[發明專利]塔架式機場跑道異物定位方法

有效

• 申請號: 201610024473.4
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105527656B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 羅曉;劉鵬飛;顏善;吳宏剛;黃忠濤;龍柯宇;蔣李
• 申請（專利權）人: 中國民用航空總局第二研究所
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G06T7/70
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司11514
• 代理人: 殷瑞劍

技術領域

本發明涉及光學定位技術領域，特別是涉及一種塔架式機場跑道異物定位方法。

背景技術

機場跑道異物是影響機場飛行安全和導致航班延誤的重要因素。近年來，針對這一問題，民航業界提出了能夠自動檢測跑道狀態，及時發現并定位跑道異物的自動化機場跑道異物檢測系統，以期能夠替代人工巡檢，提高工作效率和可靠性。

塔架式機場跑道異物檢測系統是上述自動化機場跑道異物檢測系統中的一種。該系統采用分布式布局，由若干光學探測傳感器、服務器端和客戶端等共同組成。其中，光學探測傳感器部署于跑道一側，傳感器距跑道中線距離較遠，按照國內相關規范要求，一般情況距離大于150米，在實際安裝過程中，為保證光學傳感器的有效檢測高度和航空安全，傳感器位置距跑道中線200米外甚至更遠。

光學探測傳感器包括塔架、轉臺、攝像機和鏡頭。其中，轉臺安裝在塔架上，在轉臺內部放置有攝像機和鏡頭。轉臺可以上下左右轉動，當轉臺運動到某一位置時，在服務器端的控制下，轉臺會將成像畫面(圖片)以及轉臺的方位角(俯仰和水平角)回傳到服務器端。服務器端對上述數據進行處理，如發現在機場跑道上存在異物，則服務器端可以報警并給出異物的精確位置。隨后工作人員可以攜帶具有異物的GPS位置坐標的便攜式客戶端去清除異物。這樣即完成的機場跑道的異物清除操作。

上述操作的正常進行均取決于服務器端對異物的精確位置的計算，但是現有的異物定位方法需要對異物的坐標進行轉換，如將異物在畫面上的像素坐標轉換為異物的GPS坐標，如在轉換過程中轉臺的位置或方位角發生改變，可能會降低異物的定位準確性。

為了提高異物的定位準確性，申請號為201310446863.7的一種機場跑道異物檢測快速定位方法披露了一種對異物報警位置信息與報警次數進行統計的異物定位方法，可有效的提高異物位置信息的準確性。但是其中并未對轉臺的位置坐標偏差進行補償。

同時申請號為201210031837.3的機場道面異物監測系統通過對小尺寸異物的識別提高了異物位置信息的準確性，但是同樣沒有對轉臺的位置坐標偏差進行補償。

故，有必要提供一種塔架式機場跑道異物定位方法，以解決現有技術所存在的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種定位準確性較高的塔架式機場跑道異物定位方法；解決了現有的機場跑道異物定位方法的定位準確性較低的技術問題。

為解決上述問題，本發明提供的技術方案如下：

本發明實施例提供一種塔架式機場跑道異物定位方法，其使用塔架式機場跑道異物檢測系統進行異物定位，其中所述塔架式機場跑道異物檢測系統包括：

光學探測模塊，用于獲取異物圖像；其包括轉臺、攝像機以及鏡頭；以及

服務器端，用于根據所述異物圖像對異物進行定位操作；其中所述塔架式機場跑道異物定位方法包括：

所述光學探測模塊對異物進行拍攝，以獲取異物圖像；

所述服務器端根據所述異物圖像，獲取所述異物在所述攝像機靶面的物理坐標；

所述服務器端根據所述異物的靶面物理坐標以及所述轉臺的參數，獲取所述異物相對所述轉臺的球極坐標；

所述服務器端將所述異物相對所述轉臺的球極坐標轉換為所述異物相對所述轉臺的笛卡爾坐標；

所述服務器端將所述異物相對所述轉臺的笛卡爾坐標轉換為所述異物的地心坐標；以及

所述服務器端將所述異物的地心坐標轉為所述異物的經緯度坐標。

在本發明所述的塔架式機場跑道異物定位方法中，所述轉臺內置光學探測模塊對異物進行拍攝，以獲取異物圖像的步驟之前還包括：獲取所述轉臺對應的機場跑道區域的位置參數以及高程參數。

在本發明所述的塔架式機場跑道異物定位方法中，所述服務器端根據所述異物的靶面物理坐標以及所述轉臺的參數，獲取所述異物相對所述轉臺的球極坐標的步驟包括：通過以下公式獲取所述異物相對所述轉臺的球極坐標：

其中H為所述攝像機靶面的高度，γ1所述攝像機的縱向視場角，Ty為所述靶面物理坐標中的縱坐標，β₀為所述攝像機的垂直俯仰角，θ為所述異物圖像中的異物相對所述轉臺的球極坐標中的Z軸的角度；

其中α₀為所述攝像機的水平俯仰角，L為所述攝像機靶面的寬度，Tx為所述靶面物理坐標中的橫坐標，γ2為所述攝像機的橫向視場角，為所述異物圖像中的異物在所述球極坐標系中的X-Y平面的投影，與所述球極坐標系中的X軸的角度；