一種基於信息融合的移動式跑道異物監測方法
2023-05-27 19:47:56 7
一種基於信息融合的移動式跑道異物監測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於信息融合的移動式跑道異物監測方法，包含以下步驟：1)、毫米波雷達逐次對車輛前方設定區域進行探測，每次探測包括毫米波發射和回波接收過程；2)從回波信號中提取異物特徵信息來進行異物檢測，如果檢測出異物，詳細記錄該疑似可疑異物的位置信息；3)、當該疑似可疑異物位置進入移動車輛的一定範圍內時，對多次探測過程中該疑似可疑異物累積出現次數信息進行綜合判別，將滿足一定置信度的疑似可疑異物提請後端攝像機進行識別確認。4)、攝像機對可疑異物進行攝像，形成可疑異物的清晰圖像；5)對可疑異物的清晰圖像進行圖像處理增強疑似可疑異物的圖像特徵；6)自動識別圖像中是否存在異物。
【專利說明】一種基於信息融合的移動式跑道異物監測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基於信息融合的移動式機場跑道異物監測方法，可應用於移動式 機場跑道異物監測系統上對機場跑道、滑行道、停機坪的異物監視與檢測，大大降低檢測虛 警率，提高檢測效率，屬於航空測試【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 機場跑道異物FOD (Foreign Object Debris)，是指任何出現在機場中不合適位置 的物體，這種物體可以劃破飛機輪胎，撞擊飛機油箱或機體，導致飛機滑出跑道，引起飛機 事故，嚴重時危及乘客生命財產，造成航班延誤、中斷起飛，引起巨大的經濟損失。
[0003] 目前，國內外對FOD的檢測基本上還依靠人工定時巡視，該方法不僅效率低且不 可靠，佔用了跑道使用時間，使得航班次數被迫減少，而且由於人眼視覺疲勞，漏檢率非常 高，飛機在跑道起飛存在潛在危險。目前，國內外紛紛開展了對FOD檢測技術的研究和檢測 系統的開發，就移動式的檢測技術，國內外研究和開發的機場異物檢測系統，即移動式跑道 異物檢測系統，均為在車載平臺安裝毫米波雷達和攝像機，由毫米波雷達進行即時檢測、攝 像機圖像輔助進行人工識別的方法來檢測異物。這種方法有兩個比較突出的缺陷：一是毫 米波雷達掃描到可疑異物時就即時報警，這樣由於毫米波雷達回波信號中較強地雜波的影 響，容易產生虛警；二是在毫米波雷達掃描到可疑異物即時報警的同時，會控制攝像機進行 圖像捕捉，這樣如果出現頻繁的虛警，就會頻繁調動攝像機，工作效率會大大降低；同時對 攝像機捕捉的圖像是採用人工識別的方式，同樣會大大降低檢測效率。因此，必須有新的方 法對已有的毫米波雷達即時檢測、攝像機圖像輔助人工識別的方法進行改進，以降低檢測 的虛警率，提高檢測的效率。
【發明內容】
[0004] 針對已有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種基於信息融合的移動式跑 道異物監測方法，通過雷達異物檢測過程中採用可疑異物多次檢測信息的融合以及攝像 機自動識別過程中採用雷達信息與攝像信息的融合，共同完成對異物的檢測，顯著降低原 有檢測方法中的虛警率，提高了檢測效率，同時通過自動識別的方式改進原有檢測方法中 的人工識別方式，也大大提1? 了檢測效率，提1?機場跑道的利用率。
[0005] 本發明的目的是通過如下技術方案實現的：
[0006] -種基於信息融合的移動式跑道異物監測方法，包含以下步驟：
[0007] 步驟1)、毫米波雷達逐次對車輛前方設定區域進行探測，每次探測包括毫米波發 射和回波接收過程；
[0008] 步驟2)、針對每次採集接收的回波信號，從回波信號中提取異物特徵信息來進行 異物檢測，如果檢測出異物，將檢測出的異物列為疑似可疑異物，詳細記錄該疑似可疑異物 的位置信息；
[0009] 步驟3)、當該疑似可疑異物位置進入移動車輛的一定範圍內時，對多次探測過程 中該疑似可疑異物累積出現次數信息進行綜合判別，將滿足一定置信度的疑似可疑異物作 為可疑異物提請後端攝像機進行識別確認；
[0010] 步驟4)、攝像機對可疑異物進行攝像，形成可疑異物的清晰圖像；
[0011] 步驟5)對可疑異物的清晰圖像進行圖像處理增強可疑異物的圖像特徵；
[0012] 步驟6)自動識別圖像中是否存在異物。
[0013] 依據上述特徵，所述步驟2)中從回波信號中提取異物特徵信息來進行異物檢測 包含以下步驟：
[0014] 步驟2. 1)對接收的毫米波回波信號進行解析度採樣，轉換為數位訊號；
[0015] 步驟2. 2)、採用濾波方式抑制轉換後的回波數位訊號中的地雜波信號幅度；
[0016] 步驟2. 3)、採用一維快速傅立葉變換，將回波數位訊號由時域轉換為頻域；
[0017] 步驟2. 4)、採用恆虛警率算法對轉換為頻域的回波數位訊號進行幅度判別，檢測 是否存在疑似可疑異物。
[0018] 依據上述特徵，所述步驟3)中置信度的計算方法為：
[0019] 設疑似可疑異物共經歷N次毫米波雷達掃描，每次掃描所檢測的結果為T[i] (i = 1?N)，若該疑似可疑異物在該次掃描未檢測到，則T[i] =0,若檢測到，則T[i] = 1 ;又設 每次檢測結果權重為a[i](i = 1?N)，按照距離遠近，a[i]從小到大排布，且N個a[i]累 加之和為1 ;設疑似可疑異物存在的置信度為P，則P計算公式為：
【權利要求】
1. 一種基於信息融合的移動式跑道異物監測方法，包含以下步驟： 步驟1)、毫米波雷達逐次對車輛前方設定區域進行探測，每次探測包括毫米波發射和 回波接收過程； 步驟2)、針對每次採集接收的回波信號，從回波信號中提取異物特徵信息來進行異物 檢測，如果檢測出異物，將檢測出的異物列為疑似可疑異物，詳細記錄該疑似可疑異物的位 置信息； 步驟3)、當該疑似可疑異物位置進入移動車輛的一定範圍內時，對多次探測過程中該 疑似可疑異物累積出現次數信息進行綜合判別，將滿足一定置信度的疑似可疑異物作為可 疑異物提請後端攝像機進行識別確認； 步驟4)、攝像機對可疑異物進行攝像，形成可疑異物的清晰圖像； 步驟5)對可疑異物的清晰圖像進行圖像處理增強可疑異物的圖像特徵； 步驟6)自動識別圖像中是否存在異物。
2. 根據權利要求1所述的移動式跑道異物監測方法，其特徵在於所述步驟2)中從回波 信號中提取異物特徵信息來進行異物檢測包含以下步驟： 步驟2. 1)對接收的毫米波回波信號進行解析度採樣，轉換為數位訊號； 步驟2. 2)、採用濾波方式抑制轉換後的回波數位訊號中的地雜波信號幅度； 步驟2. 3)、採用一維快速傅立葉變換，將回波數位訊號由時域轉換為頻域； 步驟2. 4)、採用恆虛警率算法對轉換為頻域的回波數位訊號進行幅度判別，檢測是否 存在疑似可疑異物。
3. 根據權利要求1所述的移動式跑道異物監測方法，其特徵在所述步驟3)中置信度的 計算方法為： 設疑似可疑異物共經歷N次毫米波雷達掃描，每次掃描所檢測的結果為T[i](i= 1?N)，若該疑似可疑異物在該次掃描未檢測到，則T[i] =0,若檢測到，則T[i] = 1 ;又設每次 檢測結果權重為a[i](i= 1?N)，按照距離遠近，a[i]從小到大排布，且N個a[i]累加之 和為1 ;設疑似可疑異物存在的置信度為0，則0計算公式為：
4. 根據權利要求1所述的移動式跑道異物監測方法，其特徵在於在所述步驟4)中通過 以可疑異物的位置信息控制攝像機以疑似可疑異物為中心進行對準、調焦、成像操作，形成 可疑異物區域的清晰圖像。
5. 根據權利要求1所述的移動式跑道異物監測方法，其特徵在於在所述步驟5)中的圖 像處理包括圖像濾波、圖像增強操作。
6. 根據權利要求1所述的移動式跑道異物監測方法，其特徵在於在所述步驟6)中自動 識別圖像中是否存在異物的依據為可疑異物的邊緣輪廓。
【文檔編號】G01S13/89GK104407346SQ201410718235
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】孫燦飛, 鄭國 , 孫源, 彭乾, 趙英梅, 王沛, 張春龍 申請人:中國航空工業集團公司上海航空測控技術研究所