CN112198499B - 一种基于物联网的机场跑道异物监测系统 - Google Patents

一种基于物联网的机场跑道异物监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开一种基于物联网的机场跑道异物监测系统，用于解决现有异常跑道异物检测系统成本较高、一定程度上影响航班起飞降落的问题。所述系统包括与机场跑道平行设置的滑轨，设置在所述滑轨之上的异物监测模块，控制所述异物监测模块沿所述滑轨方向巡航移动的巡航控制模块；所述异物监测模块在沿所述滑轨方向巡航移动的过程中，监测所述机场跑道上是否有异物。本发明不仅减少了异物监测设备采购的数量，还不会影响航班起降安全。

Description

一种基于物联网的机场跑道异物监测系统
技术领域
本发明涉及机场安全防护技术领域，尤其涉及一种基于物联网的机场跑道异物监测系统。
背景技术
机场跑道异物(FOD，Foreign Object Debris)(包括：螺帽、螺钉、垫圈、钉子、碎石块、树叶等)一直以来都是危害飞行安全的重要因素之一,随着经济的发展以及技术水平的提升,配置FOD检测系统也逐渐成为了机场安全保障的重要指标。其中，FOD检测系统是根据机场跑道长度与宽度，选择具体受检跑道面的关键位置，在跑道一侧分区域安装前端探测系统设备，在所需高度的塔架上，将监控前端(雷达与多传感器一体化设备)及相应伺服装置共同安装于跑道侧面固定架(或跑道灯)上，前端多传感器探测系统将异物位置信息传送给监控系统显示端，监控系统根据位置调整云台和角度、焦距和光圈等，对异物进行跟踪监测拍照，并进行智能分析处理后，将相关信息发送给主控系统供主控系统分析处理，并将检测到的异物信息上传到指挥中心，同时发出报警提示。
目前，有些FOD检测系统需要架设在离地面较高的位置高塔上，将会在一定程度影响航班的起飞降落；有些则需要每隔一定距离就要设置一个包含高分辨率功能的摄像机的检测装置，成本较高。因此急需一种成本低、且不影响航班起飞降落的FOD检测系统。
发明内容
本发明提供一种基于物联网的机场跑道异物监测系统，用于解决现有FOD检测系统成本较高，一定程度上影响航班起飞降落的问题。本方明提供的基于物联网的机场跑道异物监测系统，通过使异物监测模块能沿着滑轨方向巡航移动，从而减少了FOD监测模块采购数量，同时也不影响航班起降安全。
本发明提供一种基于物联网的机场跑道异物监测系统，包括：与机场跑道平行设置的滑轨，设置在所述滑轨之上的异物监测模块，控制所述异物监测模块沿所述滑轨方向巡航移动的巡航控制模块；
所述异物监测模块在沿所述滑轨方向巡航移动的过程中，监测所述机场跑道上是否有异物。
在一可选实施例中，所述异物监测模块，包括：
雷达扫描单元，用于通过雷达扫描的方式，探测所述机场跑道上是否有异物，并获取探测到的异物的位置信息。
在一可选实施例中，所述异物监测模块，还包括：
激光视频单元，用于实时采集所述机场跑道的图像，并在所述雷达扫描单元探测到异物时，根据所述雷达扫描单元获取的异物的位置信息，对所述异物进行摄像。
在一可选实施例中，所述激光视频单元，还用于在对所述异物进行摄像后，将摄取的包含所述异物的目标图像与预存的所述位置信息对应的背景图像进行对比，确定所述异物形态，并判断所述异物形态是否为预设物体形态。
在一可选实施例中，所述预设物体包括但不限于：螺帽、螺钉、垫圈、钉子、树叶中的一项或几项。
在一可选实施例中，所述异物监测模块，还包括：
激光指示器，用于根据所述雷达扫描单元获取的异物的位置信息，采用激光束指示相应的位置。
在一可选实施例中，所述基于物联网的机场跑道异物监测系统，还包括后台展示模块；
所述异物监测模块，还用于在监测到所述机场跑道上有异物时，将监测到的异物信息发送给所述后台展示模块；
所述后台展示模块，用于向用户展示所述异物信息。
在一可选实施例中，所述基于物联网的机场跑道异物监测系统，还包括：告警模块，用于在所述异物监测模块监测到所述机场跑道上有异物时，通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警。
在一可选实施例中，所述告警模块在所述异物监测模块监测到所述机场跑道上有异物时，通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警，具体包括：
所述告警模块获取所述机场跑道当前的环境参数，所述环境参数包括雨速Vt1、风速Vt2中的任一项或多项；
所述告警模块按照如下识别模型识别所述异物监测模块的监测结果的准确度：
Figure GDA0003121139790000031
上述模型中，F(t)为所述异物监测模块监测到的目标异物为真实异物的概率，当所述目标异物为真实异物的概率F(t)的值大于等于0.5时，所述告警模块识别所述异物监测模块的监测结果准确，并通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警；
其中,所述异物监测模块在当前t时刻监测到的目标异物大小信息为Lt，且监测到t-1时刻到t时刻所述目标异物的速度信息为Vt、加速度信息为at，Fs(Lt)表示历史目标异物大小为Lt且为真实异物的概率,Fs(Vt)表示历史目标异物速度为Vt且为真实异物的概率,Fs(at)表示历史目标异物加速度为at且为真实异物的概率；F(Lt)为大小为Lt的所述目标异物为真实异物的概率，F(Vt)为速度为Vt的所述目标异物为真实异物的概率,F(at)为加速度为at的所述目标异物的概率；Kt为环境参数影响因子，F(Vt1)表示在雨速为Vt1的情况下所述目标异物发生概率，F(Vt2)表示在风速为Vt2的情况下所述目标异物发生概率。
本发明提供的基于物联网的机场跑道异物监测系统，通过与机场跑道平行设置的滑轨和设置在滑轨之上并沿滑轨方向巡航扫描的异物检测模块，检测机场跑道上的异物，该系统设置方便、灵活，检测精度高，成本低。随着民用机场数量及客运航班架次的大幅度增加，本系统解决了机场跑道异物给飞机在起飞降落过程中安全带来的巨大威胁，降低了异物造成的巨大的直接损失，避免了由异物引起的航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失。同时本系统告警模块在检测异物时，会根据检测到的异物状态进行判定，从而确定是否告警，避免出现误警和虚警。此外，本系统设置了激光指示器，可以指示异物位置，通过激光指示器指示异物位置，精度高，受天气影响小，能够使排障人员迅速找到目标异物。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例一的结构示意图；
图2为本发明一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例二的结构示意图；
图3为本发明一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例三的结构示意图；
图4为本发明一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例四的结构示意图；
图5为本发明一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例五的结构示意图；
图6为本发明一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例六的结构示意图；
图7为本发明一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例七的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的基于物联网的机场跑道异物监测系统，用于对机场跑道异物进行监测。以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明提供的一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例一的结构示意图。如图1所示，该系统包括与机场跑道4平行设置的滑轨1，设置在滑轨1之上的异物监测模块2，控制异物监测模块2沿滑轨1方向巡航移动的巡航控制模块3；其中，滑轨1可以平行设置于机场跑道4的一侧或者两侧。
异物监测模块2在沿滑轨1方向巡航移动的过程中，监测机场跑道4上是否有异物。异物监测模块2，因为是沿着滑轨1移动的，可以有效地监测滑轨旁边的机场跑道4上的异物情况，不用再为了能监控到机场跑道4异物情况，在跑道一侧分区域部署异物监控设备，从而有效地较低了相关FOD检测设备的采购成本。
在一可选实施例中，如图2中所示，异物监测模块2，包括：雷达扫描单元21，用于通过雷达扫描的方式，探测机场跑道4上是否有异物，并获取探测到的异物的位置信息。使用雷达方式对机场跑道4异物进行检测，与一些采用光学、视频检测的系统和装置相比，具有全天候检测的能力，不受光照影响，雨雪雾天气对跑道异物检测的能力影响较小，从而检测精度也较高。
图3为本发明提供的一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例三的结构示意图，如图3所示，该系统在图2所示系统的基础上，异物监测模块2，还包括：激光视频单元22，用于实时采集机场跑道4的图像，并在雷达扫描单元21探测到异物时，根据雷达扫描单元21获取的异物的位置信息，对所述异物进行摄像。其中，激光视频单元22通过向机场跑道发射光速的方式，来实现实时采集所述跑道的图像。
优选地，激光视频单元22，还用于在对所述异物进行摄像后，将摄取的包含所述异物的目标图像与预存的所述位置信息对应的背景图像进行对比，确定所述异物形态，并判断所述异物形态是否为预设物体形态。其中，激光视频单元22采用红外激光成像技术对异物进行摄像，从而有效地的避免了天气、光线对拍摄异物图像质量的影响，另外预存的背景图像为存在于机场跑道时，则它就是影响飞机起飞和降落的跑道异物的图像，包括但不限于螺帽、螺钉、垫圈、钉子、树叶等的图像，通过图像的比对，就可以判断异物为螺钉或垫圈等物体。
图4为本发明提供的一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例四的结构示意图，如图4所示，该系统在图2所示系统的基础上，异物监测模块2，还包括：激光指示器23，用于根据雷达扫描单元21获取的异物的位置信息，采用激光束指示相应的位置。具体的，当雷达扫描单元21探测到异物时，激光指示器23根据预存跑道信息进行软件标定，向异物所在位置发出激光束，指示异物。通过激光指示器指示异物位置，精度高，受天气影响小，能够使排障人员迅速找到目标异物。
图5为本发明提供的一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例五的结构示意图，如图5所示，该系统在图3所示系统的基础上，异物监测模块2，还包括：激光指示器23，用于根据雷达扫描单元21获取的异物的位置信息，采用激光束指示相应的位置。
图6为本发明提供的一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例六的结构示意图，如图6所示，该系统在图5所示系统的基础上，所述基于物联网的机场跑道异物监测系统，还包括：后台展示模块5；
异物监测模块2，还用于在监测到机场跑道4上有异物时，将监测到的异物信息发送给后台展示模块5；
后台展示模块5，用于向用户展示所述异物信息，其中此模块可以通过有线或者无线的方式与异物监测模块2连接。当出现FOD时，将会影响航班的正常起降，甚至引发安全事故。此时，急需对异物进行处理，通过后台展示模块5可以快速地将异物信息告知工作人员，达到快速解决安全隐患的目的，降低了异物造成的巨大的直接损失，避免了由异物引起的航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失。
图7为本发明提供的一种基于物联网的机场跑道异物监测系统实施例七的结构示意图，如图7所示，该系统在图6所示系统的基础上，所述基于物联网的机场跑道异物监测系统，还包括：告警模块6，用于在异物监测模块2监测到机场跑道4上有异物时，通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警。此告警模块可以与异物监测模块2一并部署，也可独立部署，部署的位置应充分考虑机场排故人员的位置，部署的位置合适，可以以最快的速度提醒排故人员进行异物处理，从而最大程度地减少异物对航班的影响。
优选地，告警模块6在异物监测模块2监测到所述机场跑道上有异物时，通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警，具体包括：
告警模块6获取所述机场跑道当前的环境参数，所述环境参数包括雨速Vt1、风速Vt2中的任一项或多项；
告警模块6按照如下识别模型(1)识别异物监测模块2的监测结果的准确度：
Figure GDA0003121139790000071
上述模型中，F(t)为异物监测模块2监测到的目标异物为真实异物的概率，当所述目标异物为真实异物的概率F(t)的值大于等于0.5时，告警模块6识别异物监测模块2的监测结果准确，并通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警，反之则不发送告警信息，避免误警和虚警。
其中,设异物监测模块2在当前t时刻监测到的目标异物大小信息为Lt，且监测到t-1时刻到t时刻所述目标异物的速度信息为Vt、加速度信息为at，则模型(1)中，Fs(Lt)表示历史目标异物大小为Lt且为真实异物的概率,Fs(Vt)表示历史目标异物速度为Vt且为真实异物的概率,Fs(at)表示历史目标异物加速度为at且为真实异物的概率；F(Lt)为大小为Lt的所述目标异物为真实异物的概率，F(Vt)为速度为Vt的所述目标异物为真实异物的概率,F(at)为加速度为at的所述目标异物的概率；Kt为环境参数影响因子，F(Vt1)表示在雨速为Vt1的情况下所述目标异物发生概率，F(Vt2)表示在风速为Vt2的情况下所述目标异物发生概率。
本发明提供的基于物联网的机场跑道异物监测系统，通过与机场跑道平行设置的滑轨和设置在滑轨之上并沿滑轨方向巡航扫描的异物检测模块，检测机场跑道上的异物，该系统设置方便、灵活，检测精度高，成本低。随着民用机场数量及客运航班架次的大幅度增加，本系统解决了机场跑道异物给飞机在起飞降落过程中安全带来的巨大威胁，降低了异物造成的巨大的直接损失，避免了由异物引起的航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失。同时，本系统设置了激光指示器，可以指示异物位置，通过激光指示器指示异物位置，精度高，受天气影响小，能够使排障人员迅速找到目标异物。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，包括：与机场跑道平行设置的滑轨，设置在所述滑轨之上的异物监测模块，控制所述异物监测模块沿所述滑轨方向巡航移动的巡航控制模块；
所述异物监测模块在沿所述滑轨方向巡航移动的过程中，监测所述机场跑道上是否有异物；
其中，所述机场跑道异物监测系统还包括：
告警模块，用于在所述异物监测模块监测到所述机场跑道上有异物时，通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警；
其中，所述告警模块在所述异物监测模块监测到所述机场跑道上有异物时，通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警，具体包括：
所述告警模块获取所述机场跑道当前的环境参数，所述环境参数包括雨速Vt1、风速Vt2中的任一项或多项；
所述告警模块按照如下识别模型识别所述异物监测模块的监测结果的准确度：
Figure FDA0003121139780000011
上述模型中，F(t)为所述异物监测模块监测到的目标异物为真实异物的概率，当所述目标异物为真实异物的概率F(t)的值大于等于0.5时，所述告警模块识别所述异物监测模块的监测结果准确，并通过声音及/或光及/或文字的方式发出告警；
其中,所述异物监测模块在当前t时刻监测到的目标异物大小信息为Lt，且监测到t-1时刻到t时刻所述目标异物的速度信息为Vt、加速度信息为at，Fs(Lt) 表示历史目标异物大小为Lt且为真实异物的概率,Fs(Vt)表示历史目标异物速度为Vt且为真实异物的概率,Fs(at)表示历史目标异物加速度为at且为真实异物的概率；F(Lt)为当前目标异物大小为Lt的所述目标异物为真实异物的概率，F(Vt)为当前目标异物速度为Vt的所述目标异物为真实异物的概率,F(at)为当前目标异物加速度为at的所述目标异物的概率；Kt为环境参数影响因子，F(Vt1)表示当前目标异物在雨速为Vt1的情况下所述目标异物发生概率，F(Vt2)表示当前目标异物在风速为Vt2的情况下所述目标异物发生概率。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，所述异物监测模块，包括：
雷达扫描单元，用于通过雷达扫描的方式，探测所述机场跑道上是否有异物，并获取探测到的异物的位置信息。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，所述异物监测模块，还包括：
激光视频单元，用于实时采集所述机场跑道的图像，并在所述雷达扫描单元探测到异物时，根据所述雷达扫描单元获取的异物的位置信息，对所述异物进行摄像。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，所述激光视频单元，还用于在对所述异物进行摄像后，将摄取的包含所述异物的目标图像与预存的所述位置信息对应的背景图像进行对比，确定所述异物形态，并判断所述异物形态是否为预设物体形态。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，所述预设物体包括但不限于：螺帽、螺钉、垫圈、钉子、树叶中的一项或几项。
6.根据权利要求2所述的基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，所述异物监测模块，还包括：
激光指示器，用于根据所述雷达扫描单元获取的异物的位置信息，采用激光束指示相应的位置。
7.根据权利要求3所述的基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，所述异物监测模块，还包括：
激光指示器，用于根据所述雷达扫描单元获取的异物的位置信息，采用激光束指示相应的位置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于物联网的机场跑道异物监测系统，其特征在于，还包括后台展示模块；
所述异物监测模块，还用于在监测到所述机场跑道上有异物时，将监测到的异物信息发送给所述后台展示模块；
所述后台展示模块，用于向用户展示所述异物信息。
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