本实用新型涉及跑道入侵检测和跑道异物探测技术领域，具体涉及一种跑道安全告警系统。
背景技术：
保障跑道安全是航空安全领域的一个世界性技术难题，跑道入侵和跑道异物是威胁跑道安全的两大主要因素。
目前，预防跑道入侵的主流技术包括广播式自相关监视技术和多点定位技术，预防跑道异物的主流技术是跑道异物检测技术。广播式自相关监视技术和多点定位技术均为对飞机目标的实时监视技术，通过对机场场面运行车辆的加改装，实现对活动车辆的目标监视和跟踪。广播式自相关监视技术是无线电技术在航空监视上的新应用，即利用空对地、空对空数据通信完成信息传递的一种新技术。广播式自相关监视将卫星导航、通信技术、机载设备以及地面设备等先进技术相结合，准确的对空中和地面的飞机进行实时定位跟踪。多点定位技术是近年来出现的场面监视技术，它采用分布式地面接收站高精度定位和跟踪动态目标，使用现有的机载应答机发射的1090MHz应答信号实现对飞机的定位。跑道异物检测技术是专门针对跑道异物进行实时感知与检测的技术，通过光学成像或毫米波雷达技术代替传统的跑道人工巡视，以便于高效安全地检测跑道异物。
但是，广播式自相关监视技术、多点定位技术和跑道异物探测技术都是将飞机和车辆的实时位置信息或跑道异物信息直接发送给塔台管制员，飞行员和车辆驾驶员缺乏对跑道交通态势以及跑道异物情况的实时感知，鲜有设备直接为飞行员和车辆驾驶员提供跑道上的交通态势感知或异物信息。当管制员收到飞机或车辆的实时位置信息或跑道异物信息时，首先通过管制程序或人为经验判断跑道的安全状态，然后向飞行员和车辆驾驶员发送管制指令，从而控制机场场面的交通态势。当管制员由于疲劳等人为因素判断错误而发出错误指令时，飞行员和车辆驾驶员就可能在跑道不安全的情况下使用跑道，造成潜在危险。
同时，现有的跑道状态灯系统已经可以利用场面监视设备驱动灯光系统，向飞行员和车辆驾驶员提供视觉提示信息，以便于飞行员和车辆驾驶员明确是否可以进入、穿越跑道或从跑道起飞、降落。但是，跑道状态灯系统采用的场面监视设备只有广播式自相关监视系统、多点定位系统和场面雷达等对飞机或车辆位置信息的监视设备，缺乏对跑道异物信息的检测手段。
如何采用硬件系统将跑道异物的实时信息准确、快捷且直观呈现给飞行员和车辆驾驶员，增强飞行员和车辆驾驶员对机场跑道实时交通态势和跑道异物的情景感知，并降低塔台管制员由于疲劳等因素错判跑道占用情况和跑道异物信息而发出错误指令的概率，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种跑道安全告警系统，能够采用硬件系统将已有的跑道状态灯系统和跑道异物探测系统进行创新性地结合，利用机场场面监视系统组成的场面监视传感器网络驱动灯光子系统直接向飞行员和车辆驾驶员告警，而不通过塔台管制员发送管制指令给飞行员和车辆驾驶员，降低了塔台管制员由于疲劳等因素错判跑道占用情况和跑道异物信息而发出错误指令的概率，提高了跑道运行的安全与效率。
本实用新型提供一种跑道安全告警系统，该系统包括依次连接的场面监视传感器网络、数据融合子系统、跑道状态灯控制子系统和灯光子系统，场面监视传感器网络包括多点定位子系统、广播式自相关监视子系统和跑道异物探测子系统，且多点定位子系统、广播式自相关监视子系统和跑道异物探测子系统均分别与数据融合子系统相连接，多点定位子系统用于实时采集场面上的飞机位置信息和车辆位置信息，并发送至数据融合子系统，广播式自相关监视子系统用于实时采集场面上的飞机位置信息，并发送至数据融合子系统，跑道异物探测子系统用于实时采集跑道上的异物位置信息和异物类型信息，并发送至数据融合子系统，数据融合子系统用于将飞机位置信息、车辆位置信息、跑道的异物位置信息和异物类型信息进行融合，形成融合数据，并发送至跑道状态灯控制子系统，跑道状态灯控制子系统用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面上的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制灯光子系统的启动与关闭。
进一步地，灯光子系统包括跑道入口灯，跑道入口灯与跑道状态灯控制子系统连接，跑道状态灯控制子系统用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面上的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制跑道入口灯的启动与关闭。
进一步地，灯光子系统包括跑道交叉道口灯，跑道交叉道口灯与跑道状态灯控制子系统连接，跑道状态灯控制子系统用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面上的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制跑道交叉道口灯的启动与关闭。
进一步地，灯光子系统包括起飞等待灯，起飞等待灯与跑道状态灯控制子系统连接，跑道状态灯控制子系统用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面上的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制起飞等待灯的启动与关闭。
基于上述任意跑道安全告警系统实施例，进一步地，灯光子系统包括最后进近跑道灯，最后进近跑道灯与跑道状态灯控制子系统连接，跑道状态灯控制子系统用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面上的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制最后进近跑道灯的启动与关闭。
由上述技术方案可知，本实用新型提供的跑道安全告警系统，通过多点定位子系统、广播式自相关监视子系统和跑道异物探测子系统实时采集机场活动区的交通数据和跑道异物数据，获取飞机的位置信息、车辆位置信息、跑道异物的位置信息和类型信息，并实时传送至数据融合子系统。数据融合子系统将不同类型的信息进行融合，形成融合数据，以保证数据的完整性、可靠性和精确性。跑道状态灯控制子系统根据融合数据获取飞机、车辆、跑道异物的精确位置，设计灯光控制逻辑，根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制灯光子系统的启动与关闭，以便快速、直观地向飞行员和车辆驾驶员提示跑道的占用状况和异物信息，告知飞行员或车辆驾驶员是否可以在跑道上进入、穿越、起飞、降落，增强飞行员或车辆驾驶员对机场跑道实时交通态势和异物信息的情景感知，降低塔台管制员由于疲劳等因素错判跑道占用情况和跑道异物信息而发出错误指令的概率，从而提高跑道运行的安全与效率。
因此，本实用新型跑道安全告警系统能够采用硬件系统将已有的跑道状态灯系统和跑道异物探测子系统进行创新性地结合，利用机场场面监视系统组成的场面监视传感器网络驱动灯光子系统，直接向飞行员和车辆驾驶员告警，而不通过塔台管制员发送管制指令给飞行员和车辆驾驶员，以提高跑道运行的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本实用新型所提供的一种跑道安全告警系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
本实用新型涉及机场场面监视、航空数据链、微电子计算机技术、机场场面灯光系统，尤其是跑道入侵检测和跑道异物探测技术领域。本实用新型实施例所提供的一种跑道安全告警系统，结合图1，该系统包括依次连接的场面监视传感器网络1、数据融合子系统2、跑道状态灯控制子系统3和灯光子系统4，场面监视传感器网络1包括多点定位子系统11、广播式自相关监视子系统12和跑道异物探测子系统13，且多点定位子系统11、广播式自相关监视子系统12和跑道异物探测子系统13均分别与数据融合子系统2相连接，多点定位子系统11用于实时采集场面上的飞机位置信息和车辆位置信息，并发送至数据融合子系统2，广播式自相关监视子系统12用于实时采集场面上的飞机位置信息，并发送至数据融合子系统2，跑道异物探测子系统13用于实时采集跑道上的异物位置信息和异物类型信息，并发送至数据融合子系统2，数据融合子系统2用于将飞机位置信息、车辆位置信息、跑道的异物位置信息和异物类型信息进行融合，形成融合数据，并发送至跑道状态灯控制子系统3，跑道状态灯控制子系统3用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面上的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制灯光子系统4的启动与关闭。
其中，多点定位子系统11、广播式自相关监视子系统12和跑道异物探测子系统13均可通过现有技术实现。
其中，数据融合子系统2将不同类型的信息进行融合，以保证数据的完整性、可靠性和精确性，可通过现有硬件技术实现，但数据融合子系统2内具体运行的处理算法与现有技术不同，而本实用新型跑道安全告警系统的改进点在于将数据融合子系统2与跑道异物探测子系统13连接，进行创新性的组合，以将飞机位置信息、车辆位置信息、跑道异物的位置信息和类型信息进行融合，形成融合数据。
其中，跑道状态灯控制子系统3用于根据融合数据和监视场面位置信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面上的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，并设计灯光控制逻辑，根据灯光控制逻辑设计控制命令，根据对应的控制命令控制灯光子系统4的启动与关闭，可通过现有硬件技术实现，但跑道状态灯控制子系统3内具体运行的处理算法与现有技术不同。
由上述技术方案可知，本实施例提供的跑道安全告警系统，通过多点定位子系统11、广播式自相关监视子系统12和跑道异物探测子系统13实时采集机场活动区的交通数据和跑道异物数据，获取飞机的位置信息、车辆位置信息、跑道异物的位置信息和类型信息，并实时传送至数据融合子系统2。数据融合子系统2将不同类型的信息进行融合，形成融合数据，以保证数据的完整性、可靠性和精确性。跑道状态灯控制子系统3根据融合数据获取飞机、车辆、跑道异物的精确位置，设计灯光控制逻辑，根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制灯光子系统4的启动与关闭，以便快速、直观地向飞行员和车辆驾驶员提示跑道的占用状况和异物信息，告知飞行员或车辆驾驶员是否可以在跑道上进入、穿越、起飞、降落，增强飞行员或车辆驾驶员对机场跑道实时交通态势和异物信息的情景感知，降低塔台管制员由于疲劳等因素错判跑道占用情况和跑道异物信息而发出错误指令的概率，从而提高跑道运行的安全与效率。
因此，本实施例跑道安全告警系统能够采用硬件系统将已有的跑道状态灯系统和跑道异物探测子系统13进行创新性地结合，利用机场场面监视系统组成的场面监视传感器网络1驱动灯光子系统4，直接向飞行员和车辆驾驶员告警，而不通过塔台管制员发送管制指令给飞行员和车辆驾驶员，以提高跑道运行的安全性。
具体地，结合图1，本实施例跑道安全告警系统的灯光子系统4包括4种灯具，如跑道入口灯41、跑道交叉道口灯42、起飞等待灯43、最后进近跑道灯44。
针对跑道入口灯，灯光子系统4包括跑道入口灯41，跑道入口灯41与跑道状态灯控制子系统3连接，跑道状态灯控制子系统3用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制跑道入口灯41的启动与关闭，可以通过现有硬件技术实现，但跑道状态灯控制子系统3内具体运行的处理算法与现有技术不同。控制逻辑如下：对于即将起飞的飞机，当跑道上已有另一架飞机或车辆在运行，或当跑道上有异物出现时，跑道入口灯41启动，显示为红色，否则关闭熄灭。对于即将降落的飞机，当跑道上已有处于最后进近的飞机，或当跑道上有异物出现时，跑道入口灯41启动，显示为红色，否则关闭熄灭。
针对跑道交叉道口灯，灯光子系统4包括跑道交叉道口灯42，跑道交叉道口灯42与跑道状态灯控制子系统3连接，跑道状态灯控制子系统3用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制跑道交叉道口灯42的启动与关闭，可以通过现有硬件技术实现，但跑道状态灯控制子系统3内具体运行的处理算法与现有技术不同。控制逻辑如下：对于即将起飞的飞机，当跑道交叉道口有飞机、车辆通行，或当跑道上有异物出现时，跑道交叉道口灯42启动，显示为红色，否则关闭熄灭。对于即将降落或已经降落但未脱离跑道的飞机，当跑道交叉道口有飞机、车辆通行，并且在1分钟内会在交叉道口相遇，或当跑道上有异物出现时，跑道交叉道口灯42启动，显示为红色，否则关闭熄灭。
针对起飞等待灯，灯光子系统4包括起飞等待灯43，起飞等待灯43与跑道状态灯控制子系统3连接，跑道状态灯控制子系统3用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，发控制起飞等待灯43的启动与关闭，可以通过现有硬件技术实现，但跑道状态灯控制子系统3内具体运行的处理算法与现有技术不同。控制逻辑如下：对于即将起飞的飞机，当有另一架飞机或车辆正在跑道运行或即将进入跑道，或当跑道上有异物出现时，起飞等待灯43启动，显示为红色，否则关闭熄灭。
针对最后进近跑道灯，灯光子系统4包括最后进近跑道灯44，最后进近跑道灯44与跑道状态灯控制子系统3连接，跑道状态灯控制子系统3用于根据融合数据和监视场面的地理数据信息，计算飞机、车辆、跑道异物在场面的实时位置信息，判断跑道的占用状态和异物信息状态，设计灯光控制逻辑，并根据灯光控制逻辑设计控制命令，控制最后进近跑道灯44的启动与关闭，可以通过现有硬件技术实现，但跑道状态灯控制子系统3内具体运行的处理算法与现有技术不同。控制逻辑如下：对于即将降落的飞机，当有另一架飞机或车辆正在跑道运行，或当跑道上有异物出现时，最后进近跑道灯44启动，显示为红色，否则关闭熄灭。
当飞行员和车辆驾驶员看见灯具显示为红色时，即可判定跑道暂时被占用，或有跑道异物存在，此时不能从该跑道进入、穿越，或在该跑道起飞或降落。灯光告警信息是一种全自动、全天候的直观视觉信息，它自动且独立运行于塔台管制员，直接为飞行员和车辆驾驶员提示跑道的占用状态。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。