测试车包括移动单元,灯光检测单元,导航定位单元和控制系统四部分。灯光检测单元包括13个光照度传感器(标记号分别是L6,L5,,,M,,,R5,R6)和1个颜色传感器。导航定位单元在卫星/惯性+RTK地面辅助定位共同作用下,向控制系统提供灯光检测车实时位置信息。控制系统实时采集导航定位单元提供的位置信息,以及灯光检测传感器提供的光照度和色度信息,自动计算出灯具的空间光强分布数据,并提供符合民航要求的光强分布图。
##⦁ 移动单元
移动单元用于安装整个探测装置以及电脑等配件,快速按照预设的轨迹移动。理论上可以使用任何可以移动的车辆,本项目中选用上海大通V80。 整个探测单元需要固定在车辆上(见图1 可快速拆卸)。 导航单元的天线固定在探测单元上。
灯光探测单元是整个探测器的核心,用于测量机场灯光的光照度值。探测单元迎着灯光均速前进,每个照度传感器都可以连续获得与灯不同距离的光照度值。按照图2所示为例,A是灯具,照度传感器L6与灯具的相对空间位置由l1,Ɵ1,Ɵ2三个实时变量所完全确定。
H1是探测单元的垂直安装高度,是一个固定值。l3是探测单元距离灯光的水平距离,可由导航定位单元提供实时数据。只要获得l3的值,就可以根据简单的三角函数关系,计算出Ɵ1、 Ɵ2、 l1、 l2的值,并结合以下计算公式,从而获得灯具A的光强空间分布值 cd(Ɵ1, Ɵ2),并可提供等光强分布曲线,如图3所示,实际数据X轴最多可能到正、负20度,Y轴0~12度,仅计算并取整数坐标度数时的光强值。
光强值(cd)=光照度值(lx)*距离值l1的平方(m2)。
l2=SQRT(H12+l32)
Ɵ2=actan(H1/l3)
Ɵ1=actan(l4/l2)
l1= SQRT(l22+l42)
光强值(cd)=光照度值(lx)*距离值l1的平方(m2)
输入:光照度值(lx)、l3、H1
输出: cd(Ɵ1, Ɵ2)分布表, 角度值只取整数,Ɵ1:-2020度, Ɵ2:012度
在灯具A光强值(2,0)的位置上,可以通过照度计L1在2.15米,L2在4.30米,L3在8.60米来分别读取数据,并取其算术平均值来提高测量精度。 同样道理,可以计算灯具A所需要任何一点的空间光强值(X,Y)。
导航单元用于保证灯光探测单元沿着灯光轴线前进,并确定与机场灯的距离,以及当前运动速度。导航单元功能包括两部分:1保证前进方向沿灯光轴线;2,记录当前速度和距离。
导航功能的实现通过北斗卫星+惯性导航方式进行,可实现厘米级的精确定位,能精确获取灯光探测单元与灯具之间的位置和准确距离,车辆的行驶速度可不超过50KM/H。
该系统能正确定位灯具位置,对应相应灯具编号,定位误差小于0.05m。
该测试系统有多种测试数据显示方式可选,既可以选择CAAC/LCAO技术要求中的光强分布图/色度图(图5),也可选择光强数据表格输出(图6),还可选择三维空间光强分布(图7)、极坐标下空间光强分布(图8)等,方便用户对灯具光学性能做全方位评估。
所有测量结果、测量数据均可在车载及远程控制终端查询,具备可存储、可检索查阅、可导出/导入的功能。
控制终端的信息界面包含:位置信息界面和灯具运行状态检测界面。位置信息界面以场区平面图和一次回路图为基础,可实时显示车辆所在位置、测量目标灯具的预定行驶路线,并设置偏离提醒。灯具运行状态检测界面包含数据采集与处理、设备管理与高速的功能。可在测量期间实时显示、跟踪测量结果,必要时可对检测设备部分参数进行微调。在非测量期间可查询历史测量数据,并具备数据统计、分析、存储、上传、读取等功能。
该测试系统能够根据检测数据和预设阀值,自动输出直观的灯具工作状态,包括熄灭(光源不亮)、失效(亮度低于50%)、接近失效(亮度50%~70%)、正常(亮度大于70%)。该测试系统支持沿中线方向一次性检测所有灯具的工作状态。