(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210864683.X (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 中国民用航空飞行 学院 地址 618000 四川省德阳市广汉市三水镇 高店村 (72)发明人 李佳骏　朱新平　张天雄　瞿菁菁　 徐川　 (74)专利代理 机构 成都时誉知识产权代理事务 所(普通合伙) 5125 0 专利代理师 李双 (51)Int.Cl. G08G 5/00(2006.01) G08G 5/04(2006.01) G06V 20/52(2022.01) G06V 20/40(2022.01)G06V 10/30(2022.01) (54)发明名称 一种基于视频图像的机场场面航空器冲突 预警系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于视频图像的机场场面 航空器冲突预 警系统及方法， 属于机场场面监视 与机场管 理技术领域， 使用人工智能目标识别子 系统对机场场面目标进行识别， 并基于坐标转换 子系统， 对航空器划设两类安全区， 实现对机场 场面航空器所有冲突类型实时准确地预警； 基于 复合型滑行道阻塞预警子系统， 及时对复合型滑 行道阻塞预警。 识别速度快、 对硬件条件要求低 并且可轻松移植到树莓派、 FPGA等小型嵌入式平 台上， 为各机场大规模使用、 降低使用与维护成 本奠定了 可能性。 预警信息最终呈现在管制员机 场自动化场面监视终端设备中， 基于不同颜色标 识不同类型的航空器碰撞风险安全区， 给管制员 对场面航空器的实时碰撞风险评估带来了极大 的方便。 权利要求书2页 说明书13页 附图11页 CN 115294805 A 2022.11.04 CN 115294805 A 1.一种基于 视频图像的机场 场面航空器冲突预警方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 引接并收集支撑各系统运行的机场场 面态势相关信 息， 为机场场 面航空器冲突 预警提供 所需的原 始数据； 步骤2： 将步骤1得到的原始数据与当前场面能见度数据传输至边缘计算分系统 的图像 去雾降噪子系统； 所述图像去雾降噪子系统生成清晰的机场 场面实时监视 视频图像； 步骤3： 将步骤2得到的机场场 面实时监视视频图像传输到边缘计算分系统 的深度学习 子系统； 所述深度学习子系统将对场面常见目标物进行识别与跟踪； 步骤4： 将步骤3得到机场场 面航空器在场面监视视频图像上被识别 到的像素坐标传送 到边缘计算分系统的坐标转换子系统； 所述坐标转换子系统将得到场面所有航空器当前在 机场中的位置； 步骤5： 将步骤4得到的场 面所有航空器当前位置与当前时间上传至云计算分系统 的场 面航空器冲突预警子系统； 所述场面航空器冲突预警子系统依据机动区运行规则， 对航空 器划设固态安全区； 结合机场航空器实际运行情况， 依据航空器安全阈值模型， 对航空器划 设动态安全区； 通过两类安全区对场面航空器之间常见冲突进行预警； 通过复合型滑行道 阻塞模型， 对复合型滑行道阻塞事 件进行预警； 步骤6： 将步骤5划设的两类安全区与预警信息传输 到终端场面 监视画面。 2.如权利要求1所述的一种基于视频图像的机场场面航空器冲突预警方法， 其特征在 于， 步骤2中， 根据机场 场面能见度值 适配机场 场面实时监视 视频图像去雾降噪处 理。 3.如权利要求2所述的一种基于视频图像的机场场面航空器冲突预警方法， 其特征在 于， 步骤3中， 所述深度学习子系统需先对本机场实际运行中的目标物进行图像采集与训 练； 并且在该系统投入使用后， 继续采集本机场目标物图像数据增强训练， 提高本系统的精 度与稳定性。 4.如权利要求3所述的一种基于视频图像的机场场面航空器冲突预警方法， 其特征在 于， 步骤5中， 将通过每架航空器的上一阶段位置与当前位置数据判断航空器运动状态， 计 算航空器速度大小以及速度方向； 对运动的航空器， 依据划设方案划设安全区。 5.如权利要求4所述的一种基于视频图像的机场场面航空器冲突预警方法， 其特征在 于， 步骤5中， 预警分为 三级： 1)警示， 将通过航空器运行参数以及机场运行规定对运动的航空器划设固态安全区标 注成红色， 通过计算两两航空器相对方位、 航空器运行参数、 机场运行规定、 航空器安全阈 值划设动态安全区标注成蓝色， 方便管制员掌控该区域 航空器运行状态与风险评估； 2)预警， 对于达到划设的固态安全区与动态安全区预警条件时出发详细预警信息； 对 于复合型滑行道， 将根据阻塞 预警算法进 行预警； 此刻提醒管制员及时关注指 定的航空器， 为管制员发出指令提供参 考； 3)告警， 对于达到划设的固态安全区与动态安全区告警条件时出发详细告警信息， 系 统通过警示灯闪烁、 蜂鸣的方式发出警告。 6.如权利要求5所述的一种基于视频图像的机场场面航空器冲突预警方法， 其特征在 于， 步骤6中， 将在机场 场面监视终端设备中由显示模块显示详细的预警信息 。 7.一种基于 视频图像的机场 场面航空器冲突预警系统， 其特 征在于， 包括： 边缘计算分系统， 包括机场场面布置的分布式场监摄像头组； 分布式场监摄像头组包权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115294805 A 2括摄像头与嵌入式平台设备， 分为场面监视摄像头模块、 图像去雾降噪子系统、 深度学习子 系统和坐标转换子系统， 所述嵌入式平台将实时对本套分布式场监摄像头组采集的场面监 视视频图像进 行去雾降噪处理、 基于深度学习对机场场面目标识别并通过坐标转换算法得 到场面航空器在机场 场面的位置； 云计算分系统， 包括场面航空器冲突预警子系统、 场面航空器固态安全区划设模块以 及场面航空器动态安全区划设模块； 所述场面航空器冲突预警子系统包括活动航空器之间 的冲突预警模块、 活动航空器与静止航空器之 间的冲突预警模块以及机场复合型滑行道阻 塞预警模块； 其中活动航空器之间的冲突预警模块用于机场场面两两行进中的航空器之间 的冲突预警； 活动航空器与静止航空器之 间的冲突预警模块用于机场场面行进中的航空器 与静止或者等待状态 航空器之 间的冲突预警； 机场复合型滑行道阻塞 预警模块用于由一条 滑行道连接的两个交叉 口， 且中间连接交叉 口的滑行道长度大于动态安全区探测区域， 即 无法使用动态安全区划设方案进行预警也无法使用固态安全区进行预警的滑行道拓扑结 构上的阻塞预警； 通信网络分系统： 用于保证各分系统、 子系统稳定连接， 完成系统内的数据传输； 授时分系统： 为基于IP数据网络的授时系统； 数据存储分系统： 包括场面航空器位置以及状态数据存储模块、 场面航空器固态安全 区存储模块、 场面航空器静态安全区存储模块、 场面滑行道结构信息存储模块、 机场场面气 象数据存 储模块； 用于将系统用各类数据进行分类存 储； 机场场面监视终端： 包括显示模块、 告警模块； 显示模块用于显示机场场面地图信息、 机场场面航空器位置信息、 机场场面航空器安全区信息以及机场场面航空器预警信息； 预 警模块采用声音警告设备， 当机场场面监视终端接 收云计算分系统发送的预警信息时， 发 出警告； 机场数据采集系统： 连接至部署的机场气象站， 用于接收本机场的能见度 数据； 还连接 至部署的机场运控中心， 用于接收本机场场面航空器起降时间以及航空器优先级数据； 还 连接至部署的机场管理中心， 用于 接收本机场场面滑行道交叉点 坐标数据。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115294805 A 3