专利名称：视觉着陆地面动态验证测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及飞行器导航领域，尤其涉及一种视觉着陆地面动态验证测试装置。
背景技术：
飞机进近着陆阶段是关系飞行安全至关重要的阶段，据统计目前60%以上的事故发生在飞机进近着陆阶段。视觉着陆技术是解决复杂条件下飞机自主进近着陆的重要手段，其主要通过安装在飞机上的摄像机，使用视觉导航方法，估计出无人机的飞行状态和相对于着陆点的位置、方位，具有很高的隐蔽性与自主性，在各种中小型无人机的自主着陆系统中具备广阔的应用前景。视觉着陆系统方案的验证以及原理样机的研制都需要地面验证测试装置的支撑。地面验证测试装置要求能够高保真的模拟飞机着陆过程中外部的可视环境，包括机场跑道、合作标志；能够验证不同类型传感器的应用特点，如红外相机、可见光CCD ;能够验证各种干扰的影响，包括传感器噪声，环境亮度变化干扰；能够在不同飞行轨迹下动态连续验证系统的精度、可靠性、可用性；能够在室内环境下给出飞机位置与姿态的基准值，这些都对地面验证测试装置提出了较高的要求。目前视觉着陆的验证方法主要有计算机仿真验证、下滑轨道验证、无人机试飞验证的方法。其中计算机仿真验证的方法主要通过计算机建模的方法实现机场视景的模拟，该方法无法有效验证相机、图像传输系统的噪声干扰，也无法验证载机平台运动的影响；下滑轨道验证方法主要是通过搭建物理轨道模拟下滑轨迹，将一个可沿轨道下滑的小车放置在轨道上，小车内放置相机，通过小车的下滑模拟飞机的着陆过程。该方法可以实现着陆过程的动态模拟，但是无法调整航迹、下滑角等参数，并且该方法只能模拟飞机的线运动，无法模拟飞机的角度运动；对于利用无人机平台飞行验证的方法，由于同控制系统交联耦合，为导航性能的隔离评估带来了极大的困难，并且无人机飞行验证对场地、天气、操纵手都有较高要求，且存在较高操作风险。
实用新型内容本实用新型的目的是:提出一种验证成本低、工作灵活、复用性强、验证成本低的视觉着陆地面动态验证测试装置。本实用新型的技术方案是:一种视觉着陆地面动态验证测试装置，包括:模拟机场合作标志、数字相机、无线图像传输系统、视觉着陆地面工作站、综合控制操作台、六自由度机械臂、地面传送带、机械臂控制柜、传送带控制柜，其中，综合控制操作台的信号输出端分别与传送带控制柜控制端和机械臂控制柜控制端连接，综合控制操作台的参数输出端与视觉着陆地面工作站参数输入端连接，所述综合控制操作台分别向传送带控制柜和机械臂控制柜发送控制指令，所述综合控制操作台将所述控制指令对应的航迹参数实时发送给视觉着陆地面工作站；[0008]传送带控制柜信号输出端与地面传送带控制端连接，所述传送带控制柜根据综合控制操作台的控制指令控制地面传送带做纵向线运动；机械臂控制柜信号输出端与六自由度机械臂控制端连接，所述机械臂控制柜根据综合控制操作台的控制指令控制六自由度机械臂做横向线运动和三个姿态的角运动；六自由度机械臂设置在地面传送带上，随地面传送带运动；数字相机设置在六自由度机械臂上并随六自由度机械臂运动，所述数字相机通过无线图像传输系统与视觉着陆地面工作站连接，所述数字相机采集模拟机场合作标志通过无线图像传输系统发送给视觉着陆地面工作站；视觉着陆地面工作站与综合控制操作台连接，所述视觉着陆地面工作站根据数字相机采集的模拟机场合作标志对数字相机进行位置与姿态参数解算，将解算结果与所述航迹参数进行比对并显示对比结果。进一步的，数字相机包括红外相机和光电CXD相机。本实用新型的优点是:本实用新型通过数字相机的运动轨迹模拟飞机飞行航迹，可以对视觉着陆系统方案进行实验室动态环境测试与验证，并对各项性能指标进行测试(如定位精度、合作目标检测精度、抗干扰能力等);实现各种进场轨迹，运动扰动条件下的视觉着陆系统的性能验证；实现白天、夜间、红外相机、可见光CCD相机等多种系统方案的验证；可以验证图像传感器、图像传输系统的设备噪声影响。本实用新型为一通用的测试验证装置，除了视觉着陆系统方案、关键技术的功能、性能外，还可以为视觉系统的新产品、新型号的软硬件提供测试环境，提高产品开发效率。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步详细说明。如图1所示，本实用新型视觉着陆地面动态验证测试装置，包括:六自由度机械臂
1、地面传送带2、数字相机3、无线图像传输系统4、模拟机场合作标志5、综合控制操作台6、视觉着陆地面工作站7、机械臂控制柜8、传送带控制柜9，其中:综合控制操作台6的信号输出端分别与传送带控制柜9控制端和机械臂控制柜8控制端连接，综合控制操作台6的参数输出端与视觉着陆地面工作站7参数输入端连接，所述综合控制操作台6分别向传送带控制柜9和机械臂控制柜8发送控制指令，所述综合控制操作台6将所述控制指令对应的航迹参数实时发送给视觉着陆地面工作站7。传送带控制柜9信号输出端与地面传送带2控制端连接，所述传送带控制柜9根据综合控制操作台6的控制指令控制地面传送带2做纵向线运动；机械臂控制柜8信号输出端与六自由度机械臂I控制端连接，所述机械臂控制柜8根据综合控制操作台6的控制指令控制六自由度机械臂I做横向线运动和三个姿态的角运动。六自由度机械臂I设置在地面传送带2上，随地面传送带2运动。数字相机3设置在六自由度机械臂I上并随六自由度机械臂I运动，所述数字相机3通过无线图像传输系统4与视觉着陆地面工作站7连接，所述数字相机3采集模拟机场合作标志5通过无线图像传输系统4发送给视觉着陆地面工作站7。视觉着陆地面工作站7与综合控制操作台6连接，所述视觉着陆地面工作站7根据数字相机3采集的模拟机场合作标志5对数字相机3进行位置与姿态参数解算，将解算结果与所述航迹参数进行比对并显示对比结果。进一步的，数字相机3可以包括红外相机和光电CXD相机，红外相机用来模拟夜间黑暗条件下的视觉着陆方案验证，光电CCD相机用来模拟白天正常光线下视觉着陆方案验证。本实用新型首先在综合控制操作台6上设置着陆阶段的下滑轨迹，包括下滑角度、速度、起始位置、姿态、以及位置噪声。综合控制操作台6将速度、起始位置信息作为控制指令送给传送带控制柜9，将下滑角度、姿态、位置噪声信息作为控制指令送给六自由度机械臂控制柜8，并将设置的全部下滑轨迹信息送给视觉着陆地面工作站7。传送带控制柜9控制地面传送带2，带动六自由度机械臂I实现位置的精确控制，模拟飞机的纵向线运动；机械臂控制柜8控制六自由度机械臂1，通过三个姿态的角运动和横向线运动模拟飞机的姿态运动与噪声干扰，地面传送带2与六自由度机械臂I共同实现着陆段飞机的轨迹模拟。根据系统方案选择不同的验证方法，对于白天环境下的视觉着陆验证，选择可见光CCD相机，模拟机场合作标志5采用反光涂料制成；对于夜间的视觉着陆方案验证，选择红外相机，关闭室内照明设备，模拟机场合作标志5采用红外LED照明设备。验证时红外相机或可见光CCD相机安装在六自由度机械臂I的工具台上，实时拍摄模拟机场合作标志5，并将图像通过无线图像传输系统4采用无线传输的方式送到视觉着陆地面工作站7 ;视觉着陆地面工作站7接收图像，实现视觉导航核心解算，并且与下滑轨迹基准做比较，完成系统方案精度、可靠性、可用性等的评估，实现视觉导航方案验证。
权利要求1.一种视觉着陆地面动态验证测试装置，其特征在于，包括:模拟机场合作标志、数字相机、无线图像传输系统、视觉着陆地面工作站、综合控制操作台、六自由度机械臂、地面传送带、机械臂控制柜、传送带控制柜，其中， 综合控制操作台的信号输出端分别与传送带控制柜控制端和机械臂控制柜控制端连接，综合控制操作台的参数输出端与视觉着陆地面工作站参数输入端连接，所述综合控制操作台分别向传送带控制柜和机械臂控制柜发送控制指令，所述综合控制操作台将所述控制指令对应的航迹参数实时发送给视觉着陆地面工作站； 传送带控制柜信号输出端与地面传送带控制端连接，所述传送带控制柜根据综合控制操作台的控制指令控制地面传送带做纵向线运动； 机械臂控制柜信号输出端与六自由度机械臂控制端连接，所述机械臂控制柜根据综合控制操作台的控制指令控制六自由度机械臂做横向线运动和三个姿态的角运动； 六自由度机械臂设置在地面传送带上，随地面传送带运动； 数字相机设置在六自由度机械臂上并随六自由度机械臂运动，所述数字相机通过无线图像传输系统与视觉着陆地面工作站连接，所述数字相机采集模拟机场合作标志通过无线图像传输系统发送给视觉着陆地面工作站； 视觉着陆地面工作站与综合控制操作台连接，所述视觉着陆地面工作站根据数字相机采集的模拟机场合作标志对数字相机进行位置与姿态参数解算，将解算结果与所述航迹参数进行比对并显示对比结果。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，数字相机包括红外相机和光电CXD相机。
专利摘要本实用新型视觉着陆地面动态验证测试装置，涉及飞行器导航领域，解决现有验证测试装置测试方法单一，复用性差的问题。本实用新型技术方案包括模拟机场合作标志、数字相机、无线图像传输系统、视觉着陆地面工作站、综合控制操作台、六自由度机械臂、地面传送带、机械臂控制柜、传送带控制柜。本实用新型通过数字相机的运动轨迹模拟飞机飞行航迹，可以对视觉着陆系统方案进行实验室动态环境测试与验证，并对各项性能指标进行测试(如定位精度、合作目标检测精度、抗干扰能力等)。
文档编号G01C25/00GK202928591SQ20122061147
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者岳亚洲, 王涛 申请人:中国航空工业第六一八研究所