机场跑道异物检测系统及检测方法技术方案

一种机场跑道异物检测系统及检测方法。系统由等间距对称安装在机场跑道两侧道肩处且面向机场跑道的多个图像数据采集单元构成；每个图像数据采集单元包括支架、水平转动机构、俯仰角调整机构、安装架、感光器、多个数字摄像机、多个散射LED灯；本发明专利技术提供的机场跑道异物检测系统及检测方法可以快速准确检测并报告机场跑道区域的异物位置，因此能够保障机场跑道的安全，具有结构设计合理、操作方便且功能齐全等优点。

Airport runway foreign body detection system and detection method

An airport runway foreign body detection system and detection method. The system by which are arranged in the distance symmetrically on both sides of the airport runway and runway shoulder runway for a plurality of image data acquisition unit; each image data acquisition unit comprises a bracket, a horizontal rotating mechanism, pitching angle adjusting mechanism, a mounting frame, a plurality of photoreceptor, digital camera, multiple scattering of LED lamp is provided; the airport runway detection system and method can quickly and accurately detect and report the position of foreign body runway area, so as to guarantee the safety of the airport runway, has the advantages of reasonable design, convenient operation and complete function etc..

【技术实现步骤摘要】
机场跑道异物检测系统及检测方法
本专利技术属于民航检测装置
，特别是涉及一种机场跑道异物检测系统及检测方法。
技术介绍
在机场运营期间，由于飞机频繁起落，加之外部环境的影响，因此机场跑道上总会出现一些外来物，如碎石块、金属零部件、飞机轮胎上脱落的橡胶块等，这些外来物也称异物，必须及时进行清除，否则会损伤航空器。目前常采用机场跑道异物检测系统来检测异物。在机场跑道异物检测系统中，用于发现异物的扫描设备通常包括毫米波雷达、可见光摄像设备、红外摄像设备、激光扫描设备等，目前世界上较为典型的机场跑道异物检测系统有4种：分别是英国开发的Tarsier系统、以色列开发的FODetect系统、新加坡开发的iFerret系统和美国开发的FODFinder系统。英国开发的Tarsier系统是由英国Qinetiq公司受命研究开发的Tarsier1100(t1100)异物探测系统，该系统工作频率为94.5GHz，雷达体制为连续波调频(FMCW)，具有雷达探测距离长、波束窄和分辨率高的特点，该系统能够探测异物的最小尺寸为20毫米，并能对探测到的异物准确定位。以色列开发的FODetect系统由以色列的Xsight公司开发，该系统由77GHz毫米波雷达和摄像设备组成，多个道面监测单元(SDU)分别安装在不同位置的跑道边灯上，每个SDU都对跑道中线附近的区域进行扫描，发现机场跑道异物后，可以立即向机场管理人员发出报警信息，告知机场跑道异物的准确位置以及发现时间。而后，设备会拉近镜头，提供机场跑道异物的视频图像，发现机场跑道异物之后，传感器会锁定该异物的位置，以帮助机场人员将异物取走。系统能够探测异物的最小尺寸为25毫米，在夜间，还可使用激光指示器协助将机场跑道异物取走。美国FODFinder系统是由美国TrexEnterprises公司开发的一套移动监控系统，可以安装在车辆的车顶。该系统由监控系统与后台软件处理系统组成，能够探测异物的最小尺寸为25毫米。监控系统使用的是78-81GHz毫米波雷达、高精度的GPS定位系统和摄像系统，雷达扫描速度为30次/分钟，探测半径为200米，装在车顶的一个雷达罩中，车辆向前移动时，系统扫描车辆前部的区域，并向机场控制人员提供雷达和视频信号。车辆上装有可以根据系统指示方位拾取机场跑道异物的装置。一旦机场跑道异物被取出，装于车内的照相机会给碎片照相备案，机场控场人员还会给机场跑道异物贴上条形码以做记录，同时记录信息将通过互联网存储在系统数据库中。新加坡Stratechsystems公司开发的iFerret智能视频探测系统是通过在机场跑道上每隔一定间距安装先进的高分辨率功能的摄像机，由此来自动探测和辨认机场跑道异物，而复杂的图像处理软件可以针对变化的照明和路面条件做出适当的调整。发现机场跑道异物后，系统能够放大物体的图像，给用户提供碎片的实时图像，让用户看到发现的物品。该系统能够探测异物的最小尺寸为20毫米，但在夜间、阴雨天及低能见度等情况下应用有一定的局限性。公开号为CN102590882A、公开日为2012年7月18日的中国专利技术专利申请公开了一种机场跑道异物检测系统，该系统以三个摄像机和红外辅助照明设备作为扫描设备。但该系统中由于摄像机的数量不足及对于不同的半径需重新对焦，使得扫描速率降低，不能满足对于机场跑道异物检测的快速性要求。授权公告号为CN202583489U、授权公告日为2012年12月5日的中国技术专利公开了一种机场跑道异物检测系统，该系统以雷达可见光摄像设备、红外摄像设备作为扫描设备。但该系统并未直接记载红外摄像设备，其记载的夜间光线补偿设备与可见光摄像设备的组合相当于红外摄像设备。公开号为CN103675939A、公开日为2014年3月26日的中国专利技术专利申请公开了一种机场跑道异物检测系统，该系统以激光扫描设备、可见光摄像设备作为扫描设备。公开号为CN106199750A、公开日为2016年12月7日的中国专利技术专利申请公开了一种对于机场跑道活动异物检测系统。公开号为CN105572755A、公开日为2016年5月11日的中国专利技术专利申请公开了一种利用清扫车行进方向进行可见光摄像设备成像，实现全覆盖进行探测。公开号为CN105549110A、公开日为2016年5月4日的中国专利技术专利申请公开了一种机场跑道异物检测设备和方法，以雷达和可见光摄像设备作为扫描设备。但目前全球绝大多数的机场跑道异物的处理仍然是靠人工完成的，这种方法不但可靠性差、效率低，而且占用了宝贵的跑道使用时间，制约着运行效率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种机场跑道异物检测系统及检测方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的机场跑道异物检测系统由等间距对称安装在机场跑道两侧道肩处且面向机场跑道的多个图像数据采集单元构成；每个图像数据采集单元包括支架、水平转动机构、俯仰角调整机构、安装架、感光器、多个数字摄像机、多个散射LED灯；其中支架的下端固定在道肩处的地面上；水平转动机构以能够水平转动180°的方式安装在支架的上端；俯仰角调整机构以能够上下转动的方式安装在水平转动机构的上端；安装架为矩形框架，下端安装在俯仰角调整机构的上端；多个数字摄像机均匀设置在安装架的内部；多个散射LED灯均匀设置在位于相邻数字摄像机之间的安装架内部；感光器设置在安装架的边缘，并且水平转动机构、俯仰角调整机构、感光器、数字摄像机和散射LED灯分别通过数据传输网络与机场控制中心的服务器相连接，服务器同时通过数据传输网络与异物移除人员手持的移动终端相连接。所述的图像数据采集单元相对于道肩的净高度小于等于350毫米。所述的数字摄像机为低照度摄像机。所述的移动终端采用手机、平板电脑、可穿戴设备在内的移动通信设备。利用本专利技术提供的机场跑道异物检测系统的检测方法包括按顺序进行的下列步骤：1)系统开机后，自动对其完整性进行检测；2)若没有发现故障，在得到机场控制中心监管人员在服务器上下达的操作指令后，首先由每个图像数据采集单元中的感光器检测当前环境的光照情况，然后将检测数据通过数据传输网络上传到机场控制中心的服务器；3)服务器接收到感光器的检测数据后进行处理，并判断是否满足异物检测光照条件，若满足，不打开散射LED灯，否则发出指令而打开散射LED灯，以利用散射LED灯发出的光线进行光照补偿；4)再次由感光器检测当前环境的光照情况，然后将检测数据通过数据传输网络上传到服务器，服务器根据检测数据再次判断是否满足异物检测光照条件，如不满足，调整散射LED灯的亮度，如此反复，直到满足系统要求的异物检测光照条件为止；5)服务器向图像数据采集单元发出指令，这时，对称分布在机场跑道两侧道肩处的多个图像数据采集单元上的水平转动机构和俯仰角调整机构同时转到到起始角度后开始左右和上下转动；6)与此同时，每一图像数据采集单元上的多个数字摄像机对该单元覆盖的一定长度以及靠近该单元一半宽度的机场跑道1进行图像采集，然后将采集的图像通过数据传输网络上传到机场控制中心的服务器；7)服务器接收到上述图像后进行处理，在图像处理过程中，将上述采集的图像和服务器数据库中存储的与当前情况相同或相近照度条件下的原始图像进行对比，由此来判断机场跑道上是否存在异物，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机场跑道异物检测系统，其特征在于：所述的机场跑道异物检测系统由等间距对称安装在机场跑道(1)两侧道肩处且面向机场跑道(1)的多个图像数据采集单元(103)构成；每个图像数据采集单元(103)包括支架(108)、水平转动机构(107)、俯仰角调整机构(106)、安装架(105)、感光器(104)、多个数字摄像机(101)、多个散射LED灯(102)；其中支架(108)的下端固定在道肩处的地面上；水平转动机构(107)以能够水平转动180°的方式安装在支架(108)的上端；俯仰角调整机构(106)以能够上下转动的方式安装在水平转动机构(107)的上端；安装架(105)为矩形框架，下端安装在俯仰角调整机构(106)的上端；多个数字摄像机(101)均匀设置在安装架(105)的内部；多个散射LED灯(102)均匀设置在位于相邻数字摄像机(101)之间的安装架(105)内部；感光器(104)设置在安装架(105)的边缘，并且水平转动机构(107)、俯仰角调整机构(106)、感光器(104)、数字摄像机(101)和散射LED灯(102)分别通过数据传输网络与机场控制中心的服务器相连接，服务器同时通过数据传输网络与异物移除人员手持的移动终端相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种机场跑道异物检测系统，其特征在于：所述的机场跑道异物检测系统由等间距对称安装在机场跑道(1)两侧道肩处且面向机场跑道(1)的多个图像数据采集单元(103)构成；每个图像数据采集单元(103)包括支架(108)、水平转动机构(107)、俯仰角调整机构(106)、安装架(105)、感光器(104)、多个数字摄像机(101)、多个散射LED灯(102)；其中支架(108)的下端固定在道肩处的地面上；水平转动机构(107)以能够水平转动180°的方式安装在支架(108)的上端；俯仰角调整机构(106)以能够上下转动的方式安装在水平转动机构(107)的上端；安装架(105)为矩形框架，下端安装在俯仰角调整机构(106)的上端；多个数字摄像机(101)均匀设置在安装架(105)的内部；多个散射LED灯(102)均匀设置在位于相邻数字摄像机(101)之间的安装架(105)内部；感光器(104)设置在安装架(105)的边缘，并且水平转动机构(107)、俯仰角调整机构(106)、感光器(104)、数字摄像机(101)和散射LED灯(102)分别通过数据传输网络与机场控制中心的服务器相连接，服务器同时通过数据传输网络与异物移除人员手持的移动终端相连接。2.根据权利要求1所述的机场跑道异物检测系统，其特征在于：所述的图像数据采集单元(103)相对于道肩的净高度小于等于350毫米。3.根据权利要求1所述的机场跑道异物检测系统，其特征在于：所述的数字摄像机(101)为低照度摄像机。4.根据权利要求1所述的机场跑道异物检测系统，其特征在于：所述的移动终端采用手机、平板电脑、可穿戴设备在内的移动通信设备。5.一种利用权利要求1所述的机场跑道异物检测系统的检测方法，其特征在于：所述的检测方法包括按顺序进行的下列步骤：1)系统开机后，自动对其完整性进行检测；2)若没有发现故障，在得到机场控制中心监管人员在服务器上下达的操作指令后，首先由每个图像数据采集单元(103)中的感光器(104)检测当前环境的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景晛，王伟，房体会，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津,12