[发明专利]一种飞机地面检测积冰方法、装置、系统及计算机设备

说明书

本发明属于飞机地面积冰检测技术，公开了一种飞机地面检测积冰方法、装置、系统及计算机设备。利用视觉传感器采集飞机地面积冰区域的图像，对飞机地面积冰图像进行识别分类并将冰厚图像信息量化为数值，结合冰厚计算和冰型识别结果，搭建面向飞机地面积冰图像的检测系统，构建面向飞机地面积冰一体化检测的规范化流程；基于规范化检测流程及安全标准，设计基于视觉传感器的飞机地面积冰检测设备，对飞机地面积冰的类型和厚度进行识别。本发明设计的飞机积冰检测流程具有响应快、准确性高达、鲁棒性好的特点，设计的飞机积冰检测设备受环境影响小、检测结果及时且效果好，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于飞机地面积冰检测技术领域，尤其涉及一种飞机地面检测积冰方法、装置、系统及计算机设备。

背景技术

飞机在远距离交通运输中发挥重要作用，无论是旅客出行还是物资运输，都能做到高速高效。飞机在给人们带来极大便利的同时，飞行安全也受到航空公司和消费者的高度重视。飞机积冰会对飞机性能造成严重影响，正对空速方向的飞机表面极易积冰，如机头、空速管、挡风玻璃、发动机进气道、整流罩前缘、机翼前缘、垂尾前缘等。空速管和天线积冰会直接破坏其正常功能，造成仪表失灵、通信中断等严重问题。飞机积冰会破坏飞机正常的升阻特性和操作稳定性，极易使飞机在低速飞行尤其是起飞、着陆过程中发生失速。而尾翼的缝隙积冰，不仅使操纵准确度和幅度偏离正常值，严重时能造成机构卡死，导致舱面失去活动能力。因此检测飞机地面积冰状况对于飞行安全尤为重要，只有及时准确检测出飞机表面积冰类型和积冰厚度，对飞机进行除冰，才能保证飞机安全运行，确保乘客的人身财产安全。目前广泛应用的积冰检测方法主要有传感器检测方法和图像特征提取方法。

积冰检测传感器应用广泛的主要有光纤式、超声波式、微波式、红外反射式等：（1）光纤式：根据光在不同冰厚中反射和散射回来的光强的不同确定冰厚；（2）超声波式：当表面结有冰层时，压电器件接受冰和空气界面反射的超声波，根据超声波在冰中的传播的反射和接收的时间延迟来计算冰厚；（3）微波式：表面安装一个波导管，冰聚集在波导管绝缘层表面时会改变他的相位常数，从而降低谐振频率，根据谐振频率的偏移量得出厚度；（4）红外反射式：基于所有固体在温度大于绝对零度时都会反射红外能力，红外能量反应探测片的表面温度，结冰时温度差值非常接近，通过探测温度差值得到积冰信息。

图像特征提取方法根据图像处理技术，利用数字信号处理提取冰雪图像中的有用信息，结合机器学习等算法从图像中提取颜色特征、轮廓特征以及纹理特征等具有区分性的特征来识别各类冰型。该方法只需采集飞机机翼、尾翼、螺旋桨等关键部位的图像信息，无需直接接触飞机表面，不会破坏飞机的气动特性，对飞机保护性好且快速、准确性高。但是此方法对图像质量要求高，需要较好的硬件设备，否则采集到的图像质量过低，导致检测结果与实际存在很大的偏差。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

（1）积冰探测传感器探测积冰的尺寸、范围有限，只能在易产生积冰的关键部位安装，对其他积冰小概率的区域无法进行全面检测，且传感器受环境因素影响导致准确率较低，安装在飞机表面会对飞机的气动特性产生影响，传感器损坏维修更换成本高难以广泛使用。

（2）图像特征提取法对图像质量要求高，受硬件制约精度受限，特征提取算法繁多效果欠佳，鲁棒性较低。

（3）没有规范一体化的积冰检测流程和方便快捷的积冰检测设备。

（4）现有技术飞机积冰检测响应慢、准确性低、鲁棒性差；飞机积冰检测设备易受环境影响、检测结果迟缓且效果差，而且现有技术检测成本高。

解决以上问题及缺陷的难度为：通过积冰传感器采集信息用于检测飞机结冰状况受环境因素影响过大，且传感器易损坏导致检测结果有误；传统的架设高精度相机用以检测飞机结冰情况实时性差且成本过高。