基于圆弧合成孔径体制的跑道异物监测雷达成像研究

跑道异物（FOD）是对影响机场航班起降的外来物质的总称,目前全球绝大多数机场的 FOD 监测仍然是靠人工完成。为了满足 FOD 监视手段的迫切需要,本文采用圆弧合成孔径雷达实现机场跑道异物探测;通过比较实孔径扫描和圆弧合成孔径雷达的优缺点,开展信号模型仿真,并与实测数据进行对比验证。结果表明：针对同样目标,圆弧合成孔径雷达的探测距离提高 2~3 倍,并能有效抑制雨雪等“闪烁”杂波。     

基于视频的机场跑道异物检测技术研究

针对基于视频监控的机场跑道异物自动检测问题,对现有的目标检测方法进行研究。首先介绍了现有的目标检测算法,并对各个算法的优缺点、适用性进行了比较分析;其次给出了Canny边缘检测法和背景差分法的模拟实验结果;最后指出了机场跑道异物检测系统检测算法亟待解决的问题。     

一种基于语义分割的机场跑道检测算法

针对复杂电磁作战环境下无人机自主着陆应用场景,提出了一种基于图像语义分割的机场跑道检测算法,并设计构建了轻量高效的端到端跑道检测神经网络RunwayNet。在特征提取部分,使用空洞卷积对ShuffleNet V2进行改造,得到了输出特征图分辨率可调的主干网络,并利用自注意力机制设计了自注意力网络模块,使网络具备全局跑道特征提取能力。设计了解码器模块将网络浅层丰富的细节、空间位置信息与顶层粗略、抽象的语义分割信息相融合,从而获得精细的跑道检测输出结果。实验结果表明,RunwayNet网络在无人机着陆全过程都可以对跑道区域进行精准的分割识别,并且在嵌入式计算平台上能达到接近实时的处理速度,具有很强的实用价值。     

基于遥感图像分块直线特征检测的机场跑道检测方法

针对遥感图像机场跑道检测问题,提出了一种基于图像分块直线特征检测的机场跑道检测方法。首先,针对遥感图像数据量大带来的计算处理问题,设计了基于直线分割检测子（LSD）的遥感图像分块直线特征检测环节;然后,在总结归纳机场跑道数学特性的基础上,对提取的直线特征进行平行线分组、直线生长、平行线合并,并以Radon变换为基础,找出候选机场跑道区域;最后,使用灰度统计信息并结合梯度方向直方图对候选区域进行处理,筛选出最终的机场道路区域。实验结果表明,在能够提取出有效直线特征的情况下,该方法可以对多类机场跑道进行有效定位。     

机场跑道异物信息管理系统软件设计与实现

根据机场跑道异物监测系统的应用需求,提出其主要组成系统之一——信息管理系统的主要功能需求,并分别从数据管理功能、数据统计分析、数据导出、用户管理及系统信息设置存储等方面进行详细分析,通过数据库选型与创建,开展软件设计与实现,并对主要软件界面进行说明。该系统经过系统联调及用户体验,验证了系统功能,为机场对监测的跑道异物信息进行管理提供了有效手段,也为后续跑道异物监测信息管理标准的制定提供参考。     

无人机空中对接中的视觉导航方法

无人机空中加油是一种能有效提升巡航里程及续航时长的技术手段,近距相对位置和姿态测量技术是其中需要解决的关键问题之一。针对该问题研究了无人机自主空中对接中的视觉导航方法,完成了近距对接的地面实验。首先,利用移动对接图标和无人机的GPS/INS信息进行无人机的粗略导航,完成会合;再充分利用视觉图标的颜色与形状信息,通过颜色分割选取目标可能区域,在这些区域中进行快速椭圆检测,针对椭圆检测算法存在误检测及边缘不重合的问题,提出了椭圆检测与轮廓检测相结合的方法,能够更准确地描述图标边缘;最后,利用改进的OI算法进行相对位姿的估计,实现近距的精确导航。实验结果表明,无人机在较高速度下的跟踪效果良好,采用的视觉导航方法能够满足空中对接中精度与实时性的要求。     

多尺度层级金字塔网络的无人机入侵检测方法

近年来,无人机的快速发展给众多领域带来便利,然而无人机入侵给机场安全带来了巨大的挑战。由于无人机目标小、背景复杂、飞行速度快等特点,现有的主流目标检测方法通常难以准确地识别出入侵的无人机,易产生误检漏检的现象。提出了多尺度层级金字塔网络的无人机入侵检测方法,同时利用特征融合模块赋予特征金字塔不同层级、不同尺度的图像语义信息,并通过网格删除和4-Mosaic数据增强技术,对小样本数据集进行扩充,有效地提高了模型的泛化性能。实验表明,方法较于目前最优的无人机检测方法性能提升了5.5%。     

万州五桥机场跑道位置和方位的确定

跑道是机场工程的主体，其位置和方位确定是否合理是机场规划与设计的关键因素之一。在西南地区，由于地形起伏较大，不仅场区本身土石方工程量巨大，而且净空障碍物限制面中难免有山头超高，因此跑道位置和标高的优化，不仅是减少土石方工程量、节约工程投资的关键，也是保证飞行安全的需要。在万州五桥机场的前期工作中对于跑道位置和标高我们反复研究进行了多方案比选，在初步设计阶段，随着设计基础资料精度的提高，根据建设方提供的1：2000地形图，我们再次通过方案比选对机场跑道位置和方位进行了深入细致的分析。     

航空机场标线识别系统识别算法研究

航空机场标线识别系统是为了识别出机场标线中有缺陷部分的信息,以便进行标线的重绘。以识别出缺陷部分信息为识别系统的目标,根据航空机场路径标线的特征,提出以统计每两行白色像素点数目作为特征值的识别算法,对经过预处理和分割后的的路径标线图像进行特征提取,并依据判别规则对其识别,从而找出缺陷部分在图像中的位置和大小信息。     

完善检测技术 FOD无处藏身

飞行区内可能会损伤航空器、设备或威胁机场工作人员和乘客生命安全的外来物体简称FOD。FOD可以是航空器或维保车辆脱落的零件,建材、石子、甚至是小鸟等野生动物。在机场道面出现的外来物(FOD),包括跑道、滑行道和停机坪,对航空器的危害最为严重。FOD带来的事故可以从航空器的爆胎到坠毁,甚至会造成无法挽回的损失。     

飞机轮胎所造成的砂石飞溅数目的计算方法

 飞机在起飞和降落时,由于轮胎的影响所造成的跑道上外来物(FOD)飞溅是个复杂的过程。以砂石为例,介绍了几种典型的砂石飞溅的类型,提供了飞机所能遭遇到的砂石数目和造成飞机结构损伤的概率计算公式。以某型客机为例,根据民用机场的FOD调研报告和国内民用机场跑道的类型,分析了在临界能量下飞机所能遭遇到并能对飞机造成冲击破坏的可能性,为飞机结构抗冲击设计提供一定的依据。     

基于管制语音指令识别的防跑道侵入安全告警策略设计

传统场面监视管理系统通常采用基于电子进程单操作和场面目标态势识别的防跑道侵入安全告警设 计策略，无法判别和保证管制语音指令与电子进程单操作之间是否具备一致性，某型空管场面监视管理系统尝 试在引入管制指令识别功能的基础上重新设计防跑道侵入安全告警策略，为实现更准确高效的防跑道侵入应用 提供了解决方案。     

第一视角飞行模式设计与无人机着陆试验研究

设计了一种第一视角飞行模式,同时观察图像与导航数据来控制无人机飞行并实现着陆.第一视角飞行是一种基于无人机上加装无线图像传输设备,在地面看屏幕操控无人机的操作模式.无人机操纵员通过观察前视探测器拍摄的图像和导航数据控制遥控器,地面控制站捕捉遥控器的输出信号并把该信号通过数据链传至机载飞控系统,从而实现对无人机的控制.该飞行模式的实现,提高了无人机飞行的机动性,突破了小型无人机只能在本场着陆的限制,使无人机可以在远离本场情况下安全着陆.     

民用飞机机载跑道入侵预警系统仿真验证

民用飞机在低能见度的机场跑道滑行时,存在发生跑道入侵的风险。国内外民航史记载了数次因跑道入侵事件导致的飞机在机场地面相撞而机毁人亡的严重事故。近年来,越来越多的人选择飞机作为长途出行的交通工具,使得全球大型国际机场的年吞吐量剧增,导致跑道入侵事件时有发生。各国民用航空管理组织对跑道入侵事件的关注度持续上升,航空公司需要在机上安装一套地面避撞系统,来避免跑道入侵事件的发生。本验证项目基于某大型机场的动态地图建立了一个机载跑道入侵预警系统原型,建立了飞机在机场滑行的平面四向运动模型,设定了不同安全等级的跑道入侵预警算法,定义了多种飞机跑道入侵场景,最终在MATLAB/Simulink和FlightGear中进行二维平面仿真和三维立体仿真,验证了系统解决方案的有效性和算法的正确性。     

基于PCA聚类机场跑道利用率研究分析

机场跑道利用率低一直是制约机场运行效率的主要因素之一.为找出机场跑道利用率低的机场,首先运用数据挖掘的方式,结合国内外相关研究,找到一套适合机场跑道利用率的评价指标体系,利用主成分聚类分析方法,建立基于主成分聚类分析下机场跑道聚类结果;其次对聚类分析得到的相关图表加以说明,并揭示各大机场跑道利用状况的发展趋势并加以分析.结果表明:PCA聚类分析优于聚类分析,具有一定实用性.     

一种检测机场跑道辅助飞机着陆的系统设计

跑道作为机场的关键设施,是飞机着陆和减速滑行的区域,通过视觉定位方法计算飞机相对跑道的位置,可以作为辅助飞机快速平稳着陆的一种思路。视觉传感器所需成本较低,对安装环境要求不高,本文旨在设计一个仅靠视觉传感器对飞机进行定位的辅助着陆系统,运用目标检测和视觉定位两个模型,计算飞机相对跑道的位置。首先搭建出等比例微缩的机场跑道模型,视觉传感器产生运动模拟飞机飞行路径,目标检测模型通过机载视觉传感器获取的图像识别出跑道区域,随后视觉定位模型提取图像中跑道区域特征点,计算飞机相对跑道的位置。分别对目标检测和视觉定位两部分的实现原理及难点进行阐述,尝试将目标检测和视觉定位结合起来实现飞机降落时的定位,描述辅助着陆系统设计的整体思路。     

机场终端区跑道配置优化及容流调配模型研究

大型繁忙机场交通需求的持续增长导致的飞行流量与保障能力、机场容量之间的矛盾日益突出。为了充分利用跑道系统资源,合理配置跑道运行容量,优化飞行流,建立非线性0-1整数规划模型解决以下两个问题:确定跑道配置优化序列,匹配进离场飞机流。模型综合考虑机场交通流、跑道配置转换容量折损、跑道容量包络线等约束,以优化区间内航班总延误最小为目标,用LINGO建模求解,使用实际运行数据验证模型的有效性。结果表明,模型实现了跑道资源的优化利用,降低了航班延误。     

不同运行模式下跑道容量评估技术研究

跑道容量的大小是机场能否进行高效率运行的一个关键因素,准确评估出跑道的理论容量对机场的实际运行有着至关重要的作用.对单跑道的理论容量进行建模,在单跑道的基础上研究了近距跑道与远距跑道的不同运行模式下的跑道容量数学模型,根据相关机场具体的数据对模型进行验证,并用SIMMOD PLUS仿真软件对机场的场面实际运行情况进行仿真,通过计算出的跑道理论容量与仿真出的空侧容量对比,结果表明机场跑道理论容量计算模型具有较好的实用性.