專利名稱：磁檢查站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機(jī)場(chǎng)等處的傳感器系統(tǒng)。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及在諸如機(jī)場(chǎng)等區(qū)域的特定位置提供對(duì)運(yùn)輸工具的可靠檢測(cè)的磁傳感器和信號(hào)處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機(jī)場(chǎng)地面上的運(yùn)輸工具目前是靠目測(cè)或與各種空中交通控制人員或其它例如行李處理操作人員用無線電聯(lián)系進(jìn)行監(jiān)控。由于主要國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)的空中運(yùn)輸量增加，運(yùn)輸工具(包括飛機(jī)和地面車輛)的數(shù)量和類型都已快速增加，需要特別警惕。但依靠人來觀察和報(bào)告，飛機(jī)、燃料車和行李拖車就有可能在錯(cuò)誤的時(shí)間處于錯(cuò)誤的位置。
關(guān)注一下大機(jī)場(chǎng)，那里，跑道上的許多運(yùn)輸工具和高潛在人群密度就足以需要設(shè)計(jì)昂貴和復(fù)雜的系統(tǒng)來監(jiān)控跑道交通。但在較小的機(jī)場(chǎng)，這種系統(tǒng)的費(fèi)用過高，于是跑道的安全完全留給了目測(cè)觀察。即使交通量較少，由于雇用來監(jiān)控跑道的人員較少，仍然有風(fēng)險(xiǎn)。
已有數(shù)種先有技術(shù)的成果用來改善機(jī)場(chǎng)的監(jiān)控。Smith的美國(guó)專利No.4122522公開了在飛機(jī)起飛和著陸時(shí)使用的一種飛機(jī)地面監(jiān)控系統(tǒng)，它涉及非常復(fù)雜的設(shè)計(jì)，要考慮實(shí)際和預(yù)計(jì)的速度等等。Kawashima的美國(guó)專利No.5027114公開了一種利用埋在飛機(jī)的部分滑行跑道中的回路線圈的地面引導(dǎo)系統(tǒng)?；芈肪€圈自感的變化提供了表明有無飛機(jī)的信號(hào)，同時(shí)還包括故障保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)?；芈肪€圈在第二列從第25行開始作了說明，其平行于通行方向的側(cè)邊比一輛汽車長(zhǎng)，但比飛機(jī)長(zhǎng)度要小。傳感器線圈相互重合，可對(duì)指定的飛機(jī)作連續(xù)監(jiān)控，部分是為了消除汽車引發(fā)啟動(dòng)，汽車太短不能處于兩個(gè)線圈中。Kawashima使用了來自傳感器的可以區(qū)分汽車和飛機(jī)的復(fù)雜的電路處理數(shù)據(jù)。
Pilley等的美國(guó)專利No.6182005(及其相關(guān)的美國(guó)專利No.5548515；6006158和6195609)提出一種非常詳盡復(fù)雜的機(jī)場(chǎng)引導(dǎo)和安全系統(tǒng)，使用各種裝置來確定飛機(jī)和諸如貨車等車輛的位置。Pilley等并不試圖監(jiān)控在指定位置有無任何運(yùn)輸工具。Pilley等確實(shí)要求每臺(tái)運(yùn)輸工具具有發(fā)送至少數(shù)種信號(hào)的能力。
Murga的美國(guó)專利No.4845629公開了紅外遙測(cè)傳感器的使用。Runyon等的美國(guó)專利No.5485151和5969642公開了使用微波發(fā)射器和接收器作為有無運(yùn)輸工具的檢測(cè)器。Kato等的美國(guó)專利No.5508697也發(fā)射電磁波，有飛機(jī)存在電磁波就會(huì)被中斷。Brodeur等的美國(guó)專利No.6195020公開了在鐵路交叉路口使用磁力計(jì)傳感器。
如果能夠設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單而有效的系統(tǒng)，它能指明在機(jī)場(chǎng)地面的指定位置是否存在有運(yùn)輸工具，則在業(yè)界會(huì)十分有利。
如果即使所述位置處于控制塔或地面雷達(dá)的盲區(qū)，這種信號(hào)也能夠很容易地發(fā)送到控制塔，則這將是本領(lǐng)域中另一大優(yōu)點(diǎn)。
其它優(yōu)點(diǎn)見下述。
發(fā)明概述現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的上述和其它目的可以用以下方式實(shí)現(xiàn)。具體地說，本發(fā)明提供了一種運(yùn)輸工具檢測(cè)系統(tǒng)，供在特定位置例如機(jī)場(chǎng)等處使用。所述系統(tǒng)包括傳感器串，所述傳感器串與運(yùn)行通路交叉，最好垂直于運(yùn)行方向。所述傳感器串包括至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器，最好有多個(gè)，應(yīng)足以提供對(duì)整個(gè)所述位置的磁場(chǎng)檢測(cè)，具有完整的甚至重合的覆蓋。還提出了一種發(fā)射器，用于將信號(hào)從所述至少一個(gè)傳感器發(fā)送到監(jiān)控點(diǎn)。
發(fā)射器可采用用于接收信號(hào)的控制單元和用于將信號(hào)發(fā)送到監(jiān)控點(diǎn)的發(fā)送器。優(yōu)選的磁場(chǎng)傳感器是磁阻傳感器，最優(yōu)選的是三軸磁阻傳感器，其磁場(chǎng)范圍至少為±5高斯。
在大多數(shù)應(yīng)用中，傳感器串以可運(yùn)行的方式設(shè)置在地面的槽內(nèi)，以便避免對(duì)傳感器串的磨損和撕裂，而且，在較小程度上，避免運(yùn)輸工具經(jīng)過所述位置。監(jiān)控點(diǎn)通常包括顯示器和控制系統(tǒng)。
附圖簡(jiǎn)要說明為了更全面地了解本發(fā)明，應(yīng)參閱附圖，附圖中

圖1是說明本發(fā)明在機(jī)場(chǎng)跑道上一般位置的示意圖；圖2是用于本發(fā)明的傳感器的透視圖；圖3a和3b分別是圖2所示的傳感器的側(cè)視圖和底視圖；圖4是說明一次測(cè)試結(jié)果、顯示本發(fā)明功效的曲線圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明如附圖所示，本發(fā)明提供了一種低成本的點(diǎn)存在傳感器，用來表明在某一位置是否有運(yùn)輸工具存在?？梢栽O(shè)想機(jī)場(chǎng)有大量這種系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立地將信息轉(zhuǎn)發(fā)到協(xié)調(diào)位置，在那里可使用一種輸入或多種輸入來監(jiān)控所述位置的各種情況。
如圖1所示，概括地用標(biāo)號(hào)10表示的本發(fā)明包括傳感器串11，傳感器串11包括通過電纜15串聯(lián)一起并連接到控制盒17的多個(gè)傳感器13，此處示出控制盒17位于光固定器19中，以便提供來自電源線21的電功率，向所述系統(tǒng)供電。控制盒17接收來自傳感器13的信號(hào)并將這些信號(hào)發(fā)送到控制塔25，在所述實(shí)施例中由RF發(fā)射終端23發(fā)送信號(hào)。圖1中，磁場(chǎng)27圖解說明特定傳感器13a正在工作的區(qū)域。
圖1中，傳感器串設(shè)置在圖中示為0.5英寸寬的切槽31中。其它設(shè)置傳感器串的方法包括裝管道、裝套管以及保護(hù)罩等。
最好傳感器13具有至少±5高斯的磁場(chǎng)范圍。在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器13包括許多磁場(chǎng)傳感器，例如HMC1023三軸磁阻傳感器，可由Honeywell International，Inc.購(gòu)得。圖2示出傳感器13的透視圖，示出了x、y和z軸的位置。所述模型具有的磁場(chǎng)范圍為±6高斯(大地磁場(chǎng)為0.5高斯)，但對(duì)最低到85微高斯的最小可檢測(cè)磁場(chǎng)仍有很高的靈敏度。傳感器均作為單個(gè)獨(dú)立的三軸磁阻傳感器來工作。定制的網(wǎng)格焊球陣列，1mm節(jié)距，16管腳的小型封裝可以提供很小的占地面積以及精確的傳感器設(shè)置，用于正交三軸檢測(cè)。所述傳感器利用3到25伏電源工作。
當(dāng)然也可使用具有類似靈敏度、尺寸和功率特性的磁傳感器。所要求的就是傳感器的尺寸與穿過被監(jiān)控的物業(yè)的一部分的傳感器陣列相適應(yīng)，并且所述傳感器能在被監(jiān)控區(qū)域內(nèi)檢測(cè)諸如運(yùn)輸工具等物體的存在。傳感器的間距由特定傳感器和監(jiān)控區(qū)域的長(zhǎng)度而定，使其能可靠地檢測(cè)任何通過它的運(yùn)輸工具而不產(chǎn)生虛假告警。
控制盒17向系統(tǒng)提供電力并實(shí)現(xiàn)處理和通訊功能。電力由控制盒17中由照明電路21充電的電池提供，雖然其它電源，例如太陽(yáng)能板等，如果安裝合適，也可使用?？刂坪兄械奶幚砥鹘M合來自傳感器串中所有傳感器的信號(hào)，確定是否有運(yùn)輸工具存在。優(yōu)選的處理器是16位微處理器，其存儲(chǔ)器為1兆字節(jié)。對(duì)于每個(gè)磁傳感器13來說，優(yōu)選的是具有內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換的8位處理器。得到的存在/不存在狀態(tài)通過低數(shù)據(jù)速率的RF鏈路23發(fā)送到控制塔25。
本發(fā)明的一個(gè)重要特征是利用多軸傳感器串來降低信號(hào)處理的復(fù)雜程度。許多低價(jià)的傳感器就可以使每個(gè)傳感器具有簡(jiǎn)單的檢測(cè)閾值，并且物體通過傳感器串這種檢測(cè)模式在檢測(cè)和消除虛假告警方面建立了高可信度。
可以設(shè)想，附加的數(shù)據(jù)處理使得有可能提供有關(guān)運(yùn)輸工具的速度和類型的信息，例如區(qū)別地面車輛和飛機(jī)，甚至區(qū)別飛機(jī)機(jī)型，例如727和DC9。
控制塔25中的操作員接口可以根據(jù)情況需要，例如大機(jī)場(chǎng)或小機(jī)場(chǎng)等，而采取各種形式。最好將RF信號(hào)輸入到綜合地面交通信號(hào)系統(tǒng)中，例如Sensis，Inc.的監(jiān)視服務(wù)器SurveillanceServer(MSDP)。其它可能性包括，例如，或單獨(dú)或在機(jī)場(chǎng)地圖上的適當(dāng)位置上的聲音告警或指示燈。在對(duì)所述位置不需關(guān)注，例如某一跑道未使用時(shí)，任何系統(tǒng)的直接操作接口都可斷開。這可減輕對(duì)控制人員注意力的要求。
還應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的所有元件能在機(jī)場(chǎng)的溫度全范圍和其它天氣條件下工作。雨、霧、雪等對(duì)磁傳感功能沒有影響。位于各單點(diǎn)的傳感器13不受機(jī)場(chǎng)周圍地形的影響。
為了演示本發(fā)明的功效，部署了類似于圖1的裝置。圖3示出一個(gè)地面安裝、垂直取向的磁傳感器對(duì)在大約10英尺遠(yuǎn)處經(jīng)過的一架Cessna 152飛機(jī)的測(cè)量的響應(yīng)。由于用傳感器串檢測(cè)的算法變?yōu)榉至⒌臋z測(cè)閾值方法，而不是低信噪比的實(shí)時(shí)處理，故與感應(yīng)回路的時(shí)間系列數(shù)據(jù)相比，成本就可下降。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有許多。熱點(diǎn)監(jiān)視現(xiàn)在可以用來對(duì)進(jìn)入熱點(diǎn)的飛機(jī)提供高完整性的檢測(cè)，以便在所述進(jìn)入是非預(yù)期的時(shí)引起控制人員的注意?，F(xiàn)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程點(diǎn)監(jiān)視，對(duì)進(jìn)入遠(yuǎn)處或視線受阻區(qū)域的飛機(jī)提供高完整性檢測(cè)，以便在所述位置有進(jìn)入時(shí)引起控制人員的注意。所述裝置可以用在與地面雷達(dá)隔離的地區(qū)以及易有重影的地區(qū)，否則其信息無法得到或不可靠。當(dāng)然本發(fā)明在沒有地面雷達(dá)的機(jī)場(chǎng)特別有用。此外，本發(fā)明在推回檢測(cè)中也有用，警告控制人員飛機(jī)開始推回以及推后的飛機(jī)阻擋了內(nèi)滑行道。
雖然對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作了圖示和說明，但這不是旨在限制本發(fā)明，本發(fā)明僅由以下權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于特定位置的運(yùn)輸工具檢測(cè)系統(tǒng)，它包括位于所述位置的、與所述位置的運(yùn)行方向嚙合的傳感器串，所述傳感器串包括用于檢測(cè)在所述位置上運(yùn)輸工具的存在的至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器；以及發(fā)射器，用于將信號(hào)從所述至少一個(gè)傳感器發(fā)送到監(jiān)控點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述特定位置是機(jī)場(chǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射器包括接收所述信號(hào)的控制單元和將所述信號(hào)發(fā)送到所述監(jiān)控點(diǎn)的發(fā)送器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述磁場(chǎng)傳感器是磁阻傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述磁阻傳感器是三軸磁阻傳感器，其磁場(chǎng)范圍至少為±5高斯。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器串包括沿所述傳感器串方向彼此之間留有間隔的多個(gè)磁場(chǎng)傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述多個(gè)傳感器具有重疊的檢測(cè)區(qū)域。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器串與所述運(yùn)行方向垂直。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器串以可以運(yùn)行的方式設(shè)置在所述地面中的槽內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器串以可以運(yùn)行的方式設(shè)置在所述地面中的管道中。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控點(diǎn)包括顯示器和控制系統(tǒng)。
12.一種用于特定位置的運(yùn)輸工具檢測(cè)系統(tǒng)，它包括位于所述位置的、與所述位置的運(yùn)行方向嚙合的傳感器裝置，所述傳感器裝置包括用于檢測(cè)在所述位置上運(yùn)輸工具的存在的至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器裝置；以及發(fā)射器裝置，用于將信號(hào)從所述至少一個(gè)傳感器裝置發(fā)送到監(jiān)控點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述特定位置是機(jī)場(chǎng)。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)射器裝置包括接收所述信號(hào)的控制單元裝置和將所述信號(hào)發(fā)送到所述監(jiān)控點(diǎn)的發(fā)送器裝置。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述磁場(chǎng)傳感器裝置是磁阻傳感器。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于所述磁阻傳感器是三軸磁阻傳感器，其磁場(chǎng)范圍至少為±5高斯。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器裝置包括沿所述傳感器裝置方向彼此之間留有間隔的多個(gè)磁場(chǎng)傳感器。
18.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述多個(gè)傳感器裝置具有重疊的檢測(cè)區(qū)域。
19.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器裝置與所述運(yùn)行方向垂直。
20.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器裝置以可以運(yùn)行的方式設(shè)置在所述地面中的槽內(nèi)。
21.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器串以可以運(yùn)行的方式設(shè)置在所述地面中的管道中。
22.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控點(diǎn)包括顯示器和控制系統(tǒng)。
23.一種用于監(jiān)視特定位置上運(yùn)輸工具的存在或不存在方法，所述方法包括以下步驟將傳感器串定位在所述位置上，以便與所述位置上的運(yùn)行方向嚙合，所述傳感器串包括用于檢測(cè)在所述位置上運(yùn)輸工具的存在的至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器；以及將信號(hào)從所述至少一個(gè)傳感器發(fā)送到監(jiān)控點(diǎn)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于還包括將所述信號(hào)發(fā)送到能接收所述信號(hào)并將所述信號(hào)發(fā)送到所述監(jiān)控點(diǎn)的控制單元。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述磁場(chǎng)傳感器是磁阻傳感器。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述磁阻傳感器是三軸磁阻傳感器，其磁場(chǎng)范圍至少為±5高斯。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述傳感器串包括提供沿所述傳感器串方向彼此之間留有間隔的多個(gè)磁場(chǎng)傳感器的步驟。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于將所述多個(gè)傳感器設(shè)置成具有重疊的檢測(cè)區(qū)域。
29.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于將所述傳感器串設(shè)置在與所述運(yùn)行方向垂直的線上。
30.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于還包括以可以運(yùn)行的方式將所述傳感器串設(shè)置在所述地面中的槽內(nèi)的步驟。
31.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于還包括以可以運(yùn)行的方式將所述傳感器串設(shè)置在所述地面中的管道內(nèi)的步驟。
全文摘要
在諸如機(jī)場(chǎng)等特定位置使用的運(yùn)輸工具檢測(cè)系統(tǒng)和方法，包括名以上與運(yùn)輸工具在所述位置的運(yùn)行方向垂直的傳感器串。傳感器串包括至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器和將來自所述至少一個(gè)傳感器的信號(hào)發(fā)送到監(jiān)控點(diǎn)的發(fā)射器。優(yōu)選的方案是具有多個(gè)傳感器。發(fā)射器包括接收信號(hào)的控制單元和將信號(hào)發(fā)送到監(jiān)控點(diǎn)的發(fā)送器。優(yōu)選的磁場(chǎng)傳感器是磁阻傳感器，其磁場(chǎng)范圍至少為±5高斯。傳感器的優(yōu)選位置是地面的槽溝里。
文檔編號(hào)B64F1/36GK1653501SQ02821375
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月30日
發(fā)明者J·E·倫茲, G·F·羅斯, H·B·弗倫克, E·C·內(nèi)爾斯三世 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司