CN102328751A - 一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统 - Google Patents

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孙樊荣
朱新平
韩松臣
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Abstract

本发明公开一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统，包括运动模块、场面探测模块、起降预警模块和监控模块，运动模块在监控模块的控制下进行动作，场面探测模块设于运动模块上，并将采集的数据送入监控模块；起降预警模块设于运动模块上，并将采集的数据送入监控模块。此种系统可解决现有跑道巡视检查中存在的影响飞行安全、工作效率低等局限性，无论机场在何种交通密度和能见度的条件下，都可实现无需飞机暂停起降的自动化巡视检查。

Description

一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统
技术领域
本发明涉及一种机场跑道巡视检查系统，特别是一种利用跑道外可以机动的探测设备实现在非入侵状态下全天候自动实施跑道巡视检查的系统。
背景技术
依据国际民航组织和我国民航局的法律要求，为保证飞行安全，机场当局必须每天对跑道实施多次巡视，检查道面上是否存在外来物体或积水结冰、检查道面是否破损拱起、检查道面标志和灯光是否正常运行等情况。现行的跑道巡视方式是由专门的检查员驾乘车辆低速驶入跑道，目视实施检查。在此种情况下，跑道被人员车辆侵入，必须停止起降飞机。
但是随着机场航班数量的增加、机场布局的复杂化和低能见度条件运行的迫切需求，上述传统的仅依靠检查员在跑道上目视观察的方式已显示出其不足，主要体现在：
(1)航班流量的增加使得跑道长时间处于满负荷运行状态，进入跑道实施巡视导致大量的交通延误；
(2)进入跑道实施的检查，如果一旦出现空地联络上的疏漏就会导致严重事故。国内外每年都有多起因为跑道巡视导致的不安全事件；
(3)依靠人员经验和肉眼实施的检查经常出现疏漏，在时间仓促或低能见度条件下更是频繁，与此同时越来越多的大型飞机投入民航运行，起降重量和起降速度的增长对跑道道面条件提出了更严格的要求，国内外多次发生因为跑道上的异物扎破飞机轮胎导致的空难事故。
另一方面，为了在跑道外探测道面情况，需要保障探测器有足够的下俯视角以分辨道面情况，即探测器需要保持足够的高度。但是出于飞行安全需要，现行法律严格限制了跑道两侧高于道面的固定物体的位置，严格限制了机场内所有传感器的微波和激光的功率。因此，对于基于固定支架的探测器，其支架必须安装在跑道侧方数百米以外，此种距离已经难以实施全天候探测，同时极大地降低了探测精度。
有鉴于以上分析，本发明人针对现有的跑道巡视检查系统进行研究改进，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统，其可解决现有跑道巡视检查中存在的影响飞行安全、工作效率低等局限性，无论机场在何种交通密度和能见度的条件下，都可实现无需飞机暂停起降的自动化巡视检查。
为了达成上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统，包括运动模块、场面探测模块、起降预警模块和监控模块，运动模块在监控模块的控制下进行动作，场面探测模块设于运动模块上，并将采集的数据送入监控模块；起降预警模块设于运动模块上，并将采集的数据送入监控模块。
上述场面探测模块包括数字传感器和摄像机。
上述起降预警模块包括水平置于跑道起飞端的起飞探测器和设于最后进近航段的地面投影线上的降落探测器，且所述起飞探测器和降落探测器的探测方向垂直向上。
采用上述方案后，本发明通过科学设计的设备能够同时满足观测和安全运行的要求；通过遥感和计算机技术实现对全天候条件下跑道道面信息的自动获取和处理，最终使得对跑道道面条件的监控更为精确、安全和高效。
本发明具有以下特点：
(1)通过将探测装置设立于跑道外并可在飞机即将起降时自动收缩，实现了机场跑道巡视检查工作不再影响飞机起降，从而消除了巡视检查工作导致的飞行延误，提高了经济效益；
(2)通过可以移动并且可以伸缩的多种模式的探测装置，既保障了飞行安全，又以合理的成本保障了全天候的探测能力和足够的探测精度；
(3)通过引入飞机起降预警设备的数据，实现了自动控制探测开闭时机，从而避免了因为管制员和跑道巡视检查工作人员之间的联络错误而导致的跑道入侵事件，提高了机场运作的安全性；
(4)通过引入数字探测装置和计算机模式识别技术，实现了对跑道道面巡视检查数据的自动化智能处理，从而减少了巡视检查中可能的人为疏漏，提高了跑道巡视检查工作的可靠性。
附图说明
图1是本发明的组成结构示意图；
图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的结构及工作过程进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统，包括运动模块、场面探测模块、起降预警模块和监控模块，下面分别介绍。
(1)运动模块
运动模块包括安装架109、运动平台101及102、伸缩支架103。
a.安装架109：根据跑道布局，对于单向脱离的跑道在跑道侧方平行于跑道方向开设的浅槽以安装轨道，轨道面不得高于机场跑道道面；对于双向脱离的跑道，除了安装多段轨道外，还可以在合适的固定位置构筑基坑作为旋转平台的基础。安装架包括有相应供电和通信线路。
b.运动平台101及102：采用电力驱动的扁平的运动平台，具有需要的定位、通信和控制设备，可以接收监控模块的控制指令做旋转运动或沿轨道移动。
c.伸缩支架103：为了保证安全，支架采用轻型易折材料，并且可以在飞机起降前自动快速缩回。支架在缩回状态时能够保证运动平台顶部不超过机场跑道道面，在伸出状态时能够满足探测器检查跑道的视角需要。
(2)场面探测模块
场面探测模块包括数字传感器104和摄像机105。
a.数字传感器104：通过基于低功率激光或毫米波等探测方式的数字传感器，能够在任意能见度条件下将机场跑道道面情况转化为易于计算机识别的数字信息，可以根据任务需要选择不同的分辨率，其功率满足探测距离的需要，满足民航机场安全运行标准。
b.摄像机105：通过远程遥控的长焦摄像机及相应的探照设备，可以提供跑道道面情况的视觉信息，便于工作人员利用现有的工作经验检查跑道情况。
(3)起降预警模块
起降预警模块包括空管监视雷达106、起飞探测器110和降落探测器111。
当机场空管自动化系统支持时，可将空管监视雷达中的飞机坐标、任务性质和飞行速度参数传输至数据处理服务器。
当机场空管自动化系统不支持时，可以使用基于多部轻型测速雷达组成的主动传感器网络完成对起飞飞机和降落飞机的预警功能。此时的起降预警模块包括起飞探测器和降落探测器。
a.起飞探测器110：通过水平置于跑道起飞端的速度传感器，探测飞机由滑行道进入跑道起飞位置的速度变化特征识别起飞开始行为；通过置于跑道离地端，探测方向垂直向上的速度传感器识别起飞结束行为。
b.降落探测器111：通过安装在最后进近航段的地面投影线上，探测方向垂直向上的速度传感器，通过探测飞机飞越传感器上空的速度特征识别即将降落的飞机；通过水平置于各个脱离道口的速度传感器，识别降落完成行为。
(4)监控模块
监控模块包括显示终端107和数据处理服务器108。
a.显示终端107：可以遥控运动平台及摄像机等设备，提供可视化的跑道信息。
b.数据处理服务器108：按照设定的程序实现以下功能：
(i)依据工作人员的指令自动实施跑道巡视检查程序，工作流程包括：将运动平台移动至探测起始位置，伸出支架利用主动探测器获得跑道道面特征数字信息；实时分析识别道面数据，当发现威胁情况时自动停止平台运行，并将视频监控器传向异常情况处并发出告警。当监控人员处置异常情况后重新启动检查程序。在检查全过程中当探测到飞机起降时将自动停止检查。
(ii)识别探测得到的跑道场面数据，找出异常物体并告警。异常物体包括飞机掉落零件、道面裂缝、水或冰雪等。通过图像处理和计算机模式识别技术，将探测结果和数据库比对后确认异常物体类型。
(iii)依据起降飞机的位置信息，选择暂停和恢复探测的时刻。支架从完全伸出到缩回的时间t，需要小于从探测到起降飞机至飞机达到运动平台位置的时间。对于起飞飞机，因为探测到飞机开始进入跑道后即可缩回支架，此时飞机尚需完成跑道对正和起飞前准备方可开始滑跑，因此支架有足够时间缩回；对于降落飞机，支架必须根据平台所处位置以确定缩回时间，支架缩回时间t受到运动平台距离跑道入口距离s的影响，也受到有效预警距离s0，最后进近下滑角θ，可能的最大进近速度vmax app等因素的影响。当有效预警距离s0越大时支架缩回时间越充裕，但另一方面设置过大的预警距离导致频繁的中断探测。因此需要依据机场的交通需求和运行条件选择合适的系统参数，目的是设计适合的缩回速度参数和探测预警距离参数。
本发明工作时，配合图2所示，在收到工作人员的启动指令后，机场跑道巡视检查系统首先从飞机起降预警设备中读取空中飞机和机坪上飞机的位置数据，分析在未来一定时间内跑道是否将被起降飞机占用。如果跑道将被占用则暂时不开始探测。当发现跑道空闲时，则伸出支架并启动探测设备。数据处理服务器通过分析探测数据，在识别异常物体后告警并将摄像机指向异常物体。待工作人员进一步识别后依据指令继续开始巡视检查。在巡视检查的全过程中当发现飞机需要使用跑道时将自动收回支架并暂停探测，直到跑道空闲时恢复探测。
以上实施例仅为说明本发明的技术方案，不能以此限定本发明的保护范围。凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统，其特征在于：包括运动模块、场面探测模块、起降预警模块和监控模块，运动模块在监控模块的控制下进行动作，场面探测模块设于运动模块上，并将采集的数据送入监控模块；起降预警模块设于运动模块上，并将采集的数据送入监控模块。
2.如权利要求1所述的一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统，其特征在于：所述场面探测模块包括数字传感器和摄像机。
3.如权利要求1所述的一种用于辅助机场跑道巡视检查的系统，其特征在于：所述起降预警模块包括水平置于跑道起飞端的起飞探测器和设于最后进近航段的地面投影线上的降落探测器，且所述起飞探测器和降落探测器的探测方向垂直向上。
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