CN108776334A - 一种新型机场跑道外来物辅助定位装置和定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型机场跑道外来物辅助定位装置和定位方法,包括设置在机场跑道侧面的至少两个辅助定位装置;辅助定位装置包括安装在云台上的壳体,壳体上安装光学镜头组和绿光光源,光学镜头组后部光路上设置摄像机;云台的内部设置有主控单元,主控单元与光学镜头组、绿光光源、摄像机连接。通过雷达获取机场跑道的外来物位置信息后,将位置信息发送给辅助定位装置的主控单元;主控单元控制两个辅助定位装置旋转,且发出信号开启两个辅助定位装置的绿光光源,使两个绿光光源发射的绿光光路覆盖外来物所在的区域。本发明在不改变现有的光电探测系统结构的基础上,在辅助照明的激光通道中加入一路绿色激光,用光束来进行异物定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于激光导引的新型机场跑道外来物辅助定位装置,属于机场跑道外来物检测技术领域。
背景技术
在系统探测到机场跑道外来物后,如何快速的寻找并清除该异物是整个机场跑道外来物检测的关键环节,异物清除是否高效严重影响着机场跑道的使用效率。传统的寻找方式是确定异物的大致范围后去查看,在几十米的范围内找寻面积不大于2cmX2cm效率比较低下。因此,为了提高异物的清除效率,亟需设计出一种可以引导工作人员快速定位异物的装置。
发明内容
本发明提供一种基于激光导引的新型机场跑道外来物辅助定位装置,以解决现有技术存在的问题。
本发明采用以下技术方案:
一种新型机场跑道外来物辅助定位装置,
包括设置在机场跑道侧面的至少两个辅助定位装置;
辅助定位装置包括安装在云台上的壳体,壳体上安装光学镜头和绿光光源,光学镜头组后部光路上设置摄像机;
云台的内部设置有主控单元,主控单元与光学镜头组、绿光光源、摄像机连接。
壳体上还安装有激光辅助光源和光敏传感器,当光敏传感器感应到的环境光的亮度低于设定的阈值时,主控单元控制激光辅助光源开启。
激光辅助光源和绿光光源的光路上均设置转折镜,绿光光源发出的光经过第一转折镜后折射到激光辅助光源的第二转折镜上,使绿光光源的光和激光辅助光源的光位于同一光路上,第二转折镜的前端光路上设置光学变焦系统。
壳体内部与主控单元连接的旋转电机,旋转电机带动云台旋转。
一种新型机场跑道外来物定位方法:
通过雷达获取机场跑道的外来物位置信息;
主控单元根据外来物位置信息控制设置在机场跑道外部的两个辅助定位装置旋转,使两个辅助定位装置的光学镜头组视轴均转向外来物所在的区域;
主控单元发出信号开启两个辅助定位装置的绿光光源,使两个绿光光源发射的绿光光路覆盖外来物所在的区域,两个绿光光路交叉的区域即为外来物所在的区域。
每个辅助定位装置均连接一台雷达,当一台雷达扫描获取到外来物位置信息后,将信息发送给该雷达对应的辅助定位装置的主控单元,主控单元控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域的同时,发送信号给相邻的另一个辅助定位装置的主控单元,另一个辅助定位装置的主控单元(8)控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域;
或者
根据雷达的扫描范围,在跑道外部设置覆盖整个跑道范围的至少一台雷达,同时记录每个雷达与其扫描范围内的所有的辅助定位装置的位置关系,当其中一台雷达获取外来物位置信息后,根据雷达与辅助定位装置的位置关系,将位置信息发送给与外来物处于设定角度范围的一台或者两台辅助定位装置:当一台辅助定位装置的主控单元接收到位置信息时,主控单元控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域的同时,发送信号给相邻的另一个辅助定位装置的主控单元,另一个辅助定位装置的主控单元(8)控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域;当两台辅助定位装置的主控单元接收到位置信息时,所述两台辅助定位装置的主控单元(8)根据外来物位置信息控制设置在机场跑道外部的两个辅助定位装置旋转,使两个辅助定位装置的光学镜头组(1)视轴均转向外来物所在的区域。
编号为n的辅助定位装置发现外来物,此时该辅助定位装置与外来物之间的方位角、距离、高低角已知;
需要进行定位的另外一台辅助定位装置的高低角α1和高低角β1为:
α1 = atan((D-d1)/h1) = atan((D- Lsinαsinβ)/ Lcosαsinβ);
β1 = atan(h/d3) = atan(h/ sqrt((Lcosαsinβ)^2+(D- Lsinαsinβ)^2));
其中,机场跑道的宽度为H,辅助定位装置至跑道较近一侧的距离为H1,辅助定位装置的假设高度为h,两台光电球机之间的距离为D。
绿光光源发出的光经过第一转折镜后折射到激光辅助光源的第二转折镜上,使绿光光源的光和激光辅助光源的光位于同一光路上,并通过光学变焦系统发射到外来物位置,形成引导激光。
当编号为n的辅助定位装置发现外来物时,如果n为最后一台辅助定位装置,需要进行外来物定位的另一台辅助定位装置编号为n-1;否则编号为n+1。
本发明的有益效果:在不改变现有的光电探测系统结构的基础上,在辅助照明的激光通道中加入一路绿色激光,用光束来进行异物定位;采用动态组网控制技术,根据目标的方位角、高低角和距离,智能的分配相邻的两个球机对准异物,分别调整激光的发散角数值,保证在跑道上形成两束光线构成一个相交区域,只需在光圈中寻找异物即可,为跑道外来物的快速清除提供支撑。
附图说明
图1为辅助定位装置结构图。
图2为图1的局部剖面图。
图3为机场跑道外来物辅助定位和示意图。
图4为光板示意图。
图5为智能分配辅助定位装置的策略。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明的新型机场跑道外来物辅助定位装置,能够在发现异物的情况下,自动选择两台光电球机分别向异物区域发射一束的绿色激光,并在机场跑道上形成一个绿色光斑区域,工作人员按照两束光线的引导找到绿色光斑,在光斑区域内寻找异物。由于机场跑道一般有60m宽,3000m长,所以每条跑道需要布置多个辅助定位装置;由于辅助定位装置的安装高度比较低,照射距离比较远,光束在地面上形成的光斑为一个细长的椭圆形,因此一束光已经不能满足定位要求,所以需要另外一个辅助定位装置发射一束光来共同指向一个区域,工作人员根据两束光的引导快速清除跑道外来物。
具体来说,如图1和图2所示,本发明提供的新型机场跑道外来物辅助定位装置包括安装在云台3上的壳体5,壳体5上安装光学镜头组1和绿光光源,光学镜头组1后部光路上设置摄像机4;云台3的内部设置有主控单元8,主控单元8与光学镜头组1、绿光光源、摄像机4连接。云台3还安装有旋转电机,旋转电机通过主控单元8控制,带动云台3旋转。
光学镜头组1是用来观测机场跑道外来物图像信息的长焦变倍镜头。
考虑夜间照度过低的情况,壳体5上还安装有激光辅助光源2和光敏传感器9,当光敏传感器9感应到的环境光的亮度低于设定的阈值时,主控单元8控制激光辅助光源2开启进行补光。
辅助定位装置外形为一个光电球机,能够减小风阻。
光电球机布置在2~7m的高度,最大探测距离为400m。考虑系统对3000m跑道的组网需要,通过SDI转光纤模块7进行信号远距离传输,采用主控单元8完成球机的远程控制、光源发射、智能组网、系统通信等功能,通过光敏感应器9对环境光进行检测,还可以实现相机曝光时间动态调节,较大提高系统的环境适应性。
如图5所示,激光辅助光源2和绿光光源的光路上均设置转折镜,绿光光源发出的光经过第一转折镜后折射到激光辅助光源2的第二转折镜上,使绿光光源的光和激光辅助光源2的光位于同一光路上,第二转折镜的前端光路上设置光学变焦系统,激光辅助光源2和绿光光源共用光学变焦系统。激光辅助光源根据跑道外来物距离信息配合光学变焦系统,对外来物进行主动照明补光。绿光指示器经过转折镜后进入到光学变焦系统发射到远场外来物目标处,形成目标引导激光。夜视辅助照明激光器与绿光指示器共用光学变焦系统。
上述的激光辅助光源选择夜用激光器,而绿光光源选择绿光指示灯,绿光光源也可选择其他颜色的指示灯。
本发明还提供一种使用辅助定位装置定位的方法。包括:
S1:通过雷达获取机场跑道的外来物位置信息;
S2:主控单元8根据外来物位置信息控制设置在机场跑道外部的两个辅助定位装置旋转,使两个辅助定位装置的光学镜头组1视轴均转向外来物所在的区域;
S3:主控单元8发出信号开启两个辅助定位装置的绿光光源,使两个绿光光源发射的绿光光路覆盖外来物所在的区域,两个绿光光路交叉的光斑区域即为外来物所在的区域。
上述定位中,当一台球机获取外来物的位置时,使用图4所示的智能分配光电球机策略进行分配,当编号为n的辅助定位装置发现外来物时,如果n为最后一台辅助定位装置,需要进行外来物定位的另一台辅助定位装置编号为n-1;否则编号为n+1。
而假如编号为n的辅助定位装置发现外来物,此时该辅助定位装置与外来物之间的方位角为α、高低角为β、距离为L。另外一台球机的高低角α1和高低角β1;已知机场跑道的宽度为H,光电球机至跑道较近的一侧的距离为H1,光电球机的假设高度为h,两台光电球机之间的距离为D。
则有:
d = Lsinβ;
h1 = Lcosαsinβ;
d1 = Lsinαsinβ;
d2 = D-d1;
d3 = sqrt(h1^2+d2^2) = sqrt((Lcosαsinβ)^2+(D- Lsinαsinβ)^2);
α1 = atan((D-d1)/h1) = atan((D- Lsinαsinβ)/ Lcosαsinβ);
β1 = atan(h/d3) = atan(h/ sqrt((Lcosαsinβ)^2+(D- Lsinαsinβ)^2))。
本发明的外来物位置信息获取方法至少包括以下两种:
每个辅助定位装置均连接一台雷达,当一台雷达扫描获取到外来物位置信息后,将信息发送给该雷达对应的辅助定位装置的主控单元,主控单元控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域的同时,发送信号给相邻的另一个辅助定位装置的主控单元,另一个辅助定位装置的主控单元8控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域;然后发出绿光进行位置标记。
根据雷达的扫描范围,在跑道外部设置覆盖整个跑道范围的至少一台雷达。即根据雷达的扫描范围,将跑道分成多段,然后每段设置至少一个雷达,每个雷达对应多个辅助定位装置。同时记录每个雷达与其扫描范围内的所有的辅助定位装置的位置关系,当其中一台雷达获取外来物位置信息后,根据雷达与辅助定位装置的位置关系,将位置信息发送给与外来物处于设定角度范围的一台或者两台辅助定位装置:
当一台辅助定位装置的主控单元接收到位置信息时,主控单元控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域的同时,发送信号给相邻的另一个辅助定位装置的主控单元,另一个辅助定位装置的主控单元8控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域;当两台辅助定位装置的主控单元接收到位置信息时,所述两台辅助定位装置的主控单元8根据外来物位置信息控制设置在机场跑道外部的两个辅助定位装置旋转,使两个辅助定位装置的光学镜头组1视轴均转向外来物所在的区域,然后发出绿光进行位置标记。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种新型机场跑道外来物辅助定位装置,其特征在于:
包括设置在机场跑道侧面的至少两个辅助定位装置;
辅助定位装置包括安装在云台(3)上的壳体(5),壳体(5)上安装光学镜头组(1)和绿光光源,光学镜头组(1)后部光路上设置摄像机(4);
云台(3)的内部设置有主控单元(8),主控单元(8)与光学镜头组(1)、绿光光源、摄像机(4)连接。
2.根据权利要求1所述的辅助定位装置,其特征在于:
壳体(5)上还安装有激光辅助光源(2)和光敏传感器(9),当光敏传感器(9)感应到的环境光的亮度低于设定的阈值时,主控单元(8)控制激光辅助光源(2)开启。
3.根据权利要求2所述的辅助定位装置,其特征在于:
激光辅助光源(2)和绿光光源的光路上均设置转折镜,绿光光源发出的光经过第一转折镜后折射到激光辅助光源(2)的第二转折镜上,使绿光光源的光和激光辅助光源(2)的光位于同一光路上,第二转折镜的前端光路上设置光学变焦系统。
4.根据权利要求1所述的辅助定位装置,其特征在于:
壳体(5)内部与主控单元(8)连接的旋转电机,旋转电机带动云台(3)旋转。
5.一种新型机场跑道外来物定位方法,其特征在于:
通过雷达获取机场跑道的外来物位置信息后,将位置信息发送给辅助定位装置的主控单元(8);
主控单元(8)根据外来物位置信息控制设置在机场跑道外部的两个辅助定位装置旋转,使两个辅助定位装置的光学镜头组(1)视轴均转向外来物所在的区域;
主控单元(8)发出信号开启两个辅助定位装置的绿光光源,使两个绿光光源发射的绿光光路覆盖外来物所在的区域,两个绿光光路交叉的区域即为外来物所在的区域。
6.根据权利要求5所述的定位方法,其特征在于:
每个辅助定位装置均连接一台雷达,当一台雷达扫描获取到外来物位置信息后,将信息发送给该雷达对应的辅助定位装置的主控单元,主控单元控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域的同时,发送信号给相邻的另一个辅助定位装置的主控单元,另一个辅助定位装置的主控单元(8)控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域;
或者
根据雷达的扫描范围,在跑道外部设置覆盖整个跑道范围的至少一台雷达,同时记录每个雷达与其扫描范围内的所有的辅助定位装置的位置关系,当其中一台雷达获取外来物位置信息后,根据雷达与辅助定位装置的位置关系,将位置信息发送给与外来物处于设定角度范围的一台或者两台辅助定位装置:
当一台辅助定位装置的主控单元接收到位置信息时,主控单元控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域的同时,发送信号给相邻的另一个辅助定位装置的主控单元,另一个辅助定位装置的主控单元(8)控制辅助定位装置旋转将视轴转向外来物所在区域;当两台辅助定位装置的主控单元接收到位置信息时,所述两台辅助定位装置的主控单元(8)根据外来物位置信息控制设置在机场跑道外部的两个辅助定位装置旋转,使两个辅助定位装置的光学镜头组(1)视轴均转向外来物所在的区域。
7.根据权利要求6所述的定位方法,其特征在于:
中,编号为n的辅助定位装置接收到外来物信息,此时该辅助定位装置与外来物之间的方位角为α、高低角为β、距离为L已知;
需要进行定位的另外一台辅助定位装置的高低角α1和高低角β1为:
α1 = atan((D-d1)/h1) = atan((D- Lsinαsinβ)/ Lcosαsinβ);
β1 = atan(h/d3) = atan(h/ sqrt((Lcosαsinβ)^2+(D- Lsinαsinβ)^2));
其中,机场跑道的宽度为H,辅助定位装置至跑道较近一侧的距离为H1,辅助定位装置的假设高度为h,两台光电球机之间的距离为D。
8.根据权利要求6所述的定位方法,其特征在于:
绿光光源发出的光经过第一转折镜后折射到激光辅助光源(2)的第二转折镜上,使绿光光源的光和激光辅助光源(2)的光位于同一光路上,并通过光学变焦系统发射到外来物位置,形成引导激光。
9.根据权利要求7所述的定位方法,其特征在于:
当编号为n的辅助定位装置接收到外来物信息时,如果n为最后一台辅助定位装置,需要进行外来物定位的另一台辅助定位装置编号为n-1;否则编号为n+1。
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