一種基于信息融合的移動式跑道異物監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于信息融合的移動式跑道異物監(jiān)測方法，包含以下步驟：1)、毫米波雷達逐次對車輛前方設(shè)定區(qū)域進行探測，每次探測包括毫米波發(fā)射和回波接收過程；2)從回波信號中提取異物特征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范圍內(nèi)時，對多次探測過程中該疑似可疑異物累積出現(xiàn)次數(shù)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后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征；6)自動識別圖像中是否存在異物。
【專利說明】一種基于信息融合的移動式跑道異物監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于信息融合的移動式機場跑道異物監(jiān)測方法，可應(yīng)用于移動式 機場跑道異物監(jiān)測系統(tǒng)上對機場跑道、滑行道、停機坪的異物監(jiān)視與檢測，大大降低檢測虛 警率，提高檢測效率，屬于航空測試【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 機場跑道異物FOD (Foreign Object Debris)，是指任何出現(xiàn)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(dǎo)致飛機滑出跑道，引起飛機 事故，嚴重時危及乘客生命財產(chǎn)，造成航班延誤、中斷起飛，引起巨大的經(jīng)濟損失。
[0003] 目前，國內(nèi)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，占用了跑道使用時間，使得航班次數(shù)被迫減少，而且由于人眼視覺疲勞，漏檢率非常 高，飛機在跑道起飛存在潛在危險。目前，國內(nèi)外紛紛開展了對FOD檢測技術(shù)的研究和檢測 系統(tǒng)的開發(fā)，就移動式的檢測技術(shù)，國內(nèi)外研究和開發(fā)的機場異物檢測系統(tǒng)，即移動式跑道 異物檢測系統(tǒng)，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，這樣由于毫米波雷達回波信號中較強地雜波的影 響，容易產(chǎn)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(xiàn)頻繁的虛警，就會頻繁調(diào)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采用人工識別的方式，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(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于信息融合的移動式跑 道異物監(jiān)測方法，通過雷達異物檢測過程中采用可疑異物多次檢測信息的融合以及攝像 機自動識別過程中采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(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種基于信息融合的移動式跑道異物監(jiān)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(shè)定區(qū)域進行探測，每次探測包括毫米波發(fā) 射和回波接收過程；
[0008] 步驟2)、針對每次采集接收的回波信號，從回波信號中提取異物特征信息來進行 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范圍內(nèi)時，對多次探測過程 中該疑似可疑異物累積出現(xiàn)次數(shù)信息進行綜合判別，將滿足一定置信度的疑似可疑異物作 為可疑異物提請后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征；
[0012] 步驟6)自動識別圖像中是否存在異物。
[0013] 依據(jù)上述特征，所述步驟2)中從回波信號中提取異物特征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分辨率采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0015] 步驟2. 2)、采用濾波方式抑制轉(zhuǎn)換后的回波數(shù)字信號中的地雜波信號幅度；
[0016] 步驟2. 3)、采用一維快速傅里葉變換，將回波數(shù)字信號由時域轉(zhuǎn)換為頻域；
[0017] 步驟2. 4)、采用恒虛警率算法對轉(zhuǎn)換為頻域的回波數(shù)字信號進行幅度判別，檢測 是否存在疑似可疑異物。
[0018] 依據(jù)上述特征，所述步驟3)中置信度的計算方法為：
[0019] 設(shè)疑似可疑異物共經(jīng)歷N次毫米波雷達掃描，每次掃描所檢測的結(jié)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(shè) 每次檢測結(jié)果權(quán)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(shè)疑似可疑異物存在的置信度為P，則P計算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于信息融合的移動式跑道異物監(jiān)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(shè)定區(qū)域進行探測，每次探測包括毫米波發(fā)射和 回波接收過程； 步驟2)、針對每次采集接收的回波信號，從回波信號中提取異物特征信息來進行異物 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范圍內(nèi)時，對多次探測過程中該 疑似可疑異物累積出現(xiàn)次數(shù)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 疑異物提請后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征； 步驟6)自動識別圖像中是否存在異物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式跑道異物監(jiān)測方法，其特征在于所述步驟2)中從回波 信號中提取異物特征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分辨率采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 步驟2. 2)、采用濾波方式抑制轉(zhuǎn)換后的回波數(shù)字信號中的地雜波信號幅度； 步驟2. 3)、采用一維快速傅里葉變換，將回波數(shù)字信號由時域轉(zhuǎn)換為頻域； 步驟2. 4)、采用恒虛警率算法對轉(zhuǎn)換為頻域的回波數(shù)字信號進行幅度判別，檢測是否 存在疑似可疑異物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式跑道異物監(jiān)測方法，其特征在所述步驟3)中置信度的 計算方法為： 設(shè)疑似可疑異物共經(jīng)歷N次毫米波雷達掃描，每次掃描所檢測的結(jié)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(shè)每次 檢測結(jié)果權(quán)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(shè)疑似可疑異物存在的置信度為0，則0計算公式為：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式跑道異物監(jiān)測方法，其特征在于在所述步驟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(diào)焦、成像操作，形成 可疑異物區(qū)域的清晰圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式跑道異物監(jiān)測方法，其特征在于在所述步驟5)中的圖 像處理包括圖像濾波、圖像增強操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式跑道異物監(jiān)測方法，其特征在于在所述步驟6)中自動 識別圖像中是否存在異物的依據(jù)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(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)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(yè)集團公司上海航空測控技術(shù)研究所