專利名稱：一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)場跑道巡視檢查系統(tǒng)，特別是一種利用跑道外可以機(jī)動(dòng)的探測設(shè)備實(shí)現(xiàn)在非入侵狀態(tài)下全天候自動(dòng)實(shí)施跑道巡視檢查的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
依據(jù)國際民航組織和我國民航局的法律要求，為保證飛行安全，機(jī)場當(dāng)局必須每天對(duì)跑道實(shí)施多次巡視，檢查道面上是否存在外來物體或積水結(jié)冰、檢查道面是否破損拱起、檢查道面標(biāo)志和燈光是否正常運(yùn)行等情況。現(xiàn)行的跑道巡視方式是由專門的檢查員駕乘車輛低速駛?cè)肱艿?，目視?shí)施檢查。在此種情況下，跑道被人員車輛侵入，必須停止起降飛機(jī)。但是隨著機(jī)場航班數(shù)量的增加、機(jī)場布局的復(fù)雜化和低能見度條件運(yùn)行的迫切需求，上述傳統(tǒng)的僅依靠檢查員在跑道上目視觀察的方式已顯示出其不足，主要體現(xiàn)在(1)航班流量的增加使得跑道長時(shí)間處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)入跑道實(shí)施巡視導(dǎo)致大量的交通延誤；(2)進(jìn)入跑道實(shí)施的檢查，如果一旦出現(xiàn)空地聯(lián)絡(luò)上的疏漏就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故。國內(nèi)外每年都有多起因?yàn)榕艿姥惨晫?dǎo)致的不安全事件；(3)依靠人員經(jīng)驗(yàn)和肉眼實(shí)施的檢查經(jīng)常出現(xiàn)疏漏，在時(shí)間倉促或低能見度條件下更是頻繁，與此同時(shí)越來越多的大型飛機(jī)投入民航運(yùn)行，起降重量和起降速度的增長對(duì)跑道道面條件提出了更嚴(yán)格的要求，國內(nèi)外多次發(fā)生因?yàn)榕艿郎系漠愇镌骑w機(jī)輪胎導(dǎo)致的空難事故。另一方面，為了在跑道外探測道面情況，需要保障探測器有足夠的下俯視角以分辨道面情況，即探測器需要保持足夠的高度。但是出于飛行安全需要，現(xiàn)行法律嚴(yán)格限制了跑道兩側(cè)高于道面的固定物體的位置，嚴(yán)格限制了機(jī)場內(nèi)所有傳感器的微波和激光的功率。因此，對(duì)于基于固定支架的探測器，其支架必須安裝在跑道側(cè)方數(shù)百米以外，此種距離已經(jīng)難以實(shí)施全天候探測，同時(shí)極大地降低了探測精度。有鑒于以上分析，本發(fā)明人針對(duì)現(xiàn)有的跑道巡視檢查系統(tǒng)進(jìn)行研究改進(jìn)，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)，其可解決現(xiàn)有跑道巡視檢查中存在的影響飛行安全、工作效率低等局限性，無論機(jī)場在何種交通密度和能見度的條件下，都可實(shí)現(xiàn)無需飛機(jī)暫停起降的自動(dòng)化巡視檢查。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)模塊、場面探測模塊、起降預(yù)警模塊和監(jiān)控模塊，運(yùn)動(dòng)模塊在監(jiān)控模塊的控制下進(jìn)行動(dòng)作，場面探測模塊設(shè)于運(yùn)動(dòng)模塊上， 并將采集的數(shù)據(jù)送入監(jiān)控模塊；起降預(yù)警模塊設(shè)于運(yùn)動(dòng)模塊上，并將采集的數(shù)據(jù)送入監(jiān)控
3模塊。上述場面探測模塊包括數(shù)字傳感器和攝像機(jī)。上述起降預(yù)警模塊包括水平置于跑道起飛端的起飛探測器和設(shè)于最后進(jìn)近航段的地面投影線上的降落探測器，且所述起飛探測器和降落探測器的探測方向垂直向上。采用上述方案后，本發(fā)明通過科學(xué)設(shè)計(jì)的設(shè)備能夠同時(shí)滿足觀測和安全運(yùn)行的要求；通過遙感和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全天候條件下跑道道面信息的自動(dòng)獲取和處理，最終使得對(duì)跑道道面條件的監(jiān)控更為精確、安全和高效。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)通過將探測裝置設(shè)立于跑道外并可在飛機(jī)即將起降時(shí)自動(dòng)收縮，實(shí)現(xiàn)了機(jī)場跑道巡視檢查工作不再影響飛機(jī)起降，從而消除了巡視檢查工作導(dǎo)致的飛行延誤，提高了經(jīng)濟(jì)效益；(2)通過可以移動(dòng)并且可以伸縮的多種模式的探測裝置，既保障了飛行安全，又以合理的成本保障了全天候的探測能力和足夠的探測精度；(3)通過引入飛機(jī)起降預(yù)警設(shè)備的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制探測開閉時(shí)機(jī)，從而避免了因?yàn)楣苤茊T和跑道巡視檢查工作人員之間的聯(lián)絡(luò)錯(cuò)誤而導(dǎo)致的跑道入侵事件，提高了機(jī)場運(yùn)作的安全性；(4)通過引入數(shù)字探測裝置和計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)跑道道面巡視檢查數(shù)據(jù)的自動(dòng)化智能處理，從而減少了巡視檢查中可能的人為疏漏，提高了跑道巡視檢查工作的可靠性。


圖1是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作過程進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)模塊、 場面探測模塊、起降預(yù)警模塊和監(jiān)控模塊，下面分別介紹。(1)運(yùn)動(dòng)模塊運(yùn)動(dòng)模塊包括安裝架109、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101及102、伸縮支架103。a.安裝架109 根據(jù)跑道布局，對(duì)于單向脫離的跑道在跑道側(cè)方平行于跑道方向開設(shè)的淺槽以安裝軌道，軌道面不得高于機(jī)場跑道道面；對(duì)于雙向脫離的跑道，除了安裝多段軌道外，還可以在合適的固定位置構(gòu)筑基坑作為旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的基礎(chǔ)。安裝架包括有相應(yīng)供電和通信線路。b.運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101及102 采用電力驅(qū)動(dòng)的扁平的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，具有需要的定位、通信和控制設(shè)備，可以接收監(jiān)控模塊的控制指令做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或沿軌道移動(dòng)。c.伸縮支架103 為了保證安全，支架采用輕型易折材料，并且可以在飛機(jī)起降前自動(dòng)快速縮回。支架在縮回狀態(tài)時(shí)能夠保證運(yùn)動(dòng)平臺(tái)頂部不超過機(jī)場跑道道面，在伸出狀態(tài)時(shí)能夠滿足探測器檢查跑道的視角需要。
(2)場面探測模塊場面探測模塊包括數(shù)字傳感器104和攝像機(jī)105。a.數(shù)字傳感器104 通過基于低功率激光或毫米波等探測方式的數(shù)字傳感器，能夠在任意能見度條件下將機(jī)場跑道道面情況轉(zhuǎn)化為易于計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信息，可以根據(jù)任務(wù)需要選擇不同的分辨率，其功率滿足探測距離的需要，滿足民航機(jī)場安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。b.攝像機(jī)105 通過遠(yuǎn)程遙控的長焦攝像機(jī)及相應(yīng)的探照設(shè)備，可以提供跑道道面情況的視覺信息，便于工作人員利用現(xiàn)有的工作經(jīng)驗(yàn)檢查跑道情況。(3)起降預(yù)警模塊起降預(yù)警模塊包括空管監(jiān)視雷達(dá)106、起飛探測器110和降落探測器111。當(dāng)機(jī)場空管自動(dòng)化系統(tǒng)支持時(shí)，可將空管監(jiān)視雷達(dá)中的飛機(jī)坐標(biāo)、任務(wù)性質(zhì)和飛行速度參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。當(dāng)機(jī)場空管自動(dòng)化系統(tǒng)不支持時(shí)，可以使用基于多部輕型測速雷達(dá)組成的主動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)起飛飛機(jī)和降落飛機(jī)的預(yù)警功能。此時(shí)的起降預(yù)警模塊包括起飛探測器和降落探測器。a.起飛探測器110 通過水平置于跑道起飛端的速度傳感器，探測飛機(jī)由滑行道進(jìn)入跑道起飛位置的速度變化特征識(shí)別起飛開始行為；通過置于跑道離地端，探測方向垂直向上的速度傳感器識(shí)別起飛結(jié)束行為。b.降落探測器111 通過安裝在最后進(jìn)近航段的地面投影線上，探測方向垂直向上的速度傳感器，通過探測飛機(jī)飛越傳感器上空的速度特征識(shí)別即將降落的飛機(jī)；通過水平置于各個(gè)脫離道口的速度傳感器，識(shí)別降落完成行為。(4)監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊包括顯示終端107和數(shù)據(jù)處理服務(wù)器108。a.顯示終端107 可以遙控運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及攝像機(jī)等設(shè)備，提供可視化的跑道信息。b.數(shù)據(jù)處理服務(wù)器108 按照設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)以下功能(i)依據(jù)工作人員的指令自動(dòng)實(shí)施跑道巡視檢查程序，工作流程包括將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至探測起始位置，伸出支架利用主動(dòng)探測器獲得跑道道面特征數(shù)字信息；實(shí)時(shí)分析識(shí)別道面數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)威脅情況時(shí)自動(dòng)停止平臺(tái)運(yùn)行，并將視頻監(jiān)控器傳向異常情況處并發(fā)出告警。當(dāng)監(jiān)控人員處置異常情況后重新啟動(dòng)檢查程序。在檢查全過程中當(dāng)探測到飛機(jī)起降時(shí)將自動(dòng)停止檢查。(ii)識(shí)別探測得到的跑道場面數(shù)據(jù)，找出異常物體并告警。異常物體包括飛機(jī)掉落零件、道面裂縫、水或冰雪等。通過圖像處理和計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)，將探測結(jié)果和數(shù)據(jù)庫比對(duì)后確認(rèn)異常物體類型。(iii)依據(jù)起降飛機(jī)的位置信息，選擇暫停和恢復(fù)探測的時(shí)刻。支架從完全伸出到縮回的時(shí)間t，需要小于從探測到起降飛機(jī)至飛機(jī)達(dá)到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位置的時(shí)間。對(duì)于起飛飛機(jī)，因?yàn)樘綔y到飛機(jī)開始進(jìn)入跑道后即可縮回支架，此時(shí)飛機(jī)尚需完成跑道對(duì)正和起飛前準(zhǔn)備方可開始滑跑，因此支架有足夠時(shí)間縮回；對(duì)于降落飛機(jī)，支架必須根據(jù)平臺(tái)所處位置以確定縮回時(shí)間，支架縮回時(shí)間t受到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)距離跑道入口距離s的影響，也受到有效預(yù)警距離、，最后進(jìn)近下滑角θ，可能的最大進(jìn)近速度Vmaxapp等因素的影響。當(dāng)有效預(yù)警距離 ^越大時(shí)支架縮回時(shí)間越充裕，但另一方面設(shè)置過大的預(yù)警距離導(dǎo)致頻繁的中斷探測。因此需要依據(jù)機(jī)場的交通需求和運(yùn)行條件選擇合適的系統(tǒng)參數(shù)，目的是設(shè)計(jì)適合的縮回速度參數(shù)和探測預(yù)警距離參數(shù)。本發(fā)明工作時(shí)，配合圖2所示，在收到工作人員的啟動(dòng)指令后，機(jī)場跑道巡視檢查系統(tǒng)首先從飛機(jī)起降預(yù)警設(shè)備中讀取空中飛機(jī)和機(jī)坪上飛機(jī)的位置數(shù)據(jù)，分析在未來一定時(shí)間內(nèi)跑道是否將被起降飛機(jī)占用。如果跑道將被占用則暫時(shí)不開始探測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)跑道空閑時(shí)，則伸出支架并啟動(dòng)探測設(shè)備。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過分析探測數(shù)據(jù)，在識(shí)別異常物體后告警并將攝像機(jī)指向異常物體。待工作人員進(jìn)一步識(shí)別后依據(jù)指令繼續(xù)開始巡視檢查。在巡視檢查的全過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)需要使用跑道時(shí)將自動(dòng)收回支架并暫停探測，直到跑道空閑時(shí)恢復(fù)探測。以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)方案，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)，其特征在于包括運(yùn)動(dòng)模塊、場面探測模塊、起降預(yù)警模塊和監(jiān)控模塊，運(yùn)動(dòng)模塊在監(jiān)控模塊的控制下進(jìn)行動(dòng)作，場面探測模塊設(shè)于運(yùn)動(dòng)模塊上，并將采集的數(shù)據(jù)送入監(jiān)控模塊；起降預(yù)警模塊設(shè)于運(yùn)動(dòng)模塊上，并將采集的數(shù)據(jù)送入監(jiān)控模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)，其特征在于所述場面探測模塊包括數(shù)字傳感器和攝像機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)，其特征在于所述起降預(yù)警模塊包括水平置于跑道起飛端的起飛探測器和設(shè)于最后進(jìn)近航段的地面投影線上的降落探測器，且所述起飛探測器和降落探測器的探測方向垂直向上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于輔助機(jī)場跑道巡視檢查的系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)模塊、場面探測模塊、起降預(yù)警模塊和監(jiān)控模塊，運(yùn)動(dòng)模塊在監(jiān)控模塊的控制下進(jìn)行動(dòng)作，場面探測模塊設(shè)于運(yùn)動(dòng)模塊上，并將采集的數(shù)據(jù)送入監(jiān)控模塊；起降預(yù)警模塊設(shè)于運(yùn)動(dòng)模塊上，并將采集的數(shù)據(jù)送入監(jiān)控模塊。此種系統(tǒng)可解決現(xiàn)有跑道巡視檢查中存在的影響飛行安全、工作效率低等局限性，無論機(jī)場在何種交通密度和能見度的條件下，都可實(shí)現(xiàn)無需飛機(jī)暫停起降的自動(dòng)化巡視檢查。
文檔編號(hào)B64F1/00GK102328751SQ20111022162
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者孫樊榮, 朱新平, 韓松臣 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)