見所未見:測(cè)試?yán)走_(dá)視覺系統(tǒng)
被測(cè)設(shè)備
雷達(dá)和視覺系統(tǒng)能夠顯示出肉眼看不到的著陸點(diǎn)狀況。系統(tǒng)協(xié)助飛行員在雨、雪、塵、煙霧以及其他不利的天氣狀況下著陸。一個(gè)嵌入式的圖像處理器將雷達(dá)和相機(jī)拍攝到的影像與一系列著陸點(diǎn)的靜態(tài)圖像相融合,形成實(shí)時(shí)的移動(dòng)影像以幫助飛行員安全著陸。
挑戰(zhàn)
集成和測(cè)試一套系統(tǒng)需要一個(gè)嵌入式控制器、一臺(tái)毫米波(94GHz)雷達(dá)、紅外照相機(jī)和一臺(tái)平板顯示器,測(cè)試系統(tǒng)各部件與控制器之間的通信能力。在實(shí)驗(yàn)室里仿真一次著陸以完成系統(tǒng)級(jí)測(cè)試,然后才能將系統(tǒng)配置到飛行器中。
工具
* Agilent Technologies: 頻譜分析儀,。
* MathWorks: 仿真軟件,。
* Tektronix: 邏輯分析儀和示波器, 。
* VMetro:PCI總線分析儀、數(shù)據(jù)記錄器,。
任務(wù)描述
BAE Systems公司已經(jīng)開發(fā)了一套視覺系統(tǒng)（如圖）,以幫助飛行員在零高云幕和零可見度的條件下著陸。系統(tǒng)利用雷達(dá)、兩臺(tái)攝像機(jī)和三臺(tái)紅外照相機(jī)能看到飛行員所不能見的物體。帶有工業(yè)級(jí)PCI圖像采集卡的嵌入式處理器用于影像處理,同時(shí)系統(tǒng)還包括一個(gè)著陸點(diǎn)的靜態(tài)影像數(shù)據(jù)庫(kù)。通過滾動(dòng)播放某個(gè)著陸點(diǎn)的圖像,處理器組成了一幅動(dòng)態(tài)的地圖。處理器將雷達(dá)傳感器、攝像機(jī)和紅外照相機(jī)的圖像融合在地圖上形成影像,飛行員利用它們著陸。
三臺(tái)紅外照相機(jī)分別位于駕駛艙左、中、右部,以提供全方位的視覺景象。為了精確地將相機(jī)和雷達(dá)影像處理成單一的影像,處理器需要采集飛行器的位置、高度和傾斜度信息,以及飛行員正在觀察的位置信息。
在安裝到測(cè)試飛行器前,為了進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試,BAE的工程師需要集成系統(tǒng)部件和編寫圖像處理代碼。首先,他們要檢測(cè)視頻卡是否能夠在圖像處理器中正常工作。PCI總線分析儀和邏輯分析儀用于監(jiān)視、捕捉視頻卡和嵌入式CPU之間的總線活動(dòng)。利用已知距離的物體,頻譜分析儀通過測(cè)量雷達(dá)天線上的信號(hào)頻譜和幅度檢測(cè)雷達(dá)的工作狀況。
工程師完成系統(tǒng)集成之后就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。首先,他們將相機(jī)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)和相機(jī)、雷達(dá)距離確定的物體。當(dāng)他們確認(rèn)系統(tǒng)能夠?qū)⒁曨l影像融合成一個(gè)圖像之后,他們會(huì)利用其捕捉移動(dòng)的目標(biāo)。他們將相機(jī)對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室窗外,對(duì)著移動(dòng)的汽車拍照。
在完成嵌入式代碼調(diào)試和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性之后,BAE工程師們就會(huì)準(zhǔn)備一次飛行測(cè)試。他們將系統(tǒng)安裝到NASA Langley Research Center的一架Boeing 757中。飛行測(cè)試要驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足大規(guī)模安裝的條件。
經(jīng)驗(yàn)之談
“由于缺少Linux的驅(qū)動(dòng),我們?cè)谀承┎考墓ぷ魃吓龅搅死щy”,高級(jí)硬件工程師Don Brown說,“因?yàn)樗麄冮_發(fā)的某些驅(qū)動(dòng)存在漏洞,我們必須和采集卡制造商合作以獲得需要的驅(qū)動(dòng)。”
“我們假設(shè)每個(gè)部件在獨(dú)立時(shí)能夠正常工作,”高級(jí)軟件工程師Ben Montalvo說,“但我們還需要檢驗(yàn)各個(gè)部件以確保我們的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。在依靠功能測(cè)試前,我們要通過Matlab仿真腳本驗(yàn)證我們的數(shù)據(jù)。相對(duì)于以前,我們還要盡早為系統(tǒng)集成我們的數(shù)據(jù)記錄器。如此,在轉(zhuǎn)向調(diào)試圖像處理器中的代碼之前,我們驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性會(huì)更加容易。”
