CN114701657B - 基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其方法包括：确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对起飞目标区域和降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；基于多个编码区域敷设光栅阵列，光栅阵列包括多个光栅单元；基于光栅阵列获得多个编码区域的光栅阵列感知信号；根据光栅阵列感知信号确定航空器在起飞目标区域中的起飞状态以及在降落目标区域中的降落状态。本发明能通过跑道响应实时感知航空器的起降状态，网格化记录跑道累计荷载，为开发后续智能功能奠定基础。

Description

基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法

技术领域

本发明涉及航空器交通安全技术领域，具体涉及一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法。

背景技术

随着国内航班、航线数量的不断增加，大、重型航空器的不断涌现，国内各大机场的跑道已经保持着满负荷甚至超负荷运行，大大超过了设计要求。密集的航班起降，使道面长时间承受着无规律的冲击作用，考验着其疲劳强度。虽然机场跑道规定了航空器安全起降的速度和起降带，但由于机型、天气状况和飞行员的驾驶操作，航空器着陆位置具有较高的不确定性。同时，航空器着陆时，道面承受了较大的水平制动荷载和竖向冲击荷载，这种着陆荷载与道面损伤息息相关，并且降落时的轮迹偏移信息也是评价航空器交通行为的重要依据。航空器的着陆位置、着陆冲击、轮迹偏移等信息与道面结构状态、损伤病害密切相关，因此对于道面评价和机场维护十分重要。

当前常用的航空器着陆位置的定位模式主要有超声波、声音、红外、雷达、图像等方式。超声波在机坪大空间传播中衰减太快，而且会与机场其他设备信号发生干扰，不利于机场实用；声音定位在机场各类航空器起降与滑跑的环境中，已经丧失了其定位优越性，同时声音信号的传播和采集，受到环境温度、湿度、温差等的较大影响；红外线定位方法主要利用传感器接收自身发射的一定强度的红外射线来计算目标位置，但在对航空器的定位中，航空器目标太大，红外定位分析时还需模拟航空器构型，不利于实际应用；雷达定位由于其设备系统体积大及应用成本高等原因，也不适用于对道面航空器着陆位置的定位；图像容易受到天气和光线的影响，阴雨天获得的图像质量往往较差。

当前航空器的着陆冲击监测方法主要以起落架上的加速度或冲击的内部监测方式为主，采用道面底层埋设传感器的外部监测方式尚属空白。

当前航空器起降航迹和滑跑距离的监测技术包括人工测量和仪器监测两大类。人工测量方法虽然简单实用，但比较粗略，需动用大量的人员。可实现航迹测量的仪器和系统主要包括航迹激光定位系统和自动变焦转动航迹图像采集系统。航迹激光定位系统在测试过程中需将激光测距仪望远镜瞄准待测航空器。自动变焦转动航迹图像采集系统对航空器起降过程视频信息进行全程自动记录。该类系统测试过程复杂、严重依赖于机场环境的可见度，无法用于能见度低的天气环境，且无法实现航空器起降全过程全天候的高清晰和高准确度监测。

可见，现有航空器起降状态监测方法和手段无法准确捕捉到航空器的着陆位置及实时航迹全过程，无法实现航空器起飞和降落的全过程全天候实时监测。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，用以解决现有技术中存在的航空器起飞过程和降落过程无法全过程全天候的准确实时获取，导致航空器起飞和降落安全无法保证的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，包括：

确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对所述起飞目标区域和所述降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；

基于所述多个编码区域敷设光栅阵列，所述光栅阵列包括与所述多个编码区域对应的多个光栅单元；

基于所述光栅阵列获得所述多个编码区域的光栅阵列感知信号；

根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态。

在一些可能的实现方式中，所述起飞状态包括起飞位置、起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度以及起飞滑跑距离，所述降落状态包括降落位置、降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离以及着陆冲击力。

在一些可能的实现方式中，所述光栅阵列感知信号包括光栅应变信号和/或光栅振动信号；所述根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态，包括：

根据所述光栅应变信号和/或光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞位置以及在所述降落目标区域中的降落位置；

和/或，

根据所述光栅应变信号确定所述航空器在所述目标降落区域中的着陆冲击力；

和/或，

根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度、起飞滑跑距离以及在所述降落目标区域中的降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离。

在一些可能的实现方式中，所述光栅阵列包括沿所述机场跑道纵向方向敷设的多个振动光栅单元，所述光栅振动信号包括与多个振动光栅单元一一对应的多个光栅振动子信号；所述根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞位置以及在所述降落目标区域中的降落位置，包括：

建立所述振动光栅单元与所述起飞目标区域中各起飞空间位置的第一对应关系以及所述振动光栅单元与所述降落目标区域中各降落空间位置的第二对应关系；

确定所述起飞目标区域中光栅振动子信号幅值消失对应的第一目标振动光栅单元以及所述降落目标区域中光栅振动子信号幅值发生对应的第二目标振动光栅单元；

基于所述第一对应关系和所述第一目标振动光栅单元确定所述起飞位置；

基于所述第二对应关系和所述第二目标振动光栅单元确定所述降落位置。

在一些可能的实现方式中，所述起飞滑跑速度包括起飞滑跑实时速度以及起飞滑跑平均速度，所述降落滑跑速度包括降落滑跑实时速度以及降落滑跑平均速度；所述根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度以及在所述降落目标区域中的降落滑行轨迹、降落滑跑速度，包括：

获取所述航空器在所述起飞目标区域中沿时间顺序的起飞光栅振动信号序列以及所述航空器在所述降落目标区域中沿时间顺序的降落光栅振动信号序列；

基于所述第一对应关系以及所述起飞光栅振动信号序列确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑行轨迹；

根据所述起飞滑行轨迹以及所述起飞光栅振动信号序列中的各时间点确定所述起飞滑跑实时速度和起飞滑跑平均速度；

基于所述第二对应关系以及所述降落光栅振动信号序列确定所述航空器在所述降落目标区域中的降落滑行轨迹；

根据所述降落滑行轨迹以及所述降落光栅振动信号序列中的各时间点确定所述降落滑跑实时速度和降落滑跑平均速度。

在一些可能的实现方式中，所述根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑跑距离以及在所述降落目标区域中的降落滑跑距离，包括：

基于所述第一对应关系以及所述起飞光栅振动信号序列确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑跑距离；

基于所述第二对应关系以及所述降落光栅振动信号序列确定所述航空器在所述降落目标区域中的降落滑跑距离。

在一些可能的实现方式中，所述基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法还包括：

获取所述航空器的预设起飞航迹以及预设降落航迹；

基于所述预设起飞航迹和所述起飞滑行轨迹确定起飞偏差角；

基于所述预设降落航迹和所述降落滑行轨迹确定降落偏差角。

在一些可能的实现方式中，所述光栅阵列包括沿所述机场跑道横向方向敷设的多个应变光栅单元，所述光栅应变信号包括与多个应变光栅单元一一对应的多个光栅应变子信号；所述根据所述光栅应变信号确定所述航空器在所述目标降落区域中的着陆冲击力，包括：

基于所述降落位置确定六个待选光栅应变子信号，并确定与所述六个待选光栅应变子信号对应的六个待选应变光栅单元的位置；

基于所述六个待选应变光栅单元的位置提取非共线的三个目标应变光栅单元，并确定与所述三个目标应变光栅单元对应的三个目标光栅应变子信号；

获取各所述目标光栅应变子信号的信号幅值，并基于所述信号幅值确定所述降落位置与各所述目标应变光栅单元的距离，基于所述降落位置与各所述目标应变光栅单元的距离确定所述着陆冲击力。

在一些可能的实现方式中，所述基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法还包括：

分别获取所述航空器在起飞过程和降落过程中的航空器参数以及环境参数；

分别构建所述航空器参数、所述环境参数与所述起飞状态的第一关联关系以及所述航空器参数、所述环境参数与所述降落状态的第二关联关系；

其中，所述航空器参数包括机型以及载重量，所述环境参数包括风速、风向、温度、气压、海拔以及天气。

另一方面，本发明还提供一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测系统，包括：

编码单元，用于确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对所述起飞目标区域和所述降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；

光栅阵列敷设单元，用于基于所述多个编码区域敷设光栅阵列，所述光栅阵列包括与所述多个编码区域对应的多个光栅单元；

光栅阵列感知信号获取单元，用于基于所述光栅阵列获得所述多个编码区域的光栅阵列感知信号；

起降状态监测单元，用于根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态。

采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，通过对起飞目标区域和降落目标区域进行编码，并基于多个编码区域敷设光栅阵列，可实现对起飞目标区域和降落目标区域的全过程监测，提高确定出的起飞状态和降落状态的准确性，从而可提高航空器起降过程的安全性。

进一步地，本发明通过设置光栅阵列，可确保起飞状态和降落状态的监测不受天气等因素的干扰，可实现对航空器起飞状态和降落状态的全天候监测，进一步提高航空器起降过程监测的可靠性。

更进一步地，本发明能通过跑道响应实时感知航空器的起降状态，网格化记录跑道累计荷载，为开发后续智能功能奠定基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法的实施例流程示意图；

图2为本发明图1中S104的实施例流程示意图；

图3为本发明提供的光栅阵列的敷设方式的实施例结构示意图；

图4为本发明图2中S201的实施例流程示意图；

图5为本发明图2中S203的实施例流程示意图；

图6为本发明提供的确定起飞滑跑距离和降落滑跑距离的实施例流程示意图；

图7为本发明提供的确定起飞偏差角和降落偏差角的实施例流程示意图；

图8为本发明图2中S202的实施例流程示意图；

图9为本发明提供的确定着力冲击力的实施例结构示意图；

图10为本发明提供的构建航空器参数、环境参数与起飞状态和降落状态的关联关系的实施例流程示意图；

图11为本发明提供的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测系统的实施例结构示意图；

图12为本发明提供的电子设备的实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明提供了一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，以下分别进行说明。

在展示实施例前，先对光栅阵列进行介绍：光栅阵列指的是采用拉丝塔规模化制备的连续光栅串。

应当理解的是：光栅阵列并不仅仅限于该名称，只要是采用拉丝塔规模化制备的连续光栅阵列都为光栅阵列，在其他示例中，光栅阵列还可以称为光栅阵列、连续光栅、连续光栅阵列、连续低反射率光栅、连续弱光栅、弱光栅阵列、低反射率光栅阵列等。

上述光栅一词可以换作“光纤光栅”。

其中，光栅阵列具备以下技术优势：

1.规模化优势：具有多测点、大容量、高灵敏度、长距离的优势。

2.多参量监测优势：可以组建大容量的光栅阵列温度传感网、光栅阵列湿度传感网、光栅阵列振动传感网以及光栅阵列应变传感网。

3.安装施工简便和规模化成本低的优势：光栅阵列通过工业化成缆工艺和技术对光栅阵列进行保护，既能有效隔离外界破坏或异物损坏，又能保护传感能力不受影响，极大提高的光栅阵列对恶劣外部环境、工程施工、现场其他因素破坏的耐受能力。

4.成本优势：可实现大规模拉丝制备、工业化成缆，安装施工工艺简单，因此单测点分摊成本低，降低整体成本经济。

图1为本发明提供的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法的一个实施例流程示意图，如图1所示，基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法包括：

S101、确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对起飞目标区域和降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；

S102、基于多个编码区域敷设光栅阵列，光栅阵列包括与多个编码区域对应的多个光栅单元；

S103、基于光栅阵列获得多个编码区域的光栅阵列感知信号；

S104、根据光栅阵列感知信号确定航空器在起飞目标区域中的起飞状态以及在降落目标区域中的降落状态。

与现有技术相比，本发明实施例提供的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，通过对起飞目标区域和降落目标区域进行编码，并基于多个编码区域敷设光栅阵列，可实现对起飞目标区域和降落目标区域的全过程监测，提高确定出的起飞状态和降落状态的准确性，从而可提高航空器起降过程的安全性。

进一步地，本发明通过设置光栅阵列，可确保起飞状态和降落状态的监测不受天气等因素的干扰，可实现对航空器起飞状态和降落状态的全天候监测，进一步提高航空器起降过程监测的可靠性。

更进一步地，本发明实施例能通过跑道响应实时感知航空器的起降状态，网格化记录跑道累计荷载，为开发后续智能功能奠定基础。

需要说明的是：步骤S102中的光栅阵列敷设在起飞目标区域和降落目标区域的道面基础结构、道面面板层内或道面水泥稳定碎石层内，相比于现有技术中设置在道面上的雷达等设备，本发明实施例不会影响航空器的正常降落与起飞，不受升降带或进近区内对设备或仪器安装高度的限制规定所制约，提高了基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法的适用性。

还需要说明的是：由于光栅阵列是采用拉丝塔规模化制备的连续光栅串，可以组建大容量的光栅阵列网络。因此，在敷设时，可形成光栅阵列网络，实现光栅一体式敷设与保护，提高光栅安装效率，并由于其工业化制备、成缆，可降低单测点分摊成本。

在本发明的具体实施例中，起飞状态包括起飞位置、起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度以及起飞滑跑距离；降落状态包括降落位置、降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离以及着陆冲击力。

在本发明的一些实施例中，光栅阵列感知信号包括光栅应变信号和/或光栅振动信号，则如图2所示，步骤S104包括：

S201、根据光栅应变信号和/或光栅振动信号确定航空器在起飞目标区域中的起飞位置以及在降落目标区域中的降落位置；

和/或，

S202、根据光栅应变信号确定航空器在目标降落区域中的着陆冲击力；

和/或，

S203、根据光栅振动信号确定航空器在起飞目标区域中的起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度、起飞滑跑距离以及在降落目标区域中的降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离。

本发明实施例通过光栅应变信号和/或光栅振动信号获得起飞位置、起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度、起飞滑跑距离、降落位置、降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离以及着陆冲击力，相比于通过单一方式，可实现多参量联合监测，进一步提高获得的起飞状态和着陆状态的准确性。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，光栅阵列包括沿机场跑道纵向方向敷设的多个振动光栅单元，光栅振动信号包括与多个振动光栅单元一一对应的多个光栅振动子信号；则如图4所示，步骤S201包括：

S401、建立振动光栅单元与起飞目标区域中各起飞空间位置的第一对应关系以及振动光栅单元与降落目标区域中各降落空间位置的第二对应关系；

S402、确定起飞目标区域中光栅振动子信号幅值消失对应的第一目标振动光栅单元以及降落目标区域中光栅振动子信号幅值发生对应的第二目标振动光栅单元；

S403、基于第一对应关系和第一目标振动光栅单元确定起飞位置；

S404、基于第二对应关系和第二目标振动光栅单元确定降落位置。

在本发明的一些实施例中，起飞滑跑速度包括起飞滑跑实时速度以及起飞滑跑平均速度，降落滑跑速度包括降落滑跑实时速度以及降落滑跑平均速度；如图5所示，步骤S203包括：

S501、获取航空器在起飞目标区域中沿时间顺序的起飞光栅振动信号序列以及航空器在降落目标区域中沿时间顺序的降落光栅振动信号序列；

S502、基于第一对应关系以及起飞光栅振动信号序列确定航空器在起飞目标区域中的起飞滑行轨迹；

S503、根据起飞滑行轨迹以及起飞光栅振动信号序列中的各时间点确定起飞滑跑实时速度和起飞滑跑平均速度；

S504、基于第二对应关系以及降落光栅振动信号序列确定航空器在降落目标区域中的降落滑行轨迹；

S505、根据降落滑行轨迹以及降落光栅振动信号序列中的各时间点确定降落滑跑实时速度和降落滑跑平均速度。

应当理解的是：步骤S501中的起飞光栅振动信号序列和降落光栅振动序列均为空间连续的振动信号序列。则基于振动信号序列的位置连续变化量，即可获得航空器的起飞滑行轨迹和降落滑行轨迹。

进一步地，在本发明的一些实施例中，如图6所示，根据光栅振动信号确定航空器在起飞目标区域中的起飞滑跑距离以及在降落目标区域中的降落滑跑距离，包括：

S601、基于第一对应关系以及起飞光栅振动信号序列确定航空器在起飞目标区域中的起飞滑跑距离；

S602、基于第二对应关系以及降落光栅振动信号序列确定航空器在降落目标区域中的降落滑跑距离。

起飞滑跑距离为起飞光栅振动信号从振幅开始到振幅消失的振动光栅单元对应的跨越长度，降落滑跑距离为降落光栅振动信号从振幅开始到振幅消失的振动光栅单元对应的跨越长度。

在本发明的一些实施例中，如图7所示，基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法还包括：

S701、获取航空器的预设起飞航迹以及预设降落航迹；

S702、基于预设起飞航迹和起飞滑行轨迹确定起飞偏差角；

S703、基于预设降落航迹和降落滑行轨迹确定降落偏差角。

本发明实施例通过确定起飞偏差角和降落偏差角，可基于起飞偏差角和降落偏差角验证航空器的起飞过程和降落过程的安全性。具体地：当起飞偏差角大于阈值起飞偏差角，或当降落偏差角大于阈值降落偏差角时，生成预警信息，提示工作人员起飞滑行轨迹与预设起飞轨迹或降落滑行轨迹与预设降落轨迹差别较大，及时提醒工作人员对航空器进行维护或对航空器驾驶人员的驾驶行为进行修正。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，光栅阵列包括沿机场跑道横向方向敷设的多个应变光栅单元，光栅应变信号包括与多个应变光栅单元一一对应的多个光栅应变子信号；则如图8所示，步骤S202包括：

S801、基于降落位置确定六个待选光栅应变子信号，并确定与六个待选光栅应变子信号对应的六个待选应变光栅单元的位置；

S802、基于六个待选应变光栅单元的位置提取非共线的三个目标应变光栅单元，并确定与三个目标应变光栅单元对应的三个目标光栅应变子信号；

S803、获取各目标光栅应变子信号的信号幅值，并基于信号幅值确定降落位置与各目标应变光栅单元的距离，基于降落位置与各目标应变光栅单元的距离确定着陆冲击力。

需要说明的是：步骤S801中的六个待选光栅应变子信号为距离降落位置最近的六个应变光栅单元获得的六个待选光栅应变子信号。

其中，步骤S803具体为：基于信号幅值确定降落位置与各目标应变光栅单元的距离，基于降落位置与各目标应变光栅单元的距离确定各目标应变光栅应变处的冲击力有效值，对三个目标应变光栅单元的冲击力有效值进行加权，获得着陆冲击力。

具体地，各目标应变光栅应变处的冲击力有效值A为：

A＝αd_i

式中，α为振动信号衰减系数，由机场道面混凝土的声波理论衰减系数和实验综合确定；A₁为提前测定的单位长度内光栅应变子信号的衰减强度；A_i为第i个目标光栅应变子信号的信号幅值；d_i为降落位置与第i个目标应变光栅单元的距离。

具体地，如图9所示，灰色圆形区域即为降落位置，2根黑色短线上的六个黑色矩形为6个待选应变光栅单元。d₁为降落位置与第一个目标应变光栅单元之间的距离，d₂为降落位置与第二个目标应变光栅单元之间的距离，d₃为降落位置与第三个目标应变光栅单元之间的距离。

由于航空器的载重以及环境参数等也会对航空器起降状态造成影响，因此，在本发明的一些实施例中，如图10所示，基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法还包括：

S1001、分别获取航空器在起飞过程和降落过程中的航空器参数以及环境参数；

S1002、分别构建航空器参数、环境参数与起飞状态的第一关联关系以及航空器参数、环境参数与降落状态的第二关联关系；

其中，航空器参数包括机型以及载重量，环境参数包括风速、风向、温度、气压、海拔以及天气。

本发明实施例通过构建航空器参数、环境参数与起飞状态的第一关联关系以及航空器参数、环境参数与降落状态的第二关联关系，可获知航空器参数以及环境参数对航空器起飞状态和降落状态的影响，进一步提高对航空器起飞状态和降落状态监测的全面性。

为了更好实施本发明实施例中的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，在基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法基础之上，对应的，如图11所示，本发明实施例还提供了一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测系统1100，包括：

编码单元1101，用于确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对起飞目标区域和降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；

光栅阵列敷设单元1102，用于基于多个编码区域敷设光栅阵列，光栅阵列包括与多个编码区域对应的多个光栅单元；

光栅阵列感知信号获取单元1103，用于基于光栅阵列获得多个编码区域的光栅阵列感知信号；

起降状态监测单元1104，用于根据光栅阵列感知信号确定航空器在起飞目标区域中的起飞状态以及在降落目标区域中的降落状态。

上述实施例提供的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测系统1100可实现上述基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。

如图12所示，本发明还相应提供了一种电子设备1200。该电子设备1200包括处理器1201、存储器1202及显示器1203。图12仅示出了电子设备1200的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

存储器1202在一些实施例中可以是电子设备1200的内部存储单元，例如电子设备1200的硬盘或内存。存储器1202在另一些实施例中也可以是电子设备1200的外部存储设备，例如电子设备1200上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。

进一步地，存储器1202还可既包括电子设备1200的内部储存单元也包括外部存储设备。存储器1202用于存储安装电子设备1200的应用软件及各类数据。

处理器1201在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器1202中存储的程序代码或处理数据，例如本发明中的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法。

显示器1203在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器1203用于显示在电子设备1200的信息以及用于显示可视化的用户界面。电子设备1200的部件1201-1203通过系统总线相互通信。

在一实施例中，当处理器1201执行存储器1202中的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测程序时，可实现以下步骤：

确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对起飞目标区域和降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；

基于多个编码区域敷设光栅阵列，光栅阵列包括与多个编码区域对应的多个光栅单元；

基于光栅阵列获得多个编码区域的光栅阵列感知信号；

根据光栅阵列感知信号确定航空器在起飞目标区域中的起飞状态以及在降落目标区域中的降落状态。

应当理解的是：处理器1201在执行存储器1202中的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测程序时，除了上面的功能之外，还可实现其它功能，具体可参见前面相应方法实施例的描述。

进一步地，本发明实施例对提及的电子设备1200的类型不做具体限定，电子设备1200可以为手机、平板电脑、个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)、可穿戴设备、膝上型计算机(laptop)等便携式电子设备。便携式电子设备的示例性实施例包括但不限于搭载IOS、android、microsoft或者其他操作系统的便携式电子设备。上述便携式电子设备也可以是其他便携式电子设备，诸如具有触敏表面(例如触控面板)的膝上型计算机(laptop)等。还应当理解的是，在本发明其他一些实施例中，电子设备1200也可以不是便携式电子设备，而是具有触敏表面(例如触控面板)的台式计算机。

相应地，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述各方法实施例提供的方法步骤或功能。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上对本发明所提供的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其特征在于，包括：

确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对所述起飞目标区域和所述降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；

基于所述多个编码区域敷设光栅阵列，所述光栅阵列包括与所述多个编码区域对应的多个光栅单元；

基于所述光栅阵列获得所述多个编码区域的光栅阵列感知信号；

根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态；

所述起飞状态包括起飞位置、起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度以及起飞滑跑距离，所述降落状态包括降落位置、降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离以及着陆冲击力；

所述光栅阵列感知信号包括光栅应变信号；所述根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态，包括：

根据所述光栅应变信号确定所述航空器在所述降落目标区域中的着陆冲击力；

所述光栅阵列包括沿所述机场跑道横向方向敷设的多个应变光栅单元，所述光栅应变信号包括与多个应变光栅单元一一对应的多个光栅应变子信号；所述根据所述光栅应变信号确定所述航空器在所述降落目标区域中的着陆冲击力，包括：

基于所述降落位置确定六个待选光栅应变子信号，并确定与所述六个待选光栅应变子信号对应的六个待选应变光栅单元的位置；

基于所述六个待选应变光栅单元的位置提取非共线的三个目标应变光栅单元，并确定与所述三个目标应变光栅单元对应的三个目标光栅应变子信号；

获取各所述目标光栅应变子信号的信号幅值，并基于所述信号幅值确定所述降落位置与各所述目标应变光栅单元的距离，基于所述降落位置与各所述目标应变光栅单元的距离确定所述着陆冲击力。

2.根据权利要求1所述的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其特征在于，所述光栅阵列感知信号还包括光栅振动信号；所述根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态，包括：

根据所述光栅应变信号和/或光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞位置以及在所述降落目标区域中的降落位置；

和/或，

根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度、起飞滑跑距离以及在所述降落目标区域中的降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离。

3.根据权利要求2所述的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其特征在于，所述光栅阵列包括沿所述机场跑道纵向方向敷设的多个振动光栅单元，所述光栅振动信号包括与多个振动光栅单元一一对应的多个光栅振动子信号；所述根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞位置以及在所述降落目标区域中的降落位置，包括：

建立所述振动光栅单元与所述起飞目标区域中各起飞空间位置的第一对应关系以及所述振动光栅单元与所述降落目标区域中各降落空间位置的第二对应关系；

确定所述起飞目标区域中光栅振动子信号幅值消失对应的第一目标振动光栅单元以及所述降落目标区域中光栅振动子信号幅值发生对应的第二目标振动光栅单元；

基于所述第一对应关系和所述第一目标振动光栅单元确定所述起飞位置；

基于所述第二对应关系和所述第二目标振动光栅单元确定所述降落位置。

4.根据权利要求3所述的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其特征在于，所述起飞滑跑速度包括起飞滑跑实时速度以及起飞滑跑平均速度，所述降落滑跑速度包括降落滑跑实时速度以及降落滑跑平均速度；所述根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度以及在所述降落目标区域中的降落滑行轨迹、降落滑跑速度，包括：

获取所述航空器在所述起飞目标区域中沿时间顺序的起飞光栅振动信号序列以及所述航空器在所述降落目标区域中沿时间顺序的降落光栅振动信号序列；

基于所述第一对应关系以及所述起飞光栅振动信号序列确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑行轨迹；

根据所述起飞滑行轨迹以及所述起飞光栅振动信号序列中的各时间点确定所述起飞滑跑实时速度和起飞滑跑平均速度；

基于所述第二对应关系以及所述降落光栅振动信号序列确定所述航空器在所述降落目标区域中的降落滑行轨迹；

根据所述降落滑行轨迹以及所述降落光栅振动信号序列中的各时间点确定所述降落滑跑实时速度和降落滑跑平均速度。

5.根据权利要求4所述的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其特征在于，所述根据所述光栅振动信号确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑跑距离以及在所述降落目标区域中的降落滑跑距离，包括：

基于所述第一对应关系以及所述起飞光栅振动信号序列确定所述航空器在所述起飞目标区域中的起飞滑跑距离；

基于所述第二对应关系以及所述降落光栅振动信号序列确定所述航空器在所述降落目标区域中的降落滑跑距离。

6.根据权利要求4所述的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其特征在于，所述基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法还包括：

获取所述航空器的预设起飞航迹以及预设降落航迹；

基于所述预设起飞航迹和所述起飞滑行轨迹确定起飞偏差角；

基于所述预设降落航迹和所述降落滑行轨迹确定降落偏差角。

7.根据权利要求1所述的基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法，其特征在于，所述基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测方法还包括：

分别获取所述航空器在起飞过程和降落过程中的航空器参数以及环境参数；

分别构建所述航空器参数、所述环境参数与所述起飞状态的第一关联关系以及所述航空器参数、所述环境参数与所述降落状态的第二关联关系；

其中，所述航空器参数包括机型以及载重量，所述环境参数包括风速、风向、温度、气压、海拔以及天气。

8.一种基于跑道网格化感知的航空器起降状态实时监测系统，其特征在于，包括：

编码单元，用于确定机场跑道中的起飞目标区域和降落目标区域，并对所述起飞目标区域和所述降落目标区域进行网格化编码，获得多个编码区域；

光栅阵列敷设单元，用于基于所述多个编码区域敷设光栅阵列，所述光栅阵列包括与所述多个编码区域对应的多个光栅单元；

光栅阵列感知信号获取单元，用于基于所述光栅阵列获得所述多个编码区域的光栅阵列感知信号；

起降状态监测单元，用于根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态；

所述起飞状态包括起飞位置、起飞滑行轨迹、起飞滑跑速度以及起飞滑跑距离，所述降落状态包括降落位置、降落滑行轨迹、降落滑跑速度、降落滑跑距离以及着陆冲击力；

所述光栅阵列感知信号包括光栅应变信号；所述根据所述光栅阵列感知信号确定航空器在所述起飞目标区域中的起飞状态以及在所述降落目标区域中的降落状态，包括：

根据所述光栅应变信号确定所述航空器在所述降落目标区域中的着陆冲击力；

所述光栅阵列包括沿所述机场跑道横向方向敷设的多个应变光栅单元，所述光栅应变信号包括与多个应变光栅单元一一对应的多个光栅应变子信号；所述根据所述光栅应变信号确定所述航空器在所述降落目标区域中的着陆冲击力，包括：

基于所述降落位置确定六个待选光栅应变子信号，并确定与所述六个待选光栅应变子信号对应的六个待选应变光栅单元的位置；

基于所述六个待选应变光栅单元的位置提取非共线的三个目标应变光栅单元，并确定与所述三个目标应变光栅单元对应的三个目标光栅应变子信号；

获取各所述目标光栅应变子信号的信号幅值，并基于所述信号幅值确定所述降落位置与各所述目标应变光栅单元的距离，基于所述降落位置与各所述目标应变光栅单元的距离确定所述着陆冲击力。