CN110096068B - 用于飞行器飞行控制调整的光学系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于飞行器飞行控制调整的系统和方法。一种示例系统包括第一组激光测距仪和第二组激光测距仪，第一组激光测距仪用于针对第一组中的每个激光测距仪测量从该激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离，第二组激光测距仪用于针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离。该示例系统还包括处理器，其用于(ⅰ)接收指示由每个测距仪测量的距离的信号以及(ⅱ)生成第一组中的每个测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。

Description

用于飞行器飞行控制调整的光学系统和方法
技术领域
本公开总体涉及飞行器飞行控制调整(rigging)，以及更具体地涉及用于飞行器飞行控制调整的光学系统和方法。
背景技术
飞行器飞行控制调整涉及到附接至飞行器表面，诸如机翼、垂直安定面(stabilizer)和水平安定面的可移动飞行操纵表面的调节和移动。调整过程涉及到飞行器的可移动飞行操纵表面(例如，附接至机翼的副翼、附接至水平安定面的升降舵或附接至垂直安定面的方向舵)与飞行器的固定表面的仔细对准。这种对准为可移动飞行操纵表面提供了已知参考定位，并且然后使用已知参考定位能够精确控制操纵表面的移动。调整过程有助于确保可移动飞行操纵表面按照意图进行操作，使得飞行器有效且安全地执行。用于飞行器飞行控制调整的一种传统方法涉及到调整人员使用附接至操纵表面和固定参考两者的机械夹具。调整人员将这些机械夹具附接至操纵表面和固定参考，并且然后使用机械夹具上精确机械加工的分度将操纵表面和固定参考在视觉上对准。
然而，用于飞行器飞行控制调整的一种传统方法具有许多缺点。举例来说，传统方法依赖于调整人员对机械夹具的观察以及他们对表面适当对准的确定。然而，调整人员对机械夹具的观察以及他们对表面适当对准的确定都是主观的并且经受基于环境条件(例如，光照)的改变。此外，调整人员通常使用机器升降机将这些机械夹具物理地附接到飞行器上，这使得调整人员暴露于潜在的危险下落。更进一步地，调整人员典型地定位于移动操纵表面的附近以允许他们清楚地观察机械夹具。这种近的接近在调整过程期间将调整人员暴露给潜在危险的移动表面。还有进一步地，在调整过程期间，固定表面(例如，机翼)可能经受抖动(例如，振动或其他移动)，并且用于飞行器飞行控制调整的传统方法的精确度可能被固定表面的这种抖动影响。
鉴于前面所述，需要用于飞行器飞行控制调整的改进系统和方法。特别地，需要用于飞行器飞行控制调整的系统和方法，其减少或消除对视觉确定移动操纵表面和固定表面被对准的依赖。还需要用于飞行器飞行控制调整的系统和方法，其防止调整人员被暴露于潜在危险的下落和/或潜在危险的移动表面。还需要用于飞行器飞行控制调整的系统和方法，其减少或消除固定表面的抖动的影响。
发明内容
在一个示例中，描述了用于飞行器飞行控制调整的光学系统。该光学系统包括第一组激光测距仪，其用于针对第一组中的每个激光测距仪测量从该激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离。该光学系统还包括第二组激光测距仪，其用于针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离。该光学系统还包括与第一组和第二组中的每个激光测距仪通信的处理器，其用于(ⅰ)接收指示由每个测距仪测量的距离的信号以及(ⅱ)生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。
在示例中，处理器同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。
在示例中，光学系统还包括安装台，以将第一组和第二组中的每个激光测距仪安装到该安装台。
在示例中，光学系统还包括，针对第一组和第二组中的每个激光测距仪的安装设备，该安装设备被附接至激光测距仪，其中安装设备被配置成定位激光测距仪以将激光波束指向其相应目标位置。
在示例中，安装台包括可调节主体，其允许调节第一组和第二组中的每个激光测距仪之间的距离。
在示例中，操纵表面选自由以下项组成的组：襟翼(flap)、方向舵(rudder)、缝翼(slat)、升降舵(elevator)、反平衡片(anti-balance tab)、平衡片(balance tab)、副翼(aileron)、襟副翼(flaperon)和扰流板(spoileron)。
在示例中，固定表面包括在飞行器的机翼或安定面上的平稳面。
在示例中，飞行器的固定表面上的目标位置和飞行器的操纵表面上的目标位置是基于飞行器的制造规范的预定义目标位置。
在示例中，选择基于飞行器的制造规范的预定义目标位置使得目标位置被布置在一个路径中，当操纵表面被布置在已知参考定位中时，通过该路径画出一条直线。
在示例中，处理器生成第一绘线图的垂直平分线以确定第一绘线图和延伸通过第二绘线图的线之间的距离，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
在示例中，处理器计算第一绘线图的斜率和第二绘线图的斜率，并且确定所计算的斜率是否在彼此的阈值量之内，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
在另一个示例中，描述了用于飞行器飞行控制调整的光学系统。该光学系统包括第一组激光测距仪，其用于针对第一组中的每个激光测距仪测量从该激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离。该光学系统还包括第二组激光测距仪，其用于针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离。该光学系统还包括安装台，以将第一组和第二组中的每个激光测距仪安装到安装台。该光学系统还包括与第一组和第二组中的每个激光测距仪通信的处理器，其用于(ⅰ)同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离，(ⅱ)接收指示由每个测距仪测量的距离的信号以及(ⅲ)生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。
在示例中，安装台包括可调节主体，其允许调节第一组和第二组中的每个激光测距仪之间的距离。
本文描述的(一个或更多个)系统的各种示例可以包括本文描述的(一个或更多个)系统的任何其他示例的任何组件、特征和功能的任何组合。
在另一个示例中，描述了用于对飞行器的飞行控制调整的方法。该方法包括第一组激光测距仪针对第一组中的每个激光测距仪测量从该激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离。该方法还包括第二组激光测距仪针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离。该方法还包括与第一组和第二组中的每个激光测距仪通信的处理器接收指示由第一组和第二组中的每个激光测距仪测量的距离的信号。该方法还包括处理器生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。该方法还包括处理器确定第一绘线图和第二绘线图是否彼此对准。
在示例中，该方法还包括同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。
在示例中，该方法还包括，如果确定第一绘线图和第二绘线图没有彼此对准，则调节操纵表面的定位。
在示例中，该方法包括迭代地执行方法的步骤直到第一绘线图和第二绘线图彼此对准。
在示例中，该方法还包括定位第一组和第二组中的每个激光测距仪以将其激光波束指向其相应目标位置。
在示例中，确定第一绘线图和第二绘线图是否彼此对准包括：(ⅰ)生成第一绘线图的垂直法线；以及(ⅱ)确定第一绘线图和延伸通过第二绘线图的线之间的距离，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
在示例中，确定第一绘线图和第二绘线图是否彼此对准包括：(ⅰ)计算第一绘线图的斜率和第二绘线图的斜率；以及(ⅱ)确定所计算的斜率是否在彼此的阈值量之内，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
本文描述的(一个或更多个)方法的各种示例可以包括本文描述的(一个或更多个)方法的任何其他示例的任何组件、特征和功能的任何组合。
已经讨论的特征、功能和优势可以在各种示例中独立地完成或者可以在另外其他示例中组合，其进一步细节可以参见以下说明和附图。
附图说明
被认为是说明性示例的特点的新颖特征在随附的权利要求中阐述。然而，说明性示例还有使用的优选模式、进一步目的和其说明将在结合随附附图阅读时通过参考本公开的说明性示例的以下详细说明来更好地理解，其中：
图1是根据一个示例实施方式的系统的框图。
图2是根据一个示例实施方式的具有示例操纵表面的示例飞行器的透视图。
图3说明根据一个示例实施方式的飞行器的固定表面上的示例目标位置和飞行器的操纵表面上的示例目标位置。
图4A说明根据一个示例实施方式的包括(ⅰ)示例第一绘线图和示例第二绘线图的图。
图4B说明根据一个示例实施方式的包括(ⅰ)示例第一绘线图和示例第二绘线图的图。
图5A说明根据一个示例实施方式的图1的系统的示例安装台。
图5B说明根据一个示例实施方式的图5A的安装台的顶视图。
图6示出根据一个示例实施方式的飞行器飞行控制调整的示例方法的流程图。
图7示出根据一个示例实施方式与图6中的方法一起使用的示例方法的流程图。
图8示出根据一个示例实施方式与图6中的方法一起使用的另一个示例方法的流程图。
图9示出根据一个示例实施方式与图6中的方法一起使用的另一个示例方法的流程图。
图10示出根据一个示例实施方式与图6中的方法一起使用的另一个示例方法的流程图。
具体实施方式
将在下文中参考所附附图更全面地描述所公开的示例，在附图中示出了一些而并非全部的所公开的示例。实际上，可以描述若干不同的示例并且它们不应被解释为被限制于本文阐述的示例。而是，描述这些示例使得本公开将是彻底的和完整的并且将向本领域的那些技术人员完整地表达本公开的范围。
如上面所提到的，当前用于飞行器飞行控制调整的系统和方法具有一些缺点。根据当前公开的系统和方法有益地提供了用于飞行器飞行控制调整的改进的方法和系统。在一个示例中，所描述的光学系统包括第一组激光测距仪和第二组激光测距仪，该第一组激光测距仪用于针对第一组中的每个激光测距仪测量从该激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离，该第二组激光测距仪用于针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离。该示例系统还包括处理器，其用于(ⅰ)接收指示由每个测距仪测量的距离的信号以及(ⅱ)生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。在示例中，该光学系统同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。所公开的光学系统有益地提供了用于飞行器飞行控制调整的改进的系统，其防止调整人员被暴露于潜在危险的下落和/或潜在危险的移动表面，并且其减少或消除固定表面的抖动的影响。
现在参考图1，根据一个示例实施方式说明了系统100的框图。系统100包括光学系统102和飞行器104。光学系统102包括第一组106激光测距仪、第二组108激光测距仪和处理器110。光学系统102还包括通信接口112、数据存储装置114和显示器116，它们每个都连接到通信总线118。光学系统102还可包括硬件，其能够在光学系统102之内以及在光学系统102和其他设备(未示出)之间实现通信。例如，硬件可以包括发送器、接收器和天线。此外，光学系统102包括安装台119，以将第一组106和第二组108中的每个激光测距仪安装到该安装台。
处理器110经由通信接口112与第一组106和第二组108中的每个激光测距仪通信。通信接口112可以是无线接口和/或一个或更多个有线接口，其允许到一个或更多个网络或到一个或更多个远程设备的短距离通信和长距离通信。这种无线接口可以提供在一个或更多个无线通信协议下的通信，诸如甚高频(VHF)数据链路(VDL)、VDL Mode 2、在VHF无线电和卫星通信(SATCOM)上的飞行器通信寻址与报告系统(ACARS)数字通信、蓝牙(Bluetooth)、WiFi(例如，电气与电子工程师协会(IEEE)802.11协议)、长期演进(LTE)、蜂窝通信、近场通信(NFC)和/或其他无线通信协议。这种有线接口可以包括以太网接口、通用串行总线(USB)接口、电信工业协会(TIA)标准232或类似接口以经由电线、双绞线、同轴电缆、光学链路、光纤链路或其他物理连接与有线网络进行通信。因此，通信接口112可以被配置成从一个或更多个设备接收输入数据，并且还可以被配置成将输出数据发送到其他设备。
通信接口112还可以包括用户输入设备，例如，诸如键盘或鼠标。在一些示例中，通信接口112接收由用户输入的信息，例如，诸如一个输入同时触发第一组106和第二组108中的激光测距仪。
数据存储装置114可以包括存储器或采取存储器的形式，并且可以包括一个或更多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以由处理器110读取或访问。计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学的、磁的、有机的或其他存储器或圆盘存储装置，其可以整个或部分地与处理110一起集成。数据存储装置114被当做非暂时性计算机可读介质。在一些示例中，使用单个物理设备(例如，一个光学的、磁的、有机的或其他存储器或圆盘存储单元)来实施数据存储装置114，而在其他示例中，使用两个或更多个物理设备来实施数据存储装置114。
因此，数据存储装置114是非暂时性计算机可读存储介质，并且在其上存储了可执行指令120。指令120包括计算机可执行代码。当指令120由处理器110执行时，致使处理器110执行本文描述的功能，包括例如生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。在下面描述示例功能的细节。
在示例中，处理器110是(一个或更多个)通用处理器或(一个或更多个)专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。处理器110可以从通信接口112接收输入，并且处理该输入以生成输出，该输出被存储在数据存储装置114中并且被输出到显示器116。处理器110可以被配置成执行可执行指令120(例如，计算机可读程序指令)，该可执行指令120被存储在数据存储装置114中并且可执行以提供本文所述的光学系统102的功能。
第一组106光学测距仪被配置成针对第一组中的每个激光测距仪测量从该激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离。在图1的示例中，第一组106激光测距仪包括激光测距仪122和124。激光测距仪122被配置成测量到飞行器104的固定表面128上的目标位置126的距离，并且激光测距仪124被配置成测量到固定表面128上的目标位置130的距离。
第二组108激光测距仪被配置成针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离。在图1的示例中，第二组108激光测距仪包括激光测距仪132和134。激光测距仪132被配置成测量到飞行器104的操纵表面138上的目标位置136的距离，并且激光测距仪134被配置成测量到操纵表面138上的目标位置140的距离。
操纵表面138可以是飞行器104上的期望针对其进行飞行器飞行控制调整的任何操纵表面。图2说明了飞行器104的各种示例操纵表面。在示例中，操纵表面138是襟翼，诸如内侧襟翼150、外侧襟翼152或前缘襟翼154。在其他示例中，操纵表面138是方向舵，诸如上部方向舵156或下部方向舵158。在其他示例中，操纵表面138是缝翼，诸如前缘缝翼160。在其他示例中，操纵表面138是升降舵，诸如升降舵162或升降舵164。在其他示例中，操纵表面138是反平衡片，诸如反平衡片166或168。在其他示例中操纵表面138是副翼，诸如内侧副翼170或外侧副翼172。在其他示例中，操纵表面138是平衡片，诸如平衡片174。在其他示例中，操纵表面是襟副翼或扰流板。其他操纵表面也是可能的。
此外，固定表面128可以是飞行器104的任何合适的固定表面。在示例中，固定表面包括飞行器104上的机翼或安定面上的平稳表面，诸如图2中所示的机翼176上的平稳表面175和安定面178上的平稳表面177。在示例中，固定表面128位于被调整的操纵表面138附近。例如，固定表面128可以位于与被调整的操纵表面138的阈值距离之内。示例阈值距离包括约1-20英尺之间的距离(例如，约1英尺、约3英尺、约5英尺、约10英尺、约15英尺或约20英尺)；然而，其他阈值距离也是可能的。
在示例中，目标位置126、130、136和140是所选择的预定位置，使得目标位置被布置在一个路径中，当操纵表面138被布置在相对于固定表面128的已知参考定位中时，通过该路径画出一条直线。例如，图3说明了固定表面128的目标位置126、130和操纵表面的目标位置136、140被布置在一个路径中，当操纵表面138被布置在已知参考定位中时，通过该路径画出一条直线180。这些目标位置126、130、136和140可以是当操纵表面138被布置在相对于固定表面128的已知参考定位中时允许通过那里画出直线或大体直线的任何合适的预定位置。作为一个特定示例，目标位置126可以是飞行器104的机翼176上的预定义紧固件(fastener)，并且目标位置130可以是机翼176上的预定义点，其与该紧固件相距给定纵向距离并且与尾缘182相距给定横向距离(见图2)。此外，目标位置136和140可以是操纵表面138上的预定义紧固件。应该理解的是，这些特定目标位置意在仅作为示例并且可以是任何合适的目标位置。实际上，所选择的目标位置可以依赖于(ⅰ)正在对准什么固定表面和操纵表面以及(ⅱ)画出通过目标位置的直线或大体直线的能力。
在示例中，基于飞行器的制造规范来选择固定表面128上的目标位置126、130和操纵表面138上的目标位置136、140。制造规范可以定义固定表面和/或操纵表面的特定尺寸，以及在那些固定表面和操纵表面上可以被用作预定义目标位置的特定点(例如，紧固件位置)。实际上，飞行控制装置组可以定义目标位置以被用于基于这些制造规范的操纵表面。
参考图3，激光测距仪122、124可以测量从激光测距仪到固定表面128上的它们的相应目标位置126、130的距离，并且激光测距仪132、134可以测量从激光测距仪到操纵表面138上的它们的相应目标位置136、140的距离。为了测量到目标位置的距离，每个激光测距仪被配置成将相应激光波束184a-d指向其相应目标位置。激光波束184a-d可以从相应目标位置反射离开并且激光测距仪122、124、132、134可以基于从当相应激光波束184a-d离开测距仪时直到其返回所用的时间量来计算到目标位置的距离。每个激光测距仪122、124、132、134可以包括处理器和存储器以执行指令以便测量到其目标位置的距离。在测量了到它们的相应目标位置的距离之后，然后激光测距仪122、124、132、134可以将指示所测量的距离的信号发送到处理器110。
处理器110被配置成接收指示由每个激光测距仪测量的距离的那些信号。此外，处理器110被配置成生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。例如，图4A说明了示例图200，其说明了示例第一绘线图202和示例第二绘线图204。第一绘线图202说明了到目标位置126、130的测量距离，并且第二绘线图204说明了到目标位置136、140的测量距离。
基于这些生成的绘线图202、204，可以确定操纵表面138是否被定位使得固定表面128和操纵表面138被适当对准。特别地，处理器110可以确定第一绘线图和第二绘线图是否被对准，其转而指示了固定表面128和操纵表面138彼此对准使得操纵表面在已知参考定位中。
处理器110可以确定第一绘线图202和第二绘线图204是否以适当方式被对准。在示例中，确定第一绘线图202和第二绘线图204是否被对准涉及到确定(ⅰ)第一绘线图202的斜率和第二绘线图的斜率是否在预定义容差之内以及(ⅱ)第一绘线图202和延伸通过第二绘线图204的线之间的距离是否是在预定义容差之内。例如，在图4A的示例中，处理器110生成第一绘线图202的垂直法线206(例如，垂直于第一绘线图202的线)以确定(ⅰ)第一绘线图202和(ⅱ)延伸通过第二绘线图204的线210之间的距离208。此外，处理器110计算第一绘线图202的斜率和第二绘线图204的斜率。然后处理器110可以确定距离208是否在预定义容差之内以及所计算的斜率是否在预定义容差之内。因此，这种垂直法线和斜率分析允许光学系统102确定固定表面128上的目标位置126、130和操纵表面上的目标位置136、140是否在预定义容差之内被对准。
这些预定义容差可以是任何合适的容差，并且可以基于各种因素来确定这些容差，诸如飞行器的制造规范、飞行器的生产要求和/或被调整的操纵表面的类型。在示例中，对于斜率的预定义容差是在约0.00001-0.001％之间的值(例如，约0.00001、约0.00005、约0.0001、约0.0005或约0.001％)，并且对于第一绘线图202和延伸通过第二绘线图204的线210之间的距离的预定义容差是在约一英寸的1/10,000-1/64,000之间(例如，一英寸的约1/10,000、约1/15,000、约1/32,000、约1/45,000或约1/64,000)。
实际上，如果确定第一绘线图202和第二绘线图204没有彼此对准，可以调节操纵表面的138的定位，并且然后光学系统102可以再次执行测量以确定固定表面128和经调节的操纵表面138是否被对准。附加地，可以重复这个过程直到第一绘线图202和第二绘线图204在预定义容差之内彼此对准。例如，图4B说明了在操纵表面138已经被调节并且光学系统102已经执行附加的距离测量之后的测量图212。在图4B的这个示例中，第一绘线图202和第二绘线图204现在彼此对准，从而指示了固定表面128和操纵表面138被适当地对准。在图4B中，第一绘线图202的斜率和第二绘线图204的斜率相等(或基本上相等)，并且每个都沿着相同的函数例如(y＝ax+c)绘制。
在示例中，光学系统102被配置成同时触发第一组106和第二组108中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。例如，在示例中，处理器110将信号发送到第一组106和第二组108中的每个激光测距仪，以便同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。实际上，固定表面128(例如，机翼)在调整过程期间可能遭受抖动(例如，振动或其他移动)。通过同时触发每个激光测距仪，激光测距仪将在相同或基本上相同的时间确定到它们的目标位置的距离。
如本文所使用的，同时触发第一组106和第二组108中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离意为每个激光测距仪在相同或基本上相同的时间被触发。在示例中，同时触发激光测距仪意为激光测距仪彼此在约100微秒之内被触发。时间相干测量有助于消除由飞行器、机翼或操纵表面的支持结构的移动引进的误差。
如上面参考图1所提到的，光学系统102包括安装台119，以将第一组和第二组中的每个激光测距仪安装到该安装台。图5A-图5B进一步详细说明了示例安装台119。如图5A所示，激光测距仪122、124、132和134中的每个都被安装在安装台119上。安装台119包括轮子250a-b。实际上，安装台119可以绕着飞行器104移动(例如，绕着地面260转动(见图2))到不同的定位，从而允许光学系统102被定位以对飞行器104上的任何期望的操纵表面调整。
在示例中，安装台119包括，针对第一组和第二组中的每个激光测距仪的安装设备，该安装设备被附接至激光测距仪，该安装设备被配置成定位激光测距仪以将其激光波束指向其相应目标位置。此外，在示例中，安装台119包括可调节主体，其允许调节第一组106和第二组108中的每个激光测距仪之间的距离。例如，如图5A-图5B所示，安装台119包括安装设备252a-d和可调节主体254。这些安装设备252a-d的定位和/或角度可以被调节，以便允许每个激光测距仪将其激光波束184a-d(见图3)指向其相应目标位置。此外，在这个说明的示例中，可调节主体254包括轨道256(见图5B)。安装设备252a-d沿着轨道256是可移动的，以调节相邻安装设备之间的距离。此外，安装设备252a-d可以包括允许安装设备252a-d或激光测距仪122、124、132和134旋转的组件，诸如转动或旋转致动器。
尽管图5B说明了包括单个轨道256的可调节主体254，但是也可以是其他示例可调节主体。例如，在其他示例中，每个安装设备252a-d可以包括其自己的轨道，所附接的激光测距仪通过该轨道可移动。此外，在示例中，可以手动地调节安装设备252a-d的定位和/或角度来定位激光测距仪以将激光波束指向其相应目标位置。在其他示例中，安装设备可以被附接到由处理器110控制的机动化控制装置，并且因此用于定位激光测距仪以将激光波束指向其相应目标位置的安装设备的调节可以被机动化。
有益地，给定了光学系统102的可操作性和安装设备252a-d的可调节性，光学系统102可以用于对飞行器104上的多个操纵表面中的任何一个调整。一般地，光学系统102可以用于对任何操纵表面调整，只要将光学系统102定位成具有到固定表面和操纵表面的目标位置的无阻碍的视线，使得激光波束184a-d(见图3)可以到达它们的相应目标位置。
尽管在这个示例中的第一组106和第二组108中的每个都包括两个激光测距仪，但是在其他示例中，第一组106和第二组108包括多于两个激光测距仪。例如，在其他示例中，第一组106和/或第二组108包括3、4、5、6、7、8、9或更多个激光测距仪。此外，在光学系统102中可以使用任何合适的光学测距仪。在一个特定示例中，激光测距仪是AR2000激光距离计，其被配置成测量远至约500米的距离并且具有高达约100赫兹(Hz)的测量频率。然而，其他测距仪、测量距离和测量频率也是可以的。
图6示出了根据一个示例实施方式对飞行器的飞行控制调整的示例方法300的流程图。例如，图6中示出的方法300呈现了可以与图1中示出的系统100和/或图1中示出的光学系统102一起使用的示例方法。此外，设备或系统可以用于或被配置成执行图6中呈现的逻辑功能。在一些情况下，设备和/或系统的组件可以被配置成执行功能使得组件实际上(利用硬件和/或软件)被配置或构造成能够实现这种功能。在其他示例中，设备和/或系统的组件可以被布置以经适配以、能够或适合用于执行功能，诸如当以具体模式操作时。方法300可以包括如块302-310中的一个或更多个所说明的一个或更多个操作、功能和动作。尽管是以序列顺序说明这些块，但是这些块也可以并行和/或以与本文描述的那些不同的顺序执行。还有，各种块可以被组合成更少的块、被分成额外的块和/或基于期望的实施方式被移动。
应该理解的是，对于本文公开的这种或其他过程和方法，流程图示出了本示例的一个可能实施方式的功能和操作。就此而言，每个块可以代表一个模块、一个节段或程序代码的一部分，其包括处理器可执行的一个或更多个指令，用于实施在过程中的具体逻辑功能或步骤。程序代码可以被存储在任何类型的计算机可读介质或数据存储装置上，例如，诸如存储设备包括磁盘或硬盘驱动器。此外，程序代码可以以机器可读格式被编码在计算机可读存储介质上，或者被编码在其他非暂时性介质或制品上。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质或存储器上，例如，诸如短时间段存储数据的计算机可读介质，像寄存器存储器、处理器高速缓存(cache)和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，例如，诸如次级或持久长程存储装置，像只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被认为是，例如有形计算机可读存储介质。
另外，在图6中以及在本文中公开的其他过程和方法之内的每个块可以代表被导线连接以执行过程中的具体逻辑功能的电路。替代实施方式被包含在本公开的示例性示例的范围内，其中功能可以不按照所示或所讨论的顺序执行，包括基本上同时或以相反顺序执行，这依赖于涉及到的功能，如本领域那些合理技术人员将理解的那样。
在块302处，方法300包括第一组106激光测距仪针对第一组106中的每个激光测距仪122、124测量从激光测距仪122、124到飞行器104的固定表面128上的相应目标位置126、130的距离。
在块304处，方法300包括第二组108激光测距仪针对第二组108中的每个激光测距仪132、134测量到飞行器104的操纵表面138上的相应目标位置136、140的距离。
在块306处，方法300包括与第一组106和第二组108中的每个激光测距仪通信的处理器110接收指示由第一组106和第二组108中的每个激光测距仪测量的距离的信号。
在块308处，方法300包括处理器110生成第一组106中的每个激光测距仪122、124到其相应目标位置126、130的测量距离的第一绘线图202和第二组108中的每个激光测距仪132、134到其相应目标位置136、140的测量距离的第二绘线图204。
在块310处，方法300包括处理器110确定第一绘线图202和第二绘线图204是否彼此对准。
在一个示例中，确定第一绘线图202和第二绘线图204是否彼此对准包括(ⅰ)生成第一绘线图202的垂直法线206以及(ⅱ)确定第一绘线图202和延伸通过第二绘线图204的线210之间的距离208，以便确定固定表面128上的目标位置126、130和操纵表面138上的目标位置136、140是否在预定义容差之内被对准。
在一个示例中，确定第一绘线图202和第二绘线图204是否彼此对准包括(ⅰ)计算第一绘线图202的斜率和第二绘线图204的斜率以及(ⅱ)确定所计算的斜率是否在彼此的阈值量之内，以便确定固定表面128上的目标位置126、130和操纵表面138上的目标位置136、140是否在预定义容差之内被对准。
图7示出根据一个示例实施方式与方法300一起使用的示例方法的流程图。在块312处，功能包括同时触发第一组106和第二组108中的每个激光测距仪122、124、132、134以测量其到其相应目标位置126、130、136、140的距离。
图8示出根据一个示例实施方式与方法300一起使用的另一个示例方法的流程图。在块314处，功能包括，如果确定第一绘线图202和第二绘线图204没有彼此对准，则调节操纵表面138的定位。
图9示出根据一个示例实施方式与方法300一起使用的另一个示例方法的流程图。在块316处，功能包括迭代地执行块302-314的功能直到第一绘线图202和第二绘线图204彼此对准。
图10示出根据一个示例实施方式与方法300一起使用的另一个示例方法的流程图。在块318处，功能包括定位第一组106和第二组108中的每个激光测距仪122、124、132、134以将其激光波束184a-d指向其相应目标位置126、130、136、140。
本文描述的示例系统和方法提供了用于飞行器飞行控制调整的改进的系统和方法。所公开的系统和方法并不涉及到机械夹具的使用，并且因此消除了对视觉确定移动操纵表面和固定表面对准的依赖。此外，如上面提到的，光学系统102在调整期间被定位在地面260(例如，生产场地)上。因为光学系统102可以被定位在地面上，调整人员可以在整个调整过程期间停留在生产场地(对比于经由机械电梯被向上提升以便靠近移动操纵表面被定位)。通过允许调整人员在调整过程期间停留在地面上，所公开的系统和方法有助于防止调整人员被暴露于潜在危险的下落和/或潜在危险的移动表面。
所公开的系统和方法还有助于减少或消除固定表面的抖动的影响。如上面提到的，在调整过程期间，固定表面(例如，机翼)可能遭受抖动(例如，振动或其他移动)。有益地，第一组和第二组中的每个激光测距仪可以被同时触发以在相同或基本上相同的时间确定到它们的相应目标位置的距离。这种同时触发允许用于飞行器飞行控制调整的所公开的系统和方法减少或消除抖动的影响，从而改进飞行器飞行控制调整的精确度。
另外，尽管所公开的方法和系统主要关于调整飞行器的飞行操纵表面来描述的，但是应该理解的是，所公开的系统和方法也可以用于调整其他系统的操纵表面。在示例中，所公开的系统和方法可以用于对许多不同类型的交通工具或系统的操纵表面调整，包括空中交通工具，其包括有翼(winged)空中交通工具、无人驾驶空中交通工具(UAV)、无人机(drone)、旋翼机设备、多轴直升机(multicopter)、自动驱动交通工具、陆地交通工具、水上交通工具、可潜水交通工具和/或制造系统/仪器，其他的可能性。
除非另外指示，本文使用的术语“第一”、“第二”等仅仅作为标示，并且不意在将顺序、定位或层次要求强加在这些术语指代的项目上。而且，参考例如，“第二”项目不要求或妨碍例如“第一”或较低编号的项目和/或例如“第三”或较高编号的项目的存在。
术语“大体/基本上”意为叙述的特性、参数或值不需要精确地实现，但是那些偏差或变化，包括例如，容差、测量误差、测量精确度限制和本领域的技术人员已知的其他因素，其出现的量可以不妨碍想要提供的特性。
如本文使用的，结合数值的术语“约”意为值上下变化5％。例如，“约100”的值意为95到105(或在95和105之间的任何值)。
本文公开的(一个或更多个)系统和(一个或更多个)方法的不同示例包括多种组件、特征和功能。应该理解的是，本文公开的(一个或更多个)系统和(一个或更多个)方法的各种示例可以包括本文公开的(一个或更多个)系统和(一个或更多个)方法的任何其他示例的任何组件、特征和功能的任何组合，并且所有这种可能性都意在本公开的范围内。
为了说明和描述的目的已经呈现了不同的优势布置的描述，并且不同的优势布置的描述不意在被穷举或限制到所公开的形式的示例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是明显的。此外，不同的优势示例可以描述与其他优势示例相比的不同优势。选择并且描述所选的一个或更多个示例，以便更好地解释示例的原理、实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解本公开用于具有适合于特定使用设想的各种修改的各种示例。此外，本公开包括根据以下实施例的示例：
实施例1.一种用于飞行器飞行控制调整的光学系统，其包括：
第一组激光测距仪，其针对第一组中的每个激光测距仪测量从激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离；第二组激光测距仪，其针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离；以及
与第一组和第二组中的每个激光测距仪通信的处理器，其用于(ⅰ)接收指示由每个激光测距仪测量的距离的信号，以及(ⅱ)生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。
实施例2.根据实施例1所述的光学系统，其中处理器同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。
实施例3.根据实施例1所述的光学系统，其还包括：
安装台，以将第一组和第二组中的每个激光测距仪安装到该安装台。
实施例4.根据实施例3所述的光学系统，其还包括：
针对第一组和第二组中的每个激光测距仪的安装设备，该安装设备被附接到激光测距仪，其中该安装设备被配置成定位激光测距仪以将激光波束指向其相应目标位置。
实施例5.根据实施例3所述的光学系统，其中安装台包括可调节主体，其允许调节第一组和第二组中的每个激光测距仪之间的距离。
实施例6.根据实施例1所述的光学系统，其中操纵表面选自由以下项组成的组：襟翼(flap)、方向舵(rudder)、缝翼(slat)、升降舵(elevator)、反平衡片(anti-balancetab)、平衡片(balance tab)、副翼(aileron)、襟副翼(flaperon)和扰流板(spoileron)。
实施例7.根据实施例1所述的光学系统，其中固定表面包括在飞行器的机翼或安定面上的平稳表面。
实施例8.根据实施例1所述的光学系统，其中飞行器的固定表面上的目标位置和飞行器的操纵表面上的目标位置是基于飞行器的制造规范的预定义目标位置。
实施例9.根据实施例8所述的光学系统，其中选择基于飞行器的制造规范的预定义目标位置使得目标位置被布置在一个路径中，当操纵表面被布置在已知参考定位中时，通过该路径画出一条直线。
实施例10.根据实施例1所述的光学系统，其中处理器生成第一绘线图的垂直法线以确定第一绘线图和延伸通过第二绘线图的线之间的距离，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
实施例11.根据实施例1所述的光学系统，其中处理器计算第一绘线图的斜率和第二绘线图的斜率并且确定所计算的斜率是否在彼此的阈值量之内，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
实施例12.一种用于飞行器飞行控制调整的光学系统，其包括：
第一组激光测距仪，其针对第一组中的每个激光测距仪测量从激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离；
第二组激光测距仪，其针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离；
安装台，以将第一组和第二组中的每个激光测距仪安装到该安装台；以及
与第一组和第二组中的每个激光测距仪通信的处理器，其用于(ⅰ)同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离，(ⅱ)接收指示由每个激光测距仪测量的距离的信号，以及(ⅲ)生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图。
实施例13.根据实施例12所述的光学系统，其中安装台包括可调节主体，其允许调节第一组和第二组中的每个激光测距仪之间的距离。
实施例14.一种用于对飞行器的飞行控制调整的方法，其包括：
第一组激光测距仪针对第一组中的每个激光测距仪测量从激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离；
第二组激光测距仪针对第二组中的每个激光测距仪测量到飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离；
与第一组和第二组中的每个激光测距仪通信的处理器接收指示由第一组和第二组中的每个激光测距仪测量的距离的信号；
处理器生成第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图；以及
处理器确定第一绘线图和第二绘线图是否彼此对准。
实施例15.根据实施例14所述的方法，其还包括同时触发第一组和第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。
实施例16.根据实施例14所述的方法，其还包括：
如果确定第一绘线图和第二绘线图没有彼此对准，则调节操纵表面的定位。
实施例17.根据实施例16所述的方法，其还包括：
迭代地执行实施例16的方法的步骤，直到第一绘线图和第二绘线图彼此对准。
实施例18.根据实施例14所述的方法，其还包括：
定位第一组和第二组中的每个激光测距仪以将其激光波束指向其相应目标位置。
实施例19.根据实施例14所述的方法，其中确定第一绘线图和第二绘线图是否彼此对准包括：
生成第一绘线图的垂直法线；以及
确定第一绘线图和延伸通过第二绘线图的线之间的距离，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
实施例20.根据实施例14所述的方法，其中确定第一绘线图和第二绘线图是否彼此对准包括：
计算第一绘线图的斜率和第二绘线图的斜率；以及
确定所计算的斜率是否在彼此的阈值量之内，以便确定固定表面上的目标位置和操纵表面上的目标位置是否在预定义容差之内被对准。
应该理解的是，本公开不被限于所说明的具体示例并且修改和其他示例意在被包含在随附的权利要求的范围内。此外，尽管前述和相关联附图在元素和/或功能的某些说明性组合中描述了本公开的示例，但是应该领会的是在不脱离随附权利要求的范围的情况下可以通过替代实施方式来提供元素和/或功能的不同组合。

Claims (18)

1.一种用于飞行器飞行控制调整的光学系统，其包括：
第一组激光测距仪，其针对所述第一组中的每个激光测距仪测量从所述第一组中的所述激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离；
第二组激光测距仪，其针对所述第二组中的每个激光测距仪测量从所述第二组中的所述激光测距仪到所述飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离；以及
处理器，其与所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪通信，所述处理器用于：
接收指示由每个激光测距仪测量的距离的信号；
生成所述第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和所述第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图；以及
确定所述第一绘线图和所述第二绘线图是否彼此对准。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述处理器同时触发所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其还包括：
安装台，以将所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪安装到所述安装台。
4.根据权利要求3所述的光学系统，其还包括：
针对所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪的安装设备，所述安装设备被附接到所述激光测距仪，其中所述安装设备被配置成定位所述激光测距仪以将激光波束指向其相应目标位置。
5.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述安装台包括可调节主体，其允许调节所述第一组和所述第二组中的每个所述激光测距仪之间的距离。
6.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中所述操纵表面选自由以下项组成的组：襟翼、方向舵、缝翼、升降舵、反平衡片、平衡片、副翼、襟副翼和扰流板。
7.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中所述飞行器的所述固定表面上的所述目标位置和所述飞行器的所述操纵表面上的所述目标位置是基于所述飞行器的制造规范的预定义目标位置。
8.根据权利要求7所述的光学系统，其中选择基于所述飞行器的制造规范的所述预定义目标位置使得所述目标位置被布置在一个路径中，当所述操纵表面被布置在已知参考定位中时，通过所述路径画出直线。
9.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中所述处理器生成所述第一绘线图的垂直法线以确定所述第一绘线图和延伸通过所述第二绘线图的线之间的距离，以便确定所述固定表面上的所述目标位置和所述操纵表面上的所述目标位置是否在预定义容差之内被对准。
10.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中所述处理器计算所述第一绘线图的斜率和所述第二绘线图的斜率并且确定所计算的斜率是否在彼此的阈值量以内，以便确定所述固定表面上的所述目标位置和所述操纵表面上的所述目标位置是否在预定义容差之内被对准。
11.一种用于飞行器飞行控制调整的光学系统，其包括：
第一组激光测距仪，其针对所述第一组中的每个激光测距仪测量从所述第一组中的所述激光测距仪到飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离；
第二组激光测距仪，其针对所述第二组中的每个激光测距仪测量从所述第二组中的所述激光测距仪到所述飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离；
安装台，以将所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪安装到所述安装台；以及
与所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪通信的处理器，其用于：
同时触发所述第一组和所述第二组中的每个所述激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离；
接收指示由每个激光测距仪测量的距离的信号；
生成所述第一组中的每个所述激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和所述第二组中的每个所述激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图；以及
确定所述第一绘线图和所述第二绘线图是否彼此对准。
12.根据权利要求11所述的光学系统，其中所述安装台包括可调节主体，其允许调节所述第一组和所述第二组中的每个所述激光测距仪之间的距离。
13.一种用于对飞行器的飞行控制调整的方法，其包括：
针对第一组激光测距仪中的每个激光测距仪测量从所述第一组中所述激光测距仪到所述飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离；
针对第二组激光测距仪中的每个激光测距仪测量从所述第二组中所述激光测距仪到所述飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离；
通过与所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪通信的处理器接收指示由所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪测量的距离的信号；
经由所述处理器生成所述第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和所述第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图；以及
经由所述处理器确定所述第一绘线图和所述第二绘线图是否彼此对准。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括同时触发所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪以测量其到其相应目标位置的距离。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其还包括：
如果确定所述第一绘线图和所述第二绘线图没有彼此对准，则调节所述操纵表面的定位。
16.根据权利要求15所述的方法，其还包括：
迭代地执行以下步骤直到所述第一绘线图和所述第二绘线图彼此对准：
针对第一组激光测距仪中的每个激光测距仪测量从所述第一组中所述激光测距仪到所述飞行器的固定表面上的相应目标位置的距离；
针对第二组激光测距仪中的每个激光测距仪测量从所述第二组中所述激光测距仪到所述飞行器的操纵表面上的相应目标位置的距离；
通过与所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪通信的处理器接收指示由所述第一组和所述第二组中的每个激光测距仪测量的距离的信号；
经由所述处理器生成所述第一组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第一绘线图和所述第二组中的每个激光测距仪到其相应目标位置的测量距离的第二绘线图；以及
经由所述处理器确定所述第一绘线图和所述第二绘线图是否彼此对准；
如果确定所述第一绘线图和所述第二绘线图没有彼此对准，则调节所述操纵表面的定位。
17.根据权利要求13或14所述的方法，其中确定所述第一绘线图和所述第二绘线图是否彼此对准包括：
生成所述第一绘线图的垂直法线；以及
确定所述第一绘线图和延伸通过所述第二绘线图的线之间的距离，以便确定所述固定表面上的所述目标位置和所述操纵表面上的所述目标位置是否在预定义容差之内被对准。
18.根据权利要求13或14所述的方法，其中确定所述第一绘线图和所述第二绘线图是否彼此对准包括：
计算所述第一绘线图的斜率和所述第二绘线图的斜率；以及
确定所计算的斜率是否在彼此的阈值量之内，以便确定所述固定表面上的所述目标位置和所述操纵表面上的所述目标位置是否在预定义容差之内被对准。
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