一种移动式机场道面异物检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种移动式机场道面异物检测方法及系统，属于异物检测领域，包括后台监控系统，还包括FOD检测机器人和以下步骤：所述后台监控系统向FOD检测机器人下发巡检任务，所述巡检任务包括作业指令和作业区域；所述FOD检测机器人根据巡检任务自动采集机场跑道的实物图像数据，所述FOD检测机器人使用相机采集实物图像数据；对所述实物图像数据添加位置信息；对采集的所述实物图像数据进行处理，得到FOD的体积信息，通过上述方法，实现了对机场跑道的自动异物检测，提升了机场跑道异物检测的效率。

A method and system for detecting foreign matters on the road surface of Mobile Airport

【技术实现步骤摘要】
一种移动式机场道面异物检测方法及系统
本专利技术涉及异物检测领域，尤其涉及一种移动式机场道面异物检测方法及系统。
技术介绍
FOD(ForeignObjectDebris)，即可能损伤航空器的某种外来物体，常见的FOD有螺丝、螺帽、垫圈、钉子、硬币、碎石、防水布料、报纸、瓶子等。FOD带来的危害非常严重，许多案例都证明，机场道面上的外来物可以很容易被吸入到发动机，导致发动机失效，碎片也会堆积在机械装置中，影响起落架、机翼等设备的正常运行，不仅会损坏飞机和夺去宝贵的生命，而且还伴随着巨大的经济损失。根据国家机场跑道碎片调查公司的统计，每年机场跑道上的外来碎片造成的直接经济损失高达40亿美元。如果碎片对发动机或机身造成破坏，轻时导致跑道关闭，重则造成乘客和机组人员丧命。在2000年协和式飞机空难事件中，因为碎片击中发动机，造成飞机失事，乘客和机组人员全部遇难。现有的FOD探测系统主要采用雷达探测技术与视频图像识别技术。现有机场跑道异物检测系统是根据机场跑道长度与宽度，选择具体受检道面关键位置，在跑道一侧分区域安装前端探测系统设备，在所需高度的塔架上，将雷达与多传感器一体化监控前端及相应伺服装置共同安装于跑道侧面固定架(或跑道灯)上，前端多传感器探测系统将异物位置信息传送给监控系统显示端，监控系统根据位置调整云台和角度、焦距和光圈等，对异物进行跟踪监测拍照，并进行智能分析处理后，将相关信息发送给主控系统供主控系统分析处理，并将检测到的异物信息上传到指挥中心，同时发出报警提示。目前世界上较为典型的有英国开发的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FODFinder系统。Tarsier系统、FODetect系统、FODFinder系统采用毫米波雷达探测为主、视频图像识别技术为辅的手段来探测FOD；iFerret系统只采用视频图像识别技术进行FOD的探测。基于雷达技术的系统对颜色没有反应，而基于视频图像识别技术的系统能对颜色和光照对比度产生反应。因此，现有技术中传统的固定式FOD系统由多部雷达和光电系统组成，造价高昂，适用于大型机场使用，针对目前日益增长的无人机市场不具备价格优势，且设备安装时间较长，对机场的安全运行和航空飞行造成较大影响。传统的移动式FOD系统，安装于移动平台的顶部，无法实现对跑道检测的全覆盖，不能实现连续扫描，且多目标分辨能力较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种移动式机场道面异物检测方法，以自动实现机场跑道的异物检测，提升机场跑道异物检测的效率及提高系统最小检出目标尺寸，为飞机的起飞、降落提供可靠的飞行安全保障。本专利技术提供的一种移动式机场道面异物检测方法，包括后台监控系统，还包括FOD检测机器人和以下步骤：(1)所述后台监控系统向FOD检测机器人下发巡检任务，所述巡检任务包括作业指令和作业区域。(2)所述FOD检测机器人根据巡检任务自动采集机场跑道的实物图像数据，所述FOD检测机器人使用相机采集实物图像数据；(3)对采集的所述实物图像数据进行处理，得到FOD的体积信息，并对所述实物图像数据添加位置信息；。通过上述方法，实现了机场跑道的自动异物检测，提升了机场跑道异物检测的效率。更进一步的，为更方便的清理检测出得的FOD，还包括，(4)将所述FOD的体积和位置信息上报至后台监控系统，方便检测人员获得FOD信息；(5)当所述FOD检测机器人执行完巡检任务后，指定人工到达现场处理。更进一步的，步骤(3)，处理实物图像数据的方法包括，(31)将采集的实物图像进行灰度拉伸处理，得到第一图像；(31)对第一图像进行自适应OTSU分割和八方向Sobel边缘检测处理，得到第二图像；(31)对第二图像进行基于梯度的像素连接处理，得到第三图像；(32)对第三图像进行基于连通性检测的二值图像去噪处理，得到第四图像；(33)对第四图像进行边缘提取和去噪处理，得到第五图像；(34)对第五图像进行异物子块识别处理，得到第六图像；(35)对第六图像进行基于优化模型的异物子块连接处理，得到第七图像；(36)对第七图像进行保护异物完整性的异物子块生长处理，得到第八图像；(37)对第八图像进行提取目标像素处理，得到FOD体积信息。通过对获取的实物图像数据进一步处理，提高了系统最小检出目标尺寸。更进一步的，为了方便管理人员清除FOD信息，步骤(4)中，所述FOD体积和位置信息以告警的形式显示并上报至后台监控系统，所述后台监控系统自动生成FOD位置信息的任务工单。更进一步的，为了方便以后管理和查询FOD信息，还包括，保存保存巡检任务和处理结果，具体包括被检测出的FOD的清理记录、巡检过程和巡检结果。更进一步的，所述FOD检测机器人包括差分GPS/全站仪、陀螺仪和光电编码器，所述位置信息的获取方法包括：获取FOD检测机器人的初始位置；对陀螺仪的角速度和光电编码器的线速度积分，得到相应时间的位置和姿态信息；用差分GPS/全站仪对陀螺仪和光电编码器进行修正，消除误差。通过上述方法，可以获得更加精确的位置信息。本专利技术还提供了一种移动式机场道面异物检测系统，包括后台监控系统，还包括FOD检测机器人，所述FOD检测机器人与所述后台监控系统通信连接；所述后台监控系统包括：远程监控辅助系统，与所述FOD检测机器人通信连接，用于定义作业任务，下发作业指令；任务规划器，与所述FOD检测机器人通信连接，用于采集现场作业区域位置信息，规划作业区域；所述FOD检测机器人包括：移动平台，负责FOD检测机器人的自主移动；图像采集系统，用于采集道面信息；无线数据传输系统，用于与后台监控系统通信连接；机上控制系统，与移动平台、图像采集系统和无线数据传输系统通信连接，用于FOD检测机器人的运动控制和数据采集。更进一步的，所述后台监控系统还包括手持式控制器，与FOD检测机器人通信连接，用于远程操控所述FOD检测机器人的活动，以实现控制人员必要时人工操控FOD检测机器人。更进一步的，所述机上控制系统包括导航系统，用于实现移动平台的定位与运动控制；所述导航系统包括车上系统，所述车上系统包括陀螺仪，用于位姿测量与位姿递推；光电编码器，用于记录机器人行走里程；还包括差分系统和差分GPS基站/全站仪，所述差分系统与差分GPS基站通信连接，用于精确定位，以获取更加精确的位置信息。通过采用以上的技术方案，本专利技术的有益效果是：提供了一种移动式机场道面异物检测方法。通过使用FOD检测机器人对跑道进行全覆盖式扫描，并控制检测相机采集道面信息，并为图像数据添加位置标签，自动实现机场跑道的异物检测，提升机场跑道异物检测的效率及提高系统最小检出目标尺寸，为飞机的起飞、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式机场道面异物检测方法，包括后台监控系统，其特征在于：还包括FOD检测机器人和以下步骤，/n(1)所述后台监控系统向FOD检测机器人下发巡检任务；/n(2)所述FOD检测机器人根据巡检任务自动采集机场跑道的实物图像数据；/n(3)对所述实物图像数据进行处理，得到FOD的体积信息，并对其添加位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动式机场道面异物检测方法，包括后台监控系统，其特征在于：还包括FOD检测机器人和以下步骤，
(1)所述后台监控系统向FOD检测机器人下发巡检任务；
(2)所述FOD检测机器人根据巡检任务自动采集机场跑道的实物图像数据；
(3)对所述实物图像数据进行处理，得到FOD的体积信息，并对其添加位置信息。


2.根据权利要求1所述的移动式机场道面异物检测方法，其特征在于：还包括，
(4)将所述FOD的体积和位置信息上报至后台监控系统；
(5)当所述FOD检测机器人执行完巡检任务后，指定人工到达现场处理。


3.根据权利要求1所述的移动式机场道面异物检测方法，其特征在于：步骤(1)中，所述巡检任务包括作业指令和作业区域。


4.根据权利要求1所述的移动式机场道面异物检测方法，其特征在于：步骤(3)，处理实物图像数据的方法包括，
(31)将采集的实物图像进行灰度拉伸处理，得到第一图像；
(31)对第一图像进行自适应OTSU分割和八方向Sobel边缘检测处理，得到第二图像；
(31)对第二图像进行基于梯度的像素连接处理，得到第三图像；
(32)对第三图像进行基于连通性检测的二值图像去噪处理，得到第四图像；
(33)对第四图像进行边缘提取和去噪处理，得到第五图像；
(34)对第五图像进行异物子块识别处理，得到第六图像；
(35)对第六图像进行基于优化模型的异物子块连接处理，得到第七图像；
(36)对第七图像进行保护异物完整性的异物子块生长处理，得到第八图像；
(37)对第八图像进行提取目标像素处理，得到FOD体积信息。


5.根据权利要求2所述的移动式机场道面异物检测方法，其特征在于：步骤(4)中，所述FOD体积和位置信息以告警的形式显示并上报至后台监控系统，所述后台监控系统自动生成FOD位置信息的任务工单。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥川桂，易威，
申请(专利权)人：四川九洲空管科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51