CN101288307A - 视频存储上行链路系统 - Google Patents

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Abstract

一种视频存储上行链路系统包括控制器、功率输入端、外部输入端、第一存储分区和第一存储分区、开关接口、通信单元和数据检索接口。所述外部摄像机输入端被配置为接收由安装在航空器的外部的多个摄像机所获取的图像数据。该开关接口被配置为从被安装在起落架上的接近电门接收空中状态信号。当航空器在地面上时，该第一存储分区存储所接收的图像数据。当航空器在空中时，该第二存储分区存储所接收的图像数据。该通信单元被配置为传送在所述第一存储分区和第二存储分区中存储的图像数据。替换地，数据检索接口提供经由物理连接器对存储在第一存储分区和第二存储分区中的数据的存取。使用坠机保护固态存储分区允许用于空中或地面意外事故调查的数据检索。

Description

视频存储上行链路系统
技术领域
本发明一般涉及电子数据管理领域。具体地，本发明涉及航空器(aircraft)视频记录和监督(surveillance)。
背景技术
航空器制造商已经使用摄像机来监视航空器的内部和外部达几年之久。商用航空器具有许多适于视频监督的区域，诸如驾驶舱(cockpit)或客舱(passenger cabin)。此外，商用航空器可具有安装到机身(hull)、机翼或者其它外部表面上的摄像机。例如，航空器制造商典型地将摄像机放在机舱(fuselage)下面。在机舱下面的摄像机是有用的，因为飞行员在驾驶舱中的视野受限，而安装在机舱下面的摄像机可捕获将在滑行过程中帮助飞行员的图像。例如，由Latecoere为空客A380(AirBusTM A380TM)开发的外部和滑行辅助摄像机系统(“ETACS”)使用了五个外部摄像机。来自这些摄像机的图像数据被中继到驾驶舱显示器，以在地面机动(maneuvering)期间帮助机组人员。此外，航空器制造商已经将摄像机放在航空器的其它外部地点上，以监视诸如加燃料和货物装载之类的地面活动。
通常，多路复用器从外部和内部摄像机二者接受馈送。该多路复用器处理视频馈送，并将信号输出到监视器。如先前描述的，飞行员或机组成员可观看监视器以获取关于航空器的外部或内部的视觉信息。例如，商业可用的视频集中器和多路复用器(“CMV”)单元提供开关和视频操纵，以利于各种视频功能在主驾驶舱显示器上的显示。输入可包括滑行辅助视频、驾驶舱门监督、烟检测视频(在货物和航空电子设备分隔舱(avionics bay)中)、座舱视频和机场导航图形。
在已知的商业应用中，机组人员广泛使用外部摄像机来监视起飞之前的过程，并当航空器在地面上时引导该航空器。然而，一旦航空器在空中(airborne)，则商用航空器上的机组人员不使用外部视频馈送。因此，期望一种将按照更有效和创新的方式来使用航空器上的外部摄像机的系统和方法。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于商用航空器的视频存储上行链路系统，包括：控制器；功率输入端，被配置为从航空器的电源接收功率；外部摄像机单元，可操作地耦接到控制器，被配置为接收由安装在航空器外部的多个摄像机所获取的图像数据；开关接口，被配置为从安装在航空器的起落架(landing gear)上的起落架负重(weight-on-wheels)接近电门(squatswitch)接收空中状态信号；第一存储分区，当航空器在地面上时，存储通过外部输入端接收的图像数据；第二存储分区，当航空器在空中时，存储通过外部输入端接收的图像数据；通信单元，可操作地耦接到控制器，被配置为接收控制信号，并传送在第一存储分区和第二存储分区中存储的图像数据；以及数据检索接口，可操作地耦接到控制器，被配置为提供经由物理连接器对在第一存储分区和第二存储分区中存储的数据的存取。
根据本发明的另一实施例，一种用于使用商用航空器进行军事航空监督的方法，包括如下步骤：提供安装在航空器的外部的多个摄像机，从所述多个摄像机的每一个接收图像数据，并且确定航空器是否在空中。如果航空器不在空中，则将所接收的图像数据存储在第一存储分区中用于商业使用。在替换例中，如果航空器在空中，则将所接收的图像数据存储在第二存储分区中用于军事使用。
要理解的是，前面的一般描述和接下来的详细描述二者都是仅仅是示范性和说明性的，而不是对要求保护的本发明的限制。
附图说明
根据接下来的描述、所附权利要求、和在附图中示出的附随示范实施例，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变明显，附图简单描述如下：
图1是根据本发明一个实施例的具有视频存储上行链路系统和外部摄像机的航空器的顶视图。
图2是根据本发明一个实施例的具有视频存储上行链路系统和外部摄像机的航空器的侧视图。
图3是根据本发明一个实施例的视频存储上行链路系统的框图。
图4是图示了根据本发明一个实施例的视频存储上行链路系统的操作的流程图。
图5是根据本发明一个实施例的详细输入流程图。
图6是根据本发明一个实施例的详细输出流程图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明的实施例。应该理解，接下来的描述意欲描述本发明的示范实施例，而不是要限制本发明。
图1是可在其外部安装有外部摄像机100(未示出)的航空器1的顶视图。根据本发明的一个实施例，航空器1可在任何地方具有一到七个外部摄像机100。例如，参考图1和图2，外部摄像机100可定位在航空器1的机舱110下面。另一个外部摄像机100可安装在航空器1的垂直尾翼120上。另一外部摄像机100可安装在航空器1的机翼130上。优选地，外部摄像机100是由重量轻的材料制成的，并被设计为在空中动力学上依从(compliment)航空器1以减少阻力。
外部摄像机100被配置为提供视野范围。例如，安装在机舱110下的摄像机100可被配置为提供在航空器1下面的360°视野。作为选择，安装在机舱110下面的外部摄像机100可被配置为提供直接在航空器1下面的单一视野。此外，安装在垂直尾翼120上的外部摄像机100可提供从一个机翼尖端到相对的机翼尖端的航空器1的广角视野。根据本发明的一个实施例，外部摄像机100可配备有各种镜头来提供广角和远距照相视野。此外，外部摄像机100可拥有允许图像的放大的缩放能力。外部摄像机100还可拥有许多特征，包括聚焦控制、停帧(freeze frame)能力和在低光度中操作的能力。根据本发明的另一实施例，外部摄像机100是AirBusTM A380TM ETAC系统所使用的摄像机。
根据本发明的一个实施例，多个外部摄像机100可操作地耦接到视频存储上行链路系统(“VSUS”)2。主要地，VSUS 2被配置为接受并存储从外部摄像机100馈送的视频。外部摄像机100可经由线缆、光纤线路、或其它已知的商业手段而连接到VSUS 2。图3是VSUS 2的框图。如图3所示，VSUS 2包括外部输入端10、第一存储分区(partition)20、第二存储分区30和开关接口40。此外，VSUS 2包括通信单元50、数据检索接口60和功率输入端70。所有上面的组件都可以可操作地耦接到控制器80。控制器80被配置为操作上述组件，并运行用于收集和处理航空器操作信息的软件。
可建立VSUS 2，使得可以在发生意外事故的情况下恢复所存储的视频信息。VSUS 2存储分区可收容在坠机幸存箱(crash survivable casing)中，并根据用于诸如FAA TSO-C124a之类的数据记录器的政府规定进行测试。此外，坠机幸存箱可附属到水下定位器信标(ULB)上，以便在水上发生意外事故时帮助定位VSUS。
在替换例中，VSUS 2可被装入具有一个或多个扩展槽隙(growth slot)的箱子中，并可以定位在航空器中的任何地方。根据本发明的一个实施例，扩展槽隙可组装有视频重放通道和附加视频、音频、高速数据总线以及数据记录接口。
如图3所示，外部输入端10被配置为经由线缆、同轴线缆、光纤线路、或其它商业手段来接受从多个外部摄像机100馈送的视频。通常，外部输入端10是可接受数字和模拟视频馈送二者的接口。在本发明的一个实施例中，使用商业可用的视频集中器和多路复用器(“CMV”)接口来实现外部输入端10。CMV单元提供开关和视频操纵，以便在航空器1的驾驶舱显示器上显示各种视频功能。根据本发明的另一实施例，外部输入端10可经由数字接口或经由RS-170NTSC/S视频输入通道来与外部摄像机100对接。
如图3所示，VSUS 2包括第一存储分区20和第二存储分区30。当航空器1位于地面上时，第一存储分区20存储由外部摄像机100捕获的图像。例如，外部摄像机100在起飞之前或着陆之后的滑行过程期间捕获的所有视频数据被存储在第一存储分区20中。在替换例中，当航空器1在空中时，第二存储分区30存储由外部摄像机100捕获的图像数据。由于各种类型的外部摄像机100和宽范围的安装选项，所以当航空器1在空中时可捕获并存储各种航空视频图像。例如，第二存储分区30可存储地面或者在航空器1周围的航空区的航空图像。
根据本发明的一个实施例，第一存储分区20和第二存储分区30可被配置为将视频图像数据存储在集成电路存储芯片和非易失性固态闪存中。此外，固态技术是优选的，因为它需要使用比其它技术更少的“移动部分”。依次，显著地降低了VSUS 2的维护成本。
现在将描述开关接口40。典型地，起落架负重“WOW”接近电门140被安装到航空器1的起落架上。根据本发明的一个实施例，开关接口40从WOW接近电门140获取空中状态信号。例如，当航空器1在地面上时，WOW接近电门140处于断开的电气状态。当WOW接近电门140处于断开的电气状态时，开关接口40接收到指明航空器1在地面上的信号并将其发送到控制器80。依次，外部摄像机100所捕获的视频图像被存储在第一存储分区20中。
当航空器1成为在空中、并且不再将重量施加到起落架上时，WOW接近电门140被设置为闭合或“挤压(ground)”状态。当WOW接近电门140处于闭合的电气状态时，开关接口40接收指明航空器1离开地面的信号并将其发送到控制器80。随后，外部摄像机100所捕获的视频图像被存储在第二存储分区30中。根据本发明的另一实施例，开关接口40被配置为从在航空器1上的另一航空电子系统接收空中状态信号。
总之，使用开关接口40，控制器80可自动地指明存储分区20、30中的哪一个将用于存储外部视频数据。这个安排允许对地面和航空连续镜头(footage)二者的有效存取。
如图3所示，VSUS 2还包括通信单元50。通信单元50能够传送和接收数据信号。例如，通信单元50能够向接收机(未示出)传送存储在第一存储分区20或第二存储分区30中的视频图像。根据本发明的一个实施例，通信单元50是卫星通信系统。接收机可以是地面通信接收机、空中告警和控制系统(“AWACS”)航空器上的接收机、或者通信卫星上的接收机。此外，通信单元50可用于接收外部控制信号。例如，空运控制塔可访问通信单元50，以启动在存储分区20或30上存储的视频图像的下载。
如图3所示，VSUS 2还包括数据检索接口60。数据检索接口60促使经由物理连接器下载在第一存储分区20或第二存储分区30中存储的视频信息。各种类型的商业可用网络装置可用于连接到数据检索接口60。例如，以太网连接可用于连接到数据检索接口60。然后，可以使用以太网连接而将在第一存储分区20和第二存储分区30的每一个中捕获的视频数据下载到诸如个人计算机或小型手持装置之类的另一装置中。根据本发明的另一实施例，通过仅当WOW接近电门140处于断开的电气状态时才使能数据检索接口60，而仅在航空器1处于地面上时才存取数据检索接口。这个措施保护所存储的视频图像在飞行期间免受物理损害。
图3还示出了功率输入端70包括在VSUS 2中。功率输入端70被配置为从航空器电源(未示出)接收功率。根据本发明的一个实施例，功率输入端70被配置为用于28V DC。在本发明的另一实施例中，VSUS 2被配置为使用独立或后备电源。该独立电源使VSUS 2能够在功率损耗发生时继续数据收集。
如图3所示，上面描述的每个组件可操作地耦接到控制器80。控制器80还被配置为发送和接收控制信号到VSUS 2的每个组件。控制器80可包括例如中央处理单元(“CPU”)、随机存取存储器(“RAM”)和只读存储器(“ROM”)。控制器80被配置为执行用于收集和处理航空器操作信息的软件。这样的信息可包括但不限于时间戳数据和地理定位数据。这个数据可补充VSUS 2所捕获并存储的视频图像，以便提供航空器1的位置和环境的详细说明。此外，控制器80可被配置为当海拔在诸如10000英尺之类的特定海拔之上时停止所有数据存储，或者被配置为通过需要密码来防止经由通信单元50进行的数据检索，或者被配置为通过需要已知输入来防止经由物理连接器进行的数据检索。
现在将参考图4简要地描述VSUS 2的操作。在步骤410中，控制器80确定航空器1是否在空中。根据本发明的一个实施例，当航空器1在空中时，WOW接近电门140处于闭合的电气状态。在这个状态下，控制器80经由开关接口40接收指明航空器1在空中的信号。因此，通过外部输入端10接收的所有视频连续镜头被存储在专用的“空中”存储分区中(步骤420)。根据本发明的一个实施例，当航空器1在空中时，第二存储分区30存储由外部摄像机100获取的所有视频数据。
在替换例中，当航空器1在地面上时，WOW接近电门140处于断开的电气状态。在这个状态下，控制器80经由开关接口40接收指明航空器1不在空中的信号。因此，通过外部输入端10接收的所有视频连续镜头被存储在专用“地面”存储分区中(步骤430)，由此也将视频数据提供到驾驶舱以便由飞行员观看。根据本发明的一个实施例，当航空器1在地面上时，第一存储分区20存储由外部摄像机100获取的所有视频数据。
图5是根据本发明一个实施例的输入流程图。如在步骤410中所示的，如果航空器1在空中，则由外部摄像机100捕获的控制器视频连续镜头不再被存储在专用“地面”存储分区中(步骤421)。然后，控制器80创建用于索引空中视频连续镜头的标题(步骤422)。然后，将外部摄像机100所捕获的视频连续镜头存储在“专用”空中存储分区30中(步骤423)。控制器80然后检查并确定是否满足特定的条件使得视频连续镜头可继续存储在专用空中存储分区30中(步骤424)。如果满足步骤424的条件，则如步骤422所示更新标题。如果不满足步骤424的条件，则控制器80执行步骤410。如果控制器80确定航空器1不在空中，则控制器80停止在专用空中存储分区30中存储视频连续镜头(步骤425)。
如在图5中和步骤431中示出的，控制器80确定航空器1处于飞行后模式(刚着陆)还是处于飞行前模式(为起飞作准备)中。如果航空器1处于飞行后模式中，则创建用于索引飞行后地面视频连续镜头的标题(步骤432)。然后，将外部摄像机100所捕获的视频连续镜头存储在专用地面存储分区20中(步骤433)。然后，控制器80检查并确定是否满足特定的条件，使得视频连续镜头可继续存储在专用地面存储分区20中(步骤434)。如果满足这个条件，则更新标题(步骤432)。如果不满足，则控制器80执行步骤410。在替换例中，如果航空器1处于飞行前模式，则创建用于索引飞行前地面视频数据的标题(步骤435)。接下来，将外部摄像机100捕获的视频连续镜头存储在专用地面存储分区20中(步骤436)。控制器80然后检查并确定是否满足特定条件，使得视频连续镜头可继续存储在专用地面存储分区20中(步骤437)。如果满足这个条件，则更新标题(步骤436)。如果不满足，则控制器执行步骤410。
图6是图示了可如何经由通信单元50或数据检索接口60来访问存储分区20、30的流程图。在步骤605和606中，如果控制器确定可经由通信单元50传送在专用空中存储分区30中存储的视频连续镜头，则通信单元50将所存储的视频连续镜头通过上行链路传送到接收机。控制器连续监视上行链路传送是否完成(步骤607)。控制器80还确定视频连续镜头当前是否被存储在专用空中存储分区30中(步骤608)。如果视频连续镜头当前被存储在专用空中存储分区30中，则控制器80还通过通信单元50实时地上传视频连续镜头(步骤609)。
在步骤610和611中，如果控制器确定可经由通信单元50来传送在专用地面存储分区20中存储的视频连续镜头，则通信单元50将所存储的视频连续镜头通过上行链路传送到接收机。控制器连续监视上行链路传送是否完成(步骤612)。
在步骤613和614中，如果控制器确定可经由数据检索接口60传送在专用空中存储分区30中存储的视频连续镜头，则数据检索接口60将所存储的视频连续镜头下载到被配置为连接到数据检索接口60的装置。控制器连续监视下载是否完成(步骤615)。
在步骤616和617中，如果控制器确定可经由数据检索接口60传送在专用地面存储分区20中存储的视频连续镜头，则数据检索接口60将所存储的视频连续镜头下载到被配置为连接到数据检索接口60的装置。控制器继续监视下载是否完成(步骤618)。控制器80还确定视频连续镜头当前是否被存储在专用地面存储分区20中(步骤619)。如果视频连续镜头当前被存储在专用地面存储分区20中，则控制器80还通过数据检索接口60实时地提供视频连续镜头(步骤620)。
根据本发明的特定方面，实现了几个优点。本发明的一个优点在于其提供了在地面操作期间记录的视频图像的安全收集和存储。VSUS 2提供了航空器地面处置过程的记录，并提供了在地面滑行过程期间异物碎片破坏的实际视频。取决于航空器摄像机100的配置以及它们的安置，VSUS 2能够捕获在滑行过程期间的视频，同时向飞行员提供防护辊(ground roll)帮助、捕获加燃料和货物装载过程的视频、以及捕获防护辊“异物破坏”。此外，VSUS提供了使用所存储的视频连续镜头来进行维护或飞行员培训的能力，并可组装有视频重放通道，用于航空器上的飞行前和飞行后活动回顾。此外，VSUS 2与商业已知产品的兼容性允许它与商业航空电子系统无缝地集成。
本发明的另一优点在于其提供了对所存储的航空视频图像的存取。VSUS 2可提供到维护中心或空运接收机的上行链路。当VSUS 2组装有视频重放通道时，商用航空器操作员可基于航空器摄像机100的配置而在空中时利用VSUS 2，以便观看航空器的耐飞性并检测条件，诸如爆胎、起落架位置、异物破坏、控制表面的可操作性、引擎操作、机翼前缘条件、和尾翼区域状态。此外，这个VSUS可提供以下的方法：为了确定航空器的条件以便继续安全飞行和着陆的目的，而视察在诸如引擎点火、鸟袭击或闪电袭击的事件之后的接下来起飞。此外，在空中航空器1上的外部摄像机100所记录的图像对于意外事故调查、情报或者军事机构可能是有益的。航空连续镜头可经由通信单元50存取，或者可经由数据检索接口60来存取。这样，军事或情报实体可存取VSUS 2以实时地获得视频监督信息，或者当航空器1在地面上时物理存取数据。例如，VSUS 2可用于获得国内监督任务的航空视频图像。类似地，军队可存取由在位于居民区中的位置目标之上飞行的商用航空器1所拍摄的视频图像。这样，本发明经由商用航空器1而提供军事和情报机构对航空视频监督的存取。
已经为了图示和描述的目的而呈现了本发明的优选实施例的前述描述。它不意欲是穷举的或将本发明限于所公开的精确形式，并且考虑上面的教义，可能存在修改和变化，或者可从本发明的实践中获取所述修改和变化。具体地，VSUS 2不限于仅在商业或军事应用中使用。选择并描述所述实施例，以便说明本发明的原理，并且作为实践应用以使得本领域的技术人员能够在各种实施例中使用本发明，并且有各种修改适于所构思的具体使用。意欲由所附权利要求及其等效来限定本发明的范围。

Claims (14)

1.一种视频存储上行链路系统，包括：
控制器；
外部摄像机输入端，可操作地耦接到该控制器，被配置为接收图像数据；
第一存储分区，用于存储通过外部摄像机输入端接收的图像数据；
第二存储分区，用于存储通过外部摄像机输入端接收的图像数据；
开关接口，被配置为从被安装在航空器的起落架上的起落架负重接近电门接收空中状态信号，并将所述空中状态信号传送到控制器；
通信单元，可操作地耦接到该控制器；
功率输入端，被配置为从航空器电源接收功率；以及
数据检索接口，可操作地耦接到该控制器，被配置为提供对存储在所述第一存储分区和第二存储分区中的数据的存取。
2.根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述通信单元被配置为将所存储的图像数据传送到接收机并从发射机接收信号。
3.根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述功率输入端被配置为在28V DC处接收功率。
4.根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述数据检索接口被配置为接受以太网连接。
5.根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述外部输入端从安装在航空器的外部的多个摄像机接收图像数据。
6.根据权利要求5的视频存储上行链路系统，其中，当航空器在地面上时，所述第一存储分区存储由所述多个外部摄像机的每一个所捕获的图像数据。
7.根据权利要求5的视频存储上行链路系统，其中，当航空器在空中时，所述第二存储分区存储由所述多个外部摄像机的每一个所捕获的图像数据。
8.根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述控制器还包括用于收集并处理航空器操作信息的软件。
9.根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述开关接口可操作地耦接到起落架负重接近电门。
10.根据权利要求1的视频存储上行链路系统，其中所述第一存储分区和第二存储分区包括固态闪存，并被配置为将数字视频数据存储在坠机保护箱内。
11.一种用于利用商用航空器进行军事监督的视频存储上行链路系统，包括：
控制器；
功率输入端，被配置为从航空器的电源接收功率；
多个摄像机，被安装在航空器的外部；
外部摄像机输入端，可操作地耦接到该控制器，被配置为接收由安装在航空器的外部的所述多个摄像机所获取的图像数据；
开关接口，被配置为从安装在航空器的起落架上的起落架负重接近电门接收空中状态信号，并将所述空中状态信号传送到控制器；
第一存储分区，用于存储当航空器在地面上时通过外部摄像机输入端接收的图像数据；
第二存储分区，用于存储当航空器在空中时通过外部摄像机输入端接收的图像数据；
通信单元，可操作地耦接到该控制器，被配置为接收控制信号，并传送在所述第一存储分区或第二存储分区中存储的图像数据；以及
数据检索接口，可操作地耦接到该控制器，被配置为提供经由物理连接器对存储在第一存储分区和第二存储分区中的数据的存取。
12.一种用于使用商用航空器进行航空监督的方法，包括如下步骤：
提供安装在航空器的外部的至少一个摄像机；
从至少一个摄像机接收图像数据；
确定航空器是否在空中；
如果航空器不在空中，则将所接收的图像数据存储在第一存储分区中；
如果航空器在空中，则将所接收的图像数据存储在第二存储分区中；以及
将存储在第二存储分区中的图像数据传送到没有布置在航空器上的接收机。
13.根据权利要求12的用于使用商用航空器进行航空监督的方法，其中存储在第一存储分区中的图像数据是用于商业应用的地面视频数据，而存储在第二存储分区中的图像数据是用于军事应用的空中视频数据。
14.一种用于使用商用航空器进行意外事故调查的方法，包括如下步骤：
提供安装在航空器的外部的至少一个摄像机；
从至少一个摄像机接收图像数据；
确定航空器是否在空中；
如果航空器不在空中，则将所接收的图像数据存储在第一存储分区中；以及
如果航空器在空中，则将所接收的图像数据存储在第二存储分区中；
其中所述第一存储分区和第二存储分区被配置为在坠机中幸存。
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