本申請涉及一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)(FOD detection system)。

背景技術(shù)：

機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)用于檢測機(jī)場跑道(runway)上的外來物(foreign object debris，縮寫為FOD)，如碎石塊、金屬零部件、飛機(jī)輪胎上脫落的橡膠塊等，以避免這些外來物損傷航空器。

在機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中，用于發(fā)現(xiàn)外來物的掃描設(shè)備通常包括雷達(dá)、可見光攝像設(shè)備、紅外攝像設(shè)備、激光掃描設(shè)備等。

申請公布號(hào)為CN102590882A、申請公布日為2012年7月18日的中國發(fā)明專利申請(以下簡稱A文獻(xiàn))公開了一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)，以可見光攝像設(shè)備作為掃描設(shè)備。

授權(quán)公告號(hào)為CN202583489U、授權(quán)公告日為2012年12月5日的中國實(shí)用新型專利(以下簡稱B文獻(xiàn))公開了一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)，以雷達(dá)、可見光攝像設(shè)備、紅外攝像設(shè)備作為掃描設(shè)備。B文獻(xiàn)并未直接記載紅外攝像設(shè)備，其記載的夜間光線補(bǔ)償設(shè)備與可見光攝像設(shè)備的組合相當(dāng)于紅外攝像設(shè)備。

申請公布號(hào)為CN103675939A、申請公布日為2014年3月26日的中國發(fā)明專利申請(以下簡稱C文獻(xiàn))公開了一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)，以激光掃描設(shè)備、可見光攝像設(shè)備作為掃描設(shè)備。

為便于排水，機(jī)場跑道均具有橫向坡度(cross slope、或cross fall、或transverse slope)。請參閱圖1，這是機(jī)場跑道的橫截面(cross section)示意圖，從跑道中心線到其兩側(cè)邊緣具有向下的坡度，以提供快速排水的梯度。

A文獻(xiàn)的說明書0052段記載了：理論上，掃描設(shè)備在跑道兩邊可以對(duì)稱布置，也可以非對(duì)稱布置。非對(duì)稱布置時(shí)需要對(duì)跑道中心線另外一側(cè)的道面進(jìn)行掃描，機(jī)場跑道有一定的橫向坡度，由于掃描設(shè)備高度有限，跑道中心線另一側(cè)的道面很難拍攝到。因此，本發(fā)明(即A文獻(xiàn))設(shè)計(jì)采取對(duì)稱方式進(jìn)行布設(shè)。

B文獻(xiàn)的說明書0005段記載了：某些機(jī)場出于安全和成本考慮，不能在跑道兩側(cè)安置掃描設(shè)備。其說明書0009段和0017段記載了：在機(jī)場跑道同一側(cè)設(shè)置兩個(gè)塔臺(tái)，每 個(gè)塔臺(tái)安裝一組掃描設(shè)備，所有掃描設(shè)備的掃描區(qū)域疊加后覆蓋整個(gè)跑道。

C文獻(xiàn)的說明書0008段和圖2、圖3記載了：無論塔架安裝在跑道邊緣同側(cè)位置還是跑道邊緣兩側(cè)位置，均需要至少兩個(gè)塔架，每個(gè)塔架安裝一組掃描設(shè)備。

從A文獻(xiàn)的圖6至圖8、B文獻(xiàn)的圖1、C文獻(xiàn)的圖2至圖3可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的掃描設(shè)備的掃描區(qū)域均為弧形。為了完整覆蓋機(jī)場跑道，無論是將掃描設(shè)備設(shè)置在機(jī)場跑道一側(cè)還是兩側(cè)，均需要兩個(gè)以上的掃描設(shè)備。請參閱圖2，這是現(xiàn)有的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的一個(gè)塔臺(tái)上的掃描設(shè)備所覆蓋的掃描區(qū)域。由于掃描設(shè)備的俯仰角是固定的，在掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，其形成的掃描區(qū)域呈弧形帶狀。假設(shè)掃描設(shè)備在對(duì)準(zhǔn)A位置時(shí)的掃描區(qū)域可以覆蓋一條跑道的整個(gè)寬度，那么掃描設(shè)備在對(duì)準(zhǔn)B位置、C位置時(shí)的掃描區(qū)域就僅覆蓋一條跑道的部分寬度。因此一臺(tái)掃描設(shè)備勢必?zé)o法覆蓋整個(gè)跑道，而需要兩臺(tái)以上的掃描設(shè)備將掃描區(qū)域疊加后才能覆蓋整個(gè)跑道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)，僅需要最少一個(gè)掃描設(shè)備就能掃描該機(jī)場的至少一條跑道而不會(huì)遺漏該跑道的任何區(qū)域。為此，本申請還要提供一種機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的掃描方法。

為解決上述技術(shù)問題，本申請機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)包括至少一個(gè)塔臺(tái)以及固定在該塔臺(tái)上的至少一個(gè)掃描設(shè)備，該掃描設(shè)備搭配有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)以使該掃描機(jī)構(gòu)的掃描區(qū)域從至少一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)以使該掃描機(jī)構(gòu)在對(duì)準(zhǔn)一條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

本申請機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的掃描方法為：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使一個(gè)掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域從至少一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端；一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)一條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

現(xiàn)有的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中的掃描設(shè)備的俯仰角均是固定的，因此僅靠一個(gè)掃描設(shè)備難以覆蓋一條跑道的全部區(qū)域。本申請的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)中的掃描設(shè)備的俯仰角隨著方位角而動(dòng)態(tài)調(diào)整，因此僅靠一個(gè)掃描設(shè)備就可以覆蓋機(jī)場的一條乃至多條跑道的全部區(qū)域。

附圖說明

圖1是機(jī)場跑道的橫截面示意圖；

圖2是現(xiàn)有的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的一個(gè)塔臺(tái)上的掃描設(shè)備所覆蓋的掃描區(qū)域示意圖；

圖3是本申請的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的一個(gè)塔臺(tái)上的掃描設(shè)備所覆蓋的掃描區(qū)域示意圖；

圖4至圖7是本申請的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的不同實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

請參閱圖3，這是本申請的機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的一個(gè)塔臺(tái)上的掃描設(shè)備所覆蓋的掃描區(qū)域。由于掃描設(shè)備的俯仰角跟隨方位角動(dòng)態(tài)調(diào)整，在掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，其形成的掃描區(qū)域呈矩形帶狀，可以覆蓋一條或多條跑道的完整區(qū)域。假設(shè)掃描設(shè)備在對(duì)準(zhǔn)A位置時(shí)的掃描區(qū)域可以覆蓋一條跑道的整個(gè)寬度，那么掃描設(shè)備在對(duì)準(zhǔn)B位置、C位置時(shí)的掃描區(qū)域仍能覆蓋該跑道的整個(gè)寬度。因此本申請最少僅需一臺(tái)掃描設(shè)備就可以覆蓋整個(gè)跑道，大大節(jié)省了占用空間及設(shè)備成本。

請參閱圖4，這是本申請機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的實(shí)施例一，服務(wù)于僅有一條跑道的機(jī)場。該實(shí)施例一包括一個(gè)塔臺(tái)以及固定在該塔臺(tái)上的至少一個(gè)掃描設(shè)備，掃描設(shè)備可以是雷達(dá)、可見光攝像設(shè)備、紅外攝像設(shè)備、激光掃描設(shè)備等。每個(gè)掃描設(shè)備都搭配有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的方位角。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)的掃描區(qū)域從該跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的俯仰角。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)在對(duì)準(zhǔn)該跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

該實(shí)施例一對(duì)應(yīng)的掃描方法為：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使一個(gè)掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域從該跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，即掃描設(shè)備的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍約為180度。優(yōu)選地，該掃描區(qū)域從該跑道的第一端運(yùn)動(dòng)至第二端，再從該跑道的第二端運(yùn)動(dòng)返回第一端，如圖4中的點(diǎn)劃線箭頭所示。一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)該跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。這意味著當(dāng)掃描設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)方向與該跑道的中心線的夾角(直角或銳角)越小時(shí)，該掃描設(shè)備的俯仰角的絕對(duì)值越小，即該掃描設(shè)備的方向更偏向上方；反之亦然。掃描設(shè)備的掃描方向與該跑道的中心線的夾角最大為直角，此時(shí)該掃描設(shè)備的俯仰角的絕對(duì)值最大，即該掃描設(shè)備的方向最偏向下方。所述掃描設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)方向是指雷達(dá) 的天線波束發(fā)射方向、可見光攝像設(shè)備的攝像頭對(duì)準(zhǔn)方向、紅外攝像設(shè)備的攝像頭對(duì)準(zhǔn)方向、激光掃描設(shè)備的激光頭對(duì)準(zhǔn)方向。

請參閱圖5，這是本申請機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的實(shí)施例二，服務(wù)于具有兩條平行跑道的機(jī)場。該實(shí)施例二包括一個(gè)塔臺(tái)以及固定在該塔臺(tái)上的至少一個(gè)掃描設(shè)備，塔臺(tái)位于兩條跑道之間。每個(gè)掃描設(shè)備都搭配有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的方位角。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)的掃描區(qū)域從一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，再從另一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的俯仰角。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)在對(duì)準(zhǔn)某條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

該實(shí)施例二對(duì)應(yīng)的掃描方法為：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使一個(gè)掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域從一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，再從另一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，即掃描設(shè)備的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍約為360度。優(yōu)選地，該掃描區(qū)域在兩條平行跑道的掃描軌跡構(gòu)成首尾相接的環(huán)形，如圖5中的點(diǎn)劃線箭頭所示。一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)某條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

請參閱圖6，這是本申請機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的實(shí)施例三，服務(wù)于具有兩條平行跑道的機(jī)場。該實(shí)施例三包括一個(gè)塔臺(tái)以及固定在該塔臺(tái)上的至少一個(gè)掃描設(shè)備，塔臺(tái)位于任意一條跑道的外側(cè)。每個(gè)掃描設(shè)備都搭配有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的方位角。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)的掃描區(qū)域從一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，再從另一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的俯仰角。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)在對(duì)準(zhǔn)某條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

該實(shí)施例三對(duì)應(yīng)的掃描方法為：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使一個(gè)掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域從一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，再從另一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，即掃描設(shè)備的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍約為180度。優(yōu)選地，該掃描區(qū)域在兩條平行跑道的掃描軌跡構(gòu)成首尾相接的環(huán)形，如圖6中的點(diǎn)劃線箭頭所示。一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)某條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

請參閱圖7，這是本申請機(jī)場跑道異物檢測系統(tǒng)的實(shí)施例四，服務(wù)于具有兩條交叉跑道的機(jī)場，這兩條跑道可以是正交(垂直)或斜交。該實(shí)施例四包括一個(gè)塔臺(tái)以及固定在該塔臺(tái)上的至少一個(gè)掃描設(shè)備，塔臺(tái)位于兩條交叉跑道所形成的任意一個(gè)夾角之間。每個(gè)掃描設(shè)備都搭配有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的方位角。該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)的掃描區(qū)域從一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，再從另一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整該掃描機(jī)構(gòu)的俯仰角。該俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描機(jī)構(gòu)在對(duì)準(zhǔn)某條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

該實(shí)施例四對(duì)應(yīng)的掃描方法為：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使一個(gè)掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描設(shè)備水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域從一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，再從另一條跑道的一端運(yùn)動(dòng)至另一端，即掃描設(shè)備的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍約為180度至360度之間。根據(jù)兩條跑道的相交角度、長度及塔臺(tái)位置，掃描設(shè)備的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍可以相應(yīng)變化,圖7以點(diǎn)劃線箭頭給出了掃描軌跡為8字型的一種示例。當(dāng)兩條軌道正交時(shí)，掃描設(shè)備的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍約為270度。一個(gè)俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)使該掃描設(shè)備上下轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得該掃描機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)某條跑道水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的掃描區(qū)域始終覆蓋該跑道的全部寬度。

根據(jù)以上四個(gè)示例所體現(xiàn)的共同原理，本申請可以用于具有一條或多條跑道的機(jī)場。如果具有多條跑道，這些跑道之間可以是平行、正交(垂直)或斜交關(guān)系，塔臺(tái)可以位于不同跑道之間或任意跑道外側(cè)。本申請最少僅需一臺(tái)掃描設(shè)備就可以覆蓋一個(gè)機(jī)場的全部跑道，而不會(huì)遺漏任何跑道的任何區(qū)域。

如需冗余安全，本申請也可在一個(gè)塔臺(tái)上安裝多組掃描設(shè)備?；蛘咴趩螚l跑道的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置多個(gè)塔臺(tái)，或者在不同跑道之間或任意跑道外側(cè)設(shè)置多個(gè)塔臺(tái)，每個(gè)塔臺(tái)安裝至少一組掃描設(shè)備。此時(shí)每個(gè)掃描設(shè)備的掃描區(qū)域均可以覆蓋一條或多條跑道的完整區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)冗余安全，例如不同種類的掃描設(shè)備協(xié)同配合。

以上僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本申請。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。