陈济达 汤新民 刘金安 丁文浩

（南京航空航天大学民航学院 南京 211106）

1 引言

机场异物是指出现在机场飞行区域且容易给飞机安全飞行带来威胁甚至造成损失的外来物质，包括动、植物，碎石块，人工物件等，国际上通常称为Foreign Object Debris，简称FOD；它还有另外一个含义，即Foreign Object Damage，指因为机场跑道异物入侵事件而导致的损失［1～2］。FOD 一直是影响通航机场正常安全运行的重要因素，每年都造成了难以计量的机场直接和间接损失。异物探测技术则是在这种背景下应运而生，主要通过各种技术手段对跑道进行检索，识别外来物质，反馈回终端统一处理。目前各个中小机场对于FOD 的防范大多是由工作人员完成，通常每天要对跑道进行4 次人工巡检［3］。但是人工巡检耗时耗力，效率低下并且很难保障异物完全被清除。近几年无人机发展十分迅猛，本文将无人机与FOD 探测系统相结合，提出一种面向机场飞行区异物探测的无人机巡检手段。无人机机场异物探测具有以下优势：能够动态巡逻跑道，及时发现FOD 并且发出报警；能够第一时间获得FOD 目标的精确定位；能够实时人工介入查看该地区的高分辨率的二维图像；比起人工巡检极大地提高了效率，比起其他FOD 系统，诸如激光雷达系统、热成像系统、视频摄像机，又极大地降低了采购，维修，保养成本。

与地面探测设备的情况相比，无人机的覆盖路径规划CPP（the coverage path planning）是较少研究的问题。一般无人机的CPP问题通常采用Zamboni或者螺旋搜索［4～6］，Maza 和 Ollero 只研究简化处理后的凸多边形的覆盖问题［7］，其他的如 Valente 和Franco等不管覆盖区域的形状是怎样，将覆盖区域用凸多边形的路径规划方法规划路径，接着规划剩余的凹多边形的剩余子区域［8～9］。……