CN110758759A - 一种飞机降落安全通道定位系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机降落安全通道定位系统与方法，系统包括前端感知单元、终端控制单元以及网络传输单元；前端感知单元包括跟踪云台，所述跟踪云台上安装有测距单元以及成像单元，所述跟踪云台可使所述测距单元以及成像单元同步作回转运动以及俯仰运动；终端控制单元与所述前端感知单元通信连接；网络传输单元用于建立所述前端感知单元与所述终端控制单元之间的通信连接。本发明的飞机降落安全通道定位系统与方法通过设置测距单元以及成像单元，通过获取飞机的距离数据以及使飞机位于视域中间区域时跟踪云台的各转动关节的角度数据，可计算飞机的位置坐标并判断飞机是否偏离安全通道，可确保飞机的安全，同时可记录飞行员的飞行数据方便对飞行员进行定性考核。
Description
技术领域
本发明涉及飞机飞行辅助技术领域，特别是涉及一种飞机降落安全通道定位系统与方法。
背景技术
目前，现有的是在飞机降落时，需要人工定性判别飞机的偏离情况，该方式容易产生安全隐患，难以信息化、精确化判断飞机是否在安全通道内。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可精确判断飞机是否偏离安全通道的飞机降落安全通道定位系统与方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种飞机降落安全通道定位系统，包括：
前端感知单元，其包括跟踪云台，所述跟踪云台上安装有测距单元以及成像单元，所述跟踪云台可使所述测距单元以及成像单元同步作回转运动以及俯仰运动；
终端控制单元，其与所述前端感知单元通信连接；及
网络传输单元，其用于建立所述前端感知单元与所述终端控制单元之间的通信连接。
进一步地，所述测距单元为激光测距机。
进一步地，所述激光测距机的测量距离不少于5KM。
进一步地，所述成像单元为双波段成像器，其包含红外相机以及全彩色相机。
进一步地，所述网络传输单元包括网络链路与防雷供电模块；所述网络链路连接所述前端感知单元与终端控制单元；所述防雷供电模块为所述网络链路包含的各用电单元以及前端感知单元包含的各用电单元供电。
进一步地，所述网络链路包括第一光纤收发器、第二光纤收发器、千兆交换机以及串口服务器；
所述第一光纤收发器与第二光纤收发器之间通过光纤连接；所述第一光纤收发器通过网线连接所述终端控制单元；
所述第二光纤收发器通过网线连接所述千兆交换机；所述千兆交换机分别通过网线连接所述串口服务器以及所述成像单元；所述串口服务器通过网线连接所述跟踪云台以及所述测距单元。
一种飞机降落安全通道定位方法，应用于上述的飞机降落安全通道定位系统的终端控制单元，所述方法包括：
通过所述测距单元测量飞机离测距单元的距离数据；
接收所述成像单元获取的图像数据，根据所述图像数据控制所述跟踪云台运转，使得飞机位于视场中央区域；
获取所述距离数据以及跟踪云台各转动关节的转动角度数据；
根据所述距离数据与转动角度数据计算飞机所处的位置坐标；
根据所述位置坐标以及安全通道数据计算飞机的偏移程度。
进一步地，所述根据所述位置坐标以及安全通道数据计算飞机的偏移程度包括：
根据所述距离数据以及所述安全通道数据计算安全通道的剖面数据；所述剖面数据包含正常区、提示区、警告区与复飞区四种区域的边界数据；
根据所述位置坐标计算飞机位于哪个区域。
进一步地，所述根据所述位置坐标计算飞机位于哪个区域之后还包括：
向控制塔台或飞机发送告警信息，对应于提示区、警告区与复飞区三个区域的告警信息类型分别为提示、警告以及复飞。
进一步地，所述方法还包括：
根据所述图像数据识别飞机起落架的展开与收起状态；
判断飞机起落架的展开与收起状态与所述距离数据是否相符；
当飞机起落架的展开与收起状态与所述距离数据不相符，向控制塔台或飞机发送报警信息。
有益效果：本发明的飞机降落安全通道定位系统与方法通过设置测距单元以及成像单元，通过获取飞机的距离数据以及使飞机位于视域中间区域时跟踪云台的各转动关节的角度数据，可计算飞机的位置坐标并判断飞机是否偏离安全通道，可确保飞机的安全，同时可记录飞行员的飞行数据方便对飞行员进行定性考核。
附图说明
附图1为飞机降落安全通道定位系统的构成图；
附图2为网络传输单元的构成图；
附图3为飞机降落安全通道的示意图；
附图4为飞机降落安全通道定位方法的流程示意图。
附图中各附图标记表示的零部件名称如下：
1-前端感知单元；11-跟踪云台；12-测距单元；13-成像单元；131-红外相机；132-全彩色相机；2-终端控制单元；3-网络传输单元；31-第一光纤收发器；32-第二光纤收发器；33-千兆交换机；34-串口服务器；35-防雷供电模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示的飞机降落安全通道定位系统，包括前端感知单元1、终端控制单元2以及网络传输单元3。前端感知单元1包括跟踪云台11，所述跟踪云台11上安装有测距单元12以及成像单元13，所述跟踪云台11可使所述测距单元12以及成像单元13同步作回转运动以及俯仰运动；终端控制单元2与所述前端感知单元1通信连接；网络传输单元3用于建立所述前端感知单元1与所述终端控制单元2之间的通信连接。
上述成像单元13为双波段成像器，通过双波段成像器(热成像+可见光全彩色成像)对环境进行态势感知，实现图像采集，结合人眼不可见激光测距机(1.54μm)或被动测距技术(测距精度小于10％)对飞机进行测距定位，二者相互备份，提高稳定性，同时结合高精度的跟踪云台11对目标进行实时跟踪，将距离、角度等数据信息通过网络传输单元3传输至终端控制单元2。
具体地，所述测距单元12为激光测距机，且所述激光测距机的测量距离不少于5KM。激光测距机主要用于目标距离测量，其主要特点在于工作在人眼激光安全波段，最高测距频率不低于10Hz，测距精度高，环境适应性好。本实施例中，激光测距机的指标参数如下表所示：
| 项目 | 内容 |
| 激光波长 | 1535nm |
| 最大作用距离 | 10Km |
| 有效作用距离 | 5Km |
| 最小测距距离 | 50m |
| 测距精度 | ±2m |
| 显示分辨率 | 0.1m |
| 测距频率 | 10Hz |
| 激光发散角 | ≤0.8mard |
| 功耗 | ≤5W(12V供电) |
| 工作温度 | -40℃～+50℃ |
| 通讯接口 | RS422 |
所述成像单元13包含红外相机131以及全彩色相机132。可见光波段采用星光级宽光谱的全彩色相机132进行观测，其可实现全天候户外成像，其最低照度可达0.00001Lux。红外波段采用探测波长在8～14μm的非制冷红外相机131进行观测，分辨率为640×512。本实施例中，全彩色相机132的指标如下表所示：
红外相机131的指标如下表所示：
所述跟踪云台11为高精度跟踪云台，其作为双波段成像器和激光测距机的搭载平台，并配合图像识别进行云台方位控制，使得待测目标飞机显示在成像器视场中央区域，并回传云台俯仰角度等信息至智能终端控制单元。跟踪云台11的指标参数如下表所示：
所述网络传输单元3包括光纤+网线的网络链路以及配套的供电支持和室外防雷措施。其能够将视频数据、云台信息、测距机数据通过以太网链路回传至终端控制单元，并将云台和成像器及测距机控制信号由终端通过网络发送至前端单元，实现前端与终端的互联互通，并包含有对前端的供电支持及防雷措施等。具体地，如附图2所示，其包括网络链路与防雷供电模块35；所述网络链路连接所述前端感知单元1与终端控制单元2；所述防雷供电模块35为所述网络链路包含的各用电单元以及前端感知单元1包含的各用电单元供电。
所述网络链路包括第一光纤收发器31、第二光纤收发器32、千兆交换机33以及串口服务器34；所述第一光纤收发器31与第二光纤收发器32之间通过光纤连接；所述第一光纤收发器31通过网线连接所述终端控制单元2；所述第二光纤收发器32通过网线连接所述千兆交换机33；所述千兆交换机33分别通过网线连接所述串口服务器34以及所述成像单元13；所述串口服务器34通过网线连接所述跟踪云台11以及所述测距单元12。
终端控制单元2主要有人机交互软件，智能处理算法和搭载软件的高性能服务器组成，能够实现利用前端回传的数据信息进行智能处理，控制云台进行精准稳定跟踪，并进行飞机位置实时感知，同时将飞机与安全通道的相对位置及距离等信息通过人机交互软件进行展现，并实现起落架收起放下的状态识别以及降落过程的定量考核等功能。智能终端控制单元所采用的高性能服务器需要满足算法、软件运行时所需的计算资源，为服务器提高图像处理的性能，当前通常采用基于GPU的图像处理加速方案，其配置参数如下表所示：
| CPU | 2颗8核(共16核/32线程)Intel Xeon E5-2620V4 Processor |
| 内存 | 32GB(2*16GB)内存ECC REG DDR4,2400MHz |
| 网络 | 主板集成2块10/100/1000Mbps自适应以太网卡 |
| 系统盘 | 480G SSD |
| 数据盘 | 4TB SATA3.0 |
| GPU | 1块Nvidia RTX 2080 8GB可扩展至3块GPU卡 |
| 服务 | 三年质保，windows正版系统 |
| 电源 | 1200瓦静音电源 |
一种飞机降落安全通道定位方法，应用于上述的飞机降落安全通道定位系统的终端控制单元2，如附图4所示，所述方法包括如下步骤S401-S405：
步骤S401，通过所述测距单元12测量飞机离测距单元12的距离数据；
步骤S402，接收所述成像单元13获取的图像数据，根据所述图像数据控制所述跟踪云台11运转，使得飞机位于视场中央区域；
步骤S403，获取所述距离数据以及跟踪云台11各转动关节的转动角度数据；
步骤S404，根据所述距离数据与转动角度数据计算飞机所处的位置坐标；
步骤S405，根据所述位置坐标以及安全通道数据计算飞机的偏移程度。
上述过程可持续进行或每隔一段距离检测一次，如可从5KM距离开始，每隔1KM检测一次并记录偏移程度情况。
进一步地，步骤S405中所述根据所述位置坐标以及安全通道数据计算飞机的偏移程度包括如下步骤S501-S502：
步骤S501，根据所述距离数据以及所述安全通道数据计算安全通道的剖面数据；所述剖面数据包含正常区、提示区、警告区与复飞区四种区域的边界数据；
如附图3所示为飞机位置与安全通道的三维立体化示意图，其中标明了安全通道在几个距离的剖面以及飞机的位置，通过将其可视化可记录下飞行员的降落飞行状况便于追溯与考核。同时监控降落时的安全性。
步骤S502，根据所述位置坐标计算飞机位于哪个区域。
进一步地，所述根据所述位置坐标计算飞机位于哪个区域之后还包括如下步骤S601：
步骤S601，向控制塔台或飞机发送告警信息，对应于提示区、警告区与复飞区三个区域的告警信息类型分别为提示、警告以及复飞。
上述提示、警告以及复飞分别代表提示飞行员少量偏航，警告飞行员已严重偏航以及命令飞行员返回重新飞回。
进一步地，所述方法还包括如下步骤S701-S703：
步骤S701，根据所述图像数据识别飞机起落架的展开与收起状态；
步骤S702，判断飞机起落架的展开与收起状态与所述距离数据是否相符；
步骤S703，当飞机起落架的展开与收起状态与所述距离数据不相符，向控制塔台或飞机发送报警信息。
通过上述步骤S701-S703，可确保飞机起落架适时展开或收起，保证飞机降落的安全性。
本发明的飞机降落安全通道定位系统与方法通过设置测距单元以及成像单元，通过获取飞机的距离数据以及使飞机位于视域中间区域时跟踪云台的各转动关节的角度数据，可计算飞机的位置坐标并判断飞机是否偏离安全通道，可确保飞机的安全，同时可记录飞行员的飞行数据方便对飞行员进行定性考核。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种飞机降落安全通道定位系统，其特征在于，包括：
前端感知单元，其包括跟踪云台，所述跟踪云台上安装有测距单元以及成像单元，所述跟踪云台可使所述测距单元以及成像单元同步作回转运动以及俯仰运动；
终端控制单元，其与所述前端感知单元通信连接；及
网络传输单元，其用于建立所述前端感知单元与所述终端控制单元之间的通信连接。
2.根据权利要求1所述的飞机降落安全通道定位系统，其特征在于，所述测距单元为激光测距机。
3.根据权利要求2所述的飞机降落安全通道定位系统，其特征在于，所述激光测距机的测量距离不少于5KM。
4.根据权利要求1所述的飞机降落安全通道定位系统，其特征在于，所述成像单元为双波段成像器，其包含红外相机以及全彩色相机。
5.根据权利要求1所述的飞机降落安全通道定位系统，其特征在于，所述网络传输单元包括网络链路与防雷供电模块；所述网络链路连接所述前端感知单元与终端控制单元；所述防雷供电模块为所述网络链路包含的各用电单元以及前端感知单元包含的各用电单元供电。
6.根据权利要求4所述的飞机降落安全通道定位系统，其特征在于，所述网络链路包括第一光纤收发器、第二光纤收发器、千兆交换机以及串口服务器；
所述第一光纤收发器与第二光纤收发器之间通过光纤连接；所述第一光纤收发器通过网线连接所述终端控制单元；
所述第二光纤收发器通过网线连接所述千兆交换机；所述千兆交换机分别通过网线连接所述串口服务器以及所述成像单元；所述串口服务器通过网线连接所述跟踪云台以及所述测距单元。
7.一种飞机降落安全通道定位方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的飞机降落安全通道定位系统的终端控制单元，所述方法包括：
通过所述测距单元测量飞机离测距单元的距离数据；
接收所述成像单元获取的图像数据，根据所述图像数据控制所述跟踪云台运转，使得飞机位于视场中央区域；
获取所述距离数据以及跟踪云台各转动关节的转动角度数据；
根据所述距离数据与转动角度数据计算飞机所处的位置坐标；
根据所述位置坐标以及安全通道数据计算飞机的偏移程度。
8.根据权利要求7所述的飞机降落安全通道定位方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标以及安全通道数据计算飞机的偏移程度包括：
根据所述距离数据以及所述安全通道数据计算安全通道的剖面数据；所述剖面数据包含正常区、提示区、警告区与复飞区四种区域的边界数据；
根据所述位置坐标计算飞机位于哪个区域。
9.根据权利要求8所述的飞机降落安全通道定位方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标计算飞机位于哪个区域之后还包括：
向控制塔台或飞机发送告警信息，对应于提示区、警告区与复飞区三个区域的告警信息类型分别为提示、警告以及复飞。
10.根据权利要求7所述的飞机降落安全通道定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述图像数据识别飞机起落架的展开与收起状态；
判断飞机起落架的展开与收起状态与所述距离数据是否相符；
当飞机起落架的展开与收起状态与所述距离数据不相符，向控制塔台或飞机发送报警信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200207 |