专利名称：精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种机场PAPI灯测试工具，具体涉及一种精密进近航道指示器 灯具指示角度测试系统及测试方法。
背景技术：
精密进近航道指示器通俗叫法为坡度灯(或者叫PAPI灯)，它是给出飞行 员进近下滑角度的一种灯具，由于光的稳定性，它可以在视觉范围内给飞行员 提供可靠的下降角度信号，从而提示飞行员在最后着陆前修正飞机着陆角度， 坡度灯的直观性可以防止仪表着陆的错误指示，对飞行员来说坡度灯的指示角 度关系到飞机的安全。目前，对坡度灯指示角度的校正。 一般采用飞机进行校 飞，校飞的结果是可靠的，但是校飞的成本却相当昂贵，对于机场来说，每半 年或者一年进行一次，是一笔不小的开支，并且机场维护手册中要求每星期检 测一次，这对机场来说，不可能通过校飞来实现，而机场人员又没有相应的检 测手段对坡度灯进行校正,坡度灯的误差不能及时消除，对飞机降落产生一定 影响，甚至发生危险。中国实用新型专利(专利号00202332. 6，公告日2001 年6月6日)中描述了一种坡度灯校准仪，该坡度灯校准仪包括主要由前标杆 座、后标杆座、与前后标杆座连接用于水平指示的装有液体的连通器組成的自 动校准装置，主要由装于前标杆座上的前标杆、装于后标杆座上的后标杆、显 示器、装于后标杆上的彩色监视器组成的显示器校准装置，利用直角三角形原 理测试坡度灯的角度，改变后标杆的高度，彩色监视器跟随移动，通过显示器 显示坡度灯灯光图像，记录显示器显示介面光束时标杆的高度差值和两标杆的 距离，即可得到坡度灯角度的正切值，从而得到坡度灯角度，该专利可以方便 进行测量，对坡度灯进行调整，节省校飞费用，其测量精度可达到± 0. 5'，但
其测量精度较低，测量方法较复杂，并且测量时，器械布置和调整非常不方便。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种测量成本低、测量精度高，测量方 便，测量功能多并可记录测量过程和结果的精密进近航道指示器灯具指示角度 测试系统及测试方法。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是 一种精密进近航道指示器 灯具指示角度测试系统，包括摄像头，支撑摄像头的支杆，该系统还包括用于 寻找测量水平基准的自安平水准仪、用于坡度灯图像信号采集处理、光强和颜 色测量、摄像头控制的计算机，用于图像信号采集的视频采集卡，用于测量水 平距离的激光测距仪，其中摄像头通过同轴电缆连接视频采集卡，视频采集卡 连接到计算机，同时摄像头控制口通过控制线与计算机连接。
所述摄像头为带云台驱动器的 一体化摄像头。
所述计算机采用便携笔记本电脑，其USB 口通过USB连接线连接到视频釆 集卡，USB 口通过USB连接线、转换器连接到摄^^头控制口 。
该系统还包括用于支撑支杆的大三角架、用于支撑自安平水准仪的小三角架。
该系统还包括与计算机相连的光敏传感器，所述光敏传感器通过光语光度 计与计算机连接。
一种精密进近航道指示器灯具指示角度测试方法，该方法包括以下步骤
1) 用测距仪在PAPI灯正前方某一 "已定"距离处测量，测量时测距仪水 平对准PAPI灯，当测距仪测出该"已定"距离时，测距仪垂直到地面的点就是 大三脚架的中心柱放置点，
2) 把大三脚架的中心柱垂直放在这个点的上方，调整水平使大三脚架的水 平泡处在中心位置，
3) 在PAPI灯和大三脚架的连线中间往外一定角度处放置小三脚架，并调 节水平使水平泡处于中心位置，然后把水准仪放置在小三脚架上，4) 调整小三脚架的高度并且转动调整水准^C，直至看到PAPI灯前挡风玻 璃上的十字准星，然后转动水准仪，观测大三脚架中心柱上的刻皮并记录，
5) 将摄像头和支杆连接，并且把摄像头和支杆都固定在大三脚架上，调整 支杆到一定高度范围，该高度范围与"已定"距离成正比，与PAPI灯角度范围 有关，连接顺序从下往上依次为大三脚架、支杆、摄像头，该操作是在摄像 头已经和计算机连接好的情况下，
6) 开启计算机并打开测试软件，通过摄像头控制软件调整摄像头的上下左 右位置，使镜头对准PAPI灯，转到视频监控状态，
7) PAPI灯的图像显示在计算机屏幕上，根据屏幕显示的图像调整PAPI灯 的角度，直到计算机上出现的PAPI灯图像为半红半白时，该PAPI灯调整结束，
8) 重复步骤1至7，对其它PAPI灯进行调整，直至全部调整完成。 上述步骤7 )中PAPI灯调整结束后或者步骤8 )完成后，在PAPI灯前方一
定距离和角度，放置光敏传感器，并和计算机通过光i瞽光度计连接，测量该PAPI 灯的光强和色度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明通过计算机采集图像视 频信号，并对摄像头进行控制，同时采用自安平水准仪校正水平点、激光测距 仪测距，提高了测量精度，其精度达到了士0.2'，同时减化了测量程序，测量 更加方便快捷，该发明还集成了光强和色度测量功能，功能更加强大，测量的 同时可以对各测量数据进行存储，并对测量结果进行拍摄，可以方便以后查询， 该发明的应用可以代替传统的飞机校飞，为机场节省大量的开支，保证了 PAPI 灯的准确性，降低了事故率，同时满足了机场对PAPI灯的检测周期要求，有利 于机场现代化建设。
图l是本发明使用状态结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述
如图l所示，本发明包括带有云台控制器的揭J象头5，安装支撑揭_像头的支 杆IO,支杆10安装在大三角架6上，支杆IO为高度可调节支杆IO,可根据需 要调节支杆10的高度，本发明还包括用于寻找测量水平基准的自要平水准仪8、 用于坡度灯1图像信号采集处理、光强和颜色测量、摄像头5控制的计算机4， 用于图像信号采集的视频采集卡9，用于测量水平距离的激光测距仪，其中摄像 头5通过同轴电缆连接视频采集卡9，视频采集卡9通过接口转换器连接到计算 机4的USB 口，同时摄像头5控制口的控制线通过接口转换器连接到计算机4 的USB口，测量光强和颜色的光敏传感器2连接到光镨光度计3，光镨光度计3 通过电缆与计算机4连接，计算机4采用便携笔记本电脑，自安平水准仪8安 放在小三角架7上。
本发明测量PAPI灯角度时，是根据PAPI灯照射角度范围的妾求，定义水 平距离61. 3米，根据三角形原理，计算出高度范围值，形成表格存储于计算机 中，调整支杆上摄像头的高度到某一定义角度的高度值，观察电脑屏幕上图像 的状态，如果电脑屏幕上显示的图像为PAPI灯的半红半白图像，则PAPI灯角 度满足要求，不需调整，否则，调整支杆高度(在许可范围内)，看看能否找到 PAPI灯的半红半白位置，如果能够找到，则满足要求，否则需要调整，当然， 为了使PAPI灯的角度一致性更好， 一般设定角度范围中的某一确定值进行测试 调整。
基于上述测试系统的PAPI灯测试方法如下
1 )用测距仪在距离PAPI灯正前方61. 3米处测量，测距仪水平对准PAPI 灯，当测距^f义的发出的激光红点在PAPI的前挡风玻璃上显示时，按下测距仪的 中心按钮，这时在测距仪的屏幕上出现测量的米数61. 3米，测距仪垂直到地面 的这个点就是大三脚架的中心点。
2)把大三脚架的中心位置(中心柱)垂直放在这个点的上方，水平放置大 三脚架，使大三脚架的水泡处在中心位置。
"在PAPI和大三脚架的连线中间往外15度处放置小三脚架。在放置之前，
确定小三脚架水平放置(水泡处于中心位置)。然后把水准仪放置在小三脚架上。
4) 调整小三脚架的高度并且转动水准仪看到PAPI灯的前挡风玻璃上的十 字准星，然后将水准仪转动到大三脚架那边，看到大三脚架中心柱上的刻度， 记录下来。
5) 将摄像头的控制线通过转换器和电脑连接；视频线和天敏视频采集卡连 接，天敏视频采集卡通过数据线和电脑连接。然后把摄像头和支杆连接，并且 把摄像头和支杆都固定在大三脚架上，并调整支杆高度，连接顺序从下往上为 大三脚架、支杆、揚/像头。
6) 打开电脑中的测试软件，通过软件中的摄像头控制选项来调整摄像头的 上下左右转动，找到PAPI灯，这时PAPI灯的图像在电脑上显示。
7) PAPI灯的图像在电脑上显示，应该是半红半白的，但是PAPI灯由于自 己本身角度不合格的原因，有的时候是红色多一些，有的时候是白色多一些， 这时就需要对PAPI的角度进行调整，调整的PAPI灯的图像在电脑上实时显示， 直到电脑上出现PAPI灯的半红半白的图像时，PAPI灯的角度调整结束。
8) 重复步骤1-7，对其它PAPI灯进行调整，直至全部调整完成。 上述方法步骤1 )中的61. 3米是本发明具体实施时采用的距离，当然还可
以采用其他的距离，依据三角形原理和机场PAPI灯的照射角度范围的要求，可 以计算出支杆的高度范围。
本发明中除了具有PAPI灯角度测试功能，还充分利用了计算机的资源，增 加了光强和色度测量，不仅适用于PAPI灯的测量，还可用于其它机场灯光的光 强和色度测量，本发明测量PAPI灯光强和色度方法是:将光敏传感器放置在PAPI 灯前15米，左右±8度，并将光谱光度计通过数据线和电脑连接，并且将光敏 传感器和光镨光度计连接，同时启动电脑中的测量软件中的光测量模块，开始 测量光强和色度(参照机场对灯光参数的要求，就可以判定灯光的光强和色度 是不是合格)。对PAPI灯光强和色度的测量可以在上述步骤7 )中PAPI灯调整 结束后进行，也可以在步骤8 )完成后统一进行。
权利要求
1、一种精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统，包括摄像头，支撑摄像头的支杆，其特征在于该系统还包括用于寻找测量水平基准的自安平水准仪、用于坡度灯图像信号采集处理、光强和颜色测量、摄像头控制的计算机，用于图像信号采集的视频采集卡，用于测量水平距离的激光测距仪，其中摄像头通过同轴电缆连接视频采集卡，视频采集卡连接到计算机，同时摄像头控制口通过控制线与计算机连接。
2、 根据权利要求l所述的精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统，其 特征在于所述摄像头为带云台驱动器的一体化摄像头。
3、 根据权利要求l所述的精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统，其 特征在于所述计算机采用便携笔记本电脑，其USB 口通过USB连接线连接到视 频采集卡，USB 口通过USB连接线、转换器连接到摄像头控制口 。
4、 根据权利要求l所述的精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统，其 特征在于所述该系统还包括用于支撑支杆的大三角架、用于支撑自安平水准仪 的小三角架。
5、 根据权利要求1 -4中任一项权利要求所述的精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统，其特征在于该系统还包括与计算枳4目连的光壽丈传感器。
6、 根据权利要求5所述的精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统，其 特征在于所述光敏传感器通过光语光度计与计算机连接。
7、 一种精密进近航道指示器灯具指示角度测试方法，该方法包括以下步骤1) 用测距仪在PAPI灯正前方某一 "已定，，距离处测量，测量时测距仪水 平对准PAPI灯，当测距仪测出该"已定"距离时，测距仪垂直到地面的点就是 大三脚架的中心柱;改置点，2) 把大三脚架的中心柱垂直放在这个点的上方，调整水平使大三脚架的水 平泡处在中心位置， 3) 在PAPI灯和大三脚架的连线中间往外一定角度处放置小三脚架，并调 节水平使水平泡处于中心位置，然后把水准仪放置在小三脚架上,4) 调整小三脚架的高度并且转动调整水准仪，直至看到PAPI灯前挡风玻 璃上的十字准星，然后转动水准仪，观测大三脚架中心柱上的刻度并记录，5) 将摄像头和支杆连接，并且把4聂像头和支杆都固定在大三脚架上，调整 支杆到一定高度范围，该高度范围与"已定"距离成正比，与PAPI灯角度范围 有关，连接顺序从下往上依次为大三脚架、支杆、摄像头，该操作是在摄像 头已经和计算机连接好的情况下，6) 开启计算机并打开测试软件，通过摄像头控制软件调整摄像头的上下左 右位置，使镜头对准PAPI灯，转到视频监控状态，7) PAPI灯的图像显示在计算机屏幕上，根据屏幕显示的图像调整PAPI灯 的角度，直到计算机上出现的PAPI灯图像为半红半白时，该PAPI灯调整结束，8) 重复步骤1至7，对其它PAPI灯进行调整，直至全部调整完成。
8、根据权利要求7所述的精密进近航道指示器灯具指示角度测试方法，其 特征在于上述步骤7 )中PAPI灯调整结束后或者步骤8 )完成后，在PAPI灯前 方一定距离和角度，放置光敏传感器，并和计算机通过光镨光度计连接，测量 该PAPI灯的光强和色度。
全文摘要
本发明公开了一种精密进近航道指示器灯具指示角度测试系统及测试方法，包括摄像头，支撑摄像头的支杆，该系统还包括用于寻找测量水平基准的自安平水准仪、用于坡度灯图像信号采集处理、光强和颜色测量、摄像头控制的计算机，用于图像信号采集的视频采集卡，用于测量水平距离的激光测距仪，其中摄像头通过同轴电缆连接视频采集卡，视频采集卡连接到计算机，同时摄像头控制口通过控制线与计算机连接，本发明具有测量精度高，测试方法简单，测量功能强大的特点，该发明的应用可以代替传统的飞机校飞，为机场节省大量的开支，保证了PAPI灯的准确性，降低了事故率，同时满足了机场对PAPI灯的检测周期要求，有利于机场现代化建设。
文档编号G01C9/00GK101349559SQ20081007933
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者李胜利, 琳 董, 蔺新衔, 邱书强 申请人:河北中博联创科技有限公司