[發明專利]一種基于Mask R-CNN目標檢測技術的跑道侵入檢測方法

在審

• 申請號: 202110787544.7
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113538976A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 楊昌其;張曉磊;郭瑞豪;李行;賢繼佳;王馨悅
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行學院
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04;G08B13/196;G06N3/04
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 王悅

本發明公開了一種基于Mask R?CNN目標檢測技術的跑道侵入檢測方法，包括以下步驟：S1：確定攝像頭視野范圍和安裝坐標；S2：實時監測跑道環境和目標運動，Mask R?CNN算法處理的畫面經數據處理單元傳輸到畫面顯示終端；S3：根據Mask R?CNN的算法參數，經由邏輯電路判斷是否發生跑道侵入；S4：若發生跑道侵入情況，則視頻框變紅并發出聲音告警提示，否則顯示正常；S5：在系統運行期間，每個固定時間段自行設置和事件觸發都會以視頻和文字的形式生成系統日志，日志儲存在處理器終端；S6：系統仿真驗證平臺演示；相比于傳統的傳感器告警，本發明的防跑道侵入預警技術因其更廣的視野以及準確的目標檢測能力，可為管制員和飛行員提供更早的預警。

技術領域

本發明涉及機場安全領域，特別是涉及一種基于Mask R-CNN目標檢測技術的跑道侵入檢測方法。

背景技術

跑道作為一次航班運行的開始與結束的機場設施部分，在機場安全運行的過程中具有十分重要的作用。跑道侵入是典型的跑道安全問題，因其極有可能引起嚴重的機場安全事故，因此跑道侵入是整個航空運輸系統安全的基礎一環。

美國FAA最早于上世紀90年代開始著手于解決跑道侵入問題，啟動了一系列防止跑道侵入的方案。FAA的跑道侵入減少計劃(Runway Incursion Reduction Program,RIRP)系統由飛行導航系統、入侵顯示終端等部分組成,可以為飛行員、空中交通管制人員以及地面交通設施等提供實時狀態報告。但是其使用要以花費大量資金改造和維護為代價,這對大多機場來說都有一定的局限性,要將其進行全球范圍的推廣使用,還需要一個很長的過程。

NASA的RIPS(Runway Incursion Prevention System,跑道入侵防止系統)系統主要是通過技術手段來提高地面狀態實時報告、飛行定位和飛行員預警等方面的能力,從而減少跑道入侵的發生。RIPS與RIRP的不同之處在于它可以實時地向飛行員報告當前的地面狀態。通過當地機場的飛機和預警設施來預測其他飛機的方位,還可以向飛行員報告當前機場的使用狀況,通常這些都是由飛行計劃來指導的。而實時報告這一功能的實現是通過ADS-B(廣播式自動相關監視)、STIS-B(地面交通信息服務廣播)、LAAS和各種預警技術來完成的。

國際民航組織在2004年發布了《先進場面活動引導和控制手冊》，要求機場安裝的新一代機場監視設備，進而能夠對飛機在機場從跑道、滑行道、停機坪和登機口全方位進行自動引導控制其中可選用的場面監視技術包括一次場面監視雷達、廣播式自動相關監視和多點定位技術。世界上技術先進的機場場面監視雷達擁有自動告警和機場信息共享等功能，中國場面監視雷達還在研究中，有很大發展潛力。場面監視雷達屬于非協作式監視系統，系統受地形、天氣影響大，對于大中機場來說，單重覆蓋存在盲區，本身無目標識別能力。

多點相關定位(Multilateration,MLAT)基于地面基站接收定位目標輸出的應答信號,通過基站接收到信號的到達時間差(TDOA)進行計算，從而實現目標定位。調整基站數量和位置可對場面上的航空器和車輛進行監視。

ADS-B技術是通過空空、空地數據鏈廣播消息形式，向地面空管系統或其他飛機實時播報其精確位置、航速、識別碼、航班號、空地狀態等信息。ADS-B系統是基于衛星導航定位技術實現目標定位，它存在衛星完好性及需要對老舊飛機進行改裝等弱點，應用受到一定限制。