A—SMGCS系统中的助航灯光控制技术浅析

A—SMGCS系统中的助航灯光控制技术浅
析
Ⅱ级定义中,飞行员根据管制员
的语音引导指令,按照地面的油漆中心线和滑行引
导牌进行滑行;当系统达到Ⅲ级水平时,已经在机
场滑行道上布置了若干助航灯光,但此时的助航灯
仅限于人工控制,还没有实现灯光控制的自动化.
为满足引导飞机地面滑行的需求,中线灯之间的间
距一般为15～30131,甚至更短的距离.因此,一个
机场布设的中线灯可达到数千个,甚至上万个,可
以想象,由人工去控制助航灯引导飞机滑行是一项
非常艰巨的工作.A—SMGCS系统的Ⅳ级功能可实
现助航灯光的自动引导,而首要解决的难题就是对
诸多助航灯光的有效控制.当系统达到V级水平
时,可通过地空数据链将包括场面态势,飞机滑行
路由在内的信息传送至飞机,增强飞机的自身态势
感知和滑行引导.
1助航灯光控制与引导概述
目前,大多数机场都是通过塔台管制员与机长
之间的直接通话,进行语音引导飞机滑行或飞机跟
随着引导车滑行.语音引导是建立在双方沟通交流的基础上的,但由于地方口音差异,语种差异,通常需要将引导指令进行多次重复确认,即使这样还可能因为个人理解的不同造成飞机滑错道路,给管制带来不便,也降低了效率.而跟随引导车滑行在一
定程度上限制了飞机的自主滑行速度.但如果
使用助航灯光进行引导,则不存在上述问题.因为一
架飞机对应前方唯一一组打开的助航灯,也就确定了唯一的一条滑行路由.只要机长跟随着受自动控制而不断打开的助航灯,自主控制飞机速度进行滑行,就能准确到达目的地.而管制员只需用一句”跟随前方引导灯光滑行”就可替代繁琐的引导指令重复,将节省的精力和时间更多地关注机场的运行安全.
在讨论助航灯光引导之前,首先对几类助航灯
进行简单介绍.
用于地面滑行的引导助航灯主要分为两种:滑
行道中线灯和停止排灯,如图1所示.
图1助航灯光引导
48雷达终端与系统专用设备
滑行道中线灯一般铺设在滑行道中线上,打开
时为绿色,双向.用来指引在地面上滑行的航空器的前方道路,通常根据航空器的预定路由打开航空器前方60～180m的中线灯,关闭航空器滑过的中线灯.
停止排灯一般铺设在交叉路口或有需要的地
方(如跑道口),配合滑行道中线灯一起使用.停止
排灯打开时为红色.当停止排灯打开时,意味着前方有潜在危险需要航空器停止滑行,在停止排灯前等待;当停止排灯关闭时,意味着放行,航空器可继续前进.
助航灯的亮度可以控制,一般分为V级,根据
当前的能见度确定亮度等级.能见度越大,亮度等级越低.
目前,研究较多的灯光引导方法有两种:基于
单灯控制的引导或基于灯光段控制的引导.这两
种引导方法的区别在于控制灯光的最小单元不同: 前者是单个的灯;后者是由若干个灯组成的灯段. 由于单灯引导对运动目标的定位精度及灯光控制的时延要求很高,就目前的技术水平而言较难实现,因此目前国际上多采用后者.
若采用单灯引导方法,可以计算一下t秒内需
要控制的灯光个数.假设地面上多架飞机被助航灯引导滑行,被控制的灯光个数最多为:
=M
N=2∑(Vit/AD),=】
Ⅳ换单元对应,
供电系统给各个监视切换单元设定地址,以此地址作为唯一识别的标志,实现对单灯的监控.与调制解调器相似,监视切换单元也通过隔离变压器连接到供电回路.
传感器接口单元具有同时供电,控制并检测4
个(通常是2对)外部探测器的能力.在供电系统中,传感器接口单元连接了微波障碍探测器,将来自微波探测器的信息转换成载波信号进行发送. 串连回路滤波器用于隔离恒流调光器和载有
通信信号的串联回路,防止载波信号干扰恒流调光器工作,反过来也防止了恒流调光器的噪声信号对供电系统的电力线载波通信造成的干扰.
供电系统这些富有特色的技术和设备,使其可
以对连接在串联回路上的每盏灯进行单独控制,故可用于对停止排灯,滑行道中心线灯等各种灯具进行自动监视和控制,从而大大降低灯光维护人员和操作人员的工作量,并减少了灯具的电源消耗,提
高了灯泡的使用寿命.
2.2控制系统
控制系统是一个以供电系统为基础的,具有灯
光控制和设备监视双重功能的上层系统.整个灯
光控制系统是为A.SMGCS服务的,从A—SMGCS的角度看,控制系统负责接收命令数据,而供电系统
仅负责单灯的监控,对外部系统(例如A—SMGCS)
而言是不可见的.控制系统监视整个灯光系统的
状态,并提供对所有灯光的控制手段,其中包括接
收外部系统命令并分发到各个集中控制单元.人
工操作助航灯光控制系统可实现简单的引导功能,
人工将飞机前方的路径上的滑行道中线灯打开,并
通过人工操作关闭停止排灯,引导飞机滑行经过交
叉路口.或通过预先定义的组合命令,借助微波探
测器反馈的信息,自动打开停止排灯.
3灯光控制关键技术
3.1助航灯具的选择
机场场面是一种比较特殊的环境,对设备尤其
是灯光设备的要求很高.
首先是灯具的良好抗压性.滑行道中线灯和
停止排灯都安装在滑行道上,由于不能影响飞机和
车辆运动,因此都采用埋人式安装,线缆,控制器和
灯具都埋人地下,只有灯具顶盖的小部分露出地面,以方便维护.为了承受飞机滑过时产生的巨大碾压力,顶盖必须具有很高的强度,同时外形必须平整,以免对从灯具上方通过的运动目标的轮胎产生损坏.
其次是灯具对气候的适应性要强.为了能够
在恶劣天气下进行灯光引导,灯具也必须能够全天候工作.夏季机场地表面的温度非常高,加上灯具自身散发的热量,要求灯具具有良好的散热性和耐热性;冬季气温低,灯具和控制器都必须能够正常使用,同时还必须考虑热胀冷缩导致灯具和地面出现缝隙,影响灯具的电气性能和机械强度.
特别需要提到的是,由于灯具数量巨大,那么
如果单个灯具功率过大,会使整个灯光系统的负载过大,因此在保证亮度的前提下,必须控制单个灯具的功率.近年来,发光二极管(LED)技术发展迅速,与传统的卤素光源相比,LED具有寿命长,亮度高,耗电低以及发热量低的优点.目前已有LED光源的助航灯具出现.
3.2微波探测技术
为了实现交叉路口的停止排灯的精确控制,可
以采用其他的辅助定位手段,比如在靠近停止排灯
滑行道两侧放置一对微波探测器.
微波探测器使用独立的发送和接受单元,它们
构成一个探测器组来产生一条微波探测链路.当
某个物体通过该信号链路时,探测器组的接收端就
(下转第53页)
潘江华张悦:基于PCI9656的视频采集卡设计及实现53 与输出端需协同工作).软件核心模块流程如图3结束语4所示.
初始化板卡设置工作模式,设置连续
多缓冲模式,把用户缓冲传给驱动程
序,启动数据采集
一
缓冲区已
—,.
存储第一缓冲区的数据
二缓冲区已满?
～
存储第二缓冲区的数据
=芝兰至苎:一二=
●Y
停止采集,释放资源
N
N
图4软件核心模块流程图
在实际中,数据瓶颈主要在于主机CPU性能和
磁盘数据访问速度等,普通磁盘的数据访问速度为40Mbps.结果表明,对于带宽为20MHz的视频数据,在局部总线时钟为60MHz时,在处理器为
1.6GHz/1G内存的主机上运行能实现数据有效传
输和硬盘存盘.
参考文献:
[1]吴继华,王诚.AheraFPGA/CPLD设计(高级篇).北京:人民邮电出版社,2005.
[2]TomShanley,DonAnderson.PCI系统结构(第四版). 刘晖,等译.北京:电子工业H{版社,2000.
作者简介:
潘江华,男(1978一),工程师,现从事雷达视频采集
压缩和雷达数据录取设备等研制工作.
张悦,男(1981一),助理工程师,从事视频采集压缩
及数据处理等软件开发工作.
(上接第49页)
会根据微波信号的丢失来记录下该次事件.微波
探测器只能探测到物体通过,不能识别是何种物体.当探测到物体从探测器之间经过时,便可控制
停止排灯打开;还可以采用电磁感应的探测方式, 飞机或者车辆经过时,系统可以探测到这一事件. 3.3灯段控制管理
为了尽量减少通信延时,供电系统将若干个灯
光监视和切换单元(一般表现为相邻的中线灯和一组停止排灯)编为一段进行统一控制,在供电系统
内部,对每一段的监视切换单元地址和控制做了优化,使得控制一段比单独控制段内部每一个监视切换单元的效率要高得多.每一段包含的监视切换
单元数目不等,一般为10个左右.对上级系统而言,”灯光段”就是最小的可控单元.
需要注意的是,当同时打开或者关闭同一回路
上的大量灯具时,会发生急剧的电流变化,可能对恒流调光器产生不利影响,甚至导致其跳闸.为避免这种睛况出现,监视切换单元在收到命令后,延迟打开或者关闭灯具.利用这种特性,给监视切换单元设
置不同的时延,可以减轻对恒流调光器的影响.
4结束语
首都机场是国内13起落架次最多的机场,经过
多年的建设,目前拥有三座航站楼,三条跑道和东, 西两座塔台,还有数百个停机位和密如蛛网的滑行道.同时正在建设A—SMGCS系统来提高机场运行
的自动化水平.
目前,首都机场的东区已经铺设了上万个助航
灯具,并安装了助航灯光控制系统.由于灯具数量
庞大,首都机场的助航灯光控制系统由6个灯光站组成,将场面的灯光分成了146个回路,一千多个
灯光段进行管理和控制,以满足灯光引导功能的需求.助航灯光系统的就绪为实现航空器的灯光引
导滑行奠定了基础,随着A—SMGCS系统Ⅳ级的建立,首都机场将采用全新的灯光引导方式来取代传统的语音引导,对旅客的出行安全,航空器的引导
效率都具有重大意义.
作者简介:
邵明珩,男(1979一),工程师,现从事系统总体研究
和软件设计工作.
章昆,女(1977一),工程师,现从事系统平台研究和
软件开发工作.
邬秋香,女(1981一),工程师,现从事系统总体研究
和软件设计工作.。