塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光學(xué)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)場(chǎng)跑道異物是影響機(jī)場(chǎng)飛行安全和導(dǎo)致航班延誤的重要因素。近年來(lái)，針對(duì)運(yùn) 一問(wèn)題，民航業(yè)界提出了能夠自動(dòng)檢測(cè)跑道狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位跑道異物的自動(dòng)化機(jī)場(chǎng) 跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)，W期能夠替代人工巡檢，提高工作效率和可靠性。
[0003] 塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)是上述自動(dòng)化機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)中的一種。該 系統(tǒng)采用分布式布局，由若干光學(xué)探測(cè)傳感器、服務(wù)器端和客戶端等共同組成。其中，光學(xué) 探測(cè)傳感器部署于跑道一側(cè)，傳感器距跑道中線距離較遠(yuǎn)，按照國(guó)內(nèi)相關(guān)規(guī)范要求，一般情 況距離大于150米，在實(shí)際安裝過(guò)程中，為保證光學(xué)傳感器的有效檢測(cè)高度和航空安全，傳 感器位置距跑道中線200米外甚至更遠(yuǎn)。
[0004] 光學(xué)探測(cè)傳感器包括塔架、轉(zhuǎn)臺(tái)、攝像機(jī)和鏡頭。其中，轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在塔架上，在轉(zhuǎn)臺(tái) 內(nèi)部放置有攝像機(jī)和鏡頭。轉(zhuǎn)臺(tái)可W上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)，在服務(wù)器端 的控制下，轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)將成像畫(huà)面（圖片）W及轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角(俯仰和水平角）回傳到服務(wù)器端。 服務(wù)器端對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如發(fā)現(xiàn)在機(jī)場(chǎng)跑道上存在異物，則服務(wù)器端可W報(bào)警并給 出異物的精確位置。隨后工作人員可W攜帶具有異物的GPS位置坐標(biāo)的便攜式客戶端去清 除異物。運(yùn)樣即完成的機(jī)場(chǎng)跑道的異物清除操作。
[0005] 上述操作的正常進(jìn)行均取決于服務(wù)器端對(duì)異物的精確位置的計(jì)算，但是現(xiàn)有的異 物定位方法需要對(duì)異物的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如將異物在畫(huà)面上的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為異物的GPS 坐標(biāo)，如在轉(zhuǎn)換過(guò)程中轉(zhuǎn)臺(tái)的位置或方位角發(fā)生改變，可能會(huì)降低異物的定位準(zhǔn)確性。
[0006] 為了提高異物的定位準(zhǔn)確性，申請(qǐng)?zhí)枮?01310446863.7的一種機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè) 快速定位方法披露了一種對(duì)異物報(bào)警位置信息與報(bào)警次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的異物定位方法，可有 效的提高異物位置信息的準(zhǔn)確性。但是其中并未對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的位置坐標(biāo)偏差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0007] 同時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮?01210031837.3的機(jī)場(chǎng)道面異物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)小尺寸異物的識(shí) 別提高了異物位置信息的準(zhǔn)確性，但是同樣沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的位置坐標(biāo)偏差進(jìn)行補(bǔ)償。
[000引故，有必要提供一種塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn) 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種定位準(zhǔn)確性較高的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法;解決了 現(xiàn)有的機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法的定位準(zhǔn)確性較低的技術(shù)問(wèn)題。
[0010] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
[0011] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法，其使用塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異 物檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行異物定位，其中所述塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)包括：
[0012] 光學(xué)探測(cè)模塊，用于獲取異物圖像;其包括轉(zhuǎn)臺(tái)、攝像機(jī)從及鏡頭；從及
[0013] 服務(wù)器端，用于根據(jù)所述異物圖像對(duì)異物進(jìn)行定位操作；其中所述塔架式機(jī)場(chǎng)跑 道異物定位方法包括：
[0014] 所述光學(xué)探測(cè)模塊對(duì)異物進(jìn)行拍攝，W獲取異物圖像；
[0015] 所述服務(wù)器端根據(jù)所述異物圖像，獲取所述異物在所述攝像機(jī)祀面的物理坐標(biāo)；
[0016] 所述服務(wù)器端根據(jù)所述異物的祀面物理坐標(biāo)W及所述轉(zhuǎn)臺(tái)的參數(shù)，獲取所述異物 相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)；
[0017] 所述服務(wù)器端將所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn) 臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)；
[0018] 所述服務(wù)器端將所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述異物的地屯、坐 標(biāo)；W及
[0019] 所述服務(wù)器端將所述異物的地屯、坐標(biāo)轉(zhuǎn)為所述異物的經(jīng)締度坐標(biāo)。
[0020] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)置光學(xué)探測(cè)模塊對(duì) 異物進(jìn)行拍攝，W獲取異物圖像的步驟之前還包括:獲取所述轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)應(yīng)的機(jī)場(chǎng)跑道區(qū)域的 位置參數(shù)W及高程參數(shù)。
[0021 ]在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述服務(wù)器端根據(jù)所述異物的 祀面物理坐標(biāo)W及所述轉(zhuǎn)臺(tái)的參數(shù)，獲取所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)的步驟包括： 通過(guò)W下公式獲取所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)：
[0023]其中H為所述攝像機(jī)祀面的高度，丫 1所述攝像機(jī)的縱向視場(chǎng)角，Ty為所述祀面物 理坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)，|3〇為所述攝像機(jī)的垂直俯仰角，0為所述異物圖像中的異物相對(duì)所述轉(zhuǎn) 臺(tái)的球極坐標(biāo)中的Z軸的角度；
[0025]其中a〇為所述攝像機(jī)的水平俯仰角，L為所述攝像機(jī)祀面的寬度，Tx為所述祀面物 理坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)，T 2為所述攝像機(jī)的橫向視場(chǎng)角為所述異物圖像中的異物在所述球 極坐標(biāo)系中的X-Y平面的投影，與所述球極坐標(biāo)系中的X軸的角度；
[0027] 其中P為所述異物圖像中的異物在所述球極坐標(biāo)系中的斜距，冊(cè)為所述攝像機(jī)相 對(duì)于檢測(cè)區(qū)域的高度，0為所述異物的綜合俯仰角。
[0028] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述服務(wù)器端將所述異物相對(duì) 所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)的步驟包括:通過(guò)W下公 式將所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)；
[0029] -、>=/? sin 0COS 口；
[0030] V/.二 ^sin 白si W'
[0031 ] ZF = PCOS 白；
[0032] 其中XF為所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)的X軸坐標(biāo)，yF為所述異物相對(duì)所述 轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)的Y軸坐標(biāo)，ZF為所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的迪笛卡爾坐標(biāo)的巧由坐標(biāo)。
[0033] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述服務(wù)器端將所述異物相對(duì) 所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述異物的地屯、坐標(biāo)的步驟包括:通過(guò)W下公式將所述異物 相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述異物的地屯、坐標(biāo)：
[003引其中Xr，Yr，Zr為所述轉(zhuǎn)臺(tái)地屯、坐標(biāo)，、，4 r分別為所述轉(zhuǎn)臺(tái)的經(jīng)度和締度坐標(biāo)，Xf， 化，Zf為異物所對(duì)應(yīng)的地屯、坐標(biāo)。
[0036] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，通過(guò)W下公式獲取所述轉(zhuǎn)臺(tái)地 屯、坐標(biāo)：
[0037] Xr= ( N ( (})r)+hr)COS 4 rCOS入r [003引 Yr= ( N ( (})r)+hr)COS 4 rsin入r [0039] Zr=( N ( (J)r)(l-e^)+hr)sin<l)r
[0041] 其中N( (K)為轉(zhuǎn)臺(tái)締度(I)T所對(duì)應(yīng)的主要垂直曲率，為由GPS測(cè)量得到的所述轉(zhuǎn)臺(tái) 的海拔高度，e為地球第一離屯、率，a為地球半長(zhǎng)軸。
[0042] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述服務(wù)器端將所述異物的地 屯、坐標(biāo)轉(zhuǎn)為所述異物的經(jīng)締度坐標(biāo)的步驟包括：
[0045] AF = a;rctan2[化，化]
[0046] 其中U為異物地屯、坐標(biāo)系下的Z軸坐標(biāo)Zf的水平向高程修正參數(shù)，V為異物地屯、坐 標(biāo)系下的Z軸坐標(biāo)Zf的縱向高程修正參數(shù)，a為WGS84楠球模型中地球的半長(zhǎng)軸，b為WGS84楠 球模型中地球半短軸;Zo為對(duì)異物地屯、坐標(biāo)系中Z軸坐標(biāo)Zf的修正參數(shù);Zf為異物地屯、坐標(biāo) 系下的Z軸坐標(biāo)，Xf是異物的地屯、坐標(biāo)系下X軸坐標(biāo)，Yf是異物地屯、坐標(biāo)系下的Y軸坐標(biāo);r是 WGS84楠球赤道平面半徑;e/為WGS84楠球模型中第二離屯、率血為異物海拔高度，心d)F分 別為異物的經(jīng)度和締度坐標(biāo)。
[0047] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述光學(xué)探測(cè)模塊對(duì)異物進(jìn)行 拍攝，W獲取異物圖像的步驟之前還包括：
[0048] 通過(guò)W下公式對(duì)所述攝像機(jī)的縱向視場(chǎng)角丫 IW及所述攝像機(jī)的橫向視場(chǎng)角丫 2 進(jìn)行標(biāo)定；
[0051] 其中D為標(biāo)定物與所述攝像機(jī)的物距，W為通過(guò)測(cè)量獲取的視場(chǎng)水平寬度，H'為所 述攝像機(jī)成像畫(huà)面的像素高度，1/為所述攝像機(jī)成像畫(huà)面的像素寬度。
[0052] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述服務(wù)器端將所述異物相對(duì) 所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)的步驟之前還包括：
[0053] 根據(jù)所述攝像機(jī)測(cè)量的參照物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)W及通過(guò)GPS測(cè)量并經(jīng)計(jì) 算得到的所述參照物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的笛卡爾坐標(biāo)，計(jì)算所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)系和所述轉(zhuǎn)臺(tái) 的笛卡爾坐標(biāo)系的偏差；W及
[0054] 使用所述偏差對(duì)所述異物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0055] 在本發(fā)明所述的塔架式機(jī)場(chǎng)跑道異物定位方法中，所述根據(jù)所述攝像機(jī)測(cè)量的參 照物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的球極坐標(biāo)W及GI^測(cè)量并經(jīng)計(jì)算得到的所述參照物相對(duì)所述轉(zhuǎn)臺(tái)