一种混合体制机场跑道异物探测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于图像识别领域中的物体探测和识别技术领域，涉及用于机场跑道异物的监测系统，具体地涉及混合体制机场跑道异物探测系统。
【背景技术】
[0002]机场跑道异物(F0D)是指在飞行区内，任何可能危及航空器地面运行安全的物体，如石块、金属器件、胶带、塑料制品、报纸、小动物等。机场跑道F0D不仅会诱发飞机起飞和降落阶段的空难和飞行器破损，导致人员伤亡等直接损失；还会造成航班延误、中断起飞、关闭跑道等引发的间接经济损失和负面影响。据统计，间接损失至少为直接损失的4倍。为保证机场跑道飞行器的安全起降，减少损失，机场一般都会由巡查人员定期开展道面异物的人工巡查工作。目前跑道异物防范工作主要依靠巡查人员按规定对道面进行的多次例行检查。因在人工巡查时需关闭跑道，这使得航班通行能力大大降低。在我国民航机场航班起降架次逐年攀升的情况下，通过高度自动化的技术监测手段，以辅助或替代人工巡检的方式，提高机场跑道异物的排查效率。缩短跑道占用时间，对提升机场跑道运行效率具有重要的实际意义。
[0003]1、自动化F0D探测系统现状
[0004]基于机场对F0D自动化探测技术的迫切需求，业界采用不同技术手段监控跑道道面F0D。研制的F0D自动探测系统可实时不间断工作，以辅助或替代人工巡检的非接触式监测方式，提高机场跑道异物的排查效率。缩短跑道占用时间，对提升机场跑道运行效率和安全水平具有实际意义。
[0005]从采用的技术手段和部署方式来看，目前的F0D探测技术可分为塔架式F0D探测系统、边灯式F0D探测系统以及车载式系统三大类。
[0006]1.1塔架式F0D探测系统
[0007]该类系统传感器安装在塔架上面，塔架部署在距跑道中线上百米以外。塔架式系统工作示意如下:
[0008]如图1所示塔架式系统部署示意图，点a代表塔架式F0D监测点。按传感器类型，又可细分为纯光学式和光电混合式两大类。
[0009]1.1.1纯光学式F0D探测系统
[0010]纯光学式F0D探测系统。依靠光学传感器实现对机场跑道区域的远距离监测，通过图像处理技术发现和识别异物。典型的代表为Stratech公式的iFerret系统。其光学监测点外观是Stratech公司纯光学式F0D系统。
[0011]1.1.2光电混合式F0D探测系统
[0012]光电混合式F0D探测系统。依靠毫米波雷达传感器实现对机场跑道区域的远距离监测，发现和识别；通过光学传感器对发现的异物进行确认。典型的代表为Qinetiq公司的Tarsier系统以及Trex公司的Fodfinder XF系列。
[0013]1.2车载式F0D探测系统
[0014]车载式FOD探测系统特点是，传感器安装在可移动的车辆上面，在工作过程中，边移动，边扫描，边检测，边清理。按其采用技术体制，可分为:光电混合式F0D和激光传感器扫描系统。
[0015]1.2.1车载式光电混合F0D探测系统
[0016]车载光电混合式F0D探测系统的典型代表为Trex公司的Fodfinder TM系列Trex公司的Fodfinder TM系统。其采用毫米波雷达传感器和光学传感器，安装于车辆顶部，毫米波雷达用于检测，光学相机用于拍照确认。
[0017]1.2.2车载式激光扫描F0D探测系统
[0018]车载式激光扫描F0D探测系统的典型代表为Pavemetrics公司的LF0D系统。其采用高速摄像机获得车辆经过道面区域的平面画面，然后利用激光探测技术获得道面物体的高度，从而形成被检测道面的三维画面。光学成像装置与激光发射和接收装置安装在车辆后方。系统工作时，高速摄像机拍摄画面，激光束不间断的扫描跑道道面，并接受道面反射的激光，利用信号到达时差。
[0019]1.3边灯式F0D探测系统
[0020]按现有资料边灯式系统亦可分为边灯光电混合式和纯光学式两类系统。
[0021 ] 1.3.1边灯式光电混合F0D探测系统
[0022]其特点是，传感器安装在和跑道边灯一体的底座上面，其通信和供电模块和跑道边灯放置在同一空间(灯桶)内，其如图2边灯式F0D探测单元部署示意图如下:b代表边灯式FOD探测单元，其典型代表是Xsight公司的Fodetect系统。
[0023]1.3.2边灯式纯光学F0D探测系统
[0024]国内公开技术的机场道面异物监测系统并应用于军用机场，虽然目前还未见到实物，但从其专利描述来看，属于边灯式纯光学探测系统，其传动装置上面安装三个定焦检测镜头，每个镜头负责一段检测区域。分别为:短焦段、中焦段和长焦段。同时配有红外辅助照明系统。其覆盖示意如图3所示。
[0025]2、混合体制机场跑道异物探测系统
[0026]根据各类型F0D探测系统的实际应用情况，现有F0D探测系统存在以下问题:
[0027]2.1现有系统存在的问题
[0028](1)三类F0D探测系统各有其优势和劣势:在实际部署过程中，塔架式F0D系统的塔架安装位置受电磁兼容评估以及导航台站保护区的影响，塔架高度受机场飞行区障碍物限制面高程以及鸟网遮挡的影响，使系统性能不能达到最佳；边灯式光电混合探测系统安装位置靠近跑道检测性能良好，但大规模部署成本极高，且传感器节点数量增加后容易导致整体故障率上升；车载式F0D探测系统工作时仍需关闭跑道，并未有效提高航班通行率。
[0029](2)机场跑道不同区域异物的发生概率是不同的，而航班起降的过程中，不同阶段的安全性等级也是不同的。现有F0D探测系统在部署过程中，未针对性考虑机场跑道不同区域的情况，因此系统的整体性能不是最优。
[0030](3)现有F0D探测系统在传感器部署过程中采用单一种类传感器部署方式，比如:Trex、Qinetiq、Stratech公司的纯塔架式F0D探测系统、Xsight纯边灯式F0D探测系统。但上述探测系统在安装部署时，未针对机场跑道的具体探测需求，结合探测系统部署成本，选择性部署传感器，导致探测系统的安装不能做到成本和系统性能之间的平衡。
[0031](4)现有FOD探测系统的设计理念重点关注机场跑道区域异物的检测、发现和清理，属于被动防范的范畴。未充分考虑跑道以外区域(滑行道、停机坪)产生异物对跑道运行安全的影响。但根据统计，机场跑道区域异物来源中，部分来自于停机坪和滑行道。因此，为提高机场跑道区域异物防范水平，需将来自停机坪和滑行道异物影响及时排除。
【发明内容】
[0032]为了解决现有技术的问题，本发明提出了系统架构上结合塔架式和边灯式F0D探测系统优点，在部署过程中考虑机场跑道不同区域异物发生概率和安全等级的混合体制机场跑道异物探测系统，最终实现对机场不同区域的分层监视。
[0033]为达成所述目的，本发明提出一种混合体制机场跑道异物探测系统，该系统包括:塔架式光学探测装置、边灯式