考虑滑行轨迹时空交叠的机场热点识别方法

为研究无场监雷达设施的大型机场航空器地面滑行冲突,构建航空器地面滑行冲突模型,提出基于广播式自动相关监视(ADS-B)数据并考虑航空器滑行轨迹时空交叠的机场安全热点识别方法。首先,分析2架航空器通过某滑行道或交叉道口的时间是否重叠,且航向差和距离是否满足阈值约束条件,以此识别机场热点;然后,重点研究机场热点随航向差阈值和距离阈值的变化情况;最后,用该方法识别西南某机场的安全热点,并将其与机场图中的热点位置进行对比分析。研究表明:用考虑航空器滑行轨迹时空交叠的机场热点识别方法所识别的机场热点位置更符合实际管制运行情况,能有效降低场面滑行冲突发生概率。     

改进YOLOv3算法下通航机场场面运动目标检测

为获得更好的检测精度和更快的检测速度,保障通航机场场面运行安全,提出一种改进的YOLOv3算法,分别从网络结构和损失函数2方面进行改进。首先,在主干网络中使用深度可分离卷积代替原卷积,构建基于距离交并比(DIoU)的目标框回归损失函数;然后,以某通航机场为研究对象,搭建通航机场场面目标检测场景,采用迁移学习和冻结训练相结合的训练方法,以提升场面目标检测的速度;最后,比较分析所提算法与传统的YOLOv3、YOLOv4算法的识别效果。结果表明：飞机目标的检测效果明显优于车辆和人员目标,改进的YOLOv3算法对目标的检测精度、召回率、全类平均精度(mAP)分别达到92.96%、80.51%、91.96%,图形处理器处理速度高达74帧/s,较传统的YOLOv3、YOLOv4算法性能均有明显提升,可实现通航机场场面运动目标的有效检测。     

基于视觉图像的飞行区大型目标监视方法改进研究

机场飞行区现使用的场面监视方法存在着定位偏差较大、不稳定、易跳变、皆为点源定位等问题。针对这些问题,设计了基于视觉图像的飞行区监视方法,实现快速准确的目标检测和轮廓定位,使飞行区监视更加稳定精确。提出了一种基于MobileNetV3和YOLOv5的网络模型(以下称为MobileNetV3-YOLOv5),即在YOLOv5的主干中使用MobileNetV3,来提高对目标的检测速度和准确度;提出了一种基于优化特征点提取的改进定向快速旋转简报(Oriented FAST and Rotated BRIEF,ORB)算法,将图像分割成多个区域,分别提取每个区域的特征点,从而提高目标识别框内区域的特征点识别数量,再进行特征点聚类筛选,最后根据识别目标类型采用最小包围盒进行轮廓划分,得到目标的轮廓定位。试验结果表明：MobileNetV3-YOLOv5方法对比原始YOLOv5模型,在识别目标准确率方面提升5百分点,在效率方面提升14张/s;同时在0～60 m的范围内,轮廓估计误差仅为2.9%;体现了所提出的监视方法的有效性,可以提升飞行区监视定位准确性和运行安全性。     

机场终端区航空器飞行冲突风险预测方法研究

为了准确预测机场终端区航空器飞行冲突风险,以便能最大程度地利用低空空域资源,通过整合考虑加速度的运输飞机轨迹模型和通用飞机随机轨迹模型,建立终端区航空器飞行冲突风险预测模型。以某机场为例,采用C语言编写仿真程序,模拟该机场终端区跑道中心20 km范围内的航空器飞行轨迹。预测不同通航活动区设置条件下的飞行冲突风险,并确定运输机场周边通航活动区范围。预测结果显示,飞行高度限制为1 000 m时,将案例机场的该低空空域划设为非管制的监视空域,通用飞机与运输飞机之间的飞行冲突风险小于2×10-5,处于可接受安全水平。     

基于介度熵的机场飞行区关键冲突点识别*

为了探究机场航班流量增大和作业车辆增多而导致机场飞行区内频繁出现活动目标冲突情况，提出1种基于介度熵的机场飞行区关键冲突点识别方法。首先，以飞行区内活动目标为节点，活动目标之间的潜在冲突关系为连边，建立飞行区交通态势网络模型。然后，采用介度熵法评价交通态势网络中各活动目标的冲突指数，得到冲突指数最大的活动目标即关键冲突点。最后，将介度熵法与度中心性、介数中心性和邻接信息熵3种识别方法进行对比，并以西安咸阳国际机场为例进行验证。研究结果表明:识别飞行区关键冲突点时，介度熵法较其他3种方法更有效。通过建立飞行区交通态势网络，采用介度熵法识别飞行区关键冲突点并进行调配，一定程度上可以有效预防冲突发生，保障飞行区运行安全。     

无死角的全方位视觉传感器和智能视频跟踪系统

为了解决传统高速球摄像机应用在智能视频跟踪系统存在的问题,本专利结合全方位视觉传感器(ODVS)和高速球摄像机他们各自的优点设计了一种智能视频监控系统,通过ODVS所获得的360°无死角、大面积的全景图像,运用动态图像理解技术对监控场景中运动目标进行识别,再通过搭建的高速球摄像机达到自动跟踪的目的.     

一种基于红外和可见光的快速体温测量与告警系统

本文介绍了一种基于红外和可见光的快速体温测量与告警系统的工作原理,并通过现场测试验证了其优缺点.试验证明这是一个能较好解决人员密集场所人体温度快速检测的解决方案,经过改进会有很好的应用前景.     

考虑驾驶方式的车辆与航空器交叉冲突评估*

为量化不同驾驶方式下车辆与航空器行驶风险,提出车辆与航空器交叉运行冲突评估模型,该模型将特种车辆驾驶方式分为激进、稳定、保守3类,综合驾驶特性和管制规则定义车辆速度演化规律,结合运行场景、间隔配备等要素确定冲突条件,并基于航空器与车辆实时速度、位置变化构造冲突评估模型。研究结果表明:冲突评估模型能够计算车辆与航空器在十型交叉口的冲突概率;激进方式下车辆先于航空器通过交叉口,风险概率均值相对最大,为0.679;保守方式下航空器先于车辆通过交叉口,最大间隔是安全间隔的4.7倍;稳定驾驶方式可兼顾安全和效率。本文模型能再现十型道口车辆与航空器交叉运行冲突产生、发展及解脱过程,计算结果可用于场面实时冲突识别和预警,能够为机场危险源识别和风险管控提供依据。     

周界之外:高级外部传感器

本文叙述高级外部传感器(AES)的系统设计、测试数据和Sandia实验室目前对AES的研究工作.AES把三种传感器技术(热红外波段、可见光波段和微波雷达)集成到远程传感器模块中,与三种运动探测目标跟踪器和数据处理器模块中的传感器混合软件模块进行通信,来获得比单一技术装置更好的性能.通过在大约1秒钟的时间内连续360度扫描3个传感器来覆盖广大的区域.来自红外和可见光探测器组的图像和雷达测距数据随传感器每一秒的旋转而更新.雷达提供的测距数据分辨率大约为1m.使用显示控制模块对生成的全景图像直接进行视觉报警评估.     

周界之外：高级外部传感器

本文叙述高级外部传感器（AES）的系统设计、测试数据和Sandia实验室目前对AES的研究212作。AES把三种传感器技术（热红外波段、可见光波段和微波雷达）集成到远程传感器模块中，与三种运动探测目标跟踪器和数据处理器模块中的传感器混合软件模块进行通信，来获得比单一技术装置更好的性能。通过在大约1秒钟的时间内连续360度扫描3个传感器来覆盖广大的区域。来自红外和可见光探测器组的图像和雷达测距数据随传感器每一秒的旋转而更新。雷达提供的测距数据分辨率大约为1m。使用显示控制模块对生成的全景图像直接进行视觉报警评估。     

基于AM-LSTM的飞行区航空器滑行轨迹预测与冲突识别

为解决航空器点源定位难以有效预测而引发冲突风险愈来愈多的问题,构建基于注意力机制(AM)和长短期记忆网络(LSTM)的时间序列轨迹预测模型AM-LSTM,预测未来短时间内飞行区航空器的瞬时点源位置;在此基础上,根据航空器型号和滑行航向对其进行轮廓扩展,以航空器速度作为安全距离权重,通过射线法实现轮廓冲突的判定;并以乌鲁木齐地窝堡机场为例进行验证,利用训练完成的轨迹预测模型预测飞行区航空器滑行轨迹,以识别航空器轮廓间的滑行冲突。结果表明：AM-LSTM预测模型能够准确预测飞行区航空器运动轨迹。未来3 s内轨迹位置预测的平均位移误差为1.05 m,轨迹点位置预测精准性可达94.37%,故能在轨迹预测的基础上精确识别滑行冲突风险,有利于保障飞行区的安全运行。     

非正常工况下化工过程设备故障实时关联预警研究

为提高非正常工况下化工过程设备故障预警的准确性和鲁棒性,需在预测过程中考虑影响目标参数的其他关联参数的状态。提出基于灰色关联分析法和卡尔曼滤波法的化工过程故障实时关联预警方法,建立以目标参数为结果变量的灰色关联模型,通过灰色关联度分析及排序,提取关联系统中目标参数的关联原因变量,对过程参数进行实时预测和预警。在常减压装置故障预警案例分析中,分别以稳定塔回流罐液位和常压塔顶温度为目标参数,实时预测未来1 min内的参数状态值,当判断结果为故障时提前发出预警信息。结果表明:与传统卡尔曼滤波法相比,所提方法预测结果平均相对误差分别减小了91.06%和88.23%,并成功避免了一次误告警和一次漏告警。     

集成ISM-AHP-SD的机场场面交通冲突风险管控策略效果分析

为厘清造成机场场面交通冲突事故的关键影响因素并制定切实可行的风险防控策略，首先根据机场场面交通系统布置及运行特点，从“人、机、物、管、环”5个子系统全面识别并提取了30个风险因素；其次，运用解释结构模型(Interpretative Structural Modelling, ISM)对上述风险进行了结构化整合，划分了风险的影响层次，明确了风险在各层次间的传递路径及造成事故的根源因素；进而，在此基础上，利用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)确定了各风险指标的权重，并借助AnyLogic PLE软件构建了机场场面交通风险的系统动力学(System Dynamics, SD)模型，筛选出根源因素中对系统风险管控效果显著的4个因素；最后，在单因素风险防控仿真分析基础上，采用正交试验设计的方法，验证了多风险因素防控策略组合对机场场面交通冲突的协同效应及策略效果。结果表明：在单因素试验中，机场安保环境的风险管控效果最为显著；在多因素试验中，应急救援管理、员工知识与工作技能、机场安保环境及奖罚制度措施的风险水平分别控制在0.12、0.31、0.25及0.2...     

基于全方位视觉传感器的智能安防装置的设计

为了实现安防装置的智能化,本专利结合全方位视觉传感器(ODVS)、动态图像处理、嵌入式系统及网络通信等技术设计了一种智能安防装置,通过ODVS所获得的360°无死角、大面积的全景图像,运用动态图像理解技术对监控场景中运动目标进行检测、提取、跟踪和人体目标的识别.通过定制行为语义规则实现了人体运动目标的行为语义理解,智能的判断出是否发生盗窃事件.很好的解决了误报、漏报,减少了人力物力的开销,为智能安防提供了一种新的解决方案.     

非合作大型UAVs飞行冲突预测方法研究

为降低非合作大型无人机(UAVs)之间的碰撞风险,首先在分析大型UAVs运行方式的基础上,提出基于UAVs运行管理平台的非合作大型UAVs飞行冲突预测机制和程序;然后建立基于UAVs飞行状态数据的飞行冲突预测模型,分别预测水平和垂直2个方向上的飞行冲突,进而判断是否存在飞行冲突,并分析冲突告警阈值,防止UAVs地面站过晚收到告警信息;最后利用3架UAVs实时飞行状态数据实例分析模型并验证该模型的可行性。结果表明:所提的冲突预测机制和程序可以实现非合作大型UAVs之间的冲突预测和预警;冲突预测模型可以准确判断是否存在飞行冲突并计算飞行冲突发生的时间。     

机场热点时空分布特征及运行风险评价

为研究大型机场航空器地面滑行冲突风险,提出一种基于机场热点时空分布特征的机场机动区运行风险评价方法。首先,以中南地区某机场为例,将场监雷达数据按每3 h分段,分别识别各时间段的机场热点,分析其时空分布特征;然后,基于热点发生的可能性和后果的严重性,构建考虑航空器冲突架次比、冲突可能性、冲突持续时间、冲突级别的机场热点风险评价模型,依据现有机场热点风险等级评价标准,评价该机场的热点风险等级。结果表明:该机场02号跑道运行风险高于20号跑道;02号跑道起降时,12:00—15:00点的机场热点风险最高;20号跑道起降时,9:00—12:00点机场热点的风险较高,与该机场实际运行情况基本相符。     

基于模糊数的机场滑行冲突预测方法

为减轻机场高峰时段的地面延误，提高滑行道系统的鲁棒性，保证机场场面的安全、高效运行。首先，根据对航空器滑行过程的分析结果，并结合模糊数的概念，提出用三角模糊数表示航空器在各个滑行道区段的滑行时间，以更好地体现滑行时间的模糊性；然后，以历史运行数据以及航空器的性能数据为基础，利用工作流网建立航空器滑行三角模糊数工作流网模型，并作一致性验证；最后，结合一致性验证的结果，以三角模糊数的隶属函数为基础，给出滑行冲突概率的计算公式和冲突可能发生的时间的计算方法。结果表明：滑行冲突预测方法能够计算出航空器在滑行道路段发生冲突的概率以及冲突发生的位置和时间；并通过蒙特卡罗随机模拟试验，所得结果证明所提方法具有较高的准确性。     

智能分析的关键技术解析及新应用

智能视频分析技术涉及到模式识别、机器视觉、人工智能、网络通信以及海量数据管理等技术。视频智能分析通常可以分为几部分:运动目标的识别、目标跟踪和行为理解。智能监控系统是指在特定的监控区域内实时监控场景内的永久或是临时的物体,通过对视频传感器获取的信息进行智能分析来实现自动的场景解析、预测被观察目标,并进行交互性行为。本文就视频智能分析关键技术进行解析并介绍智能分析的新应用。     

基于多目标优化的机场机坪管制区域划分方法研究

为均衡各机坪管制区域间的交通复杂度以及管制员工作负荷,以航空器机坪安全运行为出发点,依据交通复杂度、管制员工作负荷、区域划分结构指标以及优化建模理论划分机场机坪管制区域,利用基于加权Voronoi图生成的坪移交区域划分模型生成初始场面区域,建立机坪管制区域优化划分模型的目标函数和约束条件,并基于实际机场运行数据进行实例验证。研究结果表明：管制区域优化划分数目为2时,对比东、西管制区域划分方案,优化后的划分方案其机坪交通复杂度减小36%,机坪管制员工作负荷减小25.9%,管制区域紧密性指标小于0.5,采取优化方案之后的机坪管制区域交通复杂度及管制员工作负荷更为均衡。研究结果对于提升机场机坪运行的安全性能具有重要意义。     

交叉口非机动车冲突易发点空间预测模型

为定量化识别、预测交叉口区域内的非机动车冲突易发点,利用视域分析方法及随机森林模型,构建针对交叉口非机动车冲突易发点的空间预测模型,预测交叉口区域内的具体冲突点位置及严重程度;通过改进既有的冲突量化指标,量化识别非机动车-机动车的交叉冲突、侧向刮擦及事故,并依据非机动车调整机动车的躲避特性参数;以南京市的4处典型交叉口作为案例进行分析验证。研究结果表明:改进后的指标能补充既有冲突指标进行非机动车冲突量化的部分缺失值;基于视域分析及随机森林预测模型,可较好实现对交叉口冲突易发点的量化预测与误差评估;案例的预测冲突易发区域与实际区域的总体误差为6.76%,预测准确性较好。