机场地面碰撞预警系统

项目简介

该系统用于监测和预警机场地面航空器与车辆之间的潜在碰撞风险。通过实时采集和分析位置数据，为机场运营提供安全保障。

功能特性

• 实时数据采集：获取航空器和车辆的位置信息
• 碰撞风险检测：基于安全距离进行碰撞风险评估
• 运动参数计算：自动计算速度和航向信息
• 坐标转换：支持地理坐标和平面坐标转换
• 日志记录：详细的运行日志和警告信息

系统架构

• 数据采集模块：从数据源获取位置信息
• 碰撞检测模块：分析潜在的碰撞风险
• 坐标转换模块：处理不同坐标系统
• 核心数据类型：定义基础的数据结构
• 性能测试模块：使用 Google Benchmark 进行性能评估

开发环境

• C++17
• CMake 3.14+
• Boost 1.86.0
• nlohmann_json 3.11.3
• Google Test
• Google Mock
• Google Benchmark

构建说明

# 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 配置项目（启用测试）
cmake -DBUILD_TESTING=ON ..

# 编译
cmake --build .

# 运行单元测试
ctest --output-on-failure

# 运行性能测试
./bin/benchmark_tests

测试框架

• 单元测试：使用 Google Test 框架
• Mock 测试：使用 Google Mock 进行模拟
• 性能测试：使用 Google Benchmark
• 测试覆盖：
  • 基础数据类型
  • 碰撞检测逻辑
  • 数据采集功能
  • HTTP 数据源
  • 性能基准测试

目录结构

graph TD
    A[CollisionAvoidance] --> B[src]
    A --> C[tests]
    A --> D[tools]
    A --> E[docs]
    A --> F[build]
    A --> G[benchmarks]
    
    B --> BA[collector]
    B --> BB[detector]
    B --> BC[network]
    B --> BD[spatial]
    B --> BE[types]
    B --> BF[utils]
    B --> BG[core]
    
    BA --> BAA[DataCollector.h/cpp]
    BA --> BAB[DataSource.h]
    
    BB --> BBA[CollisionDetector.h/cpp]
    
    BC --> BCA[HTTPDataSource.h/cpp]
    BC --> BCB[ConnectionConfig.h]
    
    BD --> BDA[CoordinateConverter.h/cpp]
    
    BE --> BEA[BasicTypes.h/cpp]
    
    BF --> BFA[Logger.h/cpp]
    
    BG --> BGA[System.h/cpp]
    
    C --> CA[BasicTypesTest.cpp]
    C --> CB[CollisionDetectorTest.cpp]
    C --> CC[DataCollectorTest.cpp]
    C --> CD[HTTPDataSourceTest.cpp]
    
    G --> GA[CollisionDetectorBenchmark.cpp]
    G --> GB[CoordinateConverterBenchmark.cpp]
    
    D --> DA[mock_server.py]

依赖管理

项目使用 CMake 的 FetchContent 模块管理第三方依赖：

include(FetchContent)

FetchContent_Declare(
    json
    URL https://github.com/nlohmann/json/releases/download/v3.11.3/json.tar.xz
)
FetchContent_MakeAvailable(json)

配置说明

• 数据源配置：

  • 主机：localhost
  • 端口：8081
  • API路径：
    • /api/getCurrentFlightPositions
    • /api/getCurrentVehiclePositions

• 安全参数：

  • 水平安全距离：50米
  • 垂直安全距离：50米
  • 最大速度限制：
    • 航空器：100米/秒
    • 车辆：30米/秒

开发团队

• 项目负责人：[田建勇]
• 开发人员：[赵豪、陈横、刘青宇]

许可证

[License Type]

版本历史

• v1.1.0 (2024-03-20)

  • 添加 Google Benchmark 性能测试
  • 升级 CMake 最低版本至 3.14
  • 规范化第三方库版本管理
  • 添加 FetchContent 依赖管理

• v1.0.0 (2024-11-15)

  • 初始版本发布
  • 基本功能实现
  • 单元测试框架搭建

Mock 服务

用于模拟机场场面的移动物体（航空器和车辆），提供以下功能：

• 航空器位置更新
• 车辆位置更新
• 红绿灯状态更新
• 车辆控制指令响应

API 接口

• GET /api/getCurrentFlightPositions - 获取航空器位置
• GET /api/getCurrentVehiclePositions - 获取车辆位置
• GET /api/getTrafficLightSignals - 获取红绿灯状态
• POST /api/vehicle/command - 发送车辆控制指令

运行方式

cd tools
python mock_server.py

服务默认监听：

• HTTP 服务：http://localhost:8081

模拟场景

• 航空器：T7 -> T11，到达后返回起点
• 无人车1 (QN001)：T1 -> T2 -> T4，到达后返回起点
• 无人车2 (QN002)：T12 -> T8，到达后返回起点
• 特勤车 (TQ001)：T4 -> T2 -> T3，到达后返回起点

红绿灯控制

• 西路口 (TL001)：每10秒切换一次
• 东路口 (TL002)：根据航空器位置自动控制

车辆控制指令优先级

1. ALERT (5) - 告警指令
2. RED (4) - 红灯指令
3. WARNING (3) - 预警指令
4. GREEN (2) - 绿灯状态
5. RESUME (1) - 恢复指令