一种飞机尾涡光学探测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种飞机尾涡光学探测方法，包括通过摄像头获取观测区域的视频图像；摄像头的拍摄方向与测风激光雷达的测量方向相同，摄像头与测风激光雷达相对固定；当从视频图像中检测出飞机进入观测区域时，通过电机驱动摄像头和测风激光雷达在观测区域内跟随飞机；通过测风激光雷达测量飞机后方的风场回波数据；根据风场回波数据检测飞机的尾涡。通过摄像头可以使得测风激光雷达始终朝向飞机进行风场回波数据的测量，并从该风场回波数据中检测飞机的尾涡。由于测风激光雷达始终朝向飞机，保证始终可以捕获到尾涡的轨迹，具有较高的观测效率。本发明专利技术还提供了一种装置，同样具有上述有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机尾涡光学探测方法及装置
本专利技术涉及测风激光雷达
，特别是涉及一种飞机尾涡光学探测方法以及一种飞机尾涡光学探测装置。
技术介绍
飞机尾涡是由于飞机飞行时，由于飞机翼尖上下表面的压力差形成的一对绕着翼尖的狭长闭合涡旋，其强度大小则与飞机重量、飞行速度等许多因素相关。尾涡在飞机起飞和进近阶段会对其后跟随的飞机产生潜在的危害，因飞机在着陆和起飞阶段中的运行速度接近其失速速度，且与近地面没有充足的机动空间，尾涡湍流在该阶段的危害性极大。为了保护飞机免受尾涡危害，相关条例规定了飞机起飞和进近时的最小间隔，但这也限制了机场的吞吐量。目前，尾涡特征可以通过一些技术手段实现探测，高时空分辨率的多普勒相干激光雷达能够精确反演风场信息，飞机尾涡的参量可以通过激光雷达的探测反演得到，进而保证特定情况下的安全飞行间距，能在高峰期提高运输能力，降低机场的饱和度。目前大部分激光雷达对飞机尾涡的监测是执行脚本扫描，即预先配置激光雷达扫描的方位角和俯仰角的执行脚本，在执行脚本的控制下对观测区域循环往复扫描。激光雷达传统扫描方式分为两种，一种是固定仰角，改变方位角的扫描模式，即PPI扫描模式；另一种是固定方位角，改变仰角的扫描模式，即RHI扫描模式。尾涡测量时主要应用RHI测量模式，对飞机飞行轨迹上的尾流进行垂直的剖面测量，进而对飞机尾涡的位置、特征、演变和消散过程进行解析。但是，飞机进入雷达扫描区域的时间也未知，导致激光雷达在执行脚本循环扫描时并不能完全与飞机飞行时间同步，就会发生尾涡的缺测或者测量不完整的问题。另外，由于飞机起飞和着陆时通常需要逆风飞行，随着风向的改变，飞机的飞行轨迹也在变化，需要根据观测区域的变化进行人为干预调整脚本，改变雷达的方位和俯仰角再对目标区域进行扫描。执行脚本单一且编写复杂，实时监控飞机调整脚本造成大量人力物力消耗，大量的激光雷达测量数据和飞机进近和着陆时间无法匹配，造成观测效率低下，并不能有效捕捉尾涡以保障飞机飞行安全。因此，如何提高测风激光雷达的观测效率是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种飞机尾涡光学探测方法，具有较高的观测效率；本专利技术的另一目的在于提供一种飞机尾涡光学探测装置，具有较高的观测效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种飞机尾涡光学探测方法，包括：通过摄像头获取观测区域的视频图像；所述摄像头的拍摄方向与测风激光雷达的测量方向相同，所述摄像头与所述测风激光雷达相对固定；当从所述视频图像中检测出飞机进入所述观测区域时，通过电机驱动所述摄像头和所述测风激光雷达在所述观测区域内跟随所述飞机；通过所述测风激光雷达测量所述飞机后方的风场回波数据；根据所述风场回波数据检测所述飞机的尾涡。可选的，所述通过所述测风激光雷达测量所述飞机后方的风场回波数据包括：通过所述测风激光雷达基于RHI扫描模式扫描所述飞机后方的空间，以测量所述飞机后方的风场回波数据。可选的，所述根据所述风场回波数据检测所述飞机的尾涡包括：根据所述风场回波数据提取出速度谱数据，以生成谱宽图像；二值化所述谱宽图像以确定所述飞机的尾涡数据。可选的，所述二值化所述谱宽图像以确定所述飞机的尾涡数据包括：二值化所述谱宽图像以定位所述尾涡的两个涡核坐标；所述通过所述测风激光雷达基于RHI扫描模式扫描所述飞机后方的空间包括：固定所述测风激光雷达的方位角，以预设的中心俯仰角为中心，通过调整所述测风激光雷达的俯仰角对所述飞机后方的空间进行垂直的剖面扫描；根据两个所述涡核坐标确定所述两个所述涡核坐标之间的中点坐标；将所述中心俯仰角更新为所述中点坐标的俯仰角，循环执行所述以预设的中心俯仰角为中心，通过调整所述测风激光雷达的俯仰角对所述飞机后方的空间进行垂直的剖面扫描，至所述将所述中心俯仰角更新为所述中点坐标的俯仰角的步骤，直至所述测风激光雷达的扫描区域中的所述尾涡消散。可选的，所述当从所述视频图像中检测出飞机进入所述观测区域时，通过电机驱动所述摄像头和所述测风激光雷达在所述观测区域内跟随所述飞机包括：当从所述视频图像中检测出飞机进入所述观测区域时，计算所述飞机的飞机坐标与所述视频图像中预设的原点像素坐标之间的偏差值；根据所述偏差值控制所述电机驱动所述摄像头和所述测风激光雷达转动，以使所述偏差值小于预设阈值；当所述测风激光雷达的扫描区域中的所述尾涡消散，判断所述飞机是否仍位于所述观测区域，若是，则循环所述计算所述飞机的飞机坐标与所述视频图像中预设的原点像素坐标之间的偏差值，至所述判断所述飞机是否仍位于所述观测区域的步骤。可选的，所述通过调整所述测风激光雷达的俯仰角对所述飞机后方的空间进行垂直的剖面扫描包括：通过调整所述测风激光雷达的俯仰角对所述飞机后方的空间进行垂直的往复剖面扫描。可选的，所述测风激光雷达俯仰角的调整范围不大于25°，所述测风激光雷达的扫描速度不大于2°/s。本专利技术还提供了一种飞机尾涡光学探测装置，包括摄像头、测风激光雷达、电机和控制器；所述摄像头的拍摄方向与所述测风激光雷达的测量方向相同，所述摄像头与所述测风激光雷达相对固定；所述电机与所述摄像头和/或所述测风激光雷达驱动连接；所述控制器用于：通过摄像头获取观测区域的视频图像；当从所述视频图像中检测出飞机进入所述观测区域时，通过电机驱动所述摄像头和所述测风激光雷达在所述观测区域内跟随所述飞机；通过所述测风激光雷达测量所述飞机后方的风场回波数据；根据所述风场回波数据检测所述飞机的尾涡。可选的，所述摄像头固定于所述测风激光雷达的外壳体。可选的，所述测风激光雷达与飞机跑道之间距离不小于1km。本专利技术所提供的一种飞机尾涡光学探测方法，包括通过摄像头获取观测区域的视频图像；摄像头的拍摄方向与测风激光雷达的测量方向相同，摄像头与测风激光雷达相对固定；当从视频图像中检测出飞机进入观测区域时，通过电机驱动摄像头和测风激光雷达在观测区域内跟随飞机；通过测风激光雷达测量飞机后方的风场回波数据；根据风场回波数据检测飞机的尾涡。通过摄像头可以使得测风激光雷达始终朝向飞机进行风场回波数据的测量，并从该风场回波数据中检测飞机的尾涡。由于测风激光雷达始终朝向飞机，使得测风激光雷达测量数据和飞机的运动轨迹相互匹配，从而保证始终可以捕获到尾涡的轨迹，具有较高的观测效率。本专利技术还提供了一种飞机尾涡光学探测装置，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的一种飞机尾涡光学探测方法的流程图；图2为本专利技术实施例所提供的一种飞机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞机尾涡光学探测方法，其特征在于，包括：/n通过摄像头获取观测区域的视频图像；所述摄像头的拍摄方向与测风激光雷达的测量方向相同，所述摄像头与所述测风激光雷达相对固定；/n当从所述视频图像中检测出飞机进入所述观测区域时，通过电机驱动所述摄像头和所述测风激光雷达在所述观测区域内跟随所述飞机；/n通过所述测风激光雷达测量所述飞机后方的风场回波数据；/n根据所述风场回波数据检测所述飞机的尾涡。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞机尾涡光学探测方法，其特征在于，包括：
通过摄像头获取观测区域的视频图像；所述摄像头的拍摄方向与测风激光雷达的测量方向相同，所述摄像头与所述测风激光雷达相对固定；
当从所述视频图像中检测出飞机进入所述观测区域时，通过电机驱动所述摄像头和所述测风激光雷达在所述观测区域内跟随所述飞机；
通过所述测风激光雷达测量所述飞机后方的风场回波数据；
根据所述风场回波数据检测所述飞机的尾涡。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述测风激光雷达测量所述飞机后方的风场回波数据包括：
通过所述测风激光雷达基于RHI扫描模式扫描所述飞机后方的空间，以测量所述飞机后方的风场回波数据。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述风场回波数据检测所述飞机的尾涡包括：
根据所述风场回波数据提取出速度谱数据，以生成谱宽图像；
二值化所述谱宽图像以确定所述飞机的尾涡数据。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述二值化所述谱宽图像以确定所述飞机的尾涡数据包括：
二值化所述谱宽图像以定位所述尾涡的两个涡核坐标；
所述通过所述测风激光雷达基于RHI扫描模式扫描所述飞机后方的空间包括：
固定所述测风激光雷达的方位角，以预设的中心俯仰角为中心，通过调整所述测风激光雷达的俯仰角对所述飞机后方的空间进行垂直的剖面扫描；
根据两个所述涡核坐标确定所述两个所述涡核坐标之间的中点坐标；
将所述中心俯仰角更新为所述中点坐标的俯仰角，循环执行所述以预设的中心俯仰角为中心，通过调整所述测风激光雷达的俯仰角对所述飞机后方的空间进行垂直的剖面扫描，至所述将所述中心俯仰角更新为所述中点坐标的俯仰角的步骤，直至所述测风激光雷达的扫描区域中的所述尾涡消散。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当从所述视频图像中检测出飞机进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹嘉萍，吴松华，李荣忠，秦胜光，
申请(专利权)人：青岛镭测创芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37