机场目视助航灯光在线检测系统关键技术研究

论文摘要

机场目视助航灯光系统是保障民航飞行安全的重要设施,对危险天气下和夜间航空器安全着陆起着举足轻重的作用,其运行的可靠性、稳定性直接关系到航空飞行的安全。灯光的光度学属性参数是影响灯光引导作用正常发挥的关键因素,长期以来其检测方法主要靠人工目测,尤其是在线巡检仪器,目前国内尚无相关产品。本文首先分析了国内外目视助航灯光检测研究现状,在详细归纳国际民航组织(ICAO)相关规范的基础上,形成了其光度学参数测量的技术基础;其次,本文提出了基于光度学的目视助航灯光末端检测方案,在分析机场检测环境、测试条件的基础上,通过对影响光强测量准确性的关键因素分析,设计实现了光度学参数传感带硬件系统,并就其中机械结构、照度传感器、距离测量方法、坐标原点定位方法及实时数据采集处理等主要技术进行了详细的论述;第三,针对检测数据量大、实时性要求高的需求,本文深入研究了基于中值滤波的照度扫描图像处理算法和非连续点等光强曲线拟合算法,提出了照度矩阵的截取算法,并通过仿真验证了算法的可行性;第四,针对被检灯光系统数据存储管理问题,本文设计实现了基于可视化图形交互的机场目视助航灯光数据库管理系统,该系统集成了数据库管理技术、图形交互技术和非结构化文档管理技术,有效实现了包括灯光系统构型、灯光结构化物理参数和非结构化规范参数一体化集成管理。最后介绍了所进行的部分实验,实验结果表明,该系统能够达到国际民航组织规定的灯具测量要求,满足我国机场的应用需求。总之,本检测系统是集光学、机械、电子及计算机为一体的高速测量系统,实现了目视助航灯光的在线巡检,所设计的软、硬件系统及相关算法可为助航灯光的维护检测提供借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景、目的和意义
• 1.2 目视助航灯光检测研究现状
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第二章 目视助航灯光检测系统原理
• 2.1 目视助航灯光的种类与性质
• 2.1.1 进近灯光系统
• 2.1.2 跑道灯光系统
• 2.1.3 滑行道灯光系统
• 2.1.4 目视进近坡度指示系统
• 2.1.5 其它灯光
• 2.2 ICAO的相关规定
• 2.3 光度学参数测量技术
• 2.3.1 距离平方反比定律
• 2.3.2 颜色测量方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 目视助航灯光在线检测系统设计
• 3.1 检测系统体系结构设计
• 3.2 传感带机械结构设计
• 3.2.1 传感带与被检灯带垂直距离确定方法
• 3.2.2 传感带横向机械结构设计
• 3.3 照度传感器设计
• 3.3.1 光电探测器参数与动态响应特性的确定
• 3.3.2 光电探测器选型
• 3.3.3 照度余弦校正
• 3.3.4 V（λ）校正
• 3.3.5 照度传感器结构
• 3.4 颜色传感器设计
• 3.5 距离的测量与光强计算
• 3.6 坐标原点定位传感器设计
• 3.7 数据采集系统
• 3.8 本章小结
• 第四章 检测系统数据处理算法研究
• 4.1 照度矩阵截取算法研究
• 4.1.1 照度矩阵截取算法
• 4.1.2 仿真结果
• 4.2 基于中值滤波的照度扫描图像快速处理算法
• 4.2.1 经典中值滤波算法
• 4.2.2 快速中值滤波算法
• 4.2.3 仿真结果
• 4.3 非均匀连续点等光强曲线拟合算法研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 机场目视助航灯光管理数据库设计与实现
• 5.1 灯光管理数据库系统设计
• 5.1.1 基于AutoCAD的灯光系统ICON设计
• 5.1.2 SQL Server数据库设计
• 5.2 灯光管理数据库管理系统主要功能实现
• 5.2.1 系统主框架功能
• 5.2.2 灯光系统模型操作模块
• 5.2.3 系统数据库维护功能模块
• 5.2.4 灯光数据库管理系统图形交互功能
• 5.3 本章小结
• 第六章 实验过程及实验结果
• 6.1 实验系统
• 6.2 实验环境及实验准备
• 6.2.1 实验环境
• 6.2.2 测试目标参数
• 6.2.3 实验准备
• 6.3 灯光检测与数据分析
• 6.3.1 灯具照度值采集
• 6.3.2 等光强图生成
• 6.3.3 主光束平均光强
• 6.3.4 灯带光强分布检测
• 第七章 结论
• 参考文献
• 作者在读期间的主要科研工作
• 致谢