專利名稱：民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及民航機場場面監(jiān)控、管理系統(tǒng)，特別是一種可對駛近飛機或在飛機附近 工作的車輛發(fā)出提示，避免撞機事故發(fā)生的民航機場場面監(jiān)控系統(tǒng)。背景技術：
在停機坪或滑行道上車輛撞上飛機，這類事故的發(fā)生主要是由于車輛駕駛員違章駕 駛(如車輛不按規(guī)定的路徑行駛穿梭、超速靠近飛機)、在無意識狀態(tài)下靠近飛機等造 成的。2003年某航空公司一架客機在寧波櫟社機場被牽引車撞壞而報廢；2005年僅一年 就有三架客機分別在白云機場、咸陽國際機場、首都機場被車輛撞壞。近幾年，飛機在 停機坪被車輛碰撞的事故及事故征候不斷發(fā)生?，F今民航業(yè)內對于場面安全的監(jiān)控工作，部分機場采用GPS技術，而大部分機 場尚處空白。但是GPS存在以下問題(1) GPS定位精度一般在30-50米，達不到機場 車輛定位精度要求；(2) GPS的首次捕獲時間太長，一般在2 3分鐘；(3)車輛進 庫房、穿過地下道、被機場建筑物或設施，如廊橋遮擋時，GPS的系統(tǒng)并不是很可靠甚 至會丟失目標；(4)利用GPS，只有移動單元才能得到定位數據，若要將數據傳輸給控 制中心，必須結合其它通信方式，這會在很大程度上增加設備和運營開支；(5) GPS系 統(tǒng)很容易堵塞，這是由于發(fā)射衛(wèi)星的位置很高而且很遠，到達接收機的信號十分微弱， 因此容易被干擾。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，而提供一種民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可 以保證機場場面運行安全和提高機場運行效率。本發(fā)明為實現發(fā)明目的，設計了一種民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，包括上位機監(jiān)控 系統(tǒng)和ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)，其特征在于所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)由調度中心主機
(6)和與之通過以太網連接的一臺或多臺區(qū)域監(jiān)控主機(5)組成；所述每一臺區(qū)域監(jiān) 控主機(5)對應一組Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)，所述每組ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)由 多個固定參考節(jié)點設備(1)與對應的網關設備(3)組成，該網絡對位于固定參考節(jié)點 設備范圍內的特種車輛車載定位節(jié)點設備(2)，進行定位計算和信息傳輸；所述Zigbee 無線網絡定位系統(tǒng)與對應的上位機監(jiān)控系統(tǒng)之間采用RS-232、RS-485總線或433MHz無 線數據傳輸器(4)連接；所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)通過RS-232、RS-485總線或433MHz無 線數據傳輸器，連同網關設備，向Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)內的任何一個固定參考節(jié)點 設備(1)和定位節(jié)點設備(2)下發(fā)指令和配置信息。如圖1,2。所述ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)中的固定參考節(jié)點設備(1)、定位節(jié)點設備 (2)和網關設備(3)均采用CC2430/2431系列單片機作為核心控制器；且所述固定
參考節(jié)點設備(1)和定位節(jié)點設備(2)用UP2202、CC2590或CC2591芯片，作為 CC2430/2431系列單片機射頻端口的外接功放調節(jié)模塊，增強設備的發(fā)射功率和接收靈 敏度。所述定位節(jié)點設備(2)采用CC2431單片機作為核心控制器，其外圍電路包括
5功放調節(jié)模塊、電源監(jiān)控模塊和天線模塊；CC2431單片機片內集成了定位引擎系統(tǒng)，使 得此款單片機可以直接應用于定位計算，將定位節(jié)點設備(2)接收到的周圍所有固定參 考節(jié)點設備(1)的坐標和接收信號強度值輸入定位引擎進行定位計算，得到計算結果即 為定位節(jié)點設備(2)的實時位置坐標；通過程序中的軟件濾波器，定位節(jié)點設備(2) 多次采集同一個固定參考節(jié)點設備(1)的接收信號強度值，通過高斯分布函數和統(tǒng)計均 值兩種方式進行濾波處理，再進行定位計算，提高計算精度，減少外界環(huán)境對網絡信號 的干擾。所述網關設備(3)采用CC2430單片機作為核心控制器，通過CC2430單片機 的異步串行口外擴RS-232驅動芯片SP3223E，或外擴RS-485驅動芯片MAX1487E，將 Sgbee無線網絡定位系統(tǒng)內數據轉換為串口數據輸出，上位機可通過串口接收數據，實 現Zigbee網絡與上位機監(jiān)控網絡的互聯。如圖2、5。所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)包括區(qū)域監(jiān)控主機(5)和調度中心主機(6)選用PC機， 應用WinXP操作系統(tǒng)和系統(tǒng)監(jiān)控軟件；其中系統(tǒng)監(jiān)控軟件包括數據傳輸及處理后臺，顯 示界面模塊，車輛管理系統(tǒng)模塊，命令窗口模塊；根據監(jiān)控主機的不同，系統(tǒng)監(jiān)控軟件 分為區(qū)域監(jiān)控主機(5)系統(tǒng)監(jiān)控軟件和調度中心主機(6)系統(tǒng)監(jiān)控軟件；系統(tǒng)監(jiān)控 軟件使用C#和GIS編寫。所述數據傳輸及處理后臺為系統(tǒng)監(jiān)控軟件的外圍數據接口，其中各個區(qū)域監(jiān) 控主機(5)與定位網絡網關設備(3)之間采用串口連接方式，由車載定位節(jié)點設備
(2)計算出車輛位置坐標后，通過Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)發(fā)送到網關設備(3)，網 關設備(3)將此數據轉變?yōu)镽S-232/485協(xié)議的串口數據，再經串口線纜或433MHz無 線數據傳輸器(4)將其發(fā)送至相對應的區(qū)域監(jiān)控主機(5)的串口，系統(tǒng)監(jiān)控軟件通過 數據傳輸及處理后臺接收該串口數據；各個區(qū)域監(jiān)控主機(5)與調度中心主機(6)之 間采用局域網(7)，通過以太網方式連接，其數據傳輸及處理后臺采用套接字的技術方 法實現以太網接口的數據交換；所述各個區(qū)域監(jiān)控主機(5)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，其數據 傳輸及處理后臺具備串口接口和以太網接口，所述調度中心主機(6)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件， 其數據傳輸及處理后臺具備以太網接口。所述顯示界面模塊將定位區(qū)域做坐標劃分，按坐標顯示所有的固定參考節(jié)點設 備(1)位置和?？匡w機位置，在系統(tǒng)監(jiān)控軟件的數據傳輸及處理后臺接收到車輛位置坐 標數據后，在顯示界面上實時顯示車載定位節(jié)點設備(2)的位置，即可直觀顯示車輛與 飛機的相對位置；各個區(qū)域監(jiān)控主機(5)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，其顯示界面模塊對應劃分 該定位區(qū)域坐標，并對應顯示該區(qū)域的車輛位置圖標；調度中心主機(6)的系統(tǒng)監(jiān)控 軟件，其顯示界面模塊劃分為停機坪整體定位區(qū)域坐標，并顯示停機坪整體定位區(qū)域內 的車輛位置圖標，故調度中心主機(6)在接收到各區(qū)域監(jiān)控主機(5)發(fā)送的車輛坐標 后要坐標變換。所述車輛管理系統(tǒng)模塊具有數據存儲和顯示功能，其包含Access或SQL數據 庫接口；進入機場場面的每臺車輛在車輛管理系統(tǒng)中建立了數據庫，存儲每臺車輛的類 別、司機姓名、工作狀態(tài)、使用情況記錄等數據項，各項數據項依靠不同車輛的車載定 位節(jié)點設備(2)的Zigbee網絡設備ID區(qū)分；通過打開車輛管理系統(tǒng)的車輛信息顯示界 面，實時點擊顯示界面上的車輛顯示圖標，查看該車輛信息；所述命令窗口模塊，在系統(tǒng)監(jiān)控軟件的命令窗口中輸入Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)配 置數據和針對具體車載定位節(jié)點(2)的命令數據，數據傳輸及處理后臺將無線網絡定位 系統(tǒng)配置數據和命令數據打包，再下發(fā)至定位網絡。所述區(qū)域監(jiān)控主機(5)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，對應管理相應區(qū)域定位網絡系統(tǒng)，其 數據傳輸及處理后臺接收并處理該區(qū)域監(jiān)控主機(5)所對應的定位網絡網關設備(3) 上傳的車輛位置坐標數據，并實現與管理中心主機(6)的局域網數據互聯；其顯示界 面和車輛管理系統(tǒng)顯示該區(qū)域監(jiān)控主機(5)所對應定位區(qū)域內的車輛坐標位置和車輛 信息；其命令窗口配置該區(qū)域的Sgbee無線網絡定位系統(tǒng)以及對車載定位節(jié)點(2)發(fā) 布命令，配置和命令數據經數據傳輸及處理后臺的串口接口打包后，通過區(qū)域監(jiān)控主機
(5)的串口以及串口線纜RS-232/485或者433MHz無線數據傳輸器(4)發(fā)送至網關 設備(3)，網關設備(3)將此數據轉換為Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)協(xié)議數據。如圖6 所示。所述管理中心主機(6)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，其數據傳輸及處理后臺通過PC機局 域網(7)以太網接口，接收各區(qū)域監(jiān)控主機(5)所對應的定位區(qū)域內車輛位置坐標數 據，并進行坐標變換，其顯示界面和車輛管理系統(tǒng)顯示停機坪整體定位區(qū)域內的車輛位 置和車輛信息，其命令窗口配置停機坪整體Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)以及對車載定位節(jié) 點(2)發(fā)布命令，配置信息或命令數據先根據不同的網絡ID通過數據傳輸和處理后臺 的PC機局域網(7)以太網接口，下發(fā)至對應的定位網絡區(qū)域監(jiān)控主機(5)，再由區(qū)域 監(jiān)控主機(5)配置該區(qū)域的Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)以及對車載定位節(jié)點(2)發(fā)布命 令。如圖7所示。所述每組ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)對應一個停機位，所述的固定參考節(jié)點安裝 于每一個停機位兩側的廊橋內側和候機樓外墻，為三側面安裝，高度距離地面4-7米。所述網關設備安裝于盡量靠近候機樓方向的任意位置，高度為距地面4-7米。所述定位節(jié)點安裝于特種車輛駕駛室內或車頭外側。本發(fā)明通過在機場安裝實時監(jiān)控系統(tǒng)，車輛上安裝移動定位與防撞單元，監(jiān)控 系統(tǒng)控制中心就可以制止違章駕駛的車輛。控制中心可以實時對駛近飛機或在飛機旁工 作的車輛發(fā)出提示，使駕駛員警覺，避免在無意識狀態(tài)下撞上飛機，這樣在日益繁忙的 機場運營中，就可以最大限度地避免在停機坪或滑行道上發(fā)生撞機事故。不僅可以避免 或減少因機場混亂而引發(fā)車輛撞上飛機的事故發(fā)生，而且一旦發(fā)生了事故，則可以及時 采取措施，防止事故擴大或連續(xù)發(fā)生事故。本系統(tǒng)操作簡單、性能穩(wěn)定、精確度高、成本低廉。能夠及時、準確的反映 活動車輛的狀況，當活動車輛與飛機的距離達到預設值時，可向司機進行報警，以便及 時防止活動車輛與飛機相撞事故的發(fā)生。同時，系統(tǒng)監(jiān)控界面能顯示活動車輛的詳細信 息，在航空港繁忙的時候，機場現場運行指揮部可根據監(jiān)控界面的顯示情況合理的調度 各種活動車輛。該系統(tǒng)為機場站坪管理人員提供一個可視化、便捷化的車輛信息管理平 臺，這個平臺實時、直觀、準確的提供活動車輛的位置及相關信息，提高了機場現場運 行指揮管理的現代化水平以及機場運行安全和運行效率。尤其是本系統(tǒng)較GPS有明顯優(yōu)勢(1) Zigbee定位系統(tǒng)具有獨立的自用地面 通信網，集通信、定位、計算、顯示等諸多技術在自己本網內獨立完成，不依附其它任何網絡，保證了信息傳輸的可靠和暢通，具有抗屏蔽、防遮擋性能；(2)提出的定位測 控系統(tǒng)定位精度在1-3米，定位可靠性高；(3)采用2.4GHz通信頻段，不會與機場其 他無線設備發(fā)生信號干擾；(4)提出的定位測控系統(tǒng)由于定位時間短，并且定位計算 在控制中心完成，系統(tǒng)獲取定位數據具有實時性。

圖1民用機場場面監(jiān)控、防撞、監(jiān)視系統(tǒng)原理圖； 圖2 Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)工作示意圖； 圖3 Zigbee定位系統(tǒng)與上位機監(jiān)控系統(tǒng)互聯示意圖； 圖4定位節(jié)點和參考節(jié)點設備原理框圖； 圖5網關設備原理框圖； 圖6區(qū)域監(jiān)控主機系統(tǒng)監(jiān)控軟件結構框圖； 圖7調度中心主機系統(tǒng)監(jiān)控軟件結構框圖。以下結合本發(fā)明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施方式
本系統(tǒng)主要組成包括上位機監(jiān)控系統(tǒng)和SgBee無線網絡定位系統(tǒng)。其中，上位機 監(jiān)控系統(tǒng)位于機場場面監(jiān)控室內，Sgbee無線網絡定位系統(tǒng)位于停機坪范圍內。ZigBee 無線網絡定位系統(tǒng)由固定參考節(jié)點設備、車載(移動)定位節(jié)點設備和協(xié)調器網關三種 網絡設備構成。上位機監(jiān)控系統(tǒng)與Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)通過有線或者無線通信方式 連接，實現對實時定位數據的采集顯示，以及完成監(jiān)控系統(tǒng)命令下傳的功能。Zigbee無線網絡完成活動目標的定位計算和信息功能，該網絡由固定參考節(jié)點 設備(1)、移動車載定位節(jié)點設備(2)和網關設備(3)組成；上位機監(jiān)控系統(tǒng)由多 臺區(qū)域監(jiān)控主機(5)和調度中心主機組成(6)，所有監(jiān)控主機(5、6)上安裝有系統(tǒng) 監(jiān)控軟件。Zigbee無線網路與上位機監(jiān)控系統(tǒng)之間采用RS-232、RS-485總線或433MHz 無線數據傳輸器連接(4)，根據使用現場的具體情況可選擇不同通信接口。本發(fā)明所述Sgbee無線網絡定位系統(tǒng)中
參考節(jié)點(1)、定位節(jié)點(2)和網關(3)三種網絡設備均采用TI公司的 CC2430/CC2431單片機作為核心處理、控制器；
參考節(jié)點(1)和定位節(jié)點(2)兩種設備均采用了功率增強技術，采用了 UP2202、 CC2590或CC2591芯片作為CC2430/2431系列單片機射頻端口的外接功放模塊，增強了 設備的發(fā)射功率和接收靈敏度，擴展了網絡覆蓋范圍，同時網絡節(jié)點設備(1,2)的發(fā)射 功率可調；
CC2431單片機內集成定位引擎系統(tǒng)，將定位節(jié)點設備(2)接收到的周圍所有參考 節(jié)點設備(1)的坐標和接收信號強度值輸入定位引擎進行定位計算，得到計算結果即為 定位節(jié)點設備(2)的實時位置坐標；
通過程序中的軟件濾波器，定位節(jié)點設備(2)多次采集同一個參考節(jié)點設備(1) 的接收信號強度值，通過高斯分布函數和統(tǒng)計均值兩種方式進行濾波處理，再進行定位 計算，提高計算精度，減少外界環(huán)境對網絡信號的干擾；
網關設備(3)可以將Zigbee網絡內數據轉換為串口數據輸出，實現Zigbee定位網絡 與上位機監(jiān)控網絡的互聯，這一功能通過CC2430單片機外擴RS-232驅動芯片SP3223E或RS-485驅動芯片MAX1487E實現；
在Zigbee定位系統(tǒng)工作區(qū)域距離上位機監(jiān)控系統(tǒng)較遠的應用場合，利用433Mhz無線 數據收發(fā)器代替線纜，無線數據收發(fā)器通過RS-232接口與網關設備(3)以及區(qū)域監(jiān)控 主機(5)相連接；
網關設備(3)配置有LCD顯示屏，通過CC2430單片機的同步串行口連接12864點 陣型LCD模塊，可以實時顯示當前Zigbee定位網絡的工作狀態(tài)，如圖5。本發(fā)明所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)中
上位機監(jiān)控系統(tǒng)硬件為PC機，WinXP操作系統(tǒng)，安裝有系統(tǒng)監(jiān)控軟件； 上位機監(jiān)控系統(tǒng)可以分為區(qū)域監(jiān)控主機(5)和調度中心監(jiān)控主機(6)，由以太網 連接，系統(tǒng)軟件可以通過以太網接口實現數據共享；
監(jiān)控軟件基于GIS和C#開發(fā)，可顯示機場停機坪上飛機和活動車輛實時位置的功 能，當被顯示車輛接近飛機至一定程度時，軟件會提示事故征兆并將該報警信號下傳至 車載節(jié)點(2)，警示司機；
監(jiān)控軟件連接有數據庫，可以在線、實時顯示活動車輛的基本信息和值班司機的基 本信息，便于管理中心的集中管理和責任認定；
在區(qū)域監(jiān)控主機(5)所安裝的監(jiān)控軟件中，均帶有一套三邊定位計算程序，如果定 位節(jié)點(2)采用單片機CC2431自身的定位引擎計算車輛坐標，則此三邊定位計算程序 不打開使用，如果定位引擎出現故障，不能完成正常計算，那么定位節(jié)點(2)會將所有 計算所需的信息上傳至監(jiān)控上位機(5)，由三邊定位計算程序完成該車載節(jié)點(2)的 坐標計算并顯示；
在三邊定位計算程序中，采用高斯分布函數對信號進行濾波，提高了定位計算精
度；
在調度中心監(jiān)控主機(6)所安裝的監(jiān)控軟件，可以向Zigbee網絡定位系統(tǒng)內的所有 設備下達配置信息和指令，包括設備網絡地址，環(huán)境參數等，其中環(huán)境參數根據不同地 域、氣候、場地條件不同而異。本發(fā)明的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)的使用方法是
將停機坪上特種車輛主要活動范圍劃分為若干區(qū)域，一個區(qū)域即一個停機位； 參考節(jié)點(1)安裝于每一個停機位兩側的廊橋內側和候機樓外墻，為三側安裝，要 求距離地面4-7米高，節(jié)點數目的距離視使用場合而定；所有的參考節(jié)點構成一個定位 區(qū)域，整個停機坪被劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域配備一臺網關設備(3)和一臺區(qū)域監(jiān)控 主機(5)；
定位節(jié)點(2)安裝在被監(jiān)控的車輛駕駛室內或車頭外側，通過接收的該區(qū)域內所有 參考節(jié)點(1)的信號強度值來實時計算定位節(jié)點(2)與參考節(jié)點(1)間的距離，再 經過定位節(jié)點自身的處理器計算得到定位節(jié)點(2)此刻的坐標，即車輛所在的位置；
定位節(jié)點(2)計算得到的位置信息通過網關設備(3)轉換為RS-232/485信號， 通過線纜或者433MHz無線數據傳輸器(4)傳送至上位機監(jiān)控系統(tǒng)；
各區(qū)域監(jiān)控終端(5)可以實時獲取顯示本區(qū)域活動車輛的信息，而調度中心(6) 可以獲取并顯示整個停機坪活動車輛信息，(5)和(6)之間由機場內部局域以太網 (7)連接，同時所有的監(jiān)控上位機(5、6)均可以通過RS-232/485總線或433MHz無線數據傳輸器(4)以及網關設備(3)向Zigbee定位系統(tǒng)內的任何一個網絡設備(1,2) 下發(fā)各種指令和配置信息。網關設備(3)安裝于每個定位區(qū)域的任意位置，要求距地面5米高，盡量靠近 候機樓方向；
上微機監(jiān)控系統(tǒng)安裝于候機樓內部，區(qū)域監(jiān)控主機(5)和調度中心主機(6)采用 內部局域以太網連接。設備功能實現
如圖1，機場停機坪內有多個停機位1、2……N，固定參考節(jié)點(1)安裝于每一個 停機位兩側的廊橋內側和候機樓(7)外墻，為三側安裝，要求距離地面4-7米高，所有 的固定參考節(jié)點構成一個定位區(qū)域，整個停機坪被劃分為幾個區(qū)域，每個區(qū)域配備一臺 網關設備(3)和一臺區(qū)域監(jiān)控主機(5)。如圖2，定位節(jié)點安裝在需監(jiān)控的車輛上例如A、B、C，網關設備(3)通 過接收的該區(qū)域內所有固定參考節(jié)點(1)的信號強度值來實時計算定位節(jié)點(2)與固 定參考節(jié)點(1)間的距離，再經過定位計算得到定位節(jié)點此刻的坐標，即車輛所在的位 置；定位節(jié)點計算得到的位置信息通過網關設備轉換為RS-232/485信號，通過線纜或者 433MHz無線數據傳輸器(4)傳送至上位機監(jiān)控系統(tǒng)。如圖3，監(jiān)控系統(tǒng)上位機可以通過RS-232/485總線或433MHz無線數據傳輸器 (4)向網關設備下發(fā)各種配置信息和指令，網關設備將這些信息轉換為Zigbee協(xié)議數
據，再發(fā)送到Zigbee定位系統(tǒng)內的任何一個網絡設備中。如圖4為定位節(jié)點和參考節(jié)點的原理框圖，其中功放模塊起到改善網絡質量， 提高定位精度的作用，單片機內部的軟件濾波器也使定位計算更加準確。如圖5，網關設備的原理框圖，網關設備可以將Zigbee網絡內數據轉換為串口 數據輸出，實現Zigbee定位網絡與上位機監(jiān)控網絡的互聯。Zigbee通信功能由CC2430 單片機、功放模塊和天線實現；串口通信功能通過CC2430單片機外擴RS-232驅動芯片 SP3223E或RS-485驅動芯片MAX1487E實現；LCD顯示功能，通過采用CC2430單片 機同步串口驅動12864點陣型LCD模塊實現；網關的串行接口采用DB9接口，可以外接 線纜或者433MHz無線數據傳輸器。如圖6，區(qū)域監(jiān)控主機安裝的系統(tǒng)監(jiān)控軟件結構框圖，區(qū)域監(jiān)控主機與定位網 絡網關設備之間采用串口連接方式，即車載定位節(jié)點設備計算出車輛位置坐標后，通過 Zigbee網絡發(fā)送到網關設備，網關設備將此數據發(fā)送至區(qū)域監(jiān)控主機的串口，系統(tǒng)監(jiān)控 軟件通過數據傳輸及處理后臺接收該串口數據，在顯示界面上實時顯示車載定位節(jié)點設 備的坐標，即車輛與飛機的相對位置；在顯示界面中可點擊打開車輛管理界面和命令窗 口，車輛管理系統(tǒng)存儲了每臺車輛的類別、司機姓名、工作狀態(tài)、使用情況記錄等數據 項，可查看車輛信息；在命令窗口中輸入Zigbee網絡配置數據和針對車載定位節(jié)點的命 令數據，經數據傳輸及處理后臺打包再通過串口下發(fā)至Zigbee定位網絡；區(qū)域監(jiān)控主機 數據傳輸及處理后臺的以太網數據接口用以和調度中心主機進行數據通信，可以向調度 中心主機發(fā)送坐標數據，也可以接收調度中心主機的命令數據。如圖7，調度中心主機安裝的系統(tǒng)監(jiān)控軟件結構框圖，通過該軟件可以監(jiān)控停機 坪整體定位區(qū)域的車輛位置，調度中心主機通過局域網和各區(qū)域監(jiān)控主機互聯，數據傳輸及處理后臺通過PC機局域網接口，即以太網接口，采用套接字的技術方式接收各區(qū)域 監(jiān)控主機上傳的各定位區(qū)域內車輛位置坐標數據，由于顯示的是停機坪整體定位區(qū)域， 故要進行坐標變換，將各定位子區(qū)域綜合為統(tǒng)一整體；在顯示界面上實時顯示車載定位 節(jié)點設備的坐標，即車輛與飛機的相對位置；在顯示界面中可點擊打開車輛管理界面和 命令窗口，車輛管理系統(tǒng)存儲了每臺車輛的類別、司機姓名、工作狀態(tài)、使用情況記錄 等數據項，可查看車輛信息；在命令窗口中輸入Sgbee網絡配置數據和針對車載定位節(jié) 點的命令數據，由于配置和命令數據要下發(fā)到不同的區(qū)域定位網絡中，故通過不同的網 絡ID將不同定位網絡的配置和命令數據下發(fā)到不同的區(qū)域監(jiān)控主機中，再下發(fā)到不同的 定位網絡中。
權利要求
1.一種民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，包括上位機監(jiān)控系統(tǒng)和ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)， 其特征在于所述上位機監(jiān)控系統(tǒng)由調度中心主機(6)和與之通過以太網連接的一臺 或多臺區(qū)域監(jiān)控主機(5)組成；所述每一臺區(qū)域監(jiān)控主機(5)對應一組Zigbee無線網 絡定位系統(tǒng)，所述每組SgBee無線網絡定位系統(tǒng)由多個固定參考節(jié)點設備(1)與對應 的網關設備(3)組成，該網絡對位于固定參考節(jié)點設備范圍內的特種車輛車載定位節(jié)點 設備(2)，進行定位計算和信息傳輸；所述Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)與對應的上位機 監(jiān)控系統(tǒng)之間采用RS-232、RS-485總線或433MHz無線數據傳輸器(4)連接；所述上 位機監(jiān)控系統(tǒng)通過RS-232、RS-485總線或433MHz無線數據傳輸器，連同網關設備，向 Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)內的任何一個固定參考節(jié)點設備(1)和定位節(jié)點設備(2)下 發(fā)指令和配置信息。
2.按照權利要求1所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述ZigBee無線網 絡定位系統(tǒng)中的固定參考節(jié)點設備(1)、定位節(jié)點設備(2)和網關設備(3)均采用 CC2430/2431系列單片機作為核心控制器；且所述固定參考節(jié)點設備(1)和定位節(jié)點設 備(2)用UP2202、CC2590或CC2591芯片，作為CC2430/2431系列單片機射頻端口的 外接功放調節(jié)模塊，增強設備的發(fā)射功率和接收靈敏度。
3.按照權利要求2所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述定位節(jié)點設備 (2)采用CC2431單片機作為核心控制器，其外圍電路包括功放調節(jié)模塊、電源監(jiān)控模塊和天線模塊；CC2431單片機片內集成了定位引擎系統(tǒng)，將定位節(jié)點設備(2)接收 到的周圍所有固定參考節(jié)點設備(1)的坐標和接收信號強度值輸入定位引擎進行定位 計算，得到計算結果即為定位節(jié)點設備(2)的實時位置坐標；通過程序中的軟件濾波 器，定位節(jié)點設備(2)多次采集同一個固定參考節(jié)點設備(1)的接收信號強度值，通 過高斯分布函數和統(tǒng)計均值兩種方式進行濾波處理，再進行定位計算，提高計算精度， 減少外界環(huán)境對網絡信號的干擾。
4.按照權利要求2或3所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述網關設 備(3)采用CC2430單片機作為核心控制器，通過CC2430單片機的異步串行口外擴 RS-232驅動芯片SP3223E，或外擴RS-485驅動芯片MAX1487E，將Zigbee無線網絡定 位系統(tǒng)內數據轉換為串口數據輸出，上位機可通過串口接收數據，實現Zigbee網絡與上 位機監(jiān)控網絡的互聯。
5.按照權利要求4所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述網關設備(3) 配置有LCD顯示屏，通過CC2430單片機的同步串行口連接12864點陣型LCD模塊，實 時顯示當前Sgbee無線網絡定位系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
6.按照權利要求1所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述上位機監(jiān)控系 統(tǒng)包括區(qū)域監(jiān)控主機(5)和調度中心主機(6)選用PC機，應用WinXP操作系統(tǒng)和 系統(tǒng)監(jiān)控軟件；其中系統(tǒng)監(jiān)控軟件包括數據傳輸及處理后臺，顯示界面模塊，車輛管理 系統(tǒng)模塊，命令窗口模塊；根據監(jiān)控主機的不同，系統(tǒng)監(jiān)控軟件分為區(qū)域監(jiān)控主機(5)系統(tǒng)監(jiān)控軟件和調度中心主機(6)系統(tǒng)監(jiān)控軟件；所述數據傳輸及處理后臺為系統(tǒng)監(jiān)控軟件的外圍數據接口，其中各個區(qū)域監(jiān)控主 機(5)與定位網絡網關設備(3)之間采用串口連接方式，由車載定位節(jié)點設備(2) 計算出車輛位置坐標后，通過Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)發(fā)送到網關設備(3)，網關設備(3)將此數據轉變?yōu)镽S-232/485協(xié)議的串口數據，再經串口線纜或433MHz無線數據 傳輸器(4)將其發(fā)送至相對應的區(qū)域監(jiān)控主機(5)的串口，系統(tǒng)監(jiān)控軟件通過數據傳 輸及處理后臺接收該串口數據；各個區(qū)域監(jiān)控主機(5)與調度中心主機(6)之間采用 局域網(7)，通過以太網方式連接，其數據傳輸及處理后臺采用套接字的技術方法實現 以太網接口的數據交換；所述各個區(qū)域監(jiān)控主機(5)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，其數據傳輸及 處理后臺具備串口接口和以太網接口，所述調度中心主機(6)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，其數據 傳輸及處理后臺具備以太網接口；所述顯示界面模塊將定位區(qū)域做坐標劃分，按坐標顯示所有的固定參考節(jié)點設備 (1)位置和?？匡w機位置，在系統(tǒng)監(jiān)控軟件的數據傳輸及處理后臺接收到車輛位置坐標 數據后，在顯示界面上實時顯示車載定位節(jié)點設備(2)的位置即可直觀顯示車輛與飛 機的相對位置；各個區(qū)域監(jiān)控主機(5)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，其顯示界面模塊對應劃分該 定位區(qū)域坐標，并對應顯示該區(qū)域的車輛位置圖標；調度中心主機(6)的系統(tǒng)監(jiān)控軟 件，其顯示界面模塊劃分為停機坪整體定位區(qū)域坐標，并顯示停機坪整體定位區(qū)域內的 車輛位置圖標；所述車輛管理系統(tǒng)模塊具有數據存儲和顯示功能，其包含Access或SQL數據庫接 口 ；進入機場場面的每臺車輛在車輛管理系統(tǒng)中建立了數據庫，存儲每臺車輛的類別、 司機姓名、工作狀態(tài)、使用情況記錄等數據項，各項數據項依靠不同車輛的車載定位節(jié) 點設備(2)的Zigbee網絡設備ID區(qū)分；通過打開車輛管理系統(tǒng)的車輛信息顯示界面， 實時點擊顯示界面上的車輛顯示圖標，查看該車輛信息；所述命令窗口模塊，在系統(tǒng)監(jiān)控軟件的命令窗口中輸入Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)配 置數據和針對具體車載定位節(jié)點(2)的命令數據，數據傳輸及處理后臺將無線網絡定位 系統(tǒng)配置數據和命令數據打包，再下發(fā)至定位網絡；所述區(qū)域監(jiān)控主機(5)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，對應管理相應區(qū)域定位網絡系統(tǒng)，其數據 傳輸及處理后臺接收并處理該區(qū)域監(jiān)控主機(5)所對應的定位網絡網關設備(3)上傳 的車輛位置坐標數據，并實現與管理中心主機(6)的局域網數據互聯；其顯示界面和 車輛管理系統(tǒng)顯示該區(qū)域監(jiān)控主機(5)所對應定位區(qū)域內的車輛坐標位置和車輛信息； 其命令窗口配置該區(qū)域的Sgbee無線網絡定位系統(tǒng)以及對車載定位節(jié)點(2)發(fā)布命令， 配置和命令數據經數據傳輸及處理后臺的串口接口打包后，通過區(qū)域監(jiān)控主機(5)的串 口以及串口線纜RS-232/485或者433MHz無線數據傳輸器(4)發(fā)送至網關設備(3)， 網關設備(3)將此數據轉換為Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)協(xié)議數據；所述管理中心主機(6)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件，其數據傳輸及處理后臺通過PC機局域 網(7)以太網接口，接收各區(qū)域監(jiān)控主機(5)所對應的定位區(qū)域內車輛位置坐標數 據，并進行坐標變換，其顯示界面和車輛管理系統(tǒng)顯示停機坪整體定位區(qū)域內的車輛位 置和車輛信息，其命令窗口配置停機坪整體Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)以及對車載定位節(jié) 點(2)發(fā)布命令，配置信息或命令數據先根據不同的網絡ID通過數據傳輸和處理后臺 的PC機局域網(7)以太網接口，下發(fā)至對應的定位網絡區(qū)域監(jiān)控主機(5)，再由區(qū)域 監(jiān)控主機(5)配置該區(qū)域的Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)以及對車載定位節(jié)點(2)發(fā)布命 令。
7.按照權利要求1或2所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述每組ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)對應一個停機位，所述的固定參考節(jié)點安裝于每一個停機位兩側的廊 橋內側和候機樓外墻，為三側面安裝，高度距離地面4-7米。
8.按照權利要求7所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述網關設備安裝 于盡量靠近候機樓方向的任意位置，高度為距地面4-7米。
9.按照權利要求1所述的民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述定位節(jié)點安裝 于特種車輛駕駛室內或車頭外側。
全文摘要
本發(fā)明是一種民用機場場面監(jiān)控系統(tǒng)，包括上位機監(jiān)控系統(tǒng)和ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)。其中，上位機監(jiān)控系統(tǒng)位于機場場面監(jiān)控室內，Zigbee無線網絡定位系統(tǒng)位于停機坪范圍內。ZigBee無線網絡定位系統(tǒng)由固定參考節(jié)點設備、車載移動定位節(jié)點設備和協(xié)調器網關三種網絡設備構成。本發(fā)明能夠及時、準確的反映活動車輛的狀況，當活動車輛與飛機的距離達到預設值時，可向司機進行報警，以便及時防止活動車輛與飛機相撞事故的發(fā)生。為機場站坪管理提供了一個可視、便捷的車輛信息管理平臺，提高了機場現場運行指揮管理水平及機場運行安全和運行效率。
文檔編號G08G1/16GK102024344SQ20101057993
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權日2010年12月9日
發(fā)明者孫毅剛, 陳維興 申請人:中國民航大學