机场智能驱鸟人机交互系统设计与实现.pdf

摘要

近年来，随着航空事业的快速发展，鸟撞事故的发生概率明显上升，给全球

航空安全带来了严重威胁。尽管现有的驱鸟系统和技术在解决鸟类威胁方面取得

了重要进展，但其智能化程度仍需加强，并且在人机交互方面的完善性和重要性

还未得到充分考虑。因此，开发一个功能齐全、界面友好、实时性强的机场智能

驱鸟人机交互系统已成为迫切需求。

首先，本文针对盐城某机场的实际情况，对机场智能驱鸟人机交互系统的功

能需求和性能需求进行了分析；依据系统的功能需求和性能需求，对系统所需的

软件技术包括操作系统和开发工具进行分析选择后，提出了结合Qt开发框架和

Linux下运行的机器人操作系统ROS的方案进行软件开发；然后根据需求分析结

合具体实际搭建人机交互系统的整体架构。

然后，针对人机交互系统中面临的信息交互量大、功能任务复杂且设备资源

有限的现实问题，对基本遗传算法的适应度函数、选择算子、变异和交叉概率进

行改进，提出了一种基于改进遗传算法的多功能任务分配策略。通过实验证明设

计的基于改进遗传算法的多功能任务分配策略显著缩短了总任务完成时间，增强

了系统的响应速度和处理能力，在保证任务按时完成的前提下，能够最大化设备

利用率，避免资源浪费。从而有效支撑了机场智能驱鸟人机交互系统的实时运作。

其次，在人机交互系统中，光电视频监控功能在处理和传输大量视频数据时，

经常出现视频卡顿、鸟类区域图像模糊等问题，为解决此问题提出了一种分区域

编码算法，在编码时，基于区域的划分选择对应区域最优的预测模式，并对每个

区域采用不同的编码策略进行编码，分配较多的码率资源给鸟类区域，对其他区

域分配较少的资源。仿真实验结果显示，经本文算法编码后的视频鸟类区域图像

质量表现出明显的提升，整帧图像质量略有下降，同时压缩率较H.264编码略有

提高，既保证了鸟类区域图像质量，又提高了视频压缩传输的速度，满足人机交

互系统实时性的要求。

最后，具体完成机场智能驱鸟人机交互系统的设计与实现，包括人机交互功

能实现、人机交互界面模块设计、通信模块设计和系统工作流程设计等方面的内

容。通过对人机交互系统的现场调试，验证了系统各个功能模块的可行性，证明

本文设计开发的人机交互系统能满足机场智能驱鸟的功能需求和性能需求，且具

有一定推广和应用价值。

关键词：机场智能驱鸟，人机交互，功能任务分配，遗传算法，分区域编码

Abstract

Inrecentyears,withtherapiddevelopmentoftheaviationindustry,theprobability

ofbirdstrikeaccidentshasincreasedsignificantly,posingaseriousthreattoglobal

aviationsafety.Althoughtheexistingbird-repellingsystemsandtechnologieshavemade

importantprogressinsolvingbirdthreats,theirintelligencestillneedstobestrengthened,

andtheperfectionandimportanceofhuman-computerinteractionhavenotbeenfully

considered.Therefore,ithasbecomeanurgentneedtodevelopafullyfunctional,friendly

interfaceandreal-timeairportintelligentbird-repellinghuman-computerinteraction

system.

Firstly,accordingtotheactualsituationofanairportinYancheng,thispaper

analyzesthefunct