[发明专利]一种机场跑道异物的监测系统和方法

说明书

本发明是一种机场跑道异物的监测系统及方法，该系统包括FOD专用网络与多个FOD监测点、无线接入点、数据中心、控制中心、机场专网连接；无线接入点与手持移动终端连接，获得回馈、访问及异物信息并发送清理异物指示；FOD专用网络获得飞行计划、异物确认、监测点控制、数据库操作及监测点控制指令、数据融合结果、视频拼接信号；获得监测点回传、异物、回馈、访问控制中心状态信息；数据中心获得FOD监测点控制及数据库操作指令、回传、回馈访问、控制中心及无线接入点状态信息；控制中心获得飞行计划、数据融合结果、视频拼接信号；FOD监测点获得异物确认指令对异物信息确认。本发明有效降低虚警，提高系统可靠性。

技术领域

本发明属于图像识别领域中的物体探测和识别技术领域，具体地涉及用于机场跑道异物的监测系统和方法。

背景技术

对于机场安全运行而言，实现对跑道的完整监视非常重要。在繁忙机场，由于飞机和其他车辆频繁使用跑道，导致跑道不断受到损伤，产生类似于坑洼这样的损伤。在偶然情况下，跑道上也会出现由于飞机起降、尾流以及其他原因造成的异物。这些异物会造成空难、人员伤亡以及航空公司的经济损失。

针对机场跑道的上述问题，业界采用不同的方法监控跑道：比如传统依靠工作人员定期上跑道按一定规则走动的跑道道面人工排查。然而，依靠人的肉眼进行排查是低效和极耗人力的。此外，受跑道环境影响，人工排查是不可靠的。

一些机场使用雷达系统自动监测跑道损伤、异物和交叉道口可能出现的危险情况。其具体方法是通过向跑道发射微波信号，并接收反射信号的方式来进行检测和分析。由于微波信号是脉冲或结构，因此可以通过计算信号到达接收机的时间得到异物与雷达之间的距离。由于雷达传感器的波长较短，并且脉冲重叠频率高，因此，利用雷达传感器是可以实现极高的距离分辨率并且减少地面杂波影响。然而，使用雷达系统用于跑道监视有其局限性：雷达对于金属物体具有极高的检测效果，但对于橡胶之类的非金属物体却不敏感；采用雷达系统无法完全避免雷达盲区以及其他一些障碍或固定设施(比如)对检测结果造成的影响；对于一些微小金属物体反射的强信号所导致的异物虚警也很难排除。

另外一些机场利用红外或热成像系统检测异物，避免潜在冲突，然而，红外或热成像系统只能通过感应物体发射的红外线来实现检测，对于物体的温度和环境温度接近的情况则无能为力。相对于环境背景温度，小物体的热量较少，红外或热成像系统很难检测到。特别是在一些极端异常气象条件下(比如：冷天或者热天)，红外或热成像系统受到的影响最大。此外，红外或热成像系统所成画面损失了物体的边缘、颜色等信息，不利于异物的确认和分辨。

还有一些机场利用视频摄像机，通过视频摄像机回传图像信号进行处理来发现和识别异物，然而，这种利用视频摄像机的方法也存在一些问题：对复杂多变的机场跑道环境不具备广泛的适应性，会产生大量的虚警。

目前已知的四类探测系统有：

Xsight公司Fodetect系统外观，以色列Xsight公司的Fodetect系统，其采用毫米波雷达和近红外光学传感器，安装在跑道边灯上或旁边，毫米波雷达工作波段为76～77GH，传感器节点数量众多，部署成本高，因安置于跑道旁边，传感器易受污损，后期维护保养困难。参见：US Patent 20090243881(USPC分类号340905)。

Stratech公司iFerret系统外观，新加坡Strech公司的iFerret系统，其采用纯光学系统即光学传感器，光学传感器安装在转台上面，转台安装在塔架上面或上方，但光学系统对机场复杂环境适应性(光照突变、雨、雾)不如雷达传感器，导致检测性能受限；USPatent 20110063445。