圖像/激光測距/abs-b監(jiān)控一體化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通用航空地空監(jiān)視問題，特別涉及ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)，屬于信息技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通用航空近年來在國際上得到了很大發(fā)展，我國也在積極開展放寬低空飛行限制，促進通用航空事業(yè)的發(fā)展。然而，目前國際上大部分低空飛行的航空器以目視飛行規(guī)則運行，安全隱患很大。很多國家都采用方式簡單、成本低廉的ADS-B方式進行空中交通管理。
[0003]自動相關(guān)監(jiān)視(ADS)技術(shù)是新航行系統(tǒng)發(fā)展最重要的成果，是國際上解決空中交通管制最有效的辦法。廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)是一種基于GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和空-空、地-空數(shù)據(jù)鏈通信的航空器運行監(jiān)視技術(shù)。ADS-B主要實施空對空監(jiān)視，一般情況下，只需機載電子設(shè)備(GPS接收機、數(shù)據(jù)鏈收發(fā)機及其天線、駕駛艙沖突信息顯示器CDTI)，不需要任何地面輔助設(shè)備即可完成相關(guān)功能，裝備了 ADS-B的飛機可通過數(shù)據(jù)鏈廣播其自身的精確位置和其它數(shù)據(jù)(如速度、高度及飛機是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降等)。ADS-B接收機與空管系統(tǒng)、其它飛機的機載ADS-B結(jié)合起來，在空地都能提供精確、實時的沖突信息。自從1991年，ADS-B技術(shù)首次在瑞典首都的Bromma機場成功演示以來，在國際民航組織新航行系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃的指導(dǎo)下，歐洲、北美和澳大利亞等地區(qū)的航空組織進行了卓有成效的研宄和實驗。研宄和實驗的成果表明，隨著航空機載設(shè)備智能化程度越來越高，地/空雙向數(shù)據(jù)通信能力越來越強，ADS-B技術(shù)在通用航空方面具有很好的應(yīng)用前景。因此，國內(nèi)外對通用航空器都要求安裝機載S模式應(yīng)答機，以便進行低空交通管制。
[0004]然而，在通航飛機上安裝的儀表具有較大的誤差，ADS-B不能對自身誤差修正；特別是低空空域還必然存在大量的非合作式通用航空器(各類簡易的未安裝S模式應(yīng)答機或ADS-B設(shè)備的小型航空器(如飛艇、各類航模等)、各類帶有敵意的通用航空飛行器等等)，對于這類航空飛行器，ADS-B技術(shù)顯然無能為力，需要研宄其他有效的監(jiān)視技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決ADS-B不能探測非合作目標并修正自身誤差的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出了圖像/激光測距/ABS-B監(jiān)控一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對飛機發(fā)送自身信息的合作目標和飛機不發(fā)送自身信息的非合作目標的監(jiān)控方法分類，給出了 ABS-B接收信號、圖像和激光測距儀再確認的合作目標監(jiān)控方法；對于飛機不發(fā)送自身信息的非合作目標，圖像采集處理系統(tǒng)對CCD輸入圖像解碼，將相鄰兩幀圖像中指定的同一區(qū)域在FPGA進行比較，獲得有無目標運動信息；通過FPGA直接提取目標中心、運動偏移量和速度，并根據(jù)目標中心和運動速度確定兩軸可控云臺的轉(zhuǎn)向及大小監(jiān)測非合作目標；實現(xiàn)了航空機場最小監(jiān)視系統(tǒng)一一圖像/激光測距/ABS-B監(jiān)控一體化系統(tǒng)，解決了 ADS-B不能探測非合作目標并修正自身誤差的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種圖像/激光測距/ABS-B監(jiān)控一體化系統(tǒng)，其特征包括以下特點:
1)圖像/激光測距/ABS-B監(jiān)控一體化系統(tǒng)由自相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)ADS-B、多路可見光CXD和紅外(XD、可見光CXD和紅外CXD固定焦距鏡頭、可見光CXD和紅外CXD自動變焦鏡頭、兩軸可控云臺、激光測距儀、北斗或GPS或GNSS、圖像采集處理系統(tǒng)、云臺控制系統(tǒng)和自動變焦鏡頭控制器組成；多路可見光CXD和紅外CXD和激光測距儀都安裝在兩軸可控云臺同時轉(zhuǎn)動或俯仰；激光測距儀安裝于中央，多路可見光CCD和紅外CCD安裝于兩側(cè)；
2)飛機發(fā)送自身信息的合作目標監(jiān)控方法為:
a)ADS-B接收得到合作目標的位置、速度信息，云臺控制系統(tǒng)根據(jù)合作目標的位置與兩軸可控云臺安裝位置給出兩軸可控云臺的方位角和高低角控制指令，自動變焦鏡頭控制器根據(jù)合作目標的位置與兩軸可控云臺安裝位置之間的斜距給出可見光CCD和紅外CCD自動變焦鏡頭的控制指令，使得獲得的合作目標CCD圖像的大小適中，圖像采集處理系統(tǒng)完成圖像采集和合作目標圖像形狀中心分析，并使得激光測距儀發(fā)射激光時對準合作目標中心鄰域內(nèi)；激光測距儀發(fā)射激光獲得激光測距儀鏡頭與合作目標位置的斜距；
b)當(dāng)ADS-B接收得到合作目標的位置有誤差且較小時，云臺控制系統(tǒng)給出轉(zhuǎn)動及俯仰指令控制兩軸可控云臺自動搜尋到合作目標，圖像采集處理系統(tǒng)完成圖像采集和合作目標圖像形狀中心分析，云臺控制系統(tǒng)再次給出轉(zhuǎn)動及俯仰指令使得激光測距儀發(fā)射激光時對準合作目標中心鄰域內(nèi)；激光測距儀發(fā)射激光獲得激光測距儀鏡頭與合作目標位置的斜距；
3)飛機不發(fā)送自身信息的非合作目標監(jiān)控方法為:
Ca)圖像采集處理系統(tǒng)對CCD輸入圖像解碼、將相鄰兩幀圖像中指定的同一區(qū)域在FPGA進行比較，獲得有無目標運動信息；用高速時鐘按設(shè)定的區(qū)域隨解碼芯片輸出的圖像數(shù)據(jù)流對當(dāng)前幀圖像與存入SRAM中的上一幀圖像作絕對差分，差分結(jié)果與固定閾值進行比較，大于閾值為有運動像素點，否則為無運動像素點；對有運動像素點進行統(tǒng)計，大于設(shè)定閾值時認為有運動目標，否則認為無運動目標；
(b)用FPGA進行圖像閾值分割，檢測到有運動目標后再對包含目標的設(shè)定區(qū)域進行灰度統(tǒng)計并計算灰度平均值；
(c)通過FPGA提取目標中心、計算運動偏移量和速度；
Cd)通過FPGA預(yù)測下一幀圖像中的目標中心位置；
(e)云臺控制系統(tǒng)給出兩軸可控云臺的方位角和高低角控制指令，使得激光測距儀發(fā)射激光時對準合作目標中心鄰域內(nèi)；激光測距儀發(fā)射激光獲得激光測距儀鏡頭與非合作目標位置的斜距。
[0007]本發(fā)明的有益結(jié)果是:通過對飛機發(fā)送自身信息的合作目標和飛機不發(fā)送自身信息的非合作目標的監(jiān)控方法分類，給出了 ABS-B接收信號、圖像和激光測距儀再確認的合作目標監(jiān)控方法；對于飛機不發(fā)送自身信息的非合作目標，圖像采集處理系統(tǒng)對CCD輸入圖像解碼，將相鄰兩幀圖像中指定的同一區(qū)域在FPGA進行比較，獲得有無目標運動信息；通過FPGA直接提取目標中心、運動偏移量和速度，并根據(jù)目標中心和運動速度確定兩軸可控云臺的轉(zhuǎn)向及大小監(jiān)測非合作目標；實現(xiàn)了航空機場最小監(jiān)視系統(tǒng)一一圖像/激光測距/ABS-B監(jiān)控一體化系統(tǒng)，解決了 ADS-B不能探測非合作目標并修正自身誤差的技術(shù)問題。
[0008]下面結(jié)合實例對本發(fā)明作