专利名称：视频存储上行链路系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电子数据管理领域。具体地，本发明涉及航空器
(aircraft)视步页记录和监督(surveillance )。
背景技术：
航空器制造商已经使用摄像机来监视航空器的内部和外部达几年之久。 商用航空器具有许多适于视频监督的区域，诸如驾驶舱(cockpit)或客舱
(passenger cabin )。此外，商用航空器可具有安装到机身(hull)、机翼或者 其它外部表面上的摄像机。例如，航空器制造商典型地将摄像机放在机舱
(fuselage)下面。在机舱下面的摄像机是有用的，因为飞行员在驾驶舱中 的视野受限，而安装在机艙下面的摄像机可捕获将在滑行过程中帮助飞行员 的图像。例如，由Latecoere为空客A380 ( AirBusTMA380TM)开发的外部和 滑行辅助摄像机系统("ETACS")使用了五个外部摄像机。来自这些摄像机 的图像数据被中继到驾驶艙显示器，以在地面机动(maneuvering)期间帮助 机组人员。此外，航空器制造商已经将摄像机放在航空器的其它外部地点上， 以监视诸如加燃料和货物装载之类的地面活动。
通常，多路复用器从外部和内部摄像机二者接受馈送。该多路复用器处 理视频馈送，并将信号输出到监视器。如先前描述的，飞行员或机组成员可 观看监视器以获取关于航空器的外部或内部的视觉信息。例如，商业可用的 视频集中器和多路复用器("CMV")单元提供开关和视频操纵，以利于各种 视频功能在主驾驶舱显示器上的显示。输入可包括滑行辅助视频、驾驶抢门 监督、烟检测视频(在货物和航空电子设备分隔舱(avionics bay)中)、座 舱视频和机场导航图形。
在已知的商业应用中，机组人员广泛使用外部摄像机来监视起飞之前的 过程，并当航空器在地面上时引导该航空器。然而， 一旦航空器在空中
(airborne),则商用4元空器上的机组人员不使用外部视频馈送。因此，期望 一种将按照更有效和创新的方式来使用航空器上的外部摄像机的系统和方法。发明内容根据本发明的 一 个实施例，提供了 一种用于商用航空器的视频存储上行链路系统，包括控制器；功率输入端，被配置为从航空器的电源接收功率； 外部摄像机单元，可操作地耦接到控制器，被配置为接收由安装在航空器外 部的多个摄像机所获取的图像数据；开关接口，被配置为从安装在航空器的 起落架(landing gear)上的起落架负重(weight-on-wheels )接近电门(squat switch)接收空中状态信号；第一存储分区，当航空器在地面上时，存储通过外部输入端接收的图像数据；第二存储分区，当航空器在空中时，存储通 过外部输入端接收的图像数据；通信单元，可操作地耦接到控制器，被配置 为接收控制信号，并传送在第一存储分区和第二存储分区中存储的图像数据；以及数据检索接口，可操作地耦接到控制器，被配置为提供经由物理连接器对在第 一存储分区和第二存储分区中存储的数据的存取。根据本发明的另一实施例，一种用于使用商用航空器进行军事航空监督的方法，包括如下步骤提供安装在航空器的外部的多个摄像机，从所述多 个摄像机的每一个接收图像数据，并且确定航空器是否在空中。如果航空器 不在空中，则将所接收的图像数据存储在第一存储分区中用于商业使用。在 替换例中，如果航空器在空中，则将所接收的图像数据存储在第二存储分区 中用于军事使用。要理解的是，前面的一般描述和接下来的详细描述二者都是仅仅是示范 性和说明性的，而不是对要求保护的本发明的限制。
根据接下来的描述、所附权利要求、和在附图中示出的附随示范实施例， 本发明的这些和其它特征、方面和优点将变明显，附图简单描述如下图1是根据本发明一个实施例的具有视频存储上行链路系统和外部摄像 机的航空器的顶视图。图2是根据本发明一个实施例的具有视频存储上行链路系统和外部摄像 机的航空器的侧视图。图3是根据本发明一个实施例的视频存储上行链路系统的框图。图4是图示了根据本发明一个实施例的视频存储上行链路系统的操作的 流程图。
图5是根据本发明一个实施例的详细输入流程图。
图6是根据本发明一个实施例的详细输出流程图。
具体实施例方式
下面将参考附图来描述本发明的实施例。应该理解，接下来的描述意欲 描述本发明的示范实施例，而不是要限制本发明。
图1是可在其外部安装有外部摄像机100 (未示出)的航空器1的顶视 图。根据本发明的一个实施例，航空器1可在任何地方具有一到七个外部摄 像机100。例如，参考图1和图2,外部摄像机100可定位在航空器1的机 舱110下面。另一个外部摄像机100可安装在航空器1的垂直尾翼120上。 另一外部摄像机100可安装在航空器1的机翼130上。优选地，外部摄像机 100是由重量轻的材料制成的，并被设计为在空中动力学上依从 (compliment)航空器1以减少阻力。
外部摄像机100被配置为提供视野范围。例如，安装在机舱110下的摄 像机100可被配置为提供在航空器1下面的360。视野。作为选择，安装在机 舱110下面的外部摄像机100可被配置为提供直接在航空器1下面的单一视 野。此外，安装在垂直尾翼120上的外部摄像机100可提供从一个机翼尖端 到相对的机翼尖端的航空器1的广角视野。根据本发明的一个实施例，外部 摄像机IOO可配备有各种镜头来提供广角和远距照相视野。此外，外部摄像 机100可拥有允许图像的放大的缩放能力。外部摄像机IOO还可拥有许多特 征，包括聚焦控制、停帧(freeze frame )能力和在低光度中操作的能力。根 据本发明的另 一实施例，外部摄像机100是AirBus A380 ETAC系统所 使用的摄像机。
根据本发明的一个实施例，多个外部摄像机100可操作地耦接到视频存 储上行链路系统("VSUS" ) 2。主要地，VSUS 2被配置为接受并存储从外 部摄像机IOO馈送的视频。外部摄像机IOO可经由线缆、光纤线路、或其它 已知的商业手段而连接到VSUS 2。图3是VSUS 2的框图。如图3所示， VSUS 2包括外部输入端10、第一存储分区(partition) 20、第二存储分区 30和开关接口40。此外，VSUS 2包括通信单元50、数据检索接口60和功率输入端70。所有上面的组件都可以可操作地耦接到控制器80。控制器80 被配置为操作上述组件，并运行用于收集和处理航空器操作信息的软件。可建立VSUS 2，使得可以在发生意外事故的情况下恢复所存储的视频 信息。VSUS2存储分区可收容在坠机幸存箱(crash survivable casing )中， 并根据用于诸如FAA TSO - C124a之类的数据记录器的政府规定进行测试。 此外，坠机幸存箱可附属到水下定位器信标(ULB)上，以便在水上发生意 外事故时帮助定位VSUS。在替换例中，VSUS2可被装入具有一个或多个扩展槽隙(growth slot) 的箱子中，并可以定位在航空器中的任何地方。根据本发明的一个实施例， 扩展槽隙可组装有视频重放通道和附加视频、音频、高速数据总线以及数据 记录接口 。如图3所示，外部输入端IO被配置为经由线缆、同轴线缆、光纤线路、 或其它商业手段来接受从多个外部摄像机IOO馈送的视频。通常，外部输入 端IO是可接受数字和模拟视频馈送二者的接口。在本发明的一个实施例中， 使用商业可用的视频集中器和多路复用器("CMV，，)接口来实现外部输入端 10。 CMV单元提供开关和视频操纵，以便在航空器1的驾驶舱显示器上显 示各种视频功能。根据本发明的另一实施例，外部输入端IO可经由数字接 口或经由RS - 170 NTSC/S视频输入通道来与外部摄像机100对接。如图3所示，VSUS 2包括第一存储分区20和第二存储分区30。当航 空器1位于地面上时，第一存储分区20存储由外部摄像机100捕获的图像。 例如，外部摄像机100在起飞之前或着陆之后的滑行过程期间捕获的所有视 频数据被存储在第一存储分区20中。在替换例中，当航空器l在空中时， 第二存储分区30存储由外部摄像机100捕获的图像数据。由于各种类型的 外部摄像机100和宽范围的安装选项，所以当航空器1在空中时可捕获并存 储各种航空视频图像。例如，第二存储分区30可存储地面或者在航空器1 周围的航空区的航空图像。根据本发明的一个实施例，第一存储分区20和第二存储分区30可被配 置为将视频图像数据存储在集成电路存储芯片和非易失性固态闪存中。此 外，固态技术是优选的，因为它需要使用比其它技术更少的"移动部分"。 依次，显著地降低了 VSUS2的维护成本。现在将描述开关接口 40。典型地，起落架负重"WOW"接近电门140被安装到航空器1的起落架上。根据本发明的一个实施例，开关接口 40从WOW接近电门140获取空中状态信号。例如，当航空器1在地面上时， WOW接近电门140处于断开的电气状态。当WOW接近电门140处于断开 的电气状态时，开关接口 40接收到指明航空器1在地面上的信号并将其发 送到控制器80。依次，外部摄像机IOO所捕获的视频图像被存储在第一存储 分区20中。当航空器l成为在空中、并且不再将重量施加到起落架上时，wow接近电门140被设置为闭合或"挤压(ground)"状态。当WOW接近电门140 处于闭合的电气状态时，开关接口 40接收指明航空器1离开地面的信号并 将其发送到控制器80。随后，外部摄像机IOO所捕获的视频图像被存储在第 二存储分区30中。根据本发明的另一实施例，开关接口 40被配置为从在航 空器1上的另一航空电子系统接收空中状态信号。总之，使用开关接口 40,控制器80可自动地指明存储分区20、 30中的 哪一个将用于存储外部视频数据。这个安排允许对地面和航空连续镜头 (footage ) 二者的有效存取。如图3所示，VSUS 2还包括通信单元50。通信单元50能够传送和接 收数据信号。例如，通信单元50能够向接收机(未示出)传送存储在第一 存储分区20或第二存储分区30中的视频图像。根据本发明的一个实施例， 通信单元50是卫星通信系统。接收机可以是地面通信接收机、空中告警和 控制系统("AWACS")航空器上的接收机、或者通信卫星上的接收机。此 外，通信单元50可用于接收外部控制信号。例如，空运控制塔可访问通信 单元50，以启动在存储分区20或30上存储的视频图像的下载。如图3所示，VSUS 2还包括数据检索接口 60。数据检索接口 60促使 经由物理连接器下载在第一存储分区20或第二存储分区30中存储的视频信 息。各种类型的商业可用网络装置可用于连接到数据检索接口 60。例如，以 太网连接可用于连接到数据检索接口 60。然后，可以使用以太网连接而将在 第一存储分区20和第二存储分区30的每一个中捕获的视频数据下载到诸如 个人计算机或小型手持装置之类的另 一装置中。根据本发明的另 一 实施例， 通过仅当WOW接近电门140处于断开的电气状态时才使能数据检索接口 60,而仅在航空器1处于地面上时才存取数据检索接口。这个措施保护所存 储的视频图像在飞行期间免受物理损害。图3还示出了功率输入端70包括在VSUS2中。功率输入端70被配置 为从航空器电源(未示出)接收功率。根据本发明的一个实施例，功率输入 端70被配置为用于28VDC。在本发明的另一实施例中，VSUS2被配置为 使用独立或后备电源。该独立电源使VSUS2能够在功率损耗发生时继续数 据收集。如图3所示，上面描述的每个组件可操作地耦接到控制器80。控制器 80还被配置为发送和接收控制信号到VSUS 2的每个组件。控制器80可包 括例如中央处理单元("CPU，，)、随机存取存储器("RAM")和只读存储器 ("ROM")。控制器80被配置为执行用于收集和处理航空器操作信息的软 件。这样的信息可包括但不限于时间戳数据和地理定位数据。这个数据可补 充VSUS 2所捕获并存储的视频图像，以便提供航空器1的位置和环境的详 细说明。此外，控制器80可被配置为当海拔在诸如10000英尺之类的特定 海拔之上时停止所有数据存储，或者被配置为通过需要密码来防止经由通信 单元50进行的数据检索，或者被配置为通过需要已知输入来防止经由物理 连接器进行的数据检索。现在将参考图4简要地描述VSUS 2的操作。在步骤410中，控制器80 确定航空器1是否在空中。根据本发明的一个实施例，当航空器1在空中时， WOW接近电门140处于闭合的电气状态。在这个状态下，控制器80经由 开关接口 40接收指明航空器l在空中的信号。因此，通过外部输入端IO接 收的所有视频连续镜头被存储在专用的"空中"存储分区中(步骤420 )。根 据本发明的一个实施例，当航空器l在空中时，第二存储分区30存储由外 部才聂像机100获取的所有一见频数据。在替换例中，当航空器l在地面上时，WOW接近电门140处于断开的 电气状态。在这个状态下，控制器80经由开关接口 40接收指明航空器1不 在空中的信号。因此，通过外部输入端10接收的所有视频连续镜头被存储 在专用"地面"存储分区中(步骤430 ),由此也将视频数据提供到驾驶舱以 便由飞行员观看。根据本发明的一个实施例，当航空器l在地面上时，第一 存储分区20存储由外部摄像机100获取的所有视频数据。图5是根据本发明一个实施例的输入流程图。如在步骤410中所示的， 如果航空器1在空中，则由外部摄像机IOO捕获的控制器视频连续镜头不再 被存储在专用"地面"存储分区中(步骤421)。然后，控制器80创建用于索引空中视频连续镜头的标题(步骤422)。然后，将外部摄像机100所捕获 的视频连续镜头存储在"专用"空中存储分区30中(步骤423 )。控制器80 然后检查并确定是否满足特定的条件使得视频连续镜头可继续存储在专用 空中存储分区30中(步骤424 )。如果满足步骤424的条件，则如步骤422 所示更新标题。如果不满足步骤424的条件，则控制器80执行步骤410。如 果控制器80确定航空器1不在空中，则控制器80停止在专用空中存储分区 30中存储视频连续镜头(步骤425 )。如在图5中和步骤431中示出的，控制器80确定航空器1处于飞行后 模式(刚着陆)还是处于飞行前模式(为起飞作准备)中。如果航空器l处 于飞行后模式中，则创建用于索引飞行后地面视频连续镜头的标题(步骤 432 )。然后，将外部摄像机IOO所捕获的视频连续镜头存储在专用地面存储 分区20中(步骤433 )。然后，控制器80检查并确定是否满足特定的条件， 使得视频连续镜头可继续存储在专用地面存储分区20中(步骤434 )。如果 满足这个条件，则更新标题(步骤432 )。如果不满足，则控制器80执行步 骤410。在替换例中，如果航空器1处于飞行前模式，则创建用于索引飞行 前地面视频数据的标题(步骤435)。接下来，将外部摄像机100捕获的视频 连续镜头存储在专用地面存储分区20中(步骤436)。控制器80然后检查并 确定是否满足特定条件，使得视频连续镜头可继续存储在专用地面存储分区 20中(步骤437)。如果满足这个条件，则更新标题(步骤436 )。如果不满 足，则控制器执行步骤410。图6是图示了可如何经由通信单元50或数据检索接口 60来访问存储分 区20、 30的流程图。在步骤605和606中，如果控制器确定可经由通信单 元50传送在专用空中存储分区30中存储的视频连续镜头，则通信单元50 将所存储的视频连续镜头通过上行链路传送到接收机。控制器连续监视上行 链路传送是否完成(步骤607)。控制器80还确定视频连续镜头当前是否被 存储在专用空中存储分区30中(步骤608 )。如果视频连续镜头当前被存储 在专用空中存储分区30中，则控制器80还通过通信单元50实时地上传视 频连续镜头(步骤609)。在步骤610和611中，如果控制器确定可经由通信单元50来传送在专 用地面存储分区20中存储的视频连续镜头，则通信单元50将所存储的视频 连续镜头通过上行链路传送到接收机。控制器连续监视上行链路传送是否完成(步骤612)。在步骤613和614中，如果控制器确定可经由数据检索接口 60传送在 专用空中存储分区30中存储的视频连续镜头，则数据检索接口 60将所存储 的视频连续镜头下载到被配置为连接到数据检索接口 60的装置。控制器连 续监视下载是否完成(步骤615 )。在步骤616和617中，如果控制器确定可经由数据检索接口 60传送在 专用地面存储分区20中存储的视频连续镜头，则数据检索接口 60将所存储 的视频连续镜头下载到被配置为连接到数据检索接口 60的装置。控制器继 续监视下载是否完成(步骤618)。控制器80还确定视频连续镜头当前是否 被存储在专用地面存储分区20中(步骤619)。如果视频连续镜头当前被存 储在专用地面存储分区20中，则控制器80还通过数据检索接口 60实时地 提供视频连续镜头(步骤620 )。根据本发明的特定方面，实现了几个优点。本发明的一个优点在于其提 供了在地面操作期间记录的视频图像的安全收集和存储。VSUS 2提供了航 空器地面处置过程的记录，并提供了在地面滑行过程期间异物碎片破坏的实 际视频。取决于航空器摄像机100的配置以及它们的安置，VSUS2能够捕 获在滑行过程期间的视频，同时向飞行员提供防护辊(ground roll)帮助、 捕获加燃料和货物装载过程的视频、以及捕获防护辊"异物破坏"。此外， VSUS提供了使用所存储的视频连续镜头来进行维护或飞行员培训的能力， 并可组装有视频重放通道，用于航空器上的飞行前和飞行后活动回顾。此外， VSUS 2与商业已知产品的兼容性允许它与商业航空电子系统无缝地集成。本发明的另 一优点在于其提供了对所存储的航空视频图像的存取。 VSUS 2可提供到维护中心或空运接收机的上行链路。当VSUS 2组装有视 频重放通道时，商用航空器操作员可基于航空器摄像机100的配置而在空中 时利用VSUS 2,以便观看航空器的耐飞性并检测条件，诸如爆胎、起落架 位置、异物破坏、控制表面的可搡作性、引擎操作、机翼前缘条件、和尾翼 区域状态。此外，这个VSUS可提供以下的方法为了确定航空器的条件以 便继续安全飞行和着陆的目的，而视察在诸如引擎点火、鸟袭击或闪电袭击 的事件之后的接下来起飞。此外，在空中航空器1上的外部摄像机IOO所记 录的图像对于意外事故调查、情报或者军事机构可能是有益的。航空连续镜 头可经由通信单元50存取，或者可经由数据检索接口 60来存取。这样，军事或情报实体可存取VSUS 2以实时地获得视频监督信息，或者当航空器l 在地面上时物理存取数据。例如，VSUS 2可用于获得国内监督任务的航空 视频图像。类似地，军队可存取由在位于居民区中的位置目标之上飞行的商 用航空器1所拍摄的视频图像。这样，本发明经由商用航空器1而提供军事 和情报机构对航空视频监督的存取。已经为了图示和描述的目的而呈现了本发明的优选实施例的前述描述。 它不意欲是穷举的或将本发明限于所公开的精确形式，并且考虑上面的教 义，可能存在修改和变化，或者可从本发明的实践中获取所述修改和变化。 具体地，VSUS 2不限于仅在商业或军事应用中使用。选择并描述所述实施 例，以便说明本发明的原理，并且作为实践应用以使得本领域的技术人员能 够在各种实施例中使用本发明，并且有各种修改适于所构思的具体使用。意 欲由所附权利要求及其等效来限定本发明的范围。
权利要求
1.一种视频存储上行链路系统，包括控制器；外部摄像机输入端，可操作地耦接到该控制器，被配置为接收图像数据；第一存储分区，用于存储通过外部摄像机输入端接收的图像数据；第二存储分区，用于存储通过外部摄像机输入端接收的图像数据；开关接口，被配置为从被安装在航空器的起落架上的起落架负重接近电门接收空中状态信号，并将所述空中状态信号传送到控制器；通信单元，可操作地耦接到该控制器；功率输入端，被配置为从航空器电源接收功率；以及数据检索接口，可操作地耦接到该控制器，被配置为提供对存储在所述第一存储分区和第二存储分区中的数据的存取。
2. 根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述通信单元被配 置为将所存储的图像数据传送到接收机并从发射机接收信号。
3. 根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述功率输入端被 配置为在28V DC处接收功率。
4. 根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述数据检索接口 被配置为接受以太网连接。
5. 根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述外部输入端从 安装在航空器的外部的多个摄像机接收图像数据。
6. 根据权利要求5的视频存储上行链路系统，其中，当航空器在地面 上时，所述第一存储分区存储由所述多个外部摄像机的每一个所捕获的图像 数据。
7. 根据权利要求5的视频存储上行链路系统，其中，当航空器在空中 时，所述第二存储分区存储由所述多个外部摄像机的每一个所捕获的图像数据。
8. 根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述控制器还包括 用于收集并处理航空器操作信息的软件。
9. 根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述开关接口可操 作地耦接到起落架负重接近电门。
10. 根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述第一存储分区 和第二存储分区包括固态闪存，并被配置为将数字视频数据存储在坠机保护箱内。
11. 一种用于利用商用航空器进行军事监督的视频存储上行链路系统，包括控制器；功率输入端，被配置为从^^空器的电源接收功率； 多个摄像机，被安装在航空器的外部；外部摄像机输入端，可操作地耦接到该控制器，被配置为接收由安装在 航空器的外部的所述多个摄像机所获取的图像数据；开关接口，被配置为从安装在航空器的起落架上的起落架负重接近电门 接收空中状态信号，并将所述空中状态信号传送到控制器；第一存储分区，用于存储当航空器在地面上时通过外部摄像机输入端接 收的图像数据；第二存储分区，用于存储当航空器在空中时通过外部摄像机输入端接收 的图像数据；通信单元，可操作地耦接到该控制器，被配置为接收控制信号，并传送 在所述第一存储分区或第二存储分区中存储的图像数据；以及数据;险索接口，可操作地耦接到该控制器，被配置为提供经由物理连接 器对存储在第 一存储分区和第二存储分区中的数据的存取。
12. —种用于使用商用航空器进行航空监督的方法，包括如下步骤 提供安装在航空器的外部的至少 一个摄像机；从至少 一个摄像机接收图像数据； 确定航空器是否在空中；如果航空器不在空中，则将所接收的图像数据存储在第 一存储分区中； 如果航空器在空中，则将所接收的图像数据存储在第二存储分区中；以及将存储在第二存储分区中的图像数据传送到没有布置在航空器上的接 收机。
13. 根据权利要求12的用于使用商用航空器进行航空监督的方法，其 中存储在第 一存储分区中的图像数据是用于商业应用的地面视频数据，而存储在第二存储分区中的图像数据是用于军事应用的空中视频数据。
14. 一种用于使用商用航空器进行意外事故调查的方法，包括如下步骤: 提供安装在航空器的外部的至少 一个摄像机； 从至少 一个摄像机接收图像数据； 确定航空器是否在空中；如果航空器不在空中，则将所接收的图像数据存储在第 一存储分区中；以及如果航空器在空中，则将所接收的图像数据存储在第二存储分区中； 其中所述第一存储分区和第二存储分区被配置为在坠机中幸存。
全文摘要
一种视频存储上行链路系统包括控制器、功率输入端、外部输入端、第一存储分区和第一存储分区、开关接口、通信单元和数据检索接口。所述外部摄像机输入端被配置为接收由安装在航空器的外部的多个摄像机所获取的图像数据。该开关接口被配置为从被安装在起落架上的接近电门接收空中状态信号。当航空器在地面上时，该第一存储分区存储所接收的图像数据。当航空器在空中时，该第二存储分区存储所接收的图像数据。该通信单元被配置为传送在所述第一存储分区和第二存储分区中存储的图像数据。替换地，数据检索接口提供经由物理连接器对存储在第一存储分区和第二存储分区中的数据的存取。使用坠机保护固态存储分区允许用于空中或地面意外事故调查的数据检索。
文档编号B64D7/08GK101288307SQ200680038286
公开日2008年10月15日 申请日期2006年10月16日 优先权日2005年10月14日
发明者约翰·P·博勒加德 申请人:通用电气航空系统有限责任公司