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视频技术下的机场场面监视系统简述

来源:[db:来源] 编辑:admin 时间:2017-10-16

  1 概述

  机场场面监视系统是飞行安全的有力保证,传统的机场场面监视主要以场面监视雷达(SMR)为主,国内的大型机场,如北京首都机场、上海浦东机场一般装有完备的场面监视雷达。但是随着未来通航政策的开放,中小机场负担不起这种高成本的场面监视雷达,因此,作为在交通信息控制中广泛使用的视频监视技术成为取代昂贵场面监视雷达的有效工具。

  视频场面监视技术是近年来兴起的一种低成本的机场监视技术。它主要通过为机场装备高清摄像头,为机场运行人员提供飞机的轨迹与方运行信息,使其准确进行决策。由于无需在航空器或地面运载工具上加载接收器,视频技术比雷达技术更加的灵活,在机场附近,可以通过大量布置摄像头实现原有SMR 的覆盖。同时,对一些SMR 受限的区域,视频技术也能够进行覆盖并辅助运行人员进行决策。

  2 国外研究进展

  欧美发达国家通航开放较早,中小机场规模大,视频技术得到了很大的发展,典型的项目有美国NASA 与德国DLR 合作的Rap-Tor 项目,瑞典SAAB 公司的远程塔台项目。

  在2006 -2007 年, 欧洲与美国的ATM 研究计划SESAR、NEXTGEN 相继明确了远程塔台(RTC)概念与解决方案。传统的塔台空中交通管制是管制员在全角度视景下对飞机进行引导控制,而远程塔台控制中心(RAiCe)是在没有直观视景情况下中小型机场场面监视的一种远程视景系统。由于中小型机场普遍缺乏先进场面引导和控制系统(ASMGCS),采用高精度的视频技术成为取代ASMGCS的一种辅助场面监视工具。

  DLR 的Schmidt·M 小组在2006-2007 年在布伦瑞克机场针对RTO 系统进行了试验。他们根据模拟管制员决策过程明确了RTO 的系统结构与任务分析并进行了模型分析。他们设计了RTO的系统框架,开发了180 度的视频全景系统并作为RTO 系统中人机交互的核心。

  M·Schmidt 的研究小组在此基础之上,根据180 度塔台视景系统的一些不足,在2009 年进一步研究了低能见度的情况,引入了红外线传感器。另一方面,他们考虑加强利用图像处理的功能,通过改进算法获取运动目标轨迹将这套180 度的视频场面监视视景改进为辅助决策系统。

  2 国内研究进展

  国内视频场面监视技术发展相对较晚。2011 年,罗晓与卢宇结合DLR 的一些经验,提出采用多视频融合的机场场面监视方法,该方法的核心是利用图像识别技术中的光流法计算运动场,用动态模糊聚类算法分析运动场,并用多视频融合增强检测精度,最后对仿真序列和机场视频序列进行了比较,他们用了三台摄像机对成都双流机场的场面飞机运行进行了动态目标检测与识别,但是光流法的视频场面监视方法也存在缺陷,有时即使没有目标,在外部照明发生变化时,也可以观测到光流,这在布满了灯光系统的机场上容易出现误判。另外,光流法在缺乏足够的灰度等级变化的区域,实际运动往往观测不到,而视频场面监视需要高精度的目标检测。最后,光流法以迭代的方法进行计算,这种计算需要消耗大量内容,因此需要特殊硬件的支持。

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