專利名稱：視覺(jué)著陸地面動(dòng)態(tài)驗(yàn)證測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及飛行器導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及一種視覺(jué)著陸地面動(dòng)態(tài)驗(yàn)證測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
飛機(jī)進(jìn)近著陸階段是關(guān)系飛行安全至關(guān)重要的階段，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前60%以上的事故發(fā)生在飛機(jī)進(jìn)近著陸階段。視覺(jué)著陸技術(shù)是解決復(fù)雜條件下飛機(jī)自主進(jìn)近著陸的重要手段，其主要通過(guò)安裝在飛機(jī)上的攝像機(jī)，使用視覺(jué)導(dǎo)航方法，估計(jì)出無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)和相對(duì)于著陸點(diǎn)的位置、方位，具有很高的隱蔽性與自主性，在各種中小型無(wú)人機(jī)的自主著陸系統(tǒng)中具備廣闊的應(yīng)用前景。視覺(jué)著陸系統(tǒng)方案的驗(yàn)證以及原理樣機(jī)的研制都需要地面驗(yàn)證測(cè)試裝置的支撐。地面驗(yàn)證測(cè)試裝置要求能夠高保真的模擬飛機(jī)著陸過(guò)程中外部的可視環(huán)境，包括機(jī)場(chǎng)跑道、合作標(biāo)志；能夠驗(yàn)證不同類型傳感器的應(yīng)用特點(diǎn)，如紅外相機(jī)、可見(jiàn)光CCD ;能夠驗(yàn)證各種干擾的影響，包括傳感器噪聲，環(huán)境亮度變化干擾；能夠在不同飛行軌跡下動(dòng)態(tài)連續(xù)驗(yàn)證系統(tǒng)的精度、可靠性、可用性；能夠在室內(nèi)環(huán)境下給出飛機(jī)位置與姿態(tài)的基準(zhǔn)值，這些都對(duì)地面驗(yàn)證測(cè)試裝置提出了較高的要求。目前視覺(jué)著陸的驗(yàn)證方法主要有計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證、下滑軌道驗(yàn)證、無(wú)人機(jī)試飛驗(yàn)證的方法。其中計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證的方法主要通過(guò)計(jì)算機(jī)建模的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)視景的模擬，該方法無(wú)法有效驗(yàn)證相機(jī)、圖像傳輸系統(tǒng)的噪聲干擾，也無(wú)法驗(yàn)證載機(jī)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的影響；下滑軌道驗(yàn)證方法主要是通過(guò)搭建物理軌道模擬下滑軌跡，將一個(gè)可沿軌道下滑的小車放置在軌道上，小車內(nèi)放置相機(jī)，通過(guò)小車的下滑模擬飛機(jī)的著陸過(guò)程。該方法可以實(shí)現(xiàn)著陸過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬，但是無(wú)法調(diào)整航跡、下滑角等參數(shù)，并且該方法只能模擬飛機(jī)的線運(yùn)動(dòng)，無(wú)法模擬飛機(jī)的角度運(yùn)動(dòng)；對(duì)于利用無(wú)人機(jī)平臺(tái)飛行驗(yàn)證的方法，由于同控制系統(tǒng)交聯(lián)耦合，為導(dǎo)航性能的隔離評(píng)估帶來(lái)了極大的困難，并且無(wú)人機(jī)飛行驗(yàn)證對(duì)場(chǎng)地、天氣、操縱手都有較高要求，且存在較高操作風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是:提出一種驗(yàn)證成本低、工作靈活、復(fù)用性強(qiáng)、驗(yàn)證成本低的視覺(jué)著陸地面動(dòng)態(tài)驗(yàn)證測(cè)試裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種視覺(jué)著陸地面動(dòng)態(tài)驗(yàn)證測(cè)試裝置，包括:模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志、數(shù)字相機(jī)、無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)、視覺(jué)著陸地面工作站、綜合控制操作臺(tái)、六自由度機(jī)械臂、地面?zhèn)魉蛶АC(jī)械臂控制柜、傳送帶控制柜，其中，綜合控制操作臺(tái)的信號(hào)輸出端分別與傳送帶控制柜控制端和機(jī)械臂控制柜控制端連接，綜合控制操作臺(tái)的參數(shù)輸出端與視覺(jué)著陸地面工作站參數(shù)輸入端連接，所述綜合控制操作臺(tái)分別向傳送帶控制柜和機(jī)械臂控制柜發(fā)送控制指令，所述綜合控制操作臺(tái)將所述控制指令對(duì)應(yīng)的航跡參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送給視覺(jué)著陸地面工作站；[0008]傳送帶控制柜信號(hào)輸出端與地面?zhèn)魉蛶Э刂贫诉B接，所述傳送帶控制柜根據(jù)綜合控制操作臺(tái)的控制指令控制地面?zhèn)魉蛶ё隹v向線運(yùn)動(dòng)；機(jī)械臂控制柜信號(hào)輸出端與六自由度機(jī)械臂控制端連接，所述機(jī)械臂控制柜根據(jù)綜合控制操作臺(tái)的控制指令控制六自由度機(jī)械臂做橫向線運(yùn)動(dòng)和三個(gè)姿態(tài)的角運(yùn)動(dòng)；六自由度機(jī)械臂設(shè)置在地面?zhèn)魉蛶希S地面?zhèn)魉蛶н\(yùn)動(dòng)；數(shù)字相機(jī)設(shè)置在六自由度機(jī)械臂上并隨六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，所述數(shù)字相機(jī)通過(guò)無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)與視覺(jué)著陸地面工作站連接，所述數(shù)字相機(jī)采集模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志通過(guò)無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)發(fā)送給視覺(jué)著陸地面工作站；視覺(jué)著陸地面工作站與綜合控制操作臺(tái)連接，所述視覺(jué)著陸地面工作站根據(jù)數(shù)字相機(jī)采集的模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志對(duì)數(shù)字相機(jī)進(jìn)行位置與姿態(tài)參數(shù)解算，將解算結(jié)果與所述航跡參數(shù)進(jìn)行比對(duì)并顯示對(duì)比結(jié)果。進(jìn)一步的，數(shù)字相機(jī)包括紅外相機(jī)和光電CXD相機(jī)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型通過(guò)數(shù)字相機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡模擬飛機(jī)飛行航跡，可以對(duì)視覺(jué)著陸系統(tǒng)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)環(huán)境測(cè)試與驗(yàn)證，并對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試(如定位精度、合作目標(biāo)檢測(cè)精度、抗干擾能力等);實(shí)現(xiàn)各種進(jìn)場(chǎng)軌跡，運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)條件下的視覺(jué)著陸系統(tǒng)的性能驗(yàn)證；實(shí)現(xiàn)白天、夜間、紅外相機(jī)、可見(jiàn)光CCD相機(jī)等多種系統(tǒng)方案的驗(yàn)證；可以驗(yàn)證圖像傳感器、圖像傳輸系統(tǒng)的設(shè)備噪聲影響。本實(shí)用新型為一通用的測(cè)試驗(yàn)證裝置，除了視覺(jué)著陸系統(tǒng)方案、關(guān)鍵技術(shù)的功能、性能外，還可以為視覺(jué)系統(tǒng)的新產(chǎn)品、新型號(hào)的軟硬件提供測(cè)試環(huán)境，提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型視覺(jué)著陸地面動(dòng)態(tài)驗(yàn)證測(cè)試裝置，包括:六自由度機(jī)械臂
1、地面?zhèn)魉蛶?、數(shù)字相機(jī)3、無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)4、模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志5、綜合控制操作臺(tái)6、視覺(jué)著陸地面工作站7、機(jī)械臂控制柜8、傳送帶控制柜9，其中:綜合控制操作臺(tái)6的信號(hào)輸出端分別與傳送帶控制柜9控制端和機(jī)械臂控制柜8控制端連接，綜合控制操作臺(tái)6的參數(shù)輸出端與視覺(jué)著陸地面工作站7參數(shù)輸入端連接，所述綜合控制操作臺(tái)6分別向傳送帶控制柜9和機(jī)械臂控制柜8發(fā)送控制指令，所述綜合控制操作臺(tái)6將所述控制指令對(duì)應(yīng)的航跡參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送給視覺(jué)著陸地面工作站7。傳送帶控制柜9信號(hào)輸出端與地面?zhèn)魉蛶?控制端連接，所述傳送帶控制柜9根據(jù)綜合控制操作臺(tái)6的控制指令控制地面?zhèn)魉蛶?做縱向線運(yùn)動(dòng)；機(jī)械臂控制柜8信號(hào)輸出端與六自由度機(jī)械臂I控制端連接，所述機(jī)械臂控制柜8根據(jù)綜合控制操作臺(tái)6的控制指令控制六自由度機(jī)械臂I做橫向線運(yùn)動(dòng)和三個(gè)姿態(tài)的角運(yùn)動(dòng)。六自由度機(jī)械臂I設(shè)置在地面?zhèn)魉蛶?上，隨地面?zhèn)魉蛶?運(yùn)動(dòng)。數(shù)字相機(jī)3設(shè)置在六自由度機(jī)械臂I上并隨六自由度機(jī)械臂I運(yùn)動(dòng)，所述數(shù)字相機(jī)3通過(guò)無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)4與視覺(jué)著陸地面工作站7連接，所述數(shù)字相機(jī)3采集模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志5通過(guò)無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)4發(fā)送給視覺(jué)著陸地面工作站7。視覺(jué)著陸地面工作站7與綜合控制操作臺(tái)6連接，所述視覺(jué)著陸地面工作站7根據(jù)數(shù)字相機(jī)3采集的模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志5對(duì)數(shù)字相機(jī)3進(jìn)行位置與姿態(tài)參數(shù)解算，將解算結(jié)果與所述航跡參數(shù)進(jìn)行比對(duì)并顯示對(duì)比結(jié)果。進(jìn)一步的，數(shù)字相機(jī)3可以包括紅外相機(jī)和光電CXD相機(jī)，紅外相機(jī)用來(lái)模擬夜間黑暗條件下的視覺(jué)著陸方案驗(yàn)證，光電CCD相機(jī)用來(lái)模擬白天正常光線下視覺(jué)著陸方案驗(yàn)證。本實(shí)用新型首先在綜合控制操作臺(tái)6上設(shè)置著陸階段的下滑軌跡，包括下滑角度、速度、起始位置、姿態(tài)、以及位置噪聲。綜合控制操作臺(tái)6將速度、起始位置信息作為控制指令送給傳送帶控制柜9，將下滑角度、姿態(tài)、位置噪聲信息作為控制指令送給六自由度機(jī)械臂控制柜8，并將設(shè)置的全部下滑軌跡信息送給視覺(jué)著陸地面工作站7。傳送帶控制柜9控制地面?zhèn)魉蛶?，帶動(dòng)六自由度機(jī)械臂I實(shí)現(xiàn)位置的精確控制，模擬飛機(jī)的縱向線運(yùn)動(dòng)；機(jī)械臂控制柜8控制六自由度機(jī)械臂1，通過(guò)三個(gè)姿態(tài)的角運(yùn)動(dòng)和橫向線運(yùn)動(dòng)模擬飛機(jī)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)與噪聲干擾，地面?zhèn)魉蛶?與六自由度機(jī)械臂I共同實(shí)現(xiàn)著陸段飛機(jī)的軌跡模擬。根據(jù)系統(tǒng)方案選擇不同的驗(yàn)證方法，對(duì)于白天環(huán)境下的視覺(jué)著陸驗(yàn)證，選擇可見(jiàn)光CCD相機(jī)，模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志5采用反光涂料制成；對(duì)于夜間的視覺(jué)著陸方案驗(yàn)證，選擇紅外相機(jī)，關(guān)閉室內(nèi)照明設(shè)備，模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志5采用紅外LED照明設(shè)備。驗(yàn)證時(shí)紅外相機(jī)或可見(jiàn)光CCD相機(jī)安裝在六自由度機(jī)械臂I的工具臺(tái)上，實(shí)時(shí)拍攝模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志5，并將圖像通過(guò)無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)4采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞剿偷揭曈X(jué)著陸地面工作站7 ;視覺(jué)著陸地面工作站7接收?qǐng)D像，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)導(dǎo)航核心解算，并且與下滑軌跡基準(zhǔn)做比較，完成系統(tǒng)方案精度、可靠性、可用性等的評(píng)估，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)導(dǎo)航方案驗(yàn)證。
權(quán)利要求1.一種視覺(jué)著陸地面動(dòng)態(tài)驗(yàn)證測(cè)試裝置，其特征在于，包括:模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志、數(shù)字相機(jī)、無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)、視覺(jué)著陸地面工作站、綜合控制操作臺(tái)、六自由度機(jī)械臂、地面?zhèn)魉蛶АC(jī)械臂控制柜、傳送帶控制柜，其中， 綜合控制操作臺(tái)的信號(hào)輸出端分別與傳送帶控制柜控制端和機(jī)械臂控制柜控制端連接，綜合控制操作臺(tái)的參數(shù)輸出端與視覺(jué)著陸地面工作站參數(shù)輸入端連接，所述綜合控制操作臺(tái)分別向傳送帶控制柜和機(jī)械臂控制柜發(fā)送控制指令，所述綜合控制操作臺(tái)將所述控制指令對(duì)應(yīng)的航跡參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送給視覺(jué)著陸地面工作站； 傳送帶控制柜信號(hào)輸出端與地面?zhèn)魉蛶Э刂贫诉B接，所述傳送帶控制柜根據(jù)綜合控制操作臺(tái)的控制指令控制地面?zhèn)魉蛶ё隹v向線運(yùn)動(dòng)； 機(jī)械臂控制柜信號(hào)輸出端與六自由度機(jī)械臂控制端連接，所述機(jī)械臂控制柜根據(jù)綜合控制操作臺(tái)的控制指令控制六自由度機(jī)械臂做橫向線運(yùn)動(dòng)和三個(gè)姿態(tài)的角運(yùn)動(dòng)； 六自由度機(jī)械臂設(shè)置在地面?zhèn)魉蛶?，隨地面?zhèn)魉蛶н\(yùn)動(dòng)； 數(shù)字相機(jī)設(shè)置在六自由度機(jī)械臂上并隨六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，所述數(shù)字相機(jī)通過(guò)無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)與視覺(jué)著陸地面工作站連接，所述數(shù)字相機(jī)采集模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志通過(guò)無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)發(fā)送給視覺(jué)著陸地面工作站； 視覺(jué)著陸地面工作站與綜合控制操作臺(tái)連接，所述視覺(jué)著陸地面工作站根據(jù)數(shù)字相機(jī)采集的模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志對(duì)數(shù)字相機(jī)進(jìn)行位置與姿態(tài)參數(shù)解算，將解算結(jié)果與所述航跡參數(shù)進(jìn)行比對(duì)并顯示對(duì)比結(jié)果。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，數(shù)字相機(jī)包括紅外相機(jī)和光電CXD相機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型視覺(jué)著陸地面動(dòng)態(tài)驗(yàn)證測(cè)試裝置，涉及飛行器導(dǎo)航領(lǐng)域，解決現(xiàn)有驗(yàn)證測(cè)試裝置測(cè)試方法單一，復(fù)用性差的問(wèn)題。本實(shí)用新型技術(shù)方案包括模擬機(jī)場(chǎng)合作標(biāo)志、數(shù)字相機(jī)、無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)、視覺(jué)著陸地面工作站、綜合控制操作臺(tái)、六自由度機(jī)械臂、地面?zhèn)魉蛶?、機(jī)械臂控制柜、傳送帶控制柜。本實(shí)用新型通過(guò)數(shù)字相機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡模擬飛機(jī)飛行航跡，可以對(duì)視覺(jué)著陸系統(tǒng)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)環(huán)境測(cè)試與驗(yàn)證，并對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試(如定位精度、合作目標(biāo)檢測(cè)精度、抗干擾能力等)。
文檔編號(hào)G01C25/00GK202928591SQ20122061147
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者岳亞洲, 王濤 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)第六一八研究所