专利名称：路面激光扫描探测成像系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种路面安全探测系统，尤其涉及一种激光扫描探测成像系统。
背景技术：
国际机场理事会的报告显示2008年全年，世界范围内民用航空领域的乘客超过 48亿人次，航班起降达到7700万次，报告还预测在未来10年内，全球客运量将以每年超 过4%的速度增长，同期的货运量将以每年5%的速度增长。巨大的运输压力和日益增长的 客货流量对机场运行的安全性和稳定性提出了极高的要求。而各级政府，行业主管部门与 包括机场本身在内的相关部门及社会各界也都对机场运营的安全性和稳定性给予了密切 的关注。而因FOD (外来物残骸)的原因，导致机场跑道关闭的一类运营事故不仅会给机场 带来经济损失，对机场的声誉也会带来巨大的负面影响。解决此类问题的关键在于采用全新的系统和解决方案。目前的情况是采用传 统的手段和方案，即便机场方面做了最大的努力，跑道上仍然会出现F0D。这使得引擎和机 身受损的风险大大增加，也给整个机场的安全运营带来了巨大的威胁。目前，世界范围内，全新的监测系统有Tarsier外来物探测系统(英国)、F0Detect 系统(以色列)、F0DFinder系统(美国)和iFerret系统(新加坡)，这些采用不同技术手 段的FOD监测系统在它们各自的国家都有其不同的优势，并且都实现了精准监测的目的。但是对于中国来说，还没有一个机场在使用FOD监测系统。并且上属探测系统由 于采用军事技术领域的技术，而导致并不对华出售。据此中国机场FOD监测成为机场安全 稳定运营嗜待解决的问题。
发明内容为了解决以上问题，本实用新型的目的在于提供一种路面激光扫描探测成像系 统，用于机场跑道或路面的FOD的检测，解决因FOD带来的安全问题，实现机场的安全稳定运营。本实用新型通过下述的技术方案实现路面激光扫描探测成像系统包括控制系统、光源系统、光路调制、信号接收模块、 信号处理模块和实时监测端。控制系统连接光源系统和光路调制系统，实现对光源系统和 光路调制系统的控制，光线经过光路调制后，经过路面反射后到达信号接收模块，信号处理 模块连接信号接收模块，信号接收模块与实时监测端通信。进一步地，控制系统包括发射机和驱动电源，控制系统包括发射机系统和驱动电 源，驱动电源连接发射机系统，所述发射机系统包括半导体激光器，其主要作用是在处理机 的控制下发射准直的激光光束。进一步地，光源系统包括分光片、调制器、扫描镜头、探测器组、APD201模块(光电 二极管201模块)、数据采集卡和同步机，电源连接激光发生器，光线经过分光片后，一部分 光线经过APD201模块后传给数据采集卡记录输入数据开始信号；另一部分光线到达调制器进行光路放大后，经过扫描镜头对路面进行扫描，经路面反射后的光线传给探测器组后， 探测器组将信息送入数据采集卡记录输入计时结束信号，同步机连接数据采集卡，算出分 光片分出两路到达数据采集卡的时间差，并根据s = vt的原理，计算出路面有无F0D。进一步地，光路调制为光源系统中的调制器，对分光片分离过来的光线进行光路 放大。进一步地，信号接收模块包括APD模块、时刻鉴别模块、测时模块和接收机，外部 激光信号进入APD模块后经时刻鉴别模块和测时模块，进入接收机。其中，APD模块主要是接收空间中的激光信号，把光信号转换成电信号，同时放大 电信号。该模块输出信号为峰值为IV左右的模拟电压信号。其中，时刻鉴别模块主要是鉴别有用的脉冲信号，作为测时模块的外部触发信号。 输出信号为后面的测时模块提供起始和停止信息。提高信噪比，降低噪声信号的干扰是该 模块的主要功能。其中，测时模块主要是测量起始信号和结束信号的时间间隔，该模块的测时精度 达到了 50ps，测距精度达到了毫米量级，实现了高精度测距。另外，该模块的输出端口为 USB2. 0端口，可以实现把时间信息高速传给上位机(接收机)。进一步地，信号处理模块包括TDC(测时芯片)，控制系统、数据传输电路和信息处 理计算机。其中，信号进入TDC后经控制系统后，经过数据传输电路，进入信息处理计算机， 处理机的主要作用是控制发射机发射激光，测量激光发射时刻开始时刻与激光返回时刻停 止时刻之间的时间差，根据该时间差处理得到距离图像。激光扫描器的主要作用是对发射 机的发射光束和接收机的瞬时接收视场方向进行同步扫描。进一步地，实时监测端既信号处理模块中的信息处理计算机，实现FOD监测目的。本实用新型在机场跑道或道路上均勻间距放置探测器，实现对监测目标的持续扫 描，扫描过程不影响飞机的起飞和移动，自动探测FOD障碍物，简易、简便、完整的实现机场 跑道和道路的实时监测工作。
图1为本实用新型所述路面激光扫描探测成像系统的整体结构示意图；图2为本实用新型所述路面激光扫描探测成像系统的控制系统结构示意图；图3为本实用新型所述路面激光扫描探测成像系统的光源系统结构示意图；图4为本实用新型所述路面激光扫描探测成像系统的信号接收模块示意框图；图5为本实用新型所述路面激光扫描探测成像系统的APD和时刻鉴别模块示意框 图；图6为本实用新型所述路面激光扫描探测成像系统的测时模块结构示意框图；图7为本实用新型所述路面激光扫描探测成像系统的信号处理模块结构示意框 图；图中，1-控制系统、2-光源系统、3-光路调制、4-信号接收模块、5-信号处理模 块、6-实时监测端、10-驱动电源、11-发射机系统、110-半导体激光器、111-发射光线系 统、21-同步机、22-数据采集卡、23-APD210、24-激光发生器、25-扫描镜头、26-探测器组、 27-调制器、28-电源、29-分光片、41-测时模块、42-时刻鉴别模块、43-APD模块、44-上位机、430-电平转换电路、440-时刻鉴别电路、450-压控放大电路、460-跨阻放大电路、 470-APD探测器、480-接收光学系统、490-自动增益电路、410-TDC测时芯片、411-MCU控制 电路、412-USB接口电路、413-100MHZ晶振、51-数据传输电路、52-微控制器、53-TDC、54-信 息处理计算机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用 新型的限定。如图1所示，一种路面激光扫描探测成像系统，包括控制系统1、光源系统2、光路 调制3、信号接收模块4、信号处理模块5和实时监测端6。控制系统1连接光源系统2和光 路调制系统3，实现对光源系统2和光路调制系统3的控制，光线经过光路调制3后对路面 进行扫描，光经过路面反射后到达信号接收模块4，信号处理模块5连接信号接收模块4，对 接收到的信息进行处理后传给实时监测端6。参见图2，其中，控制系统1包括发射机和驱动电源，发射机包括激光发生器，其主 要作用是在处理器的控制下发射准直的激光光束。参见图3，光源系统2包括电源28、分光片29、调制器27、激光发生器24、扫描镜头 25、探测器组26、APD201模块23、数据采集卡22和同步机21，其中，电源28连接激光发生 器24，发生器24后设置分光片29，一部分光线经过APD201模块23后进入数据采集卡22 ； 另一部分光线到达调制器27后，经过扫描镜头25，经路面反射后的光线传给探测器26组， 探测器组26将信息送入数据采集卡22，同步机21连接数据采集卡22，算出分光片29分出 两路到达数据采集卡22的时间差，并根据s = vt的原理，计算出路面有无F0D。其中，光路调制3包含光源系统2中的调制器27，对分光片29分离过来的光线进 行光路放大。参见图4，信号接收模块4为包括APD模块43、时刻鉴别模块42、测时模块41和 上位机44，外部激光信号进入APD模块4后经时刻鉴别模块42和测时模块41，进入上位机 44。参见图5，APD模块43和时刻鉴别模块42集成在一起，包括电平转换电路430、时 刻鉴别电路440、压控放大电路450、跨阻放大电路460、APD探测器470、接收光学系统480 和自动增益电路490，其中，电平转换电路430、时刻鉴别电路440、压控放大电路450、跨阻 放大电路460、APD探测器470和接收光学系统480依次相连，自动增益电路490连接压控 放大电路450。其中，APD模块采用的是Laser Components公司的APD接收模块。APD模块的核 心是集成了低噪声的Si雪崩光电二极管、预放电路和高压电源。内置的温度补偿可以保 证APD模组在较宽的温度范围内保持增益不变，确保测量的可靠性。APD接收器模块集成 500 μ m、l. 5mm的Si-APD探测器(400 IlOOnm响应波长范围)，提供DC到IOMHz的带宽。 另外，该模块采用金属外壳封装，同时只需要标准的12VDC供电即可工作。由于前端接收到 的光信号是微弱信号，该APD接收器模块可以快速探测，可靠性高。其中，时刻鉴别模块主要是鉴别正确的脉冲信号，提高信噪比，降低噪声信号的干 扰。该模块主要是靠高速比较器MAX9601中设置的阈值电压来降低噪声的干扰。该模块对噪声的抑制力高，可以对后续测时电路提供启动或者停止信号。参见图6，测时模块41包括TDC测时芯片410、MCU控制电路411、USB接口电路 412和100MHZ晶振413，其中，TDC测时芯片410、MCU控制电路411和USB接口电路412依 次相连，100MHZ晶振413连接TDC测时芯片410。其中，TDC测时芯片410采用的是TDC-GP2时数转换芯片，该芯片内部集成有2个 算术逻辑单元ALUl、ALU2。单次测量分辨率为典型65ps，功耗超低、集成度高、测量灵活，是 脉冲式激光测距仪高精度时差测量的最佳选择。该模块的测时精度达到了 50ps，测距精度 已经达到了一厘米以下，同时每秒可以处理大于400K点的数据信息。该模块的输出端口为 USB2. 0端口，数据传输速度到达了 lOMB/s，实现了高精度高速测距。参见图7，信号处理模块5包括数据传输电路51、微控制器52、TDC53、和信息处理 计算机54，其中，信息处理计算机54和数据传输电路51、微控制器52、TDC53依次相连，实 现对信息的处理。进一步地，实时监测端6即为信号处理模块5中的信息处理计算机54，实现对路面 及机场路面的监控。本实用新型不限于上述实施例，对于本领域技术人员来说，对本实用新型的上述 实施例所做出的任何显而易见的改进或变更都不会超出仅以举例的方式示出的本实用新 型的实施例和所附权利要求的保护范围。 权利要求一种路面激光扫描探测成像系统，包括控制系统(1)、光源系统(2)、光路调制(3)、信号接收模块(4)、信号处理模块(5)和实时监测端(6)，其特征在于控制系统(1)连接光源系统(2)和光路调制系统(3)，光线经过光路调制(3)后，经过路面反射后到达信号接收模块(4)，信号处理模块(5)连接信号接收模块(4)，信号接收模块(4)与实时监测端(6)通信。
2.根据权利要求1所述的一种路面激光扫描探测成像系统，其特征在于控制系统(1) 包括发射机系统(11)和驱动电源(10)，驱动电源(10)连接发射机系统(11)，其中发射机 系统(11)包括半导体激光器(110)和光线发射系统(111)。
3.根据权利要求2所述的一种路面激光扫描探测成像系统，其特征在于光源系统 (2)包括电源(28)、分光片(29)、调制器(27)、激光发生器(24)、扫描镜头(25)、探测器组 (26)、APD201模块(23)、数据采集卡(22)和同步机(21)，其中，电源(28)连接激光发生器 (24)，发生器(24)后设置分光片(29)，一部分光线经过APD201模块(23)后进入数据采集 卡(22)；另一部分光线到达调制器(27)后，经过扫描镜头(25)，经路面反射后的光线传给 探测器(26)组，探测器组(26)将信息送入数据采集卡(22)，同步机(21)连接数据采集卡 (22)。
4.根据权利要求3所述的一种路面激光扫描探测成像系统，其特征在于信号接收模 块(4)包括APD模块(43)、时刻鉴别模块(42)、测时模块(41)和上位机(44)，外部激光信 号进入APD模块(4)后经时刻鉴别模块(42)和测时模块(41)，进入上位机(44)。
5.根据权利要求4所述的一种路面激光扫描探测成像系统，其特征在于APD模块 (43)和时刻鉴别模块(42)集成在一起，包括电平转换电路(430)、时刻鉴别电路(440)、压 控放大电路(450)、跨阻放大电路(460)、APD探测器(470)、接收光学系统(480)和自动增 益电路(490)，其中，电平转换电路(430)、时刻鉴别电路(440)、压控放大电路(450)、跨阻 放大电路(460)、APD探测器(470)和接收光学系统(480)依次相连，自动增益电路(490) 连接压控放大电路450。
6.根据权利要求5所述的一种路面激光扫描探测成像系统，其特征在于测时模块 (41)包括TDC测时芯片(410)、MCU控制电路(411)、USB接口电路(412)和100MHZ晶振 (413)，其中，TDC测时芯片(410)、MCU控制电路(411)和USB接口电路(412)依次相连， 100MHZ晶振(413)连接TDC测时芯片(410)。
7.根据权利要求6所述的一种路面激光扫描探测成像系统，其特征在于信号处理模 块(5)包括数据传输电路(51)、微控制器(52)、TDC(53)、和信息处理计算机(54)，其中，信 息处理计算机(54)和数据传输电路(51)、微控制器(52)、TDC(53)依次相连。
专利摘要本实用新型公开一种路面激光扫描探测成像系统，包括控制系统、光源系统、光路调制、信号接收模块、信号处理模块和实时监测端，其中控制系统连接光源系统和光路调制系统，实现对光源系统和光路调制系统的控制，光线经过光路调制后对路面进行扫描，光经过路面反射后到达信号接收模块，信号处理模块连接信号接收模块，对接收到的信息进行处理后传给实时监测端，根据所得信息对路面情况进行监测用于机场跑道或路面的FOD的检测，实现对监测目标的持续扫描，扫描过程不影响飞机的起飞和移动，自动探测FOD障碍物，简易、简便、完整的实现机场跑道和道路的实时监测工作。
文档编号G01V8/10GK201754190SQ20102012636
公开日2011年3月2日 申请日期2010年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者杨治国, 王光发, 高国华 申请人:高国华;杨治国