CN101852869A - 机场跑道外来物检测系统 - Google Patents

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张积红
侯启真
孙毅刚
黄哲理
王警卫
马创
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Abstract

本发明是一种机场跑道外来物检测系统。包括激光扫描装置、成像装置、报警装置、显示装置和控制系统等。所述激光扫描装置及与激光扫描装置对应配备的成像装置为多组，排列安装在机场跑道的两侧，激光扫描与成像信号通过传输线传输到控制系统与显示装置。本发明的跑道外来物检测系统，利用了激光高精度的特点，可探测到跑道上较小的外来物并确定其在跑道上的物理坐标位置，并应用成像装置为工作人员提供直观可视的图像信息，便于工作人员对报警目标的确认及处理。本发明可对跑道实现24小时全天候监控，不受环境影响，减少了虚假报警，同时该系统可在正常航班期间自动检测，不会影响机场的正常运行。

Description

机场跑道外来物检测系统
【技术领域】
本发明涉及机场跑道异物检测系统，特别是一种基于激光扫描技术和成像技术相结合的机场跑道外来物(Foreign Object Debris)检测系统。
【背景技术】
每当飞机起飞或降落时，飞行员希望看到的是跑道上的指示灯和引导线，而不希望看到的是外来物。出现在机场跑道上任何位置的外来物都可能损坏飞机或伤害乘客。一直以来，及时发现和移除外来物都是机场安全技术工作者们致力于克服的一道难题。因此，一种高效实用的外来物检测系统不仅会增加机场跑道的安全系数，保证飞机的正常起降，而且会提高机场运营效率和效益。
现有的检测技术主要有雷达探测、图像处理以及红外成像，目前国内外较为典型的系统有：
1、英国Tarsier外来物探测系统，该系统工作频率为94.5GHz，雷达体制为连续波调频(FMCW)，具有雷达探测距离长、波束窄和分辨率高的特点，能够对目标位置准确地定位，但该系统不能辨认该外来物为何物，容易产生虚假报警，也存在对于非金属物体无法识别的缺点；
1、新加坡iFerret智能视频探测系统，通过在跑道上每隔一定间距装置先进的高分辨率功能的摄像机，自动探测和辨认跑道上的障碍物，而复杂的图像处理软件可以针对变化的照明和路面条件做出适当的调整。发现外来物后，系统能够放大物体的图像，给用户提供碎片的实时图像，让用户看到发现的物品。但该系统的摄像机和视频系统易受亮度和天气的影响，在能见度低的情况下具有很多局限性，性能也受到黑夜和阴雨天气环境的影响和制约；
2、国内机场跑道安全监控系统，该系统搭配大倍数长焦镜头、制冷型红外热成像实现几公里至几十公里远距离昼夜监控，白天；可见光摄像机锁定、细看目标；雾天、夜晚：因为红外热成像根本不需要可见光，它能在全黑、薄雾或烟雾情况下能提供轮廓鲜明和清晰的热图像真正意义上达到全天候24小时监控，但该系统红热成像在夜晚无法实现对跑道上非发热物体的探测。
【发明内容】
本发明的目的是为了解决上述问题，而提供一种机场跑道外来物检测系统，该系统主要利用激光扫描技术和成像技术相结合，通过激光扫描并定位外来物所在的位置，同时通过实时跟踪拍摄外来物，进而人工观察确定其种类。
本发明为实现发明目的，所采用的方案是设计一种机场跑道外来物检测系统。它包括激光扫描装置、成像装置、报警装置、显示装置和控制系统，其特征在于所述激光扫描装置及与激光扫描装置对应配备的成像装置为多组，排列安装在机场跑道的两侧，激光扫描与成像信号通过传输线传输到控制系统与显示装置。
本发明的有益效果是：该系统可实现24小时监控，受环境影响较小，减少虚假报警，同时该系统可在正常航班期间自动检测，不会影响机场正常运行。激光扫描装置可扫描出跑道上的外来物并确定其在跑道上的坐标位置；成像装置通过跟踪外来物的坐标位置，实现对该位置区域成像并将图像信息传输到控制室的显示器，进而通过人工观察辨别并确定外来物为何物体；报警装置则是在发现外来物后立即发出警报，工作人员对外来物确认并处理后可手动取消报警。机场跑道外来物检测系统在航班较多的时，可利用两航班间隔时间足以完成对跑道的扫描检测，达到实时了解机场跑道有无异物的目的。本发明利用激光扫描和成像设计的系统装置，具有一定的自动工作功能。本发明在增加机场跑安全系数的同时也提高了机场的运行效率。
【附图说明】
图1机场跑道外来物检测系统示意图；
图2激光扫描正常工作示意图；
图3激光扫描检测出外来物示意图；
图4对外来物成像示意图。
以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
【具体实施方式】
本发明机场跑道外来物检测系统如图1所示，包括激光扫描装置3、成像装置2、报警装置4、显示屏8、传输线5和控制系统7等。在跑道1的两侧装有一定数量的激光扫描装置3，并且与每个激光扫描装置搭配一个成像装置2。激光扫描装置的数量与跑道长度及激光扫描装置与跑道之间距离D有关，多组激光扫描装置之间的安装相隔距离，以相邻激光扫描装置对被检测跑道实现无间隙扫描为标准。
所述控制系统还具有自动控制检测功能和手动控制检测功能；所述自动控制检测功能由安装在跑道两端联络道的探测器探头Ⅰ和Ⅱ，探测飞机进入跑道或脱离跑道进行控制；所述自动控制检测功能与手动控制检测功能通过人工切换装置6切换实现。
所述成像装置由全天候可调焦高像素照相机、外设高亮度闪光灯以及旋转控制器组成。成像装置通过跟踪外来物的坐标位置，实现对该位置区域成像并将图像信息传输到控制室的显示器。其中外设高亮度闪光灯由高亮度灯组成；旋转控制器由步进电机及其控制器组成，控制器通过接收扫描出的外来物位置坐标信息来控制安装在其上面的全天候可调焦高像素照相机的旋转，实时跟踪拍摄外来物。
所述报警装置由灯光报警和声音报警组成。
机场跑道外来物检测系统正常工作时，当激光扫描到外来物时，系统通过警报装置4发出警报，成像装置跟踪并对该外来物成像，并将外来物图像信息通过传输线5传输到控制系统7的显示屏8上显示，从而工作人员可根据显示屏上显示的图像判定外来物的种类。
如图2所示，本发明在使用时，可通过工作模式切换装置6选择系统工作模式，自动控制检测工作模式是在航班比较密集的时间使用，该模式下的扫描是根据滑行道9的探测器探头发出的信号来启动系统扫描；手动控制检测工作模式是在没有航班的夜间使用，该模式下没有探测器探头发出触发信号，需要手动启动系统对跑道进行扫描。在自动控制检测功能下，当飞机在滑行道9的探测器探头Ⅰ位置时，此时飞机等待进入跑道。在这段等待时间内，系统根据探测器探头得到的信息，启动系统对跑道进行一次扫描；当飞机在滑行道9的探测器探头Ⅱ位置时，此时飞机刚脱离跑道，探测器将信号反馈给外来物检测系统，并触发检测系统自行对跑道进行扫描。在没有航班的夜间需要对跑道进行检测时，选择手动控制检测工作模式系统，即可完成夜间无航班时的跑道检测工作。
如图3所示，当扫描并确定外来物的位置A时，报警装置4就会发出声、光信号以示报警，并且成像装置对该位置上的外来物进行实时拍照，并将图像信息传输给控制系统，显示在显示屏8，由工作人员进行辨识。成像装置在外界光线条件好的情况下，不需打开高亮闪光灯，在夜晚拍摄时则需要打开高亮闪光灯，以保证清晰地拍摄到跑道上细小的外来物。
如图4所示，成像装置对可疑外来物成像并传输给显示屏8显示，然后工作人员即可根据图像确定外来物的种类以及危险性并作出正确的处理方法。

Claims (7)

1.一种机场跑道外来物检测系统，包括激光扫描装置、成像装置、报警装置、显示装置和控制系统，其特征在于所述激光扫描装置及与激光扫描装置对应配备的成像装置为多组，排列安装在机场跑道的两侧，激光扫描与成像信号通过传输线传输到控制系统与显示装置。
2.根据权利要求1所述的机场跑道外来物检测系统，其特征在于所述多组激光扫描装置之间的安装相隔距离，以相邻激光扫描装置对被检测跑道实现无间隙扫描为标准。
3.根据权利要求1或2所述的机场跑道外来物检测系统，其特征在于所述控制系统具有自动控制检测功能和手动控制检测功能；所述自动控制检测功能由安装在跑道两端联络道的探测器探头，探测飞机进入跑道或脱离跑道进行控制；所述自动控制检测功能与手动控制检测功能通过人工切换装置切换实现。
4.根据权利要求1或2所述的机场跑道外来物检测系统，其特征在于所述成像装置由全天候可调焦高像素照相机、外设高亮度闪光灯以及旋转控制器组成。
5.根据权利要求4所述的机场跑道外来物检测系统，其特征在于所述外设高亮度闪光灯，由高亮度灯组成。
6.根据权利要求4所述的机场跑道外来物检测系统，其特征在于所述旋转控制器由步进电机及其控制器组成，控制器通过接收扫描出的外来物位置坐标信息来控制全天候可调焦高像素照相机的旋转，实时跟踪拍摄外来物。
7.根据权利要求4所述的机场跑道外来物检测系统，其特征在于所述报警装置由灯光报警和声音报警组成。
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