[发明专利]一种基于Mask R-CNN目标检测技术的跑道侵入检测方法

说明书

本发明公开了一种基于Mask R‑CNN目标检测技术的跑道侵入检测方法，包括以下步骤：S1：确定摄像头视野范围和安装坐标；S2：实时监测跑道环境和目标运动，Mask R‑CNN算法处理的画面经数据处理单元传输到画面显示终端；S3：根据Mask R‑CNN的算法参数，经由逻辑电路判断是否发生跑道侵入；S4：若发生跑道侵入情况，则视频框变红并发出声音告警提示，否则显示正常；S5：在系统运行期间，每个固定时间段自行设置和事件触发都会以视频和文字的形式生成系统日志，日志储存在处理器终端；S6：系统仿真验证平台演示；相比于传统的传感器告警，本发明的防跑道侵入预警技术因其更广的视野以及准确的目标检测能力，可为管制员和飞行员提供更早的预警。

技术领域

本发明涉及机场安全领域，特别是涉及一种基于Mask R-CNN目标检测技术的跑道侵入检测方法。

背景技术

跑道作为一次航班运行的开始与结束的机场设施部分，在机场安全运行的过程中具有十分重要的作用。跑道侵入是典型的跑道安全问题，因其极有可能引起严重的机场安全事故，因此跑道侵入是整个航空运输系统安全的基础一环。

美国FAA最早于上世纪90年代开始着手于解决跑道侵入问题，启动了一系列防止跑道侵入的方案。FAA的跑道侵入减少计划(Runway Incursion Reduction Program,RIRP)系统由飞行导航系统、入侵显示终端等部分组成,可以为飞行员、空中交通管制人员以及地面交通设施等提供实时状态报告。但是其使用要以花费大量资金改造和维护为代价,这对大多机场来说都有一定的局限性,要将其进行全球范围的推广使用,还需要一个很长的过程。

NASA的RIPS(Runway Incursion Prevention System,跑道入侵防止系统)系统主要是通过技术手段来提高地面状态实时报告、飞行定位和飞行员预警等方面的能力,从而减少跑道入侵的发生。RIPS与RIRP的不同之处在于它可以实时地向飞行员报告当前的地面状态。通过当地机场的飞机和预警设施来预测其他飞机的方位,还可以向飞行员报告当前机场的使用状况,通常这些都是由飞行计划来指导的。而实时报告这一功能的实现是通过ADS-B(广播式自动相关监视)、STIS-B(地面交通信息服务广播)、LAAS和各种预警技术来完成的。

国际民航组织在2004年发布了《先进场面活动引导和控制手册》，要求机场安装的新一代机场监视设备，进而能够对飞机在机场从跑道、滑行道、停机坪和登机口全方位进行自动引导控制其中可选用的场面监视技术包括一次场面监视雷达、广播式自动相关监视和多点定位技术。世界上技术先进的机场场面监视雷达拥有自动告警和机场信息共享等功能，中国场面监视雷达还在研究中，有很大发展潜力。场面监视雷达属于非协作式监视系统，系统受地形、天气影响大，对于大中机场来说，单重覆盖存在盲区，本身无目标识别能力。

多点相关定位(Multilateration,MLAT)基于地面基站接收定位目标输出的应答信号,通过基站接收到信号的到达时间差(TDOA)进行计算，从而实现目标定位。调整基站数量和位置可对场面上的航空器和车辆进行监视。

ADS-B技术是通过空空、空地数据链广播消息形式，向地面空管系统或其他飞机实时播报其精确位置、航速、识别码、航班号、空地状态等信息。ADS-B系统是基于卫星导航定位技术实现目标定位，它存在卫星完好性及需要对老旧飞机进行改装等弱点，应用受到一定限制。