專利名稱：一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)物驚嚇方法及裝置，具體涉及一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
航空安全是整個(gè)民航業(yè)和公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。飛鳥撞擊飛機(jī)(簡(jiǎn)稱“鳥撞”)是指航空器起降或飛行過程中和鳥類等飛行物相撞的事件，自從有了航空器就有了鳥撞事件，鳥撞問題給航空業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也危及乘客的生命安全。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鳥撞大部分發(fā)生在飛機(jī)起飛和降落階段，且發(fā)生的概率隨高度的升高而降低，呈梯度分布。然而，由于人類活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，使適合鳥類生活、棲息、繁衍的自然環(huán)境大幅度減少，機(jī)場(chǎng)便成為鳥類生活、棲息、繁衍的理想場(chǎng)所，這些因素綜合作用使得鳥撞事件發(fā)生的概率越來越高。 目前整個(gè)航空界還沒有找到一種一勞永逸的辦法。目前廣泛使用的是仿生學(xué)方法，即利用鳥類天敵的鳴叫聲、驚叫聲、綜合爆破聲，以及鳥天敵的模型等設(shè)備將飛鳥驅(qū)趕走，但這樣的方式均為固定的被動(dòng)驅(qū)鳥方式，不具備根據(jù)鳥類在機(jī)場(chǎng)活動(dòng)的情況有目的的實(shí)施驅(qū)趕的能力，存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、易虛警和誤警的弊端且使用時(shí)間長(zhǎng)之后鳥類容易產(chǎn)生習(xí)慣性反射，從而使驅(qū)鳥設(shè)備失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)及方法，其能夠?qū)ⅧB鳴聲源定位和鳥運(yùn)動(dòng)過程的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)提取后進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理來實(shí)現(xiàn)鳥情識(shí)別及主動(dòng)驅(qū)鳥的目的。為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置、驅(qū)鳥終端和桌面監(jiān)控中心；其中遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置的輸出端連接桌面監(jiān)控中心的輸入端，桌面監(jiān)控中心的輸出端與驅(qū)鳥終端相連；所述遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置包括鳥鳴聲源定位單元和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元；其中鳥鳴聲源定位單元主要由多個(gè)無方向性麥克風(fēng)、多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元和鳥鳴通信單元組成；鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元?jiǎng)t主要由多個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元組成；上述無方向性麥克風(fēng)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)按照固定的分布距離分布于機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，即機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域被分割為多個(gè)工作區(qū)，每個(gè)工作區(qū)內(nèi)各固定安裝有1個(gè)無方向性麥克風(fēng)和至少1個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)；每個(gè)無方向性麥克風(fēng)采集該工作區(qū)內(nèi)的聲音，并將該工作區(qū)內(nèi)的聲音通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送入鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元先將每個(gè)工作區(qū)內(nèi)的聲音進(jìn)行預(yù)濾波，再利用時(shí)延估計(jì)方法對(duì)所有工作區(qū)內(nèi)的聲音進(jìn)行聯(lián)立計(jì)算后獲得鳥鳴目標(biāo)的位置；
鳥鳴通信單元將上述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心；每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集該工作區(qū)內(nèi)的圖像，并將該工作區(qū)內(nèi)的圖像送入鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法對(duì)每個(gè)工作區(qū)內(nèi)的圖像進(jìn)行處理，選取時(shí)間上相鄰的兩幀圖像進(jìn)行比對(duì)，由此獲得鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置；鳥運(yùn)動(dòng)通信單元將上述鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心；所述驅(qū)鳥終端包括多個(gè)驅(qū)鳥器和多個(gè)驅(qū)鳥控制器，其中機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的每個(gè)工作區(qū)內(nèi)均設(shè)有1個(gè)驅(qū)鳥器和1個(gè)驅(qū)鳥控制器，這些驅(qū)鳥器均經(jīng)由驅(qū)鳥控制器與桌面監(jiān)控中心連接；所述桌面監(jiān)控中心將每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、每個(gè)驅(qū)鳥器、以及通過鳥鳴目標(biāo)和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)融合后獲得的入侵鳥目標(biāo)的位置坐標(biāo)一并融入到地理信息系統(tǒng)中；當(dāng)桌面監(jiān)控中心判定機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的其中一個(gè)或多個(gè)工作區(qū)內(nèi)出現(xiàn)入侵鳥目標(biāo)時(shí)，則發(fā)出控制信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)工作區(qū)內(nèi)的驅(qū)鳥器工作。上述系統(tǒng)中，所述桌面監(jiān)控中心包括預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器、桌面監(jiān)視系統(tǒng)、桌面控制系統(tǒng)和桌面數(shù)據(jù)庫；所述預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器主要由數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)融合單元和預(yù)警單元構(gòu)成；數(shù)據(jù)接收單元負(fù)責(zé)接收來自鳥鳴通信單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)融合單元負(fù)責(zé)將接收到的入侵鳥目標(biāo)的相對(duì)位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)融合到地理信息系統(tǒng)中，并將標(biāo)定后的數(shù)字圖像鏈接到地理信息系統(tǒng)；預(yù)警單元將入侵鳥目標(biāo)顯示到桌面控制系統(tǒng)做出報(bào)警提示，同時(shí)搜尋最佳驅(qū)鳥器的終端坐標(biāo)，向桌面控制系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送驅(qū)鳥指令；所述桌面監(jiān)視系統(tǒng)將入侵鳥目標(biāo)位置、報(bào)警提示、驅(qū)鳥提示和標(biāo)定后的圖像顯示到屏幕中；所述桌面控制系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警指令，向驅(qū)鳥控制器發(fā)出控制指令；所述桌面數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲(chǔ)每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和每個(gè)驅(qū)鳥器的坐標(biāo)信息，以及來自預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器和桌面控制系統(tǒng)所有坐標(biāo)信息和數(shù)據(jù)指令。上述系統(tǒng)中，所述鳥鳴通信單元為RS485通信單元，鳥運(yùn)動(dòng)通信單元為RJ-45以太網(wǎng)通信單元。上述系統(tǒng)中，所述驅(qū)鳥終端還設(shè)有無線通信單元，該無線通信單元分別連接桌面控制系統(tǒng)和驅(qū)鳥控制器。本發(fā)明一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥方法，包括如下步驟(1)將機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域分割為M個(gè)工作區(qū)，M> 1，并在每個(gè)工作區(qū)內(nèi)各固定安裝有1個(gè)無方向性麥克風(fēng)、至少1個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和1個(gè)驅(qū)鳥器；(2)每個(gè)無方向性麥克風(fēng)采集同一鳥鳴目標(biāo)發(fā)出的聲音，并將其回傳至鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；(3)鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元利用最大時(shí)延估計(jì)的方法，計(jì)算出同一鳥鳴目標(biāo)發(fā)出的聲音在傳聲器各無方向性麥克風(fēng)之間時(shí)間延遲量，進(jìn)而通過已知的聲波傳播速度，計(jì)算出聲音到達(dá)各無方向性麥克風(fēng)陣元聲程差，然后根據(jù)無方向性麥克風(fēng)與鳥鳴目標(biāo)的空間幾何關(guān)系，即可以算出鳥鳴目標(biāo)的位置；
(4)鳥鳴通信單元將上述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心；(5)每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集該工作區(qū)內(nèi)的圖像，并將其送入鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；(6)鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元在連續(xù)的視頻圖像序列中分割出運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)所在的區(qū)域，再利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法選取時(shí)間上相鄰的兩幀進(jìn)行監(jiān)測(cè)運(yùn)算，若運(yùn)算結(jié)果小于預(yù)先設(shè)定門限，則認(rèn)為是靜止的背景；若結(jié)果大于預(yù)先設(shè)定門限，則認(rèn)為是鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；(7)鳥運(yùn)動(dòng)通信單元將上述鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心；(8)桌面管控中心利用地理信息系統(tǒng)架構(gòu)、傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)將每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、每個(gè)驅(qū)鳥器、以及通過鳥鳴目標(biāo)和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)融合后獲得的入侵鳥目標(biāo)的位置融入到地理信息系統(tǒng)中；當(dāng)桌面監(jiān)控中心判定機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的其中一個(gè)或多個(gè)工作區(qū)內(nèi)出現(xiàn)入侵鳥目標(biāo)時(shí)，則發(fā)出控制信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)工作區(qū)內(nèi)的驅(qū)鳥器工作。上述方法所述步驟(8)具體包括如下步驟(8. 1)數(shù)據(jù)接收單元接收來自鳥鳴通信單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元的數(shù)據(jù)；(8. 2)數(shù)據(jù)融合單元將接收到的入侵鳥目標(biāo)的相對(duì)位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)融合到地理信息系統(tǒng)中，并將標(biāo)定后的數(shù)字圖像鏈接到地理信息系統(tǒng)；(8. 3)預(yù)警單元將入侵鳥目標(biāo)顯示到桌面控制系統(tǒng)做出報(bào)警提示，同時(shí)搜尋最佳驅(qū)鳥器的終端坐標(biāo)，向桌面系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送驅(qū)鳥指令；(8. 4)桌面監(jiān)視系統(tǒng)將入侵鳥目標(biāo)位置、報(bào)警提示、驅(qū)鳥提示和標(biāo)定后的圖像顯示到屏幕中；(8. 5)桌面控制系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警指令，向驅(qū)鳥控制器發(fā)出控制指令。上述方法中，所述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元與桌面管控中心通過RS485通信單元進(jìn)行連接，鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元與桌面管控中心通過RJ-45以太網(wǎng)通信單元進(jìn)行連接。上述方法中，所述驅(qū)鳥控制器與桌面管控中心通過無線通信單元進(jìn)行連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特征(1)改變目前廣泛使用的固定模式的被動(dòng)驅(qū)鳥的方法，如定時(shí)播放鳥類天敵的鳴叫聲、驚叫聲、綜合爆破聲，以及定點(diǎn)安裝鳥天敵的模型等設(shè)備驅(qū)鳥。傳統(tǒng)的方法不具備根據(jù)鳥類在機(jī)場(chǎng)活動(dòng)的情況有目的的實(shí)施驅(qū)趕的能力，存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、易虛警和誤警的弊端且使用時(shí)間長(zhǎng)后鳥類容易產(chǎn)生習(xí)慣性反射，從而使驅(qū)鳥設(shè)備失效。本發(fā)明使用的方法首先由監(jiān)測(cè)裝置對(duì)鳥情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)當(dāng)前鳥目標(biāo)情況發(fā)出驅(qū)鳥信號(hào)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)驅(qū)鳥，并可對(duì)鳥情數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄與統(tǒng)計(jì)，便于對(duì)機(jī)場(chǎng)周邊鳥情環(huán)境的分析和預(yù)測(cè)；(2)與國外科研機(jī)構(gòu)提出的鳥目標(biāo)雷達(dá)監(jiān)測(cè)方式相比，本發(fā)明創(chuàng)新性的將聲源定位技術(shù)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與鳥類鳴叫特征、運(yùn)動(dòng)特征相結(jié)合，能夠克服雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾和小目標(biāo)易“漏警”的缺點(diǎn)；(3)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)融合引入到系統(tǒng)中，為值守人員和決策團(tuán)體提供更加直觀準(zhǔn)確的信息，有效預(yù)防事故發(fā)生。


圖1為本發(fā)明一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)原理框圖；圖2為驅(qū)鳥系統(tǒng)布局圖；圖3為無方向性麥克風(fēng)與目標(biāo)的空間幾何關(guān)系；圖4為鳥鳴目標(biāo)檢測(cè)步驟；
圖5為鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)步驟；圖6為桌面管控中心運(yùn)行步驟。圖7為驅(qū)鳥終端運(yùn)行步驟。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置、驅(qū)鳥終端和桌面監(jiān)控中心。其中遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置的輸出端連接桌面監(jiān)控中心的輸入端，桌面監(jiān)控中心的輸出端與驅(qū)鳥終端相連。所述遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置利用鳥類發(fā)聲特征和飛行特征，用于對(duì)機(jī)場(chǎng)管控區(qū)域的鳥目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)識(shí)別，并根據(jù)當(dāng)前所在監(jiān)測(cè)終端位置，計(jì)算并判斷鳥目標(biāo)相對(duì)當(dāng)前終端的方位和當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在本發(fā)明中，所述遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置包括鳥鳴聲源定位單元和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元。首先，鳥鳴聲源定位單元和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元的采集裝置按照固定的分布距離分布于機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域。在本發(fā)明中，機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域被分割為多個(gè)工作區(qū)，如采用矩陣分區(qū)布局方式(如圖2)、環(huán)形分區(qū)布局方式、及其他分區(qū)布局方式。其中每個(gè)工作區(qū)內(nèi)至少固定安裝有1個(gè)無方向性麥克風(fēng)、1個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和1個(gè)驅(qū)鳥器。但為了能夠消除數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的監(jiān)控盲區(qū)，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)工作區(qū)水平對(duì)置安置2個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。之后，鳥鳴聲源定位單元和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元通過有線通信的方式直接與桌面管控中心的預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器相連接，鳥鳴聲源定位單元和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元安裝位置固定，并將固定的坐標(biāo)存入到預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器數(shù)據(jù)表中。上述鳥鳴聲源定位單元通過無方向性麥克風(fēng)的傳聲器陣列，利用最大時(shí)延估計(jì)的方法，計(jì)算出同一鳥鳴目標(biāo)發(fā)出的聲音在無方向性麥克風(fēng)的傳聲器各陣元之間時(shí)間延遲量，進(jìn)而通過已知的聲波傳播速度，計(jì)算出聲音到達(dá)各陣元聲程差，然后根據(jù)陣元與目標(biāo)的空間幾何關(guān)系，即可以算出目標(biāo)的坐標(biāo)。并將運(yùn)算結(jié)果和當(dāng)前區(qū)域原點(diǎn)坐標(biāo)傳輸給桌面監(jiān)控中心的預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器。在本發(fā)明中，其中鳥鳴聲源定位單元主要由多個(gè)無方向性麥克風(fēng)、多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元和鳥鳴通信單元組成。每個(gè)無方向性麥克風(fēng)采集該工作區(qū)內(nèi)的聲音，并將該工作區(qū)內(nèi)的聲音通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送入鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中。鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元先將每個(gè)工作區(qū)內(nèi)的聲音進(jìn)行預(yù)濾波，再利用時(shí)延估計(jì)方法對(duì)所有工作區(qū)內(nèi)的聲音進(jìn)行聯(lián)立計(jì)算后獲得鳥鳴目標(biāo)的位置坐標(biāo)。鳥鳴通信單元將上述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，所述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元與桌面管控中心通過RS485通信單元進(jìn)行連接。上述鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元通過數(shù)字?jǐn)z像機(jī)提取監(jiān)控區(qū)域圖像，在連續(xù)的視頻圖像序列中分割出運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)所在的區(qū)域，再利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法選取時(shí)間上相鄰的兩幀進(jìn)行監(jiān)測(cè)運(yùn)算，一般地因相鄰的兩幀采集的時(shí)間間隔很短，我們認(rèn)為環(huán)境亮度沒有變化，若運(yùn)算結(jié)果小于某個(gè)設(shè)定門限，則認(rèn)為是靜止的背景；若結(jié)果大于某個(gè)設(shè)定門限，則認(rèn)為是目標(biāo)。并將運(yùn)算結(jié)束后的結(jié)果和自身裝置編號(hào)傳輸給桌面管控中心預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器。在本發(fā)明中，鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元?jiǎng)t主要由多個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元組成。每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集該工作區(qū)內(nèi)的圖像，并將該工作區(qū)內(nèi)的圖像送入鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中。鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法對(duì)每個(gè)工作區(qū)內(nèi)的圖像進(jìn)行處理，選取時(shí)間上相鄰的兩幀圖像進(jìn)行比對(duì)，由此獲得鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置。鳥運(yùn)動(dòng)通信單元將上述鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元與桌面管控中心通過RJ-45以太網(wǎng)通信單元進(jìn)行連接。所述驅(qū)鳥終端在獲得了桌面監(jiān)控中心發(fā)出的控制信號(hào)后，利用是仿生學(xué)方法，即驅(qū)動(dòng)發(fā)出鳥類天敵的鳴叫聲、驚叫聲、綜合爆破聲設(shè)備將飛鳥驅(qū)趕走，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)驅(qū)鳥。 在本發(fā)明中，所述驅(qū)鳥終端包括多個(gè)驅(qū)鳥器、多個(gè)驅(qū)鳥控制器和多個(gè)無線通信單元，其中機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的每個(gè)工作區(qū)內(nèi)均設(shè)有1個(gè)驅(qū)鳥器、1個(gè)驅(qū)鳥控制器和1個(gè)無線通信單元。桌面監(jiān)控中心的桌面控制系統(tǒng)在通過無線通信單元與驅(qū)鳥控制器相連，驅(qū)鳥控制器輸出端連接驅(qū)鳥器。無線通信單元包括無線通信模塊和主控模塊。無線通信模塊負(fù)責(zé)建立通信鏈路，完成TCP/IP通信協(xié)議，確保無線通信終端實(shí)時(shí)在線。主控模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行桌面管控中心發(fā)出的驅(qū)鳥指令，并將其實(shí)時(shí)傳輸至驅(qū)鳥控制器。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，驅(qū)鳥控制器采用ARM7內(nèi)核的STM32F103R8 ；驅(qū)鳥控制器觸發(fā)單元采用繼電器控制；驅(qū)鳥終端的供電系統(tǒng)采用太陽能電池板；所述驅(qū)鳥器為煤氣炮。所述桌面管控中心利用GIS (地理信息系統(tǒng))架構(gòu)、有線及無線傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)將鳥情監(jiān)測(cè)終端、驅(qū)鳥控制器、目標(biāo)融入到地理信息系統(tǒng)中，驅(qū)鳥控制器通過無線終端將控制器方位信息融合到GIS中，當(dāng)桌面系統(tǒng)預(yù)警或值守人員通過監(jiān)測(cè)信息判斷為危險(xiǎn)鳥類活動(dòng)時(shí)，可直接通過GIS系統(tǒng)觸發(fā)對(duì)應(yīng)區(qū)域的驅(qū)鳥器，實(shí)施主動(dòng)驅(qū)鳥行動(dòng)，消除潛在鳥撞危險(xiǎn)。在管控中心系統(tǒng)無人值守時(shí)，可以預(yù)設(shè)鳥類檢測(cè)器預(yù)警程序和驅(qū)鳥程序，實(shí)施智能驅(qū)鳥模式或定時(shí)、定點(diǎn)驅(qū)鳥，并將無人值守期間的監(jiān)控信息保存至服務(wù)器中，以便于對(duì)監(jiān)測(cè)記錄的查詢和鳥情回放，管控中心桌面系統(tǒng)還可以通過各種互聯(lián)方式對(duì)服務(wù)器進(jìn)行訪問， 可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)管理。上述桌面監(jiān)控中心將每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、每個(gè)驅(qū)鳥器、以及通過鳥鳴目標(biāo)和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)融合后獲得的入侵鳥目標(biāo)的位置坐標(biāo)一并融入到地理信息系統(tǒng)中；當(dāng)桌面監(jiān)控中心判定機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的其中一個(gè)或多個(gè)工作區(qū)內(nèi)出現(xiàn)入侵鳥目標(biāo)時(shí)，則發(fā)出控制信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)工作區(qū)內(nèi)的驅(qū)鳥器工作。所述桌面監(jiān)控中心包括預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器、桌面監(jiān)視系統(tǒng)、桌面控制系統(tǒng)和桌面數(shù)據(jù)庫。所述預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器主要由數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)融合單元和預(yù)警單元構(gòu)成。數(shù)據(jù)接收單元負(fù)責(zé)接收來自鳥鳴通信單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)融合單元負(fù)責(zé)將接收到的入侵鳥目標(biāo)的相對(duì)位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)融合到地理信息系統(tǒng)中，并將標(biāo)定后的數(shù)字圖像鏈接到地理信息系統(tǒng)。預(yù)警單元將入侵鳥目標(biāo)顯示到桌面控制系統(tǒng)做出報(bào)警提示，同時(shí)搜尋最佳驅(qū)鳥器的終端坐標(biāo)，向桌面控制系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送驅(qū)鳥指令。所述桌面監(jiān)視系統(tǒng)將入侵鳥目標(biāo)位置、報(bào)警提示、驅(qū)鳥提示和標(biāo)定后的圖像顯示到屏幕中。所述桌面控制系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警指令，向驅(qū)鳥控制器發(fā)出控制指令。所述桌面數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲(chǔ)每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和每個(gè)驅(qū)鳥器的坐標(biāo)信息，以及來自預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器和桌面控制系統(tǒng)所有坐標(biāo)信息和數(shù)據(jù)指令。上述飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥方法，包括如下步驟(1)將機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域分割為M個(gè)工作區(qū)，M> 1，并在每個(gè)工作區(qū)內(nèi)各固定安裝有1個(gè)無方向性麥克風(fēng)、至少1個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和1個(gè)驅(qū)鳥器中。(2)每個(gè)無方向性麥克風(fēng)采集同一鳥鳴目標(biāo)發(fā)出的聲音，并將其回傳至鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元利用最大時(shí)延估計(jì)的方法，計(jì)算出同一鳥鳴目標(biāo)發(fā)出的聲音在傳聲器各無方向性麥克風(fēng)之間時(shí)間延遲量，進(jìn)而通過已知的聲波傳播速度，計(jì)算出聲音到達(dá)無方向性麥克風(fēng)各陣元聲程差，然后根據(jù)無方向性麥克風(fēng)與鳥鳴目標(biāo)的空間幾何關(guān)系，即可以算出鳥鳴目標(biāo)的位置坐標(biāo)；鳥鳴通信單元將上述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，所述鳥鳴目標(biāo)檢測(cè)方法(如圖4)包括以下步驟首先把M個(gè)無方向性麥克風(fēng)按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成麥克風(fēng)陣列，如圖3示例， 9個(gè)麥克風(fēng)均勻分布在空間三維坐標(biāo)軸所張成的平面上，因飛機(jī)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境中，目標(biāo)位置與麥克風(fēng)距離較大，可以認(rèn)為麥克風(fēng)陣各陣元采集到的信號(hào)幅度(聲壓)變化為零，此時(shí)聲波傳播可認(rèn)為是平面波傳播。為便于表述，我們選取其中的2個(gè)無方向性麥克風(fēng)陣元進(jìn)行計(jì)算方法描述。如圖 3示例，麥克風(fēng)1和麥克風(fēng)2接收到同一鳥鳴聲源P的聲信號(hào)的距離和方位，反映了鳥目標(biāo)和麥克風(fēng)連線的距離和方位角。步驟1 通過目標(biāo)的到兩麥克風(fēng)傳播的聲程差，構(gòu)建幾何關(guān)系在空間坐標(biāo)中，我們假設(shè)P所發(fā)出的聲信號(hào)到麥克風(fēng)1和麥克風(fēng)2的距離差值為 L12，那么L12 = Llp-、，設(shè)麥克風(fēng)1為坐標(biāo)原點(diǎn)巧=(xi; Y1, Z1) = (0，0，0)，那么、=Rp。其中r2 = (x2，y2, z2)，rp = (xp，yp, ，由圖 3 中幾何關(guān)系得
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)，其特征是包括遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置、驅(qū)鳥終端和桌面監(jiān)控中心；其中遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置的輸出端連接桌面監(jiān)控中心的輸入端，桌面監(jiān)控中心的輸出端與驅(qū)鳥終端相連；所述遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置包括鳥鳴聲源定位單元和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元；其中鳥鳴聲源定位單元主要由多個(gè)無方向性麥克風(fēng)、多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元和鳥鳴通信單元組成；鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)單元?jiǎng)t主要由多個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元組成；上述無方向性麥克風(fēng)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)按照固定的分布距離分布于機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，即機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域被分割為多個(gè)工作區(qū)，每個(gè)工作區(qū)內(nèi)各固定安裝有1 個(gè)無方向性麥克風(fēng)和至少1個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)；每個(gè)無方向性麥克風(fēng)采集該工作區(qū)內(nèi)的聲音，并將該工作區(qū)內(nèi)的聲音通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送入鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元先將每個(gè)工作區(qū)內(nèi)的聲音進(jìn)行預(yù)濾波，再利用時(shí)延估計(jì)方法對(duì)所有工作區(qū)內(nèi)的聲音進(jìn)行聯(lián)立計(jì)算后獲得鳥鳴目標(biāo)的位置；鳥鳴通信單元將上述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心； 每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集該工作區(qū)內(nèi)的圖像，并將該工作區(qū)內(nèi)的圖像送入鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法對(duì)每個(gè)工作區(qū)內(nèi)的圖像進(jìn)行處理，選取時(shí)間上相鄰的兩幀圖像進(jìn)行比對(duì)，由此獲得鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置；鳥運(yùn)動(dòng)通信單元將上述鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心； 所述驅(qū)鳥終端包括多個(gè)驅(qū)鳥器和多個(gè)驅(qū)鳥控制器，其中機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的每個(gè)工作區(qū)內(nèi)均設(shè)有1個(gè)驅(qū)鳥器和1個(gè)驅(qū)鳥控制器，這些驅(qū)鳥器均經(jīng)由驅(qū)鳥控制器與桌面監(jiān)控中心連接；所述桌面監(jiān)控中心將每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、每個(gè)驅(qū)鳥器、以及通過鳥鳴目標(biāo)和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)融合后獲得的入侵鳥目標(biāo)的位置坐標(biāo)一并融入到地理信息系統(tǒng)中；當(dāng)桌面監(jiān)控中心判定機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的其中一個(gè)或多個(gè)工作區(qū)內(nèi)出現(xiàn)入侵鳥目標(biāo)時(shí)，則發(fā)出控制信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)工作區(qū)內(nèi)的驅(qū)鳥器工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)，其特征是所述桌面監(jiān)控中心包括預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器、桌面監(jiān)視系統(tǒng)、桌面控制系統(tǒng)和桌面數(shù)據(jù)庫；所述預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器主要由數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)融合單元和預(yù)警單元構(gòu)成； 數(shù)據(jù)接收單元負(fù)責(zé)接收來自鳥鳴通信單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元的數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)融合單元負(fù)責(zé)將接收到的入侵鳥目標(biāo)的相對(duì)位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)融合到地理信息系統(tǒng)中，并將標(biāo)定后的數(shù)字圖像鏈接到地理信息系統(tǒng)；預(yù)警單元將入侵鳥目標(biāo)顯示到桌面控制系統(tǒng)做出報(bào)警提示，同時(shí)搜尋最佳驅(qū)鳥器的終端坐標(biāo)，向桌面控制系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送驅(qū)鳥指令；所述桌面監(jiān)視系統(tǒng)將入侵鳥目標(biāo)位置、報(bào)警提示、驅(qū)鳥提示和標(biāo)定后的圖像顯示到屏幕中；所述桌面控制系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警指令，向驅(qū)鳥控制器發(fā)出控制指令； 所述桌面數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲(chǔ)每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和每個(gè)驅(qū)鳥器的坐標(biāo)信息，以及來自預(yù)警監(jiān)測(cè)中央處理器和桌面控制系統(tǒng)所有坐標(biāo)信息和數(shù)據(jù)指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)，其特征是所述鳥鳴通信單元為RS485通信單元，鳥運(yùn)動(dòng)通信單元為RJ-45以太網(wǎng)通信單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)，其特征是所述驅(qū)鳥終端還設(shè)有無線通信單元，該無線通信單元分別連接桌面控制系統(tǒng)和驅(qū)鳥控制器。
5.一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥方法，其特征是包括如下步驟(1)將機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域分割為M個(gè)工作區(qū)，M> 1，并在每個(gè)工作區(qū)內(nèi)各固定安裝有1個(gè)無方向性麥克風(fēng)、至少1個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和1個(gè)驅(qū)鳥器；(2)每個(gè)無方向性麥克風(fēng)采集同一鳥鳴目標(biāo)發(fā)出的聲音，并將其回傳至鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；(3)鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元利用最大時(shí)延估計(jì)的方法，計(jì)算出同一鳥鳴目標(biāo)發(fā)出的聲音在傳聲器各無方向性麥克風(fēng)之間時(shí)間延遲量，進(jìn)而通過已知的聲波傳播速度，計(jì)算出聲音到達(dá)各無方向性麥克風(fēng)陣元聲程差，然后根據(jù)無方向性麥克風(fēng)與鳥鳴目標(biāo)的空間幾何關(guān)系， 即可以算出鳥鳴目標(biāo)的位置；(4)鳥鳴通信單元將上述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心；(5)每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集該工作區(qū)內(nèi)的圖像，并將其送入鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元中；(6)鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元在連續(xù)的視頻圖像序列中分割出運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)所在的區(qū)域，再利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法選取時(shí)間上相鄰的兩幀進(jìn)行監(jiān)測(cè)運(yùn)算，若運(yùn)算結(jié)果小于預(yù)先設(shè)定門限，則認(rèn)為是靜止的背景；若結(jié)果大于預(yù)先設(shè)定門限，則認(rèn)為是鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；(7)鳥運(yùn)動(dòng)通信單元將上述鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元的計(jì)算結(jié)果送入桌面監(jiān)控中心；(8)桌面管控中心利用地理信息系統(tǒng)架構(gòu)、傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)將每個(gè)無方向性麥克風(fēng)、每個(gè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、每個(gè)驅(qū)鳥器、以及通過鳥鳴目標(biāo)和鳥運(yùn)動(dòng)目標(biāo)融合后獲得的入侵鳥目標(biāo)的位置融入到地理信息系統(tǒng)中；當(dāng)桌面監(jiān)控中心判定機(jī)場(chǎng)跑道周圍的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的其中一個(gè)或多個(gè)工作區(qū)內(nèi)出現(xiàn)入侵鳥目標(biāo)時(shí)，則發(fā)出控制信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)工作區(qū)內(nèi)的驅(qū)鳥器工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥方法，其特征是所述步驟(8)具體包括如下步驟(8. 1)數(shù)據(jù)接收單元接收來自鳥鳴通信單元和鳥運(yùn)動(dòng)通信單元的數(shù)據(jù)；(8. 2)數(shù)據(jù)融合單元將接收到的入侵鳥目標(biāo)的相對(duì)位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)融合到地理信息系統(tǒng)中，并將標(biāo)定后的數(shù)字圖像鏈接到地理信息系統(tǒng)；(8. 3)預(yù)警單元將入侵鳥目標(biāo)顯示到桌面控制系統(tǒng)做出報(bào)警提示，同時(shí)搜尋最佳驅(qū)鳥器的終端坐標(biāo)，向桌面系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送驅(qū)鳥指令；(8. 4)桌面監(jiān)視系統(tǒng)將入侵鳥目標(biāo)位置、報(bào)警提示、驅(qū)鳥提示和標(biāo)定后的圖像顯示到屏幕中；(8. 5)桌面控制系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警指令，向驅(qū)鳥控制器發(fā)出控制指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥方法，其特征是所述鳥鳴數(shù)據(jù)運(yùn)算單元與桌面管控中心通過RS485通信單元進(jìn)行連接，鳥運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算單元與桌面管控中心通過RJ-45以太網(wǎng)通信單元進(jìn)行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥方法，其特征是所述驅(qū)鳥控制器CN 102524237 A與桌面管控中心通過無線通信單元進(jìn)行連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種飛機(jī)場(chǎng)鳥情監(jiān)控驅(qū)鳥系統(tǒng)及方法，包括遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置、驅(qū)鳥終端和桌面監(jiān)控中心；其中遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置的輸出端連接桌面監(jiān)控中心的輸入端，桌面監(jiān)控中心的輸出端與驅(qū)鳥終端相連；通過遠(yuǎn)程鳥情監(jiān)控裝置對(duì)機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪附件的鳥情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，桌面監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)當(dāng)前鳥目標(biāo)情況發(fā)出驅(qū)鳥信號(hào)至驅(qū)鳥終端，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)驅(qū)鳥，并可對(duì)鳥情數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄與統(tǒng)計(jì)，便于對(duì)機(jī)場(chǎng)周邊鳥情環(huán)境的分析和預(yù)測(cè)。
文檔編號(hào)H04N7/18GK102524237SQ20121000728
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者葉進(jìn), 葉金才, 李曉歡, 李靈巧, 鄧洪高, 陳倩 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)