专利名称：机场跑道异物检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术应用领域，具体涉及一种机场跑道异物(FOD)的检测装置。
背景技术：
随着我国航空事业的迅猛发展，国内的机场吞吐量的剧增，空中运输 、飞机的起降更加频繁。对机场跑道异物的实时监测和迅速处理对提升机场跑道的安全性，增强飞机起降的可靠性，保障飞机及旅客的安全，提高机场跑道及停机位的吞吐能力等方面具有重要意义。威胁机场跑道安全的主要因素之一是跑道异物，国际通称F0D(Foreign ObjectDebris或Foreign Object Damage),指的是出现在机场跑道上不该出现的任意物体。跑道异物可能给机场或航空造成重大伤害并破坏设备，如割破轮胎，被吸入引擎，卡在机械部件间等，高速运动的跑道异物还可能对机场人员造成伤害。据保守估计，每年全球因机场跑道异物造成的损失至少在3040亿美元。异物不仅会造成巨大的直接损失，还会造成航班延误、起飞中断、跑道关闭等间接损失，间接损失至少为直接损失的4倍。针对机场跑道异物严重威胁航空器飞行安全的情况，开展了机场跑道异物自动监测系统的研制是非常必要的。现有的跑道异物监测系统采用的是70GHZ以上的雷达检测异物，然后根据雷达返回的信息控制视频设备去跟踪观察。或是采用星光级的摄相设备对跑道进行检测。但在实际系统中，跑道距离比较长；并且根据机场的安全和成本考虑，不能高密度的在跑道两侧安置雷达及摄像装置。采用顶级设备付出的是高昂的成本，并且仍会因为设备特征的限制而带来隐患；例如每台雷达和摄像装置需要扫描的区域比较大，同时考虑天气及昼夜的变化对视频的观测都有一定的影响，这样就对雷达和摄像装置提出了一个较高的要求。同时受雷达技术及其特征的限制，雷达对金属物体比较敏感，但对非金属物体可能就会产生较高的误报和漏报率，这样对跑道的安全仍会带来隐患。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种雷达、摄像交互检测的跑道异物检测装置，采用该装置进行检测可以降低机场跑道上异物检测的漏报率，并可以提高系统工作效率。其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。一种机场跑道异物检测装置，包括检测雷达以及连接所述检测雷达并进行信息处理的工作站，其特点为，所述检测雷达包括处于机场跑道同一侧的第一雷达和第二雷达，所述第一雷达和第二雷达分别安放于第一塔台和第二塔台上，所述第一塔台和第二塔台上还分别设置有与所述第一雷达和第二雷达所扫描跑道区域相对应的第一摄像设备和第二摄像设备；所述第一摄像设备和第二摄像设备与所述工作站相连接，所述第一摄像设备和第二摄像设备共同形成沿整个跑道逐帧上下扫描的逐帧扫描设备。作为本技术方案的进一步改进，所述雷达为FMCW雷达。作为本技术方案的更进一步改进，所述雷达的工作频率为35GHz。作为本技术方案的又进一步改进，所述雷达的作用距离为I. 05km，定位精度为3m ο也作为本技术方案的进一步改进，所述第一摄像设备和第二摄像设备的图像解析度或图像分辨率不小于200万像素。
还作为本技术方案的进一步改进，所述第一摄像设备和第二摄像设备分别包括一个可调焦距范围为50 2000mm、最小视场角不大于17'的成像镜头。此外，该装置还可以包括一夜间光线补偿设备，所述夜间光线补偿设备为波长大于830nm的不可见光红外灯。又作为本技术方案的进一步改进，所述第一摄像设备和第二摄像设备分别连接一伺服控制平台，所述伺服控制平台的最大角速度为45° /s,方位定位精度为I'。同样，所述第一雷达和第二雷达所扫描跑道区域相叠加后至少包括所述整个跑道。也进一步，所述雷达的扫描宽度不小于所述跑道的宽度。采用上述技术方案的雷达、摄像交互检测系统进行机场跑道异物检测，其充分利用了雷达和摄相设备的检测特性，降低了雷达和摄相设备的标准，并可以提高系统的检测效率和降低漏报率，此外还降低整套设备的成本。该技术方案可以大大提高系统的检测效率和降低漏报率。
以下结合附图
对本实用新型的具体实施方式
作一详细说明。图I为本检测装置的现场安装及结构示意图；图2为本检测装置的工作流程图。图中标号说明110、120——雷达扫描区域210、220——塔台 300——摄像扫描区域400-跑道
具体实施方式
如图I所示本机场跑道异物检测装置的现场安装及结构示意图，在该系统中使用了两台雷达和两台摄相设备，每台设备能扫描跑道约2000米的路段。单一的雷达和摄像设备位于同一塔台上，两台雷达在跑道的同侧安装。如图所示，塔台210和220设于跑道400的同一侧，在塔台210上设有一个雷达和一个摄像设备，塔台210上的雷达具有扇形的雷达扫描区域110 ;在塔台220上设有一个雷达和一个摄像设备，塔台220上的雷达具有扇形的雷达扫描区域120 ;雷达扫描区域110和120部分重叠，两个区域叠加后完全覆盖整个跑道400的区域。每一个雷达的扫描宽度能覆盖整个跑道的宽度，在扫描的时候对俯仰角做相应的算法修正使雷达能覆盖整条跑道宽度扫描；摄像设备扫描时将跑道按长度方向分为若干帧，采用上下来回逐帧扫描的方式完成对整个跑道的检测，图中的扫描区域300即示意了其中的一帧扫描区域；采用雷达和摄像相对独立检测的扫描方式可以提高检测的效率及降低误报率。其中，雷达体制为FMCW，工作频率为35GHz，作用距离为I. 05km,定位精度为3m。整条跑道上放置两台即可。同样，每一个摄像设备的图像解析度或图像分辨率为200万像素以上，包括一个成像镜头(可调焦距范围50 2000mm、最小视场角不大于17')以及一个夜间光线补偿设备(红外激光补偿，使用波长> 830nm的不可见光红外灯，可以有效避免光污染)，还包括一个伺服平台(伺服平台最大角速度45° /S、伺服平台方位定位精度广)。跑道上放置两套摄像设备，两套摄像设备分别与两个雷达相对应，扫描一定区间的跑道范围。由于雷达检测对被检测物的材质及形状比较敏感，对非金属物体可能会产生较 高的误报和漏报率；而视频检测识别对色彩对比度及有效像素点的提取依赖比较大，因此本实用新型提供的交互配合的检测装置可以在雷达与摄像设备的配合下对跑道异物完成检测。 实际使用中，雷达和摄像设备同时扫描检测异物。如果雷达发现异物，摄像设备停止检测并保存当前的位置信息，随后根据雷达传回的位置信息去观察异物，并传回异物的图像信息。这一过程完成后，摄相设备返回到保存的位置点继续扫描。雷达设备和摄相设备通过光纤以太网络与控制台进行通讯。机场跑道异物(FOD)监测雷达通过发射电磁波进行接收检测并准确定位目标位置，通过以太网把数据和目标位置参数传输给控制台进行系统综合，视频系统根据目标位置信息进行目标的跟踪和识别。摄像系统通过光纤以太网接收来自控制端的控制信息，自动调节摄像头角度、焦距、光圈，拍摄跑道异物的图像；在摄像系统没有接受到雷达的异物(FOD)信息时，会按照自己的设定轨迹对跑道进行扫描，如果检测到异物会产生一个报警，并将当前的异物图片信息发送至工作站。如果设备接收到雷达传入的位置信息，会首先保存摄像设备的当前的位置信息，随后跟踪到雷达给出的异物位置，捕捉画面并通过光纤传回当前的图像信息，这一过程完成后，摄像设备返回到保存点的位置继续对跑道进行扫描。即如图2所示，整个装置的系统启动后，摄像系统首先进行逐帧上下扫描，当摄像设备检测到异物后，摄像设备向工作站传回异物图象信息；如果摄像设备没有检测到异物，雷达将开始扫描，当雷达检测到异物后，摄像设备相应地停止扫描，并存储当前信息同时跟踪异物；根据雷达或摄像设备所检测到的异物信息是否传回工作站来决定返回摄像设备扫描点继续扫描，或者在传回信息超出时间后报警。本实用新型提供的机场跑道异物检测装置同时具备雷达和摄相设备两种检测方式；其中，雷达可以采用回波处理的方式对跑道检测，而摄像设备可以采用图象处理的方式对跑道检测；雷达和摄像设备独立对跑道进行扫描检测，独立向主控台发送检测信息；摄像设备接收到雷达传入的FOD位置信息，会首先保存摄像设备的当前扫描的位置信息，跟踪过程完成后摄像设备返回到保存点的位置继续对跑道进行扫描。
权利要求1.一种机场跑道异物检测装置，包括检测雷达以及连接所述检测雷达并进行信息处理的工作站，其特征在于，所述检测雷达包括处于机场跑道同一侧的第一雷达和第二雷达，所述第一雷达和第二雷达分别安放于第一塔台和第二塔台上，所述第一塔台和第二塔台上还分别设置有与所述第一雷达和第二雷达所扫描跑道区域相对应的第一摄像设备和第二摄像设备；所述第一摄像设备和第二摄像设备与所述工作站相连接，所述第一摄像设备和第二摄像设备共同形成沿整个跑道逐帧上下扫描的逐帧扫描设备。
2.根据权利要求I所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述雷达为FMCW雷达。
3.根据权利要求2所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述雷达的工作频率为 35GHz。
4.根据权利要求3所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述雷达的作用距离为I. 05km,定位精度为3m。
5.根据权利要求I所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述第一摄像设备和第二摄像设备的图像解析度或图像分辨率不小于200万像素。
6.根据权利要求I或5所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述第一摄像设备和第二摄像设备分别包括一个可调焦距范围为50 2000mm、最小视场角不大于17'的成像镜头。
7.根据权利要求I所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，该装置还包括一夜间光线补偿设备，所述夜间光线补偿设备为波长大于830nm的不可见光红外灯。
8.根据权利要求I所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述第一摄像设备和第二摄像设备分别连接一伺服控制平台，所述伺服控制平台的最大角速度为45° /s，方位定位精度为I'。
9.根据权利要求I所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述第一雷达和第二雷达所扫描跑道区域相叠加后至少包括所述整个跑道。
10.根据权利要求I所述的机场跑道异物检测装置，其特征在于，所述雷达的扫描宽度不小于所述跑道的宽度。
专利摘要本实用新型涉及一种机场跑道异物检测装置，包括检测雷达以及连接所述检测雷达并进行信息处理的工作站，检测雷达包括处于机场跑道同一侧的第一和第二雷达，第一和第二雷达分别安放于第一和第二塔台上，第一和第二塔台上还分别设置有与第一和第二雷达所扫描跑道区域相对应的第一和第二摄像设备；第一和第二摄像设备与工作站相连接，第一和第二摄像设备共同形成沿整个跑道逐帧上下扫描的逐帧扫描设备。该雷达、摄像交互检测系统充分利用了雷达和摄相设备的检测特性，降低了雷达和摄相设备的标准，并提高系统的检测效率和降低漏报率，还降低了整套设备的成本。大大提高系统的检测效率和降低漏报率。
文档编号G01V11/00GK202583489SQ20122016997
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者罗雪平, 黄建民, 孙灿飞, 刘佳伟, 孙源, 刘涛, 胡秀娟, 赵英梅 申请人:中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所