CN106327921A - 基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，提供一设置于机场跑道处的图像监测模块以及一设置主控室内且与该图像监测模块匹配的主控系统；图像监测模块对矩形起落航线四边进行目标飞机搜索，且当目标飞机出现在矩形起落航线四边转五边时，也即出现在所述目标飞机起落架放置点时，图像监测模块对目标飞机进行自动目标检测，并通过主控系统进行跟踪分析，判断目标飞机起落架在预设时间内是否放下，进而提供预警信号。本发明所提出的方法，极大地方便了飞行过程中对飞机起落架状态的获取以及分析，也可以实现对飞机飞行状态的判断，并为飞机场航线的规划和飞机起落架放下策略提供技术以及数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法。
背景技术
当前，机场的飞机起落架监控依然是通过人眼进行观察，利用望远镜对远距离的飞机进行辨认，以保证飞机降落时的飞机降落安全性，但是在阳光强烈和能见度不足的情况下，人很难对其进行有效的观察。
现在，利用红外进行飞机起落架监控的课题已经有部分公司和研究机构正在进行开发，但是在飞行过程中不能很好的对飞机的起飞或者降落的状态进行分析，以至于飞机的起落架是正常收起还是放下状态造成误判。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，提供一设置于机场跑道处的图像监测模块以及一设置主控室内且与与该图像监测模块匹配的主控系统；所述图像监测模块对矩形起落航线四边进行目标飞机搜索，且当所述目标飞机出现在矩形起落航线四边转五边时，也即出现在所述目标飞机起落架放置点时，所述图像监测模块对所述目标飞机进行自动目标检测，并通过所述主控系统进行跟踪分析，判断所述目标飞机起落架在预设时间内是否放下，进而提供预警信号。
在本发明一实施例中，通过如下条件判断所述目标飞机在矩形起落航线上由四边转五边：所述目标飞机进行转弯时，首先进行机身侧向，所述图像监测模块获取的整幅图像上的目标飞机轮廓面积由小变大；转弯结束后，所述图像监测模块获取的整幅图像上的目标飞机轮廓面积由大变小。
在本发明一实施例中，当所述图像监测模块通过调整光学成像设备的视场角，结合四边的起落航线信息，通过直方图投影的形体检测算法调整进入四边的目标飞机图像占所获取的整幅图像面积大小的1/5；当所述目标飞机到达起落架放置点时，调整所述目标飞机图像占所获取的整幅图像面积大小的1/3；且当所述目标飞机进入五边时，保持所述目标飞机图像占所获取的整幅图像面积大小的1/3。
在本发明一实施例中，所述航线信息包括：飞机高度、飞行速度以及飞行方向。
在本发明一实施例中，所述主控系统根据所述图像监测模块上传的整幅图像，获取所述图像监测模块获取的所述目标飞机角度状态以及在五边中的飞行高度，确定所述目标飞机起落架的形体突出角点特征状态；通过该特征状态，判断所述目标飞机起落架在预设时间内是否放下，进而提供预警信号。
在本发明一实施例中，所述主控系统在判断起落架是否在预设时间内落下时，记录所述目标飞机起落架落下时对应的地理位置信息。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，极大地方便了飞行过程中对飞机起落架状态的获取以及分析，能够连续分析飞机起落架放下的整个过程，结合上飞机飞行的航线，判断飞机的整个飞行过程中，飞机起落架放下的过程是否符合航线的规定，并可以通过统计飞机飞行过程中的状态数据，实现对飞机飞行状态的判断，并为飞机场航线的规划和飞机起落架放下策略提供技术以及数据支撑。
附图说明
图1为本发明中飞机起落航线示意图。
图2为本发明一实施例中设置于机场的图像监测模块示意图。
图3为本发明一实施例中飞机由四边转入五边的飞行姿态示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
在本实施例中，飞行员在机场附近飞行是经过缜密组织的。相对于跑道，降落过程中的航线为一个矩形航线, 并且是在特定的高度上。这个航线术语叫做起落航线，使得飞行员能够寻找和预料到其他在机场附近飞行的飞行员的位置。包括练习起飞和降落时，也要飞这个航线。
当飞机在矩形航线的最后单边，通常称为五边，当进入五边时，起落架开始放置，从民航客机起落架开始放下到完全放下，完全放下到轮胎接触地面，包括三个过程：一，飞机距离跑道大约在2000ft的位置(10海里)起落架开始放下到完全放下的时间；二，完全放下到飞机主起落架轮胎接触跑道的时间；三，主起落架轮胎接触跑道后到飞机副起落架轮胎接触跑道的时间。
进一步的，在本实施例中，飞机的起飞降落是按照图 1中所示的固定航线完成的，而且在四边转五边的过程中的起落架放置点，飞机放下起落架。首先通过利用图2中所示的光学图像探测系统对图1中接近五边的四边进行目标的搜索，在四边的边缘进行飞机进入五边之前的等待状态，一旦飞机出现在图1中的起落架放置点，也就是五边，进入视场的边缘，即可对目标进行自动目标检测跟踪分析，判断飞机的姿态。上述即为结合航线信息进行目标的检测过程中。在本实施例中，光学探测系统包括设置于旋转云台上且可俯仰调节入射角的光学摄像机。
进一步的，在本实施例中，在飞机从四边进入五边的过程中，飞机的姿态会按照如图3所示的过程进行变化。主控系统结合光学图像探测系统上传的图像，通过图像处理，判断所获取的目标飞机图像中的飞机姿态的变化触发判断。飞机首先进行机身的侧向，以提供转弯的动力，此时目标由图3中的C点变化成D点，从图3上即可看出目标飞机成像轮廓面积发生明显的先从小变大，也就是说飞机已经开始转弯；随着这个过程中的变化，从图3的D点转到E点是，飞机针对跑道，从图像的视频观察，飞机的成像轮廓面积发生从大变小的变化过程。因此利用这个特性，飞机航线上姿态变化的过程，可以判断飞机已经进入五边的状态。
进一步的，在本实施例中，整个系统设计过程，为了能够对飞机的大小进行清晰的辨认，在四边进入过程中，仅仅对目标飞机进行检测，一旦发现目标后，通过结合四边的航线信息，包括飞机的高度、飞行速度以及飞行方向，利用光学探测系统对应OPENCV软件的直方图投影的形体检测算法控制目标飞机在整幅图像中的成像轮廓面积大小为1/5左右，保证能够对飞机的稳定跟踪；一旦飞机进入图1中的起落架放置点后，及时对飞机在图像中的大小进行调整，使飞机在整幅图像中的成像轮廓面积大小大约为1/3，并在确定飞机在五边飞行的过程中，稳定的控制飞机形体在图像中的大小保持在1/3左右，也就是动态的调整光学的视场角，使得目标在视场范围。
进一步的，在本实施例中，随后利用目标飞机在逐渐进入五边的过程中，对目标飞机的大小进行判断和分析，实时提取出目标飞机的起落架到指定位置的角度状态。一旦飞机到达10海里的位置上，通过图2中的光学成像探测系统获取当前的目标位置和在五边上飞机的高度，判断飞机起落架的形体突出角点特征状态。如果主控系统发现目标飞机的起落架在特定的时间段内，起落架没有放下，主控系统则开始启动预警信号，同时主控系统记录在五边飞行过程中，目标飞机起落架放置起点地理位置，该时间段根据现场实际情况进行计算确定。并随着目标飞机的进入机场降落过程，主控系统能够连续分析目标飞机起落架放下的整个过程，结合上目标飞机飞行的航线，判断目标飞机的整个飞行过程中，飞机起落架放下的过程是否符合航线的规定。
进一步的，在本实施例中，主控系统可通过对机场的所有飞机飞行航线进行连续的观察，并且记录下飞机飞行的整个过程数据，记录下飞机起落架的放下的时间点数据，以及起落架放下的地理位置和航线相对位置对比数据。通过统计若干次上述过程的飞机飞行起落架放下的数据，对飞机在特定飞机场的飞行过程中的起落架放下时间点、位置点和航线进行分析对比，获取有价值的统计大数据特征库，结合机场的外部条件，为将来飞机场航线的规划和飞机起落架放下策略提供数据支撑。
进一步的，在本实施例中，利用可视化监控系统结合飞机航线的数据，主控系统还能分析出飞机在飞行路线上的姿态正常情况，通过长时间的姿态统计，可以及时发现飞机的状态正常与否。并且可以利用数据统计的手段，分析统计出飞机在相对应航线上的最佳飞行姿态等信息，为机场的航线调整提供数据支撑。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，其特征在于，提供一设置于机场跑道处的图像监测模块以及一设置主控室内且与与该图像监测模块匹配的主控系统；所述图像监测模块对矩形起落航线四边进行目标飞机搜索，且当所述目标飞机出现在矩形起落航线四边转五边时，也即出现在所述目标飞机起落架放置点时，所述图像监测模块对所述目标飞机进行自动目标检测，并通过所述主控系统进行跟踪分析，判断所述目标飞机起落架在预设时间内是否放下，进而提供预警信号。
2.根据权利要求1所述的基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，其特征在于，通过如下条件判断所述目标飞机在矩形起落航线上由四边转五边：所述目标飞机进行转弯时，首先进行机身侧向，所述图像监测模块获取的整幅图像上的目标飞机轮廓面积由小变大；转弯结束后，所述图像监测模块获取的整幅图像上的目标飞机轮廓面积由大变小。
3.根据权利要求1所述的基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，其特征在于，当所述图像监测模块通过调整光学成像设备的视场角，结合四边的起落航线信息，通过直方图投影的形体检测算法调整进入四边的目标飞机图像占所获取的整幅图像面积大小的1/5；当所述目标飞机到达起落架放置点时，调整所述目标飞机图像占所获取的整幅图像面积大小的1/3；且当所述目标飞机进入五边时，保持所述目标飞机图像占所获取的整幅图像面积大小的1/3。
4.根据权利要求3所述的基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，其特征在于，所述航线信息包括：飞机高度、飞行速度以及飞行方向。
5.根据权利要求1所述的基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，其特征在于，所述主控系统根据所述图像监测模块上传的整幅图像，获取所述图像监测模块获取的所述目标飞机角度状态以及在五边中的飞行高度，确定所述目标飞机起落架的形体突出角点特征状态；通过该特征状态，判断所述目标飞机起落架在预设时间内是否放下，进而提供预警信号。
6.根据权利要求5所述的基于飞机航线和可视化数据融合的起落架安全监控方法，其特征在于，所述主控系统在判断起落架是否在预设时间内落下时，记录所述目标飞机起落架落下时对应的地理位置信息。
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