[发明专利]LED精密进近航道指示器两色光束中心过渡区角度的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种LED精密进近航道指示器两色光束中心过渡区角度的测量方法。

背景技术

半导体技术继引发了微电子革命之后，又在孕育着一场新的产业革命---照明革命。发光二极管(LED)的特点使其在显示及特种照明等领域获得很大的应用。在航空灯具领域，各式灯具也逐渐应用LED作为其光源，来实现节能减排的目的。

随着飞机制造业的高速发展和喷气式飞机的使用，飞机的进近速度越来越快，进近时间越来越短，因而给飞行员提供准确的进近目视坡度信号就变得更加重要。精密进近航道指示器就是通过不同颜色的信号组合来帮助飞行员判断飞机的进近高度，指示器发出的红白两色光束过渡区的角度对于信号的准确性至关重要。相关国际标准严格规定，两色中心过渡区的角度不得大于3分。现代光电测试仪器用来测量角度的仪器有很多，但是可以用来精确测量出精密进近航道指示器两光束过渡区角度的测量仪器至今尚未见报道。

目前，国内外机场通常通过在光束照射到一定距离的线性变化来目视判断过渡区角度是否大于3′。使用该种方法来测试指示器的两色光束的过渡区角度，由于人的主观因素会带来一定的偏差，无法保证飞机降落的安全，而这种方法目前主要针对使用卤钨灯的指示器，而针对应用LED的精密进近航道指示器两色光束中心过渡区角度的测量方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED精密进近航道指示器两色光束中心过渡区角度的测量方法，以消除目前使用目视方法判断角度而出现偏差的问题，实现对指示器光学参数-两色光束的中心过渡区角度的精密测量。

本发明提出的LED精密进近航道指示器(以下简称指示器)两色光束过渡区角度的测量方法，具体步骤如下：

(1)搭建测试系统

将一台待测试LED精密进近航道指示器放在需要的位置，指示器光源采用白光LED和红光LED，指示器发出的光束在水平方向的光束角为±10°，俯仰方向的光束角度为±4°，在距离指示器L米(一般为3～7米，实施例中L取5米)处放置一测试屏，该测试屏的屏面垂直于所述指示器的中心光轴，能够让光束均匀的通过。沿着光传播的方向，在测试屏后放置一V(λ)滤光片，V(λ)滤光片后面放置一台CCD摄像机，用以采集指示器发出的两色光束，测试屏与CCD靶面相对于CCD镜头是一对共额的物像关系，CCD摄像机与计算机直接相连，CCD摄像机采集到的两色光束的由灰度值表示的光斑图像数据存储于计算机中；

(2)测试采样

测试时，上述测试系统各个部件的相对位置不变，将指示器的两色光(白光LED和红光LED)先后发光，CCD摄像机分别采样灰色值图像，并分别记录其原始数据；将两色光灰度值图像记录在同一张图像上，在该图像垂直于两色光过渡区域中心线、并过其中心点的垂直线(即采样线，图2，3中的C-C线)上，在红光区域和白光区域分别采样记录灰度值表示的图像的若干离散点数据；

(3)数据处理

由计算机软件对记录数据进行预处理，即通过Fourier变换，滤去背景照度和高频噪声；并通过数理方法和计算机图像处理技术根据垂直于过渡区域中心线的垂直线(即采样线C-C)上采样的光束灰度值，分别对于红光区域和白光区域的离散数据进行曲线拟合，分别得到红光和白光在采样线C-C上的二次曲线；再根据2条二次曲线图形，计算得到过渡区角度，从而实现过渡区角度的精确测量。

本发明有以下特点：

1.LED精密进近航道指示器应用红光LED和白光LED作为光源。

2.被测试LED精密进近航道指示器发出的光束在水平方向光束角为±10°，俯仰方向的光束角为±4°的充满或者照射在测试屏的适合位置，光束中心光轴垂直于测试屏，照射在测试屏上形成两色光的光斑，经过V(λ)滤光片后，在CCD摄像机的靶面上成像，采样灰度值表示的光斑像数据，并存储于计算机；

3.针对应用LED的精密进近航道指示器是由红光LED阵列和白光LED阵列组成的特点，本方法保持测试系统结构的相对位置不变，采用两色光依次发光，CCD摄像机采集灰度值图像，分别记录其原始数据，红白两色光的采样次序不分先后，两色光灰度值图像记录在同样一张图像上，在该图像垂直于两色光过渡区中心线、并过其中心点的垂直线(图2，3中C-C线)上，在红光区域和白光区域分别采样记录灰度值表示的图像的若干离散点数据。

4.通过数理方法以及计算机图像处理技术根据垂直于过渡区中心线的垂线上采样的光束灰度值，分别对红光区域和白光区域的离散数据进行曲线拟合，并且进行处理，最终实现过渡区角度的精密测量。