本發(fā)明涉及飛行器上的激光通信終端的安裝技術(shù)，具體為一種激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)：

激光通信終端是飛行器進(jìn)行通信的重要設(shè)備。飛行器要執(zhí)行不同的飛行任務(wù)，機(jī)載激光通信終端不可能一直固定裝配在飛行器上，所以需要反復(fù)拆卸和重裝。飛行器上有連接激光通信終端的固定安裝接口，激光通信終端連接在這個固定安裝接口上、與飛行器運(yùn)行平臺連接。連接后需要利用飛行器運(yùn)行平臺上的姿態(tài)傳感器來確定姿態(tài)絕對值，即將飛行器姿態(tài)作為一個參考坐標(biāo)，調(diào)整激光通信終端的位置。目前常用做法是先將激光通信終端連接于飛行器的固定安裝接口，飛行前在地面利用各類設(shè)備儀器根據(jù)飛行器的姿態(tài)絕對值對激光通信終端的位置進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，使得激光通信終端與飛行器的裝機(jī)誤差盡可能小。這種激光通信終端的安裝調(diào)節(jié)方式要在飛行器上進(jìn)行，且耗時長、操作復(fù)雜、不利于激光通信終端在飛行器上的頻繁拆裝。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)技術(shù)及方法的不足和缺點(diǎn)，提出一種激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)，激光通信終端安裝于云臺并控制云臺，圖像傳感模塊固定于激光通信終端，圖像傳感模塊的數(shù)據(jù)信號線接入計算機(jī)的輸入端，計算機(jī)輸出的控制信號線接入激光通信終端。

本發(fā)明的另一目的是提出上述激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用方法，先在激光通信終端精準(zhǔn)定位后，獲取參考目標(biāo)的標(biāo)志位圖像作為標(biāo)準(zhǔn)圖像，當(dāng)激光通信終端重新安裝后，圖像傳感模塊自動捕獲參考目標(biāo)標(biāo)志位當(dāng)前圖像，并傳遞到計算機(jī)，計算機(jī)比較分析當(dāng)前圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像得到當(dāng)前裝機(jī)誤差值，送入激光通信終端根據(jù)當(dāng)前裝機(jī)誤差值解算得激光通信終端位置調(diào)節(jié)控制量，控制云臺調(diào)整激光通信終端的姿態(tài)。重復(fù)進(jìn)行圖像獲取比較求得誤差并調(diào)節(jié)終端姿態(tài)，直至激光通信終端精準(zhǔn)定位。利用機(jī)器視覺，自動完成激光通信終端的姿態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了激光通信終端的即插即用。

本發(fā)明設(shè)計的一種激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述飛行器配有操控系統(tǒng)，其上有與激光通信終端相配合的固定安裝接口，激光通信終端安裝于云臺并控制云臺，云臺固定安裝于飛行器上。本系統(tǒng)還配有圖像傳感模塊和計算機(jī)，所述圖像傳感模塊與激光通信終端的光軸平行、固定于激光通信終端，確保圖像傳感模塊與激光通信終端的相對位置穩(wěn)固無變化，圖像傳感模塊的數(shù)據(jù)信號線接入計算機(jī)的輸入端，計算機(jī)輸出的控制信號線接入激光通信終端。

所述圖像傳感模塊為相鄰像素點(diǎn)中心的距離小于或等于10μm的ccd相機(jī)，該ccd相機(jī)可見光識別精度達(dá)到亞像素，即滿足2μm識別精度。

所述圖像傳感模塊與激光通信終端的光軸平行度小于或等于1μrad。

所述圖像傳感模塊固定于激光通信終端外殼。

本發(fā)明設(shè)計的一種激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用方法包括如下步驟：

ⅰ、存儲標(biāo)準(zhǔn)圖像

激光通信終端連接到飛行器的固定安裝接口上，所述激光通信終端的光軸與其上固定安裝的圖像傳感模塊的光軸平行；該激光通信終端精準(zhǔn)定位調(diào)試完成后，用其圖像傳感模塊捕獲參考目標(biāo)的標(biāo)志位圖像，并將其圖像存儲于計算機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)圖像；所述參考目標(biāo)為飛行器上位置固定的參考物，如機(jī)翼、機(jī)腹或機(jī)尾等，參考目標(biāo)的標(biāo)志位為所確定的參考目標(biāo)上的某個特定位置，如機(jī)翼的翼尖、機(jī)腹的起落架左輪或機(jī)尾的左側(cè)尾翼等某個易于確定的特殊位置；

激光通信終端第一次安裝于飛行器上，利用飛行器運(yùn)行平臺上的姿態(tài)傳感器確定姿態(tài)絕對值，據(jù)此利用云臺調(diào)整激光通信終端的位置姿態(tài)，使激光通信終端的姿態(tài)與飛行器完全一致，即精準(zhǔn)定位；

ⅱ、捕獲參考目標(biāo)的標(biāo)志位當(dāng)前圖像

確定所述激光通信終端與其上的圖像傳感模塊的光軸平行，將激光通信終端重新安裝連接到飛行器上的固定安裝接口上，所述圖像傳感模塊自動再次捕獲步驟ⅰ選定的參考目標(biāo)標(biāo)志位的當(dāng)前圖像；

ⅲ、圖像的采集和傳遞

所述圖像傳感模塊采集當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)，并將該圖像數(shù)據(jù)傳遞到計算機(jī)存儲；

ⅳ、當(dāng)前圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的比較分析

計算機(jī)將步驟ⅲ得到的當(dāng)前圖像與步驟ⅰ獲得的標(biāo)準(zhǔn)圖像相比較分析，計算當(dāng)前圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的相對誤差值，因圖像傳感模塊與激光通信終端的光軸平行，故所得當(dāng)前圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的相對誤差值即為當(dāng)前激光通信終端裝機(jī)誤差值，計算機(jī)將該當(dāng)前裝機(jī)誤差值傳給所述激光通信終端；

本步驟使用經(jīng)典的邊緣檢測算法識別圖像標(biāo)志位的定位點(diǎn)，采用成熟的roberts算子檢測當(dāng)前圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的相對誤差值；

ⅴ、位置校正

所述激光通信終端中的指向坐標(biāo)運(yùn)算器根據(jù)步驟ⅳ的當(dāng)前裝機(jī)誤差值，對其圖像傳感模塊的視軸指向角度進(jìn)行解算，得到當(dāng)前本激光通信終端位置調(diào)節(jié)控制量，并傳遞到云臺控制端，控制云臺的俯仰和方位角變化，從而控制調(diào)整激光通信終端的姿態(tài)，校正激光通信終端的姿態(tài)誤差；

ⅵ、完成激光通信終端姿態(tài)調(diào)整

自動重復(fù)步驟ⅱ～ⅴ，調(diào)整所述激光通信終端位置，直至步驟ⅳ所得的當(dāng)前裝機(jī)誤差值小于誤差閾值說明參考目標(biāo)的標(biāo)志位當(dāng)前圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像重合，完成激光通信終端準(zhǔn)確安裝。

根據(jù)不同的飛行器、不同的裝機(jī)精度、飛行器間距及飛行環(huán)境等條件，所要求的裝機(jī)誤差值不同，即二圖像的重合度誤差不同。飛行器的操控系統(tǒng)根據(jù)實際飛行作業(yè)情況，自動生成誤差閾值。

激光通信終端準(zhǔn)確調(diào)節(jié)完成后，即可拆除其上固定的圖像傳感模塊，不增加飛行器重量。激光通信終端下次使用前，重新固定安裝圖像傳感模塊，并調(diào)節(jié)使二者光軸平行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)及使用方法的優(yōu)點(diǎn)為：1、只需要在實驗室裝調(diào)圖像傳感模塊與激光通信終端使二者光軸平行，之后固定圖像傳感模塊于激光通信終端，即可基于機(jī)器視覺實現(xiàn)飛行器上激光通信終端的自動快速裝配，激光通信終端重新安裝時無需再借助飛行器平臺上的姿態(tài)傳感器來確定姿態(tài)絕對值，激光通信終端每次重裝后就開始自動進(jìn)行姿態(tài)調(diào)節(jié)，將姿態(tài)絕對值的確定與調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)換為ccd相機(jī)中圖像的識別比較，自動完成姿態(tài)的精確調(diào)節(jié)，所需時間僅為以前終端重安裝時的調(diào)整時間的三分之一，實現(xiàn)了激光通信終端的即插即用；2、使用經(jīng)典的邊緣檢測算法識別圖像中標(biāo)志位的定位點(diǎn)，采用基于成熟的roberts算子的方法進(jìn)行檢測，可迅速準(zhǔn)確地得到當(dāng)前裝機(jī)誤差值；3、裝機(jī)誤差值識別準(zhǔn)確，可見光范圍圖像位置識別精度可以達(dá)到亞像素級，最小可達(dá)2μm左右，圖像傳感模塊只需配以200mm以上的成像焦距，即可實現(xiàn)10μrad以內(nèi)的最高識別精度；4、激光通信終端裝機(jī)調(diào)節(jié)完成后，即可拆除圖像傳感模塊，不會增加飛行器重量，影響飛行功耗。

附圖說明

圖1為本激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用方法實施例流程圖；

圖3為本激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用方法實施例步驟ⅳ中當(dāng)前圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的比較分析示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施例

本激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施例如圖1所示，飛行器配有操控系統(tǒng)，其上有與激光通信終端相配合的固定安裝接口，激光通信終端安裝于云臺并控制云臺，云臺固定安裝于飛行器上。本例圖像傳感模塊與激光通信終端的光軸平行、固定于激光通信終端外殼，本例圖像傳感模塊與激光通信終端的光軸平行度小于或等于1μrad。圖像傳感模塊的數(shù)據(jù)信號線接入計算機(jī)的輸入端，計算機(jī)輸出的控制信號線接入激光通信終端。

本例圖像傳感模塊為相鄰像素點(diǎn)中心的距離為為10μm的的ccd相機(jī)。激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用方法實施例

本激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的使用方法實施例，即在上述激光通信終端在飛行器上的安裝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實施例上實施，本方法流程如圖2所示，包括如下步驟：

ⅰ、存儲標(biāo)準(zhǔn)圖像

激光通信終端第一次安裝于飛行器上，該激光通信終端的光軸與其上固定安裝的圖像傳感模塊的光軸平行，該激光通信終端連接到飛行器的固定安裝接口上，利用飛行器運(yùn)行平臺上的姿態(tài)傳感器確定姿態(tài)絕對值，據(jù)此利用云臺調(diào)整激光通信終端的位置姿態(tài)，使激光通信終端的姿態(tài)與飛行器完全一致，即精準(zhǔn)定位；

激光通信終端精準(zhǔn)定位調(diào)試完成后，用固定于其上的圖像傳感模塊捕獲參考目標(biāo)的標(biāo)志位圖像，并將其圖像存儲于計算機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)圖像；本例參考目標(biāo)的標(biāo)志位為飛行器的左機(jī)翼的翼尖；

ⅱ、捕獲參考目標(biāo)的標(biāo)志位當(dāng)前圖像

確定激光通信終端和圖像傳感模塊的光軸平行，將激光通信終端重新安裝連接到飛行器上的固定安裝接口上，固定于激光通信終端的圖像傳感模塊自動再次捕獲步驟ⅰ選定的飛行器的左機(jī)翼翼尖的當(dāng)前圖像；

ⅲ、圖像的采集和傳遞

圖像傳感模塊采集當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)，并將該圖像數(shù)據(jù)傳遞到計算機(jī)存儲；

ⅳ、當(dāng)前圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像的比較分析

計算機(jī)將步驟ⅲ得到的當(dāng)前圖像與步驟ⅰ獲得的標(biāo)準(zhǔn)圖像相比較分析，如圖3所示，圖3中的二直徑為豎直和水平的三個圓表示標(biāo)準(zhǔn)圖像，圖3中另三個圓表示當(dāng)前圖像。計算機(jī)使用經(jīng)典的邊緣檢測算法識別圖像標(biāo)志位的定位點(diǎn)，采用成熟的roberts算子檢測計算當(dāng)前圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的相對誤差值，即為當(dāng)前裝機(jī)誤差值，計算機(jī)將該當(dāng)前裝機(jī)誤差值傳給激光通信終端；

ⅴ、位置校正

激光通信終端中的指向坐標(biāo)運(yùn)算器根據(jù)步驟ⅳ的當(dāng)前裝機(jī)誤差值，對圖像傳感模塊的視軸指向角度進(jìn)行解算，得到當(dāng)前激光通信終端位置調(diào)節(jié)控制量，并傳遞到云臺控制端，控制云臺的俯仰和方位角變化，從而控制調(diào)整激光通信終端的姿態(tài)，校正激光通信終端的姿態(tài)誤差；

ⅵ、完成激光通信終端姿態(tài)調(diào)整

自動重復(fù)步驟ⅱ～ⅴ，調(diào)整激光通信終端位置，直至步驟ⅳ所得的當(dāng)前裝機(jī)誤差值小于誤差閾值說明參考目標(biāo)的標(biāo)志位當(dāng)前圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像重合，完成激光通信終端準(zhǔn)確安裝。

飛行器的操控系統(tǒng)根據(jù)實際飛行作業(yè)情況，自動生成誤差閾值。

本例激光通信終端準(zhǔn)確調(diào)節(jié)完成后，拆除其上固定的圖像傳感模塊，避免飛行器重量增加。激光通信終端下次使用前，重新固定安裝圖像傳感模塊，并調(diào)節(jié)使二者光軸平行。

上述實施例，僅為對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本發(fā)明并非限定于此。凡在本發(fā)明的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。