[发明专利]一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法

权利要求书

1.一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，在直升机航向和侧向两个方向上对吊索进行拍照，得到吊索的航向图片和侧向图片，且在直升机航向对吊索进行拍照时从后往前拍，在直升机侧向对吊索进行拍照时从右往左拍，所述两个方向在相同的水平面上；

S2，对所述吊索的航向图片和侧向图片分别进行背景和干扰的剔除，并进行二值化处理，得到航向二值化图像和侧向二值化图像；

S3，对所述航向二值化图像和侧向二值化图像分别进行一维直线拟合，获得航向直线函数y1和侧向直线函数y2，其中，航向直线函数y1的斜率为k1，侧向直线函数y2的斜率为k2；

S4，以航向直线函数y1和侧向直线函数y2的交点作为坐标原点，构建空间单元体，记航向直线函数y1与Z轴夹角为α，侧向直线函数y2的与Z轴夹角为β，设y0为吊索偏移状态下所在的空间直线，其与Z轴的夹角记为θ；

S5，根据空间单元体的几何关系，计算出吊索偏移状态下所在的空间直线与Z轴的夹角θ，记为吊索偏移状态下的偏移角；

S6，根据航向直线函数y1的斜率k1、侧向直线函数y2的斜率k2，确定吊索偏移状态下的偏移方向。

2.根据权利要求1所述的一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，S6具体为：

若航向直线函数y1的斜率为k1为正则吊索偏移方向向左，为零则吊索不偏移，否则吊索偏移方向向右；

若侧向直线函数y2的斜率为k2为正则吊索偏移方向向后，为零则吊索不偏移，否则吊索偏移方向向前。

3.根据权利要求1所述的一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，S2的具体实现过程为：

(S21)根据吊索的直线特征属性，分别在航向图片和侧向图片中查找出能够构造显著直线的像素点群；

(S22)将其他像素点作为背景剔除；

(S23)查找已提取的像素点群中是否存在极大的值，若存在则删除这些极大值，得到去除背景和干扰后的航向图像和侧向图像；

(S24)分别将去除背景和干扰后的航向图像和侧向图像中的像素按灰度分布取中位数，并以此中位数作为二值化阈值对对应的图像进行二值化处理，使背景区域数值为0，吊索区域数值为255，得到航向二值化图像和侧向二值化图像。

4.根据权利要求1所述的一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，S3的具体实现过程为：

(S31)分别将航向二值化图像和侧向二值化图像的非0像素点的坐标值存入矩阵A和矩阵B；

(S32)使用最小二乘法，分别对矩阵A和矩阵B进行一维直线拟合，获得航向直线函数y1和侧向直线函数y2，其中，航向直线函数y1的斜率为k1，侧向直线函数y2的斜率为k2。

5.根据权利要求1所述的一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，S4中，所述空间单元体的几何关系为：

其中α和β数值上等于斜率k1和k2，将其带入公式计算出吊索偏移状态下所在的空间直线与Z轴的夹角θ。

6.根据权利要求1所述的一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，S6之后，所述方法还包括：

当获取到直升机外吊挂系统吊索停止工作的信号时，则结束在直升机航向和侧向两个方向上对吊索进行拍照；

否则继续在直升机航向和侧向两个方向上对吊索进行拍照。

7.根据权利要求1所述的一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，S1中，在直升机航向和侧向两个方向上对吊索进行拍照之前，所述方法还包括：

获取外吊挂钢索自由状态下的垂面P0，所述垂面的中心为外吊挂钢索自由状态下的投影；

选取两个分别垂直于垂面P0的平面P1和平面P2，且平面P1垂直于平面P2；

分别在平面P1和平面P2上安装有一个工业相机，控制两个工业相机同时拍照，获得吊索的航向图片和侧向图片。

8.根据权利要求1所述的一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，其特征在于，S6之后，所述方法还包括：将吊索偏移状态下的偏移角以及偏移方向输出至机上显示设备进行显示。