机场跑道外来入侵物组合定位系统技术方案

一种机场跑道外来入侵物组合定位系统。其由多套监测定位装置、多个边缘固定标志及主控计算机组成；监测定位装置包括支撑杆、电控旋转台、扫描监测像机支撑架、扫描监测像机和控制部；多个边缘固定标志排列在机场跑道两侧；主控计算机与多套监测定位装置相连。本实用新型专利技术的组合定位系统是根据扫描监测像机二维成像平面上的成像特征，结合扫描监测像机旋转扫描到当前状态相对于机场跑道上固定参照物的相对方位，通过反推投影射线与机场跑道道面的交点确定出机场跑道外来入侵物在机场跑道上的具体位置。本系统能够克服外界干扰因素对定位精度的影响，因此定位精度高、速度快，这样就能够满足对机场跑道外来入侵物实时精确定位的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于民用航空
，特别是涉及ー种机场跑道外来入侵物组合定位系统。
技术介绍
机场跑道外来入侵物会严重影响飞机的起降安全，并可能引起航空事故或空难，因此需要对机场跑道外来入侵物进行监測。目前采用的机场跑道外来入侵物人工巡检方式存在需要人员众多、存在漏检，以及大型枢纽机场飞机起降密度大，因此不能提供足够的 时间供人工检查等缺陷。为此，在国内首次提出并研制出机场跑道外来入侵物视觉自动检测系统，以此来实现机场跑道外来入侵物的实时自动监测及定位，该系统包含8套分布在3600米长跑道外侧的扫描监测像机，并通过每套像机扫描50米宽600米长的跑道区域，从而实现部分重叠的全跑道无遗漏实时监測。但是，这种已有技术的机场跑道外来入侵物视觉自动检测系统存在下列问题扫描监测像机通常通过转台安装在垂直设置的支撑杆顶部，由干支撑杆较高且设置在空旷场地上，受诸如风、飞机起降震动等因素的影响，支撑杆极易产生晃动，这样就会造成转台旋转角度累积误差以及转台旋转中心和像机原点不重合等造成的位姿误差，结果导致定位精度低、定位速度慢，因此无法满足对机场跑道外来入侵物实时精确定位的要求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的在于提供ー种能够对机场跑道外来入侵物实时精确定位的机场跑道外来入侵物组合定位系统。为了达到上述目的，本技术提供的机场跑道外来入侵物组合定位系统由多套监测定位装置、多个边缘固定标志以及主控计算机组成；其中监测定位装置包括支撑杆、电控旋转台、扫描监测像机支撑架、扫描监测像机和控制部；其中支撑杆的下端固定在地面上，上端与电控旋转台相连接；控制部安装在支撑杆的中部，其由嵌入式计算机和电机驱动控制器组成，嵌入式计算机上具有通讯接ロ和控制接ロ ；电控旋转台的上端与扫描监测像机支撑架相连接，其内部安装有控制电机和相应的传动机构，并且控制部内部的嵌入式计算机上的控制接ロ通过电机驱动控制器与电控旋转台内部的控制电机相连接，用于在控制部的控制下推动上部的扫描监测像机支撑架旋转；扫描监测像机支撑架的上部与扫描监测像机的下端中部相连接；扫描监测像机为视频图像采集设备，用于获取检测图像，并且其上具有图像输出端，用于输出图像信号；支撑杆、电控旋转台、扫描监测像机支撑架、扫描监测像机和控制部组合在一起构成ー套监測定位装置，一条3600米长50米宽的机场跑道外侧等间距安装至少8套监测定位装置；边缘固定标志为杆状，其上标有编号，多个边缘固定标志相隔距离分两列垂直均匀排列在机场跑道的两侧，用于利用视觉成像姿态估计方法确定扫描监测像机坐标系与机场跑道坐标系之间的相互方位关系；主控计算机为整个系统的操控核心，其与多套监测定位装置之中扫描监测像机的图像输出端和控制部内部的嵌入式计算机的通信接ロ相连接，用于完成图像扫描控制、图像提取以及入侵物识别和定位的相关运算及操作。所述的相邻的边缘固定标志之间的距离为小于等于100米，与机场跑道边缘之间的直线距离为小于等于3米。所述的控制电机为步进电机。所述的支撑杆的高度为8米，其与机场跑道边缘之间的最短距离为400米。本技术提供的机场跑道外来入侵物组合定位系统是根据扫描监测像机ニ维成像平面上的成像特征，结合扫描监测像机旋转扫描到当前状态相对于机场跑道上固定參照物的相对方位，通过反推投影射线与机场跑道道面的交点确定出机场跑道外来入侵物在机场跑道上的具体位置。本系统能够克服外界干扰因素对定位精度的影响，因此定位精度 高、速度快，这样就能够满足对机场跑道外来入侵物实时精确定位的要求，并且结构简単，便于操作和维护。附图说明图I为本技术提供的机场跑道外来入侵物监测定位系统部分结构示意图。图2为本技术提供的机场跑道外来入侵物监测定位系统中扫描监测像机扫描过程示意图。图3为采用图I示出的监测定位系统中扫描监测像机确定边缘固定标志方位示意图。图4为采用图I示出的监测定位系统对机场跑道外来入侵物定位示意图。图中1为机场跑道；2为支撑杆；3为电控旋转台；4为扫描监测像机支撑架；5为扫描监测像机；6为控制部；7为边缘固定标志；8为机场跑道外来入侵物；9为单次成像视场范围；10为单套扫描监测像机扫描范围；11为扫描监测像机主光轴扫描圆弧；13为机场跑道入侵物ニ维成像特征；II为成像平面。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提供的机场跑道外来入侵物组合定位系统进行详细说明。如图I所示，本技术提供的机场跑道外来入侵物组合定位系统由多套监測定位装置、多个边缘固定标志7以及主控计算机组成；其中监测定位装置包括支撑杆2、电控旋转台3、扫描监测像机支撑架4、扫描监测像机5和控制部6 ;其中支撑杆2的下端固定在地面上，上端与电控旋转台3相连接；控制部6安装在支撑杆2的中部，其由嵌入式计算机和电机驱动控制器组成，嵌入式计算机上具有通讯接口和控制接ロ ；电控旋转台3的上端与扫描监测像机支撑架4相连接，其内部安装有控制电机和相应的传动机构，并且控制部2内部的嵌入式计算机上的控制接ロ通过电机驱动控制器与电控旋转台3内部的控制电机相连接，用于在控制部6的控制下推动上部的扫描监测像机支撑架4旋转；扫描监测像机支撑架4的上部与扫描监测像机5的下端中部相连接；扫描监测像机5为视频图像采集设备，用于获取检测图像，并且其上具有图像输出端，用于输出图像信号；支撑杆2、电控旋转台3、扫描监测像机支撑架4、扫描监测像机5和控制部6组合在一起构成ー套监测定位装置，一条3600米长50米宽的机场跑道I外侧等间距安装至少8套监测定位装置；边缘固定标志7为杆状，其上标有编号，多个边缘固定标志7相隔距离分两列垂直均匀排列在机场跑道I的两侧，用于利用视觉成像姿态估计方法确定扫描监测像机5坐标系与机场跑道I坐标系之间的相互方位关系；主控计算机为整个系统的操控核心，其与多套监测定位装置之中扫描监测像机5的图像输出端和控制部6内部的嵌入式计算机的通信接ロ相连接，用于完成图像扫描控制、图像提取以及入侵物识别和定位的相关运算及操作。所述的相邻的边缘固定标志7之间的距离为小于等于100米，与机场跑道I边缘之间的直线距离为小于等于3米。所述的控制电机为步进电机。所述的支撑杆2的高度为8米，其与机场跑道I边缘之间的最短距离为400米。本技术提供的机场跑道外来入侵物组合定位系统在工作时，由主控计算机发出指令，通过控制部6控制电控旋转台3转动，并利用扫描监测像机5对机场跑道I进行区域扫描，同时在扫描过程中主控计算机根据电控旋转台3的旋转角度确定处于扫描监测像机5视场范围内各边缘固定标志7的编号，并根据上述各边缘固定标志7在机场跑道坐标系下已确定的已知空间坐标，利用视觉成像姿态估计方法确定出扫描监测像机5坐标系与机场跑道I坐标系之间的相互方位关系。一旦发现机场跑道I上存在机场跑道外来入侵物8，主控计算机将通过该机场跑道外来入侵物8的成像特征，通过透视投影关系确定出该机场跑道外来入侵物8在机场跑道I上的具体位置。如图I-图4所示，本技术提供的机场跑道外来入侵物组合定位系统的具体安装、运行步骤如下I、安装监测定位装置机场跑道外来入侵物8可能的分布范围为长3600米、宽50米的整个机场跑道1，因此为实现机场跑道外来入侵物8的自动监测定位，需要按图I所示在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机场跑道外来入侵物组合定位系统，其特征在于：所述的机场跑道外来入侵物组合定位系统由多套监测定位装置、多个边缘固定标志(7)以及主控计算机组成；其中监测定位装置包括：支撑杆(2)、电控旋转台(3)、扫描监测像机支撑架(4)、扫描监测像机(5)和控制部(6)；其中：支撑杆(2)的下端固定在地面上，上端与电控旋转台(3)相连接；控制部(6)安装在支撑杆(2)的中部，其由嵌入式计算机和电机驱动控制器组成，嵌入式计算机上具有通讯接口和控制接口；电控旋转台(3)的上端与扫描监测像机支撑架(4)相连接，其内部安装有控制电机和相应的传动机构，并且控制部(2)内部的嵌入式计算机上的控制接口通过电机驱动控制器与电控旋转台(3)内部的控制电机相连接，用于在控制部(6)的控制下推动上部的扫描监测像机支撑架(4)旋转；扫描监测像机支撑架(4)的上部与扫描监测像机(5)的下端中部相连接；扫描监测像机(5)为视频图像采集设备，用于获取检测图像，并且其上具有图像输出端，用于输出图像信号；支撑杆(2)、电控旋转台(3)、扫描监测像机支撑架(4)、扫描监测像机(5)和控制部(6)组合在一起构成一套监测定位装置，一条3600米长50米宽的机场跑道(1)外侧等间距安装至少8套监测定位装置；边缘固定标志(7)为杆状，其上标有编号，多个边缘固定标志(7)相隔距离分两列垂直均匀排列在机场跑道(1)的两侧；主控计算机为整个系统的操控核心，其与多套监测定位装置之中扫描监测像机(5)的图像输出端和控制部(6)内部的嵌入式计算机的通信接口相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于之靖，张东海，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：实用新型
国别省市：