CN106468657A - 一种机场气象监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空电子技术领域，涉及到一种机场气象监测系统。本发明由目标靶[01]、摄像头[02]、图像采集处理单元[03]、气象传感器单元[04]、数据采集单元[05]、中央控制处理单元[06]、无线通信单元[07]、电压转换单元[08]、太阳能供电单元[09]、光照度传感器[10]组成。本发明采用图像处理的方法，对传感器采集的能见度气象要素进行自学习，根据自学习结果，对能见度传感器进行修正及故障判别。

Description

一种机场气象监测系统

技术领域

本发明属于航空电子技术领域，涉及到一种机场气象监测系统。

背景技术

传统气象监测系统，可实时采集单点及周边一定范围内的气象参数(包括温度、湿度、气压、气温、风速风向、能见度等)，并可获取与生产作业相关的天气状况。对于二、三类通用航空机场气象数据的监测关乎到航空飞行的安全，因此，建立通用航空机场的自动气象监测系统具有必要性。

在气象监测过程中，影响航空飞行安全一个很重要的因素为天气能见度信息，而实际系统中能见度传感器也是最昂贵的一种设备。在机场处在无人值守的条件下，当能见度传感器出现故障时，无法在短时间内将设备修复，此时系统提供的能见度将严重影响到飞行安全。因此，在机场监测系统中，提供一种能见度监测的备用方式具有很重要的意义。

发明内容

发明目的：提供一种机场气象监测系统，利用摄像头对目标靶进行成像，针对采集的数据，经过图像处理后，对传感器采集的能见度气象要素进行自学习，根据自学习结果，对能见度传感器进行修正及故障判别。

技术方案：一种机场气象监测系统，包括目标靶[01]、摄像头[02]、图像采集处理单元[03]、气象传感器单元[04]、数据采集单元[05]、中央控制处理单元[06]、无线通信单元[07]、电压转换单元[08]、太阳能供电单元[09]、光照度传感器[10]。太阳能供电单元[09]输出端与电压转换单元[08]的输入端相连；电压转换单元[08]输出端分别与摄像头[02]、图像采集处理单元[06]、气象传感器单元[04]、数据采集单元[05]、中央控制处理单元[06]、无线通信单元[07]的电源接口相连；气象传感器单元[04]的输出端与数据采集单元[05]的采集输入接口相连接；数据采集单元[05]的数据接口、图像采集处理单元[03]的数据接口、无线通信单元[07]的数据接口分别与中央控制处理单元[06]的数据接口相连；摄像头[02]的数据输出端、光照度传感器[10]输出端分别与图像采集处理单元[03]的输入端相连。

目标靶独立于系统安装，其中心同摄像头处于同一轴线上，并与摄像头存在一定距离。

摄像头获得目标靶的图像信息，并将信息发送给图像采集处理单元。

图像采集处理单元与中央控制处理单元进行数据交换，对能见度信息进行自学习。

中央控制处理单元将传感器单元的故障信息通过无线通信单元发送至远端服务器，对故障进行报警。

有益效果：本发明采用图像处理的方法，对传感器采集的能见度气象要素进行自学习，根据自学习结果，对能见度传感器进行修正及故障判别。增加了系统在无人值守条件下的健壮性，降低了系统因设备故障而存在的风险及设备的维修成本。

附图说明

图1为传统机场气象监测系统框图；

图2为本发明的系统框图；

01-目标靶、02-摄像头、03-图像采集处理单元、04-气象传感器单元、05-数据采集单元、06-中央控制处理单元、07-无线通信单元、08-电压转换单元、09-太阳能供电单元、10-光照度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步详细描述，请参阅图1至图2。

参阅图1，在气象监测过程中，影响航空飞行安全一个很重要的因素为天气能见度信息，而实际系统中能见度传感器也是最昂贵的一种设备。在机场处在无人值守的条件下，当能见度传感器出现故障时，无法在短时间内将设修复，此时系统提供的能见度将严重影响到飞行安全。

本发明的思路是：

当系统正常运行时，通过摄像头获取目标靶的图像信息，图像采集处理单元将获得的目标靶图像数据进行分析处理，形成图像色环的灰度统计数据。

同时，能见度传感器获得的数据，经采集后由中央控制处理单元发送至图像采集处理单元，并与目标靶图像灰度统计数据建立关联信息索引表。由于气象数据是一个变化较缓慢的过程，因此，可以每十分钟对目标靶图像进行一次采样，每次采样时可获得多种数据进行均值处理。也可依据实际情况，对采样时间进行设置。

经过对能见度传感器数据的多次学习，最终建立一个较完备的关联信息索引表。当能见度出现故障时，利用建立的索引表对能见度信息进行多次判别确认后，通知中央控制处理单元此时能见度传感器存在故障，需向远端服务器发送故障报警信息。

参阅图2，本发明的技术方案是：一种机场气象监测系统，包括目标靶01、摄像头02、图像采集处理单元03、气象传感器单元04、数据采集单元05、中央控制处理单元06、无线通信单元07、电压转换单元08、太阳能供电单元09、光照度传感器10。太阳能供电单元09输出端与电压转换单元08的输入端相连；电压转换单元08输出端分别与摄像头02、图像采集处理单元06、气象传感器单元04、数据采集单元05、中央控制处理单元06、无线通信单元07的电源接口相连；气象传感器单元04的输出端与数据采集单元05的采集输入接口相连接；数据采集单元05的数据接口、图像采集处理单元03的数据接口、无线通信单元07的数据接口分别与中央控制处理单元06的数据接口相连；摄像头02的数据输出端、光照度传感器10输出端分别与图像采集处理单元03的输入端相连。

目标靶独立于系统安装，其中心同摄像头处于同一轴线上，并与摄像头存在一定距离。

摄像头获得目标靶的图像信息，并将信息发送给图像采集处理单元。

图像采集处理单元与中央控制处理单元进行数据交换，对能见度信息进行自学习。

中央控制处理单元将传感器单元的故障信息通过无线通信单元发送至远端服务器，对故障进行报警。

本发明的工作过程如下：

当系统正常运行时，每十分钟或者更短时间内(时间可根据实际情况进行设置)，利用光照度传感器获取光照度值，当光照度值大于50勒克斯(限制在白天的工作环境下)时，启动图像采集处理单元将获得的目标靶图像数据进行灰度值分析处理，形成色环灰度值的统计数据。

同时，能见度传感器获得的数据，经采集后由中央控制处理单元发送至图像采集处理单元，并与目标靶色环灰度统计数据建立关联信息索引表。在每次图像采集时，可采集多种图像进行均值处理。经过对系统能见度传感器获取数据的多次学习后，当索引表中的能见度数值与实际传感器能见度数值之间的相对误差不大于5％(可根据实际情况进行设置)时，即建立了一个较完备的实际能见度值与色环灰度统计数据之间相互关联的信息索引表。

当能见度传感器获得的数据同图像处理建立的索引表中的能见度数值的相对误差超过了20％(可根据实际情况进行设置)时，则判断能见度传感器出现故障，并通知中央控制单元将故障信息通过无线通信单元发送至远端服务器，完成故障报警任务。

本发明采用图像处理的方法，对传感器采集的能见度气象要素进行自学习，根据自学习结果，对能见度传感器进行修正及故障判别。增加了系统在无人值守条件下的健壮性，降低了气象监测系统因能见度传感器故障而存在的风险及设备的维修成本。

Claims (5)

1.一种机场气象监测系统，其特征在于，包括目标靶[01]、摄像头[02]、图像采集处理单元[03]、气象传感器单元[04]、数据采集单元[05]、中央控制处理单元[06]、无线通信单元[07]、电压转换单元[08]、太阳能供电单元[09]、光照度传感器[10]；太阳能供电单元[09]输出端与电压转换单元[08]的输入端相连；电压转换单元[08]输出端分别与摄像头[02]、图像采集处理单元[03]、气象传感器单元[04]、数据采集单元[05]、中央控制处理单元[06]、无线通信单元[07]的电源接口相连；气象传感器单元[04]的输出端与数据采集单元[05]的采集输入接口相连接；数据采集单元[05]的数据接口、图像采集处理单元[03]的数据接口、无线通信单元[07]的数据接口分别与中央控制处理单元[06]的数据接口相连；摄像头[02]的数据输出端、光照度传感器[10]输出端均与图像采集处理单元[03]的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种机场气象监测系统，其特征在于，目标靶独立于系统安装，其中心同摄像头处于同一轴线上，并与摄像头存在一定距离。

3.根据权利要求1所述的一种机场气象监测系统，其特征在于，摄像头获得目标靶的图像信息，并将信息发送给图像采集处理单元。

4.根据权利要求1所述的一种机场气象监测系统，其特征在于，图像采集处理单元与中央控制处理单元进行数据交换，对能见度信息进行自学习。

5.根据权利要求1所述的一种机场气象监测系统，其特征在于，中央控制处理单元将传感器单元的故障信息通过无线通信单元发送至远端服务器，对故障进行报警。