一种机场跑道防侵入方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机场跑道防侵入方法及系统，应用于图像识别技术领域，其中方法包括：拍摄目标跑道的视频图像；获取对应目标跑道的飞机类型数据；如果目标跑道对应有飞机类型数据，获取第一时刻和第二时刻；计算第一时刻和第二时刻之间的时刻差作为第一时刻差；根据第一时刻差和飞机类型数据计算侵入物在目标跑道的行进速度作为第一行进速度；根据第一行进速度进行机场跑道侵入检测。本发明专利技术不需要飞机大部分进入图像采集设备的视野，只需要一小部分即可进行侵入物速度的计算，同时不需要点云技术相关的支持即可进行计算，消耗算力较小，可以实现快速的侵入物响应。可以实现快速的侵入物响应。可以实现快速的侵入物响应。

【技术实现步骤摘要】
一种机场跑道防侵入方法及系统


[0001]本专利技术涉及图像识别
，具体涉及一种机场跑道防侵入方法及系统。

技术介绍

[0002]跑道是航空器起飞和降落运行时的重要机场设施，其安全对于整个机场的正常运行至关重要。航空业高速发展的当下，场面活动目标增多，跑道侵入问题愈发严峻，如果仅靠管制员对跑道安全区进行目视监控，难以满足机场安全有效运行的要求。当前迫切需要在民航运输量持续增长的情况下，寻求新的技术方法来提高跑道运行安全，减小甚至避免跑道侵入事件的发生。
[0003]现有技术中，申请号为202110711431.9的中国专利公开了机场跑道侵入检测方法、装置、存储介质及电子设备，其对目标图像进行切割识别，基于深度神经网络保证侵入检测的稳定可靠。申请号为202110787544.7的中国专利公开了一种基于Mask R
‑
CNN目标检测技术的跑道，其相比于传统的传感器告警，本专利技术的防跑道侵入预警技术因其更广的视野以及准确的目标检测能力，可为管制员和飞行员提供更早的预警。
[0004]从上述现有技术可以看出，现有技术中侧重于图像算法相关研究，但是采用卷积神经网络模型进行相关识别时，需要侵入跑道的物体大部分进入图像视野中；然而一般滑行道和联络道的图像采集设备都会配置在靠近起降跑道的路口附近，飞机在通过滑行道和联络道抵达起降跑道时，如果大部分基本都被图像采集到时，留给后台进行分析计算和预警的时间会较为紧张，从而产生碰撞风险。

技术实现思路

[0005]为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种机场跑道防侵入方法及系统。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种机场跑道防侵入方法，包括：拍摄目标跑道的视频图像；当所述视频图像中出现侵入物时，获取空管发送的对应所述目标跑道的飞机类型数据；如果所述目标跑道对应有所述飞机类型数据，获取所述侵入物的第一特征抵达在所述视频图像中第一预设边界的时刻作为第一时刻，并获取所述侵入物的第二特征抵达在所述视频图像中所述第一预设边界的时刻作为第二时刻；所述第一特征和所述第二特征均对应所述飞机类型数据；所述第一预设边界设置于所述视频图像中侵入物可能进入的边缘位置；计算所述第一时刻和所述第二时刻之间的时刻差作为第一时刻差；根据所述第一时刻差和所述飞机类型数据计算所述侵入物在所述目标跑道的行进速度作为第一行进速度；根据所述第一行进速度进行机场跑道侵入检测。
[0007]本申请实施例实施时，首先需要解决对侵入物快速响应的问题，对于滑行道和联络道上的侵入物，危险性最大的是在滑行道和联络道上即将进入起降跑道的飞机，一旦发生危险性侵入后果可能是灾难性的。一般飞机从滑行道和联络道的侵入主要原因是飞行员偏差，其所占的跑道侵入事件高达65%，为了快速的对这一类型的情况进行响应，本申请实施例提出了一种通过特征进行测速响应的技术方案。
[0008]本申请实施例中，需要在目标跑道布设图像采集设备，如摄像头等，目标跑道一般为滑行道或联络道，以方便进行这两种跑道的检测；优选的，图像采集设备配置在滑行道或联络道即将到达起降跑道的路口处，且镜头轴线需要垂直于目标跑道的轴线，以更好的进行坐标换算。拍摄获取的视频图像可以用于侵入物的检测，例如通过前后帧的差分计算进行侵入物判定，并确定侵入物位置。
[0009]本申请实施例中，当判定了视频图像中出现侵入物时，可以获取对应该目标跑道的飞机类型，虽然跑道侵入的发生很多时候是因为飞行员偏差，但是对于每条滑行道和联络道来说，空管是知晓当前在该目标跑道的飞机的相关信息的，如航班号、航空公司、执行飞机等，所以可以获取空管发送的飞机类型数据进行后一步评估，获取方式可以通过信息的实时共享，也可以把本申请相关的软硬件直接做进空管系统中。
[0010]本申请实施例中，不同的飞机类型可以对应不同的第一特征和第二特征，而且同一个飞机类型，其第一特征和第二特征可以是固定的，例如对于A310客机来说，可以将最后一节驾驶室风挡玻璃的末端作为第一特征，并将第一个机身舷窗的前端边界作为第二特征。而对于第一预设边界来说，可以配置在视频图像的边缘处，如左侧边缘处，距离边界10个像素的位置，或者右侧边缘处距离边界10个像素的位置，具体可以根据需要进行设定。而对于第一特征和第二特征是否抵达第一预设边界的判断方式，可以采用对第一预设边界处灰度变化的方式进行检测，其中第一特征和第二特征一般选取与邻近像素灰度值差异明显的位置，如上述A310客机的特征选择。对于同一个类型的客机来说，第一特征和第二特征的距离是已知的，所以通过该距离和第一时刻差计算出侵入物的运行速度作为第一行进速度，进而进行机场跑道侵入的判断。本申请实施例通过上述技术方案，不需要飞机大部分进入图像采集设备的视野，只需要一小部分即可进行侵入物速度的计算，同时不需要点云技术相关的支持即可进行计算，消耗算力较小，可以实现快速的侵入物响应。
[0011]在一种可能的实现方式中，还包括：当所述侵入物的标准点进入了所述视频图像时，获取所述侵入物的标准点位抵达第二预设边界的时刻作为第三时刻，并获取所述侵入物的标准点位抵达第三预设边界的时刻作为第四时刻；所述侵入物的标准点位为所述侵入物接触所述目标跑道地面的点位；所述第二预设边界和所述第三预设边界垂直于所述目标跑道的轴线；计算所述第三时刻和所述第四时刻之间的时刻差作为第二时刻差，并根据所述第二时刻差、第二预设边界的实际坐标和第三预设边界的实际坐标计算所述侵入物在所述目标跑道的实际行进速度作为第二行进速度；根据所述第二行进速度修正所述第一行进速度，并根据修正后的所述第一行进速度进行机场跑道侵入检测。
[0012]在一种可能的实现方式中，根据所述第二时刻差、第二预设边界的实际坐标和第三预设边界的实际坐标计算所述侵入物在所述目标跑道的实际行进速度作为第二行进速
度包括：在图像空间坐标系中获取所述侵入物的标准点位抵达所述第二预设边界时的Y方向坐标作为第一竖向坐标，并获取所述侵入物的标准点位抵达所述第三预设边界时的Y方向坐标作为第二竖向坐标；所述图像空间坐标系的X方向为跑道轴线方向，Y方向为所述第二预设边界轴线方向；根据所述第一竖向坐标和所述第二竖向坐标的差异计算所述侵入物的行进方向与所述目标机场轴线的夹角；根据所述第二时刻差、第二预设边界的X方向坐标和第三预设边界的X方向坐标计算所述侵入物在所述目标跑道沿所述目标跑道轴线方向的行进速度作为第三行进速度；根据所述夹角将所述第三行进速度换算为所述侵入物在所述目标跑道的实际行进速度作为第二行进速度。
[0013]在一种可能的实现方式中，根据所述第二行进速度修正所述第一行进速度包括：将所述第三行进速度和所述第二行进速度之间的速度区间作为新的所述第一行进速度完成修正。
[0014]在一种可能的实现方式中，根据修正后的所述第一行进速度进行机场跑道侵入检测包括：获取空管发送的飞机起降信息，并根据所述飞机起降信息计算起降跑道的占用时段；当所述侵入物以所述速度区间中任意速度在所述目标跑道上运行，并将在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机场跑道防侵入方法，其特征在于，包括：拍摄目标跑道的视频图像；当所述视频图像中出现侵入物时，获取空管发送的对应所述目标跑道的飞机类型数据；如果所述目标跑道对应有所述飞机类型数据，获取所述侵入物的第一特征抵达在所述视频图像中第一预设边界的时刻作为第一时刻，并获取所述侵入物的第二特征抵达在所述视频图像中所述第一预设边界的时刻作为第二时刻；所述第一特征和所述第二特征均对应所述飞机类型数据；所述第一预设边界设置于所述视频图像中侵入物可能进入的边缘位置；计算所述第一时刻和所述第二时刻之间的时刻差作为第一时刻差；根据所述第一时刻差和所述飞机类型数据计算所述侵入物在所述目标跑道的行进速度作为第一行进速度；根据所述第一行进速度进行机场跑道侵入检测。2.根据权利要求1所述的一种机场跑道防侵入方法，其特征在于，还包括：当所述侵入物的标准点进入了所述视频图像时，获取所述侵入物的标准点位抵达第二预设边界的时刻作为第三时刻，并获取所述侵入物的标准点位抵达第三预设边界的时刻作为第四时刻；所述侵入物的标准点位为所述侵入物接触所述目标跑道地面的点位；所述第二预设边界和所述第三预设边界垂直于所述目标跑道的轴线；计算所述第三时刻和所述第四时刻之间的时刻差作为第二时刻差，并根据所述第二时刻差、第二预设边界的实际坐标和第三预设边界的实际坐标计算所述侵入物在所述目标跑道的实际行进速度作为第二行进速度；根据所述第二行进速度修正所述第一行进速度，并根据修正后的所述第一行进速度进行机场跑道侵入检测。3.根据权利要求2所述的一种机场跑道防侵入方法，其特征在于，根据所述第二时刻差、第二预设边界的实际坐标和第三预设边界的实际坐标计算所述侵入物在所述目标跑道的实际行进速度作为第二行进速度包括：在图像空间坐标系中获取所述侵入物的标准点位抵达所述第二预设边界时的Y方向坐标作为第一竖向坐标，并获取所述侵入物的标准点位抵达所述第三预设边界时的Y方向坐标作为第二竖向坐标；所述图像空间坐标系的X方向为跑道轴线方向，Y方向为所述第二预设边界轴线方向；根据所述第一竖向坐标和所述第二竖向坐标的差异计算所述侵入物的行进方向与所述目标机场轴线的夹角；根据所述第二时刻差、第二预设边界的X方向坐标和第三预设边界的X方向坐标计算所述侵入物在所述目标跑道沿所述目标跑道轴线方向的行进速度作为第三行进速度；根据所述夹角将所述第三行进速度换算为所述侵入物在所述目标跑道的实际行进速度作为第二行进速度。4.根据权利要求3所述的一种机场跑道防侵入方法，其特征在于，根据所述第二行进速度修正所述第一行进速度包括：将所述第三行进速度和所述第二行进速度之间的速度区间作为新的所述第一行进速
度完成修正。5.根据权利要求4所述的一种机场跑道防侵入方法，其特征在于，根据修正后的所述第一行进速度进行机场跑道侵入检测包括：获取空管发送的飞机起降信息，并根据所述飞机起降信息计算起降跑道的占用时段；当所述侵入物以所述速度区间中任意速度在所述目标跑道上运行，并将在所述占用时段抵达所述起降跑道时，判定即将发生跑道侵入事件。6.基于权利要求1~5任意一项所述方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌其，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：