ES2216344T3 - Sistema de camara para tomas en vuelo con conmutacion electronica del campo de vision. - Google Patents
Sistema de camara para tomas en vuelo con conmutacion electronica del campo de vision.Info
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Abstract
Un sistema de circuito cerrado de televisión (10) para un sistema de entretenimiento en vuelo (15) para un avión, comprendiendo dicho sistema: una red de área local de entretenimiento en vuelo (SEV LAN) que proporciona salidas de audio y vídeo; al menos una cámara de vídeo (14) que proporciona un campo de visión hacia delante y hacia abajo desde el eje central del avión, generando dicha al menos una cámara de vídeo (14) una señal de vídeo digital que proporciona una multitud de imágenes de vídeo; una multitud de módulos de representación de vídeo (16) conectados a dicha red de área local de entretenimiento en vuelo (SEV LAN) para seleccionar y representar la imagen de vídeo seleccionada; un módulo de control (12) de la cámara de vídeo conectado a dicha red de área local de entretenimiento en vuelo (SEV LAN), dicha al menos una cámara de vídeo (14) y dicha multitud de módulos de representación de vídeo (16) para recibir dicha señal de vídeo digital y proporcionar una multitud de imágenes devídeo a dicha multitud de módulos de representación de vídeo (16), respectivamente; y una multitud de unidades de control individual (18) conectadas a dicha red de área local de entretenimiento en vuelo (SEV LAN), correspondiendo cada una de dicha multitud de unidades de control individual (18) a su respectiva dicha multitud de módulos de representación de vídeo (16) y conectada a dicho módulo de control (12) de la cámara de vídeo para operar el módulo de control (12) de la cámara de vídeo para seleccionar de forma independiente un campo de visión deseado para cada uno de dichos módulos de representación de vídeo (16).
Description
Sistema de cámara para tomas en vuelo con
conmutación electrónica del campo de visión.
Esta invención se refiere en general a sistemas
de cámaras de vídeo para aviones comerciales, y más concretamente
se refiere a un sistema de circuito cerrado de televisión con una o
más cámaras que proporcionan múltiples campos de visión exterior del
avión para dotar de vídeo a los sistemas de entretenimiento de
pasajeros por vídeo existentes.
Las aerolíneas comerciales proporcionan ahora
sistemas de entretenimiento en vuelo (SEV) por vídeo bajo demanda
(VBD) y por vídeo/audio digitales bajo demanda (AVBD), permitiendo
a los pasajeros de la aerolínea escoger una selección de vídeo o de
audio para su entretenimiento durante el vuelo. Una opción de vídeo
que puede proporcionarse es una vista del entorno exterior del
avión durante el vuelo tomada desde una cámara de vídeo. Por
ejemplo, un sistema convencional de cámara de vídeo exterior
proporcionaba vistas de cámara a través de una ventana colocada
delante del morro.
También puede proporcionarse una variedad de
vistas en un circuito cerrado de televisión desde múltiples cámaras
de vídeo, como se describe en la Patente U.S. 5.574.497. Se
alojaron dos cámaras en un único módulo sellado, estando una cámara
dirigida aproximadamente hacia delante mirando al horizonte, y una
segunda cámara dirigida hacia abajo, como se ilustra en las Figs. 1a
y 1b que representan la disposición general de las vistas de cámara
en el sistema de la técnica anterior. En este sistema cada cámara
empleaba un sensor de imágenes CCD configurado bien como una unidad
de cabezal de cámara (CHU) instalada en remoto en la estructura del
avión, y una unidad electrónica complementaria designada como
unidad de control de cámara (UCC) situada en un compartimento de
electrónica y equipamiento (E&E) del avión, o bien como un único
módulo con la CHU y la UCC integradas como una unidad de cámara
modular (UCM). Como se ilustra en las Figs. 1a y 1b, la unidad
envolvente 3 de la cámara, está integrada estructuralmente en la
superficie 1 del fuselaje. Esta integración estructural incluye una
ventana óptica graduada 5, y las unidades cabezales de cámara 4, 7.
El área de instalación mostrada está situada en un compartimento
estructural delimitado por los bastidores 2, 8.Al eliminar la
instalación remota de la UCC en el compartimento E&E, se reduce
el peso de cable en más de un 95%, produciendo un ahorro de peso
total de más de 18,5 kg para la instalación típica de un avión
B-747-400.
Los campos de visión disponibles desde estas
cámaras de vídeo convencionales estaban conectados a los sistemas
de entretenimiento de vídeo abordo a modo de una señal analógica,
fundamentalmente permitiendo al pasajero escoger los campos de
visión fijos proporcionados por las cámaras de vídeo instaladas a
bordo del avión. En la Fig. 2 se muestra una disposición típica de
los campos de visión disponibles con el diseño de cámara doble de la
técnica anterior. Los dos campos de visión son: 1) Mirando hacia
delante, representado por el ángulo FBG, y 2) Mirando hacia abajo,
representado por el ángulo HBI. Los campos de visión de la cámara
están alineados a lo largo de dos referencias; la cámara que mira
hacia delante a lo largo de una referencia horizontal representada
por la línea AC, y la cámara que mira hacia abajo a lo largo de una
referencia vertical representada por la línea DE, que es
perpendicular a la referencia horizontal. Esta combinación óptica
produce un campo de visión angular que abarca desde 7,5º(H) por
5,75º(V) hasta 3,8º(H) por 2,8º(V). Las combinaciones de lentes
descritas proporcionan las características ópticas requeridas para
minimizar el tamaño de la ventana estructural 5, mostrada en la
Fig. 1b. Sin embargo, la modificación de los campos de visión de
una cámara de vídeo, como al realizar panorámicas con la cámara,
resultaba en una modificación del campo de visión para cada
pasajero que visualizara la vista de la cámara de vídeo
seleccionada, y no era posible un control individual del pasajero
para que cada uno seleccionara diferentes campos de visión.
US 5.508.734 describe un sistema para la
representación electrónica de imágenes de un campo de visión
hemisférico que incluye una cámara para recibir imágenes ópticas
del campo de visión y generar una salida de datos correspondiente a
las imágenes ópticas. La cámara incluye un montaje óptico para
generar imágenes a través de un campo de visión hemisférico para su
transferencia óptica hasta un dispositivo de imágenes o película
fotográfica. El montaje del sistema óptico tiene componentes de
lente que resaltan el contenido periférico del campo de visión
hemisférico. Un dispositivo de imágenes electrónico en el interior
de la cámara o un sistema de conversión de datos de película a
datos digitales, proporciona señales de salida digitalizadas a
dispositivos de entrada de memoria de imágenes o de almacenamiento
electrónico. Un procesador transformador accede y procesa
selectivamente las señales de salida digitalizadas desde la entrada
de memoria de imágenes según el criterio definido por el usuario y
almacena las señales en una memoria de imágenes de salida. Las
señales en la memoria de imágenes de salida pueden visualizarse
entonces según el criterio definido por el usuario.
Sería deseable proporcionar un sistema de
circuito cerrado de televisión que tuviera disponibles múltiples
campos de visión para ser seleccionados por los pasajeros del
avión, bien desde un único cuadro de vídeo desde una única cámara de
vídeo, o bien desde múltiples cámaras de vídeo que proporcionen
vistas seleccionables individualmente por los pasajeros del avión.
La presente invención alcanza estas necesidades.
Brevemente, y en términos generales, la presente
invención proporciona un sistema de cámara panorámica mejorado para
ser utilizado en aviones, que utiliza tecnología de vídeo digital
para obtener múltiples campos de visión que pueden ser elegidos
para su visualización por los pasajeros del avión, bien desde un
único cuadro de vídeo o bien desde múltiples cámaras con diferentes
campos de visión. En una realización preferida actualmente, el
módulo de la cámara de vídeo recibe la entrrada de vídeo desde una
cámara de vídeo que tiene una lente con un campo de visión de 140º
que puede girar 90º alrededor de un eje perpendicular a una
tangente a la superficie del avión, proporcionando una dimensión
angular máxima del cuadro de vídeo aproximada de 140º en horizontal
y 128º en vertical, que está a 90º con respecto a la orientación
normal de relación de aspecto de la lente. El módulo de la cámara
también puede recibir la entrada de vídeo desde una o más cámaras
de vídeo auxiliares, como por ejemplo una cámara de vídeo instalada
en la aleta vertical, esto es, dirigida hacia delante para una
vista del avión en vuelo, o una cámara que mire hacia atrás
instalada en la parte inferior.
Por lo tanto la invención proporciona un sistema
de circuito cerrado de televisión para un avión según la
reivindicación 1.
En una realización preferida actualmente, una
cámara de vídeo proporciona una multitud de campos de visión desde
un único cuadro de vídeo. En otra realización preferida, la
multitud de campos de visión se proporciona mediante una multitud
de cámaras de vídeo, como por ejemplo al proporcionar entradas de
vídeo adicional desde una o más cámaras de vídeo auxiliares, como
puede ser una cámara de vídeo instalada en la aleta vertical, esto
es, dirigida hacia delante para una vista del avión en vuelo, o una
cámara que mire hacia atrás instalada en la parte inferior.
Estos y otros aspectos y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción
detallada y de los dibujos adjuntos, los cuales ilustran a modo de
ejemplo las características de la invención.
La Figura 1a es una ilustración en forma plana de
la situación de los sistemas de cámara de visión exterior para
aviones de la técnica anterior;
La Fig. 1b muestra una disposición de la técnica
anterior de cámaras dobles para aviones, con visión hacia delante y
hacia abajo;
La Fig. 2 muestra los campos de visión típicos de
una técnica anterior disponibles con un sistema de cámara
doble.
La Fig. 3 ilustra una primera realización del
sistema de circuito cerrado de televisión para un avión de la
presente invención, mostrando el alcance de los múltiples campos de
visión disponibles desde una única cámara de vídeo; y
La Fig. 4 es un diagrama esquemático del sistema
de circuito cerrado de televisión para un avión de la Fig. 3.
Aunque los sistemas de entretenimiento en vuelo
de las líneas aéreas comerciales con vídeo bajo demanda y
audio/vídeo digitales bajo demanda pueden proporcionar a los
pasajeros de la línea aérea campos de visión fijos del entorno
exterior del avión durante el vuelo, desde una o más cámaras de
vídeo instaladas a bordo del avión, los pasajeros individuales no
han sido hasta ahora capaces de seleccionar de forma independiente
diferentes campos de visión de una cámara de vídeo.
Como se ilustra en los dibujos, la invención está
realizada sobre un sistema de cámara panorámica mejorada para
aviones. El sistema de cámara panorámica utiliza tecnología de
vídeo digital para obtener múltiples campos de visión que son
seleccionables individual e independientemente para ser
visualizados por los pasajeros del avión, bien desde un único cuadro
de vídeo o bien desde múltiples cámaras con diferentes campos de
visión. Haciendo referencia a las Figs. 3 y 4, en una realización
preferida actualmente de un sistema de cámara panorámica 10, una
unidad de control de la cámara de vídeo y una unidad de servidor de
archivos 12 reciben la entrada de vídeo desde una cámara de vídeo
14 que típicamente tiene una lente con un campo de visión de 140º
en horizontal por 128º en vertical, que puede girarse 90º alrededor
de un eje de instalación JK que es perpendicular a una tangente LM
a la superficie del avión, proporcionando una dimensión angular
máxima del cuadro de vídeo aproximada de 140º en vertical y 128º en
horizontal, que está a 90º con respecto a la orientación normal de
relación de aspecto de la lente. La unidad de servidor de archivos
12 aloja una tarjeta remapeadora y un SEB.Típicamente la cámara de
vídeo es interactiva, proporcionando cinco imágenes separadas desde
cinco sensores diferentes en la cámara de vídeo que están unidos
para crear un cuadro de visión total mediante la unidad de control
de cámara. Haciendo referencia a la Fig. 3, las referencias
horizontal y vertical son las mismas que las de la Fig. 2. Sin
embargo, la nueva línea de referencia LM y la línea de referencia
JK se utilizan para el alineamiento angular del sistema de cámara
panorámica. El ángulo NBO representa el campo de visión de 140º con
su centro alineado a lo largo de la línea JK.
Alternativamente, el sensor de la cámara puede
proporcionar una imagen hemisférica, por ejemplo con un campo de
visión de 182º en todas direcciones. El campo de visión resulta en
una imagen con un mínimo de 1º sobre el horizonte en todas
direcciones. La imagen hemisférica, junto con cualquier componente
de audio, se distribuye a cada asiento en un bus de 175mb dedicado
proporcionado por el sistema AVBD. El programa informático
requerido para procesar la imagen hemisférica se descarga a cada
asiento a través de la SEV LAN. La SEV LAN también proporciona
cualquier decodificación de los datos de imagen y la corrección de
la perspectiva a cada asiento. Utilizando la potencia
microprocesadora en cada asiento proporcionada por el sistema AVBD
SEV, se permite a cada pasajero maniobrar dentro de esta imagen
hemisférica para seleccionar cualquier campo de visión deseado,
independientemente de todos los demás pasajeros. El sensor de la
cámara del sistema interactivo de cámara es preferiblemente un
sensor de 2 millones de pixel, con un filtro matricial del 59% de
utilización, con 2.000 horizontal x 1.500 vertical elementos de
imagen activos, proporcionando una utilización de 1,76 millones de
elementos pixel activos.
Haciendo referencia de nuevo a la Fig. 4, el
sistema de cámara panorámica 10 también incluye un sistema de
entretenimiento en vuelo (SEV) 15 conectado a unas unidades de
emisión de vídeo y audio situadas en cada una de las posiciones de
asiento de los pasajeros (#1 ASIENTO PC, #N ASIENTO PC...) mediante
una red de área local de entretenimiento en vuelo (SEV LAN), como
las disponibles de Matsushita o Sony. Cada unidad de emisión de
vídeo y audio de los asientos de pasajero incluye un monitor de
vídeo 16 y una unidad de control personal (UCP) 18 para operar el
sistema de cámara interactivo de vídeo/audio o de vídeo dedicado
sobre el sistema de emisión. El sistema interactivo de cámara
panorámica permite a cada pasajero con la función de audio/vídeo
bajo demanda en el asiento desplazar, inclinar y ampliar
electrónicamente el campo de visión del sistema de cámara
panorámica independientemente de todos los demás pasajeros. El
dominio del campo de visión generalmente es de horizonte a
horizonte izquierda y derecha, así como hacia delante y atrás.
Algunas zonas de pasajeros, como la Clase Turista por ejemplo,
pueden estar provistos únicamente de campos de visión dedicados en
canales dedicados. Típicamente los asientos de la Clase Turista
están provistos únicamente con dos campos de visión dedicados del
sistema de cámara panorámica, esto es, las vistas delantera y hacia
abajo, con un zoom opcional. El campo de visión hacia abajo
típicamente tendrá una función de zoom controlada manualmente por el
personal de cabina, o bien por la comunicación ARINC 628 RS 485
desde el sistema de entretenimiento en vuelo o directamente por un
bus ARINC 429. La Primera Clase y la Clase Business pueden incluir
adicionalmente un sistema de cámara interactivo que proporcione un
sistema de televisión de total movimiento, en tiempo real y a alta
resolución que proporcione una operación interactiva de la cámara
desde una ubicación remota. Los buses VOD proporcionan fotogramas
de vídeo en tiempo real, con una tasa de 30 fotogramas por segundo
(fps) a cada asiento. Los sistemas de cámaras panorámicas de
circuitos cerrados de televisión no interactivos existentes en las
líneas aéreas pueden realizarse típicamente mediante la sustitución
de la unidad modular de cámara instalada previamente por un módulo
de cámara con un sistema interactivo de cámara, y añadiendo una
unidad de servidor de archivos/control de cámara del sistema
interactivo de cámara. El sistema interactivo de cámara puede
interconectarse completamente con los sistemas de entretenimiento
en vuelo con vídeo bajo demanda, sistemas que proporcionan
publicidad interactiva y pasiva, sistemas interactivos que
proporcionan información sobre excursiones y puntos de interés,
vídeos del destino y la llegada, y similares.
Alternativamente, el módulo de cámara puede
recibir la entrada de vídeo desde una multitud de cámaras de vídeo
de alta resolución, en un sistema que cumple con las normas de las
pautas ARINC 628 propuestas. El sistema de cámara panorámica que
cumple con ARINC 628 es actualmente la configuración preferida para
el sistema de cámara panorámica en el circuito cerrado de televisión
en aviones según la invención. El sistema proporciona un control
compatible con ARINC 628 desde el sistema de entretenimiento en
vuelo, o alternativamente, un control discreto desde una unidad de
control del sistema dedicado.
El módulo de cámara también puede recibir la
entrada de vídeo desde una o más unidades de módulo de cámaras de
vídeo auxiliares, como por ejemplo una cámara de vídeo instalada en
la aleta vertical, esto es, dirigida hacia delante para una vista
del avión en vuelo, o una cámara que mire hacia atrás instalada en
la parte inferior. La cámara de la aleta vertical preferiblemente es
una cámara de vídeo totalmente integrada, instalada en un
compartimento sellado. La cámara utiliza un conector circular para
su interconexión eléctrica, y requiere una entrada de alimentación
de 155 voltios CA, y una entrada de sincronización. La salida de la
cámara típicamente es una señal de vídeo diferencial mixta NTSC 1 V
p-p 3.58 MHz. El grado hasta el cual puede ajustarse
la línea central del campo de visión con relación al horizonte está
limitado por el diseño aerodinámico del alojamiento y su ventana.
Esta cámara utiliza típicamente una lente fija de 3,7 mm, pero
también están disponibles otros tipos de lentes de distancia
focal.
El sistema de cámara panorámica según ARINC 628
también puede conectarse con una unidad central de proceso de vídeo
(UCPV) para proporcionar un aumento del tamaño del texto y los
gráficos de la salida de vídeo. La UCPV adicional típicamente
proporciona una función de interfaz total con ARINC 429, una
interfaz de texto y gráficos con otros sistemas de información, como
puede ser el sistema de representación de información de vuelo PAX
(SRIV), para representar puntos de interés, una función de
inhabilitar automáticamente el sistema sobre zonas sensibles, y las
características interactivas descritas anteriormente. LA UCPV se
instala típicamente en el compartimento eléctrico del avión, y
contiene una tarjeta de control del microprocesador, una tarjeta de
vídeo E/S, una tarjeta de sistema E/S, una tarjeta procesadora de
vídeo, un módulo de alimentación eléctrica y una tarjeta de control
de la cámara. También están disponibles ranuras de expansión para
otras tarjetas, y la UCPV se controla internamente por un
microprocesador y por programación informática.
La UCPV acepta entradas desde las unidades de
cámaras de vídeo, así como de otros sistemas de información
disponibles directamente sobre el sistema de entretenimiento en
vuelo del avión, como pueden ser las salidas de conectores
individuales de vídeo. Estos vídeos también alimentan un conector de
entrada de vídeo para proporcionar una cuarta salida, y el control
del conector de la entrada de vídeo también puede ser controlado
por las fases de vuelo del avión, como se analizó anteriormente. La
provisión de una entrada de vídeo para la representación de mapas
móviles constituye una interfaz estándar para la UCPV, tal como se
describió anteriormente. La entrada de vídeo adicional es tratada
en la UCPV como si fuera otra entrada de cámara de vídeo. Cuando el
vídeo del mapa móvil se integra con otras entradas de cámaras de
vídeo, las opciones de salida al sistema de entretenimiento en
vuelo incluyen: 1) la representación del mapa puede formar parte de
una representación secuencial que pase por unas representaciones de
vídeo de cámaras y mapas con un orden preestablecido; 2) la
representación del mapa puede integrarse en una representación
partida entre una representación del vídeo de la cámara y de la
información del mapa; 3) la representación de la información del
mapa y las vistas de la cámara de vídeo pueden combinarse de varias
formas para presentaciones diferentes por zonas.
Una característica adicional de este sistema es
la capacidad para recibir datos de texto desde sistemas de mapas
móviles para la integración con la representación de la cámara de
vídeo. Los interfaces pueden incluir: 1) Inserción de texto de
identificación de Puntos de Interés (PDI) en las representaciones
existentes de la cámara de vídeo en forma de etiqueta, como por
ejemplo en dos líneas de texto; 2) inserción o superposición
descendente del texto del PDI en o sobre las representaciones
existentes de la cámara de vídeo; 3) utilización de la base de datos
del sistema de representación de mapas móviles como una señal de
desactivación de la cámara de vídeo mientras se sobrevuelan zonas
políticamente delicadas.
Resultará evidente de lo anterior que aunque se
han ilustrado y descrito formas particulares de la invención,
pueden realizarse diversas modificaciones sin salirse del alcance
de la invención. Por consiguiente, no se pretende que la invención
quede limitada excepto por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (7)
1. Un sistema de circuito cerrado de televisión
(10) para un sistema de entretenimiento en vuelo (15) para un
avión, comprendiendo dicho sistema:
una red de área local de entretenimiento en vuelo
(SEV LAN) que proporciona salidas de audio y vídeo;
al menos una cámara de vídeo (14) que proporciona
un campo de visión hacia delante y hacia abajo desde el eje central
del avión, generando dicha al menos una cámara de vídeo (14) una
señal de vídeo digital que proporciona una multitud de imágenes de
vídeo;
una multitud de módulos de representación de
vídeo (16) conectados a dicha red de área local de entretenimiento
en vuelo (SEV LAN) para seleccionar y representar la imagen de
vídeo seleccionada;
un módulo de control (12) de la cámara de vídeo
conectado a dicha red de área local de entretenimiento en vuelo
(SEV LAN), dicha al menos una cámara de vídeo (14) y dicha multitud
de módulos de representación de vídeo (16) para recibir dicha señal
de vídeo digital y proporcionar una multitud de imágenes de vídeo a
dicha multitud de módulos de representación de vídeo (16),
respectivamente; y
una multitud de unidades de control individual
(18) conectadas a dicha red de área local de entretenimiento en
vuelo (SEV LAN), correspondiendo cada una de dicha multitud de
unidades de control individual (18) a su respectiva dicha multitud
de módulos de representación de vídeo (16) y conectada a dicho
módulo de control (12) de la cámara de vídeo para operar el módulo
de control (12) de la cámara de vídeo para seleccionar de forma
independiente un campo de visión deseado para cada uno de dichos
módulos de representación de vídeo (16).
2. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el
que dicha al menos una cámara de vídeo (14) comprende una cámara de
vídeo que proporciona una multitud de campos de visión desde un
único cuadro de vídeo.
3. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el
que dicha al menos una cámara de vídeo (14) comprende una cámara de
vídeo que tiene una lente con un campo de visión de 140º que puede
girarse 90º alrededor de un eje de instalación (JK en la Fig 3)
perpendicular a una tangente de la superficie del avión (LM en la
Fig 3), que proporciona un tamaño angular máximo del cuadro de vídeo
que aproximadamente está a 140º horizontalmente y a 128º
verticalmente, y que está a 90º con respecto a la orientación
normal de relación de aspecto de la lente.
4. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el
que dicha al menos una cámara de vídeo (14) comprende una multitud
de cámaras de vídeo.
5. El sistema (10) de la reivindicación 4, en el
que dicha multitud de cámaras de vídeo (14) comprende además una
cámara de vídeo auxiliar.
6. El sistema (10) de la reivindicación 5, en el
que dicha cámara de vídeo auxiliar comprende una cámara de vídeo
instalada sobre una aleta vertical dirigida hacia delante para una
vista del avión en vuelo.
7. El sistema (10) de la reivindicación 5, en el
que dicha cámara de vídeo auxiliar comprende una cámara instalada
en la parte inferior mirando hacia atrás.
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