机场跑道入侵风险预警模型研究与制作

李自香 杜丽娟 宋芳 罗志宇 石航 马世罕

【摘 要】本文介绍了常见的跑道入侵原因，及基于单片机与LABVIEW程序开发环境和Arduino硬件小车模型相结合的演示装置。该装置实现小车的位置传感以及灯光警示，展示出跑道入侵预警方式。

【关键词】跑道入侵；风险预警；单片机；Arduino

中图分类号： V351.11 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）27-0077-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.034

【Abstract】This paper introduces the common causes of runway intrusion，and demonstrates the device based on the combination of microcontroller，LABVIEW program development environment and Arduino Hardware car model.The device realizes the position sensing and lighting warning of the small intelligent patrol line Vehicle，showing the runway intrusion warning mode.

【Key words】Runway incursion；Risk warning；SCM；Arduino

0 引言

随着航空市场的迅猛发展以及航空系统的容量限制， 跑道入侵越来越受到航空界的关注。目前美国联邦航空局（FAA）已把跑道入侵作为航空安全的头等大事来抓； 近年来中国民航发展迅猛，民用航空飞行量以每年将近20%的速度迅速增长，机场越来越繁忙， 解决跑道入侵问题也成了中国民航的当务之急。[1]因此，通过构建跑道入侵风险预警模型，有利于预防和矫正跑道入侵风险的萌化和恶化，提升跑道入侵风险的管理水平，对提升机场安全水平具有重大的现实意义，促进我国民航事业又好又快的发展。

1 模型概述

1.1 演示装置示意图

制作两条跑道和若干滑行道组成的飞行区示意图，以及两块停机坪，并打印在一张油皮纸上。标识出大致的跑道、滑行道以及停机坪的标志。供小车在图上进行指定路线的运动和停止。

1.2 演示器材

本装置使用Arduino硬件小车模型来代替飞机进行演示，安装WiFi模块，蓝牙模块，光感组件，LED灯，基于单片机实现对小车的智能操控。单片机中的程序由LABVIEW程序开发环境进行构建。最终可通过GPS模块实现精确的位置定位以及小车间的智能互联。通过单片机对小车的控制，实现运动与暂停；对LED灯的控制，实现小车经过光感组件是的反馈，LED灯的灯光可以进行颜色的切换；通过小车间的互联知道相互的位置信息，进行预警提醒。最后通过这套系统的互联互通，实现跑道入侵预警。

2 技术手段

利用LabVIEW构建仿真模型及应用界面。模型的自动化演示装置是以Arduino硬件为基础的电子设备，通过安装Arduino硬件小车模型来演示飞机起降的整个过程。利用此技术可以实现演示程序：

（1）降落飞机在滑行道等待：跑道2上小车前进到滑行道LED灯（红色）处，自动停止，等待跑到1上小车通过。

（2）飞机起飞：跑道1上小车前进到滑行道口后方，此时滑行道上LED灯由红色转为绿色（可以通行），滑行道上等待的小车前进，跑道1上小车由绿色转为红色（不能通行）。

对于这套模型的自动化演示装置，是基于Arduino硬件小车模型来起到演示的效果，Arduino硬件小车模型主要包括两个部分，第一个部分是利用Arduino硬件小车模型来演示飞机在跑道上起飞过程。第二个部分是利用Arduino硬件小车循迹功能模拟飞机着陆及穿越跑道过程。小车上安装了WiFi模块，蓝牙模块，红外感应模块，摄像头以及程序模块。配套与单片机进行模型的运作与交互。

3 制作成果

3.1 电脑模拟

通过LABVIEW进行模块化的程序设计，达到了图1的模拟效果，当跑道内有飞机进行起降活动时，滑行道的飞机将收到红色指令灯的提示，停止于滑行道上，等待跑道使用完毕后进行穿越。

3.2 实物模型

如图2在理论的支持下，组装出了小车模型，用于进行实物模拟。

当小车即将穿越跑道的时候，会停止于滑行道上，等待跑道的使用完毕。之后才会开始运动，即穿越跑道，到达指定位置停止。

4 结语

跑道入侵是一种严重影响机场安全、容易导致灾难性碰撞和人员伤亡的不安全事件[2]。

本文提出通过软件的编写和机载接收芯片的安装，即可再实现飞机间的智能互联和警告灯光系统应用，对于跑道入侵的预警及预防将有很大程度的提高。

【参考文献】

[1]陈京松，何晓薇.跑道入侵及预防[J].中国民用航空，2008（11）.

[2]周易之，熊杰.起飞阶段跑道入侵典型案例分析與预防措施研究[J].中国民航飞行学院学报，2010（1）.