專利名稱：機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)，特別是一種基于激光掃描技術(shù)和成像技術(shù)相 結(jié)合的機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物(Foreign Object Debris)檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
每當(dāng)飛機(jī)起飛或降落時(shí)，飛行員希望看到的是跑道上的指示燈和引導(dǎo)線，而不希 望看到的是外來(lái)物。出現(xiàn)在機(jī)場(chǎng)跑道上任何位置的外來(lái)物都可能損壞飛機(jī)或傷害乘客。一 直以來(lái)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和移除外來(lái)物都是機(jī)場(chǎng)安全技術(shù)工作者們致力于克服的一道難題。因此， 一種高效實(shí)用的外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)不僅會(huì)增加機(jī)場(chǎng)跑道的安全系數(shù)，保證飛機(jī)的正常起降， 而且會(huì)提高機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率和效益?，F(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)主要有雷達(dá)探測(cè)、圖像處理以及紅外成像，目前國(guó)內(nèi)外較為典型 的系統(tǒng)有1、英國(guó)Tarsier外來(lái)物探測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作頻率為94. 5GHz，雷達(dá)體制為連續(xù)波 調(diào)頻(FMCW)，具有雷達(dá)探測(cè)距離長(zhǎng)、波束窄和分辨率高的特點(diǎn)，能夠?qū)δ繕?biāo)位置準(zhǔn)確地定 位，但該系統(tǒng)不能辨認(rèn)該外來(lái)物為何物，容易產(chǎn)生虛假報(bào)警，也存在對(duì)于非金屬物體無(wú)法識(shí) 別的缺點(diǎn)；1、新加坡iFerret智能視頻探測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在跑道上每隔一定間距裝置先進(jìn)的高 分辨率功能的攝像機(jī)，自動(dòng)探測(cè)和辨認(rèn)跑道上的障礙物，而復(fù)雜的圖像處理軟件可以針對(duì) 變化的照明和路面條件做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。發(fā)現(xiàn)外來(lái)物后，系統(tǒng)能夠放大物體的圖像，給用戶 提供碎片的實(shí)時(shí)圖像，讓用戶看到發(fā)現(xiàn)的物品。但該系統(tǒng)的攝像機(jī)和視頻系統(tǒng)易受亮度和 天氣的影響，在能見(jiàn)度低的情況下具有很多局限性，性能也受到黑夜和陰雨天氣環(huán)境的影 響和制約；2、國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)跑道安全監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)搭配大倍數(shù)長(zhǎng)焦鏡頭、制冷型紅外熱成像 實(shí)現(xiàn)幾公里至幾十公里遠(yuǎn)距離晝夜監(jiān)控，白天；可見(jiàn)光攝像機(jī)鎖定、細(xì)看目標(biāo)；霧天、夜晚 因?yàn)榧t外熱成像根本不需要可見(jiàn)光，它能在全黑、薄霧或煙霧情況下能提供輪廓鮮明和清 晰的熱圖像真正意義上達(dá)到全天候24小時(shí)監(jiān)控，但該系統(tǒng)紅熱成像在夜晚無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)跑 道上非發(fā)熱物體的探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，而提供一種機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，該系 統(tǒng)主要利用激光掃描技術(shù)和成像技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)激光掃描并定位外來(lái)物所在的位置，同 時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤拍攝外來(lái)物，進(jìn)而人工觀察確定其種類。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所采用的方案是設(shè)計(jì)一種機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)。它 包括激光掃描裝置、成像裝置、報(bào)警裝置、顯示裝置和控制系統(tǒng)，其特征在于所述激光掃描 裝置及與激光掃描裝置對(duì)應(yīng)配備的成像裝置為多組，排列安裝在機(jī)場(chǎng)跑道的兩側(cè)，激光掃 描與成像信號(hào)通過(guò)傳輸線傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)與顯示裝置。
本發(fā)明的有益效果是該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)監(jiān)控，受環(huán)境影響較小，減少虛假報(bào) 警，同時(shí)該系統(tǒng)可在正常航班期間自動(dòng)檢測(cè)，不會(huì)影響機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)行。激光掃描裝置可掃描 出跑道上的外來(lái)物并確定其在跑道上的坐標(biāo)位置；成像裝置通過(guò)跟蹤外來(lái)物的坐標(biāo)位置， 實(shí)現(xiàn)對(duì)該位置區(qū)域成像并將圖像信息傳輸?shù)娇刂剖业娘@示器，進(jìn)而通過(guò)人工觀察辨別并確 定外來(lái)物為何物體；報(bào)警裝置則是在發(fā)現(xiàn)外來(lái)物后立即發(fā)出警報(bào)，工作人員對(duì)外來(lái)物確認(rèn) 并處理后可手動(dòng)取消報(bào)警。機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)在航班較多的時(shí)，可利用兩航班間隔 時(shí)間足以完成對(duì)跑道的掃描檢測(cè)，達(dá)到實(shí)時(shí)了解機(jī)場(chǎng)跑道有無(wú)異物的目的。本發(fā)明利用激 光掃描和成像設(shè)計(jì)的系統(tǒng)裝置，具有一定的自動(dòng)工作功能。本發(fā)明在增加機(jī)場(chǎng)跑安全系數(shù) 的同時(shí)也提高了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行效率。

圖1機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；圖2激光掃描正常工作示意圖；圖3激光掃描檢測(cè)出外來(lái)物示意圖；圖4對(duì)外來(lái)物成像示意圖。以下結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。
具體實(shí)施方式本發(fā)明機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)如圖1所示，包括激光掃描裝置3、成像裝置2、報(bào) 警裝置4、顯示屏8、傳輸線5和控制系統(tǒng)7等。在跑道1的兩側(cè)裝有一定數(shù)量的激光掃描 裝置3，并且與每個(gè)激光掃描裝置搭配一個(gè)成像裝置2。激光掃描裝置的數(shù)量與跑道長(zhǎng)度及 激光掃描裝置與跑道之間距離D有關(guān)，多組激光掃描裝置之間的安裝相隔距離，以相鄰激 光掃描裝置對(duì)被檢測(cè)跑道實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙掃描為標(biāo)準(zhǔn)。所述控制系統(tǒng)還具有自動(dòng)控制檢測(cè)功能和手動(dòng)控制檢測(cè)功能；所述自動(dòng)控制檢測(cè) 功能由安裝在跑道兩端聯(lián)絡(luò)道的探測(cè)器探頭I和II，探測(cè)飛機(jī)進(jìn)入跑道或脫離跑道進(jìn)行控 制；所述自動(dòng)控制檢測(cè)功能與手動(dòng)控制檢測(cè)功能通過(guò)人工切換裝置6切換實(shí)現(xiàn)。所述成像裝置由全天候可調(diào)焦高像素照相機(jī)、外設(shè)高亮度閃光燈以及旋轉(zhuǎn)控制器 組成。成像裝置通過(guò)跟蹤外來(lái)物的坐標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)該位置區(qū)域成像并將圖像信息傳輸?shù)?控制室的顯示器。其中外設(shè)高亮度閃光燈由高亮度燈組成；旋轉(zhuǎn)控制器由步進(jìn)電機(jī)及其控 制器組成，控制器通過(guò)接收掃描出的外來(lái)物位置坐標(biāo)信息來(lái)控制安裝在其上面的全天候可 調(diào)焦高像素照相機(jī)的旋轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)跟蹤拍攝外來(lái)物。所述報(bào)警裝置由燈光報(bào)警和聲音報(bào)警組成。機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)正常工作時(shí)，當(dāng)激光掃描到外來(lái)物時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)警報(bào)裝 置4發(fā)出警報(bào)，成像裝置跟蹤并對(duì)該外來(lái)物成像，并將外來(lái)物圖像信息通過(guò)傳輸線5傳輸?shù)?控制系統(tǒng)7的顯示屏8上顯示，從而工作人員可根據(jù)顯示屏上顯示的圖像判定外來(lái)物的種類。如圖2所示，本發(fā)明在使用時(shí)，可通過(guò)工作模式切換裝置6選擇系統(tǒng)工作模式，自 動(dòng)控制檢測(cè)工作模式是在航班比較密集的時(shí)間使用，該模式下的掃描是根據(jù)滑行道9的探 測(cè)器探頭發(fā)出的信號(hào)來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)掃描；手動(dòng)控制檢測(cè)工作模式是在沒(méi)有航班的夜間使用，該模式下沒(méi)有探測(cè)器探頭發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，需要手動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)跑道進(jìn)行掃描。在自動(dòng)控制 檢測(cè)功能下，當(dāng)飛機(jī)在滑行道9的探測(cè)器探頭I位置時(shí)，此時(shí)飛機(jī)等待進(jìn)入跑道。在這段等 待時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)根據(jù)探測(cè)器探頭得到的信息，啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)跑道進(jìn)行一次掃描；當(dāng)飛機(jī)在滑行 道9的探測(cè)器探頭II位置時(shí)，此時(shí)飛機(jī)剛脫離跑道，探測(cè)器將信號(hào)反饋給外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)， 并觸發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)自行對(duì)跑道進(jìn)行掃描。在沒(méi)有航班的夜間需要對(duì)跑道進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，選擇手 動(dòng)控制檢測(cè)工作模式系統(tǒng)，即可完成夜間無(wú)航班時(shí)的跑道檢測(cè)工作。如圖3所示，當(dāng)掃描并確定外來(lái)物的位置A時(shí)，報(bào)警裝置4就會(huì)發(fā)出聲、光信號(hào)以 示報(bào)警，并且成像裝置對(duì)該位置上的外來(lái)物進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照，并將圖像信息傳輸給控制系統(tǒng)， 顯示在顯示屏8，由工作人員進(jìn)行辨識(shí)。成像裝置在外界光線條件好的情況下，不需打開(kāi)高 亮閃光燈，在夜晚拍攝時(shí)則需要打開(kāi)高亮閃光燈，以保證清晰地拍攝到跑道上細(xì)小的外來(lái) 物。如圖4所示，成像裝置對(duì)可疑外來(lái)物成像并傳輸給顯示屏8顯示，然后工作人員即 可根據(jù)圖像確定外來(lái)物的種類以及危險(xiǎn)性并作出正確的處理方法。
權(quán)利要求
一種機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，包括激光掃描裝置、成像裝置、報(bào)警裝置、顯示裝置和控制系統(tǒng)，其特征在于所述激光掃描裝置及與激光掃描裝置對(duì)應(yīng)配備的成像裝置為多組，排列安裝在機(jī)場(chǎng)跑道的兩側(cè)，激光掃描與成像信號(hào)通過(guò)傳輸線傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)與顯示裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述多組激光掃描裝 置之間的安裝相隔距離，以相鄰激光掃描裝置對(duì)被檢測(cè)跑道實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙掃描為標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)具 有自動(dòng)控制檢測(cè)功能和手動(dòng)控制檢測(cè)功能；所述自動(dòng)控制檢測(cè)功能由安裝在跑道兩端聯(lián)絡(luò) 道的探測(cè)器探頭，探測(cè)飛機(jī)進(jìn)入跑道或脫離跑道進(jìn)行控制；所述自動(dòng)控制檢測(cè)功能與手動(dòng) 控制檢測(cè)功能通過(guò)人工切換裝置切換實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述成像裝置由 全天候可調(diào)焦高像素照相機(jī)、外設(shè)高亮度閃光燈以及旋轉(zhuǎn)控制器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述外設(shè)高亮度閃光 燈，由高亮度燈組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)控制器由步 進(jìn)電機(jī)及其控制器組成，控制器通過(guò)接收掃描出的外來(lái)物位置坐標(biāo)信息來(lái)控制全天候可調(diào) 焦高像素照相機(jī)的旋轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)跟蹤拍攝外來(lái)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述報(bào)警裝置由燈光 報(bào)警和聲音報(bào)警組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)。包括激光掃描裝置、成像裝置、報(bào)警裝置、顯示裝置和控制系統(tǒng)等。所述激光掃描裝置及與激光掃描裝置對(duì)應(yīng)配備的成像裝置為多組，排列安裝在機(jī)場(chǎng)跑道的兩側(cè)，激光掃描與成像信號(hào)通過(guò)傳輸線傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)與顯示裝置。本發(fā)明的跑道外來(lái)物檢測(cè)系統(tǒng)，利用了激光高精度的特點(diǎn)，可探測(cè)到跑道上較小的外來(lái)物并確定其在跑道上的物理坐標(biāo)位置，并應(yīng)用成像裝置為工作人員提供直觀可視的圖像信息，便于工作人員對(duì)報(bào)警目標(biāo)的確認(rèn)及處理。本發(fā)明可對(duì)跑道實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天候監(jiān)控，不受環(huán)境影響，減少了虛假報(bào)警，同時(shí)該系統(tǒng)可在正常航班期間自動(dòng)檢測(cè)，不會(huì)影響機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01V8/10GK101852869SQ201010174578
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者侯啟真, 孫毅剛, 張積紅, 王警衛(wèi), 馬創(chuàng), 黃哲理 申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)