一、系統概述

新時代新體制下，機場作為聯合體系的重要節點，空中戰斗力生成的基本依托，迫切需要加快推進向智能化保障跨越發展。智慧機場將在智能技術推動下機場發展的新形態，其本質就是通過智能化技術的廣泛應用，形成與新體制相適應的飛行保障模式及智能化，實現機場業務工作的智慧化，從根本上提高機場整體智能管理。智慧機場離不開信息化，智慧機場信息化建設的使命任務就是通過信息技術的深入應用，改變現有機械化為主要特征的思維和運行規則，充分運用新型的保障手段 、裝備和設施，降低或減輕以勞動密集型保障模式帶來的資源成本高及效率低下局面，滿足未來做戰對空中航空兵保障的“急、快 、準、全”的新要求。

經過長期的建設發展，場站信息化建設取得較好的成效。各類信息系統 在場站指揮、保障、業務管理領域得到應用，積累了行業信息化運用的寶貴經驗；二代保障裝備全面配備，與三代的配套成型，為保障一體聯動奠定基礎； 信息主導的理念深刻影響各級干部，奠定了智慧機場建設發展思想根基；人才隊伍和組織體系相對穩定，發展條件基本成熟。但依然存在戰訓、機務與場站保障信息隔離、保障需求與動態獲取手段欠缺、保障信息分析粗放、過程掌控能力較弱等問題。著眼未來，這些問題都應在智慧機場信息化建設中得到解決，智慧機場信息化建設必將是新型機場建設突破口和發展牽引。

智慧機場信息化建設的總體目標： 通過智慧機場信息化建設， 實現飛行、機務、場站“三位一體”, 資源管理透明化，作業流程自動化，指揮控 制智能化。其主要特征是：“指控智能”、“保障自控”、“管理自主”。

指控智能：指揮控制智能優化， 飛行保障更科學。優化保障資源配置，全面感知保障需求，科學優選保障方案，智能分配保障任務，實現高效精準保障。

保障自控：保障行動精準聯動，場站保障更高效。保障鏈條相互銜接，保障活動自動實施，外場保障與物資供應一體聯動，實現實時精細保障。

管理自主：管理服務 自主實施，場站保障更順暢。自主獲取各類服務要求，管理活動自主運行，安全機制多種互補，異常情況自動判別預警，綜合管理從被動是向主動式轉變，實現管理優質高效。

二、系統功能

系統由高普樂多光譜一體化球形轉臺攝像機、跟蹤服務器、智能跟蹤控制軟件、 防雷 設備及配套安裝支架等相關軟硬件設備組成。 其中多光譜一體化球形轉臺攝像機同時輸出可見光圖像和紅外熱成像圖像， 后臺系統根據畫面能見度情況 自動選用合適的信號進行分析。在能見度及光照較好的情況下，結合使用可見光和熱成像圖像進行分析， 在霧天、 雨天、夜晚等低能見度的情況下，使用熱成像圖像進行分析。 成像攝像機采用被動模式，不會干擾飛機的飛行。

圖2：多光譜一體化球形轉臺攝像機

整個系統是一個閉合的控制回路， 其中攝像機的畫面是系統的輸入信號，智能視覺分析軟件從畫面中提取出飛機當前的位置信息，并以此作為云臺的控制信號， 轉臺轉動的輸出信號會自動反饋到攝像機的下一幀畫面上。整個反饋控制回路閉合迭代可以對高速起降的戰斗機實現持續、穩定的跟蹤效果并實時完成起落架的識別檢測。

為了適應飛機的低可視化涂裝，系統內置深度學習模塊，可以在線和離線地對場景與目標進行學習。學習訓練和推理過程合成在同一臺服務器完成。數據與結果都保存在跟蹤服務器本地。

系統特點

1. 組合使用可見光傳感器和紅外傳感器，無論是在晴朗的白天、夜間、還是雨霧天氣等低能見度天氣下，都能有效發現、捕獲、跟蹤目標；

2. 采用的智能圖像處理和系統控制技術，跟蹤平滑穩定，圖像清晰；

3. 采用標準化、模塊化設計技術，擴展性好，維修方便；

4. 前端設備可以在惡劣環境下長期連續使用。

飛機智能追蹤

系統利用人工智能算法對飛機進行自動檢測跟蹤，可對目標飛機在機坪、滑行道、跑道等區域的行動進行全程跟蹤，使值班管制人員能夠全程關注飛機的狀態， 保證運行安全。

系統可根據當天飛機計劃與天氣風向條件，靈活變更跟蹤計劃，匹配場 站實時飛行安排。

遠距離全天候監控

系統配置長焦鏡頭，可以覆蓋進近區域，大大擴展了跟蹤檢測的空域范圍。系統配置的紅外熱成像相機根據溫度成像，在無光，以及各種惡劣天氣條件下，均具有良好的成像效果，適合機場這種需要全天候監控的場景。在基于智能視頻分析的目標檢測方面，紅外熱像儀也具有先天優勢，由于熱像儀視頻不受環境光照、晝夜及氣候環境的影響，因此在目標檢測上較可見光圖像具有漏報率和誤報率低的特點。

軌跡可視化

系統可以和三維場景進行聯動，通過對攝像機進行標定，把攝像機捕捉到的戰斗機跟蹤數據轉化為三維軌跡并在三維模型中進行疊加展示，該功能使用戶能夠快速，直觀，準確的了解戰機滑行軌跡的整體態勢，發現戰機滑行過程中存在的問題，為戰機滑行路徑規劃提供有力的依據。

飛機進場檢測與跟蹤

系統在飛機進場階段對預設區域進行掃描探測，當發現目標后，自動轉入跟蹤階段，對飛機實施連續地跟蹤，期間會把目標穩定在畫面中心區域，并根據目標的大小控制鏡頭變倍，使飛機在畫面中保持足夠的大小和清晰度。

起落架識別檢測

當前， 機場對飛機起落架監控采取人工肉眼觀察的方式，通過望遠鏡對遠距離降落中的飛機狀態進行辨認識別，保證飛機安全降落。肉眼觀測的距離受限，并且對環境和光照有強的依賴，特別在逆光 、夜間、雨霧等條件下存在很大的局限。

本系統提供一種進近航線和實時視頻數據相結合的方法，可以全自動跟蹤飛機并檢測起落架的放落狀態，判斷目標飛機是否在最后進近前完成飛機構型的改變，并在發現異常時及時向管制人員發出告警。

由于起落航線上的飛機數量是受管制的，所以可以預先規劃決定結束 本次任務，進入下一次任務的間隔和時機。

事件回放

系統云臺相機的跟蹤全過程進行存儲與回放，通常配置存儲容量不低于3個月(可配置) 。通過視頻存儲回放，可對包括航班滑行軌跡、戰斗機記錄快照、歷史事件進行回溯，有利于特殊事件后的分析。系統錄像回放支持通過輸入準確時間點(精確到秒)進行播放，也支持按航班號進行回放。

1. 按時間段回放: 按時間段的錄像檢索回放功能。監控人員可通過選擇 起始時間段進行錄像檢索回放，查詢并同步回放時間段內的跟蹤錄像；

2. 按事件回放: 回放按照起降跟蹤的事件進行組織，系統自動根據起降事件定位到回放的時間段；

3. 同步回放: 所有的回放操作系統會自動關聯到可見光和紅外相機，并自動選取同步的回放時間。

三、系統設計

飛機降落時一般按照起落航線進行飛行，機場的起落航線通常為左航線，若因地形、城市等條件的限制，或者為避免同鄰近機場的起落航線交叉，也可以為右航線。起落航線的高度，通常為300米至500米。

圖3: 起落航線示意圖

系統通過在起落航線的合適位置部署前端攝像機，可以捕捉并觀測到降落構型的飛機，并自動判斷起落架的狀態，如果在的區間范圍內未有識別到起落架， 則為異常?？紤]到全天候工況要求，系統以紅外信號為主，可見光信號為輔。前端雙光譜視頻信號通過光纖傳回控制中心機房并接入網絡，后臺分析和控制軟件通過網絡收取實時視頻信號，并控制云臺轉動與變倍。

云臺初始時在起降航線的五邊(final)區域掃描搜索飛機，一旦飛機進入掃描區域后臺分析系統時間捕捉到飛機后開始進行跟蹤，在跟蹤的過程中，系統會把飛機穩定在畫面區域，并調節鏡頭焦距使得目標在畫 面中占據足夠的像素。

對起落架的檢測在跟蹤的過程中由智能算法在線完成。由于飛機降落構型的變化需要一個過程，分析軟件會在一定區域范圍內持續進行分析檢測，當在區域中檢測到起落架后，本次跟蹤過程結束并返回初始的掃描位置。

如果在規定的區域范圍中始終未能檢測到起落架則向館職人員發出告警信號，并保持云臺跟蹤畫面。

前端攝像機碼流同時接入后臺存儲，可以和系統日志進行關聯，后臺軟件可以基于日志對錄像存儲進行聯動和回放。

四、系統部署

前端攝像機

圖4：多光譜一體化球形轉臺攝像機

前端設備為兩臺高性能高普樂多光譜一體化球形轉臺攝像機，支持可見光和紅外熱像兩種成像成像，多光譜一體化球形轉臺攝像機的主要參數如下。

攝像機安裝點位

考慮到紅外相機的工作距離，特別是考慮到低能見度情況，前端相機應在第五邊選取合適的部署位置。合適的位置應根據機場航圖和飛機的實際飛行情況綜合決定。

圖 4: 五邊起降航線示意圖

釋放起落架的動作是在進近的某個區間內完成，攝像機點位的選取應保證在整個區間范圍內都能拍攝到清晰的畫面，至少應保證在區間的下限仍能拍攝到清晰的畫面。否則就不能準確地發出告警信號。

圖6：案例分享-機場視頻監控圖

本方案的核心由飛機場全自動起降跟蹤功能模塊和起落架全自動識別模塊兩部分組成。光學起降跟蹤和起落架識別模塊綜合使用多光譜融合成像技術、計算機視覺技術、人工智能技術等多種的技術手段，并針對飛機進行了針對性的優化開發 。

系統從實際需求出發，緊密圍繞用戶的應用場景，能自動識別安全隱患、 自動告警。在此基礎上可以進一步利用在其他行業和場景中驗證成熟的技術，擴展功能成為全場面視頻智能監控系統 。