CN106428583A - 空中加油中的受油机末端引导与记录装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置，包括：主机、第一图像采集器、第二图像采集器、综合告警显示设备和地面回放分析设备，所述主机与第一图像采集器、第二图像采集器、综合告警显示设备和地面回放分析设备连接。本发明通过图像采集器采集加油机的浮锚和加油吊舱的图像，经主机处理分析形成显示在显示设备上的加、受油机对接的安全通道，简化了飞行员的操作，引导飞行员顺利完成加油对接过程。本装置记录了对接、加油、解散全部过程，可将记录在存储介质内的视频数据从主机下载到地面设备，可以进行图像重放，供飞行员总结经验教训，提高对接能力和成功率，为受油装置故障或特情提供视频依据。
Description
技术领域
本发明涉及空中加油设备技术领域，尤其涉及一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置。
背景技术
空中加油是现代战斗机提高巡航能力和远距离打击能力的关键技术，其过程包括会合、对接、加油与解散四个阶段，其中会合阶段主要面临远程导航问题，加油阶段主要面临两架飞机保持速度和突风影响问题，解散阶段主要面临特情处理问题。在各个过程中，难度及危险度最高的当属对接阶段。在现有技术中，对接方法是飞行员根据自己的感觉掌握距离由远及近，速度差由大到小进行对接。飞行员主要靠用平显的参考符号去压住加油吊舱的某个部位，并且根据空速的不同，压住部位不同，其对接过程以及完成情况的判断完全靠飞行员的个人感觉。同时，由于侧风的影响，会导致平显参考符号压住的点随之左右移动，使得对接过程难度极大。
由于在对接的过程中没有技术保障手段，在高速飞行过程中进行对接主要靠飞行员目视观察，不确定因素很多，导致对接成功率较低，无法满足空中加油的需要。
发明内容
本发明公开了一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置，用以解决空中加油过程耗时长、对接难度大、成功率不高的问题。
一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置，包括：主机、第一图像采集器、第二图像采集器、综合告警显示设备和地面回放分析设备；
所述主机对采集的图像进行智能分析计算，形成安全通道数据，并将报警及提示数据输出至综合告警显示设备或机上机载显示设备，所述主机还具有图像存储及转储功能；
所述第一图像采集器为近距图像采集设备，用于采集加油机浮锚的图像，记录受油机的受油头与浮锚对接、加油、解散全过程，所述第一图像采集器采集的图像上传至所述主机；
所述第二图像采集器为远距全景图像采集设备，采用超广角或180°全景摄像机，用于采集加油机加油吊舱和机翼的全景，记录受油机和加油机的相互位置关系，所述第二图像采集器采集的图像上传至所述主机；
所述综合告警显示设备采用声音告警和图形状态指示方式，为飞行员提供对接过程中超出安全通道的声音告警提示信息和视觉提醒信息；
所述地面回放分析设备将主机内的视频信息下载并进行分析，通过分析对接、加油、解散全部过程，为飞行员提供训练参考，提高对接能力和成功率；
所述主机与所述第一图像采集器、第二图像采集器、综合告警显示设备和地面回放分析设备连接。
在基于上述空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例中，所述主机包括主处理器、电源接口、音频接口、图形接口、数据接口和下载接口；
所述主处理器是所述主机的数据处理中心；
所述电源接口连接外部供电电源，所述主机具有电源适配功能；
所述音频接口和图形接口与所述综合告警显示设备连接，用于将报警提示音和图形信息传输至综合告警显示设备；
所述数据接口用于飞机的其他电子设备交联，其中告警提示音与机载音频设备交联，图形显示信息与平显设备交联。
所述下载接口用于将所述主机存储的视频信息下载至地面回放分析设备或机载存储设备。
在基于上述空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例中，所述第一图像采集器安装于受油机的受油管支架处，用于采集加油机浮锚的图像，记录受油机受油头与加油机浮锚对接、加油、解散的过程。
在基于上述空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例中，所述第二图像采集器安装于第一图像采集器的下方或并列安装，用于采集加油机加油吊舱和机翼的全景，主要记录受油机和加油机的相互位置关系，为飞行员准确掌握和理解加油过程的各种现象提供依据。
在基于上述空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例中，所述第一图像采集器、第二图像采集器为覆盖红外与可见光谱的摄像机。
在基于上述空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例中，所述综合告警显示设备包括声音告警装置和综合告警显示器，所述声音告警装置对空中加油过程中超出安全通道进行声音告警，提醒飞行员进行处置，所述综合告警显示器包括距离数码显示管和方位显示屏，所述距离数码显示管用于显示当受油机受油头与加油机浮锚在设定的距离阈值之间时的距离，当受油机受油头与加油机浮锚距离小于距离阈值下限时显示受油机与加油机的相对速度，所述方位显示屏用于显示受油机受油头与加油机浮锚的相对方位位置。
在基于上述空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例中，所述距离阈值为小于20米的一个区间值，其区间下限值根据加油机型设定。
在基于上述空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例中，所述方位显示屏设置上、下、左、右、左上、左下、右上、右下8个预置方位，设置第一方位点指示灯表示受油头处于浮锚以内的范围和方位，设置第二方位点指示灯表示受油头处于浮锚范围外的偏离方位，所述第一方位点指示灯和第二方位点指示灯在所述8个预置方位显示，所述距离数码显示管实时显示受油头与浮锚的距离或相对速度。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
本发明的空中加油中的受油机末端引导与记录装置通过图像采集器采集加油机的浮锚和加油吊舱的图像，经主机处理分析形成加、受油对接的安全通道，简化了飞行员的操作，引导飞行员顺利完成加油对接过程。本装置具有存储功能，可以进行图像重放，记录了对接、加油、解散全部过程，供飞行员总结经验教训，提高对接能力和成功率。本装置可将记录在存储介质内的视频数据从主机下载到地面设备，通过地面设备回放视频图像，分析加油过程，进行技术培训，为受油装置故障或特情提供视频依据。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍。
图1是本发明的一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置的一个实施例的结构示意图。
图2是本发明的一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例的结构示意图。
图3是本发明的一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置的又一个实施例的结构示意图。
图中：1主机、2第一图像采集器、3第二图像采集器、4综合告警显示设备、5地面回放分析设备；
101主处理器、102电源接口、103音频接口、104图形接口、105总线接口、106下载接口；
201距离数码显示管、202方位显示屏、203第一方位点指示灯、204第二方位点指示灯。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明的一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置的一个实施例的结构示意图，如图1所示，所述空中加油中的受油机末端引导与记录装置包括：主机1、第一图像采集器2、第二图像采集器3、综合告警显示设备4和地面回放分析设备5；
所述主机1对采集的图像进行智能分析计算，计算出安全通道数据，并将报警及提示数据输出至综合告警显示设备4，所述主机1还具有图像存储及转储功能；
所述第一图像采集器2为近距图像采集设备，用于采集加油机浮锚的图像，记录加油机受油头与浮锚对接、加油、解散全过程，所述第一图像采集器2采集的图像上传至所述主机1；
所述第二图像采集器3为全景图像采集设备，用于采集加油机加油吊舱和机翼的全景，记录受油机和加油机的相互位置关系，所述第二图像采集器3采集的图像上传至所述主机1；
所述综合告警显示设备4采用声音告警和状态指示方式，为飞行员提供对接过程中超出安全通道的声音告警提示信息和视觉提醒信息；
所述地面回放分析设备5将主机内的视频信息下载并进行分析，通过分析对接、加油、解散全部过程，为飞行员提供训练参考，提高对接能力和成功率；
所述主机1与所述第一图像采集器2、第二图像采集器3、综合告警显示设备4和地面回放分析设备5连接。
图2是本发明的一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置的另一个实施例的结构示意图，如图2所示，所述主机包括主处理器101、电源接口102、音频接口103、图形接口104、总线接口105和下载接口106；
所述主处理器101是所述主机1的数据处理中心；主处理器101通过对第一图像采集器2和第二图像采集器3采集的图像进行智能分析计算，计算出安全通道的相关数据。所述安全通道是空中加油过程中根据受油机和加油机的相互位置关系和速度差，综合计算形成的、用于引导飞行员操作的图示信息，类比于着陆时的下滑通道，形象的简称为安全通道。空中加油的安全通道的建立是引导与记录装置面临的主要技术难点，一方面是两架飞机处于高速动态且浮锚受随机因素影响大，导致光学图像识别的难度增大；另一方面是光学中心和受油头不在同一个轴线，当接近浮锚时，几何修正困难，需要大量的地面仿真、模拟和试验。安全通道模型建立的依据是通过已知的光学参数和空中加油部件的结构参数，通过实时、快速的大数据图像图形识别方式，计算出受油头与浮锚的相对距离、相对偏移位置和相对速度，形成安全通道，当受油头处于安全通道内时，显示相对位置的第一方位点指示灯203点亮；当受油头越出安全通道时，相对位置的第二方位点指示灯204点亮闪烁且发出报警音频，安全通道建立情况可通过数据接口将相关信息传输至机载相关设备。
所述电源接口102连接外部供电电源，所述主机1具有电源适配功能；
所述音频接口103和图形接口104与所述综合告警显示设备4连接，用于将报警提示音和视频图像传输至综合告警显示设备4；
所述数据接口105和下载接口106用于将所述主机存储的视频信息下载至地面回放分析设备5或其他存储载体。
所述第一图像采集器2安装于受油机的受油管支架处，用于采集加油机浮锚的图像，记录受油机受油头与加油机浮锚对接、加油、解散的过程。在现有技术中，摄像机安装在飞行员座舱位置，拍摄的录像由于存在视差和座舱玻璃折射，拍摄的效果不好，且无法与加油过程时间同步，不方便事后分析，采用与加油状态开关时间同步的、对准锥套的第一图像采集器2，能够准确的记录加油过程中，飞行员对准锥套的操作过程实时录像，可以为事后回放分析提供详实的依据。
所述第二图像采集器3安装于第一图像采集器下方或并列安装，用于采集加油机加油吊舱和机翼的全景，主要记录受油机和加油机的相互位置关系，为飞行员准确掌握和理解加油过程的各种现象提供依据。第二图像采集器3扩展了视频记录范围，使视频记录的数据更加丰富、详实。
所述第一图像采集器2、第二图像采集器3为覆盖红外与可见光谱的摄像机，能够满足夜间条件下的空中加油需要。
图3是本发明的一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置的又一个实施例的结构示意图，如图3所示，所述综合告警显示设备4包括声音告警装置和综合告警显示器，所述声音告警装置对空中加油过程中超出安全通道进行声音告警，提醒飞行员进行处置，所述综合告警显示器包括距离数码显示管201和方位显示屏202，所述距离数码显示管201用于显示当受油机受油头与加油机浮锚在设定的距离阈值之间时的距离，当受油机受油头与加油机浮锚距离小于距离阈值下限时显示受油机与加油机的相对速度，所述方位202用于显示受油机受油头与加油机浮锚的相对方位位置。
上述实施例所述距离阈值为小于20米的一个区间值，其区间下限值根据加油机型设定。
所述方位显示屏202设置上、下、左、右、左上、左下、右上、右下8个预置方位，设置第一方位点指示灯203表示受油头处于浮锚以外的范围和偏离方位，设置第二方位点指示灯204表示受油头处于浮锚范围内及其方位，所述第一方位点指示灯203和第二方位点指示灯204在所述8个预置方位显示，所述距离数码显示管201实时显示受油头与浮锚的距离或相对速度。第一方位点指示灯203在预置方位的位置显示，表示受油头处于浮锚以外，需要进行较大幅度的调整，而受油头偏离浮锚的方位即为第一方位点指示灯203显示的方位，第二方位点指示灯204在预置方位的位置显示，表示受油头处于浮锚以内，保持状态即可实现空中对接，而受油头偏离浮锚的方位即为第二方位点指示灯204显示的方位。
在本实施例中，所述第一方位点指示灯203的颜色为绿色，所述第二方位点指示灯204的颜色为红色。
本发明的空中加油中的受油机末端引导与记录装置使用直流27伏电源，内置128G存储单元，功率不大于100瓦，数据接口具备422和1553航空总线标准。
以上对本发明所提供的一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种空中加油中的受油机末端引导与记录装置，其特征在于，包括：
主机、第一图像采集器、第二图像采集器、综合告警显示设备和地面回放分析设备；
所述主机对采集的图像进行智能分析计算，计算出安全通道数据，并将报警及提示数据输出至综合告警显示设备或机上机载显示设备，所述主机还具有图像存储及转储功能；
所述第一图像采集器为近距图像采集设备，用于采集加油机浮锚的图像，记录受油机的受油头与浮锚对接、加油、解散全过程，所述第一图像采集器采集的图像上传至所述主机；
所述第二图像采集器为远距图像采集设备，采用超广角或180°全景摄像机，用于采集加油机加油吊舱和机翼的全景，记录受油机和加油机的相互位置关系，所述第二图像采集器采集的图像上传至所述主机；
所述综合告警显示设备采用声音告警和状态指示方式，为飞行员提供对接过程中超出安全通道的声音告警提示信息和视觉提醒信息；
所述地面回放分析设备将主机内的视频信息下载并进行分析，通过分析对接、加油、解散全部过程，为飞行员提供训练参考，提高对接能力和成功率；
所述主机与所述第一图像采集器、第二图像采集器、综合告警显示设备和地面回放分析设备连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主机包括主处理器、电源接口、音频接口、图形接口、数据接口和下载接口；
所述主处理器是所述主机的数据处理中心；
所述电源接口连接外部供电电源，所述主机具有电源适配功能；
所述音频接口和图形接口与所述综合告警显示设备连接，用于将报警提示音和图形信息传输至综合告警显示设备；
所述数据接口和下载接口用于将所述主机存储的视频信息下载至地面回放分析设备或机载存储设备。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一图像采集器安装于受油机的受油管支架处，用于采集加油机浮锚的图像，记录受油机受油头与加油机浮锚对接、加油、解散的过程。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二图像采集器安装于第一图像采集器的下方或并列安装，用于采集加油机加油吊舱和机翼的全景，主要记录受油机和加油机的相互位置关系，为飞行员准确掌握和理解加油过程的各种现象提供依据。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述第一图像采集器、第二图像采集器为覆盖红外与可见光谱的摄像机。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述综合告警显示设备包括声音告警装置和综合告警显示器，所述声音告警装置对空中加油过程中超出安全通道进行声音告警，提醒飞行员进行处置，所述综合告警显示器包括距离数码显示管和方位显示屏，所述距离数码显示管用于显示当受油机受油头与加油机浮锚在设定的距离阈值之间时的距离，当受油机受油头与加油机浮锚距离小于距离阈值下限时显示受油机与加油机的相对速度，所述方位显示屏用于显示受油机受油头与加油机浮锚的相对方位位置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述距离阈值为小于20米的一个区间值，其区间下限值根据加油机型设定。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述方位显示屏设置上、下、左、右、左上、左下、右上、右下8个预置方位，设置第一方位点指示灯表示受油头处于浮锚以内的范围和方位，设置第二方位点指示灯表示受油头处于浮锚范围外的偏离方位，所述第一方位点指示灯和第二方位点指示灯在所述8个预置方位显示，所述距离数码显示管实时显示受油头与浮锚的距离或相对速度。
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