專利名稱：：模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在航拍、飛機加改裝等領(lǐng)域中具有具體應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：航拍及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于將飛機在空中拍攝的遠方圖像信息實時傳送到地面，再通過地面設(shè)備的處理，將所獲的圖像信息及時傳回地面，幫助決策者掌握直觀、確切、近實時的遠方現(xiàn)場態(tài)勢。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是通過對現(xiàn)有設(shè)備(飛機、網(wǎng)絡(luò)、終端等等)與本系統(tǒng)的模塊化組合，在保留現(xiàn)有設(shè)備性能的前提下，以較少的投資獲得遠程航拍及相應(yīng)的圖像信息分析處理能力。與國內(nèi)同類設(shè)備的主要區(qū)別在于①通過模塊化的軟、硬件配置，幫助使用者在獲得上述先進手段的同時，實現(xiàn)靈活的利用(配置)其現(xiàn)有的飛機(平臺)及地面設(shè)施，最大限度的節(jié)省系統(tǒng)建設(shè)投資。②幫助使用者，按照其使用要求、習(xí)慣處理所獲的圖像信息。本實用新型的目的是通過提供一種模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來解決的，所述航拍吊艙包括具有符合空中飛行要求的形狀的高亞音速艙體，該高亞音速艙體適合于吊掛在飛行器上，并且該高亞音速艙體上設(shè)置有透明窗口，所述系統(tǒng)包括-設(shè)置于高亞音速艙體內(nèi)的光學(xué)單元模塊、圖像處理計算機模塊、數(shù)傳電臺模塊、機載記錄設(shè)備模塊，艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)模塊；和設(shè)置于地面的地面處理設(shè)備，所述地面處理設(shè)備包括無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理單元和顯示終端；其中，所述高亞音速艙體內(nèi)設(shè)置的各個模塊是物理上相互獨立的模塊，各個模塊之間由電纜和航空快速插頭連接。所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在高亞音速艙體內(nèi)的紅外熱成像儀單元模塊；和高亞音速艙體上設(shè)置的紅外探測窗口。其中高亞音速艙體包括頭部、中段和尾部三個艙段，艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)模塊安裝在高亞音速艙體的頭部中，光學(xué)單元模塊安裝在高亞音速艙體的中段內(nèi)，圖像處理計算機模塊、數(shù)傳電臺模塊、機載記錄設(shè)備模塊安裝在高亞音速艙體的尾部內(nèi)，所述透明窗口設(shè)置在高亞音速艙體的中段上。最好，高亞音速艙體包括頭部、中段和尾部三個艙段，艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)模塊和紅外熱成像儀單元模塊安裝在高亞音速艙體的頭部中，光學(xué)單元模塊安裝在高亞音速艙體的中段內(nèi)，圖像處理計算機模塊、數(shù)傳電臺模塊、機載記錄設(shè)備模塊安裝在高亞音速艙體的尾部內(nèi)，所述透明窗口設(shè)置在高亞音速艙體的中段上，所述紅外探測窗口設(shè)置在高亞音速艙體的頭部上。其中，所述光學(xué)單元模塊為長焦距CCD相機，對目標可見光進行匯聚、放大及成像。其中，所述圖像處理計算機模塊包括對比度控制模塊、信號壓縮模塊及系統(tǒng)控制模塊。其中，所述數(shù)傳電臺模塊包括工作在s波段的發(fā)射機和相應(yīng)的接收機。其中，所述機載記錄設(shè)備模塊為機載密封可移動硬盤。其中，在高速艙體的尾部還設(shè)置有刀形天線。其中，所述地面處理設(shè)備還包括廣播分發(fā)單元。本實用新型所述系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，采用了模塊化的技術(shù)手段，充分利用使用者已有設(shè)備平臺能力的基礎(chǔ)，通過對關(guān)鍵設(shè)備的投資建設(shè)，在實現(xiàn)對既有系統(tǒng)、能力的嵌入式整合，保留原有系統(tǒng)、能力的同時，獲得先進的快速、遠程、實時圖像獲取能力。最終用戶無需增加飛機平臺的數(shù)量，即可獲得本系統(tǒng)較高的勤務(wù)出勤率，在大量的有線、無線通信傳輸、終端環(huán)節(jié)，既可選擇利用己有設(shè)備，也可利用本系統(tǒng)的建設(shè)對原有系統(tǒng)能力進行增強。僅減免采購專用飛機平臺一項，1套系統(tǒng)即可為用戶節(jié)省2-6億元人民幣的專用飛機采購?fù)顿Y，并大量節(jié)省本系統(tǒng)全壽命期內(nèi)的專用飛機、專業(yè)設(shè)備、專業(yè)人員的使用、維護、維修、培訓(xùn)費用。模塊化系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢在于，作為信息獲取與處理系統(tǒng)，相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，在本系統(tǒng)使用期間，可以根據(jù)使用者的需求，用最新基礎(chǔ)技術(shù)成果，方便地對本系統(tǒng)進行不斷的局部改進，保持系統(tǒng)的先進性。圖1表示按照本實用新型的數(shù)字化航拍吊艙吊掛在飛行器上的狀態(tài)；圖2是按照本實用新型的數(shù)字化航拍吊艙的立體外觀圖；圖3是按照本實用新型的數(shù)字化航拍吊艙的內(nèi)部構(gòu)造框圖；禾口圖4表示按照本實用新型的地面處理設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)造。具體實施方式按照本實用新型的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)字化航拍吊艙100和地面處理設(shè)備200兩個子系統(tǒng)。<數(shù)字化航拍吊艙>圖1表示按照本實用新型的數(shù)字化航拍吊艙100吊掛在飛行器上的狀態(tài)。如圖1所示，數(shù)字化航拍吊艙100吊掛在諸如飛機之類的飛行器下側(cè)。圖2是按照本實用新型的數(shù)字化航拍吊艙100的立體外觀圖。參照圖2，數(shù)字化航拍吊艙100的高亞音速艙體優(yōu)選地具有類似于導(dǎo)彈的符合空中飛行要求的形狀。該高亞音速艙體包括頭部、中段和尾部三個艙段。在數(shù)字化航拍吊艙100的高亞音速艙體的頭部上，可以根據(jù)需要設(shè)置紅外探測窗口101，用于供紅外線從中穿透出來和接收反射回來的紅外線。在數(shù)字化航拍吊艙100的高亞音速艙體的中段上，設(shè)置有CCD相機窗口102，用于供外界光線穿過該窗口102。此外，在中段上還設(shè)置有掛接在飛行器上用的通用掛架接口。數(shù)字化航拍吊艙100的選用的高亞音速艙體，可適用于高亞音速飛機掛載。圖3是按照本實用新型的數(shù)字化航拍吊艙100的內(nèi)部構(gòu)造框圖。如圖3所示，數(shù)字化航拍吊艙100包括設(shè)置在高亞音速艙體內(nèi)的長焦距CCD相機(光學(xué)單元)103、圖像處理計算機104、數(shù)傳電臺105、機載記錄設(shè)備106、艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)107。此外，數(shù)字化航拍吊艙100還包括控制計算機(未示出)。根據(jù)最終用戶的需求，還可以在數(shù)字化航拍吊艙100內(nèi)增加紅外熱成像儀單元108。在數(shù)字化航拍吊艙100的高亞音速艙體的尾部下部還安裝一個刀形天線(未示出)。參照圖3，艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)107安裝在高亞音速艙體的頭部中。此外，紅外熱成像儀單元108也還可加裝在高亞音速艙體的頭部中。CCD相機103安裝在高亞音速艙體的中段內(nèi)。而圖像處理計算機104、數(shù)傳電臺105、機載記錄設(shè)備106等安裝在高亞音速艙體的尾部內(nèi)。所述高亞音速艙體內(nèi)設(shè)置各個組成部分都是物理上相互獨立的模塊，各個模塊之間由電纜和航空快速插頭連接。并且各個模塊是采用便于拆裝的方式安裝在高亞音速艙體內(nèi)的，從而便于用戶的使用維護，并可根據(jù)用戶需要對各個模塊進行技術(shù)升級。下面將逐一介紹數(shù)字化航拍吊艙100的各個組成部分。光學(xué)單元光學(xué)單元主要由長焦距CCD相機103(擬選用BS—1500K型斜視航空CCD相機)構(gòu)成，功能是對目標可見光進行匯聚、放大、成像，是吊艙分系統(tǒng)的核心傳感器。航拍吊艙在光學(xué)單元的布局上充分借鑒和吸收了國外先進吊艙的方案特點。光機結(jié)構(gòu)模塊化、組件化，便于安裝調(diào)試。選用高強度低線脹系數(shù)材料，以保證機載振動、沖擊、高低溫環(huán)境下的光機精度。主要技術(shù)指標(參考數(shù)據(jù))如下-1焦距1500mm2相對孔徑1/83光譜范圍0.5~0.85pm4TDICCD型號CT—F35像元數(shù)4096x26像元尺寸13xl3pm7相機工作方式擺掃式8相機俯仰角±5。、±10。、±15。、±20。9速高比范圍10視場角20°11重疊率<0.512調(diào)光范圍濾光片式13調(diào)焦方式自動14連續(xù)拍攝時間50min15電源115V(400Hz)，28V(直流)紅外熱成像儀單元(選裝)紅外熱成像儀單元由紅外望遠鏡頭和紅外成像組件兩部分組成。紅外望遠鏡頭主要包括物鏡、視場變倍和光學(xué)消像旋；紅外成像組件主要包括光機掃描、紅外探測器、探測器制冷器、前放電路和視頻處理電路。紅外熱成像儀單元的功能是利用紅外寬窄視場對地面景物熱輻射成像，可對圖像凍結(jié)顯示，電子變倍，黑熱/白熱極性變換。數(shù)字化航拍吊艙的紅外熱成像儀單元可以采用望遠鏡頭與紅外成像部件分離的方案，兩者之間接口為平行光，接口關(guān)系簡單，紅外望遠單元保證與吊艙頭部的光學(xué)單元的結(jié)合，紅外成像組件完成目標光信號掃描、輸出視頻電信號的功能。紅外探測器采用國內(nèi)最先進的二代288x4掃描焦平面器件。機載記錄設(shè)備采用機載密封可移動硬盤，型號為DDRs400。它可以工作在高空并達到防潮、防塵的目的，具有體積小，功耗低的特點。記錄后的數(shù)據(jù)，可經(jīng)DDRs400的高亞音速數(shù)據(jù)接口，送入DIS，DLT等磁帶機進行歸檔、備份。主要技術(shù)參數(shù)如下性能數(shù)據(jù)率400Mb/s用戶數(shù)據(jù)容量160GB誤碼率$1x10-12飛行高度50,000英尺溫度-20oC到50oC濕度10%至U90°/。RH隨機振動7grms沖擊15g接口數(shù)據(jù)接口8位并行,差分ECC控制接口EIA—232,EIA-422數(shù)據(jù)翻錄接口以太網(wǎng)時碼IRIGB電源28VDCMIL-STD704F物理尺寸大小6"Hx8"Wxir'D重量小于18磅控制計算機控制計算機單元主要由控制CPU、隨動CPU、總線接口、D/A和I/0接口、旋變解算和電源等部件組成。圖像處理計算機圖像處理計算機主要由對比度控制模塊、信號壓縮模塊、系統(tǒng)控制等組成。吊艙工作時，與飛機機內(nèi)安裝的慣導(dǎo)系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)計算機、無線電高度表等航電火控系統(tǒng)設(shè)備通過429總線交聯(lián)，為紅外及可見光圖像提供地圖和時間標定。對飛機機上記錄圖像數(shù)據(jù)采用無損壓縮方式，對傳輸圖像采取基于小波變換的圖像壓縮。硬件由DSP芯片+專用芯片實現(xiàn)。溫度控制單元溫度控制單元的功能是消除外掛艙體的蒙皮氣動加熱與內(nèi)部功耗發(fā)熱問題，在低溫時具有電加熱功能。航拍吊艙艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)通過采用三輪式裝置，可突破低速飛行的工作禁區(qū)，艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)布局解決了前后艙的制冷量合理分配問題，保證航拍吊艙內(nèi)部工作溫度在正常范圍內(nèi)。數(shù)傳電臺選用VTX5537WT發(fā)射機和相應(yīng)的VTR5585WT接收機。該設(shè)備工作在S波段，發(fā)射機功率為5W，可以傳輸從2.1GHz到2.7GHz寬頻帶范圍內(nèi)信號，比特率最高為20Mbps。主要特點1.同步輸出頻率；2.寬調(diào)制響應(yīng)；3.高載波偏差；4.功率為5W。RF特點<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>調(diào)制特點:頻率響應(yīng)3bBpp:偏移靈敏度峰值8MHzlVpp士10。/。輸入阻抗75Q或50Q結(jié)構(gòu)特點:重量，g尺寸100x8x23mmSMA母頭接頭-調(diào)制器SMA公頭-頻率控制MALC021pin-電源DEUTSCHDCS10電壓24-32VDC環(huán)境條件:操作溫度-40°C-+85°C存放溫度-55°C-+100°C振動正弦20g,20-2000Hz，3維振動隨機性0.45gA2/Hz,20-2000Hz，3維靜態(tài)加速度100g，3維沖擊100g，llms，3維低壓力最大25000mFMIMIL-STD-461,462,463A12掛載飛行包線最大速度:最大高度:過載航拍使用包線最大速度:最大高度:過載320米/秒；15千米；-37g。320米/秒；15千米;-35.5g。主要技術(shù)性能使用可見光相機，由駕駛員在機上操作，大大提高了系統(tǒng)使用的靈活性。通過選裝可同時配備紅外、可見光兩種相機，駕駛員可在機上進行轉(zhuǎn)換操作。作用距離(識別150噸級小型快艇以上目標時)可見光50-60公里(能見度20公里時)紅夕卜10-30公里(選裝)工作波長紅外812微米可見光0.40.9微米工作現(xiàn)場紅外4.3。x5.8?？梢姽庀鄼C俯仰角±5。、±10。、±15。、±20°視場角20°速高比范圍￡0.06數(shù)傳電臺工作頻率2.1GHz2.7GHz比特率最高為20Mbps。系統(tǒng)連續(xù)拍照并記錄時間3小時。懸掛接口航拍吊艙通過標準接口與載機實現(xiàn)交聯(lián)。機械接口符合本行業(yè)的機載懸掛物和懸掛裝置結(jié)合部位的通用設(shè)計準則，具有良好的通用性。掛距355.6mm，兼容762mm掛距，以適應(yīng)不同載機需要。電氣接口符合本行業(yè)的飛機/懸掛物電氣連接系統(tǒng)要求。可靠性平均故障間隔時間(MTBF)不小于300小時。維修性采用三級維修體制，外場平均修復(fù)時間(MTTR)不大于30分鐘。具有上電自檢測、啟動自檢測、周期自檢測、維護自檢測四種工作方式。通過機內(nèi)自檢測和二級檢測設(shè)備，應(yīng)能完成對單個外場可更換單元進行故障檢測和隔離。環(huán)境條件工作溫度一45。C+50。C;電磁兼容性滿足本行業(yè)的電磁發(fā)射和敏感度要求。在其它環(huán)境適應(yīng)方面，滿足本行業(yè)的相關(guān)要求。外形尺寸直徑S710毫米；長度$5680毫米；重量350千克。供電要求品質(zhì)要求符合本行業(yè)的飛機供電特性及對用電設(shè)備的要求。<地面處理設(shè)備>圖4表示按照本實用新型的地面處理設(shè)備200的系統(tǒng)構(gòu)造。如圖4所示，按照本實用新型的地面處理設(shè)備200包括:無線傳輸網(wǎng)絡(luò)20K有線傳輸網(wǎng)絡(luò)202、數(shù)據(jù)處理單元203和顯示終端204。此外，按照本實用新型的地面處理設(shè)備200還可以根據(jù)需要包括廣播分發(fā)單元，例如，屏幕終端、數(shù)據(jù)終端以及其它任何經(jīng)過授權(quán)的平臺(車輛、飛機、船艇)信息終端進行廣播分發(fā)。下面將逐一介紹按照本實用新型的地面處理設(shè)備200的各個組成部分。數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元203是依托計算機技術(shù)，融合多年的航空圖像處理實踐經(jīng)驗與最終用戶的具體要求，而搭建的計算機信息處理中心，將吊艙獲取的海量圖像信息進行實時處理，并根據(jù)需要進行標注、精讀、比對、儲存等。有線、無線傳輸網(wǎng)絡(luò)及終端顯示單元有線傳輸網(wǎng)絡(luò)包括通信光纜，原則上不受距離的限制。無線傳輸網(wǎng)絡(luò)包括數(shù)傳電臺和微波傳輸鏈路，其中數(shù)傳電臺的傳輸距離^200千米，允許接力。顯示終端204包括中心單元和經(jīng)最終用戶授權(quán)的其它用戶終端，也可以向特定的其他用戶終端群進行廣播式的分發(fā)。前面介紹本實用新型的實施方式僅僅是舉例說明，并不構(gòu)成對本實用新型的限定。本實用新型的范圍是由權(quán)利要求定義的，本實用新型的范圍應(yīng)當涵蓋本實用新型實施方式中的技術(shù)方案在細節(jié)和形式上的任何修改和改變。權(quán)利要求1、一種模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述航拍吊艙包括具有符合空中飛行要求的形狀的高亞音速艙體，該高亞音速艙體適合于吊掛在飛行器上，并且該高亞音速艙體上設(shè)置有透明窗口，其特征在于，所述系統(tǒng)包括設(shè)置于高亞音速艙體內(nèi)的光學(xué)單元模塊、圖像處理計算機模塊、數(shù)傳電臺模塊、機載記錄設(shè)備模塊，和艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)模塊；其中，所述高亞音速艙體內(nèi)設(shè)置的各個模塊是物理上相互獨立的模塊，各個模塊之間由電纜和航空快速插頭連接；以及設(shè)置于地面的地面處理設(shè)備，所述地面處理設(shè)備包括無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理單元和顯示終端。2、按照權(quán)利要求1所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在高亞音速艙體內(nèi)的紅外熱成像儀單元模塊；和高亞音速艙體上設(shè)置的紅外探測窗口。3、按照權(quán)利要求1所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述高亞音速艙體包括頭部、中段和尾部三個艙段；艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)模塊安裝在高亞音速艙體的頭部中；光學(xué)單元模塊安裝在高亞音速艙體的中段內(nèi)；圖像處理計算機模塊、數(shù)傳電臺模塊和機載記錄設(shè)備模塊安裝在高亞音速艙體的尾部內(nèi)；所述透明窗口設(shè)置在高亞音速艙體的中段上。4、按照權(quán)利要求2所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述高亞音速艙體包括頭部、中段和尾部三個艙段；艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)模塊和紅外熱成像儀單元模塊安裝在高亞音速艙體的頭部中；光學(xué)單元模塊安裝在高亞音速艙體的中段內(nèi)，圖像處理計算機模塊、數(shù)傳電臺模塊和機載記錄設(shè)備模塊安裝在高亞音速艙體的尾部內(nèi)；所述透明窗口設(shè)置在高亞音速艙體的中段上；所述紅外探測窗口設(shè)置在高亞音速艙體的頭部上。5、按照權(quán)利要求1所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)單元模塊為長焦距CCD相機，該相機對目標可見光進行匯聚、放大及成像。6、按照權(quán)利要求1、3或4所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理計算機模塊包括對比度控制模塊、信號壓縮模塊及系統(tǒng)控制模塊。7、按照權(quán)利要求1所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)傳電臺模塊包括工作在S波段的發(fā)射機和相應(yīng)的接收機。8、按照權(quán)利要求1所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述機載記錄設(shè)備模塊為機載密封可移動硬盤。9、按照權(quán)利要求1所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，在高亞音速艙體的尾部還設(shè)置有刀形天線。10、按照權(quán)利要求1所述的模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述地面處理設(shè)備還包括廣播分發(fā)單元。專利摘要本實用新型提供了一種模塊化遠程數(shù)字航拍吊艙及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在高亞音速艙體內(nèi)的光學(xué)單元模塊；圖像處理計算機模塊；數(shù)傳電臺模塊；機載記錄設(shè)備模塊；艙內(nèi)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)模塊，和設(shè)置于地面的地面處理設(shè)備，其中，所述高亞音速艙體內(nèi)設(shè)置的各個模塊是物理上相互獨立的模塊，各個模塊之間由電纜和航空快速插頭連接。本實用新型采用了模塊化的技術(shù)手段，獲得了先進的快速、遠程、實時圖像獲取能力。文檔編號B64D47/08GK201376671SQ20092015134公開日2010年1月6日申請日期2009年4月16日優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日發(fā)明者軍張申請人:軍張