用于執行在遠程對象處的測試方法的遙測系統和方法

專利名稱：用于執行在遠程對象處的測試方法的遙測系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種遙測系統、一種用于執行在遠程對象處的測試方法的方法以及該遙測系統的應用。
背景技術：
在較大的交通工具例如飛機和船舶的定期維護中，通常使用復雜的測試設備來檢測結構的完整性。這種復雜的測試設備可例如實現為用于檢測材料的超聲波和X射線系統，該超聲波和X射線系統向用戶除了傳輸具體的測量數據之外也傳輸圖像信息。即使在完成了通常的制造者培訓的情況下，對帶有極其不同的所連接的傳感器的復雜測試設備的操作以及對結果的解讀還是需要長年的經驗。因此，在特殊的檢測中，需要專門的專家來提供支持。而對在全世界分散安置的較大的交通工具來說不同尋常的是，不是總能夠在本地找到這樣的專家，因此需要通過不同的通訊機構進行協作，或者專家必須前往該交通工具。如果專家前往該交通工具，則不僅耗時而且成本高昂，因而這不視為最理想的解決方案。現如今，用于問詢和指導位于現場的人員的通訊機構雖然能夠實際地應用在各個地方，但是在維護交通工具時有時恰好要執行要求在測試設備與專家之間進行交互作用且使與此有關的通訊變困難的檢測。現如今，與專家的商討通常可經由電話和傳真來實現，以便追查出問題。但是，在這種情況下，所涉及的問題闡述僅以不充分的方式再現，因而也頻繁地使用附有呈圖像或報告形式的檢測結果的E-Mail。作為對此的替代，在使用傳統的視頻會議系統的情況下，視頻支持的協作是可行的。但是，視頻會議系統典型地固定在會議室或辦公桌的平面上使用。在這種視頻會議系統中常存在有計算單元，借助這些計算單元，不同地方的多個參與者可共同在應用程序上工作(所謂的“應用程序共享(Application Sharing)”)。這種應用方式通常固定地出現，并由此不能夠并入交通工具所在現場的測試場中的外部測試設備。同樣已知移動式的電話服務系統，但是該移動式電話服務系統不具有如下可能性，即除了常規的視頻和音頻數據傳輸之外將外部測試設備也并入數據流中，并且實現測試設備的控制。另外存在如下測試設備，利用該測試設備可基于數據實現異步的數據交換，從而可在一工作場所處完成以及傳送出用于本地評估的配置數據或測量報告。另外，所有的上述可行方案如下這樣實施提供盡可能大的帶寬來傳輸圖像信息和音頻信息，因而尤其在與窄的數據帶寬進行數據連接的情況下，實際上不能夠使用電話服務系統和會議系統來有效地咨詢遠程專家、傳遞指示以及實時校驗測量數據。

發明內容
因此，本發明的目的是，提出一種遙測系統，專家可借助該遙測系統以任意的復雜的測試設備來檢測遠程對象，其中，為此專家應能夠實際上實時地獲得測量數據，其中，所述測量數據也能夠包括圖像數據。
本發明的另一目的在于，即使在僅可實現相對慢的與專家的數據連接時，也可借助測量系統執行檢測。本發明的另一目的是，能夠由專家進行測試設備的控制，而專家不必在現場。所述目的通過根據權利要求I所述的遙測系統來實現。有利的改進方案由從屬權利要求獲得。根據本發明的第一方面，遙測系統具有至少一個測試設備、至少一個通信單元以及至少一個操作單元。測試設備與通信單元相互聯接，從而使得通信單元能夠接收測試設備的第一測量數據流。另外，操作單元與通信單元相聯接，并且設置成用于將用于驅控測試設備的控制信號傳送至通信單元處，以及接收來自通信單元的第二測量數據流。在此，操作單元不位于與通信單元相同的位置，而是通過任意分類的數據連接與通信單元聯接，并且用于將處于操作單元處的專家包括到遙測系統中。通信單元還具有數據處理單元，利用該數據處理單元可執行第一測量數據流的壓縮并且可將由此產生的壓縮的第二測量數據流發送至操作單元處。數據處理單元設置成用于使第二測量數據流與在通信單元與操作單元之間的可能比較低的可提供的數據傳輸帶寬相匹配并且執行量化，其中所述量化能由操作單元處的控制信號來控制。在原理上，所述量化意思是在限定的、例如能以比特的形式給出的分度的框架內對數據進行轉化。第一測量數據流例如可同時包括來自傳感器的用數字表示的測量值，來自傳感器的、攝像機的或其它光學記錄單元的視頻數據，或者用于通知在操作單元處的專家的測試設備的音頻數據或屏幕數據。主要的效果在于，例如可對測試設備的視頻數據進行壓縮和量化，從而使得該視頻數據也可通過較慢的數據連接傳輸至操作單元處。然而，因為在壓縮時并且尤其在量化時會產生顯示失真，所以特別有意義的是可由用戶、在這種情況下也就是遠離對象的專家來控制量化。失真影響在主觀上不同地感受，但是通過取決于應用模式的并且由專家控制的不同量化可將這種主觀上感知的失真最小化。為此，所述應用模式可根據下列標準區分a)測量結果的動態性優先，因為例如測試設備的傳感器如超聲波傳感器應在交通工具的表面上引導。在此關鍵的是正確地調節傳感器的位置、角度和校準。在此理想的是這種實現圖像的快的更新率和短的延遲時間的量化。b)測量結果的清晰度優先，因為例如正確校準的傳感器應被精確地讀取。在此可容忍的是更新率低而相應地延遲大。換句話說，這意味著具有圖像數據例如超聲波圖像或X射線圖像的第一測量數據流以及用數字表示的測量數據可通過應用根據本發明的遙測系統經由緩慢的數據連接作為第二測量數據流發送至遠程專家處，其中，所述專家當然可控制這種傳輸以及呈現給該專家的質量。
就此而言可以考慮的是，在用數字表示的測量數據和圖像數據特別明顯地改變時，通過數據處理單元實現了量化的自動匹配，其中，在這種自動化的量化過程中專家可進行人工干預。同樣可以考慮的是，數據處理單元設置成，不完全地壓縮具有高分辨率的圖像信息并將其發送至操作單元處，而是在需要時由專家控制地僅觀察各個圖像局部(“感興趣區域“)并且相應量化及壓縮地將其發送至操作單元處。優選的是，定期更新的圖像局部被配以相應的記號或例如對其余的圖像部分加陰影。在根據本發明的遙測系統的一種有利改進方案中，測試設備具有用于示出測量數據和圖像數據的屏幕，其中測試設備設置成，使屏幕內容作為第一測量數據流從測試設備發送至通信單元處。其優點在于，為了進行傳輸，例如可應用所謂的遠程幀緩沖協議 (RFP)，其中僅傳輸與初始圖像之間的圖像偏差。這種圖像內容可形成來自測試設備的到達的第一測量數據流，然后將該第一測量數據流附加地進一步壓縮，以便降低所需要的至操作單元的連接速度。在根據本發明的遙測系統的一種有利改進方案中，通信單元與操作單元通過ISDN線相互聯接。由此，實現了與本地數據網絡的無關性，即使加密也可相對簡單。越過管理限制(Organisationsgrenzen)可快速建立連接,而不必進行公司內部的網絡設備的花費巨大的適配。另外，通過量化的所選擇出的動態適配方式，也可利用低數據傳輸率的其它通訊通路、例如通過移動蜂窩系統進行工作。在根據本發明的系統的一種有利改進方案中，數據處理單元設置成，執行第一測量數據流的離散余弦變換(DCT)并且利用圖像壓縮方法壓縮來自第一測量數據流的圖像數據。通過應用離散余弦變換，時間離散信號從空域轉化到頻域中，從而將圖像數據帶到一種能夠有效壓縮的形式中。通過應用常用的用于壓縮圖像數據的方法，不同的壓縮方法可得到應用，其中，根據應用根據本發明的遙測系統的經驗，也可測試和交換不同的壓縮方法，以便進一步提聞該遙測系統的效率。在根據本發明的遙測系統的一種有利改進方案中，附加于第二測量數據流，可以在操作單元與通信單元之間建立雙向的通訊連接。由此，例如能夠將通訊數據流從操作單元發送至通信單元處，由此，在待檢測對象現場的操作員可接收操作單元處的專家的指令，并且由此可以例如移動、替換或調節測試設備的傳感器。通訊數據流可以是任意類型的并且包含例如音頻數據、視頻數據或文本信息。如已提及的，通訊數據流優選設置用于雙向傳輸，從而不僅是在操作單元處的專家可經由語音、文本數據或視頻電話的類型指導測試設備的操作員，而且也能夠通過通信單元的攝像圖像向專家顯示例如所使用的傳感器當前在待檢測對象上位于何處，而同時測試設備的所記錄的測量數據和屏幕內容通過第二測量數據流提供在操作單元上。那么由此可考慮的是，通過傳輸視頻圖像，專家可向操作員展示應在測試設備上或傳感器上執行的操作技巧。如果來自操作單元的視頻數據已傳輸至通信單元處，則可考慮的是，由于專家的控制輸入和/或在第二測量數據流當前較大的情況下，將操作單元設置成降低用于傳輸視頻的必要的數據帶寬。在此，這也可通過降低更新率也就是每單位時間的待傳輸圖像，或者通過降低圖像質量來實現。因此，根據本發明的遙測系統除了能夠傳輸用數字表示的測量數據之外，也能夠例如將屏幕內容傳輸至操作單元處的專家，而同時在操作單元與通信單元之間存在雙向通訊數據流。在數據帶寬相對窄的情況下，例如在使用ISDN線的情況下，根據本發明的遙測系統的通信單元可特別有利地預處理以及混合待傳輸的數據流，從而在任何時刻對通信單元以及操作單元提供足夠的信息。另外，本發明的目的通過一種用于對遠程對象執行測試的方法來實現。同樣地，本發明的目的通過一種根據本發明的 遙測系統的用于檢測交通工具的應用來實現。


從下面的實施例描述以及附圖給出本發明的其它特征、優點和應用可行方案。在此，所有的所描述和/或圖示出的特征也與它們在各個權利要求中的或從屬權利要求中的組成無關地以其自身和任意組合的方式構成了本發明的主題。另外，在附圖中，相同的附圖標記用于相同的或類似的對象。圖I示出根據本發明的遙測系統的示意性概覽；圖2a至2c示出測試設備的待傳輸的屏幕內容的示例性的視圖；圖3示出根據本發明的方法的示意性方塊圖。
具體實施例方式圖I中示出遙測系統2，該遙測系統具有至少一個測試設備4、具有數據處理單元8的通信單元6和操作單元10。通信單元6通過第一數據連接裝置12與測試設備4相連接，該第一數據連接裝置例如可以以常規連接類型的形式構成，如以太網、火線(FireWire)、USB或諸如此類。因此，測試設備4能夠將連續的第一測量數據流發送至通信單元6處。該第一測量數據流可包括圖像數據和用數字表示的測量值，其中圖像數據也可以包含呈混合形式的測量值。測試設備4的實際形式是非常靈活的，實際上所有可在公開市場上獲得的測試設備都可應用在根據本發明的系統2中，只要該測試設備能夠產生第一測量數據流。這種測量數據流不必強制為數字性質，而是同樣能以模擬形式存在，在這種情況下，通信單元6必須具有相應的數字化單元14。在最簡單的情形中，測試設備可構成為計算單元，在該計算單元上安裝有專門的測試應用程序并且與外部連接的傳感器16相關聯地運行。測試設備4示例性地具有屏幕18，在該屏幕上顯示出測量結果、超聲波圖像或X射線圖像以及諸如此類。可選地，該測試設備也可作如下設置，即，將數據為屏幕進行預處理，并且將數據提供到與外部監視器直接連接的顯示適配器上，或者僅通過標準化的協議例如根據X-Window工作平臺的類型生成屏幕顯示。與此對應地，所有類型的屏幕顯示可以通過第一數據連接裝置12和相應的接口 20發送到通信單元6處，在該通信單元中對所表示的屏幕內容進一步處理。為了提高根據本發明的系統的柔性，通信單元6具有多個不同的標準化接口 20，從而使得甚至是不同制造商的測試設備4也能夠輕松地連接到通信單元6上。作為替代，測試設備4也可提供用數字表示的測量值以及數字或模擬的視頻數據，其中模擬視頻數據通過數字化單元14相應地數字化并且獲取為第一測量數據流。任何數字的用數字表示的測量值可借助多路器或其它機構結合到第一測量數據流內，或與第一測量數據流分開地作為附加的測量數據流來處理，該附加的測量數據流與視頻或圖像數據分開傳輸。
在下面的實施例中設想，所述第一測量數據流表示測試設備4的屏幕內容并且通過遠程巾貞緩沖協議(RFP, Remote Frame Buffer Protocol)來傳輸。帶有測試設備4的圖像數據和/或測量數據的該第一數據流在通信單元6的數據處理單元8內被壓縮以用于長途傳輸。該數據處理單元能以通用的或特殊地匹配于根據本發明的遙測系統2的編碼方法來壓縮從測試設備4的所接收的圖像，其中例如執行離散余弦變換以對圖像數據進行準備并隨后進行量化。如此處理的數據作為第二測量數量流通過第二數據連接裝置22被傳輸至操作單元10處，其中操作單元10也有可能定位在距離非常遠的位置上。與此對應地，第二數據連接裝置22的連接速度可能是小的。為了快速且不復雜地啟動根據本發明的遙測系統，例如可在不同的公司中提供的是，用ISDN連接實現第二數據連接裝置22，因為可避免與公司網絡有關的技術上必要的預處理、行政和管理費用以及諸如此類，并且可快速安裝入ISDN線。但是，當在兩個固定的用于通信單元和操作單元的地點之間的連接定期或持續地運行時，可能值得推薦的是選擇基于IP的傳輸。
操作單元10設置成用于將控制信號經過第二數據連接裝置22發送到通信單元6處，從而例如甚至是量化也可借助該控制信號由數據處理單元8來控制。如果例如該示例性地構造為超聲波傳感器的傳感器16需要運動到待檢測的對象24的外表面上并且在該運動期間觀察到測量數據的變化，則有利地實現了測量數據的相應的高更新率。與此對應地，在這種應用情況下，更新率可選擇得高，但這導致圖像質量非常低。如果觀察到全局測量數據的變化并且例如找到了傳感器16的最終測量位置，則可以將所述量化調整成，使得第二測量數據流的更新率減小，但是所傳輸的圖像信號的質量提高。雖然圖I中作為對象24示出的是飛機，但其僅應理解為示例性的并且可以代表任意類型的、較大的、運送至遠程專家花費過大的物體。在圖2a中示例性示出了測試設備4的屏幕18的內容，在此該屏幕例如劃分成四個區域。狀態報告可以例如混入上側26處，在側部28和底側30上可顯示出操作要點，該操作要點可根據應用情況滿足變化的功能。在屏幕18的最大的部分中可實現視頻顯示，該視頻顯示可示出例如超聲波圖像或X射線圖像32、以及配屬于該超聲波圖像或X射線圖像的測量值圖表34。該圖示僅應作為示例來理解并且可替換成任意其它所感知的數據圖示。如果借助根據本發明的遙測系統2來傳輸測試設備4的屏幕內容，則在通信單元6中篩選出屏幕的各個區域被證實是有利的，從而可提高所產生的更新率。例如，這可有關于如圖2c中所示在上側26處的狀態報告或有關于如圖2b中所示的僅僅超聲波圖像32的圖示，所述狀態報告和超聲波圖像的圖示例如在重新定位時或在設置測試設備4時可能是相關聯的。對于本領域技術人員而言顯然是，這些圖示僅是示例性的并且也可以濾出任意分類的屏幕內容的其它區域以用于單一的傳輸。最后，圖3示出了根據本發明的方法的示意性的方塊圖，該方法基本可具有下列步驟。操作單元10可將控制信號發送到通信單元6處36，從該通信單元將控制信號中的相關聯的部分、亦即與測試設備4有關的控制信號發送到測試設備4處38。如果控制信號的一部分表示為要求改變測試設備4的設置，則測試設備4進行這個設置40。用于改變量化設置或諸如此類的控制信號保留在通信單元6中。在一般情況下，測試設備4將第一測量數據流發送到通信單元6處42。根據該第一測量數據流內的數據的類型，也許需要初始的數字化44。如果測試設備4構成為獨立的、配備有屏幕或用于產生屏幕顯示的機構的計算單元，則這種數字化不再必要。在隨后的步驟中借助離散余弦變換對第一測量數據流進行處理46，在此之后進行量化48，該量化可通過來自操作單元10的控制信號來控制。隨后，將產生的壓縮的第二測量數據流發送到操作單元10上50。 與此并行地有利的是，與其余的方法步驟無關地，在操作單元與通信單元之間能夠進行附加的通訊數據的雙向傳輸52，其中，再現每次所接收的通訊數據54。所述通訊數據例如可以是語音的、以文本形式傳輸的或借助視頻數據實現的指示，以要求現場的輔助人員對測試設備4進行設置、重新定位一個或多個傳感器16或諸如此類。遠離待測試對象的專家通過檢查或檢測的流程和結果獲得了直接的和合格的印象。專家可給出例如用于正確操作或變更記錄模式或記錄地點的指示。由于在頻繁變更通信單元的和操作單元的地點時使用ISDN的可能性，提供了具有限定的服務質量特性的連接。如需要，可通過加密提高ISDN所帶有的高的數據安全性。包括在根據本發明的遙測系統2中的設備能與本地EDV(電子數據處理)和外界的網絡基礎結構分開地工作，這即使在地點突然變更的情況下也有助于快速和靈活的應用。因此，在這種情況下，根據本發明的遙測系統2可優于所有基于IP的解決方案，即使在限制數據率的情況下。由于能夠并行地考慮檢測結果和在操作單元10上的實時圖像，產生了以前不可能的接近現實的印象。由于在執行復雜檢測時的大幅加速的專家支持，節約了時間并且明顯優化了技術轉移以及使有經驗的專家更好地發揮作用。此外應指明的是，“具有”不排除其它的元件或步驟，而“一個”不排除多個。另外應指明的是，參照上述實施例之一描述的特征或步驟也可與其它上述實施例中的其它特征或步驟相組合地應用。權利要求中的附圖標記不視為限制。附圖標記列表2根據本發明的遙測系統4測試設備6通信單元8數據處理單元10操作單元12第一數據連接裝置14數字化單元16傳感器18 屏幕20 接口22第二數據連接裝置24待檢測的對象26 上側28 左側30 下側32超聲波圖像或X射線圖像
34 圖表36將控制信號發送到通信單元38將控制信號發送到測試設備處40進行設置42將第一測量數據流發送到通信單元上44數字化46執行離散余弦變換48 量化 50將第二測量數據流發送到操作單元上52傳輸附加的通訊數據54再現通訊數據
權利要求
1.遙測系統(2)，具有 -至少一個與至少一個傳感器(16)相連接的測試設備(4)， -至少一個通信單元(6)，以及 -至少一個操作單元(10), 其中，所述操作單元(10)設置成，將用于驅控所述測試設備(4)的控制信號發送到所述通信單元(6)上； 其中，所述通信單元(6)設置成，接收所述測試設置(4)的第一測量數據流，借助數據處理單元(8)執行所述第一測量數據流的壓縮，并且將產生的壓縮的第二測量數據流發送到所述操作單元(10)處； 其中，所述數據處理單元(8)設置成，將所述第二測量數據流量化并且匹配于在所述通信單元(6)和所述操作單元(10)之間的能獲得的數據傳輸帶寬，其中，所述量化能由所述操作單元(10)處的控制信號來控制。
2.根據權利要求I所述的遙測系統(2)，其中，所述第一測量數據流包含圖像數據。
3.根據權利要求2所述的遙測系統(2)，其中，所述圖像數據具有所述測試設備(4)的測量值和狀態數據的圖示。
4.根據權利要求2或3所述的遙測系統(2)，其中，所述測試設備(4)設置成，生成用于屏幕(18)的圖像數據以圖示測量數據，并且所述第一測量數據流表示所述測試設備(4)的屏幕內容。
5.根據權利要求4所述的遙測系統(2)，其中，所述第一測量數據流和所述第二測量數據流具有基于遠程幀緩沖協議(RFP)的圖像數據。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的遙測系統(2)，其中，所述數據處理單元(8)設置成，根據所述操作單元(10)的控制信號的要求，僅處理由所述圖像數據表示的圖像的一部分，并且將所述圖像的剩余部分濾掉。
7.根據上述權利要求中任一項所述的遙測系統(2)，其中，所述數據處理單元(8)設置成，在所述量化時降低所述第二測量數據流的更新率或細節清晰度。
8.根據權利要求7所述的遙測系統(2)，其中，所述數據處理單元設置成，根據所述操作單元的控制信號的要求，執行所述第二測量數據流的所述更新率或所述細節清晰度的降低。
9.根據上述權利要求中任一項所述的遙測系統(2)，其中，所述通信單元(6)和所述操作單元(10)通過ISDN線相互聯接。
10.根據上述權利要求中任一項所述的遙測系統(2)，其中，所述通信單元(6)和所述操作單元(10)設置成，將來自所述操作單元(10)的通訊數據流發送至所述通信單元(6)并且在所述通信單元(6)上進行再現。
11.用于執行在遠程對象(24)處的測試方法的方法，包括以下步驟 -操作單元(10)將用于驅控測試設備(4)的控制信號發送(36)至與所述測試設備連接的通信單元(6)處； -將第一測試數據流發送(42)至所述通信單元(6)處； -在所述通信單元(6)的數據處理單元(8)中執行所述第一測量數據流的量化(48)，以獲得第二測量數據流；-所述通信單元(10)將所述第二測量數據流發送(50)至所述操作單元(10)處。
12.根據權利要求11所述的方法，此外具有如下步驟 -將來自所述通信單元(6)的控制信號發送(38)至所述測試設備(4)處，用于設置(40)所述測試設備(4)。
13.根據權利要求11或12所述的方法，此外具有如下步驟 -在所述操作單元(10)與所述通信單元(6)之間雙向傳輸(52)通訊數據；以及 -再現(54)所述通訊數據。
14.根據權利要求11至13中任一項所述的方法，此外具有如下步驟 -數字化(44)所述第一測量數據流。
15.根據權利要求I至10中任一項所述的遙測系統的用于檢測交通工具的應用。
全文摘要
遙測系統(2)具有與至少一個傳感器(16)連接的用于檢測對象的測試設備(4)、通信單元(6)和遠程布置的操作單元(10)。操作單元(10)可將用于驅控測試設備(4)的控制信號發送至通信單元(6)。數據處理單元(8)執行從測試設備(4)收集的第一測量數據流的壓縮并且將第二測量數據流發送至操作單元(10)處。在數據處理單元(8)中執行量化，該量化能由操作單元處的控制信號來控制。由此，遠離待測試對象的專家可在操作單元上通過檢查或檢測的流程和結果來獲得直接且合格的印象，并且可給出例如用于正確操作或變更記錄模式或記錄地點的提示。由于這種在執行復雜檢測時的大幅加速的專家支持，節約了時間，并且明顯優化了技術轉移以及使有經驗的專家更好地發揮作用。
文檔編號G07C5/00GK102640191SQ201080038439
公開日2012年8月15日 申請日期2010年8月25日 優先權日2009年8月28日
發明者克萊門斯·韋斯特坎普, 霍爾格·施佩克曼 申請人:空中客車德國運營有限責任公司