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V-STATS摄影测量系统在最小垂直间隔测量RVSM中的应用

测量背景

自2011年11月起,全世界范围在29,000英尺到41,000英尺的航空垂直间隔最小距离由最小2000英尺降低到1000英尺.在这一区间实行后,在RVSM(Reduced Vertical Separation Minimum)空间里飞机之间的垂直间隔只有1000英尺.为了安全有效的控制空中交通,RVSM的目标是在考虑到季风和最佳飞行模式下使飞机在最佳油耗状态下飞行,同时在保证安全的前提下使空中通行能力提高了大约百分之八十五.尽管降低了飞机间的垂直间隔,但是空中飞行时,飞机发生碰撞的可能性才为平均每1亿飞行小时2.5次.那么这和v-stars测量系统有什么关系呢.我们知道,在航空航天行业中,空气动力团队要求使用飞机的静态接口测量的数据用于评估RVSM数据。

测量要求

所有的商业飞机有空速管和静态接口用于探测飞机的速度,高度及马赫数值.数据传感器和静态接口的安装需要很高的测量精度.这些曲面上的重要区域外形测量越精确,传感器的灵敏度就越精确.但是RVSM的测量过程面对许多挑战:

• 全局测量公差+/- 0.127毫米,所以精度要求很高.

• 必须是非接触测量.静态接口有着非常光亮的表面,不能做标记或用接触式测量设备测量.

• 测量区域很大—飞机的每个测面有大约3平方米需要测量.

• 需要点密度达到6*6毫米.

• 必须是在飞机安装在轮子上时测量.

• 测量过程不能干涉到周围的生产.

• 尽管存在飞机的移动和振动,测量也需要保证精确.

• 需要及时进行分析,生成报告满足工程要求.用作后续修理及返工的依据.

测量过程

依据RVSM的测量要求可知,只有V-STARS的多相机摄影测量系统能够满足条件。

测量实例以测量飞机静态接口位置为例。

测量靶点定位:考察完现场测量环境后,合理的对测量进行规划。为了实现测量的目的,测量之前必须在测量物体上定位靶点。通常而言,靶点一般贴在需要测量的点或面上。

为了测量过程的自动化,必须在测量区域添入编码点。这些点可以被V-STARS软件自动识别,且可以帮助软件确定拍照时相机的方位,它也可以将物体绑定在一个统一的坐标轴系统。

为了确定一个摄影测量的长度基准,一个已知的距离是必须的。通常这个距离来自于一根经过校准的碳纤维基准尺或者殷钢基准尺。

测量摄影:一旦物体上的靶点定位完成后就可以开始摄影。简单而言,摄影的目的就是从尽可能多的角度在尽可能多的照片中拍摄到每一个靶点。为了提高测量的精确度,通常尽可能在贴近地面以及高处拍照。照片的数量取决于测量的复杂性以及要求的精度。

测量过程:首先,需要使用INCA3相机在单相机模式下对测量区域进行测量,单相机模式下拍照完成后,将图片经过V-STARS软件处理后,得到数据结果。

多相机模式:单相机测量模式完成后,即可进入多相机测量模式。使用V-STARS的两个INCA 3相机和装在升降设备上的一个PRO-SPOT投点器,投点器上装有能投射