[發明專利]一種飛行器攝像定位系統

有效

• 申請號: 201610084196.6
• 申請日: 2016-02-14
• 公開（公告）號: CN105730705B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 蔡斌;許濤;張鋆;高斌
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業系統工程研究院
• 主分類號: B64D45/08
• 分類號: B64D45/08
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)11386
• 代理人: 左萌,路傳亮

技術領域

本發明涉及飛行器控制技術領域，尤其涉及一種飛行器攝像定位系統。

背景技術

目前,飛行器著陸定位系統主要包括以下幾種形式：

微波著陸系統，由機上設備獲得引導數據，其優點是：系統精度高，能滿足全天候工作要求；允許飛機任意選擇機場航道，適用于作各種起落的各型飛機；系統容量大，能滿足空中交通量增加的要求；設備體積小，對場地要求低。但是易受電子干擾。

目視引導系統，由專職引導員在著陸平臺利用信號旗或無線電指令目視引導飛機著艦。這要求引導員既有豐富的指揮經驗，又有很強的目測能力。但是，抗陰雨霧云惡劣天氣能力不足，也容易出現操作失誤。

計算機視覺自主著陸系統，主要通過安裝在飛機上的攝像機，獲得著陸點附近的圖像，使用計算機視覺算法，估計出飛機的飛行狀態和相對于著陸點的位置和方位，結合其他機載傳感器，實現飛機的自主著陸控制。

但是,上述技術存在很多缺點:1、無線電導航設備復雜,且易受干擾；2、人工目視控制,抗陰雨霧云惡劣天氣能力不足，且容易出現操作失誤；3、自主著陸系統對計算能力要求較高；4、著陸平臺可能是動平臺,動平臺做六自由度運動，飛行器相對動平臺位置關系復雜。因此,需要一種易操作、抗干擾能力強、適應惡劣環境的定位著陸系統。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種飛行器攝像定位系統,在晝夜條件及各種天氣狀況下精確定位飛行器相對著陸平臺位置，所述系統也可以應用到其他運動物體之間的相互精確定位，用以解決現有技術中存在的各種問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種飛行器攝像定位系統，包括激光目標源、攝像機、圖像處理單元、主控系統單元和光纖通信模塊，其中,

所述激光目標源數量為八個，安裝于飛行器上機身兩側,兩側各四個，呈近似凸四邊形；

所述攝像機為兩臺近紅外廣角攝像機,在著陸平臺上沿飛行器著陸方向左右兩側對稱布置；

所述近紅外廣角攝像機與圖像處理單元通過光纖通信模塊連接；

所述圖像處理單元包括數據預處理板和數據處理板；

所述數據預處理板接收通過光纖通信模塊傳輸的兩路串行數字圖像信號，并將其轉換為并行圖像數據流傳輸到數據處理板；

數據處理板接收來自數據預處理板的兩路圖像數據流，同時對兩路圖像進行目標搜索、捕獲、識別與跟蹤，分別完成總共八個激光目標源的跟蹤測量，實時解算出飛行器相對預期指定著落面的三維空間位置與姿態，將解算結果通過CPCI總線接口送到主控系統單元；

所述主控系統單元根據圖像處理單元發送的結算結果計算出飛行器應移動方向并轉化為控制信號；將控制信號發送給飛行器，控制飛行器著陸軌跡。

其中,所述激光目標源為中心波長在近紅外波段的激光二極管，發出的光形成一個中心波長為808nm，帶寬4nm的光譜。

其中,所述攝像機為兩臺近紅外廣角攝像機,在著陸平臺上沿飛行器著陸方向左右兩側對稱布置；

所述近紅外廣角攝像機的光學鏡頭采用鍍濾光膜設計，一層濾光膜可以截止波長815nm至1100nm的光，另一層濾光膜可截止800nm以下的所有光；兩層濾光膜的組合起到了極窄帶通濾波器的作用；

為防止運動目標兩側攝像機采集圖像時刻的不同，兩臺攝像機接收同步信號后同時開始自動曝光。

其中,所述數據預處理板通過高速FPGA驅動光纖收發模塊與攝像機信息交互，接收通過光纖通信模塊傳輸的兩路串行數字圖像信號，進行串并轉換并進行圖像解碼、濾波等預處理；預處理后的兩路圖像數據流經兩路并行總線通過CPCI插座發送到數據處理板。

其中,所述數據處理板采用DSP+FPGA的處理架構實現對多路數字圖像的高速并行處理與目標姿態的實時解算；來自圖像預處理板的兩路數據圖像流經底板的并行數據總線傳送到數據處理板的FPGA中，FPGA主要負責對圖像的增強、背景抑制以及實時在線分割，DSP主要負責完成圖像處理任務的目標識別、跟蹤、脫靶量計算、多目標聯合位置解算等功能；DSP通過FPGA產生的譯碼地址與FPGA交互信息。

其中,數據處理板通過PCI橋芯與底板的CPCI總線互聯，可通過PCI總線與主控系統單元進行通信，數據處理板也可通過單獨設置的并行數據總線與圖像預處理板進行通信。