為飛行中的飛行器進(jìn)行地面標(biāo)記的方法和裝置及該飛行器的制造方法
【專利摘要】為飛行中的飛行器(1)在地面上標(biāo)記著陸區(qū)域(250)的方法。飛行器(1)將稱為“投射光形狀”的光形狀(91)投射到地面上，該光形狀包括至少一條光線(95)以限定幾何面(400)，所述飛行器(1)意圖將飛行器(1)起落架的至少一部分置于所述幾何面(400)上，投射光形狀(91)是不變的而與所述投影儀在空間(300)中的位置無關(guān)。本發(fā)明還涉及一種照明裝置(10)，該照明裝置用于為飛行中的飛行器(1)在地面(200)上標(biāo)記著陸區(qū)域(250)。
【專利說明】
為飛行中的飛行器進(jìn)行地面標(biāo)記的方法和裝置及該飛行器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本申請(qǐng)要求2015年3月27日提交的法國(guó)專利申請(qǐng)第15 00620的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以參見的方式納入本文。
[0002]本發(fā)明涉及一種用于為飛行中的飛行器標(biāo)識(shí)地面的方法和裝置，并且涉及設(shè)有上述裝置的飛行器。
[0003]具體地說，本發(fā)明屬于著陸燈的技術(shù)領(lǐng)域，該著陸燈尤其是在夜間用于發(fā)出飛行器正接近著陸區(qū)域的信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0004]此種飛行器可被授權(quán)在夜間飛行并且因而在夜間降落在著陸區(qū)域上。
[0005]著陸區(qū)域是預(yù)備成光線充足并且經(jīng)良好地劃定的。然后，地面上的人員能小心地遠(yuǎn)離該著陸區(qū)域，以避免受到正降落在該著陸區(qū)域上的飛行器的沖擊。
[0006]然而，飛行器可能需要降落在具有較少或者不具有光照的著陸區(qū)域上。具體地說，諸如旋翼飛行器之類的短距著陸飛行器可降落在多種區(qū)域上，并且不必降落在飛行器的經(jīng)良好裝配的、尤其是裝配有照明裝置的跑道上。
[0007]確切地說，旋轉(zhuǎn)機(jī)翼飛行器能遠(yuǎn)離任何基地降落，從而例如在事故之后為人員帶來幫助。
[0008]因此，使得飛行器降落在未經(jīng)預(yù)備的區(qū)域上會(huì)變得困難或者實(shí)際上既對(duì)于飛行器又對(duì)于地面上的人員是危險(xiǎn)的。
[0009]飛行器則通常具有著陸燈以照亮目標(biāo)著陸區(qū)域。著陸燈尤其是趨于使得飛行器能識(shí)別出地面上的潛在危險(xiǎn)，例如可能是自然的或非自然的障礙物。
[0010]著陸燈從鹵素?zé)舭l(fā)出光束或者從非定向的高密度放電(HID)燈發(fā)出光束。拋物鏡和馬達(dá)可用于沿給定的方向校準(zhǔn)該光束。
[0011 ]著陸燈也可包括用于發(fā)出光束的發(fā)光二極管(LED)燈。稱為全內(nèi)反射(TIR)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)能用于形成該光束。
[0012]因此，將著陸燈限制成投射光束，以使得飛行員在黑暗中可以看見。在地面上，光束覆蓋所有的圓形的或橢圓形的表面。在光束的周緣處發(fā)出的光會(huì)明顯地?cái)U(kuò)散并形成光暈。
[0013]此外，著陸燈也可用于對(duì)著陸區(qū)域進(jìn)行照明，以向地面上的人員發(fā)出該區(qū)域是著陸區(qū)域的信號(hào)。然后，各人員離開所示出的區(qū)域以避免被正降落的飛行器撞擊。
[0014]然而，在具有高環(huán)境亮度的區(qū)域中，人員會(huì)發(fā)現(xiàn)難以精確地識(shí)別由飛行器照明的區(qū)域。
[0015]例如，在存在多輛車的特定著陸區(qū)域上，那些車輛的車燈會(huì)使得難以識(shí)別由飛行器照明的區(qū)域。舉例而言，在救援任務(wù)期間在給定區(qū)域中會(huì)有多輛車。在這些情形下，會(huì)難以識(shí)別在飛行器著陸的同時(shí)由其照明的區(qū)域。
[0016]現(xiàn)今是基本上通過由該直升飛機(jī)發(fā)出的噪聲來識(shí)別直升機(jī)的。由著陸燈提供的照明能實(shí)際上用于警告人員直升飛機(jī)正處于接近的階段，但該方案并非總是令人滿意的。
[0017]因此，本發(fā)明的目的是提出一種使得飛行器能精確地標(biāo)記飛行器所針對(duì)的著陸區(qū)域。
[0018]文獻(xiàn)CN102998885、CN 104036475、DE 10 2013 009 803和TO 2015/019208都是用來舉例說明的，但它們并不形成本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的一部分，并且它們并不給出如何解決上述問題的任何教導(dǎo)。
[0019]已知的文獻(xiàn)還有EP2 433 869、US 2003/0058653、US 2010/0302072和US 4 916
445。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]因此，本發(fā)明涉及一種為飛行中的飛行器標(biāo)記地面上的著陸區(qū)域的方法，該著陸區(qū)域由在位于最大高度和最低高度之間的海拔高度飛行的飛行器對(duì)準(zhǔn)。
[0021 ]在該方法中，飛行器使用投影儀來將稱為“投射光形狀”的光形狀投射到地面上，該投射光形狀包括至少一條光線以限定幾何面，且飛行器意圖將飛行器的起落架的至少一部分置于該幾何面上，投射光形狀均是相同的而與所述投影儀在空間中的位置無關(guān)。
[0022]在該方法中，飛行器發(fā)出在地面上繪制投射光形狀的光形狀。術(shù)語“投射光形狀”用于指代由飛行器的投影儀在地面上繪制的形狀。此種投射的光形狀包括至少一條光線，尤其是限定幾何面的光線。
[0023]舉例而言，幾何面自身并不由正在投射光形狀的投影儀照明。因此，一條光線無法被認(rèn)為是完全被照明的盤。本發(fā)明中的一條光線可限定幾何面，該幾何面可能至少部分地例如由傳統(tǒng)的著陸燈照明。該幾何面則代表著陸區(qū)域。
[0024]此外，由傳統(tǒng)的著陸燈投射在地面上的光束具有根據(jù)飛行器的高度而改變的尺寸。該光束通常在飛行器處于較低高度時(shí)對(duì)小直徑的盤進(jìn)行照明，并且在飛行器處于較高高度時(shí)對(duì)大直徑的盤進(jìn)行照明。
[0025]相反，在本發(fā)明中，繪制在地面上的投射光形狀具有不變的尺寸，即保持恒定的尺寸而與投影儀在空間中的位置無關(guān)。由于各種儀器的精度，術(shù)語“投射光形狀均是相同的而與所述投影儀在空間中的位置無關(guān)”意味著投射光形狀的尺寸位于限制的尺寸范圍內(nèi)，例如具有在理論尺寸的10%內(nèi)的量級(jí)。例如，光圈可具有10米的理論直徑，但具有在9米至11米的范圍內(nèi)改變的實(shí)際直徑。
[0026]因此，在本發(fā)明中，飛行器的高度和投影儀相對(duì)于地球參考系的傾斜角度并不對(duì)由飛行器在地面上繪制的形狀具有任何重要影響。
[0027]因此，該幾何面總是代表本發(fā)明的起落架、由此飛行器的起落架將置于其上的區(qū)域。
[0028]在這些情形下，位于地面上的任何人員能容易地識(shí)別著陸區(qū)域。
[0029]此外，此種投射光形狀構(gòu)成多條光線并且并不構(gòu)成照明圓形或橢圓形表面的所有部分的光束。因此，光形狀易于識(shí)別已部分地被車燈照亮的環(huán)境。
[0030]最低高度可以是零。然而，為了簡(jiǎn)化用于執(zhí)行該方法的照明裝置，最低高度可以具有20米的量級(jí)，而最大高度可具有200米的量級(jí)。
[0031]當(dāng)飛行器極其接近地面時(shí)，需要使用復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)以顯示所需的形狀。
[0032]類似地，當(dāng)飛行器處于較高的高度時(shí)，該裝置需要具有較高分辨率的系統(tǒng)才是有效的。
[0033]該方法還可包括一個(gè)或多個(gè)以下特征。
[0034]在這些情形下，一條光線可描述地面上的光圈，而飛行器意圖將其起落架的至少一部分置于該光圈內(nèi)部。除了進(jìn)行照點(diǎn)盤以外，照明裝置則產(chǎn)生光圈。
[0035]光圈具有易識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)。
[0036]光線還可具有不同于著陸燈的黃色或白色的特定顏色。例如，多條光線在顏色上可以是綠色或紅色的。
[0037]此外，至少一條光線可表示飛行器的一個(gè)構(gòu)件在地面上的真實(shí)尺寸投影，該投影定位成與在著陸之后應(yīng)由所述構(gòu)件所占據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)。
[0038]投射在地面上的光形狀可具有各種樣式。
[0039]然而，投射光形狀可有利的是飛行器一個(gè)構(gòu)件的真實(shí)尺寸表示。該特征使得處于地面上的人員更容易識(shí)別飛行器。類似地，該特征通過一旦飛行器已降落時(shí)就將飛行器的覆蓋面積的至少一部分表示在地面上而使得飛行員的工作更容易。
[0040]例如，飛行器包括具有槳葉的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼，這些槳葉具有相應(yīng)的自由端部，這些自由端部在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)描述稱為“提升圓”的圓，且光線描述稱為“內(nèi)圈”的光圈，該光圈表示所述提升圓在地面上的真實(shí)尺寸投影。
[0041]因此，投影儀發(fā)出稱為“發(fā)出光形狀”的光形狀，該光形狀將投射的光形狀投射到地面上，以描述表示飛行器的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的尺寸的圓。
[0042]由于該系統(tǒng)并且與高度無關(guān)，飛行員因此能觀察到旋轉(zhuǎn)機(jī)翼在著陸之后的位置。然后，飛行員能夠，尤其是容易地探測(cè)到經(jīng)照明的區(qū)域中對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼危險(xiǎn)的物件。
[0043]同樣地，地面上的人員能確定飛行器的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼將去向哪個(gè)位置，并且由此能避免停留在對(duì)他們而言危險(xiǎn)的區(qū)域中。
[0044]此外，另一光線可選地描述稱為“外圈”的圓，該外圈圍繞內(nèi)圈。
[0045]因此，該外圈用于限定需相對(duì)于飛行器保持的安全區(qū)域。
[0046]例如，外圈具有不小于內(nèi)圈直徑兩倍的直徑，且內(nèi)圈和外圈是同心的。
[0047]此外，一條光線可描述表不飛行器的著陸軸線的區(qū)段。
[0048]該區(qū)段則使得飛行器能更容易地接近地面。
[0049]具體地說，該飛行器包括由尾桁延伸的機(jī)艙，且光線描述如下區(qū)段，該區(qū)段是飛行器的尾桁的真實(shí)尺寸表示。
[0050]尾桁的表示給出飛行器朝向其著陸區(qū)域的水平接近角的視覺指示。
[0051 ]有利的是，本發(fā)明的方法能有控制地投射稱為“投射光形狀”的光形狀，該光形狀在地面上繪制內(nèi)圈、外圈以及區(qū)段，內(nèi)圈以真實(shí)尺寸表示飛行器的旋翼，外圈圍繞該內(nèi)圈是同心的并且表示安全區(qū)域，而該區(qū)段以真實(shí)尺寸表示飛行器的尾桁。
[0052]例如，表示尾桁的區(qū)段所具有的光線粗細(xì)度可大于光圈的光線粗細(xì)度。
[0053]因此，飛行員或者地面上的人所需的所有信息均在著陸區(qū)域上被投射到地面上。
[0054]此外，至少一條光線可具有恒定亮度，而與投影儀在空間中的位置無關(guān)。
[0055]除了具有恒定的尺寸以外，繪制在地面上的投射光形狀可具有恒定的亮度。該特征例如能限制使得地面上的人員目眩的任何風(fēng)險(xiǎn)。
[0056]為了在地面上產(chǎn)生形狀，可確定包括每條光線的初始光形狀。然后，根據(jù)投影儀在空間中的位置來校正該初始光形狀，以獲得校正光形狀，然后由投影儀投射該校正光形狀以在地面上獲得經(jīng)投射光形狀，該投射光形狀是不變的且與投影儀在空間中的位置無關(guān)。
[0057]因此，由投影儀發(fā)出的光形狀是校正光形狀，該校正光形狀在地面上產(chǎn)生投射光形狀。
[0058]在該方法中，建立初始光形狀，并且如果需要的話使得該初始光形狀變形，從而繪制在地面上的投射光形狀具有不變的尺寸。
[0059]繪制在地面上的初始光形狀的光線的寬度也可調(diào)節(jié)以向飛行員給出對(duì)地面上各條光線的理想視圖。
[0060]此外，為了根據(jù)投影儀在空間中的位置來校正該初始光形狀，該初始光形狀可首先根據(jù)與投影儀和由該投影儀照明的區(qū)域之間的距離相關(guān)的信息進(jìn)行校正，其次根據(jù)與投影儀相對(duì)于地面的至少一個(gè)角度相關(guān)的信息進(jìn)行校正。
[0061]具體地說，該初始光形狀可根據(jù)存在于投影儀的投射軸線和重力方向之間的角度或者存在于投影儀的投射軸線和假定是水平的地面之間的角度進(jìn)行校正。
[0062]例如，該初始光形狀可根據(jù)選自以下列表的至少一個(gè)定向進(jìn)行校正:
飛行器相對(duì)于地球表面的定向，該定向由例如以下角度的至少一個(gè)說明:飛行器在地球參考系中的滾轉(zhuǎn)角、俯仰角以及偏航角；
投影儀相對(duì)于地球表面的定向，該定向例如由以下角度的至少一個(gè)說明:投影儀在地球參考系中的滾轉(zhuǎn)角、俯仰角以及偏航角；
投影儀相對(duì)于飛行器的定向，該定向例如由以下角度的至少一個(gè)說明:投影儀在飛行器的參考系中的滾轉(zhuǎn)角、俯仰角以及偏航角。
[0063]此外，光形狀可通過使用來自以下列表的至少一個(gè)參數(shù)、根據(jù)表示投影儀和由投影儀照明的區(qū)域之間距離的信息進(jìn)行校正:
投影儀和地面之間沿重力方向的垂直距離，該垂直距離例如從飛行器的、由稱為全球定位系統(tǒng)(縮寫語:GPS)的定位系統(tǒng)輸送的高度以及從飛行器在地面上方的手動(dòng)地設(shè)定或者由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地確定的高度推導(dǎo)出；
投影儀和投射在地面上的形狀之間的距離；以及
地面上沿飛行器的重力方向的投影和投射在地面上的光形狀之間的水平距離，該水平距離可例如通過基于飛行器的、由定位系統(tǒng)提供的地理坐標(biāo)以及投射到地面上的形狀的、手動(dòng)地設(shè)定或者由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地確定的地理坐標(biāo)的計(jì)算值推導(dǎo)出。
[0064]此外，至少一條光線的粗細(xì)度可根據(jù)需要由飛行器的飛行員調(diào)節(jié)。
[0065]除了方法以外，本發(fā)明提供一種照明裝置，該照明裝置用于在地面上標(biāo)記飛行中的飛行器的著陸區(qū)域。
[0066]該照明裝置包括光發(fā)生器，該光發(fā)生器連接于投影儀的光處理系統(tǒng)，且該照明裝置包括連接于光處理系統(tǒng)并且連接于測(cè)量系統(tǒng)的處理器單元，該測(cè)量系統(tǒng)確定與投影儀在空間中的位置相關(guān)的信息，且該處理器單元應(yīng)用上述方法以控制光處理系統(tǒng)，從而將投射光形狀投射到地面上，該投射光形狀包括限定幾何面的至少一條光線，且該投射光形狀是相同的而與所述投影儀的位置無關(guān)。
[0067]該系統(tǒng)的方法可尤其確定至少用于識(shí)別需由投影儀發(fā)出的光形狀遵循的路徑的信息?？墒褂门c投影儀的定向和待行進(jìn)的距離相關(guān)的信息來識(shí)別該路徑。
[0068]該處理器單元也可包括計(jì)算機(jī)單元和存儲(chǔ)單元，該計(jì)算機(jī)單元具有至少一個(gè)處理器或等同物，而該存儲(chǔ)單元具有至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器。然后，該計(jì)算機(jī)單元執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的信息，以根據(jù)由測(cè)量系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)來應(yīng)用本發(fā)明的方法。
[0069]然后，處理器單元確定傳遞至光處理系統(tǒng)或者光發(fā)生器的順序。該處理器單元尤其是確定待投射的形狀，以在地面上獲得投射光形狀，該投射光形狀是不變的且與投影儀的位置無關(guān)。
[0070]因此，例如，處理器單元存儲(chǔ)與投影儀相對(duì)于待照明的區(qū)域的位置相關(guān)的信息，然后根據(jù)投影儀的三維位置或者實(shí)際上根據(jù)光處理系統(tǒng)的變焦裝置的放大倍率基于所存儲(chǔ)的關(guān)系來執(zhí)行數(shù)學(xué)計(jì)算以確定待投射的形狀。
[0071]處理器單元還可控制光發(fā)生器或者光學(xué)處理單元的過濾器，以調(diào)節(jié)由投影儀或者由光源發(fā)出的光功率。該特征可使得投射的光形狀符合與地面上人員的眼睛安全性有關(guān)的規(guī)定。
[0072]該裝置還可包括一個(gè)或多個(gè)以下特征。
[0073]因此，所述光發(fā)生器可包括至少一個(gè)準(zhǔn)單色光源。
[0074]可使用激光二極管或者發(fā)光二極管以發(fā)出準(zhǔn)單色的光束。
[0075]術(shù)語“準(zhǔn)單色”對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的并且其意味著由光源發(fā)出的光束的光譜具有單條發(fā)射光線，該單條發(fā)射光線占據(jù)窄頻率范圍，例如具有5納米(nm)量級(jí)的范圍。
[0076]具體地說，光源發(fā)出具有如下光譜的光束，該光譜具有在350nm至900nm頻率范圍內(nèi)的發(fā)出光線，以優(yōu)化在經(jīng)照亮的周圍環(huán)境中的視覺感知性。
[0077]此外，該光處理系統(tǒng)可包括空間圖像編碼器和設(shè)置在該空間圖像編碼器下游的變焦裝置。
[0078]術(shù)語“下游”應(yīng)基于光的傳播方向進(jìn)行理解。
[0079]在這些情形下，該空間圖像編碼器例如可包括:
偏光器、準(zhǔn)直器以及稱為液晶顯示器(IXD)或者硅上液晶(LCOS)裝置的空間光調(diào)制器；
或者
稱為數(shù)字微鏡裝置(DMD)的微鏡陣列;或者形成聲-光雙合透鏡(doublet)的X-Y光束掃描器。
[0080]變焦裝置可電子地調(diào)節(jié)，其具有能電子地調(diào)節(jié)的透鏡或者設(shè)有沿著軸線滑動(dòng)的透鏡的雙合透鏡。
[0081]在另一方面，該光發(fā)生器可包括多個(gè)準(zhǔn)單色光源。
[0082]該裝置可基于多個(gè)光源連同空間調(diào)制的兩個(gè)或更多個(gè)階段以及光束重組具體地包括多色系統(tǒng)，以產(chǎn)生具有不同形狀和/或顏色的光線。具體地說，可將一條光線表示成虛線，同時(shí)可將另一光線表示成實(shí)線。
[0083]此外，照明裝置可包括控制裝置，該控制裝置由飛行員控制以調(diào)節(jié)投射在地面上的光線的粗細(xì)度，所述控制裝置連接于處理器單元。
[0084]此外，該照明裝置可包括轉(zhuǎn)臺(tái)，該轉(zhuǎn)臺(tái)可繞至少兩個(gè)軸線轉(zhuǎn)向，且投影儀由該轉(zhuǎn)臺(tái)承載。
[0085]因此，投影儀相對(duì)于飛行器機(jī)身是可活動(dòng)的。除了可雙軸轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)臺(tái)以外可使用陀螺穩(wěn)定平臺(tái)。
[0086]該轉(zhuǎn)臺(tái)可與由飛行員操作的手動(dòng)控制系統(tǒng)或者與利用待照明區(qū)域的幾何坐標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)協(xié)配，以使得投影儀能直接地指向由區(qū)域的幾何坐標(biāo)所指定的區(qū)域。
[0087]此外，測(cè)量系統(tǒng)可包括至少一個(gè)選自以下列表的設(shè)備:測(cè)距儀；用于確定飛行器的三維位置的定位系統(tǒng);測(cè)量投影儀相對(duì)于飛行器的定向的系統(tǒng);確定飛行器姿態(tài)的系統(tǒng);測(cè)量投影儀相對(duì)于地球表面的定向的系統(tǒng)；以及使得人工能輸入高度信息或者地理信息的手動(dòng)系統(tǒng)。
[0088]因此，測(cè)量系統(tǒng)能提供與投影儀在三維上的定向相關(guān)的信息，以確定投影儀的投射軸線，且該投影儀沿著該投射軸線發(fā)出光。
[0089]舉例而言，測(cè)量系統(tǒng)可借助用于測(cè)量投影儀相對(duì)于地球表面的定向的系統(tǒng)來測(cè)量投影儀的三維定向。為此，可使用慣性單元或者等同物和/或各自適合于測(cè)量相應(yīng)角度的傳感器，例如測(cè)斜儀。
[0090]該測(cè)量系統(tǒng)可測(cè)量飛行器的三維定向以及投影儀相對(duì)于飛行器的定向。例如，該測(cè)量系統(tǒng)則可包括諸如具有角度傳感器的系統(tǒng)測(cè)量投影儀相對(duì)于飛行器的定向的系統(tǒng)，以及諸如包括慣性單元或者測(cè)斜儀的系統(tǒng)用于確定飛行器姿態(tài)的系統(tǒng)。
[0091]該測(cè)量系統(tǒng)還可包括測(cè)距儀，該測(cè)距儀用于測(cè)量與由投影儀發(fā)出的光直至其到達(dá)地面位置需行進(jìn)的距離相關(guān)的距離信息。
[0092]因此，該測(cè)量系統(tǒng)能提供直接與該距離相關(guān)的信息。
[0093]然而，該測(cè)量系統(tǒng)可通過確定飛行器和地面之間沿重力方向的垂直距離以及飛行器沿著該重力方向在地面上的投影和由投影儀投射到地面上的光形狀之間的水平距離來直接地確定該信息。
[0094]為此，測(cè)量系統(tǒng)可包括用于確定飛行器的三維位置的定位系統(tǒng)和/或使得人員能輸入高度或地理信息的手動(dòng)系統(tǒng)。
[0095]例如，該定位系統(tǒng)可包括全球定位系統(tǒng)(GPS)，用以確定飛行器的三維坐標(biāo)。這些坐標(biāo)具體地可評(píng)估飛行器的高度，即飛行器和地面之間沿重力方向的垂直距離。術(shù)語“地面”應(yīng)被廣義地考慮，并且具體地說可能情況可涉及固體地面或者液體表面。
[0096]為此也可使用無線電測(cè)高儀。
[0097]該手動(dòng)系統(tǒng)可包括使得人員能設(shè)定飛行器的高度和/或待照明區(qū)域的坐標(biāo)的傳統(tǒng)裝置，例如鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏等等。.
[0098]然后，水平距離可從飛行器的坐標(biāo)和待照明區(qū)域的坐標(biāo)推導(dǎo)出。
[0099]因此，該測(cè)量系統(tǒng)可包括測(cè)距儀、稱為全球定位系統(tǒng)(縮寫為:GPS)的定位系統(tǒng)或者實(shí)際上可由人員操作的輸入部件，以輸入至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值。
[0100]此外，可使用著陸燈伺服控制系統(tǒng)，以使得光束指向與投影儀相同的方向。
[0101]除了照明裝置以外，本發(fā)明提供一種設(shè)有該照明裝置的飛行器。
【附圖說明】
[0102]通過以結(jié)合【附圖說明】的方式給出的以下實(shí)施方式詳述可以更清楚地了解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，其中: 圖1是本發(fā)明飛行器的示意三維視圖；
圖2是本發(fā)明照明裝置的示意圖；
圖3是示出照明裝置測(cè)量系統(tǒng)的操作的視圖；
圖4是照明裝置的轉(zhuǎn)臺(tái)的視圖；
圖5是解釋本發(fā)明方法的視圖；
圖6和7是示出投射光形狀的視圖；以及
圖8是解釋具有本發(fā)明照明裝置并且與著陸燈協(xié)配的飛行器變型的視圖。
[0103]在一個(gè)以上的附圖中出現(xiàn)的元件在各圖中采用相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0104]圖1示出本發(fā)明飛行器I。
[0105]飛行器I具有機(jī)身2，該機(jī)身從機(jī)頭朝向尾部縱向地延伸。從機(jī)頭朝向尾部行進(jìn)，該機(jī)身按序地限定后接有尾桁4的機(jī)艙3。
[0106]此外，機(jī)身從起落架600豎直地向上延伸。
[0107]圖1中示出的起落架600包括滑撬式起落裝置。然而，該起落架可例如具有滑撬式起落裝置或者實(shí)際上多個(gè)起落裝置，這些起落裝置各自承載一個(gè)或多個(gè)輪子。
[0108]該飛行器I還具有旋轉(zhuǎn)機(jī)翼，該旋轉(zhuǎn)機(jī)翼設(shè)有至少一個(gè)旋翼5。舉例而言，該旋轉(zhuǎn)機(jī)翼包括至少一個(gè)由機(jī)身2承載的旋翼5。
[0109]旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的每個(gè)旋翼還包括多個(gè)槳葉6。每個(gè)槳葉6均沿翼展方向從根部7延伸至自由端部8，該根部附連于用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。旋翼的槳葉自由端部沿著簡(jiǎn)稱為“提升”圓9的圓的周緣運(yùn)動(dòng)。
[0110]此外，該飛行器可具有至少一個(gè)發(fā)出光束110的著陸燈100。
[0111]此外，該飛行器I具有本發(fā)明照明裝置10。該照明裝置10發(fā)出稱為“發(fā)出光形狀”的光形狀90，以將稱為“投射光形狀”的光形狀91投射到正飛行于其上方的地面200的著陸區(qū)域250上。該發(fā)出光形狀在下文也稱為“校正光形狀”。
[0112]參見圖2，照明裝置10包括光發(fā)生器15，該光發(fā)生器光學(xué)地連接于投影儀20的光處理系統(tǒng)30。光發(fā)生器15和投影儀20由處理器單元50控制。
[0113]該光發(fā)生器可與投影儀20分離，或者該光發(fā)生器可以形成投影儀20的一部分。
[0114]光發(fā)生器15包括至少一個(gè)光源17，該至少一個(gè)光源17連接于供電系統(tǒng)16。每個(gè)光源17均能發(fā)出準(zhǔn)單色的光。舉例而言，每個(gè)光源17均包括激光二極管或者實(shí)際上是發(fā)光二極管。
[0115]在存在多個(gè)光源17的情形下，照明裝置可例如在光發(fā)生器15內(nèi)包括混合器18。
[0116]此外，該照明裝置可包括至少一個(gè)光調(diào)制器系統(tǒng)19，例如每個(gè)光源17有一個(gè)調(diào)制器系統(tǒng)。
[0117]然后，由光發(fā)生器產(chǎn)生的光傳輸至投影儀20的光處理系統(tǒng)30以被成形。然后，投影儀使所產(chǎn)生的光變形，以在投影儀20的輸出處產(chǎn)生校正光形狀90。然后，該校正光形狀90在地面200上產(chǎn)生投射光形狀91。
[0118]該照明裝置可包括偏光器36，該偏光器設(shè)置在光處理系統(tǒng)30的上游或者設(shè)置在光處理系統(tǒng)30內(nèi)。偏光器可形成投影儀的一部分或者其可以與該投影儀分離。
[0119]此外，光處理系統(tǒng)30可包括后接有變焦裝置40的空間圖像編碼器35，用以產(chǎn)生校正光形狀90。
[0120]空間圖像編碼器35可定位成與用作投影系統(tǒng)的變焦裝置40對(duì)準(zhǔn)。然而，由于整體尺寸的原因，該空間圖像編碼器35可與變焦裝置40分離，且該投影儀再具有至少一個(gè)光反射裝置用以光學(xué)地連接空間圖像編碼器35和變焦裝置40。
[0121]在這些情形下，在圖2中示出的空間圖像編碼器35設(shè)有準(zhǔn)直儀37并且設(shè)有空間光調(diào)制器38，用以產(chǎn)生稱為“中間光形狀”的光形狀92。
[0122]替代地，該空間圖像編碼器35能可選地包括微鏡矩陣或者X-Y光束掃描器。
[0123]然后，該中間光形狀光學(xué)地傳遞至變焦裝置。舉例而言，此種傳遞可通過空氣發(fā)生，且該中間光形狀朝向變焦裝置40投射。
[0124]變焦裝置40可以是傳統(tǒng)裝置。例如，該變焦裝置40可包括固定透鏡41和活動(dòng)透鏡42 ο變焦裝置的出口產(chǎn)生校正光形狀90，該校正光形狀由投影儀20投射。
[0125]為了控制光發(fā)生器15和光處理系統(tǒng)30，該照明裝置10設(shè)有處理器單元50。
[0126]因此，該處理器單元50經(jīng)由有線或無線連接將控制命令傳遞至光發(fā)生器15和光處理系統(tǒng)30。這些命令可以呈電信號(hào)或計(jì)算機(jī)信號(hào)的形式。
[0127]該處理器單元50設(shè)有存儲(chǔ)單元52。舉例而言，存儲(chǔ)單元52具有多個(gè)存儲(chǔ)器53且具體地具有非易失性存儲(chǔ)和易失性存儲(chǔ)器，該非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用于執(zhí)行的指令，而該易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)由人員輸入的測(cè)量值或設(shè)定值產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
[0128]此外，該處理器單元50設(shè)有計(jì)算機(jī)單元51 ο該計(jì)算機(jī)單元可包括至少一個(gè)處理器或等同物，且處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元52中的指令。
[0129]具體地說，在接收來自飛行員的命令時(shí)，處理器單元50傳遞命令用以切斷或接通光發(fā)生器15。舉例而言，飛行員可使用按鈕來切斷或接通光發(fā)生器15。例如，該處理器單元然后操作供電系統(tǒng)16的開關(guān)。
[0130]類似地，該處理器單元50能將命令傳遞至光發(fā)生器15，以調(diào)節(jié)投射光形狀91的光強(qiáng)度，從而避免地面200上的任何人員感到目炫。然后，處理器單元控制光源17，從而例如減小或增大由至少一個(gè)光源產(chǎn)生的光的強(qiáng)度。
[0131]此外，該處理器單元能將命令傳遞至空間圖像編碼器35和/或變焦裝置40，以將投射光形狀91投射到地面上。
[0132]為此，該處理器單元50連接于測(cè)量系統(tǒng)60，該測(cè)量系統(tǒng)確定與照明裝置10的位置相關(guān)的信息以及尤其是與投影儀20的位置相關(guān)的信息。
[0133]該測(cè)量系統(tǒng)具體地用于使得照明裝置能確定與光將在投影儀和地面之間行進(jìn)的距離相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)距離以及至少一個(gè)角度，該至少一個(gè)角度使得由光遵循的并且是投影儀的投射軸線能相對(duì)于地面定位。
[0134]使用該數(shù)據(jù)，該處理器單元計(jì)算調(diào)節(jié)設(shè)定的數(shù)值并且將命令傳遞至光發(fā)生器以及光處理系統(tǒng)30，以獲得所需的投射光形狀91。
[0135]為此，制造商應(yīng)用已知的幾何規(guī)則來編制數(shù)學(xué)公式或者執(zhí)行測(cè)試或模擬。
[0136]替代地，至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫根據(jù)由測(cè)量系統(tǒng)60收集的數(shù)據(jù)提供合適的設(shè)定值。該數(shù)據(jù)庫可通過測(cè)試或通過模擬獲得。
[0137]該測(cè)量系統(tǒng)60可包括測(cè)距儀62。該測(cè)距儀可由投影儀承載，以直接地確定該投影儀20和地面上由投影儀照明的區(qū)域250之間沿著直線的距離80。該經(jīng)照明的區(qū)域表示用于飛行器的目標(biāo)著陸區(qū)域。
[0138]替代地并且參見圖3，測(cè)距儀或無線電測(cè)高儀也可測(cè)量飛行器的高度81。
[0139]在這些情形下，圖2中示出的系統(tǒng)67能由人員使用，以輸入待照明的區(qū)域250的坐標(biāo)。
[0140]此外，例如能在圖2中示出的是，測(cè)量系統(tǒng)可包括諸如GPS系統(tǒng)或等同物之類的定位系統(tǒng)63用以確定飛行器I的三維位置，從而確定飛行器在地球參考系中的坐標(biāo)。
[0141]然后，該處理器單元能從這些地理坐標(biāo)中推導(dǎo)出水平距離82或者實(shí)際上是高度81。高度81和水平距離82則一起表示投影儀20和由投影儀照明的區(qū)域250之間沿著直線的距離80。
[0142]參見圖2，測(cè)量系統(tǒng)可包括用于測(cè)量投影儀相對(duì)于飛行器I的定向的系統(tǒng)61。
[0143]術(shù)語“投影儀的定向”涉及投影儀的投射軸線AXl的定向，其中該投影儀發(fā)出沿著該投射軸線AXl的光。
[0144]參見圖3，用于測(cè)量投影儀相對(duì)于飛行器I的定向的系統(tǒng)61能測(cè)量所述投射軸線AXl和飛行器的參考軸線AXREF之間的至少一個(gè)角度351。該用于測(cè)量投影儀相對(duì)于飛行器I的定向的系統(tǒng)61可例如包括角度傳感器。
[0145]例如，該系統(tǒng)61測(cè)量至少一個(gè)以下角度:投影儀相對(duì)于飛行器的滾轉(zhuǎn)軸線的滾轉(zhuǎn)角；投影儀相對(duì)于飛行器的俯仰軸線的俯仰角；以及投影儀相對(duì)于飛行器的偏航軸線的偏航角。
[0146]參見圖2，該測(cè)量系統(tǒng)可包括用于確定飛行器的姿態(tài)、即飛行器的滾轉(zhuǎn)角、俯仰角以及偏航角的系統(tǒng)64。
[0147]參見圖3，該用于確定飛行器的姿態(tài)的系統(tǒng)64能測(cè)量飛行器的參考軸線和地球參考系、例如重力軸線AX2之間的至少一個(gè)角度352。
[0148]因此，用于測(cè)量投影儀相對(duì)于飛行器I定向的系統(tǒng)61和用于確定飛行器姿態(tài)的系統(tǒng)64—起可使得處理器單元能將投射軸線AXl定位在地球參考系中。
[0149]參見圖2，該照明裝置可包括用于直接地測(cè)量投影儀20相對(duì)于圖3中可觀察到的地球表面的定向353的系統(tǒng)66。
[0150]可選地并且參見圖2，該系統(tǒng)可包括手動(dòng)系統(tǒng)67，該手動(dòng)系統(tǒng)使得人員能輸入待照明區(qū)域的地理坐標(biāo)。
[0151]此外，該照明裝置10可包括控制裝置65，該控制裝置由飛行員控制以調(diào)節(jié)由投影儀投射在地面上的光線的粗細(xì)度。該控制裝置65連接于處理器單元50。該控制裝置可包括鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏、按鈕、語音系統(tǒng)。.
[0152]此外并且參見圖4，該照明裝置10包括轉(zhuǎn)臺(tái)70，該轉(zhuǎn)臺(tái)用于朝投影儀20的投射軸線AXl定向。該轉(zhuǎn)臺(tái)能使用傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置而繞至少兩個(gè)軸線71和72轉(zhuǎn)向。在這些情形下，投影儀20由轉(zhuǎn)臺(tái)70承載。
[0153]在由照明裝置應(yīng)用的方法中，并且參見圖5，該飛行器I使用投影儀20以將投射光形狀91投射到地面上。
[0154]該投射光形狀91包括至少一條光線95，該至少一條光線限定幾何面400。該幾何面400表示飛行器的目標(biāo)著陸區(qū)域，該飛行器I經(jīng)操縱以將其起落架的至少一部分置于幾何面400 上。
[0155]此外，該投射光形狀91保持相同而與投影儀20在空間300中的位置無關(guān)。
[0156]確切地說，照明裝置的處理器單元控制該照明裝置以使得該投射的光形狀91保持相同而與投影儀20在空間300中的位置無關(guān)。
[0157]圖5通過在兩個(gè)不同的高度Hl和H2下呈現(xiàn)飛行器I來示出該特點(diǎn)。
[0158]根據(jù)投影儀的位置，從投影儀的出口發(fā)出的校正光形狀90改變，然而繪制在地面上的投射光形狀91仍保持恒定的尺寸。對(duì)于圖5中示出的飛行器的每個(gè)位置，圖5示出校正光形狀90和投射光形狀。
[0159]為了獲得該結(jié)果，初始的光形狀包括多條光線的每一條。然后，該初始的光形狀根據(jù)投影儀20在空間300中的位置校正，以獲得校正光形狀90。
[0160]該投影儀能經(jīng)調(diào)節(jié)以投射初始的光形狀，即默認(rèn)的形狀。該處理器單元能確定用于傳遞至投影儀和/或光發(fā)生器的控制命令，以根據(jù)投影儀20在空間300中的位置來校正該初始的光形狀。
[0161]然后，該校正光形狀90由投影儀投射，以在地面上獲得所需的投射光形狀91。
[0162]該初始的光形狀可首先根據(jù)與投影儀和由該投影儀照明的區(qū)域之間的距離相關(guān)的信息，其次根據(jù)與投影儀相對(duì)于地面的至少一個(gè)角度相關(guān)的信息進(jìn)行校正。
[0163]此外并且參見圖6，至少一條光線95描述出光圈96、97。在這些情形下，至少一個(gè)光圈限定飛行器I將降落在其上的表面400。
[0164]此外，至少一條光線可表示飛行器的構(gòu)件在地面上的以真實(shí)尺寸示出的投影，該投影設(shè)置成與在著陸之后應(yīng)由所述構(gòu)件所占據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)。
[0165]該構(gòu)架可以是飛行器I的尾桁或旋翼。
[0166]因此，一條光線95表不稱為“內(nèi)圈”的光圈96，該光圈對(duì)應(yīng)于一旦已實(shí)現(xiàn)著陸該光圈9在地面上的真實(shí)尺寸投影。
[0167]一條光線95也可形成表示飛行器I的著陸軸線的區(qū)段98。具體地說，該區(qū)段98可表示在已實(shí)現(xiàn)著陸之后、飛行器I的尾桁4以真實(shí)尺寸在地面上的投影。
[0168]最后，第三條光線可形成稱為“夕卜圈”的圓97，該外圈圍繞內(nèi)圈96。內(nèi)圈96和外圈97是同心的。此外，外圈97所具有的直徑970可至少是內(nèi)圈96的直徑960的兩倍。
[0169]在所應(yīng)用的方法中，至少一條光線所具有的亮度是恒定的，而與投影儀20在空間300中的位置無關(guān)。此外，至少一條光線的粗細(xì)度599可根據(jù)需要由飛行器調(diào)節(jié)。
[0170]參見圖7，兩條不同的光線可具有不同的顏色和/或形狀。
[0171]在圖7的示例中，例如，內(nèi)圈呈綠色實(shí)線的形式，而外圈呈紅色虛線的形式。
[0172]最后，并且參見圖8，照明裝置可與著陸燈聯(lián)接，且著陸燈朝向投射光形狀91投射光束110。著陸燈伺服控制系統(tǒng)可用于使來自著陸燈的光束指向與由投影儀發(fā)出的投射光形狀相同的方向。
[0173]當(dāng)然，本發(fā)明在其實(shí)施方式方面可有許多變型。盡管描述了若干實(shí)施例，但是容易理解，不可能窮舉地給出所有可能實(shí)施例。當(dāng)然可設(shè)想用等同裝置來替換所述裝置中的任一個(gè)而都不超出本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種為飛行中的飛行器(I)在地面上標(biāo)記著陸區(qū)域(250)的方法，所述著陸區(qū)域(250)由在位于最大高度和最低高度之間的高度飛行的飛行器(I)對(duì)準(zhǔn)，在所述方法中，所述飛行器(I)使用投影儀來將作為投射光形狀的光形狀(91)投射到所述地面上，所述投射光形狀包括至少一條光線(95)以限定幾何面(400)，且所述飛行器(I)意圖將所述飛行器(I)起落架的至少一部分置于所述幾何面(400)上，所述投射光形狀(91)是相同的而與所述投影儀(20)在空間(300)中的位置無關(guān)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一條光線(95)描述光圈(96、97)，且所述飛行器(I)意圖將所述飛行器起落架的至少一部分置于所述光圈(96、97)內(nèi)部。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少一條光線表示所述飛行器的構(gòu)件在所述地面上的真實(shí)尺寸投影，所述投影定位成與在著陸之后應(yīng)由所述構(gòu)件所占據(jù)的位置對(duì)準(zhǔn)。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述飛行器(I)包括具有槳葉(6)的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼(5)，所述槳葉(6)具有相應(yīng)的自由端部(8)，所述自由端部在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)描述作為提升圓的圓(9)，且一條光線(95)描述作為內(nèi)圈的光圈(96)，所述光圈表示所述提升圓(9)在所述地面上的真實(shí)尺寸投影。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，一條光線描述作為外圈的圓(97)，所述外圈圍繞所述內(nèi)圈(96)，且所述內(nèi)圈(96)和所述外圈(97)是同心的。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述外圈(97)所具有的直徑(970)不小于所述內(nèi)圈(96)的直徑(960)的兩倍。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一條光線描述表示所述飛行器(I)的著陸軸線的區(qū)段(98)。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述飛行器(I)包括由尾桁(4)延伸的機(jī)艙(3)，且一條光線描述區(qū)段(98)，所述區(qū)段是所述飛行器(I)的尾桁(4)的真實(shí)尺寸表示。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少一條光線具有恒定亮度，而與所述投影儀(20)在空間(300)中的位置無關(guān)。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定包括每條光線的初始光形狀，且所述初始光形狀根據(jù)所述投影儀(20)在所述空間(300)中的位置校正，以獲得校正光形狀(90)，然后所述校正光形狀(90)由所述投影儀(20)投射以在所述地面上獲得投射光形狀(91)，所述投射光形狀具有不變尺寸且與所述投影儀(20)在所述空間(300)中的位置無關(guān)。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，為了根據(jù)所述投影儀(20)在所述空間(300)中的位置來校正所述初始光形狀，所述初始光形狀首先根據(jù)與所述投影儀(20)和由所述投影儀(20)照明的區(qū)域(250)之間的距離(80)相關(guān)的信息進(jìn)行校正，其次根據(jù)與所述投影儀相對(duì)于所述地面的至少一個(gè)角度相關(guān)的信息進(jìn)行校正。12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少一條光線的粗細(xì)度(500)根據(jù)需要由所述飛行器(I)的飛行員調(diào)節(jié)。13.—種照明裝置(10)，所述照明裝置用于為飛行中的飛行器(I)在地面(200)上標(biāo)記著陸區(qū)域(250)，其中，所述照明裝置(10)包括光發(fā)生器(15)，所述光發(fā)生器連接于投影儀(20)的光處理系統(tǒng)(30)，且所述照明裝置(10)包括連接于所述光處理系統(tǒng)(30)并且連接于測(cè)量系統(tǒng)(60)的處理器單元(50)，所述測(cè)量系統(tǒng)確定與所述投影儀(20)在空間(300)中的位置相關(guān)的信息，且所述處理器單元(50)應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的方法以控制所述光處理系統(tǒng)(30)，從而將投射光形狀(91)投射到所述地面上，所述投射光形狀包括限定幾何面的至少一條光線，且所述投射光形狀(91)是相同的而與所述投影儀的位置無關(guān)。14.如權(quán)利要求13所述的照明裝置，其特征在于，所述光發(fā)生器(15)包括至少一個(gè)準(zhǔn)單色光源(17)。15.如權(quán)利要求13所述的照明裝置，其特征在于，所述光處理系統(tǒng)(30)包括空間圖像編碼器(35)和設(shè)置在所述空間圖像編碼器(35)下游的變焦裝置(40)。16.如權(quán)利要求13所述的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置(10)包括控制裝置(65)，所述控制裝置由飛行員控制以調(diào)節(jié)投射在所述地面上的光線的粗細(xì)度，所述控制裝置(65)連接于所述處理器單元(50)。17.如權(quán)利要求13所述的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置(10)包括轉(zhuǎn)臺(tái)(70)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)可繞至少兩條軸線(71、72)轉(zhuǎn)向，且所述投影儀由所述轉(zhuǎn)臺(tái)(70)承載。18.如權(quán)利要求13所述的照明裝置，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)(60)包括至少一個(gè)選自以下列表的設(shè)備:測(cè)距儀(62);用于三維地定位所述飛行器(I)的系統(tǒng)(63);測(cè)量所述投影儀相對(duì)于所述飛行器(I)的定向的系統(tǒng)(61);確定所述飛行器的姿態(tài)的系統(tǒng)(64);測(cè)量所述投影儀(20)相對(duì)于地球表面的定向的系統(tǒng)(66);以及使得人員能輸入高度信息或者地理信息的手動(dòng)系統(tǒng)(67)。19.如權(quán)利要求13所述的照明裝置，其特征在于，所述光發(fā)生器(15)包括多個(gè)準(zhǔn)單色光源。20.—種飛行器(I)，其中，所述飛行器(I)包括如權(quán)利要求13所述的照明裝置。
【文檔編號(hào)】B64D45/08GK106005452SQ201610181468
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】C·莫頓, H·羅亭
【申請(qǐng)人】空客直升機(jī)