KR101251350B1

KR101251350B1 - 열 감지를 이용한 ｆｏｄ 감시 시스템

Info

Publication number: KR101251350B1
Application number: KR1020110133388A
Authority: KR
Inventors: 이광병; 김병렬
Original assignee: 아시아나아이디티 주식회사
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2013-04-05

Abstract

본 발명은 기상 조건에 따른 FOD 검출 오류를 최소화하고, FOD 검출에 필요한 시간을 최소화하고, 이때, 항공기의 이착륙에 방해되지 않도록 하며, 빠르고 정확한 검출이 가능한 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템을 개시한다. 이를 위해 본 발명은, 활주로의 일 영역에 대해 적외선, 및 레이저 중 어느 하나를 조사하는 스캐너를 제어하여 활주로의 일 영역을 순차 조사하도록 제어하는 스캔 제어모듈, 상기 활주로의 일 영역에 마련되며, 네로우(narrow beam) 빔으로 상기 활주로를 스캔하여 상기 활주로의 주파수 반응값을 검출하는 FOD 레이더, 스캔 제어모듈에 의해 조사된 적외선, 및 레이저 중 하나에 대해 미리 정해진 온도 반응 값, 및 기준 시간당 온도 반응값의 변화량, 및 FOD 레이더에 의해 검출된 주파수 반응값을 획득하는 반응값 판단모듈, 및 상기 온도 반응값의 변화량에 대한 물질별 온도데이터, 및 주파수 반응값 중 어느 하나를 참조하여 활주로상에 위치하는 FOD를 검출하는 FOD 검출모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

열 감지를 이용한 ＦＯＤ 감시 시스템{FOD monitoring system using thermal sensing method}

본 발명은 FOD 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열 감지를 이용하여 기상과 같은 외부환경의 영향을 최소화하고, 금속, 또는 비금속 재질의 FOD를 정확히 탐지하여 항공 사고를 미연에 방지하는 열 감지를 이용한 FOD 시스템에 관한 것이다.

FOD(oreign Object Debris)는 활주로에 위치하며, 금속 파편, 항공기 파편, 암석, 공구, 및 기타 항공기 이착륙을 위협하는 다양한 장애물을 지칭한다. 활주로를 이용하는 항공기들 중 제트엔진을 장착한 항공기의 경우 제트엔진의 흡입구로 유입되는 FOD는 엔진의 파손을 유발할 수 있으며, 활주로에 위치하는 다양한 종류의 FOD는 항공기가 이착륙 시, 항공기의 동체에 손상을 가할 위험이 있다. 실제, 캐나다 벤쿠버 공항에서는 항공기의 엔진 커버가 활주로에 수시간 방치되고, 타 항공기가 엔진 커버가 위치한 활주로를 이용하는 일이 발생한 바 있으며, 동년 파리 드골 공항에서는 FOD에 의해 콩코드기가 추락하는 사고가 발생한 바 있다. 이처럼, 활주로에 위치하는 FOD는 항공기의 안전 운항에 심각한 위협이 되고 있다. 이에 따라, ICAO(International Civil Aviation Organization)에서는 6시간 간격으로 하루 4번 활주로를 점검하도록 권장하고 있으며, FAA(Federal Aviation Administrator)는 FOD 감시를 위한 레이더 장비의 도입을 제안한 바 있다.

이러한 추세에 따라 상당수의 공항에서는 레이더를 통해 활주로상에 위치하는 FOD를 검출하고 있다. 한국 공개특허 10-2008-0004601에서는 활주로를 고주파로 스캔 후, 검출되는 물체에 대해 물체가 없을 경우의 스캔 정보와 비교하여 물체의 존재 여부를 판단하는 검출방법이 제안된 바 있다. 공개특허 10-2008-0004601은 오작동을 최소화하기 위해 스캔 된 데이터를 정규화하며, 물체로 의심되는 영역의 임계값에 대해 확률을 적용하여 FOD 검출의 오류를 최소화하고 있다. 그러나, 주파수를 이용한 FOD 검출방식은 활주로상에 물체가 존재하는가의 여부와 개략적인 형태를 판단할 수 있으므로 실제 항공기 운항에 위협이 되는가를 판단하기 곤란한 측면이 있다. 이는 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 FOD 검출 시스템에 대한 개념도를 도시한다. 도 1을 참조하면, 종래의 FOD 검출 시스템(10)은 활주로(5)를 전파로 스캔하고, 스캔 영역내에 물체(21 ∼ 23)를 검출한다. 여기서, 물체가 항공기 안전에 위협이 되는 FOD(22)인 경우에는 별 문제가 없으나, 활주로(5)를 이동하는 동물(21)인 경우, 또는 활주로 주변의 잡초(23)인 경우, 오작동할 우려가 있다. 잡초의 경우, 바람에 의해 움직이는 것처럼 관측되거나, 고정 물체로 판단될 소지가 있고, 동물(21)의 경우, FOD 검출 시스템(10)과 마주하는 방향에 따라서는 다양한 형태의 물체로 인식될 우려가 있다. 더욱이, 활주로에 비가 오거나, 바람이 있거나, 안개가 끼는 다양한 기상 환경이 발생하는 경우, FOD 검출 시스템(10)은 동물(21)이나 잡초(23)를 FOD로 오판할 수 있으며, 반대로 FOD(22)를 제대로 검출하지 못할 수도 있다. 이러한 문제로, FOD 검출을 위한 레이더를 구비한 공항에서는 현재도 인력을 동원하여 활주로를 검측하고 있다. 인력에 의한 활주로 검측은 많은 시간이 소요됨은 물론, 활주로를 검측하는 시간에는 항공기의 이착륙이 제한되는 문제점을 갖는다.

그 밖에도 통상적으로 FOD의 검출은 레이더와 CCD 감시카메라를 사용하고 있으며, 이와 같은 레이더와 감시카메라는 상호 보완관계로서, 위 장비들에 의해 각각 확인된 물체가 FOD로 판명되는 경우에는 FOD 제거반이 투입될 수 있으나, 레이더는 금속물체에 대한 감도가 우수하여 금속물체의 탐지에 국한되어 사용되는 문제점이 있으며, CCD 감시카메라는 육안으로 식별하여야 하기 때문에 FOD의 확정이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 항공기의 이착륙 시간대를 피하여 활주로의 FOD를 검출하며, 안개, 비, 바람과 같은 기상조건에 의한 오류를 최소화하고, 온도변화를 이용하여 활주로에 위치하는 물체를 판단하도록 함으로써 빠르고 정확한 FOD검출이 가능한 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적은 본 발명에 따라, 활주로의 일 영역에 대해 적외선, 및 레이저 중 어느 하나를 조사하는 스캐너를 제어하여 상기 활주로의 일 영역을 순차 조사하도록 제어하는 스캔 제어모듈, 상기 활주로의 일 영역에 마련되며, 네로우(narrow beam) 빔으로 상기 활주로를 스캔하여 상기 활주로의 주파수 반응값을 검출하는 FOD 레이더, 상기 스캔 제어모듈에 의해 조사된 적외선, 및 레이저 중 하나에 대해 미리 정해진 기준 시간당 온도 반응값, 상기 온도 반응값의 변화량, 및 상기 FOD 레이더에 의해 검출된 주파수 반응값을 획득하는 반응값 판단모듈, 및 상기 온도 반응값의 변화량에 대한 물질별 온도데이터, 및 주파수 반응값 중 어느 하나를 참조하여 상기 활주로상에 위치하는 FOD를 검출하는 FOD 검출모듈에 의해 달성된다.

상기 스캔 제어모듈은, 상기 활주로의 일 영역에 대해 순차 스캔을 진행하며, 상기 활주로에 대해 반복 스캔하는 것이 바람직하다.

상기 온도데이터는, 상기 활주로에 대한 온도 데이터, 상기 활주로 주변 물체에 대한 온도 데이터, 상기 활주로 주변의 수목에 대한 온도 데이터, 금속 재질별 온도데이터, 및 비금속 재질별 온도데이터, 이동중인 생물체에 대한 온도데이터를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 FOD는, 상기 활주로상에 위치하는 암석, 파손된 활주로, 항공기나 차량의 파편, 지상의 차량 부품, 쓰레기, 정비 부품, 우박, 화산재, 공구, 볼트, 및 금속 조각, 플라스틱, 및 비철금속, 동물, 식물 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 활주로상의 일 영역에 대해 정지영상, 및 동영상 중 어느 하나를 촬상하는 영상제어 모듈;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 네로우 빔은, 90 Ghz ∼ 110 Ghz의 주파수인 것이 바람직하다.

상기 FOD 검출모듈은, 기상 상태가 눈, 비, 및 안개일 때, 상기 FOD 레이더에 대해 상기 반응값 판단모듈의 판단 결과에 우선순위를 두는 것이 바람직하다.

관제탑에서 항공기에 대한 이착륙 정보를 획득하는 운항정보 획득모듈;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 스캔 제어모듈은, 상기 운항정보를 참조하여 상기 활주로에서 항공기가 이착륙하지 않는 시간대에 상기 스캐너를 구동하는 것이 바람직하다.

상기 온도데이터는, 계절, 시간, 및 기상 상태에 따라 정의되는 것이 바람직하다.

상기 스캔 제어모듈은, 상기 FOD 검출모듈에서 동물로 판단되는 대상의 적외선을 추적하는 것이 바람직하다.

상기 스캔 제어모듈을 통해 상기 대상의 이동경로를 판단하고 이를 관제탑에 통보하는 이동경로 추적모듈;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 기상 조건에 따른 FOD 검출 오류를 최소화하고, FOD 검출에 필요한 시간을 최소화하고, 이때, 항공기의 이착륙에 방해되지 않도록 하며, 빠르고 정확한 검출이 가능하다.

도 1은 종래의 FOD 검출 시스템에 대한 개념도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템에 대한 개념도를 도시한다.
도 3은 FOD 레이더에 의해 획득되는 영상의 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 4는 온도 반응값, 및 변화량에 대한 참조도면을 도시한다.
도 5는 스캐너를 이용하여 동물의 이동경로를 추적하는 방식에 대한 개념도를 도시한다.
도 6은 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템의 일 실시예에 따른 블록개념도를 도시한다.

본 발명에서 언급되는 FOD(Foreign Object Debris)는 암석, 파손된 활주로, 항공기나 차량의 파편, 지상의 차량 부품, 쓰레기, 정비 부품, 우박, 항공기 잔해, 화산재, 공구, 볼트, 금속조각, 및 항공기 이착륙에 방해되는 각종 생물을 지칭할 수 있다. 이 외에도 항공기의 안전운항에 위협을 가하는 각종 물체일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템(100)에 대한 개념도를 도시한다. 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템(100)은 스캐너(111), 카메라(121), 및 FOD 레이더(131)를 포함할 수 있다. 스캐너(111)는 적외선, 또는 레이저를 활주로에 조사하고, 활주로에서 반사된 온도 반응값을 획득한다. 스캐너(111)가 적외선이나 레이저를 활주로(50)에 조사하면, 활주로(50)가 적외선이나 레이저에 의해 발열하며, 이때의 온도 반응값은 일정한 패턴을 가질 수 있다. 예컨대, 활주로가 아스팔트 재질일 때, 아스팔트 재질은 스캐너(111)가 조사하는 적외선(또는 레이저, 이하 생략함)에 의해 가열되고, 스캐너(111)는 가열된 재질의 온도 반응값을 획득할 수 있다. 활주로(50)에 FOD가 존재하지 않는다면, 스캐너(111)가 활주로(50)에 적외선을 조사할 때, 각 영역에서의 온도 반응값은 일정한 값이 획득될 수 있다. 스캐너(111)는 활주로(50)의 일 영역을 기준으로 하여 타 영역으로 순차 스캔을 할 수 있으며, 하나의 활주로(50)에 하나, 둘 또는 그 이상의 개수가 배치될 수 있다.

활주로(50)에 FOD(60)가 존재하는 경우, 스캐너(111)가 FOD(60)에 적외선을 조사하면, FOD(60)의 온도 반응값은 활주로(50)의 온도 반응값과 상이할 수 있다. 예컨대, FOD(60)가 알루미늄 파편인 경우, 스캐너(111)가 조사하는 적외선에 의해 쉽게 가열되어 단위 시간(예컨대 수십 ms ∼ 1초)당 상승하는 온도가 활주로(50)의 상승온도와는 차별될 수 있다. 금속 재질일수록 적외선에 의해 쉽게 가열되어 온도 상승폭이 크고, 아스팔트의 경우, 온도 상승폭이 작으므로 활주로(50)에 위치하는 FOD(60)는 활주로(50)와 차별되는 물체로서 식별될 수 있다.

한편, FOD(60)는 재질에 따라 다양한 온도 반응값을 가질 수 있다.

적외선을 조사할 때, 온도의 변화량은 FOD(60)의 재질에 따라 상이하다.

철과 알루미늄의 경우, 온도 변화량은 상호 간 비교 시, 대략 4-8배 차이가 난다. 철의 경우, 온도가 서서히 증가하나, 알루미늄이나 구리의 경우, 열 전도도가 높아 쉽게 가열되므로 철에 비해 단위 시간당 더 높은 온도 변화를 일으킨다. 금속의 경우 온도 반응값도 높고 온도 반응값의 변화량도 크다.

FOD(60)가 동물인 경우, 금속 재질에 비해 표면 온도 변화가 상당히 늦다. 동물의 경우, 체내 수분에 의해 열을 흡수하므로 온도 변화폭도 적어서 온도 반응값도 낮고, 변화량도 적은 특징을 보인다.

수분 함량이 적은 플라스틱의 경우 금속과 동물에 비해 중간 정도의 온도 반응값과 변화량을 보일 수 있다.

따라서, 각 재질별, 온도 반응값, 및 온도 반응값에 대한 변화량을 미리 정의해두면 스캐너(111)에 의해 검출되는 온도 반응값과 변화량을 통해 FOD 감시 시스템(100)이 활주로(50)에 위치하는 FOD의 종류를 판별할 수 있다.

이에 따라, 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템(100)은 온도 반응값과 변화량을 계절, 기온, 시간, 및 기후에 따라 정의한 온도데이터를 구비하고, 이를 이용하여 활주로(50)에 위치하는 FOD(60)의 재질을 판단할 수 있다.

온도데이터는 계절에 따라 달리 정의되어야 한다. 봄, 여름, 가을, 및 겨울에는 주변 기온에 의해 스캐너(111)가 조사한 적외선에 반응하는 온도 반응값이 다르며, 동일한 계절이라 하더라도, 오전의 기온과 오후의 기온은 다르므로, 시간대별로 온도데이터가 정의되어야 한다.

또한, 비가 오거나, 눈이 오거나, 또는 안개가 끼는 경우, FOD(60)의 온도 반응값과 변화량은 낮아지는 경향이 있으므로 온도데이터는 기상상태에 따라 정의될 필요가 있다. 예컨대, 온도데이터는 강우량에 따라 정의되거나, 안개에 의한 시계거리에 따라 정의되거나, 또는 눈의 적설량에 따라 개별적으로 정의될 수 있다. 이에 더하여 온도데이터는 풍속(바람의 세기)에 따라서도 정의될 수 있다. 풍속은 FOD(60)의 표면 온도를 더 빨리 낮출 수 있으며, 온도데이터는, 풍속이 0m/s, 2m/s, 5m/s...일 때 각각에 대해 정의됨이 바람직하다.

한편 스캐너(111)는 FOD(60)가 동물인 경우, FOD(60)에서 방출되는 적외선을 추적할 수 있다. 스캐너(111)는 동물, 예컨대, 새, 고양이, 개, 및 기타 야생동물의 이동경로의 추적을 위해, 스캐너(111)는 동물로 판명된 FOD(60)의 적외선이 감지되는 위치를 실시간으로 계속 추적할 수 있다. FOD(60)의 이동경로는 추후 활주로 감시와 관리 시, 참조될 수 있다.

카메라(121)는 활주로(50)의 감시 구간에 대해 정지영상, 또는 동영상을 촬상한다. 카메라(121)는 촬상한 영상(정지영상, 또는 동영상)을 관제탑으로 제공하거나, 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템(100)에 제공하며, 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템(100)에 관리 요원이 배속되는 경우, 관리 요원이 카메라(121)의 영상을 이용하여 활주로(50) 상태를 관측할 수 있도록 한다. 카메라(121)는 활주로(50)의 전 영역을 관측할 수 있어야 하므로 회전 가능하게 설치되어야 하고, 관리 요원에 의해 원하는 곳을 향할 수 있어야 한다.

활주로(50) 부근에는 네로우(narrow) 빔을 이용하여 활주로(50)를 스캔하는 FOD 레이더(131)가 배치될 수 있다. FOD 레이더(131)는 90기가 ∼ 110기가 대역의 주파수를 활주로(50)에 투사하고, 활주로(50)의 전파 반사율을 이용하여 FOD를 식별할 수 있다. FOD 레이더(131)는 기상 상황이 양호할 때, 예컨대 눈이나 비가 오지 않을 때 유효하며, FOD 검출 시, 주변 온도에 의한 영향이 적은 장점이 있다. FOD 레이더(131)는 고주파의 네로우 빔을 투사하므로 항공기가 활주로(50)에 진입할 때는 작동을 멈추어야 하며, 사람이 활주로(50)에 있을 때는 사용하지 않는 것이 바람직하다. FOD 레이더는 형태적 식별을 위한 2차원 레이더, 또는 입체를 표현하기 위한 3차원 레이더일 수 있으며, FOD의 크기는 판별할 수 있으나 FOD(60)의 재질을 판별할 수는 없다. FOD(60)의 재질은 스캐너(111)에 의해서만 판단될 수 있다.

열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템(100)은 스캐너(111), FOD 레이더(131), 및 카메라(121)와 유선, 또는 무선으로 연결되며, 이들 장치(111, 121, 131)를 통해 획득된 정보를 참조하여 활주로(50)에 FOD(60)가 존재하는지의 여부를 판단하고, FOD(60)가 존재할 때, FOD(60)의 재질을 판단하여 최종적으로 항공기 운항에 위협이되는 FOD(60) 여부를 판단한다. 판단결과, 항공기 운항에 위협이 되는 FOD인 경우 관제탑으로 FOD(60)의 위치와 재질, 및 크기를 통보할 수 있다.

도 3은 FOD 레이더(131)에 의해 획득되는 영상의 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.

도 3은 FOD 레이더(131)가 2차원 레이더인 경우의 영상으로, FOD 레이더(131)가 120도 각도로 네로우 빔을 투사하고, 투사된 네로우 빔이 활주로(50)에서 반사되는 주파수 반응값을 이용하여 구성한 것이다. 도 3에서, 참조부호 "5"는 항공기 타이어에 의해 활주로(50)가 패인 패턴의 형태를 나타내고 있다. 이처럼 주파수 반응값의 미세한 차이를 이미지로 형상화하기 위해, FOD 레이더(131)는 높은 주파수 대역을 좁은 활주로(50)에 투사하여야 하므로 투사되는 주파수 대역이 높아지는 특징을 갖는다.

도 4는 온도 반응값, 및 변화량에 대한 참조도면을 도시한다.

도 4를 참조하면, 스캐너(111)에서 활주로(50)에 적외선을 조사하는 경우, 활주로(50)에 FOD(60)가 존재하지 않을 때, 활주로(50)에서 반사되는 온도 반응값이 30.5도, 31도, 및 31.5도라고 가정하여 설명하도록 한다.

스캐너(111)는 미리 설정된 기준 시간(예컨대 수십 ms ∼ 수 초)(t1, t2, t3) 마다 활주로(50)를 향해 적외선을 조사할 수 있다. 활주로(50)에서 기준 시간(t1, t2, t3) 마다 검출되는 온도 반응값이 각각 30.5도, 31도, 및 31.5라면, 기준 시간당 변화량은 0.5도라고 정의될 수 있다. 즉, t1, t2, t3의 온도 반응값은 31도 ∼ 31.5도이며, 변화량은 0.5도에 해당한다.

한편, 활주로(50)에 FOD(60)가 존재하고 FOD(60)에 적외선이 조사될 때, 온도 반응값이 기준 시간(t1, t2, t3) 마다 각각 32, 33, 및 34도라고 가정하면, 활주로(50)를 스캔할 때의 온도 반응값과 다르고, 변화량도 다르므로, 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템(100)은 활주로(50)에 FOD(60)가 존재함을 즉각 인지할 수 있다. 이에 더하여, 기상 조건, 계절, 및 시간에 따른 온도테이블을 참조하면 활주로(50)에 위치하는 FOD(60)의 재질이 판단될 수 있다. 즉, 반응 온도(온도 반응값)와 시간 변화에 따른 반응 온도의 변화량을 이용하면 활주로(50)에 존재하는 FOD의 종류를 판단할 수 있는 것이다.

도 5는 스캐너(111)를 이용하여 동물의 이동경로를 추적하는 방식에 대한 개념도를 도시한다.

도 5를 참조하면, 스캐너(111)는 활주로(50)에서 일정한 온도를 가지며 이동하는 FOD(60)를 관측 시, 일정한 온도를 가지고 이동하는 FOD(60)에서 발생하는 적외선을 추적할 수 있다. 활주로(50)에서 FOD(60)가 A, B, 및 C로 이동한다고 가정할 때, FOD(60)가 A, B 영역에 위치하는 경우에는 항공기 안전에 위협이 될 수 있으나, C 영역으로 향하는 경우에는 활주로(50)를 벗어나는 동물로 판단될 수 있다. 활주로(50)에 동물이 위치하는 경우, 항공기의 이착륙에 방해될 수 있으나, 활주로(50)를 벗어나는 이동경로인 경우, 항공기의 이착륙에는 방해되지 않을 수 있다. 이를 위해, 스캐너(111)는 활주로(50)는 물론, 활주로(50)에서 일정 거리(예컨데 수 미터 ∼~ 100미터) 이격된 영역까지 스캔할 수 있도록 스캔 범위가 설정됨이 바람직하다.

도 6은 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템의 일 실시예에 따른 블록개념도를 도시한다.

도 5를 참조하면, 열 감지를 이용한 FOD 시스템(100)은 스캔제어 모듈(110), 영상제어 모듈(120), 레이더 제어모듈(130), 반응값 판단모듈(140), FOD 검출모듈(150), 데이터베이스(160), 운항정보 획득모듈(170), 및 이동경로 추적모듈(180)을 포함하여 구성될 수 있다.

스캔제어 모듈(110)은 활주로(50)의 전 영역중 할당된 영역에 대해 스캐너(111)를 제어하여 스캐너가 활주로(50)를 순차 스캐닝하도록 한다. 스캔제어 모듈(110)은 할당된 영역의 일 측에서 타 측을 향해 순차로 적외선을 조사하며, 정확한 FOD(60) 검출을 위해 적외선을 반복하여 조사하거나, 순차 조사 후, 반복하여 조사하도록 제어할 수 있다. 또한, 스캔제어 모듈(110)은 관리 요원의 필요에 따라 관리요원이 원하는 영역을 스캐닝할 수 있다. 이 경우, 관리 요원이 스캐너(111)의 스캔 영역을 임의로 설정하여 해당 영역을 자세히 조사할 수 있다.

스캔제어 모듈(110)은 스캐너(111)와 무선 네트워크, 또는 유선 네트워크로 연결될 수 있다. 또한, 스캔제어 모듈(110)은 스캐너(111)에서 활주로(50)를 향해 적외선을 조사 후, 획득한 온도 반응값을 획득하고 이를 반응값 판단모듈(140)로 제공할 수 있다.

반응값 판단모듈(140)은 데이터베이스(160)에 마련되는 온도테이블을 참조하여 FOD(60)의 유무, 및 FOD(60)의 재질을 판단한다. 반응값 판단모듈(140)은 기상 조건, 계절, 및 시간에 따라 온도 반응값과 변화량이 재질별로 정의된 온도테이블을 데이터베이스(160)에서 획득 후, 스캔 제어모듈(110)에서 획득된 온도 반응값, 및 변화량과 비교한다. 비교 결과 동일하거나, 가장 유사한 온도 반응값과 변화량에 대응하는 것을 FOD(60)의 재질로 판단하고, 판단 결과는 FOD 검출모듈(150)로 제공할 수 있다.

영상제어 모듈(120)은 카메라(121)와 유선, 또는 무선 네트워크로 연결되며, 카메라(121)를 통해 획득된 영상신호를 데이터베이스(160)에 저장한다. 또한, 영상제어 모듈(120)은 관리 요원의 제어하에 카메라(121)의 촬상 위치를 임의로 변경하여 관리 요원이 의심구역을 탐색할 수 있도록 한다.

레이더 제어모듈(130)은 활주로(50)에 인접하게 배치된 FOD 레이더(131)와 유선, 또는 무선 네트워크로 접속되어 FOD 레이더(131)의 검측 결과를 수신하며, 수신된 검측 결과에 대해 이미지 분석을 수행하여 반사된 전파의 형태를 이미지로 형상화한다. 형상화된 이미지를 통해 FOD(60)의 개략적인 형태가 파악될 수 있으며, 파악된 형태는 FOD 검출모듈(150)로 제공될 수 있다.

FOD 검출모듈(150)은 반응값 판단모듈(140)에서 검출된 결과와 FOD 레이더(130)에 의해 검출된 결과를 종합하여, 최종적으로, FOD(60)의 유무, 및 FOD의 재질을 판단한다. 판단 결과는 관제탑으로 제공되어 항공기 관제에 이용될 수 있다.

FOD 검출모듈(150)은,

1) 반응값 판단모듈(140)과 FOD 레이더(130)에서 동일하게 FOD 검출을 통보하는 경우, 활주로(50)에 FOD(60)가 존재하는 것으로 판단하거나,

2) FOD 레이더(130)에서는 불명확하게 판정되고, 반응값 판단모듈(140)에서는 FOD 검출을 통보하는 경우, 반응값 판단모듈(140)과 FOD 레이더(130)의 기존의 판정 결과에 따라 가중치를 주어 FOD(60) 유무를 판정하거나,

3) 기상 조건이 양호할 때, 즉 비, 눈, 안개가 존재하지 않는 경우, FOD 레이더(130)의 판단 결과에 우선순위를 두고, 기상 조건이 양호하지 않을 때, 반응값 판단모듈(140)의 판단 결과에 우선순위를 주어 판정할 수 있다.

운항정보 획득모듈(170)은 관제탑과 유선, 또는 무선 통신을 이용하여 데이터 통신을 수행하며, 관제탑을 통해 항공기가 활주로(50)를 이용하는 시간, 및 활주로(50)를 정비하는 시간에 대한 시간 정보를 획득한다. 운항정보 획득모듈(170)에서 획득된 시간 정보에 따라, 스캔제어 모듈(110), 레이더 제어모듈(130)은 각각 스캐너(111), 및 FOD 레이더(131)의 구동을 제한할 수 있다. 예컨대, 항공기가 활주로(50)를 이용하여 이륙하거나 착륙하는 시간대에는 FOD 레이더(131)가 작동하지 않도록 하거나, 스캐너가 작동하지 않도록 함으로써, 민감한 전자기기를 탑재하는 항공기의 오작동을 유발하지 않도록 할 수 있다.

이동경로 추적모듈(180)은 스캐너(111)에서 검출된 FOD(60)가 일정한 온도(예컨대 20도 내지 40도)를 가지며, 이동하는 경우, 해당 FOD(60)를 동물로 판단하고, FOD(60)의 이동경로를 판단한다.

FOD(60)가 동물인 경우, FOD(60)의 이동경로가 활주로(50) 내에 형성되는지, 아니면, 활주로(50) 외부로 향하는가를 판단하여야 한다. 동물로 판명되는 FOD(60)의 이동경로가 활주로(50) 내에 형성된다고 판단되는 경우, 음향을 이용하여 FOD(60)의 이동경로를 활주로(50) 외부로 유도하거나, 관제탑에 통보할 수 있다. FOD(60)가 동물인 경우, 이동경로 추적모듈(180)은 스캔제어 모듈(110)로 해당 FOD(60)의 추적을 요청할 수 있으며, 스캔제어 모듈(110)은 스캐너(111)를 제어하여 스캐너(111)가 FOD(60)에서 방출되는 적외선을 추적하도록 지시할 수 있다. 이 경우, 스캐너(111)는 FOD(60)로 적외선을 조사하고, 그 반응값을 수신하는 대신, FOD(60)에서 방출되는 적외선을 센싱하여 FOD(60)의 이동경로 판단을 위한 좌표값을 스캔제어 모듈(110)로 제공하며, 스캔제어 모듈(110)은 스캐너(111)에서 획득된 좌표값을 이동경로 추적모듈(180)로 제공할 수 있다.

110 : 스캔제어 모듈 120 : 영상제어 모듈
130 : 레이더 제어모듈 140 : 반응값 판단모듈
150 : FOD 검출모듈 160 : 데이터베이스
170 : 운항정보 획득모듈

Claims

활주로의 일 영역에 대해 적외선, 및 레이저 중 어느 하나를 조사하는 스캐너를 제어하여 상기 활주로의 일 영역을 순차 조사하도록 제어하는 스캔 제어모듈;
상기 활주로의 일 영역에 마련되며, 네로우(narrow beam) 빔으로 상기 활주로를 스캔하여 상기 활주로의 주파수 반응값을 검출하는 FOD 레이더;
상기 스캔 제어모듈에 의해 조사된 적외선, 및 레이저 중 하나에 대해 미리 정해진 기준 시간당 온도 반응값, 상기 온도 반응값의 변화량, 및 상기 FOD 레이더에 의해 검출된 주파수 반응값을 획득하는 반응값 판단모듈; 및
상기 온도 반응값의 변화량에 대한 물질별 온도데이터, 및 주파수 반응값 중 어느 하나를 참조하여 상기 활주로상에 위치하는 FOD를 검출하는 FOD 검출모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD(Foreign Object Debris) 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스캔 제어모듈은,
상기 활주로의 일 영역에 대해 순차 스캔을 진행하며, 상기 활주로에 대해 반복 스캔하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 온도데이터는,
상기 활주로에 대한 온도 데이터, 상기 활주로 주변 물체에 대한 온도 데이터, 상기 활주로 주변의 수목에 대한 온도 데이터, 금속 재질별 온도데이터, 및 비금속 재질별 온도데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 FOD는,
상기 활주로상에 위치하는 암석, 파손된 활주로, 항공기나 차량의 파편, 지상의 차량 부품, 쓰레기, 정비 부품, 우박, 화산재, 공구, 볼트, 및 금속 조각, 플라스틱, 비철금속, 동물, 식물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 활주로상의 일 영역에 대해 정지영상, 및 동영상 중 어느 하나를 촬상하는 영상제어 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 네로우 빔은,
90 Ghz ∼ 110 Ghz의 주파수인 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 FOD 검출모듈은,
기상 상태가 눈, 비, 및 안개일 때, 상기 FOD 레이더에 대해 상기 반응값 판단모듈의 판단 결과에 우선순위를 두는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
관제탑에서 항공기에 대한 이착륙 정보를 획득하는 운항정보 획득모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제8항에 있어서,
상기 스캔 제어모듈은,
상기 운항정보를 참조하여 상기 활주로에서 항공기가 이착륙하지 않는 시간대에 상기 스캐너를 구동하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 온도데이터는,
계절, 시간, 및 기상 상태에 따라 정의되는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스캔 제어모듈은,
상기 FOD 검출모듈에서 동물로 판단되는 대상의 적외선을 추적하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.
제11항에 있어서,
상기 스캔 제어모듈을 통해 상기 대상의 이동경로를 판단하고 이를 관제탑에 통보하는 이동경로 추적모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 감지를 이용한 FOD 감시 시스템.