基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)由采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和中心服務(wù)器組成；地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)檢測(cè)飛機(jī)對(duì)停機(jī)位磁場(chǎng)的擾動(dòng)變化量來(lái)判定停機(jī)位占用/空閑狀態(tài)，其將停機(jī)位狀態(tài)信息通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)傳輸至中心服務(wù)器；中心服務(wù)器提供地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控顯示服務(wù)?；诖讼到y(tǒng)的檢測(cè)方法采用求取地磁數(shù)據(jù)差分絕對(duì)值數(shù)據(jù)，根據(jù)差分絕對(duì)值求取總擾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，與設(shè)定的擾動(dòng)閾值進(jìn)行比較來(lái)判斷停機(jī)位狀態(tài)的方式；求取地磁數(shù)據(jù)差分絕對(duì)值，可以消除信號(hào)漂移對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；通過(guò)設(shè)置擾動(dòng)閾值，有效避免相鄰?fù)C(jī)位對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響；方法檢測(cè)精度高，判斷準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及交通領(lǐng)域內(nèi)的檢測(cè)方法，尤其是一種基于無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)架次迅速增長(zhǎng)。機(jī)場(chǎng)容量不僅取決于跑道容 量，還與機(jī)場(chǎng)停機(jī)位資源利用率有關(guān)。將停機(jī)位高效地分配給進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)的首要問(wèn)題是及時(shí) 獲知停機(jī)位的狀態(tài)?目息，即停機(jī)位是處于占用狀態(tài)還是空閑狀態(tài)。
[0003] 目前，對(duì)于停機(jī)位狀態(tài)檢測(cè)，總體來(lái)說(shuō)，一般采用人工報(bào)告的方式進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò) 接收航班的實(shí)際落地時(shí)間和實(shí)際起飛時(shí)間報(bào)文，來(lái)檢測(cè)停機(jī)位的狀態(tài)。即停機(jī)位管理系統(tǒng) 接收到航班實(shí)際落地時(shí)間報(bào)文，就認(rèn)為某一停機(jī)位已被該航班占用；停機(jī)位管理系統(tǒng)接收 到航班實(shí)際起飛時(shí)間報(bào)文，才認(rèn)為某一停機(jī)位由占用狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻e狀態(tài)。另外，在特殊情 況下，例如航班延誤、航班不能按時(shí)抵港、航班取消等情況，則會(huì)采用安裝在停機(jī)位附近區(qū) 域的監(jiān)控?cái)z像進(jìn)行檢測(cè)，或者通過(guò)電話方式通知塔臺(tái)管制員進(jìn)行協(xié)助檢測(cè)，或者要求停機(jī) 位附近的工作人員幫助進(jìn)行檢測(cè)。
[0004] 目前對(duì)停機(jī)位狀態(tài)檢測(cè)的方式存在以下問(wèn)題：通過(guò)接收航班的實(shí)際落地時(shí)間和實(shí) 際起飛時(shí)間報(bào)文的方式，會(huì)造成停機(jī)位資源的浪費(fèi)。因?yàn)楹桨嗦涞丶凑J(rèn)為某一停機(jī)位被該 航班占用，而實(shí)際情況航班落地至飛機(jī)滑行到該停機(jī)位還有一段時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)該停機(jī) 位并未被占用。航班起飛才認(rèn)為某一停機(jī)位處于空閑狀態(tài)，而實(shí)際情況飛機(jī)離位到飛機(jī)起 飛這段時(shí)間，停機(jī)位已經(jīng)處于空閑狀態(tài)，也并未被占用。另外采用監(jiān)控?cái)z像技術(shù)，成本較高， 容易受到惡劣天氣和建筑物遮擋的影響，無(wú)法滿(mǎn)足大尺度范圍內(nèi)的停機(jī)位狀態(tài)檢測(cè)的需 求。通過(guò)電話方式通知塔臺(tái)管制員進(jìn)行協(xié)助檢測(cè)，或者要求停機(jī)位附近的工作人員幫助進(jìn) 行檢測(cè)等這幾種方式都屬于人工方式，檢測(cè)效率低下。而且可能因?yàn)槿藶橐蛩氐挠绊憰?huì)造 成誤檢，漏檢的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 所要解決的技術(shù)問(wèn)題：
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有停機(jī)位狀態(tài)檢測(cè)方式的不足，效率低下，停 機(jī)位資源浪費(fèi)等問(wèn)題，提出一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0007] 技術(shù)方案：
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明提供了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系 統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和中心服務(wù)器，所述地磁檢 測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間采用網(wǎng)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0009] 所述地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)用于獲取停機(jī)位的占用/空閑狀態(tài)信息，其將節(jié)點(diǎn)ID、電量信 息、無(wú)線通信信號(hào)強(qiáng)度值以及獲取到的停機(jī)位狀態(tài)信息編碼成數(shù)據(jù)包通過(guò)多跳形式經(jīng)路由 節(jié)點(diǎn)傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)；所述地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)不但具有傳感檢測(cè)功能，同時(shí)具有路由功能；
[0010] 所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，然后通過(guò)通信網(wǎng) 絡(luò)傳輸至中心服務(wù)器；
[0011] 所述中心服務(wù)器提供停機(jī)位屬性信息，并且對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析 處理；其提供地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控顯示服務(wù)。
[0012] 進(jìn)一步的，所述地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置在飛機(jī)?？繝顟B(tài)下主起落架和發(fā)動(dòng)機(jī)所覆蓋停 機(jī)位區(qū)域的中心位置；其包括地磁信息采集模塊、主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 和電源模塊；所述地磁信息采集模塊用于采集停機(jī)位區(qū)域的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)主控模塊對(duì)磁 場(chǎng)數(shù)據(jù)分析處理來(lái)獲取飛機(jī)對(duì)磁場(chǎng)的擾動(dòng)變化量，檢測(cè)飛機(jī)抵港、?？俊⒊龈凼录?，以此判 定停機(jī)位的占用或者空閑狀態(tài)。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的中心服務(wù)器提供的地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和現(xiàn)場(chǎng) 監(jiān)控顯示服務(wù)具體指：
[0014] 所述地磁節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)用于監(jiān)測(cè)地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，在節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)失敗，電 量不足，信號(hào)強(qiáng)度過(guò)弱等情況下，向系統(tǒng)發(fā)出告警信息；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)用于保存停機(jī)位對(duì)應(yīng)的 節(jié)點(diǎn)ID以及停機(jī)位的屬性信息；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控顯示服務(wù)用于提供基于地圖地理信息將停機(jī)位 的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)反映到監(jiān)控顯示界面上；同時(shí)，連接數(shù)據(jù)庫(kù)在相應(yīng)停機(jī)位顯示停機(jī)位的屬性信 息，并結(jié)合航班計(jì)劃和航班動(dòng)態(tài)變更情況對(duì)停機(jī)位進(jìn)行預(yù)分配和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。
[0015] 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0016] 步驟一，停機(jī)位處于空閑狀態(tài)時(shí)地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)上的磁阻傳感器開(kāi)始周期性采集所 檢測(cè)區(qū)域的磁場(chǎng)X，y，z三個(gè)軸向的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)B x (k)，By (k)，Bz (k);

【權(quán)利要求】
1. 一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括地磁檢 測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和中心服務(wù)器，所述地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間 采用網(wǎng)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； 所述地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)用于獲取停機(jī)位的占用/空閑狀態(tài)信息，其將節(jié)點(diǎn)ID、電量信息、無(wú) 線通信信號(hào)強(qiáng)度值以及獲取到的停機(jī)位狀態(tài)信息編碼成數(shù)據(jù)包通過(guò)多跳形式經(jīng)路由節(jié)點(diǎn) 傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)；所述地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)不但具有傳感檢測(cè)功能，同時(shí)具有路由功能； 所述匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，然后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳 輸至中心服務(wù)器； 所述中心服務(wù)器提供停機(jī)位屬性信息，并且對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析處 理；其提供地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控顯示服務(wù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，所述地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置在飛機(jī)?？繝顟B(tài)下主起落架和發(fā)動(dòng)機(jī)所覆蓋停機(jī)位區(qū)域的中心 位置；其包括地磁信息采集模塊、主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和電源模塊；所 述地磁信息采集模塊用于采集停機(jī)位區(qū)域的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)主控模塊對(duì)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)分析處理 來(lái)獲取飛機(jī)對(duì)磁場(chǎng)的擾動(dòng)變化量，檢測(cè)飛機(jī)抵港、停靠、出港事件，以此判定停機(jī)位的占用 或者空閑狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，所述的中心服務(wù)器提供的地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控顯示服務(wù)具 體指： 所述地磁節(jié)點(diǎn)管理服務(wù)用于監(jiān)測(cè)地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，在節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)失敗，電量不 足，信號(hào)強(qiáng)度過(guò)弱等情況下，向系統(tǒng)發(fā)出告警信息；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)用于保存停機(jī)位對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn) ID以及停機(jī)位的屬性信息；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控顯示服務(wù)用于提供基于地圖地理信息將停機(jī)位的現(xiàn) 場(chǎng)狀態(tài)反映到監(jiān)控顯示界面上；同時(shí)，連接數(shù)據(jù)庫(kù)在相應(yīng)停機(jī)位顯示停機(jī)位的屬性信息，并 結(jié)合航班計(jì)劃和航班動(dòng)態(tài)變更情況對(duì)停機(jī)位進(jìn)行預(yù)分配和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。
4. 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，停機(jī)位處于空閑狀態(tài)時(shí)地磁檢測(cè)節(jié)點(diǎn)上的磁阻傳感器開(kāi)始周期性采集所檢測(cè) 區(qū)域的磁場(chǎng)X，y，z三個(gè)軸向的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)Bx (k)，By (k)，Bz (k); 步驟二，首先采用當(dāng)前周期采集的數(shù)據(jù)與前一周期采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分絕對(duì)值，BP ΔBi (k) =IBi (k)-Bi (k-1)I，i=X，y, z;若ΔBi (k)小于或等于預(yù)先設(shè)定的閾值Qi,則繼續(xù) 采用上述方法進(jìn)行差分絕對(duì)值；若大于預(yù)先設(shè)定的閾值Qi,則保留Bi (k-Ι)作為差分絕對(duì)值 的基準(zhǔn)值，隨后周期性采集的數(shù)據(jù)Bi (k+r)與Bi (k-Ι)作差分絕對(duì)值以求取ABi (k+r)，直至 ΔBi (k+r)小于預(yù)先設(shè)定的閾值％時(shí)，則再次采取當(dāng)前周期采集的數(shù)據(jù)與前一周期采集的 數(shù)據(jù)進(jìn)行差分絕對(duì)值的方法求取差分絕對(duì)值，如此循環(huán)此步驟便可獲得差分絕對(duì)值數(shù)據(jù)向 量Li;步驟三，根據(jù)/ia) = ^Δ/Κ/Ο2 +Δ/i,⑷2 +Δβ:.(/〇2求取總擾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)B(k); 步驟四：總擾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B(k)二值化處理，確定擾動(dòng)閾值T，若B(k)>T，設(shè)置U(k) = 1 ; 若B(k) <T，設(shè)置U(k) = 0 ; 步驟五：停機(jī)位狀態(tài)判斷，當(dāng)U(k)由0變?yōu)?時(shí)，計(jì)數(shù)器Tl開(kāi)始計(jì)數(shù)，在U(k) = 1保 持不變的過(guò)程中，若計(jì)數(shù)器Tl的計(jì)數(shù)值大于預(yù)先設(shè)定的閾值N，則認(rèn)為停機(jī)位有飛機(jī)?？?， 即停機(jī)位處于占用狀態(tài)；若計(jì)數(shù)器Tl的計(jì)數(shù)值未達(dá)到預(yù)先設(shè)定閾值N，U(k)由1變?yōu)镺時(shí)， 將計(jì)數(shù)器Tl復(fù)位，則認(rèn)為在該過(guò)程中U(k) = 1為外界干擾情況，停機(jī)位并沒(méi)有飛機(jī)?？?， 處于空閑狀態(tài)；若U(k) -直保持為0,則認(rèn)為停機(jī)位沒(méi)有飛機(jī)停靠，一直處于空閑狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位檢測(cè)方法，其特征在于， 在所述步驟四中，由于單個(gè)停機(jī)位區(qū)域較大，相鄰?fù)C(jī)位停靠飛機(jī)對(duì)本停機(jī)位的磁場(chǎng)影響 較?。桓鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試相鄰?fù)C(jī)位?？匡w機(jī)對(duì)本停機(jī)位的磁場(chǎng)擾動(dòng)量BMi (k)，在滿(mǎn)足 BMi (k)〈T的條件下設(shè)置擾動(dòng)閾值T來(lái)消除相鄰?fù)C(jī)位停靠飛機(jī)對(duì)本停機(jī)位狀態(tài)的檢測(cè)結(jié) 果的影響。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK104464385SQ201410626276
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】湯新民, 高尚峰, 沈志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)