專利名稱：精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)場(chǎng)PAPI燈測(cè)試工具，具體涉及一種精密進(jìn)近航道指示器 燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
精密進(jìn)近航道指示器通俗叫法為坡度燈(或者叫PAPI燈)，它是給出飛行 員進(jìn)近下滑角度的一種燈具，由于光的穩(wěn)定性，它可以在視覺范圍內(nèi)給飛行員 提供可靠的下降角度信號(hào)，從而提示飛行員在最后著陸前修正飛機(jī)著陸角度， 坡度燈的直觀性可以防止儀表著陸的錯(cuò)誤指示，對(duì)飛行員來說坡度燈的指示角 度關(guān)系到飛機(jī)的安全。目前，對(duì)坡度燈指示角度的校正。 一般采用飛機(jī)進(jìn)行校 飛，校飛的結(jié)果是可靠的，但是校飛的成本卻相當(dāng)昂貴，對(duì)于機(jī)場(chǎng)來說，每半 年或者一年進(jìn)行一次，是一筆不小的開支，并且機(jī)場(chǎng)維護(hù)手冊(cè)中要求每星期檢 測(cè)一次，這對(duì)機(jī)場(chǎng)來說，不可能通過校飛來實(shí)現(xiàn)，而機(jī)場(chǎng)人員又沒有相應(yīng)的檢 測(cè)手段對(duì)坡度燈進(jìn)行校正,坡度燈的誤差不能及時(shí)消除，對(duì)飛機(jī)降落產(chǎn)生一定 影響，甚至發(fā)生危險(xiǎn)。中國(guó)實(shí)用新型專利(專利號(hào)00202332. 6，公告日2001 年6月6日)中描述了一種坡度燈校準(zhǔn)儀，該坡度燈校準(zhǔn)儀包括主要由前標(biāo)桿 座、后標(biāo)桿座、與前后標(biāo)桿座連接用于水平指示的裝有液體的連通器組成的自 動(dòng)校準(zhǔn)裝置，主要由裝于前標(biāo)桿座上的前標(biāo)桿、裝于后標(biāo)桿座上的后標(biāo)桿、顯 示器、裝于后標(biāo)桿上的彩色監(jiān)視器組成的顯示器校準(zhǔn)裝置，利用直角三角形原 理測(cè)試坡度燈的角度，改變后標(biāo)桿的高度，彩色監(jiān)視器跟隨移動(dòng)，通過顯示器 顯示坡度燈燈光圖像，記錄顯示器顯示介面光束時(shí)標(biāo)桿的高度差值和兩標(biāo)桿的 距離，即可得到坡度燈角度的正切值，從而得到坡度燈角度，該專利可以方便 進(jìn)行測(cè)量，對(duì)坡度燈進(jìn)行調(diào)整，節(jié)省校飛費(fèi)用，其測(cè)量精度可達(dá)到± 0. 5'，但
其測(cè)量精度較低，測(cè)量方法較復(fù)雜，并且測(cè)量時(shí)，器械布置和調(diào)整非常不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種測(cè)量成本低、測(cè)量精度高，測(cè)量方 便，測(cè)量功能多并可記錄測(cè)量過程和結(jié)果的精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度 測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。
為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是 一種精密進(jìn)近航道指示器 燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)，包括攝像頭，支撐攝像頭的支桿，該系統(tǒng)還包括用于 尋找測(cè)量水平基準(zhǔn)的自安平水準(zhǔn)儀、用于坡度燈圖像信號(hào)采集處理、光強(qiáng)和顏 色測(cè)量、攝像頭控制的計(jì)算機(jī)，用于圖像信號(hào)采集的視頻采集卡，用于測(cè)量水 平距離的激光測(cè)距儀，其中攝像頭通過同軸電纜連接視頻采集卡，視頻采集卡 連接到計(jì)算機(jī)，同時(shí)攝像頭控制口通過控制線與計(jì)算機(jī)連接。
所述攝像頭為帶云臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的 一體化攝像頭。
所述計(jì)算機(jī)采用便攜筆記本電腦，其USB 口通過USB連接線連接到視頻釆 集卡，USB 口通過USB連接線、轉(zhuǎn)換器連接到攝^^頭控制口 。
該系統(tǒng)還包括用于支撐支桿的大三角架、用于支撐自安平水準(zhǔn)儀的小三角架。
該系統(tǒng)還包括與計(jì)算機(jī)相連的光敏傳感器，所述光敏傳感器通過光語光度 計(jì)與計(jì)算機(jī)連接。
一種精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試方法，該方法包括以下步驟
1) 用測(cè)距儀在PAPI燈正前方某一 "已定"距離處測(cè)量，測(cè)量時(shí)測(cè)距儀水 平對(duì)準(zhǔn)PAPI燈，當(dāng)測(cè)距儀測(cè)出該"已定"距離時(shí)，測(cè)距儀垂直到地面的點(diǎn)就是 大三腳架的中心柱放置點(diǎn)，
2) 把大三腳架的中心柱垂直放在這個(gè)點(diǎn)的上方，調(diào)整水平使大三腳架的水 平泡處在中心位置，
3) 在PAPI燈和大三腳架的連線中間往外一定角度處放置小三腳架，并調(diào) 節(jié)水平使水平泡處于中心位置，然后把水準(zhǔn)儀放置在小三腳架上，4) 調(diào)整小三腳架的高度并且轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整水準(zhǔn)^C，直至看到PAPI燈前擋風(fēng)玻 璃上的十字準(zhǔn)星，然后轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)儀，觀測(cè)大三腳架中心柱上的刻皮并記錄，
5) 將攝像頭和支桿連接，并且把攝像頭和支桿都固定在大三腳架上，調(diào)整 支桿到一定高度范圍，該高度范圍與"已定"距離成正比，與PAPI燈角度范圍 有關(guān)，連接順序從下往上依次為大三腳架、支桿、攝像頭，該操作是在攝像 頭已經(jīng)和計(jì)算機(jī)連接好的情況下，
6) 開啟計(jì)算機(jī)并打開測(cè)試軟件，通過攝像頭控制軟件調(diào)整攝像頭的上下左 右位置，使鏡頭對(duì)準(zhǔn)PAPI燈，轉(zhuǎn)到視頻監(jiān)控狀態(tài)，
7) PAPI燈的圖像顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，根據(jù)屏幕顯示的圖像調(diào)整PAPI燈 的角度，直到計(jì)算機(jī)上出現(xiàn)的PAPI燈圖像為半紅半白時(shí)，該P(yáng)API燈調(diào)整結(jié)束，
8) 重復(fù)步驟1至7，對(duì)其它PAPI燈進(jìn)行調(diào)整，直至全部調(diào)整完成。 上述步驟7 )中PAPI燈調(diào)整結(jié)束后或者步驟8 )完成后，在PAPI燈前方一
定距離和角度，放置光敏傳感器，并和計(jì)算機(jī)通過光i瞽光度計(jì)連接，測(cè)量該P(yáng)API 燈的光強(qiáng)和色度。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)采集圖像視 頻信號(hào)，并對(duì)攝像頭進(jìn)行控制，同時(shí)采用自安平水準(zhǔn)儀校正水平點(diǎn)、激光測(cè)距 儀測(cè)距，提高了測(cè)量精度，其精度達(dá)到了士0.2'，同時(shí)減化了測(cè)量程序，測(cè)量 更加方便快捷，該發(fā)明還集成了光強(qiáng)和色度測(cè)量功能，功能更加強(qiáng)大，測(cè)量的 同時(shí)可以對(duì)各測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行拍攝，可以方便以后查詢， 該發(fā)明的應(yīng)用可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的飛機(jī)校飛，為機(jī)場(chǎng)節(jié)省大量的開支，保證了 PAPI 燈的準(zhǔn)確性，降低了事故率，同時(shí)滿足了機(jī)場(chǎng)對(duì)PAPI燈的檢測(cè)周期要求，有利 于機(jī)場(chǎng)現(xiàn)代化建設(shè)。


圖l是本發(fā)明使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述
如圖l所示，本發(fā)明包括帶有云臺(tái)控制器的揭J象頭5，安裝支撐揭_像頭的支 桿IO,支桿10安裝在大三角架6上，支桿IO為高度可調(diào)節(jié)支桿IO,可根據(jù)需 要調(diào)節(jié)支桿10的高度，本發(fā)明還包括用于尋找測(cè)量水平基準(zhǔn)的自要平水準(zhǔn)儀8、 用于坡度燈1圖像信號(hào)采集處理、光強(qiáng)和顏色測(cè)量、攝像頭5控制的計(jì)算機(jī)4， 用于圖像信號(hào)采集的視頻采集卡9，用于測(cè)量水平距離的激光測(cè)距儀，其中攝像 頭5通過同軸電纜連接視頻采集卡9，視頻采集卡9通過接口轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算 機(jī)4的USB 口，同時(shí)攝像頭5控制口的控制線通過接口轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)4 的USB口，測(cè)量光強(qiáng)和顏色的光敏傳感器2連接到光鐠光度計(jì)3，光鐠光度計(jì)3 通過電纜與計(jì)算機(jī)4連接，計(jì)算機(jī)4采用便攜筆記本電腦，自安平水準(zhǔn)儀8安 放在小三角架7上。
本發(fā)明測(cè)量PAPI燈角度時(shí)，是根據(jù)PAPI燈照射角度范圍的妾求，定義水 平距離61. 3米，根據(jù)三角形原理，計(jì)算出高度范圍值，形成表格存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī) 中，調(diào)整支桿上攝像頭的高度到某一定義角度的高度值，觀察電腦屏幕上圖像 的狀態(tài)，如果電腦屏幕上顯示的圖像為PAPI燈的半紅半白圖像，則PAPI燈角 度滿足要求，不需調(diào)整，否則，調(diào)整支桿高度(在許可范圍內(nèi))，看看能否找到 PAPI燈的半紅半白位置，如果能夠找到，則滿足要求，否則需要調(diào)整，當(dāng)然， 為了使PAPI燈的角度一致性更好， 一般設(shè)定角度范圍中的某一確定值進(jìn)行測(cè)試 調(diào)整。
基于上述測(cè)試系統(tǒng)的PAPI燈測(cè)試方法如下
1 )用測(cè)距儀在距離PAPI燈正前方61. 3米處測(cè)量，測(cè)距儀水平對(duì)準(zhǔn)PAPI 燈，當(dāng)測(cè)距^f義的發(fā)出的激光紅點(diǎn)在PAPI的前擋風(fēng)玻璃上顯示時(shí)，按下測(cè)距儀的 中心按鈕，這時(shí)在測(cè)距儀的屏幕上出現(xiàn)測(cè)量的米數(shù)61. 3米，測(cè)距儀垂直到地面 的這個(gè)點(diǎn)就是大三腳架的中心點(diǎn)。
2)把大三腳架的中心位置(中心柱)垂直放在這個(gè)點(diǎn)的上方，水平放置大 三腳架，使大三腳架的水泡處在中心位置。
"在PAPI和大三腳架的連線中間往外15度處放置小三腳架。在放置之前，
確定小三腳架水平放置(水泡處于中心位置)。然后把水準(zhǔn)儀放置在小三腳架上。
4) 調(diào)整小三腳架的高度并且轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)儀看到PAPI燈的前擋風(fēng)玻璃上的十 字準(zhǔn)星，然后將水準(zhǔn)儀轉(zhuǎn)動(dòng)到大三腳架那邊，看到大三腳架中心柱上的刻度， 記錄下來。
5) 將攝像頭的控制線通過轉(zhuǎn)換器和電腦連接；視頻線和天敏視頻采集卡連 接，天敏視頻采集卡通過數(shù)據(jù)線和電腦連接。然后把攝像頭和支桿連接，并且 把攝像頭和支桿都固定在大三腳架上，并調(diào)整支桿高度，連接順序從下往上為 大三腳架、支桿、揚(yáng)/像頭。
6) 打開電腦中的測(cè)試軟件，通過軟件中的攝像頭控制選項(xiàng)來調(diào)整攝像頭的 上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，找到PAPI燈，這時(shí)PAPI燈的圖像在電腦上顯示。
7) PAPI燈的圖像在電腦上顯示，應(yīng)該是半紅半白的，但是PAPI燈由于自 己本身角度不合格的原因，有的時(shí)候是紅色多一些，有的時(shí)候是白色多一些， 這時(shí)就需要對(duì)PAPI的角度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的PAPI燈的圖像在電腦上實(shí)時(shí)顯示， 直到電腦上出現(xiàn)PAPI燈的半紅半白的圖像時(shí)，PAPI燈的角度調(diào)整結(jié)束。
8) 重復(fù)步驟1-7，對(duì)其它PAPI燈進(jìn)行調(diào)整，直至全部調(diào)整完成。 上述方法步驟1 )中的61. 3米是本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)采用的距離，當(dāng)然還可
以采用其他的距離，依據(jù)三角形原理和機(jī)場(chǎng)PAPI燈的照射角度范圍的要求，可 以計(jì)算出支桿的高度范圍。
本發(fā)明中除了具有PAPI燈角度測(cè)試功能，還充分利用了計(jì)算機(jī)的資源，增 加了光強(qiáng)和色度測(cè)量，不僅適用于PAPI燈的測(cè)量，還可用于其它機(jī)場(chǎng)燈光的光 強(qiáng)和色度測(cè)量，本發(fā)明測(cè)量PAPI燈光強(qiáng)和色度方法是:將光敏傳感器放置在PAPI 燈前15米，左右±8度，并將光譜光度計(jì)通過數(shù)據(jù)線和電腦連接，并且將光敏 傳感器和光鐠光度計(jì)連接，同時(shí)啟動(dòng)電腦中的測(cè)量軟件中的光測(cè)量模塊，開始 測(cè)量光強(qiáng)和色度(參照機(jī)場(chǎng)對(duì)燈光參數(shù)的要求，就可以判定燈光的光強(qiáng)和色度 是不是合格)。對(duì)PAPI燈光強(qiáng)和色度的測(cè)量可以在上述步驟7 )中PAPI燈調(diào)整 結(jié)束后進(jìn)行，也可以在步驟8 )完成后統(tǒng)一進(jìn)行。
權(quán)利要求
1、一種精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)，包括攝像頭，支撐攝像頭的支桿，其特征在于該系統(tǒng)還包括用于尋找測(cè)量水平基準(zhǔn)的自安平水準(zhǔn)儀、用于坡度燈圖像信號(hào)采集處理、光強(qiáng)和顏色測(cè)量、攝像頭控制的計(jì)算機(jī)，用于圖像信號(hào)采集的視頻采集卡，用于測(cè)量水平距離的激光測(cè)距儀，其中攝像頭通過同軸電纜連接視頻采集卡，視頻采集卡連接到計(jì)算機(jī)，同時(shí)攝像頭控制口通過控制線與計(jì)算機(jī)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)，其 特征在于所述攝像頭為帶云臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的一體化攝像頭。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)，其 特征在于所述計(jì)算機(jī)采用便攜筆記本電腦，其USB 口通過USB連接線連接到視 頻采集卡，USB 口通過USB連接線、轉(zhuǎn)換器連接到攝像頭控制口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)，其 特征在于所述該系統(tǒng)還包括用于支撐支桿的大三角架、用于支撐自安平水準(zhǔn)儀 的小三角架。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 -4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括與計(jì)算枳4目連的光壽丈傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)，其 特征在于所述光敏傳感器通過光語光度計(jì)與計(jì)算機(jī)連接。
7、 一種精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試方法，該方法包括以下步驟1) 用測(cè)距儀在PAPI燈正前方某一 "已定，，距離處測(cè)量，測(cè)量時(shí)測(cè)距儀水 平對(duì)準(zhǔn)PAPI燈，當(dāng)測(cè)距儀測(cè)出該"已定"距離時(shí)，測(cè)距儀垂直到地面的點(diǎn)就是 大三腳架的中心柱;改置點(diǎn)，2) 把大三腳架的中心柱垂直放在這個(gè)點(diǎn)的上方，調(diào)整水平使大三腳架的水 平泡處在中心位置， 3) 在PAPI燈和大三腳架的連線中間往外一定角度處放置小三腳架，并調(diào) 節(jié)水平使水平泡處于中心位置，然后把水準(zhǔn)儀放置在小三腳架上,4) 調(diào)整小三腳架的高度并且轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整水準(zhǔn)儀，直至看到PAPI燈前擋風(fēng)玻 璃上的十字準(zhǔn)星，然后轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)儀，觀測(cè)大三腳架中心柱上的刻度并記錄，5) 將攝像頭和支桿連接，并且把4聶像頭和支桿都固定在大三腳架上，調(diào)整 支桿到一定高度范圍，該高度范圍與"已定"距離成正比，與PAPI燈角度范圍 有關(guān)，連接順序從下往上依次為大三腳架、支桿、攝像頭，該操作是在攝像 頭已經(jīng)和計(jì)算機(jī)連接好的情況下，6) 開啟計(jì)算機(jī)并打開測(cè)試軟件，通過攝像頭控制軟件調(diào)整攝像頭的上下左 右位置，使鏡頭對(duì)準(zhǔn)PAPI燈，轉(zhuǎn)到視頻監(jiān)控狀態(tài)，7) PAPI燈的圖像顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，根據(jù)屏幕顯示的圖像調(diào)整PAPI燈 的角度，直到計(jì)算機(jī)上出現(xiàn)的PAPI燈圖像為半紅半白時(shí)，該P(yáng)API燈調(diào)整結(jié)束，8) 重復(fù)步驟1至7，對(duì)其它PAPI燈進(jìn)行調(diào)整，直至全部調(diào)整完成。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試方法，其 特征在于上述步驟7 )中PAPI燈調(diào)整結(jié)束后或者步驟8 )完成后，在PAPI燈前 方一定距離和角度，放置光敏傳感器，并和計(jì)算機(jī)通過光鐠光度計(jì)連接，測(cè)量 該P(yáng)API燈的光強(qiáng)和色度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種精密進(jìn)近航道指示器燈具指示角度測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，包括攝像頭，支撐攝像頭的支桿，該系統(tǒng)還包括用于尋找測(cè)量水平基準(zhǔn)的自安平水準(zhǔn)儀、用于坡度燈圖像信號(hào)采集處理、光強(qiáng)和顏色測(cè)量、攝像頭控制的計(jì)算機(jī)，用于圖像信號(hào)采集的視頻采集卡，用于測(cè)量水平距離的激光測(cè)距儀，其中攝像頭通過同軸電纜連接視頻采集卡，視頻采集卡連接到計(jì)算機(jī)，同時(shí)攝像頭控制口通過控制線與計(jì)算機(jī)連接，本發(fā)明具有測(cè)量精度高，測(cè)試方法簡(jiǎn)單，測(cè)量功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，該發(fā)明的應(yīng)用可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的飛機(jī)校飛，為機(jī)場(chǎng)節(jié)省大量的開支，保證了PAPI燈的準(zhǔn)確性，降低了事故率，同時(shí)滿足了機(jī)場(chǎng)對(duì)PAPI燈的檢測(cè)周期要求，有利于機(jī)場(chǎng)現(xiàn)代化建設(shè)。
文檔編號(hào)G01C9/00GK101349559SQ20081007933
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者李勝利, 琳 董, 藺新銜, 邱書強(qiáng) 申請(qǐng)人:河北中博聯(lián)創(chuàng)科技有限公司