[发明专利]机场道面异物监测系统

说明书

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，涉及机场刀面安全防护监测技术，具体地说是一种机场道面异物监测系统。

背景技术

机场道面异物(外来物)FOD(Foreign Object Debris)，即可能损伤飞机或系统的某种外来的物质、碎屑或物体(后文均简称道面异物)。道面异物的种类相当多，如硬物体、软物体、鸟类、雷电等。道面异物危害非常严重，机场道面上的异物可以很容易被吸入发动机，导致发动机失效。碎片也会堆积在机械装置中，影响起落架、襟翼等设备的正常运行。

道面异物不仅会损坏飞机，造成巨大的经济损失，而且还会引发空难而夺去宝贵的生命。非计划的拆换发动机本身就是昂贵的花费，更不用说航班延误或取消带来的损失。据保守估计，每年全球因道面异物造成的损失至少在30亿～40亿美元，异物道面异物不仅会造成巨大的直接损失，还会造成航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失，而间接损失至少为直接损失的4倍。

关于道面异物探测系统的研究与开发，目前世界上较为典型的有4个系统，它们分别是英国开发的Tarsier系统、以色列开发的FODetect系统、新加坡开发的iFerret系统和美国开发的FOD Finder系统。

英国Tarsier系统是由英国Qinetiq公司受命研究开发的Tarsier1100(T1100)异物探测系统。T1100工作频率为94.5GHz，雷达体制为连续波调频(FMCW)，具有雷达探测距离长、波束窄和分辨率高的特点，该系统能够探测异物的最小尺寸为20毫米，并能对探测到的异物准确定位。

以色列FODetect系统由以色列的Xsight公司开发，系统由77GHz毫米波雷达和摄像设备所组成，多个道面监测单元(SDU)分别安装在不同位置的跑道边灯上，每个SDU都对跑道中线附近的区域进行扫描，发现道面异物后，可以立即向机场管理人员发出报警信息，告知道面异物的准确位置以及发现时间。而后，设备会拉近镜头，提供道面异物的视频图像，发现道面异物之后，传感器会锁定道面异物的位置，以帮助机场管理人员将道面异物取走。系统能够探测异物的最小尺寸为25毫米，在夜间，还可使用激光指示器协助将道面异物取走。

美国FOD Finder系统是由美国Trex Enterprises公司开发的一套移动监控系统，可以安装在车辆的车顶。系统由监控系统与后台软件处理系统组成，能够探测异物的最小尺寸为25毫米。监控系统使用的是78-81GHz毫米波雷达、高精度的GPS定位系统和摄像系统，雷达扫描速度为30次/分钟，探测半径为200米，装在车顶的一个雷达罩中，车辆向前移动时，系统扫描车辆前部的区域，并向机场控制人员提供雷达和视频信号。车辆上装有软件处理系统(AirBoss处理系统)，由触摸式电脑、照相机、条码机组成，机场控制人员可以根据系统指示方位拾取道面异物。一旦道面异物被取出，装于车内的照相机会给碎片照相备案，机场控制人员还会给道面异物贴上条形码以做记录，同时记录信息将通过互联网存储在系统数据库中。

新加坡Stratechsystems公司的iFerret智能视频探测系统，通过在跑道上每隔一定间距装置先进的高分辨率功能的摄像机，自动探测和辨认跑道上的障碍物，而复杂的图像处理软件可以针对变化的照明和路面条件做出适当的调整。发现道面异物后，系统能够放大物体的图像，给用户提供碎片的实时图像，让用户看到发现的物品。该系统能够探测异物的最小尺寸为20毫米，但在夜间、阴雨天及低能见度等情况下应用有一定的局限性。

上述4个系统中，Tarsier系统、FODetect系统、FOD Finder系统以毫米波雷达探测技术为主，并辅助有视频成像手段，扫描设备探测到异物后，工作人员可通过视频系统进行确认。iFerret系统采用视频图像识别技术。这4个系统是目前国外民航和外军机场主要使用的异物自动监测技术。但是，上述4个系统能够识别的最小异物为20毫米，与实际需求相差较远。而且视频图像技术受阴雨天气，低照度等影响大，探测识别功能低、夜间难以工作。

发明内容

为了克服现有技术探测识别道面异物最小尺寸偏大，达不到实际使用需求的缺陷，本发明提供了一种机场道面异物监测系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：应用光学成像原理，采集道面异物图像信息，对道面的图像信息进行分析识别，对识别出的异物进行报警处理。本发明所述系统包括扫描设备，工业控制计算机，主控制服务器，显示装置和控制识别软件。