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使用射频识别和QR扫描技术防范跑道侵入

作者 :汪叡更新时间:2019-01-23

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(湖北机场集团襄阳机场公司 湖北 襄阳 441000)  随着我国民航事业的突飞猛进,飞行架次量的日趋密集,各种因  素导致的跑道侵入的影响也日益突出。大型机场由于政策上的重视和  资金的雄厚,在防范跑道侵入方面多措并举,投入大,成效高。如场  面雷达、自动相关监视设备的等一系列高端系统性设备的应用,能有  效防范跑道侵入,保障客机的起降安全。而中小支线机场往往面临资  金短缺,政策不到位的问题,跑道侵入的防范工作往往要靠塔台管制  员用“耳听六路眼观八方”的方法来解决,但近年来中小支线机场经停  航线的加密,通用航空发展兴旺,塔台管制员工作量加大,管制员疲  劳的问题严重,而人的精力有限,在不加大资金和人力投入的条件下,  传统的完全靠人来监视跑道的方法的风险就日益显现,显然日渐不合  时宜,开发一套低成本高效能的跑道车辆侵入防范系统尤为重要。  随着如今互联网科技和网络应用的发展,射频识别和 QR 代码扫  描技术越来越普及,形成了两大低成本,低门槛的物体识别方案。射  频识别技术是通过安装于被识别物上的射频装置和安装在地面固定  位置的天线之间进行无线通信和信息交换,从而对物体的动态及位置  进行判定检测的一种技术。QR 码是一种矩阵二维码符号,它具有一  维条码及其它二维条码所具有的信息,具有容量大、可靠性高、可识  别汉字及图象多种文字信息、错误率低,抗干扰能力强等优点。若将  这两种技术应用于支线机场车辆识别监控,能有效地帮助塔台管制员  对本机场场内的各种车辆是否占用和侵入跑道的情况进行有效的辅  助判断。  跑道防侵入系统中车辆自动识别技术是其中最重要的技术,它直  接影响到系统的性能和应用推广。目前,各行业采用的车辆识别技术  主要有:红外扫描技术、高速 CMOS 成像识别技术、激光扫描识别  技术、智能卡识别技术等。但由于机场车辆运行本身特点,要求有一  种能够在全天候、各种天气条件环境下应用,而且作用距离远、识别  精度高、安全可靠性强,寿命长的系统。上述这些系统由于本身缺陷  都不能全面满足以上要求,进而得不到有效的推广应用。而射频识别  技术就是适应这一需要而发展起来的。由于射频信号穿透力强,可以  穿透雾霾、雨雪、风沙等,工作距离远,适合于车辆全天候、恶劣环  境条件下工作,它具有工作距离远、体积小,既可以有源发射方式(寿  命可达 10 年以上)也可以无源反射方式(无寿命限制)工作,既可以主  动式,也可以被动式工作,车辆以 50 — 120km/h 的正常速度通过  联络道等特点。工作波段主要有 900MHz、2.4GHz 和 5.8GHz 频段。  射频识别系统主要由车载非接触式身份验证卡、道口监控基站、  处理控制单元三部分组成。首先需要通过车载的非接触式身份验证卡  接收道口监控基站发出的询问信号,经数据解调送控制单元进行处  理,通过身份确认,密码验证后,控制单元对识别后的信息进行数据  读写操作并经编码,加密后,再经调制后经过链路发给指定的用户。  处理控制单元主要用于密码校验,编程模式检查,数据加密解密,并  控制对内部存储器的读写操作。内部存储器中存有车辆的车牌号、车  型、所属单位、用途等相关信息。道口监控基站根据接收到的车辆身  份验证信息信息,而做出相应的操作,从而达到对车辆的识别。  射频识别虽然能在一定程度上识别车辆的位置信息,但是对于车  辆是否进出跑道并不能进行 100%的精确判断,而 QR 代码扫描技术  的加入,就能有效的弥补这一短板,两者联动运行,就能做到对机场  内部车辆进出跑道的情况进行完整有效的监控,而且 QR 代码一样可  以通过光学识别技术对车辆进行身份验证,所以在一定程度上能与射  频识别系统进行备份使用,防止设备失效导致的宕机,并实现相互纠  错功能,提高整个系统的安全性与可靠性。QR 代码识别系统主要由  车载 QR 码、道口单侧扫描单元、处理控制单元三部分组成。首先需  要通过在机场内部车辆车门两侧分别装载“进入状态识别”和“脱离状  态识别”两种不同的 QR 代码,代码经过道口单侧扫描单元扫描识别  后,经数据解调送控制单元进行处理,通过状态确认、身份确认,密  码验证后,控制单元对识别后的信息进行数据读写操作并经编码,加  密后,再经调制后经过链路发给指定的用户。处理控制单元同样主要  用于密码校验,编程模式检查,数据加密解密,并控制对内部存储器  的读写操作。内部存储器中存有车辆的车牌号、车型、所属单位、用  途等相关信息,而达到对车辆进出跑道状态的的识别与确认。  实际操作中,车辆的右侧搭载“进入状态识别码”,左侧搭载“脱离状  态识别”,机场联络道进入跑道方向右侧设置道口单侧扫描单元。当车  辆经过机场联络道口时,车载的非接触式身份验证卡将会自动与道口监  控基站通过射频信号进行信息交换,完成车辆信息采集,处理控制单元  将该信息与内部存储器预留的信息进行比较,从而完成对车辆分析识  别,并将数据写入临时存储器供其他用户和单元调用。同时,道口单侧  扫描单元会对车辆一侧的 QR代码进行扫描,完成对车辆进入跑道或者  脱离跑道的状态识别,并将数据写入临时存储器供其他用户和单元调  用。上述综合处理后存储的数据,可以通过链路传输给其他用户,如塔  台管制雷达屏幕或者专用的提示终端,从而辅助管制员掌握对车辆进出  跑道的状态,防止混淆、遗漏导致的车辆侵入跑道事故的发生。四、结语  本系统已应用于国家水运工程检测设备计量站,用于非金属超声  波检测仪的自动检定。系统使用步进电机、光栅尺等硬件工具,结合  Visual C#为开发语言,设计并实现了非金属超声波检测仪的自动检定  系统。试验证明系统的稳定性和测量精度远高于游标卡尺,测量时间  也大大降低。  参考文献:  [1] 赵春玲,.NET 平台下开发三层架构 WinForm 应用程序  简介,信息技术与信息化,2010(4)  [2] 王珉,钱峥等,非金属超声检测仪检定装置控制系统的  设计与开发,计量与测试技术,2002 年第 36 卷第 10 期  [3] 中华人民共和国水利部,水运工程非金属声波检测仪检  定规程 JJG027-2015,中华人民共和国交通部部门计量检定规程,  北京:人民交通出版社股份有限公司,2005-12-19 职称论文发表网http://www.issncn.com 职称论文发表网http://www.issncn.com

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