[实用新型]一种机场跑道异物的监测系统

说明书

技术领域

本实用新型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：USPatent20090243881(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；USPatent20110063445。

Qinetiq公司的Tarsier系统外观，Qinetiq公司的Tarsier系统，其采用毫米 波雷达检测，视频监控设备确认，毫米波雷达工作波段94.5GHz。雷达传感器和 视频监控设备同时安装于塔架上，塔架位于跑道端头。系统工作距离较长，覆盖 范围较广，因此对小尺寸异物检测效果不佳；另外配有用于确认用途的光学相机， 雷达天线安装在塔架上面，光学相机安装在雷达天线罩旁边，用于异物确认，一 条跑道只需要在跑道两头各部署1套塔架式混合传感器。参考欧洲实用新型EP 1869496B1。

Trex公司的Fodfinder系统外观，TrexEnterprises公司的车载Fodfinder系 统，有两种款式：第一款：FodfinderXM系列，采用毫米波雷达检测，另外配有 确认用途光学相机，雷达天线和光学相机安装在车辆顶部；毫米波雷达工作频段 77～81GHz，车载式工作期间需关闭跑道，上跑道进行检测，占用跑道，因此并 未提高跑道利用率。FodfinderXF系列，毫米波雷达传感器和光学传感器安装于 塔架上方，毫米波雷达工作频段77～81GHz，毫米波雷达用于检测和发现异物， 光学传感器用于确认。参见US7782251B2。

实用新型内容