[发明专利]一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法

说明书

本发明属于外吊挂监测技术领域，公开了一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，通过图像处理及空间几何体构建，实现非接触式钢索偏转角解算，运算速度快，动态特性好，精度高，满足钢索的非接触式测量要求。实现了外吊挂钢索的非接触式测量；实现了外吊挂钢索的动态测量、解算和输出；提升了解算速度和解算精度；避免了传统接触式测量的机构复杂性和目视法的不可靠性。

技术领域

本发明属于外吊挂监测技术领域，尤其涉及一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法。

背景技术

随着直升机、旋翼飞行器的不断发展，其吊运能力愈发增强，应运而生的吊挂任务场景越来越多。而带挂钩的外吊挂系统作为一种成熟的钢索悬吊成品，被广泛应用于各类需进行吊挂运装工作的飞行器中。然而，受飞行器本身重心包线特征约束，在使用外吊挂的过程中，外吊挂钢索偏角需控制在安全角度内，否则会导致货物偏移，拉动飞行器重心超出包线，造成倾覆、坠毁等不可逆损伤，甚至危及驾驶员性命。因此，需要对外吊挂钢索吊挂货物时的钢索偏角进行实时监控，以便飞行员及时调整飞行姿态，保证飞行器处在安全的状态。

目前，测量外吊挂钢索偏角的方法主要为目视法或视频监控法，通过飞机下端玻璃或安装在飞行器下端蒙皮上的摄像头对外吊挂钢索进行观察，通过驾驶员或外吊挂操作员的经验判断钢索大致角度值为多少。上述方法对驾驶员或外吊挂操作员有较高的经验要求，且受飞行器环境条件限制，无法精确获取偏移角度和偏移方向，还会分散机组人员的精力，不适用于目前多场景复杂任务状态下的使用要求。综上所述，提供一种能够快速判别外吊挂钢索角度值，给出偏移方向，同时数字化输出的方法是本领域亟待解决的关键技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，以解决现有技术不能实时准确解算外吊挂钢索偏移方向、偏移角度且无法动态数字输出的问题。

一种直升机外吊挂系统吊索摆动角度解算方法，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。

(1)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。

(2)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；