鸟击:航空领域的一大全球性难题
自1903年世界上第一架飞机问世以来,原本专属于鸟类的天空,开始出现了人类的身影。航空器和鸟类飞行活动轨迹的叠加,使得鸟击航空器事件开始出现。随着民用航空领域的飞速发展以及全球航班密集度的增加,鸟击事件发生的频次大幅攀升,对航空运输安全构成重大威胁。
根据测算,当鸟类与飞机相向而行时,如果一只1千克左右的鸟迎面撞上时速为800公里的飞机,其冲击力已然相当于飞机受到一枚炮弹的攻击,并足以令其毁损。全球范围内约有三分之一的空难都与鸟类有关,每年发生的鸟击航空器事件高达1万起左右,国际航空联合会已将鸟击事件列为A级航空灾难。民用航空史上最为严重的一次鸟击事件发生于1960年。当时,有一群高达2万余只的欧椋鸟飞到了客机航线上,大量欧椋鸟被吸入发动机,导致飞机4个发动机中有3个失去动力,最终飞机坠毁,机上62人遇难。
国际民用航空组织曾统计,鸟类最易与飞机发生撞击的部位为发动机,其次则是机翼、机头风挡、雷达罩、机身和起落架等部位。当前,绝大部分民航客机均采用涡轮风扇式发动机,其一旦运行就如同一台巨大的吸尘设备,极易将航路轨迹上的鸟类吸入并造成叶片受损。如果仅一台发动机受损,民航客机通常可凭借另一台完好的发动机继续坚持飞行并备降。但如果两台发动机同时遭到飞鸟撞击,情况就将变得极为严重。
那么,该如何防止鸟击事件发生呢?
当前,飞机起飞、进场和降落阶段的鸟击事件占到了所有飞行阶段事故的90%以上,并且这些事故往往发生于机场及其附近空域。回顾历史,人们在机场驱鸟方面已积累了百余年经验。为了减少鸟类在机场飞行区域内的活动,机场配置了职业驱鸟员,并采取多种措施诸如配备驱鸟车、风洞恐怖眼、拦鸟网、煤气炮以及涂抹驱鸟剂等来驱赶鸟类。但鸟类的学习周期短、学习能力强,且具有极强的适应能力,这就使得诸多传统驱鸟手段的驱逐效果会逐渐减弱。当前,世界范围内尚未找到一种长期有效的驱鸟方式,机场驱鸟也成为航空领域的一项全球性难题。
随着现代科学技术的持续发展,越来越多的智能化技术开始被嵌入机场驱鸟领域……
人工智能驱动的光电自动识别与驱鸟技术
融合了人工智能(AI)自动识别鸟类与语音驱鸟、超声波驱鸟、激光驱鸟等探、识、驱一体化功能的AI光电自动识别与驱鸟技术,能够在实现智能探鸟、识鸟并通过AI自动分析鸟类活动的基础上,以多设备系统联动的方式主动和定向展开驱鸟行动。
在智能探测方面,这一系统综合利用了红外热成像和雷达等技术手段。通过红外热成像对鸟类体温辐射的感知,可实现对机场鸟群的全天候监测。即便是光线欠佳的夜晚或者恶劣气候条件下,人们亦可清晰探测到鸟类的热成像信息。雷达探测同样也不受天气和光线的影响,并可以对机场及其附近空域实现360度扫描,即便鸟类身形较小、距离较远,雷达也能准确、实时监测到其数量、位置、速度、轨迹等飞行活动情况。加之该系统配有长焦镜头以及4K或8K分辨率的AI摄像头,能够将探测、捕捉到的机场鸟类图像信息供系统“大脑”做进一步分析。
在智能识别方面,AI光电自动识别与驱鸟技术借助于深度学习,可对捕捉到的图像信息作出实时分析与识别。如图像信息较为模糊,可运用超分辨率重建和图像增强等技术予以处理。超分辨率重建技术的特性即是将低分辨率图像重建为高分辨率图像,这可以使画面中的鸟类特征更为显著;图像增强技术则可强化凸显画面中的细节内容,并提升图像的清晰度和对比度。在此基础上,凭借深度学习的强劲能力,能够对机场复杂空域环境中的鸟类作出精确识别、分类,并对其予以持续追踪。
在智能驱鸟方面,多设备系统的联动模式,使得其一旦探测、识别到鸟类活动,即可自动触发包括电子炮、定向声波和激光等在内的多种驱鸟设备。基于智能化的数据分析,系统还可针对不同种群特点的鸟类,采用和调整相应驱鸟设备和方式,在规避鸟类适应性的同时,延长驱鸟方式的长期有效性。电子炮的大功率高压冲击,能够瞬间对鸟类产生强光强声的双重感官冲击,从而令其警惕不安并迅速逃离。定向声波驱鸟设备发出的高强度、定向性声波,可直接作用于目标区域的鸟群。特定频率的声音强度能让鸟类感到恐惧和不适,从而达到将其驱离的目的。无障碍情况下,声波传输距离可达数公里。即便是处于较远距离的鸟群,也会在定向声波的作用下主动离开。激光驱鸟器则是通过控制激光束的照射,来对鸟类的视觉造成干扰,从而实现将其驱离的效果。
巡检机器人与机场智能驱鸟的联动
作为一种基于算法和传感器等手段的自主或半自主巡检机器人,智能巡检机器人能够替代人力从事危险性、长耗时和重复性的工作,在降低安全作业风险、提升巡检效率的同时,为数智管理赋能。当前,已有机场试点启用巡检机器人开展智能驱鸟工作。
这种形似犬类的四足机器人,配有可见光摄像、红外热成像、扫描雷达以及声光驱鸟装置等多种设备,最快可以5米/秒的速度在机场跑道区域进行巡检。相较于传统人工巡检,四足机器人具有智能化、攀爬灵活以及高速行进等多项优势。每当有执飞任务,机场都先要对目标区域进行巡检,以确保机场跑道及周边空域的环境安全。巡检机器人搭载的各项设备,能够实现对周围环境的精准感知与识别。
巡检过程中如发现附近有鸟类飞行,四足机器人背负的声光驱鸟装置即可针对不同种类的鸟群,发出有针对性的刺耳声音。譬如,诸多鸟类在自然界中都有着天敌的存在,鹰类即是诸多小型鸟类的头号天敌之一。在长期的自然进化中,对天敌的恐惧感早已刻入其基因。通过巡检机器人搭载的声光驱鸟装置定向传输模拟老鹰叫声,可令鸟类出于本能的恐惧反应而即刻逃离。此外,根据目标对象智能识别与分析的结果,巡检机器人的声光驱鸟装置还可向已锁定的目标鸟群定向传输同类的惊恐叫声。鸟群一旦听到有同类受到威胁或惊恐时发出的叫声,便会对附近的危险状况予以警惕,进而不敢再接近机场特定空域。
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