CN104931921B - 一种超短波定向台校飞数据采集及处理方法 - Google Patents

Abstract

一种超短波定向台校飞数据采集及处理方法，包括如下步骤：(1)数据信息采集前进行视频、音频和差分GPS时统处理；(2)定向台音视频信息和机载差分GPS信息采集；(3)音频信息解析处理，形成时间标识下的数据序列，包括通讯次数和通讯时长。(4)视频信息图像解析、分割、对比、识别处理，形成时间标识下的方位角数据组；(5)将时统处理后视频和GPS解算的数据组，按步骤音频数据序列进行对准筛选特定高度和距离下的方位角误差处理，并将计算的数据与国军标中定向台校准的技术参数要求进行误差对比分析，不合格按误差值进行设备校准调试，再进行校飞验证。本发明采用的处理方法，能提高设备的定向精度，缩短了校飞的次数，并且在数据采集过程中不影响设备的运行状态,为飞行提供坚实的技术保障。

Description

一种超短波定向台校飞数据采集及处理方法

技术领域

本发明涉及一种超短波定向台校飞数据采集及处理的方法，属于数据处理技术领域。

背景技术

超短波定向台是飞行保障的必备设备，服役期间，超短波定向台必须进行定期检飞，验证超短波定向台定向准确度、作用距离和覆盖是否符合服役要求；验证超短波定向台过台、进场着陆和在应急情况下辅助引导飞机进场着陆的能力。

超短波定向台中的主要技术参数为数码显示信息，由于设备程序限定，常用的电平转换数据采集影响设备的正常运行，出现参数偏离或异常报故等现象，增大了系统的误差。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种能够在超短波定向台自主校飞过程中，有效保障飞行安全，修正系统误差，采用音视频数据采集、处理和差分GPS数据进行误差分析的方法；该方法能精确修正设备的技术参数，提高设备的定向精度，缩短校飞的次数，并且在数据采集过程中不影响设备的运行状态,为飞行提供坚实的技术保障。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：

一种超短波定向台校飞数据采集及处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)在数据信息采集前，将超短波定向台上的视频、音频设备与被测飞机的差分GPS系统进行时统处理；所述的定向台包括定向机和超短波电台；

(2)通过定向台上的视频、音频设备采集定向台控制面板的数据信息和飞行过程中的定向台与飞机之间的音频信息；通过机载差分GPS系统采集待测飞机的位置、时钟信息；

(3)将定向台上的视频设备采集的视频信息进行图像解析、分割、对比、识别处理，形成时间标识下的方位角数据组；

(4)将定向台上的音频设备采集的音频信息进行解析处理，形成时间标识下的数据序列，包括通讯次数和通讯时长；

(5)解调差分GPS信息，经数据处理和站心坐标转换，形成时间标识下的飞机方位角、距离和高度数据组；

(6)将步骤(3)和步骤(5)获得的数据组再次进行时统处理，再按步骤(4)的数据序列进行对准，筛选一定高度和距离下的方位角信息，再与国军标中定向台校准的技术参数要求进行误差对比分析，得出定向台的校飞结果，合格的定向台正常使用，不合格的定向台按误差值进行校准，再进行校飞验证。

所述的步骤(1)中，针对超短波定向台上的视频、音频设备与被测飞机的差分GPS，采用GPS授时统一时钟，减小数据处理的时间误差。

步骤(3)中，对采集定向台显示的音视频信息进行音频与视频信息的同步分离，针对视频信息采用图像解析、分割、对比识别处理方法，形成时间标识下的方位角数据组。

步骤(6)所述的误差对比分析过程如下：假定测量16个方位，差分GPS系统解析后方位信息为：H1，H2…H16，定向台实际读数为：K1，K2……K16，将定向台实际读数与差分GPS系统解析后方位读数分别做差：A1＝H1－K1,A2＝H2－K2,……,A16＝H16－K16；

系统误差公式：A_系＝(A1+A2+…+A16)/16；

最大误差＝An-A_系，其中An为：A1、A2…An定向机16个方位的误差度数；

均方根误差：

A_均方误差＝SQRT((A1-A_系)²+(A2-A_系)²+…+(An-A_系)²)/16)

最后将A_系、A_均方误差的值与国军标中超短波定向台校准的技术参数要求进行误差对比分析,其进场向台、背台、过台、和特定距离特定高度下的圆周飞行测试的方位角度误差值满足设备使用要求，即为合格，设备正常使用，不合格按误差值进行设备校准调试，再进行校飞验证。

本发明的有益效果：本发明采用上述方案，通过对超短波定向台自主校飞过程中，采用音视频数据采集、处理和误差分析的方法，精确修正了设备的技术参数，提高了设备的定向精度。该方法缩短了校飞的周期，并且在数据采集过程中不影响设备的运行状态。通过2次-3次飞行校验，即可完成对系统进行调整及再次校验，节省了人力和财力，为飞行提供坚实的技术保障。

附图说明

图1是本发明数据处理流程图。

图2a是信号同步处理示意图。

图2b是信号时统处理示意图。

图3a是原始音频信号示意图。

图3b是连续信号时段时长示意图。

图4是图像分割识别示意图。

具体实施方式

本发明方法实现的理论依据及工作原理：

(一)方法

将GPS时统后的计时设备改装固定到超短波定向台面板上，摄像机固定在支架上，调整好画面，使定向台数码显示窗上的航向/方位信息、计时设备和振子信息清晰的显示在摄像机的屏幕上。

飞机按预定航线飞行，由差分GPS系统全程记录飞机的飞行轨迹信息，同时采集、记录超短波定向台输出数据(由摄像机、记录仪设备完成)；对两组数据进行时统处理后，以记录仪记录话台通信的数据，经计算、处理获得各自数据中的方位信息；将两组数据中的同名参数进行比较，获得方位误差。

(二)工作原理

1、数据采集前的时统处理

1)GPS数据时间基准为GPS时间，可换算为北京天文时；

2)遥测数据接收站具有GPS授时功能，接收GPS时间，换算为北京天文时后，直接给遥测数据打时间标签。

3)记录仪、计时设备、摄像机时统处理如图1所示：是记录仪加装GPS直接进行各单元的授时，该时间为UTC时间，直接给记录仪等设备打时间标签。

2、定向台自检测及校准

按使用技术说明书和定向机工艺规程工序对超短波定向机进行校准和自检，自检结果在监测面板数码管显示，并对故障清单进行操作，检查故障清单显示正确性。检查16个天线阵子是否处于正常工作状态。检查调整度盘处于0゜。接通设备上的“校准”按钮，数字显示器“自检”。数码管从0゜、5゜、10゜……步进到360゜，记录原始角度数据。

3、数据处理方法

采集校飞后的音视频数据的处理方法如图1所示，应用MATLAB数据处理软件进行时间轴上的音视频分离，以音频信息解析处理形成时间标识下的数据序列，包括通讯次数和通讯时长为索引，对分割识别处理后的图像信息进行筛选，得到相应的角度信息；与解调差分GPS信息(经数据处理和站心坐标等转换)形成时间标识下的方位角、距离和高度等数据组进行对比分析，得出飞行时段各种高度、距离下的角度误差、平均误差、均方根值等数据信息。

(1)数据信息采集前进行视频、音频和差分GPS时统处理；

超短波定向台校飞数据信息的采集，采用GPS授时统一音视频采集设备、超短波定向台显示的时钟，减小数据处理的时间误差。

(2)定向台音视频信息和机载差分GPS信息采集；

应用摄像系统采集定向台面板显示的信息和飞行过程中的音频信息，应用差分GPS采集机载位置信息。

(3)音频信息解析处理，形成时间标识下的数据序列，包括通讯次数和通讯时长，如图3所示。

(4)视频信息图像解析、分割、对比、识别处理，形成时间标识下的方位角数据组；对采集定向台显示的音视频信息进行音频与视频信息的同步分离，针对视频信息采用图像解析、分割、对比、识别等处理方法，形成时间标识下的方位角数据组，图像分割识别如图4所示。例如：

时钟13:59:31：代表从视频中解析、分割、识别记录时间为13时59分31秒的时钟信息；

F298.0：代表识别带有方位信息标识下的298度图像信息；

298.0：经对方位角度图像进一步分割提取识别图像信息。

4、误差分析

将时统处理后视频和GPS解算的数据组，按步骤音频数据序列进行对准筛选特定高度和距离下的方位角误差处理，测量16个方位。

差分GPS系统解析信息为:H1，H2…H16，超短波定向台实际读数为：K1，K2……K16，将定向台实际读数与差分GPS系统解析后方位读数分别做差：A1＝H1－K1,A2＝H2－K2,……,A16＝H16－K16；

系统误差公式：A_系＝(A1+A2+…+A16)/16；

最大误差＝An-A_系，其中An为：A1、A2…An定向机16个方位的误差度数；

均方根误差：

A_均方误差＝SQRT((A1-A_系)²+(A2-A_系)²+…+(An-A_系)²)/16)

再将A_系、A_均方误差的值与国军标中超短波定向台校准的技术参数要求进行误差对比分析,其进场向台、背台、过台、和特定距离特定高度下的圆周飞行测试的方位角度误差值满足设备使用要求，即为合格，设备正常使用，不合格按误差值进行设备校准调试，再进行校飞验证。

(三)基于上述理论依据及工作原理，本发明超短波定向台校飞数据采集及处理方法，包括如下步骤：

(1)在数据信息采集前，将超短波定向台(包括定向机和超短波电台)上的视频、音频设备与被测飞机的差分GPS系统进行时统处理；

(2)通过定向台上的视频、音频设备采集定向台控制面板的数据信息和飞行过程中的定向台与飞机之间的音频信息；通过机载差分GPS系统采集待测飞机的位置、时钟信息；

(3)将定向台上的视频设备采集的视频信息进行图像解析、分割、对比、识别处理，形成时间标识下的方位角数据组；

(4)将定向台上的音频设备采集的音频信息进行解析处理，形成时间标识下的数据序列，包括通讯次数和通讯时长；

(5)解调差分GPS信息，经数据处理和站心坐标转换，形成时间标识下的飞机方位角、距离和高度数据组；

(6)将步骤(3)和步骤(5)获得的数据组再次进行时统处理，再按步骤(4)的数据序列进行对准，筛选一定高度和距离下的方位角信息，再与国军标中定向台校准的技术参数要求进行误差对比分析，(校飞结果判断标准)得出定向台的校飞结果，合格的定向台正常使用，不合格的定向台按误差值进行校准，再进行校飞验证。

Claims (1)

1.一种超短波定向台校飞数据采集及处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)在数据信息采集前，将超短波定向台上的视频、音频设备与被测飞机的差分GPS系统进行时统处理；所述的定向台包括定向机和超短波电台；

(2)通过定向台上的视频、音频设备采集定向台控制面板的数据信息和飞行过程中的定向台与飞机之间的音频信息；通过机载差分GPS系统采集待测飞机的位置、时钟信息；

(3)将定向台上的视频设备采集的视频信息进行图像解析、分割、对比、识别处理，形成时间标识下的方位角数据组；

(4)将定向台上的音频设备采集的音频信息进行解析处理，形成时间标识下的数据序列，包括通讯次数和通讯时长；

(5)解调差分GPS信息，经数据处理和站心坐标转换，形成时间标识下的飞机方位角、距离和高度数据组；

(6)将步骤(3)和步骤(5)获得的数据组再次进行时统处理，再按步骤(4)的数据序列进行对准，筛选一定高度和距离下的方位角信息，再与国军标中定向台校准的技术参数要求进行误差对比分析，得出定向台的校飞结果，合格的定向台正常使用，不合格的定向台按误差值进行校准，再进行校飞验证；

所述的步骤(1)中，针对超短波定向台上的视频、音频设备与被测飞机的差分GPS，采用GPS授时统一时钟，减小数据处理的时间误差；

步骤(3)中，对采集定向台显示的音视频信息进行音频与视频信息的同步分离，针对视频信息采用图像解析、分割、对比识别处理方法，形成时间标识下的方位角数据组；

步骤(6)所述的误差对比分析过程如下：假定测量16个方位，差分GPS系统解析后方位信息为：H1，H2…H16，定向台实际读数为：K1，K2……K16，将定向台实际读数与差分GPS系统解析后方位读数分别做差：A1＝H1－K1,A2＝H2－K2,……,A16＝H16－K16；

系统误差公式：A_系＝(A1+A2+…+A16)/16；

最大误差＝An-A_系，其中An为：A1、A2…An定向机16个方位的误差度数；

均方根误差：

A_均方误差＝SQRT((A1-A_系)²+(A2-A_系)²+…+(An-A_系)²)/16)

最后将A_系、A_均方误差的值与国军标中超短波定向台校准的技术参数要求进行误差对比分析,其进场向台、背台、过台、和特定距离特定高度下的圆周飞行测试的方位角度误差值满足设备使用要求，即为合格，设备正常使用，不合格按误差值进行设备校准调试，再进行校飞验证。