CN105807332A - 一种机场鸟类探测系统 - Google Patents

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王力锋
艾莉
沈永宏
沈亨
高亭
王继成
汪明强
鲁旭
尹锐
车克东
宋世军
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Abstract

一种机场鸟类探测系统涉及光电探测领域，解决了现有技术中探测时劳动强度大，观察范围小，还容易受天气状况影响。该系统包括：光电成像单元、旋转平台和控制及信息处理单元；所述光电成像单元安装在旋转平台的两端，通过控制及信息处理单元对光电成像单元和旋转平台的控制，实现光电成像单元采集图像信息，控制旋转平台的旋转角度，并处理图像信息，报警，和根据图像信息确定鸟类的位置。本发明是一种光机电算集成化的系统，通过一种不同设计原理实现了对机场区域鸟类的发现、定位及报警。本发明与传统人眼及通过望远镜观察机场鸟类的方法相比，实现了高效、自动化、高精度的机场鸟类探测，同时具备更强的抗天气干扰能力。

Description

一种机场鸟类探测系统
技术领域
本发明涉及光电探测领域，特别涉及一种用于机场鸟类探测的光电系统。
背景技术
随着航空业的快速发展，鸟撞飞机事件不断增多，不仅造成巨大的经济损失和人员伤亡，而且严重影响了部队正常训练、战备任务的完成和民航航线的正常飞行。鸟撞飞机已被国际航空联合会定位为A类航空灾难。
航空业发达国家针对鸟类探测主要采用雷达进行探测，主要用于对机场周边一定区域内鸟类的探测和预警。雷达探测的优势在于探测距离大，一般机场雷达探测范围为0～10km，缺点在于探测精度有限，探测鸟群效果较好，远距离探测单独鸟类由于回波较小容易出现漏报现象。目前普遍采用肉眼或通过望远镜观察鸟类活动，此方式不仅劳动强度大，观察范围小，还容易受天气状况影响。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种机场鸟类探测系统，通过该系统实现对机场周边区域鸟类的发现、定位及报警。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种机场鸟类探测系统，该系统包括：光电成像单元、旋转平台和控制及信息处理单元；所述光电成像单元安装在旋转平台的两端，控制及信息处理单元通过对光电成像单元和旋转平台的控制，实现光电成像单元采集图像信息，控制旋转平台的旋转角度，控制及信息处理单元完成了图像信息的处理、报警，根据图像信息计算确定鸟类的位置。
本发明的有益效果是：本发明是一种光机电算集成化的系统，通过一种不同设计原理实现了对机场区域鸟类的发现、定位及报警。本发明与传统人眼及通过望远镜观察机场鸟类的方法相比，实现了高效、自动化、高精度的机场鸟类探测，同时具备更强的抗天气干扰能力。
附图说明
图1本发明一种机场鸟类探测系统的示意图。
图2本发明鸟类探测系统根据三角定位法计算鸟类目标信息
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
机场鸟类探测系统包括如下几个单元：光电成像单元，由若干相机及镜头组成，装配于旋转平台两侧，用于获取周边区域的扫描照片。旋转平台，包括平台和步进电机；平台与步进电机连接，通过步进电机对平台控制，实现特定角度和角速度的旋转，用于承载光电成像单元并通过旋转平台的旋转协助光电成像单元实现对不同区域的扫描拍照。控制及信息处理单元，由服务器及工控机组成，主要实现以下功能：旋转平台及光电成像单元运行的控制、对扫描照片的图像处理、发现鸟类的报警显示、对于鸟类所在方位的计算及显示。所有传输通过电缆、光缆、网线及相关控制线实现远程控制及数据传输。
光电成像单元由若干相机及镜头组成，共分两组，装配于旋转平台两侧。每侧安装相机和镜头的数量取决于探测范围、镜头参数及相机参数。当机场鸟类探测系统运行检测时，光电成像单元随旋转平台运动，相机按一定的角度间隔曝光成像，从而实现对被检测区域的扫描成像。扫描照片的信息传输至负责图像处理的控制及信息处理单元。
控制及信息处理单元通过三角定位法计算鸟类目标的位置信息。位于旋转平台两侧的光电成像单元间存在一定的间距，当发现鸟类时，两侧光电成像单元在同一时刻对同一目标拍摄的照片中目标在照片中所处位置存在差异。根据已知的两侧光电成像单元间距值、同一目标在两幅照片中的位置及光电成像单元所使用镜头的焦距和相机的像元尺寸等信息可计算出鸟类目标到光电成像单元间的距离。根据光电成像单元的安装角度、视场、鸟类目标在照片中的位置、旋转平台的旋转角度等信息可以计算得到鸟类目标的具体方向信息，实现对发现目标的定位。
控制及信息处理单元可由服务器和工控机组成。工控机负责接收和处理扫描照片，发现鸟类目标将光电成像单元采集的图片及计算得到的鸟类目标所处方位信息传输至服务器。服务器上安装有鸟探操控软件，操作人员可通过该软件控制鸟类探测系统的运行，定位鸟类方位信息并显示出来。鸟探操控软件的主要功能包括：控制光电成像单元采集图像、旋转平台的运行角度和角速度、工控机接收并处理报警图片；根据三角定位法计算鸟类目标的方位信息并显示；查看历史报警信息等功能。
如图2所示，鸟类目标所在位置为点O，A和B两点为两侧光电成像单元的视轴中心，OC垂直于AB。鸟类目标到两侧光电成像单元的视轴中心的距离分别为OA和OB，OC为鸟类到两侧光电成像单元连线的距离；设∠OAC＝α，∠OBC＝β。
根据光学系统物像关系，可以得到
tan(90°－α)＝Y’1/f’1；tan(90°－β)＝Y’2/f’2(1)
其中f’1与f’2分别为两侧光电成像系统的焦距值，Y’1与Y’2分别为鸟类目标在两侧光电成像单元成像时所在靶面位置到靶面中心的距离。根据已知的光电成像系统的焦距值和测量得到的鸟类目标在两侧光电成像单元成像时所在靶面位置到靶面中心的距离，可以求得α与β的值，
已知两侧光电成像单元的视轴中心AB之间的距离，并且AC·tanα＝CB·tanβ；
即可求得AC和CB的值。
则鸟类目标到两侧光电成像单元的视轴中心的距离分别为：
OA＝AC/cosα；OB＝CB/cosβ
服务器提供人机交互界面，操作人员通过服务器上的鸟探操控软件实现对机场鸟类探测系统的控制，同时发现鸟类的报警图片和鸟类的位置信息也通过操作软件的报警信息单元显示。旋转平台由服务器控制运行，运行中向服务器和工控机发送位置信息。工控机由服务器控制运行，接收相机拍摄的扫描照片并对其进行图像分析及定位计算。工控机图像分析发现鸟类的报警照片及位置信息将传输给服务器，并显示在操作软件的报警信息中。光电成像单元由安装于旋转平台两侧特定位置的两组相机和镜头组成，每一台相机前安装有一个对应的镜头，每组包括四台相机和四个镜头即整个光电成像单元由八台相机和八个镜头组成。光电成像单元由服务器控制运行，进行鸟类探测时固定于旋转平台上的光电成像单元随旋转平台运动，相机以特定时间间隔进行拍照，通过上述方式实现对待探测区域的扫描拍照。扫描照片通过传输单元传输至工控机中，以便对其进行图像处理。

Claims (5)

1.一种机场鸟类探测系统，其特征在于，该系统包括：光电成像单元、旋转平台和控制及信息处理单元；所述光电成像单元安装在旋转平台的两端，控制及信息处理单元通过对光电成像单元和旋转平台的控制，实现光电成像单元采集图像信息，控制旋转平台的旋转角度，控制及信息处理单元完成了图像信息的处理、报警，根据图像信息计算确定鸟类的位置。
2.根据权利要求1所述的一种机场鸟类探测系统，其特征在于，所述光电成像单元包括：相机和镜头，所述相机通过镜头采集图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种机场鸟类探测系统，其特征在于，所述旋转平台包括：平台和电机；所述平台与电机连接，通过电机对其控制，实现特定角度和角速度的旋转。
4.根据权利要求1所述的一种机场鸟类探测系统，其特征在于，所述控制及信息处理单元包括；服务器和工控机；工控机接收和处理图像信息，发现鸟类将报警图片及计算得到的鸟类所处方位信息传输至服务器；服务器上安装有鸟探操控软件，操作人员可通过该软件控制鸟类探测系统的运行。
5.根据权利要求4所述的一种机场鸟类探测系统，其特征在于，所述鸟类操控软件，通过三角定位法计算鸟类目标的位置信息；当发现鸟类时，根据已知两侧光电成像单元间的距值、同一目标在两幅照片中的位置及光电成像单元所使用镜头的焦距和相机的像元尺寸等信息可计算出鸟类目标到光电成像单元间的距离；根据光电成像单元的安装角度、视场、目标在照片中垂直方向的位置、旋转平台的旋转角度，计算得到鸟类目标的具体方向信息。
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