CN115825958A - 飞机降落偏离跑道检测方法、系统和存储介质 - Google Patents
飞机降落偏离跑道检测方法、系统和存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115825958A CN115825958A CN202211155650.4A CN202211155650A CN115825958A CN 115825958 A CN115825958 A CN 115825958A CN 202211155650 A CN202211155650 A CN 202211155650A CN 115825958 A CN115825958 A CN 115825958A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- runway
- signal
- airplane
- directional diagram
- deflection angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了飞机降落偏离跑道检测方法、系统和存储介质，包括接收飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号，根据两个回波信号计算两波束中心轴与等强信号轴的偏角；确定两个回波信号的方向图函数；确定接收差波束与和波束的差和比；根据差和比确定目标回波信号偏角，将目标回波信号偏角与设定阈值比较，最终判定飞机是否偏离跑道。通过对在低能见度环境下飞机降落跑道进行检测，能够对飞机出现偏离跑道的情况及时做出预警，提醒飞行员，有利于飞行员及时做出改变，重新回到正轨，从而避免因为飞机降落偏离跑道而造成飞行事故。系统基于测角雷达，系统可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于测角雷达的飞机降落偏离跑道检测的方法和系统，属于监测预警技术领域。
背景技术
随着国家经济的迅猛提升，我国民航业得到了飞速的发展，飞机航行的安全日益得到人们的广大关注。虽然随着科学技术的提高和管理措施的进一步加强，使得飞机发生事故的概率在近十年来大大降低，但是据科学机构统计的数据表明，飞机在着陆和进跑道时出现事故的概率还是相对较高。经研究分析，飞机在着陆和进近跑道阶段发生事故的原因，大多数是因为飞行员无法完全了解跑道环境而人为操作失误造成的。我国地域广阔，地域复杂，尤其在四川、云贵山区，常年云雾袅绕，能见度低，因此，设计一款可以在低能见度环境下监测飞机降落时偏离跑道并及时发出告警的系统是非常有必要的。
当前，飞机在降落时，飞行员仍需要通过肉眼观察跑道的状况。当机场出现云雾、能见度较低的时候就会给飞行员的判断造成影响，从而容易导致飞行员误断引发事故的概率就会大大上升。
发明内容
本发明的目的在于对低能见度环境下飞机降落提供一种偏离跑道检测的方法和系统，实现对低能见度环境下的监控预警，当飞机降落跑道时如果发生偏离跑道就及时发出预警。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了飞机降落偏离跑道检测方法，包括：
接收飞机降落过程中返回的回波信号，根据回波信号计算其波束中心轴与等强信号轴的偏角；
基于目标回波信号偏角，以及回波信号的波束中心轴与等强信号轴的偏角，确定回波的方向图函数；
根据方向图函数，确定回波的和波束接收方向图函数和差波束接收方向图函数，进而确定接收差波束与和波束的差和比；
根据差和比确定目标回波信号偏角，将目标回波信号偏角与设定阈值比较，最终判定飞机是否偏离跑道。
进一步地，定两个回波信号的方向图函数的表达式如下：
其中，F1(θ)表示第一个回波信号的方向图函数，F2(θ)表示第二个回波信号的方向图函数，θ0为目标回波信号的波束中心轴与等强信号轴的偏角，θ为目标回波信号偏角，d为接收天线阵列中振元的间距，l为中间参数，L为接收天线阵列中振元的数量，λ为发射的电磁波的波长。
再进一步地，和波束接收方向图函数表达式如下：
差波束接收方向图函数为：
再进一步地，接收差波束与和波束的差和比为：
再进一步地，目标回波信号偏角的表达式为：
其中ρ是接收天线阵列方向图在目标回波信号的波束中心轴与等强信号轴的偏角θ0处的归一化斜率系数。
进一步地，所述方法还包括：若判定飞机偏离跑道，则传送告警信号，并告警模块用于根据告警信号发出警报提示；若判定飞机没有偏离跑道，则传送解除告警信号，根据解除告警信号发出停止发出警报提示。
第二方面，本发明提供了飞机降落偏离跑道检测系统，包括：检测模块和主控模块；
检测模块，用于采集飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号；还用于根据发射的电磁波的波长反射回波；
所述主控模块，用于接收飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号，根据两个回波信号计算两波束中心轴与等强信号轴的偏角；
基于目标回波信号偏角，以及两波束中心轴与等强信号轴的偏角，确定两个回波信号的方向图函数；
根据方向图函数，确定两个回波信号的和波束接收方向图函数和差波束接收方向图函数，进而确定接收差波束与和波束的差和比；
根据差和比确定目标回波信号偏角，将目标回波信号偏角与设定阈值比较，最终判定飞机是否偏离跑道。
进一步地，所述系统还包括告警模块和解除告警模块，所述主控模块判定飞机偏离跑道，则传送告警信号至告警模块，告警模块用于根据告警信号发出警报提示；所述主控模块判定飞机没有偏离跑道，则传送解除告警信号至解除告警模块，解除告警模块用于根据解除告警信号发出停止发出警报提示。
进一步地，所述系统还包括：二维成像模块，用于对飞机和跑道的位置情况进行二维成像，以使得飞行员可以在低能见度情况下根据二维成像来断定飞机和跑道的相对位置情况。
本发明还提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面任意一种可能的实施方式所述方法的步骤。
本发明所达到的有益效果：
本发明通过对在低能见度环境下飞机降落跑道进行检测，能够对飞机出现偏离跑道的情况及时做出预警，提醒飞行员，有利于飞行员及时做出改变，重新回到正轨，从而避免因为飞机降落偏离跑道而造成飞行事故。系统基于测角雷达，系统可靠性高。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的基于测角雷达的飞机降落偏离跑道检测方法流程示意图；
图2为本发明实施例中设置角反射器示意图；
图3为本发明实施例一提供的基于测角雷达的飞机降落偏离跑道检测方法计算参数示意图；
图4为本发明实施例二提供的基于测角雷达的飞机降落偏离跑道检测系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：飞机降落偏离跑道检测方法，如图1、图2和图3所示，包括：
飞机降落过程中采集角反射器跑道两侧返回的两个目标回波信号的角度信息，其中θ0为两波束中心轴与等强信号轴的偏角。由于平面两波束相互部分交叠，因此其等强信号轴的方向是已知量。
假设θ为目标回波信号偏角，则两个回波的方向图函数分别为：
其中，F1(θ)表示第一个回波信号的方向图函数，l为加和公式的参数，L为雷达天线阵列中振元的数量，d为振元的间距(接收回波的雷达天线阵列中所有振元均匀排布)，λ为发射的电磁波的波长，F2(θ)表示第二个回波信号的方向图函数。
对两回波信号做和差可以计算得到其和波束接收方向图函数u∑(θ)与差波束接收方向图函数uΔ(θ)。
和波束接收方向图函数为：
差波束接收方向图函数为：
接收差波束与和波束的差和比为：
假设
则
sinθ在θ0处进行泰勒级数展开并忽略高阶量，则：
sinθ≈sinθ0+cosθ0(θ-θ0)；
由此可得：
其中ρ是天线方向图在θ0处的归一化斜率系数。
可计算得到目标回波信号偏角为：
如果目标回波信号偏角θ大于阈值θm，则判定飞机偏离跑道，否则不判定飞机偏离跑道。这里的阈值和跑道宽度、飞机高度、飞行速度等因素有关。
具体实施中，在飞机上部署测角雷达，用于采集飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号；同时在跑道两侧部署角反射器，角反射器位置大概分2米间隔放置(如图2所示)。
实施例二：与实施例一提供的飞机降落偏离跑道检测方法相对应地，本实施例提供了飞机降落偏离跑道检测系统，如图4所示，包括：检测模块和主控模块；
检测模块，用于采集飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号；还用于根据发射的电磁波的波长反射回波；
所述主控模块，用于接收飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号，根据两个回波信号计算两波束中心轴与等强信号轴的偏角；
基于目标回波信号偏角，以及两波束中心轴与等强信号轴的偏角，确定两个回波信号的方向图函数；
根据方向图函数，确定两个回波信号的和波束接收方向图函数和差波束接收方向图函数，进而确定接收差波束与和波束的差和比；
根据差和比确定目标回波信号偏角，将目标回波信号偏角与设定阈值比较，最终判定飞机是否偏离跑道。
所述系统还包括告警模块和解除告警模块，所述主控模块判定飞机偏离跑道，则传送告警信号至告警模块，告警模块用于根据告警信号发出警报提示；所述主控模块判定飞机没有偏离跑道，则传送解除告警信号至解除告警模块，解除告警模块用于根据解除告警信号发出停止发出警报提示。
所述系统还包括：二维成像模块，用于对飞机和跑道的位置情况进行二维成像，以使得飞行员可以在低能见度情况下根据二维成像来断定飞机和跑道的相对位置情况。在飞机降落过程中，主控模块实时将位置信息发送给二维成像模块进行二维成像。
本实施例中，具体利用警报器发出报警提示，警报器收到告警模块的信号则发出警报提示，收到解除模块的信号则停止发出告警提示。
实施例三：本发明实施例提供了一种基于测角雷达的飞机降落偏离跑道检测装置，包括处理器及存储介质；所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行实施例二中任一项所述方法的步骤。
实施例四：本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现实施例二中任一项所述方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.飞机降落偏离跑道检测方法，其特征在于，包括：
接收飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号，根据两个回波信号计算两波束中心轴与等强信号轴的偏角；
基于目标回波信号偏角，以及两波束中心轴与等强信号轴的偏角，确定两个回波信号的方向图函数；
根据方向图函数，确定两个回波信号的和波束接收方向图函数和差波束接收方向图函数，进而确定接收差波束与和波束的差和比；
根据差和比确定目标回波信号偏角，将目标回波信号偏角与设定阈值比较，最终判定飞机是否偏离跑道。
2.根据权利要求1所述的飞机降落偏离跑道检测方法，其特征在于，定两个回波信号的方向图函数的表达式如下：
其中，F1(θ)表示第一个回波信号的方向图函数，F2(θ)表示第二个回波信号的方向图函数，θ0为目标回波信号的波束中心轴与等强信号轴的偏角，θ为目标回波信号偏角，d为接收天线阵列中振元的间距，l为中间参数，L为接收天线阵列中振元的数量，λ为发射的电磁波的波长。
3.根据权利要求2所述的飞机降落偏离跑道检测方法，其特征在于，和波束接收方向图函数表达式如下：
差波束接收方向图函数为：
4.根据权利要求3所述的飞机降落偏离跑道检测方法，其特征在于，
接收差波束与和波束的差和比为：
5.根据权利要求4所述的飞机降落偏离跑道检测方法，其特征在于，目标回波信号偏角的表达式为：
其中ρ是接收天线阵列方向图在目标回波信号的波束中心轴与等强信号轴的偏角θ0处的归一化斜率系数。
6.根据权利要求1所述的飞机降落偏离跑道检测方法，其特征在于，所述方法还包括：若判定飞机偏离跑道，则传送告警信号，并告警模块用于根据告警信号发出警报提示；若判定飞机没有偏离跑道，则传送解除告警信号，根据解除告警信号发出停止发出警报提示。
7.飞机降落偏离跑道检测系统，其特征在于，包括：检测模块和主控模块；
检测模块，用于采集飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号；还用于根据发射的电磁波的波长反射回波；
所述主控模块，用于接收飞机降落过程中跑道两侧返回的回波信号，根据两个回波信号计算两波束中心轴与等强信号轴的偏角；
基于目标回波信号偏角，以及两波束中心轴与等强信号轴的偏角，确定两个回波信号的方向图函数；
根据方向图函数，确定两个回波信号的和波束接收方向图函数和差波束接收方向图函数，进而确定接收差波束与和波束的差和比；
根据差和比确定目标回波信号偏角，将目标回波信号偏角与设定阈值比较，最终判定飞机是否偏离跑道。
8.根据权利要求7所述的飞机降落偏离跑道检测系统，其特征在于，所述系统还包括告警模块和解除告警模块，所述主控模块判定飞机偏离跑道，则传送告警信号至告警模块，告警模块用于根据告警信号发出警报提示；所述主控模块判定飞机没有偏离跑道，则传送解除告警信号至解除告警模块，解除告警模块用于根据解除告警信号发出停止发出警报提示。
9.根据权利要求7所述的飞机降落偏离跑道检测系统，其特征在于，所述系统还包括：二维成像模块，用于对飞机和跑道的位置情况进行二维成像，以使得飞行员可以在低能见度情况下根据二维成像来断定飞机和跑道的相对位置情况。
10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～6任一项所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211155650.4A CN115825958A (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 飞机降落偏离跑道检测方法、系统和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211155650.4A CN115825958A (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 飞机降落偏离跑道检测方法、系统和存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115825958A true CN115825958A (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=85523815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211155650.4A Withdrawn CN115825958A (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 飞机降落偏离跑道检测方法、系统和存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115825958A (zh) |
-
2022
- 2022-09-22 CN CN202211155650.4A patent/CN115825958A/zh not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2581455C1 (ru) | Способ предупреждения столкновения с воздушным судном и беспилотный аппарат, оснащённый системой для осуществления этого способа | |
| US8576112B2 (en) | Broadband multifunction airborne radar device with a wide angular coverage for detection and tracking, notably for a sense-and-avoid function | |
| EP2235711B1 (en) | Multi-sensor system and method for collision avoidance | |
| US4403220A (en) | Radar system for collision avoidance | |
| US7903023B2 (en) | Obstacle detection system notably for an anticollision system | |
| US6809679B2 (en) | Surveillance system and method for aircraft approach and landing | |
| KR20150118544A (ko) | 공중 위치 설정 시스템 및 방법 | |
| EP1147504A1 (en) | Airborne alerting system | |
| WO2009025908A2 (en) | Methods and apparatus for using interferometry to prevent spoofing of ads-b targets | |
| US11428815B2 (en) | Non-line-of-sight correction for target detection and identification in point clouds | |
| CN109367529B (zh) | 毫米波雷达组合安装结构及虚拟隧道构建与障碍判断方法 | |
| CA1333933C (en) | Collision avoidance system | |
| JP4694420B2 (ja) | 空港面監視装置 | |
| CN107783128B (zh) | 基于毫米波雷达的固定翼无人机多目标防撞系统 | |
| CA3098163A1 (en) | Method and apparatus for ensuring aviation safety in the presence of ownship aircrafts | |
| Cornic et al. | Sense and avoid radar using data fusion with other sensors | |
| US9818305B2 (en) | Method and apparatus for monitoring compliance with a non-transgression zone between aircraft approach corridors | |
| CN112083420B (zh) | 一种无人机防撞方法、装置及无人机 | |
| CN115825958A (zh) | 飞机降落偏离跑道检测方法、系统和存储介质 | |
| JPH11345400A (ja) | 着陸誘導システム | |
| CN112799067A (zh) | 装船机溜筒防撞预警方法、装置、系统和预警设备 | |
| CA3033799A1 (en) | Method and system for tracking objects using passive secondary surveillance radar | |
| JP2005233763A (ja) | 飛行体検出装置 | |
| CN115236663A (zh) | 一种低能见度环境下飞机降落偏离跑道检测系统及方法 | |
| CN116008994A (zh) | 基于新型测角方法的飞机降落偏离跑道检测方法、系统、装置及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230321 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |