火箭橇弹射试验自动跟踪系统关键技术研究

发布时间：2020-06-14 10:34

【摘要】：随着各国军事力量的提升,作为核心力量之一的空中军事力量备受关注,以此同时作为空中战斗力主体的战斗机飞行员也越来越受到重视。为了保障战斗机飞行员的生命安全,世界各国投入了大量的资源与经费对航空防护救生系统进行研究。弹射救生座椅作为航空防护救生系统的重要组成部分,是战斗机飞行员应急离机,保障自身生命安全的关键设备,在其研发、设计及定型等各个阶段都要进行大量试验以确保其具有可靠性、稳定性及安全性。火箭橇弹射试验是一种最接近真实环境的弹射救生座椅模拟试验,它通过火箭助推器产生的巨大动力推动装载救生座椅的火箭橇在滑轨上高速运行,当达到一定速度时将救生座椅弹出以此来模拟救生座椅从高速战斗机中弹出的场景。为了更好地分析整个火箭橇弹射试验过程,需要获取最能直观反应试验结果的影像数据,通常使用高速摄像机对整个试验过程进行高清记录。现阶段影像数据的获取主要依靠测试人员手动跟踪拍摄得到,这种方式受测试人员的主观影响较大,加上现场音爆的影响容易在拍摄过程中引起抖动,特别是在超音速测试环境下,可能会由于测试人员反应速度跟不上火箭橇运动速度而导致跟踪失败。为了保证得到准确、有效的火箭橇弹射试验影像数据,本文就火箭橇弹射试验自动跟踪系统关键技术进行研究,具体研究内容概括如下:1.摄像经纬仪结构设计:在满足火箭橇弹射试验自动跟踪系统相关技术指标前提下,从光学、力学、机械结构等方面对摄像经纬仪进行了分析,确定了主要部件的选型,设计了一种结构紧凑的小型化摄像经纬仪。2.火箭橇弹射试验目标检测及跟踪:针对火箭橇弹射试验跟踪目标需要切换的特点,将整个跟踪过程分为三部分:火箭橇的检测与跟踪、人椅目标的检测与跟踪、飞行员的检测与跟踪,并对每个过程中提出相应的目标检测及跟踪算法,实现目标的自动切换及准确跟踪。3.摄像经纬仪标定:根据本文设计的摄像经纬仪没有视准轴这一特点,将摄像经纬仪标定分为两部分:摄像机标定及摄像经纬仪系统差标定。设计了相移楔形光栅阵列标靶,利用其截断相位分布特点提取出特征点进而实现摄像机的离焦精确标定;同时利用摄像机外参及对应的摄像经纬仪角度参数实现摄像经纬仪系统差的标定。4.弹射目标运动轨迹解算:本文将不便测量的角度参数设为未知参数,进而将两站交会测量问题转换为附参数条件平差问题,并用RWTLS方法求解,简化了求解过程;同时利用摄像经纬仪理想初始坐标系与实际初始坐标系间的坐标转换关系修正在摄像经纬仪未精确水平校准情况下得到的测角参数;此外还对观测站布局进行了分析与优化。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V216.8
【图文】：

逡逑便能最大程度的模拟救生座椅从战斗机中被弹射出来的真实情况，如图１．１所示。逡逑火箭橇弹射试验贯穿于弹射救生座椅的研发、设计、定型及交付的整个过程中［１２］。逡逑ｍｍ逡逑ＩＩ邋＿邋－…＊邋ｉ＾ｐｌＨ逡逑图１．１火箭橇弹射试验实例［ｎ］逡逑通过对火箭橇弹射试验的研究，获取救生座椅在试验过程中的各种参数，以逡逑此来仿真弹射救生座椅在实际高空弹射环境中的状态，进而对救生座椅进行改良逡逑与优化，设计出具有高救生率、高稳定性的弹射救生座椅，更好地保障飞行员的逡逑生命安全。逡逑如图１．２所示，目前火箭橇弹射试验主要使用基于轨迹摄影的光测测量方法，逡逑通过利用布置在测量区的高速摄像机拍摄跟踪目标，同时结合其他外测系统（如逡逑北斗定位系统、磁传感器测速系统等）来获取相关试验数据，然后对各系统数据逡逑进行融合分析得到相关的参数，为后续相关工作（弹射救生座椅的空中姿态分析、逡逑舱盖分离形态分析、救生降落伞开伞状态分析等）提供有效的数据支持。逡逑ｆ邋＇丨邋—篆怳逡逑ｆ、、－逦…邋逦一

逡逑便能最大程度的模拟救生座椅从战斗机中被弹射出来的真实情况，如图１．１所示。逡逑火箭橇弹射试验贯穿于弹射救生座椅的研发、设计、定型及交付的整个过程中［１２］。逡逑ｍｍ逡逑ＩＩ邋＿邋－…＊邋ｉ＾ｐｌＨ逡逑图１．１火箭橇弹射试验实例［ｎ］逡逑通过对火箭橇弹射试验的研究，获取救生座椅在试验过程中的各种参数，以逡逑此来仿真弹射救生座椅在实际高空弹射环境中的状态，进而对救生座椅进行改良逡逑与优化，设计出具有高救生率、高稳定性的弹射救生座椅，更好地保障飞行员的逡逑生命安全。逡逑如图１．２所示，目前火箭橇弹射试验主要使用基于轨迹摄影的光测测量方法，逡逑通过利用布置在测量区的高速摄像机拍摄跟踪目标，同时结合其他外测系统（如逡逑北斗定位系统、磁传感器测速系统等）来获取相关试验数据，然后对各系统数据逡逑进行融合分析得到相关的参数，为后续相关工作（弹射救生座椅的空中姿态分析、逡逑舱盖分离形态分析、救生降落伞开伞状态分析等）提供有效的数据支持。逡逑ｆ邋＇丨邋—篆怳逡逑ｆ、、－逦…邋逦一

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本文编号：2712652