基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)場跑道著陸區(qū)的輪胎膠印清除技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著民航運輸業(yè)的繁榮發(fā)展，機(jī)場跑道上起降的飛機(jī)變得日益密集，因此跑道著陸區(qū)路面上附著的黑色膠印也日益增厚。這些黑色膠印會降低飛機(jī)輪胎與跑道之間的摩擦系數(shù)，從而影響飛機(jī)起降安全，因此，根據(jù)相關(guān)條例規(guī)定，當(dāng)飛機(jī)跑道路面的摩擦阻尼系數(shù)小于0.5時，就應(yīng)當(dāng)對跑道進(jìn)行除膠。當(dāng)前，國內(nèi)外機(jī)場跑道的除膠設(shè)備主要包括車載式或者手推式高壓清理機(jī)、地面銑刨機(jī)、移動式拋丸機(jī)等，如合肥通用機(jī)械研宄院開發(fā)的GM-300-J型車載式機(jī)場跑道除膠車、英國噴射系統(tǒng)有限公司(Jetting Systems Ltd.)開發(fā)的車載式除膠車?？梢姡F(xiàn)有除膠設(shè)備均需要人工在現(xiàn)場進(jìn)行操作，即人工控制設(shè)備的移動方向、人工查找跑道路面上的黑色膠印、人工啟動車載的膠印清理機(jī)構(gòu)、人工監(jiān)控除膠設(shè)備上的儀表讀數(shù)等；此外，現(xiàn)有的車載式除膠車購置和使用費用高昂，據(jù)民航資源網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，從國外購置的車載式除膠車每臺單價約為400萬，而使用一次該除膠車的價格在15到20萬。在民航運輸日益繁榮的時代背景下，這類設(shè)備由于受人力限制而顯得效率低下，同時由于價格昂貴而難以普及；而且考慮到大部分機(jī)場會將這類除膠工作安排在機(jī)場關(guān)閉的夜間，從而會導(dǎo)致操作這類設(shè)備的工作人員作息時間黑白顛倒、工作負(fù)擔(dān)重等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)及控制方法。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控車載式自動除膠系統(tǒng)包括:自動除膠車和監(jiān)控器兩部分，其中自動除膠車通過無線的方式與監(jiān)控器相連接；自動除膠車包括車體和安裝在車體上的自主導(dǎo)航子系統(tǒng)、膠印識別子系統(tǒng)、膠印清理子系統(tǒng)及無線通信子系統(tǒng)；無線通信子系統(tǒng)分別與自主導(dǎo)航子系統(tǒng)、膠印識別子系統(tǒng)和膠印清理子系統(tǒng)相連接；
[0005]所述的自主導(dǎo)航子系統(tǒng)、膠印識別子系統(tǒng)和膠印清理子系統(tǒng)能夠通過無線通信子系統(tǒng)實現(xiàn)相互之間的數(shù)據(jù)交換；
[0006]監(jiān)控器為自動除膠車的遠(yuǎn)程操控平臺，由無線通信模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)組成；遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)與無線通信模塊相連接，并通過無線通信模塊與自動除膠車上的無線通信子系統(tǒng)實現(xiàn)無線連接；
[0007]遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)用于顯示自動除膠車的狀態(tài)、控制自動除膠車的動作，并通過無線通信模塊與自動除膠車進(jìn)行信息交換。
[0008]所述的無線通信子系統(tǒng)和無線通信模塊為GPRS無線通信模塊，所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)為在個人計算機(jī)上搭建的監(jiān)控平臺。
[0009]所述的自主導(dǎo)航子系統(tǒng)由跑道標(biāo)線識別模塊、GPS定位模塊、動力轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊和導(dǎo)航中央控制模塊組成，其中:導(dǎo)航中央控制模塊分別與跑道標(biāo)線識別模塊、GPS定位模塊、動力轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊和無線通信子系統(tǒng)相連接；跑道標(biāo)線識別模塊包括安裝在車體前端的攝像頭和高速圖像處理芯片，其中攝像頭用于采集車體前方識別區(qū)域內(nèi)諸如跑道中線、跑道邊線及輪胎膠印等信息，高速圖像處理芯片利用圖像識別算法得出跑道的白色中軸線，自動除膠車以此為參照物進(jìn)行導(dǎo)航；動力轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊主要包括車載電池組、大功率電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，其主要負(fù)責(zé)車體的左右轉(zhuǎn)彎和前進(jìn)后退等動作；導(dǎo)航中央控制模塊主要負(fù)責(zé)接收無線通信子系統(tǒng)和跑道標(biāo)線識別模塊的信號，控制動力轉(zhuǎn)向驅(qū)動模塊的具體動作，同時向無線通信子系統(tǒng)發(fā)送當(dāng)前自動除膠車的運動參數(shù)；僅當(dāng)自動除膠車處于自動模式時，GPS定位模塊才啟動，輔助跑道標(biāo)線識別模塊工作，共同實現(xiàn)自主導(dǎo)航。
[0010]所述的膠印識別子系統(tǒng)由膠印識別模塊和識別中央控制模塊組成，其中膠印識別模塊通過識別中央控制模塊與無線通信子系統(tǒng)相連接，主要采用高速圖像處理芯片，其能夠利用圖像識別算法對攝像頭采集的車體前方識別區(qū)域內(nèi)的輪胎膠印進(jìn)行識別，并通過在線模板比對技術(shù)對混凝土材質(zhì)跑道路面上的橡膠膠印進(jìn)行評估；中央控制模塊根據(jù)膠印識別模塊的膠印評估結(jié)果判斷是否啟動膠印清理子系統(tǒng)，同時由識別中央控制模塊1.22為無線通信子系統(tǒng)、導(dǎo)航中央控制模塊和膠印清理中央控制模塊提供膠印信息。
[0011]所述的膠印清理子系統(tǒng)由清理電機(jī)驅(qū)動模塊和膠印清理中央控制模塊組成；清理電機(jī)驅(qū)動模塊主要用于與膠印清理有關(guān)的機(jī)構(gòu)的動力輸出；膠印清理中央控制模塊即時獲取識別中央控制模塊和無線通信子系統(tǒng)的信號，綜合控制清理電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動相應(yīng)除膠機(jī)構(gòu)工作。
[0012]所述的跑道標(biāo)線識別模塊和膠印識別模塊上的高速圖像處理芯片采用W99713圖像處理芯片、日本NEC的圖像并行處理芯片IMAPCAR2及美國TI公司的TM320C6X。
[0013]本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)所采用的控制方法的具體步驟如下:
[0014]1、啟動自動除膠車和監(jiān)控器的總電源，實現(xiàn)系統(tǒng)上各硬件的初始化；硬件啟動正常轉(zhuǎn)步驟，否則蜂鳴器報錯提示；
[0015]2、啟動遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)和無線通信子系統(tǒng)，實現(xiàn)自動除膠車和遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信校驗，數(shù)據(jù)校驗無誤轉(zhuǎn)步驟，否則遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)報錯提示；遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)和無線通信子系統(tǒng)一旦啟動將持續(xù)運行，直到手動關(guān)閉為止；
[0016]3、遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)向自動除膠車發(fā)送控制指令，自動除膠車接收到這些控制指令后轉(zhuǎn)步驟，否則提示遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)重新發(fā)送；
[0017]4、自動除膠車執(zhí)行接受的控制指令。
[0018]本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)及控制方法具有如下技術(shù)效果:
[0019]1、使用攝像頭代替人眼，進(jìn)行自動除膠車的自動導(dǎo)航和膠印自動識別，因此車體上無需設(shè)置駕駛室，避免了原有除膠車對駕駛員的依賴，減輕了現(xiàn)有除膠設(shè)備對現(xiàn)場工作人員的壓力，有助于節(jié)省人力，降低車載式除膠車的成本；
[0020]2、使用無線通信技術(shù)實現(xiàn)一臺遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)對多臺自動除膠車的遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了跑道膠印清理的效率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)組成框圖。
[0022]圖2為本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)中自主導(dǎo)航子系統(tǒng)組成框圖。
[0023]圖3為本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)中膠印識別子系統(tǒng)組成框圖。
[0024]圖4為本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)中膠印清理子系統(tǒng)組成框圖。
[0025]圖5為本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)的控制方法簡圖。
[0026]圖6為本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)中一臺監(jiān)控器操控多臺自動除膠車時模擬圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)及其控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明提供的基于圖像識別技術(shù)的可遙控自動除膠系統(tǒng)包括自動除膠車I和監(jiān)控器2兩部分，其中自動除膠車I通過無線的方式與監(jiān)控器2相連接；自動除膠車I包括車體和安裝在車體上的自主導(dǎo)航子系統(tǒng)1.1、膠印識別子系統(tǒng)1.2、膠印清理子系統(tǒng)1.3及無線通信子系統(tǒng)1.4 ;無線通信子系統(tǒng)1.4分別與自主導(dǎo)航子系統(tǒng)1.1、膠印識別子系統(tǒng)1.2和膠印清理子系統(tǒng)1.3相連接；
[0029]所述的自主導(dǎo)航子系統(tǒng)1.1、膠印識別子系統(tǒng)1.2和膠印清理子系統(tǒng)1.3能夠通過無線通信子系統(tǒng)1.4實現(xiàn)相互之間的數(shù)據(jù)交換；
[0030]監(jiān)控器2為自動除膠車I的遠(yuǎn)程操控平臺，由無線通信模塊2.1和遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)2.2組成；遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)2.2與無線通信模塊2.1相連接，并通過無線