[发明专利]一种多用途飞机外挂物自动挂载系统及挂载方法

摘要

本发明公开了一种多用途飞机外挂物自动挂载系统及挂载方法，属于自动挂载技术领域。该系统包括图像识别模块、控制解算模块、机械升降臂执行单元、综合显示控制模块和外挂物运输车；首先图像识别模块中相机采集到两帧相邻图像做差分处理，并传输给位置检测模块进行坐标系换算，求解出外挂物和机翼下对应挂载点的空间相对位置，作为误差控制信号传递给控制解算模块；控制解算模块计算出误差完成控制参数计算，并产生控制信号传递给机械升降臂执行单元，机械升降臂将挂载平台托举离开车体，到达目标位置与目标姿态进行作业。本发明有效避免环境干扰的影响，提高了系统的可靠性及安全性，极大地提高了武器装备的智能化和自动化效率。

主权项

1.一种多用途飞机外挂物自动挂载系统，其特征在于，包括图像识别模块、控制解算模块、机械升降臂执行单元、综合显示控制模块和外挂物运输车；图像识别模块用来测量外挂物与待挂载点之间的空间相对位置，作为误差控制信号传递给控制解算模块；控制解算模块根据误差控制信号完成信息处理及控制参数计算，并产生相应的控制指令信号，驱动机械升降臂执行单元；机械升降臂执行单元通过升降臂调节器调节机械升降臂完成控制指令，并实时反馈当前位置给控制解算模块；综合显示控制模块实时显示控制信息和状态信息，允许用户手动设定参数；通过外挂物运输车将待挂物运输到飞机挂载点下方后，实现飞机外挂物的自动挂载任务；所述图像识别模块包括特征标识点、相机、程序控制闪光灯、位置检测模块和对准测量模块；特征标识点布设在挂载点附近的固定位置，相机安装在沿挂载物挂载方向的滑轨上，保持相机与挂载物挂点所在的直线与挂载物挂载方向垂直，从而保证相机与挂载物挂点位置相对固定；通过程序控制闪光灯的闪灭，拍摄得到第一幅图像为闪光灯和自然光照射下的特征标识点图像，第二幅为仅自然光照射下的特征标识点图像，将两幅图像差分后得到闪光灯照射下的特征标识点图像；将差分处理后的图像数据传输给位置检测模块，位置检测模块获得相机与标识点位置的关系，对准测量模块利用相机与挂载物、标识点与待挂载点之间固定的空间拓扑关系进行空间坐标换算，求解出外挂物和机翼下对应挂载点的空间相对位置关系，并传输给控制解算模块；所述控制解算模块由数据处理单元和控制解算器组成；数据处理单元是根据图像识别模块输出的外挂物与挂载点之间的空间相对位置关系，通过旋转矩阵将不同笛卡尔坐标系转换到统一的大地参考系，从而给控制解算器提供基准位置；控制解算器采用双闭环的形式，将挂载点与外挂物的实际位置与目标位置的误差，以及实际姿态与目标姿态的误差作为输入，分别实现位置和姿态的控制，机械升降臂执行单元的输入量作为输出，将相应的控制信号传递给升降臂执行单元；所述机械升降臂执行单元由机械升降臂、升降臂调节器、挂载平台和位置传感器组成；根据接收到的控制信号控制挂载平台，将挂载平台托举离开车体，实现机械升降臂与挂载平台在特定方向上的运动，到达指定位置进行作业；位置传感器将挂载平台的位置信息反馈至控制解算模块；升降臂调节器与挂载平台各步进电机的控制即为PID控制。