一种用于机场特种车辆作业的环境目标识别方法

机场特种车辆自主安全地运行对于保障飞行区安全至关重要。目前,机场特种车辆作业主要通过驾驶员操作和机场管制员的目视指挥完成,存在过度依赖人力、自主性较低等问题,为提高其安全性和自主性,本文提出一种用于机场特种车辆作业基于3D点云分割的目标识别方法。首先,基于仿真技术构建飞行区环境点云数据集(Airfield Area of Air‐port Point Cloud Data,3A-PCD)。其次,在PointNet++的基础上设计一种面向大规模点云的语义分割网络(Semantic Segmentation Network of Airfield Area of Airport,3A-Net),结合采样点空间编码(SPSE)模块和注意力池化(AP)模块以解决传统分割网络在分割精度以及对物体细节特征保留能力不足的问题。最后,基于3A-PCD数据集设计实验,消融实验结果表明增加SPSE后,模型的分割精度MIoU提升了6个百分点、增加AP模块后MIoU提升了3.9个百分点;3A-Net与基准模型PointNet++相比,MIoU提高了6.7个百分点;与现有先进的6种语义分割模型相比,所提模型性能均有不同程度的提升,更适用于室外大场景的目标识别。

实现多目标优化的机场特种车辆调度算法

为保证航班正常运行,机场特种车辆必须高效完成地面保障服务任务。目前机场特种车辆的调度方式是单车单航班服务的人工调度方式,成本较高,且效率较低。针对该问题提出一种基于节约算法的解决方案。该方案分为两个阶段:第一阶段,利用节约算法求出满足行驶总路程最短的子路径集合;第二阶段,通过构建的新方法将每个子路径任务合理分配给所有车辆,实现车辆数目最少和任务量差异最小的目标。以国内某机场实际航班数据做算例进行实验,与单车单航班服务相比,总路程节省49.28%;与不加任务量约束相比,任务均衡度由43.55%提高到95.16%。实验结果表明,利用该算法调度特种车辆可大幅降低服务成本,且能实现任务均衡。

基于最邻近算法的机场特种车辆调度应用研究

航班在机场过站期间需要接受清洁、配餐、加水、燃油加注、装卸行李货物等一系列地面保障服务。这些服务主要通过一些不同类型的特种车辆(如清洁车、配餐车、加油车、行李车等)来完成。车辆的优化调度对提高航班正点率和资源利用率至关重要。目前我国民航机场对特种车辆的调度大都是依靠人工调度,单车单航班服务。这种低效率调度方式的车辆利用率不高,并且也是造成航班延误的重要因素。为保证航班正点运行,机场特种车辆必须高效完成地面保障服务任务。文中以燃油加注服务为研究对象,首先根据机场燃油加注服务的业务构建了带时间窗约束的特种车辆调度的数学模型;然后研究利用最邻近算法实现对模型的求解,并以国内某机场某天的实际数据为例,验证了模型求解算法在该问题上的有效性;最后得出了最优的燃油加注任务分配结果。实验结果表明,利用该算法调度特种车辆可大幅降低服务成本。

基于MAS的机场特种车辆实时调度问题的研究

机场特种车辆的优化调度,对提高航班正点率和机场车辆资源利用率具有重要作用。针对机场特种车辆实时调度的动态规划问题,结合MAS(multi-agent system)交互中协作的优越性,设计了基于MAS的整体架构模型。其中,对于MAS模型结构采用基于AUML的AOA方法进行描述,协作采用合同网协议机制;对于车辆调度模块,采用了基于动态规划时间窗的车辆调度算法。应用机场实际数据测试,通过对实验结果的分析验证了所建模型及求解算法的有效性。

机场特种车辆监控系统中低能耗路由的研究

针对原有ZigBee路由方法应用于机场特种车辆监控系统中节点能量消耗大的缺点,提出了基于ZigBee的低能耗路由算法——LEZR(low-energy ZigBee routing)。该算法通过让节点尽量处于休眠状态来节省能量,从而延长网络生命周期。仿真结果表明,基于此方法设计的系统网络较原路由方法在节能和延长网络生命周期方面都有显著提高。

基于物联网的机场特种车辆定位系统研究

传统的机场特种车辆定位系统一般用车载GPS系统来实现,在机场建筑密集区会出现丢失信号的情况。基于对无线传感器网络定位算法的研究,结合无线传感器网络在机场环境下的特点,提出一种新的GPS/WSN数据融合定位系统。仿真结果表明,在卫星信号缺失情况下,该系统能够独立完成系统定位需求。

机场特种车辆训练模拟器控制系统设计

介绍了机场特种车辆训练模拟器的控制系统,其中包括液压驱动控制系统和电气控制系统。液压驱动控制系统为模拟舱门的侧向伸缩与缓冲和支撑臂的打开与收回提供液压源和液压控制,主要控制部分包括:机场特种车辆训练模拟器支撑臂、支撑柱、支撑臂松开锁紧装置和客货舱体的液压驱动控制。电气控制系统为机场特种车辆训练模拟器提供动力电源和实现电气控制,包括主电源配电系统、主控制器、电气控制执行元件、到位检测元件等部分。该液压驱动控制系统和电气控制系统满足可靠性、安全性和室外工作环境的要求。

基于遗传算法的机场特种车辆调度应用研究

航班在机场过站期间需要特种车辆提供燃油加注、配餐、装卸行李货物、清洁、加注清水等一系列地面保障服务。特种车辆的优化调度对提升机场地面保障服务水平和提高资源利用率至关重要。目前机场普遍采用基于人工的单车单航班服务的特种车辆调度方式,成本高效率低,也是造成航班延误的重要因素之一。针对机场地面燃油加注保障服务的车辆调度问题,根据燃油加注服务业务建立了航班保障服务无延误且调度总成本最低的带时间窗约束的车辆路径问题模型。利用基于不同启发式算法的遗传算法对模型进行求解,以国内某机场实际航班数据进行了仿真实验,通过对不同算法的实验结果进行分析,找到了最佳解决算法并验证了该模型的合理性和有效性。该方法也适用于为航班提供配餐和加注清水地面保障服务的特种车辆调度。

基于MORT的机场特种车辆设计安全评价方法

针对机场特种车辆安全评价缺乏在设计阶段的研究,缺少考虑机场飞行区作业的特殊性、差异化的问题,文章提出一种基于工业MORT模型的机场特种车辆设计的安全评价方法。通过对机场特种车辆进行实地调研以及查阅相关文献,提取机场特种车辆主要设计要素并进行分析,转化为设计安全评价指标,构建评价指标体系。之后结合层次分析针对某横向课题设计实践展开评价,对各指标进行重要程度排序确定设计着重点与改善方向,最终建立基于MORT的机场特种车辆设计安全评价方法并形成一种机场特种车辆设计策略,所得方法可为机场特种车辆设计活动提供参考。

大功率宽电压机场电动特种车辆充电电源设计

本文根据机场电动特种车辆充电的特点,设计了一种基于全桥变换器的全数字化大功率机场电动特种车辆充电电源。介绍了系统组成及工作原理,详细阐述了所用主功率电路和控制电路的设计方案及特点。采用以DSP+CPLD为核心的控制电路,不仅满足了对系统控制的高性能要求,而且实现了对充电电源的快速保护。最后制作了一台600V/60A的充电电源样机,实验结果表明,该充电电源实现了全范围软开关,满载效率达96%,具有多种保护功能,性能参数均达到机场电动特种车辆的充电要求。

基于改进YOLOv5的飞机舱门识别与定位方法研究

机场特种车辆的自动靠机是未来智慧机场发展的必然要求,实现自动靠机的关键是对飞机舱门进行准确识别与定位;针对于此问题,提出一种基于改进YOLOv5和单目视觉的舱门识别与定位方法,通过在模型中加入了一种轻量化的卷积注意力模块(CBAM,convolutional block attention module),提高了算法对飞机舱门的特征提取能力;针对YOLOv5的重复特征提取问题,引入了空间金字塔池化结构(SPPCSPC,spatial pyramid pooling cross stage paritial connection),并改进分组卷积组数为4,提高了算法的检测精度;通过获取候选框中角点的像素,利用空间几何关系,实现了对舱门准确的三维定位。实验结果表明,改进后的YOLOv5算法mAP达到96.5%,相比原有算法提升了5.6%。在舱门前方19 m和1 m处时,实时最大定位误差分别为0.15 m和0.01 m,能够满足特种车辆靠机完成后与舱门保持5~10 cm的安全距离要求。