增强视景系统的发展趋势

增强视景系统的发展趋势罗克韦尔科林斯EVS3000图像中国航空新闻网讯：据美国《航空周刊》网站报道，在飞行行业，“完美”依然是“好”的敌人，尤其在谈到获得真实可靠、经济可行和广泛可用的全天候运行装备时更是如此。这里的“好”指增强视景系统（EVS）。由于多年以来一直接参与EVS的开发和应用，笔者可以毫无保留地说，如今的热成像增强视景系统非常好，甚至超乎想象。它不仅可以提高飞行员在黑暗环境下的可视度，还能增强飞行员信心，提升飞行安全。对于在偏远位置进行夜晚降落的直升机飞行员而言，EVS是其定位障碍物和地面人员的唯一方法。如果你接受过适当训练，所在飞机也配备有经过认证的EV传感器和平视显示器（HUD），那么你完全可以在 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的最低精密进近高度以下继续下降100英尺（30米）左右。当然，只有在飞行员降落至精密进近高度后通过HUD上的EVS叠加画面可以“观测”到跑道时，这种情况才允许发生。如果降落后，飞行员用肉眼看不到跑道画面，那么就要进行复飞。最终目标（完美进近）是，提高飞行员在零可见度条件下的空中和地面运行能力。目前，EVS被用于三种不同的显示配置。其缩写、价格和许可认证也各不相同，但都能提高飞行员在黑暗或天气原因等低能见度下的情境意识。如前所述，这个系统可以允许较低的最低运行 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。EVS:增强视景系统。采用独立的热成像照相机将外界物体的红外热辐射形成实时图像显示在多功能显示器（MFD）或专门显屏上。该系统的主要优点是能提高飞行员的情景意识。在夜晚，EVS可以减少视觉障碍，将黑暗变成白昼显示在显屏上，从而帮助飞行员看到并规避云团。在白天，该系统能使飞行员透过烟雾看到周围的飞行环境。EFVS:增强飞行视景系统。采用热成像照相机将外界物体发射的红外热辐射显示在HUD飞行引导系统上。这种更为精密的系统的主要优点是能在IFR飞行中提供飞行引导，降低最低飞行标准，同时增强飞行员的情景意识。CVS:组合视景系统。采用热成像照相机结合合成实时图像在PDF上显示。其主要优点是提高进近区和着陆区瞬间障碍物的可见度。该合成系统被看作是朝着“认证合成视景系统”发展的第一步，可以实现精密着陆和零能见度条件滑行。除了红外传感器外，EVS、EFVS和CVS还包含诸如可见光传感器等其它组件。每个传感器发送的数据可以通过电子方式“融合”到图像中。这些来自多个传感器的数据“融合”是先进系统的关键组成部分。如今，EFVS系统是航空电子组件中比较昂贵的组件，约为80万美元甚至更高，但如果想要在规定降落高度下再下降100英尺，这样的投资会很受欢迎。在MFD或独立显示器上显示的简单EVS图像就能提升按照IFR飞行的私人飞行员的信心。在晴朗无月的夜晚下按照VFR飞行，一个单独的EVS就可以将黑夜变成白昼显示在屏幕上，帮助飞行员看清地形、道路和建筑物等飞行环境，从而减少夜间飞行所带来的恐慌。这或许能进一步扩大SVFR可见度的范围，但看到这些范围通常要价在2.5万美元至13万美元之间不等。一种观测物体的新方法为了更好地了解当前EVS技术的实际性能期望和未来系统的运行改进，我们有必要对红外成像的工作机制及物理限制进行基本的了解。首先，热成像与可见光成像的工作原理不同，即观测的方式不同。以下附图显示了人眼能看到电磁（EM）波谱的哪一部分以及其它频率之间的关系。当然，光波也属于波谱，而波谱还包括低频无线电波、电视波，微波、雷达，红外线（IR），以及可见光和紫外线“光”，从下往上依次为X射线，伽马射线和宇宙射线。现在把人眼想象成微型雷达系统，并调频到电磁波谱那个极少的“可见”部分，再将外界物体发射的光子流（可见光）分解成图像。这里，我们所称的电磁波谱中可见的那一部分的频率可以被地球上绝大多数物体反射，我们需要看见这些物体来规避，来生存和发展，比如从阿尔卑斯山和杰西卡-奥尔芭（JessicaAlba）—直到机场跑道的所有物体。于是人类和其他动物便进化出了能“看见”光谱那一极小部分的眼睛。但与雷达不同，人眼不能制造和发出被反射回去的能量来创建所看到的图像。我们的眼睛要依靠外部能源，如太阳，着陆灯，甚至是被夜视镜（NVG）放大的星光。当关上的门或照明灯开关“断开”了被反射的光子流，或者像百叶窗或烟雾遮挡或分散了光子流，我们就不能清晰地看到物体，要么因为所有的光都没了，要么因为图像被遮挡了，要么因为现有的光在进入人眼的过程中被烟雾紧密簇拥的水分子分散了。相比之下，电磁波谱的另一部分红外却能不会被物体反射。相反，它们会被物体吸收，然后慢慢向外辐射。因此，在太阳下山以及连续产生的红外能不再辐射地球黑暗区域时，那些被岩石、树木、土地、草丛、汽车和建筑物吸收的能量会根据 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的温度、密度和分子结构以不同的速率向外辐射。当然，如果你看到的物体自己会产生热量，那么这种物体会辐射被吸收的能量，然后像灯塔一样发光。红外照相机可以探测每个物体表面的能量差，将物体不同表面上的微小温差转换成实时视频图像。不同温度通常用阴影来表示，代表着相机镜头里的物体发射出的红外辐射的速率。电磁波谱的红外部分有三个谱段可以利用，而且都沿着谱带均匀分布。这些谱段依据波的长度来定义，以微米（卩）为单位：分为长波红外线（8.0?14.0卩）;中波红外线（3.0至5.0卩）和短波红外线（1.0至1.5±卩）。长波红外线（LWIR）和中波红外线（MWIR）通常被看作是成像最好的波段。短波红外线（SWIR）照相机价格太贵，而且美国制造商技术出口又受到国际武器贸易条例（ITAR）的限制，这样就很难实现商业化。其它能将这三种波段分离的红外频率都不能穿过地球表面，因为这些气体作为大气层的常见要素能以自身的波长吸收能量。你可能听说过“近红外”（NIR）这个术语，它是指眼睛发出的能量波段被减至0.65卩至1.0卩。在技术上，我们把这种能量称为“可见光”。由于红外能量会被玻璃阻挡，所以由白炽灯灼热钨丝发出的红外能量也会被玻璃灯泡阻挡。有时候，如果跑道照明灯亮了足够长的时间，以至于能把自身的热量传递给灯组件，那么高温金属基体就会作为发光灯出现在长波或中波EVS显屏上。如今，不少飞机都安装了新型发光二极管（LED），它们不用产热就会发射可见光，因此对于LWIR和MWIR传感器不可见。LWIR和MWIR都不能观测或接收可见光。MWIR照相机可以通过“拉伸”来捕捉一小部分可见频带，然后出现“曝光”。这个术语用来描述强光源对镜头的入侵，从而导致图像失真。你可以把它比拟为相机闪光后对视觉的冲击。曝光现象会在烟雾条件下白天进近中出现，此时太阳光背向反射与传感器相冲突或强光突然侵入视野，而EVS图像处理软件需要进行曝光平衡。该软件在不断改进，但图像细节还会因最后一瞬间的曝光而受损。然而，SWIR带来了希望。未冷却的SWIR传感器在价格上有所下滑，但从成本/效益的角度来看，这使得该组件更加可用并按照ITAR出口。如今，大多数投入使用的EFVS都运用了中波传感器。这些传感器通过液氮制冷技术冷却至极低的温度，以获得足够的敏感度来察觉形成热敏图像所需的细微温差。经过不断改进，获奖的红外传感冷却技术已成为技术发展的前沿和热成像最好的表现方式。与新型未冷却传感器相比，冷却组件过于笨重，价格昂贵，需要繁琐的维护工作和较长的运行冷却时间。但值得注意的是，微测热辐射（未冷却）传感技术可以与冷却传感技术相媲美，但需要时间和金钱投资取得认证，因而发展相对落后。但正是冷却传感器打破了着陆信用的认证壁垒（这是技术和监管上的一大飞跃）同时也为新一代非冷却多谱段传感器扫清了障碍。新一代传感器重量轻，成本低，能实现较低的最低高度进近，最终实现定期、合理可靠且经济实惠的零能见度地面和飞行运行。当今EFVS存在的一个问题是，尽管它能降低下降高度，却不能完全排除复飞可能。有时候或许更多时候，由于雾大EVS观测不到跑道。该性能问题加上机场间炽热灯到节能持久LED照明灯的频繁切换，可能会进一步降低中波红外单谱EFVS的可靠性。多年以来，投资当前技术的一些机身及传感器制造商不断说服美国FAA照明委员会将热电发生器纳入到新型跑道LED装置性能规范中。这一想法遭到了反对，因为将LED用于电吹风机显然不符合新型照明经济环保的特点。着眼现在，展望未来增强视景系统显然提供了一种安全保障，它能提高飞行员的情境意识，结合EFVS提供更高的着陆信用，还能减少天气原因造成的飞机延误和航班变动。该技术可以把黑夜变成白昼，呈现黑白实时视频流，帮助飞行员透过阴霾和烟雾障碍看清周围环境。现有技术都很好，但未来会更好，因为航电 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师还在研究两个重要的技术战略。第一个是多谱EVS传感器总成。通过多镜头摄像机，每个传感器分离地调频到电磁波谱的其中一个频率。每个传感器发送的信息将会进行电子融合，最终呈现最佳数据合成图像。第二个是开发先进的图像处理软件，实时梳理来自传感器的每个有用的数据，实现最高分辨率和模糊渗透。早期版本正在测试运行，期望能为中波冷却一代传感器带来优良或者显著的改进。这些传感器可能会在进近中融合HUD系统，同时切换至MFD来提高情境意识，实现低能见度滑行。如今，EVS和SVS合成技术是一个奇迹，但如果不进一步完善，该技术将不会展现零能见度的理想运行性能。首先，全球定位系统（GPS）虽能促进图像合成，但不具备垂直引导触地所需的精确性。其次，地理地形数据库作为合成视景的核心，也会因大气干扰或扫描中遇到的其它障碍而出现错误。目前，专家们正在努力将CVS中的EVS组件用于纠正或消除存在于SVS映像中的错误。这样就有可能选择下视或平视显示器来合成与真实世界一致的图像，并在零能见度条件下通过触地、滑跑减速和滑行实现进近着陆。从技术上讲，零能见度运行能力确实存在，但并未结合经济可行的通用硬件。这两方面都有进展，但最终融合了组合合成视景系统的HUD或者嵌在风挡中的组合合成视景系统将成为完美进近的关键。这样，尽管飞行条件复杂，却也可以使FAR25部飞机或者医疗直升机在零能见度条件下实现着陆。（原文作者：LouChurchville/编译：晓平）