CN108195284A - 一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置 - Google Patents

一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置 Download PDF

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CN108195284A
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李晖
梁庆
孙绍山
倪静
马波
谢磊
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

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Abstract

本发明属于飞行器传感技术，涉及一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置。本发明包括安装在受油机上的视觉测量分***和安装在加油机上的目标识别器控制分***；所述视觉测量分***分为两部分，一部分为基于单目PSD敏感器的相对定位模块；另一部分是基于COMS传感器的单目视觉测量模块；所述目标识别器控制分***包括发光LED及其控制器；所述发光LED发出中波红外光信号；所述控制器通过硬件电路板对发光LED进行调制，使发光LED载频满足测量要求范围；所述视觉测量分***和所述目标识别器控制分***通过无线方式通信。本发明实现了软式空中加油过程中对受油探管和锥套进行相对定位、实时监控。

Description

一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置
技术领域
本发明属于飞行器传感技术，涉及一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置。
背景技术
在软式空中加油过程中，需要对安装在受油机上的探管和加油机上拖出的软管-锥套之间的相对位置进行高精度测量。
PSD敏感器与CCD、CMOS、APS等传感器相比，具有体积小、重量轻、功耗低等优势。采用LED调制解调进行目标提取的方法具备较强抗干扰、抗背景杂光等能力。相较于使用其他传感器，利用PSD敏感器进行测量的输出频率和精度都有一定优势。
采用基于CMOS视觉测量方法兼顾了对成像目标的运动监视，图像获取并保存有利于软式空中加油过程中对现场状态的直观把握和后期进一步判断分析。在LED主动目标失效的情况下，基于CMOS的视觉测量部分还具有测量非合作目标相对位置的能力，可作为PSD敏感器测量的备份考虑。
发明内容
本发明的目的是：为解决软式空中加油过程中，探管和锥套的相对定位与实时监控问题，提供一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置。
本发明的技术方案是：一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置，包括安装在受油机上的视觉测量分***和安装在加油机上的目标识别器控制分***。
所述视觉测量分***分为两部分，一部分为基于单目PSD敏感器的相对定位模块，用于双动平台的精确相对位置测量；另一部分是基于COMS传感器的单目视觉测量模块，用于成像目标的运动监视，兼顾对运动目标的3DOF位置解算。
所述目标识别器控制分***包括发光LED及其控制器。所述发光LED发出中波红外光信号。所述控制器通过硬件电路板对发光LED进行调制，使LED载频满足测量要求范围。
所述视觉测量分***和所述目标识别器控制分***通过无线方式通信，通信的目的是视觉测量分***根据PSD敏感器的电流大小，来调节发光LED的亮度，避免PSD敏感器达到饱和。
本发明的有益效果是：本发明既能测量双动平台的精确相对位置关系，又能对加油机拖出的锥套进行监控，同时还可以对锥套进行3DOF位置测量，作为相对位置测量的非相似余度备份。本发明实现了软式空中加油过程中对受油探管和锥套进行相对定位、实时监控，具有如下优点：
a.采用PSD敏感器和LED主动光源标志实现相对定位测量，精度高，可用性强；
b.采用CMOS传感器的视觉测量方法既实现了对成像目标运动监视，并且在LED主动光源失效的情况下，可对运动目标进行3DOF高精度位置测量；
c.实时调节主动光源标志(LED)的亮度(始终保持为传感器饱和值的70％左右)，避免PSD敏感器达到饱和。
附图说明
图1为本发明用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置的使用场景示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
参见图1，软式空中加油相对定位光电传感器装置包括安装在受油机上的视觉测量分***和安装在加油机上的目标识别器控制分***，测量范围覆盖与目标之间30～1米距离，视场不小于20°*20°。通过安装在飞机机翼前部的PSD敏感器和CMOS传感器感知飞机前方合作目标位置，对目标进行成像、识别、锁定和测量。在加油机端的目标识别器控制***包括发光LED及其控制器。控制器通过硬件电路板对LED进行调制，使LED载频(20K-30KHz)满足测量要求范围。两个分***通过无线通信方式来调节LED的亮度(始终保持为传感器饱和值的70％左右)，避免PSD敏感器达到饱和。
本发明包括安装在受油机上的视觉测量分***和安装在加油机上的目标识别器控制分***。
所述视觉测量分***分为两部分，一部分为基于单目PSD敏感器的相对定位模块，用于双动平台的精确相对位置测量；另一部分是基于COMS传感器的单目视觉测量模块，用于成像目标的运动监视，兼顾对运动目标的3DOF位置解算。
所述目标识别器控制分***包括发光LED及其控制器。LED发出中波红外光信号(约880nm)，用于在能见度差的情况下也能够进行测量。控制器通过硬件电路板对LED进行调制，使LED载频(20K-30KHz)满足测量要求范围。
两个分***通过无线方式通信，通信的目的主要是视觉测量***根据PSD敏感器的电流大小，来调节LED的亮度(始终保持为传感器饱和值的70％左右)，避免PSD敏感器达到饱和。
本发明能实现软式空中加油过程中对受油探管和锥套进行相对定位、实时监控。在相对位置测量方面，基于单目PSD敏感器的相对定位模块和基于COMS传感器的单目视觉测量模块构成非相似余度。同时，基于COMS传感器的单目视觉测量模块还可对视频进行采集、编码、传输、存储，实现对空中加油过程的全程实时监控。

Claims (4)

1.一种用于软式空中加油相对定位的光电传感器装置，其特征为：所述光电传感器装置包括安装在受油机上的视觉测量分***和安装在加油机上的目标识别器控制分***；
所述视觉测量分***分为两部分，一部分为基于单目PSD敏感器的相对定位模块，用于双动平台的精确相对位置测量；另一部分是基于COMS传感器的单目视觉测量模块，用于成像目标的运动监视，兼顾对运动目标的3DOF位置解算；
所述目标识别器控制分***包括发光LED及其控制器；所述发光LED发出中波红外光信号；所述控制器通过硬件电路板对发光LED进行调制，使发光LED载频满足测量要求范围；
所述视觉测量分***和所述目标识别器控制分***通过无线方式通信，通信的目的是视觉测量分***根据PSD敏感器的电流大小，来调节发光LED的亮度，避免PSD敏感器达到饱和。
2.根据权利要求1所述的光电传感器装置，其特征为：所述发光LED发出中波红外光信号波长为880nm。
3.根据权利要求1所述的光电传感器装置，其特征为：所述发光LED载频为20K～30KHz。
4.根据权利要求1所述的光电传感器装置，其特征为：所述发光LED的亮度保持为传感器饱和值的70％。
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慕春棣 等: "基于视觉的自动空中加油技术", 《清华大学学报（自然科学版）》 *

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