目标进行感知和定位,故无法做到对机坪场面行为的全面分析;

3、专利cn202410257073.2中,能够实现对飞机停泊图像中的停泊飞机进行快速可靠的机型识别与定位,能够实现多路视频流实时处理与可靠识别的检测效果,极大提升停机坪安全水平和生产管理效率;在机坪场面目标感知与定位中,由于相机安装位置和角度有限,从而感知和识别目标的能力也有限,纯粹的相机图像对于目标高景深估计和准确三维空间定位都存在较大误差,现在的研究趋势往往需要激光雷达/毫米波雷达提供的点云数据来增强定位精度。


技术实现思路

1、发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种有环境感知功能并对飞机、车辆、人员等具有定位功能的机坪感知定位系统及方法;

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种机坪感知定位系统,包括设置在机坪上的智能混凝土构件阵列、安装在飞机上的电磁感应传感器和电容传感器;

3、所述智能混凝土构件阵列由至少两列智能混凝土构件并列组成,所述智能混凝土构件外部为普通混凝土,内部设置有导电混凝土,导电混凝土中设置有导电金属网,所述导电金属网的两侧设置有穿过普通混凝土外侧的金属网接口。

4、作为本发明的一种优选实施方式:所述智能混凝土构件包括智能混凝土立方体和智能混凝土长条板,所述智能混凝土立方体的金属网接口与互电容值测量电路连接用于对电容进行测量,智能混凝土长条板之间的金属网接口互相串联用于对飞机在机坪上进行路线导航。

5、另一方面,一种机坪感知定位系统的方法,包括以下步骤:

6、步骤一,根据机坪设计需求制作智能混凝土构件,并将制作好的智能混凝土构件设置在机坪上;

7、步骤二,地面导航,通过智能混凝土构件形成的串联电路,通过使飞机沿着智能混凝土构件的串联方向行进,对飞机上设置的电场传感器进行地面导航,进行理想和安全的地面路线导航;

8、步骤三,机坪目标的感知和定位,在机坪上构筑智能混凝土构件阵列,该阵列具体包括n个由智能混凝土构件串联组成的整体构件,所述整体构件中的智能混凝土构件的排列方向为水平纵向或水平横向,并在智能混凝土构件之间测量互电容,通过电容扫描测量值和重心位置计算方法测算目标物的大小、位置以及类别,其中,重心位置p的计算方法具体为:

9、

10、其中,g为敏感系数,sn为第n个串联整体构件上得到的电容估算值,nx为x轴方向即水平横向上整体构件的个数,ny为y轴方向即水平纵向上整体构件的个数;通过对各个串联整体构件的感应中心位置数据合并得到机坪目标的相应参数;

11、步骤四,机坪环境的感知和定位,重复步骤三中的感知和定位方法,得出对应目标的相应参数,根据参数分析当机坪环境变化时,每一块智能混凝土构件均有相同的趋势变化;

12、步骤五,机坪边界感知,通过在飞机上设置对应的电容传感器,能够对地面上智能混凝土构件铺设区域的关键边界进行感知。

13、作为本发明的一种优选实施方式:所述步骤三具体为:通过对各个串联整体构件的感应中心位置数据合并得到机坪目标的第一感应估算矩阵,参照第一感应估算矩阵可得到相应目标物的大小、位置以及类别。

14、作为本发明的一种优选实施方式:所述步骤四中,重复步骤三中的感知和定位方法,得出对应目标的机坪环境的第二感应估算矩阵,根据第二感应估算矩阵的特征分析,当机坪环境变化时,其估算值会偏离晴朗天气下的平均值,且每一块智能混凝土构件均有相同的趋势变化;

15、本发明相比现有技术,具有以下有益效果:

16、(1)本发明通过设置具有互电容测量功能的智能混凝土来实现飞机、车辆、人员等目标进行感知和定位,尤其对飞机机身、机翼等非接触部位同样能感知和定位,有更大的空间感知范围。

17、(2)具有互电容测量功能的智能混凝土,同样可以感知外部环境的变化,如下雨、积水、积雪等。

18、(3)能够通过智能混凝土长条板进行飞机地面导航,其精度比较高,且不容易受到恶劣天气影响,可替代地面引导车。

19、(4)通过机载自感电容测量,在智能混凝土与普通混凝土搭配的基础上,能够实现飞机对机坪关键边界进行感知,防止超出安全边界的事件发生。



技术特征:

1.一种机坪感知定位系统,其特征在于,包括设置在机坪上的智能混凝土构件阵列、安装在飞机上的电磁感应传感器和电容传感器;

2.根据权利要求1所述的一种机坪感知定位系统,其特征在于,所述智能混凝土构件包括智能混凝土立方体和智能混凝土长条板,所述智能混凝土立方体的金属网接口与互电容值测量电路连接用于对电容进行测量,智能混凝土长条板之间的金属网接口互相串联用于对飞机在机坪上进行路线导航。

3.一种基于权利要求1-2中任一机坪感知定位系统的方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的机坪感知定位系统的方法,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的机坪感知定位系统的方法


技术总结
本发明公开了一种机坪感知定位系统及方法,该系统包括设置在机坪上的智能混凝土构件阵列、安装在飞机上的电磁感应传感器和电容传感器;所述智能混凝土构件外部为普通混凝土,内部设置有导电混凝土,导电混凝土中设置有导电金属网,所述导电金属网的两侧设置有穿过普通混凝土外侧的金属网接口,通过设置具有互电容测量功能的智能混凝土来实现飞机、车辆、人员等目标进行感知和定位,尤其对飞机机身、机翼等非接触部位同样能感知和定位,且具有更大的空间感知范围以及更快的检测效率。

技术研发人员:徐一鸣,陆轶,丁萌,康鸣翠,周易,蔚衍壮
受保护的技术使用者:南京航空航天大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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