[发明专利]适于向操作员提供增强的能见度的系统和相关方法

说明书

本发明涉及一种适于向操作员提供增强的能见度的系统，该系统尤其可用于辅助飞行器驾驶，包括能够捕获给定光谱带中的图像数据的至少一个传感器和能够处理所捕获的图像数据并将它们发送到显示单元的中央计算单元。该系统包括：‑至少一个高分辨率传感器(20)，其能够捕获光谱带中形成数字图像(10)的图像数据，所述光谱带至少包括人眼可见的光谱带的全部或部分，所述图像数据具有第一空间分辨率和严格比人眼的角分辨率精细的角捕获分辨率，以及‑非线性处理模块(22)，其适于产生空间分辨率的改变同时保留所获取的所述数字图像(10)的亮点，以便获得以比所述第一空间分辨率低的第二空间分辨率显示的数字图像(h)。

本发明涉及一种适于向操作员提供增强的能见度(尤其用于辅助飞行器驾驶)的系统和相关方法。

本发明落入增强视觉系统(EVS)的领域内，EVS是旨在向操作员提供相对于人类感知而言改善的环境图像的成像系统，该图像能够使用“平视显示器”(HUD)或观看监视器(所谓的“低头”显示器)来呈现。

这些EVS系统尤其适用于辅助飞行器驾驶的领域，尤其是在由于恶劣的环境和/或天气条件而导致能见度低的情况下的进场和着陆阶段期间，还有滑行和起飞期间。

事实上，在航空领域，通常使用标记物来标记机场起飞/着陆带，尤其是照明信标(例如，进场坡道)以及照亮的跑道边缘和跑道中心信标。

为了保证航空运输领域的安全，例如，现有法规强加给定的跑道视程以实施着陆方法。跑道视程(RVR)被定义为处于跑道的轴线上的飞行器驾驶员可够利用其自然视力看到限定跑道或用作跑道轴线的信标的标志物或灯光的距离。通常，通过将相对于大气和背景光的透射系数的仪器测量值和关于照明信标的强度的信息进行自动计算积分来评估RVR。例如，对于所谓的CAT 1(类别1)进场，法规要求在开始进场时要有550米的最小RVR值，还存在其它要求，并且法规使得能够下降到等于至少200ft(200英尺)的决断高度，在该决断高度处，飞行员必须辨别视觉参考以继续下降到低于决断高度DH。在某些恶劣的天气条件下，难以获得这样的视程，从而可能使得飞行员在决断高度DH处无法辨别照明信标。

EVS系统被设计成尤其用于解决这个问题并且改善驾驶人员的自然视力，并且扩展在恶劣的能见度条件下的着陆能力。尤其是，法规使得在上述示例中当飞行员在200ft处能够使用EVS辨别必要视觉参考并且即使他们无法用人眼进行辨别时也能够下降到低于100ft。

此时，已知的EVS系统在使用3至5μm或8至14μm的光谱带的红外光谱带中以及用于波长从1μm至2.5μm的电磁信号的短波红外(SWIR)光谱带中包括图像传感器。传感器在SWIR光谱带中的使用旨在优化用于检测通常用于标记跑道的白炽灯的能力。

然而，近来的照明信标将新照明技术用于不发射超出1μm的波长的发光二极管(LED)。

专利申请WO 2009/128065A1描述了一种EVS系统，该EVS系统包括能够在各种光谱带中操作的多个传感器，这些光谱带包括用于具有从0.7μm扩展到1.0μm的波长的电磁信号的NIR(近红外)光谱带和从0.4μm扩展到0.7μm的可见光的光谱带。该系统合并由各种传感器获取的图像数据。基于预先识别的天气条件和待检测的照明信标的性质来选择待合并的光谱带。

然而，除了其计算复杂度以及其高制造成本之外，这种系统的性能限于设备中存在的最佳光谱带的性能。此外，无法预测系统的性能，即，相对于人眼的能见度增益，因为该增益基于天气和大气条件、背景亮度和照明信标的强度而变化。因此，利用这种系统不容易预测对于给定RVR值而言该系统是否将使得能够实现开始和最终执行着陆所需的性能水平。

下面，将角分辨率定义为图像传感器检测器的像素的基本视野。人眼的角分辨率通常被认为是大约0.8弧分(minutes of arc)或0.0135°(或0.00029弧度)。同样地，下面，高空间分辨率将指定精细的角度分辨率，进而小的分辨率/基本视野角度。

本发明旨在解决以上提到的现有技术的缺点。