無線網(wǎng)絡(luò)通信的機場驅(qū)鳥設(shè)備遠程控制方法

摘要：為提高機場驅(qū)鳥設(shè)備驅(qū)鳥效果，文章提出引入無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的機場驅(qū)鳥設(shè)備遠程控制方法。該方法綜合考慮機場的地理特點、鳥類活動規(guī)律、設(shè)備性能限制以及安全要求等因素，設(shè)計機場驅(qū)鳥設(shè)備飛行控制導(dǎo)航算法，引入CRC校驗，對驅(qū)鳥設(shè)備控制數(shù)據(jù)進行容錯處理；設(shè)計驅(qū)鳥設(shè)備網(wǎng)絡(luò)無線通信協(xié)議，實現(xiàn)對機場驅(qū)鳥設(shè)備的遠程控制。實驗證明，該方法有效提高了驅(qū)鳥設(shè)備的驅(qū)鳥效果，減少鳥類接近跑道次數(shù)，提高了機場運行安全性。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)通信；驅(qū)鳥設(shè)備；遠程控制；機場

中圖分類號：TP271.4" 文獻標志碼：A

0 引言

在設(shè)計機場驅(qū)鳥設(shè)備的飛行控制導(dǎo)航算法時，須要綜合考慮機場的地理特點、鳥類活動規(guī)律、設(shè)備性能限制以及安全要求等，應(yīng)明確設(shè)計目標，確保驅(qū)鳥設(shè)備能夠精確地定位目標區(qū)域并按照預(yù)設(shè)的航線進行飛行；通過優(yōu)化飛行路徑和驅(qū)鳥策略，最大化驅(qū)鳥效果，降低鳥類對飛行安全的威脅；確保驅(qū)鳥設(shè)備在飛行過程中不會對機場的其他設(shè)施或飛機造成干擾或威脅。艾健等^［1］提出了基于超聲波技術(shù)的浮標驅(qū)鳥器，柯杰龍等^［2］提出了基于改進Qlearning算法的輸電線路擬聲驅(qū)鳥策略，這些技術(shù)雖然在一定程度上起到了驅(qū)鳥作用，但仍然存在諸多不足。大多數(shù)驅(qū)鳥設(shè)備采用固定式安裝，受設(shè)備體積和材料性質(zhì)限制，難以在跑道周邊等關(guān)鍵區(qū)域達到最佳驅(qū)鳥效果。而且，長期安裝在機場的驅(qū)鳥設(shè)備處于風(fēng)吹日曬等惡劣環(huán)境，設(shè)備壽命短、后期維護成本高。此外，現(xiàn)有驅(qū)鳥技術(shù)大多缺乏全局控制和智能化管理，導(dǎo)致驅(qū)鳥工作效率低，難以形成有效的預(yù)防機制。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高機場驅(qū)鳥工作效率和效果，本文提出了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)通信的機場驅(qū)鳥設(shè)備遠程控制方法。

1 機場驅(qū)鳥設(shè)備飛行控制導(dǎo)航算法設(shè)計

本文將鳥類頻繁活動的區(qū)域作為重點驅(qū)鳥區(qū)域^［3］，設(shè)定合理的飛行航線，確保設(shè)備能夠全面覆蓋這些區(qū)域。

利用數(shù)字羅盤和GPS/航路推算組合導(dǎo)航方法，飛行器能夠?qū)崟r準確地獲取當(dāng)前位置，并據(jù)此計算出偏離預(yù)定航線的側(cè)偏距Cy和航向角偏差Cφ。在配備了增穩(wěn)裝置的條件下，飛行器的副翼舵偏角調(diào)節(jié)規(guī)律得到了優(yōu)化。側(cè)偏距Cy通常指飛行器當(dāng)前位置到預(yù)定航線（或稱為理想航跡）的垂直距離。一般而言，側(cè)偏距通過點到直線的距離公式來近似計算^［4］。如果預(yù)定航線可以近似為直線，那么 Cy可以通過如下公式計算：

Cy=|Ax+By+C|A2+B2（1）

其中，（x，y）為飛行器的當(dāng)前位置；A、B、C為系數(shù)；Ax+By+C為預(yù)定航線的直線方程。

航向角偏差 Cφ指飛行器當(dāng)前航向角與預(yù)定航向角之間的差值。計算航向角偏差通常須要考慮磁偏角（即地球磁場與地理北極之間的夾角），因為羅盤儀通常測量的是磁北方向，而不是真北方向。真航向角（相對于真北或真南方向的角度）可以通過將磁航向角加上或減去磁偏角來計算^［5］。真航向角=磁航向角±磁偏角，因此，航向角偏差Cφ可以通過如下公式計算：

Cφ=|Zh-Yh|（2）

其中，Zh為真航向角；Yh為預(yù)定航向角。

控制導(dǎo)航算法不僅基于側(cè)偏距和航向角偏差生成指令，還結(jié)合了增穩(wěn)裝置提供的穩(wěn)定性信息。綜合考慮飛行器的動態(tài)特性和當(dāng)前狀態(tài)，計算出最優(yōu)的副翼舵偏角調(diào)節(jié)量：

βx=k1χ+k2χg（3）

其中，βx為副翼舵偏角調(diào)節(jié)量；k1為χ傾斜角增益；χ和χg為傾斜角；k2為χg傾斜角增益。通過這種方式，飛行器能夠更加平穩(wěn)和精確地調(diào)整飛行姿態(tài)，實現(xiàn)高效的航線跟蹤和側(cè)偏距消除。

2 驅(qū)鳥設(shè)備控制數(shù)據(jù)容錯處理

在機場環(huán)境下，控制驅(qū)鳥設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸須高度準確^［6］，因此，采用循環(huán)冗余校驗法（Cyclic Redundancy Check，CRC）以確保數(shù)據(jù)完整。CRC將數(shù)據(jù)視為多項式，附加校驗位，使數(shù)據(jù)塊能被生成的多項式整除。

接收方使用與發(fā)送方相同的生成多項式來對接收到的數(shù)據(jù)進行除法運算，如果運算結(jié)果余數(shù)為零，則表示數(shù)據(jù)傳輸無誤;如果余數(shù)不為零，則表示數(shù)據(jù)傳輸存在錯誤，此時接收方會請求發(fā)送方重新發(fā)送數(shù)據(jù)。CRC利用模2除法（二進制除法）特性，通過校驗位確保碼組整除性，從而高效檢測并指示出數(shù)據(jù)傳輸錯誤位置。此方法在惡劣環(huán)境下保障了數(shù)據(jù)的正確傳輸，是確保機場通信可靠性的關(guān)鍵措施。

在選擇一個CRC的生成多項式g（x）時，若該多項式的次數(shù)為r，且滿足以下條件：具有x+1因子（即能檢測奇數(shù)位錯誤）、常數(shù)項為1以及周期大于或等于k+r，則該CRC碼能夠提供特定的檢錯能力。對于小于k位的信息，由此g（x）產(chǎn)生的CRC碼能夠檢測出：所有的偶數(shù)位錯誤（即任何2個不同位置同時出錯）；所有的奇數(shù)位錯誤（即單個位的錯誤）；所有長度小于或等于r位的突發(fā)性錯誤（即連續(xù)多位出錯的情況）。

對于長度為r+1位的突發(fā)性錯誤，CRC碼可能無法檢測出來，這種漏檢的概率為2-（r-1），因為較長的錯誤序列有可能產(chǎn)生與正常CRC校驗碼相同的校驗結(jié)果。而對于長度大于r+2位的突發(fā)性錯誤，漏檢的概率進一步降低，具體取決于錯誤的長度和g（x）的特性，但通?？梢哉J為其漏檢概率為2-r。通過上述操作，完成對驅(qū)鳥設(shè)備控制數(shù)據(jù)容錯處理。

3 驅(qū)鳥設(shè)備網(wǎng)絡(luò)無線通信協(xié)議設(shè)計與遠程控制

通信協(xié)議能確保指令有效交換，對抗無線干擾。無線模塊與單片機通過串口通信，須準確識別有效數(shù)據(jù)的起始位置，以應(yīng)對同頻干擾，保障數(shù)據(jù)的正確接收與驗證。

為了解決這個問題，引入同步字節(jié)概念。同步字節(jié)作為數(shù)據(jù)幀的標識，用于在串口緩沖區(qū)中檢測數(shù)據(jù)流的開始位置。當(dāng)單片機檢測到同步字節(jié)時，它能夠準確地識別數(shù)據(jù)流的開始，從而確保后續(xù)數(shù)據(jù)的正確接收和處理。針對本文遠程控制方法，采用如表1所示數(shù)據(jù)幀格式。

同步字節(jié)用特定ASC II字符序列確保無線通信穩(wěn)定性，區(qū)分噪聲與有效信號。設(shè)計遠程控制時，選取0×55為同步碼，標識數(shù)據(jù)包開始。該策略使接收協(xié)議僅處理以0×55開頭的數(shù)據(jù)包，提升通信準確性、效率及復(fù)雜環(huán)境下遠程控制的穩(wěn)定性和可靠性。

4 實例應(yīng)用分析

在上述研究基礎(chǔ)上，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，本文提出了一種全新的機場驅(qū)鳥設(shè)備遠程控制方法。為了驗證該方法的實際應(yīng)用可行性，以某機場為例，應(yīng)用本文提出的控制方法對機場驅(qū)鳥設(shè)備進行遠程控制。本次實驗選擇了一家位于東部沿海地區(qū)的繁忙機場作為實驗對象。該機場年旅客吞吐量超過千萬人次，航班起降架次頻繁，鳥類活動尤為活躍。實驗所使用的驅(qū)鳥設(shè)備包括聲音驅(qū)鳥器、激光驅(qū)鳥器等。這些設(shè)備均具備遠程控制功能，可通過無線網(wǎng)絡(luò)接收指令并執(zhí)行相應(yīng)的驅(qū)鳥操作。同時，為了確保實驗結(jié)果的準確性，還對設(shè)備的性能進行了嚴格測試，確保其符合實驗要求。在實驗過程中，收集了大量的實驗數(shù)據(jù)，包括鳥類活動數(shù)據(jù)、設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、通信質(zhì)量數(shù)據(jù)等。在實驗結(jié)束后，對實驗數(shù)據(jù)進行了分析和整理，評估了本方法的實際應(yīng)用可行性。本文遠程控制方法應(yīng)用前后，機場鳥類活動情況如表2所示。

應(yīng)用遠程控制方法后，機場內(nèi)鳥類種類從10種減至8種，平均種類數(shù)量顯著減少。這歸因于驅(qū)鳥設(shè)備精準覆蓋與智能化管理，使驅(qū)鳥策略更高效。鳥類活動范圍受控，減少了在機場關(guān)鍵區(qū)域的活動，每日接近跑道次數(shù)從25次降至3次，大幅降低了與飛機相撞的風(fēng)險。遠程控制方法不僅改變了鳥類習(xí)性，還顯著改善了機場安全環(huán)境，證明其在減少鳥類干擾方面的有效性。

5 結(jié)語

本文所研究的基于無線網(wǎng)絡(luò)通信的機場驅(qū)鳥設(shè)備遠程控制方法，不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高了機場驅(qū)鳥工作的效率和效果，同時也為機場安全管理提供了新的思路和方法。通過無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)對驅(qū)鳥設(shè)備的遠程監(jiān)控和控制，使得驅(qū)鳥工作更加靈活、高效。

參考文獻

［1］艾健，嚴浪濤.基于超聲波技術(shù)的浮標驅(qū)鳥器的設(shè)計［J］.船電技術(shù)，2024（5）：96-100，108.

［2］柯杰龍，張羽，朱朋輝，等.基于改進Qlearning算法的輸電線路擬聲驅(qū)鳥策略研究［J］.南京信息工程大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2022（5）：579-586.

［3］梁健昂.架空線路防外破預(yù)警設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.光源與照明，2024（3）：128-130.

［4］孫磊，王晨，柳士偉，等.基于鳥類生物學(xué)模型的突變型前饋控制算法［J］.自動化與儀表，2024（1）：155-159.

［5］薛委委，邱兵濤，唐潔蓉.喜鵲對一種激光驅(qū)鳥設(shè)備的響應(yīng)研究［J］.民航學(xué)報，2023（6）：48-51.

［6］孫磊，徐劍榮，柳士偉，等.基于光電視頻鳥類區(qū)域幀級碼率控制優(yōu)化算法研究［J］.軟件，2023（9）：49-52，161.

（編輯 沈 強編輯）

Remote control method of airportbird drive equipment for wireless network communication

WU" Yanming

（CAAC Central amp; Southern Airport Design amp; Research Institute （Guangzhou ） Co.， Ltd.， Guangzhou 510405， China）

Abstract：" To improve the bird repellent effect of airport bird repellent equipment， this article proposes a remote control method of airport bird repellent equipment by introducing wireless network communication technology. This method comprehensively considers the geographical characteristics of the airport， the activity patterns of birds， the performance limitations of equipment， and safety requirements. It designs a flight control navigation algorithm for airport bird repellent equipment， introduces CRC verification， performs faulttolerant processing on the control data of the bird repellent equipment， designs a wireless communication protocol for the bird repellent equipment network， and realizes remote control of the airport bird repellent equipment. Experimental results have shown that this method effectively improves the application effectiveness of bird repellent equipment， reduces the number of times birds approach the runway， and improves the safety of airport operations.

Key words： wireless network communication; bird equipment; remote control; airport