见所未见:测试雷达视觉系统
被测设备
雷达和视觉系统能够显示出肉眼看不到的着陆点状况。系统协助飞行员在雨、雪、尘、烟雾以及其他不利的天气状况下着陆。一个嵌入式的图像处理器将雷达和相机拍摄到的影像与一系列着陆点的静态图像相融合,形成实时的移动影像以帮助飞行员安全着陆。
挑战
集成和测试一套系统需要一个嵌入式控制器、一台毫米波(94GHz)雷达、红外照相机和一台平板显示器,测试系统各部件与控制器之间的通信能力。在实验室里仿真一次着陆以完成系统级测试,然后才能将系统配置到飞行器中。
工具
* Agilent Technologies: 频谱分析仪,。
* MathWorks: 仿真软件,。
* Tektronix: 逻辑分析仪和示波器, 。
* VMetro:PCI总线分析仪、数据记录器,。
任务描述
BAE Systems公司已经开发了一套视觉系统（如图）,以帮助飞行员在零高云幕和零可见度的条件下着陆。系统利用雷达、两台摄像机和三台红外照相机能看到飞行员所不能见的物体。带有工业级PCI图像采集卡的嵌入式处理器用于影像处理,同时系统还包括一个着陆点的静态影像数据库。通过滚动播放某个着陆点的图像,处理器组成了一幅动态的地图。处理器将雷达传感器、摄像机和红外照相机的图像融合在地图上形成影像,飞行员利用它们着陆。
三台红外照相机分别位于驾驶舱左、中、右部,以提供全方位的视觉景象。为了精确地将相机和雷达影像处理成单一的影像,处理器需要采集飞行器的位置、高度和倾斜度信息,以及飞行员正在观察的位置信息。
在安装到测试飞行器前,为了进行系统测试,BAE的工程师需要集成系统部件和编写图像处理代码。首先,他们要检测视频卡是否能够在图像处理器中正常工作。PCI总线分析仪和逻辑分析仪用于监视、捕捉视频卡和嵌入式CPU之间的总线活动。利用已知距离的物体,频谱分析仪通过测量雷达天线上的信号频谱和幅度检测雷达的工作状况。
工程师完成系统集成之后就进行实验室测试。首先,他们将相机对准一个和相机、雷达距离确定的物体。当他们确认系统能够将视频影像融合成一个图像之后,他们会利用其捕捉移动的目标。他们将相机对准实验室窗外,对着移动的汽车拍照。
在完成嵌入式代码调试和检验数据完整性之后,BAE工程师们就会准备一次飞行测试。他们将系统安装到NASA Langley Research Center的一架Boeing 757中。飞行测试要验证系统是否满足大规模安装的条件。
经验之谈
“由于缺少Linux的驱动,我们在某些部件的工作上碰到了困难”,高级硬件工程师Don Brown说,“因为他们开发的某些驱动存在漏洞,我们必须和采集卡制造商合作以获得需要的驱动。”
“我们假设每个部件在独立时能够正常工作,”高级软件工程师Ben Montalvo说,“但我们还需要检验各个部件以确保我们的数据准确性。在依靠功能测试前,我们要通过Matlab仿真脚本验证我们的数据。相对于以前,我们还要尽早为系统集成我们的数据记录器。如此,在转向调试图像处理器中的代码之前,我们验证数据的完整性会更加容易。”
