一种防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的方法及系统与流程

1.本发明属于机场鸟击防范技术领域，具体涉及一种防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的方法及系统。


背景技术：

2.鸟类活动接近高速运动的飞行器时，会发生鸟击事故。鸟击事故主要发生在飞行器的起降阶段，是鸟击防范的重点。起降航线附近存在鸟类活动时，必须及时进行驱赶。因此，及时有效地驱鸟是机场的迫切需求。
3.鸟击事故风险较高的一种鸟类活动为长时间盘旋飞行。常见于鹰科、隼科、鸠鸽科等鸟类。其中大型猛禽多单只飞行、中小型鸟类多成群飞行。
4.鸟击风险实时防控主要通过驱鸟手段实现。传统驱鸟手段分人工实施和设备实施两种。人工实施主要的问题在于人难以及时赶到现场，难以及时处置风险活动。设备实施主要的问题在于没有针对性，一般按照设定的时间间隔，间歇性工作，导致鸟类建立适应性。
5.近年来开展了一些在鸟情感知技术引导下的智能驱鸟探索，主要方式是感知到鸟类活动后，立即启动附近的驱鸟设备。但是实施效果仍然不好，鸟类或者建立适应性，或者惊吓乱飞，难以定向驱赶。这种方式驱鸟策略不完善，没有与鸟类活动规律深度结合。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的方法及系统，实现了符合鸟类活动规律的智能化防范，大幅降低了持续盘旋飞行的鸟类碰撞飞行器的概率。
7.一种防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的方法，包括以下步骤：
8.获取机场预设区域内的鸟类活动；
9.获取飞行器的飞行器轨迹信息；
10.从所述鸟类活动中提取出持续盘旋飞行活动，根据所述飞行器轨迹信息和所述持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险；
11.根据所述鸟击风险和预设的驱鸟策略进行驱鸟。
12.优选地，所述从所述鸟类活动中提取出持续盘旋飞行活动具体包括：
13.从所述鸟类活动中提取出每类鸟类活动的鸟类飞行轨迹；
14.以最小均方误差为约束条件，对所述鸟类飞行轨迹中的若干个点进行直线模型拟合，以得到直线模型；
15.计算所述鸟类飞行轨迹与所述直线模型的预测误差；
16.当所述预测误差满足预设的持续盘旋活动条件时，判断所述鸟类活动为所述持续盘旋飞行活动。
17.优选地，所述根据所述飞行器轨迹信息和所述持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险具体包括：
18.获取所述持续盘旋飞行活动的所有鸟群以及鸟群中所有鸟的鸟类飞行轨迹；
19.取每个鸟群中所有所述鸟类飞行轨迹中最后k2个点记为集合j1，取每个鸟群中所有所述鸟类飞行轨迹中最后(k2 1)～2k2个点记为集合j2；
20.计算集合j1的中心点c1和分布半径r1，计算集合j2的中心点c2和分布半径r2；
21.根据所述集合j1和集合j2预测所述鸟群在未来第k2个点时刻的鸟类时空概率分布模型，所述鸟类时空概率分布模型为中心点为c3，分布半径为r3的正态分布模型；
22.根据所述飞行器轨迹信息预测飞行器时空概率分布模型；
23.定义所述鸟击概率为所述鸟类时空概率分布模型和所述飞行器时空概率分布模型的最大重叠量；
24.当所述鸟击概率超过风险等级预设的风险阈值时，确定所述鸟击风险为所述风险等级；所述风险等级包括低风险、中风险和高风险。
25.优选地，所述根据所述飞行器轨迹信息和所述持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险具体包括：
26.获取所述持续盘旋飞行活动的数据中所有鸟群；设置鸟群与所述机场预设区域内跑道及其延长线的距离为d；
27.当d1＜d＜d2、且预设短期时间内不存在飞行器起降计划时，所述鸟击风险为低风险；
28.当d＜d1、且预设短期时间内不存在飞行器起降计划时，所述鸟击风险为中风险；
29.当d1＜d＜d2、且预设短期时间内存在飞行器起降计划或飞行器正在起降时，所述鸟击风险为中风险；
30.当d＜d1、且预设短期时间内存在飞行器起降计划或飞行器正在起降时，所述鸟击风险为高风险；
31.所述d1和d2是预设值。
32.优选地，所述驱鸟策略包括低风险驱鸟策略；所述低风险驱鸟策略包括：
33.播放听觉警示信号或视觉警示信号进行警示。
34.优选地，所述驱鸟策略包括中风险驱鸟策略；所述中风险驱鸟策略包括：
35.播放听觉警示信号或视觉警示信号进行驱赶，并在所述机场预设区域的跑道上和所述鸟群之间发射驱鸟弹。
36.优选地，所述驱鸟弹的发射频率与所述鸟群与所述机场预设区域内跑道的距离呈反比。
37.优选地，所述驱鸟策略包括高风险驱鸟策略；所述高风险驱鸟策略包括：
38.如果存在飞行器正在起降，预判飞行器在驱赶时间内的位置，在所述位置和所述鸟群之间发射驱鸟弹；
39.如果不存在飞行器正在起降，在所述机场预设区域的跑道和所述鸟群之间发射驱鸟弹，并播放飞行器起降音频。
40.优选地，在根据所述鸟击风险和预设的驱鸟策略进行驱鸟之后，还包括：
41.当检测到以下任一条件时，不进行驱鸟：
42.当鸟与驱鸟弹爆炸点的距离超过预设的最大距离；
43.当鸟与驱鸟弹爆炸点的距离小于预设的最小距离；
44.当飞行器与起降航线的距离在预设的起降航线不引爆范围内；
45.当飞行器与地面的距离在预设的地面不引爆范围内。
46.第二方面，一种防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的系统，包括：
47.鸟类活动探测模块：用于获取机场预设区域内的鸟类活动；
48.运控中心：与所述鸟类活动探测模块连接；所述运控中心用于获取飞行器的飞行器轨迹信息；从所述鸟类活动中提取出持续盘旋飞行活动，根据所述飞行器轨迹信息和所述持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险；根据所述鸟击风险和预设的驱鸟策略，启动驱鸟设备进行驱鸟；
49.驱鸟设备：与所述运控中心连接。
50.由上述技术方案可知，本发明提供的防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的方法及系统，能够对持续盘旋飞行的鸟类活动进行智能化防范，大幅降低持续盘旋飞行的鸟类碰撞机场起降飞行器的概率。该方法及系统仅对持续盘旋飞行的鸟类活动进行驱赶，提升了风险防范的针对性，避免了过度使用驱鸟手段导致鸟类建立适应性的问题。另外该方法结合鸟类活动规律精准实施驱鸟手段，解决了驱鸟手段无效或鸟类受惊乱飞的问题，能大幅降低鸟击的概率。
附图说明
51.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
52.图1为具体实施例中提供的防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器方法的流程图。
53.图2为具体实施例中提供的持续盘旋飞行活动确定方法的流程图。
54.图3为具体实施例中提供的鸟击风险确认方法的流程图。
55.图4为具体实施例中提供的防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器系统的模块框图。
具体实施方式
56.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
57.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
58.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
59.如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确
定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0060]
实施例：
[0061]
一种防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的方法，参见图1，包括以下步骤：
[0062]
s1：获取机场预设区域内的鸟类活动；
[0063]
s2：获取飞行器的飞行器轨迹信息；
[0064]
s3：从鸟类活动中提取出持续盘旋飞行活动，根据飞行器轨迹信息和持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险；
[0065]
s4：根据鸟击风险和预设的驱鸟策略进行驱鸟。
[0066]
在本实施例中，机场预设区域可以为机场责任区及附近不低于1km半径范围内的区域。该方法对鸟类活动的监视包括监视鸟类飞行轨迹、数量、体型大小和追踪拍摄的图像。该方法还可以记录监视到的鸟类活动的数据以及飞行器广播的飞行器轨迹信息，并在预设的用户界面上进行展示。该方法除了按照预设的驱鸟策略进行驱鸟以外，也可以在预设的用户界面上进行风险警报。该方法经过长期运行后，可以根据记录的数据统计分析得出鸟类活动分布与规律，辅助人工开展生态治理、防控资源调配等工作。
[0067]
在本实施例中，该方法可以计算持续盘旋飞行活动的鸟击风险，根据不同的鸟击风险和驱鸟策略进行驱鸟，进行精准防控作业。
[0068]
该方法提供了一种集感知、分析和精准驱鸟功能于一体的鸟击防范方法，能够对持续盘旋飞行的鸟类活动进行智能化防范，大幅降低持续盘旋飞行的鸟类碰撞机场起降飞行器的概率。该方法仅对持续盘旋飞行的鸟类活动进行驱赶，提升了风险防范的针对性，避免了过度使用驱鸟手段导致鸟类建立适应性的问题。另外该方法结合鸟类活动规律精准实施驱鸟手段，解决了驱鸟手段无效或鸟类受惊乱飞的问题，能大幅降低鸟击的概率。
[0069]
进一步地，在一些实施例中，参见图2，从鸟类活动中提取出持续盘旋飞行活动具体包括：
[0070]
s11：从鸟类活动中提取出每类鸟类活动的鸟类飞行轨迹；
[0071]
s12：以最小均方误差为约束条件，对鸟类飞行轨迹中的若干个点进行直线模型拟合，以得到直线模型；
[0072]
s13：计算鸟类飞行轨迹与直线模型的预测误差；
[0073]
s14：当预测误差满足预设的持续盘旋活动条件时，判断鸟类活动为持续盘旋飞行活动。
[0074]
在本实施例中，该方法通过以下步骤判断鸟类活动是否为持续盘旋飞行活动。该方法首先对每条鸟类飞行轨迹中若干个点进行直线模型拟合，得到直线模型。例如取鸟类飞行轨迹中最后k1个点k1取值一般为3-10，然后以最小均方误差为约束条件进行直线模型拟合。
[0075]
然后，计算鸟类飞行轨迹与直线模型的预测误差，如果预测误差满足持续盘旋活动条件时，说明鸟类活动为持续盘旋飞行活动。例如持续盘旋活动条件可以设置为预测误差大于误差阈值(一般为5-20米)、且鸟类飞行轨迹的持续时间大于预设的时间阈值，时间阈值可以设置为5-10秒。
[0076]
进一步地，在一些实施例中，参见图3，根据飞行器轨迹信息和持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险具体包括：
[0077]
s21：获取持续盘旋飞行活动的所有鸟群以及鸟群中所有鸟的鸟类飞行轨迹；
[0078]
s22：取每个鸟群中所有鸟类飞行轨迹中最后k2个点记为集合j1，取每个鸟群中所有鸟类飞行轨迹中最后(k2 1)～2k2个点记为集合j2；
[0079]
s23：计算集合j1的中心点c1和分布半径r1，计算集合j2的中心点c2和分布半径r2；
[0080]
s24：根据集合j1和集合j2预测鸟群在未来第k2个点时刻的鸟类时空概率分布模型，鸟类时空概率分布模型为中心点为c3，分布半径为r3的正态分布模型；
[0081]
s25：根据飞行器轨迹信息预测飞行器时空概率分布模型；
[0082]
s26：定义鸟击概率为鸟类时空概率分布模型和飞行器时空概率分布模型的最大重叠量；
[0083]
s27：当鸟击概率超过风险等级预设的风险阈值时，确定鸟击风险为风险等级；风险等级包括低风险、中风险和高风险。
[0084]
在本实施例中，可以将当前时刻所有鸟类飞行轨迹中距离较近的鸟类归为一个鸟群，并评估每个鸟群的鸟击风险，其中一个鸟群可以只包括一只鸟，也可以包括多只鸟。该方法对鸟群每只鸟的鸟类飞行轨迹中取最后k2个点记为集合j1，取集合j1之前的最后k2个点记为集合j2，然后分别计算每个集合的中心点和分布半径。其中中心点为集合内所有点的平均值，分布半径为正态分布的标准样本差。最后，预测鸟群在未来第k2个点时刻的鸟类时空概率分布模型，其中，当k2取值较小(例如2-5)时，此时进行的是鸟群短期预测；当k2取值居中(例如5-10)时，此时进行的是鸟群中期预测；当k2取值较大(例如10-30)时，此时进行的是鸟群长期预测。
[0085]
在本实施例中，当得到鸟类时空概率分布模型之后，计算鸟击概率。鸟击概率为鸟类时空概率分布模型和飞行器时空概率分布模型的最大重叠量。例如鸟击概率可以包括分别进行短期预测、中期预测和短期预测得到的短期鸟击概率、中期鸟击概率和长期鸟击概率。如果在任何一种情况下，鸟击概率超过风险阈值时，确定鸟击风险为风险等级，例如风险等级包括低风险、中风险和高风险，当鸟击概率超过低风险的风险阈值时，鸟击风险为低风险；当鸟击概率超过中风险的风险阈值时，鸟击风险为中风险；当鸟击概率超过高风险的风险阈值时，鸟击风险为高风险。
[0086]
进一步地，在一些实施例中，根据飞行器轨迹信息和持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险具体包括：
[0087]
获取持续盘旋飞行活动的数据中的所有鸟群；设置鸟群与机场预设区域内跑道及其延长线的距离为d；
[0088]
当d1＜d＜d2、且预设短期时间内不存在飞行器起降计划时，鸟击风险为低风险；
[0089]
当d＜d1、且预设短期时间内不存在飞行器起降计划时，鸟击风险为中风险；
[0090]
当d1＜d＜d2、且预设短期时间内存在飞行器起降计划或飞行器正在起降时，鸟击风险为中风险；
[0091]
当d＜d1、且预设短期时间内存在飞行器起降计划或飞行器正在起降时，鸟击风险为高风险。
[0092]
在本实施例中，为了减少计算量，该方法还可以根据经验数据提供鸟击风险快速评估方法，获得与上述方法近似的评估结果。具体的判断方法如下：
[0093]
当鸟群与机场预设区域内跑道及其延长线的距离d小于d2但大于d1、鸟类活动为持
续盘旋飞行、短期(一般取10-30秒)内不存在飞行器起降计划时，定义鸟击风险为低风险。一般d1取值50-100米，d2取值100-300米。
[0094]
当鸟群与机场预设区域内跑道及其延长线的距离d小于d1、鸟类活动为持续盘旋飞行、短期内不存在飞行器起降计划时，定义鸟击风险为中风险。
[0095]
当鸟群与机场预设区域内跑道及其延长线的距离d小于d2但大于d1、鸟类活动为持续盘旋飞行、短期内存在飞行器起降计划时，定义鸟击风险为中风险。
[0096]
当鸟群与机场预设区域内跑道及其延长线的距离d小于d1、鸟类活动为持续盘旋飞行、短期内存在飞行器起降计划或有飞行器正在起降，定义鸟击风险为高风险。
[0097]
在上述判断方法中，如果鸟群数量较大，或者鸟群中存在体型较大的鸟类时，鸟击风险自动上调一级作为最终的鸟击风险，例如如果得到的鸟击风险为低风险，就需要上调为中风险，得到的鸟击风险为中风险，就需要上调为高风险。
[0098]
进一步地，在一些实施例中，驱鸟策略包括低风险驱鸟策略；低风险驱鸟策略包括：
[0099]
播放听觉警示信号或视觉警示信号进行警示。
[0100]
在本实施例中，低风险驱鸟策略包括通过启动鸟群附近靠近跑道驱鸟设备，播放刺激性听觉警示信号或刺激性视觉警示信号来进行警示。
[0101]
进一步地，在一些实施例中，驱鸟策略包括中风险驱鸟策略；中风险驱鸟策略包括：
[0102]
播放听觉警示信号或视觉警示信号进行驱赶，并在机场预设区域的跑道上和鸟群之间发射驱鸟弹。驱鸟弹的发射频率与鸟群与机场预设区域内跑道的距离呈反比。
[0103]
在本实施例中，中风险驱鸟策略包括通过启动鸟群附近靠近跑道的驱鸟设备，播放刺激性听觉警示信号或刺激性视觉警示信号，同时在跑道和鸟群之间发射驱鸟弹。其中鸟群距离跑道的距离越远，驱鸟弹发射的频率越低。
[0104]
进一步地，在一些实施例中，驱鸟策略包括高风险驱鸟策略；高风险驱鸟策略包括：
[0105]
如果存在飞行器正在起降，预判飞行器在驱赶时间内的位置，在位置和鸟群之间发射驱鸟弹；
[0106]
如果不存在飞行器正在起降，在机场预设区域的跑道和鸟群之间发射驱鸟弹，并播放飞行器起降音频。
[0107]
在本实施例中，高风险驱鸟策略包括如果有飞行器正在起降，预判飞行器在驱赶时间(例如未来1-2秒)内的位置，在该位置和鸟群之间发射驱鸟弹，如果没有正在起降的飞行器，在跑道和鸟群之间发射驱鸟弹，同时播放飞行器起降音频，促进鸟类对飞行器起降声音形成避让反射，其中驱鸟弹以预设的最小施放间隔持续施放。
[0108]
进一步地，在一些实施例中，在根据鸟击风险预设的驱鸟策略进行驱鸟之后，还包括：
[0109]
当检测到以下任一条件时，不进行驱鸟：
[0110]
当鸟与驱鸟弹爆炸点的距离超过预设的最大距离；
[0111]
当鸟与驱鸟弹爆炸点的距离小于预设的最小距离；
[0112]
当飞行器与起降航线的距离在预设的起降航线不引爆范围内；
[0113]
当飞行器与地面的距离在预设的地面不引爆范围内。
[0114]
在本实施例中，为了保证运行安全，该方法遵循以下4个不使用驱鸟弹的基本原则：
[0115]
(1)由于光可能会吸引新的鸟类。所以在鸟类距离驱鸟弹爆炸点超过最大距离时，不引爆驱鸟弹。最大距离可以根据实际情况设置，例如设置为500米。
[0116]
(2)由于近距离爆炸可能使鸟类惊慌、损害飞行能力，无法实现驱离效果。所以在鸟类距离驱鸟弹爆炸点小于最小距离时，不引爆驱鸟弹。最小距离可以根据实际情况设置，例如设置为30米。
[0117]
(3)为保障飞行器安全，当飞行器与起降航线的距离在起降航线不引爆范围内，不引爆驱鸟弹。起降航线不引爆范围可以根据实际情况确定，例如可以定义为飞行器距离起降航线100米范围内。
[0118]
(4)为保障人员安全，当飞行器与地面的距离在地面不引爆范围内，不引爆驱鸟弹。地面不引爆范围可以根据实际情况确定，例如可以定义为飞行器距离地面30米高度内。
[0119]
一种防范持续盘旋飞行鸟类碰撞飞行器的系统，参见图4，包括：
[0120]
鸟类活动探测模块1：用于获取机场预设区域内的鸟类活动；
[0121]
运控中心2：与鸟类活动探测模块1连接；运控中心2用于获取飞行器的飞行器轨迹信息；从鸟类活动中提取出持续盘旋飞行活动，根据飞行器轨迹信息和持续盘旋飞行活动的数据综合评估鸟击风险；根据鸟击风险和预设的驱鸟策略，启动驱鸟设备进行驱鸟；
[0122]
驱鸟设备3：与运控中心2连接。
[0123]
在本实施例中，鸟类活动探测模块1可以由雷达设备和视频设备组成，也可以只由雷达设备或视频设备组成。运控中心2主要包括计算机(包含网络通信组件、显示终端)及系统软件。驱鸟设备3包括以驱鸟弹为主的驱鸟设备、以及听觉、视觉、嗅觉刺激的警示设备。
[0124]
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
[0125]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。