基于反向光线追迹的气动光学成像偏移工程估算
发布时间：2021-10-20 04:37
飞行器高速飞行时,头部产生压缩气体流场,使得机载光学系统接收到的目标图像产生气动光学成像偏移。气动光学成像偏移是影响精确制导武器装备发展的重要因素之一,与之相关的研究具有重要的军工应用价值。在气动光学研究中,都离不开对成像偏移的计算和分析,本文以典型飞行器为例,开展基于反向光线追迹的气动光学成像偏移工程估算研究。首先,本文提出了一种气动光学流场反向光线追迹方法,用于气动光学成像偏移的计算。与正向追迹不同,反向追迹的方向是从内部传感器到远方目标。沿着这个方向,追迹从内部传感器开始,依次经过机体内部气体区域和气动光学流场,最后到达自由流。追迹过程中计算了每一步追迹坐标值,以及对应点的密度和折射率值。为了使追迹自适应地停止在气动光学流场外缘,文中还提出了一种反向光线追迹停止准则,避免了自由流中的冗余计算。其次,在光线追迹计算像偏差和角偏差时,分析了追迹步长对成像偏移的影响。追迹主要采用Runge-Kutta法,在追迹过程中,使用了四边形网格插值。基于典型飞行条件马赫数3和攻角0度,给出了不同高度、不同视线角的一系列成像偏移工程估算结果。最后,为了实现实际工程中气动光学成像偏移的快速估算,引入...
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气动光学成像偏移示意图
第一章 绪论AAD 拦截弹外形非常相似的锥头飞行器进行了气动光学性能线追迹。到了 1994 年，Sutton 等研究人员也发表了一篇针对光学性能预测的论文[68-69]，这篇论文中，Sutton 等人也采用究中，学者们相继都采用了正向光线追迹，如 2012 年，江涛[流场及其对光线传输影响的数值模拟，文中光线追迹示意图。2016 年，朱正天[71]发表的论文中，对于光线追迹采用传统迹中，需设定光线追迹的起点，常用的做法是预先定义一个如图 1-2 所示，网格的边缘就是光线追迹的起始线，光线追迹开始逐步递推，一直计算到光线传播至网格的下边缘，即光线追迹的计算需要在网格中进行，因此，这个网格需要预先由于不同高度、马赫、攻角下飞行器头部边界流场的范围会网格有可能不能覆盖流场边界，如图所示，大于角度 时，流场，因此会造成追迹计算的失败。
图 2-1 Gladstone-Dale 系数随波长的变化曲线体动力学质量方程，通过给出非稳定流场参数测量，得到密度脉中等压状态、等热状态和绝热过程，分别分析了温度与密度变化的关系、最大密度相对变化与气体速度对声速之比的平方关系。压力 p、密度 、与马赫数Ma 的关系。利用密度对时间、空间引入质量流和总温，这些参数的变化会影响密度的变化，因此要虑通过这些参数来获得。场的密度分布变化直接影响气体折射率，可以通过 Gladstone-Da关系 1GDn K ，我们将空气动力学与光学搭建在一起，实现
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声速气膜气动光学效应与Reynolds数相互关系实验研究[J]. 丁浩林,易仕和,吴宇阳,张锋,付佳,葛勇. 气体物理. 2017(03)
[2]基于粒子群优化最小二乘支持向量机的裂缝及缝洞充填物识别[J]. 谢玮,刘斌,钱艳苓,孙炜,史飞洲,李玉. 大庆石油地质与开发. 2017(02)
[3]风洞试验中的视频测量技术现状与应用综述[J]. 张征宇,黄叙辉,尹疆,周润,李多. 空气动力学学报. 2016(01)
[4]红外空空导弹气动光学传输效应分析方法[J]. 万士正,常晓飞,闫杰. 西北工业大学学报. 2015(04)
[5]基于粒子群优化算法的支持向量机研究[J]. 谷文成,柴宝仁,滕艳平. 北京理工大学学报. 2014(07)
[6]红外导引头高速流场及其对光线传输影响的数值模拟[J]. 江涛,丁明松,高铁锁,董维中,方艺忠,彭程远. 光学学报. 2012(08)
[7]新的混沌粒子群优化算法[J]. 胥小波,郑康锋,李丹,武斌,杨义先. 通信学报. 2012(01)
[8]基于混沌粒子群算法的火电厂厂级负荷在线优化分配[J]. 司风琪,顾慧,叶亚兰,汪军,徐治皋. 中国电机工程学报. 2011(26)
[9]相关性粒子群优化模型[J]. 申元霞,王国胤,曾传华. 软件学报. 2011(04)
[10]基于CPSO的混合核函数SVM参数优化及应用[J]. 潘丰,毛志亮. 控制工程. 2011(02)
博士论文
[1]带后台阶超声速光学头罩流动机理及其气动光学效应试验研究[D]. 朱杨柱.国防科学技术大学 2015
[2]超声速剪切层的气动光学效应研究[D]. 高穹.国防科学技术大学 2012
[3]气动光学的工程研究[D]. 许晓军.中国人民解放军国防科学技术大学 2000
硕士论文
[1]高速飞行器头罩湍流流场的气动光学效应分析[D]. 朱正天.南京理工大学 2016
[2]超音速光学头罩气动光学效应仿真分析[D]. 韩莹.北京理工大学 2016
[3]气动光学效应波前畸变的光电校正方法研究[D]. 徐博.北京理工大学 2015
本文编号：3446257
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气动光学成像偏移示意图
第一章 绪论AAD 拦截弹外形非常相似的锥头飞行器进行了气动光学性能线追迹。到了 1994 年，Sutton 等研究人员也发表了一篇针对光学性能预测的论文[68-69]，这篇论文中，Sutton 等人也采用究中，学者们相继都采用了正向光线追迹，如 2012 年，江涛[流场及其对光线传输影响的数值模拟，文中光线追迹示意图。2016 年，朱正天[71]发表的论文中，对于光线追迹采用传统迹中，需设定光线追迹的起点，常用的做法是预先定义一个如图 1-2 所示，网格的边缘就是光线追迹的起始线，光线追迹开始逐步递推，一直计算到光线传播至网格的下边缘，即光线追迹的计算需要在网格中进行，因此，这个网格需要预先由于不同高度、马赫、攻角下飞行器头部边界流场的范围会网格有可能不能覆盖流场边界，如图所示，大于角度 时，流场，因此会造成追迹计算的失败。
图 2-1 Gladstone-Dale 系数随波长的变化曲线体动力学质量方程，通过给出非稳定流场参数测量，得到密度脉中等压状态、等热状态和绝热过程，分别分析了温度与密度变化的关系、最大密度相对变化与气体速度对声速之比的平方关系。压力 p、密度 、与马赫数Ma 的关系。利用密度对时间、空间引入质量流和总温，这些参数的变化会影响密度的变化，因此要虑通过这些参数来获得。场的密度分布变化直接影响气体折射率，可以通过 Gladstone-Da关系 1GDn K ，我们将空气动力学与光学搭建在一起，实现
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声速气膜气动光学效应与Reynolds数相互关系实验研究[J]. 丁浩林,易仕和,吴宇阳,张锋,付佳,葛勇. 气体物理. 2017(03)
[2]基于粒子群优化最小二乘支持向量机的裂缝及缝洞充填物识别[J]. 谢玮,刘斌,钱艳苓,孙炜,史飞洲,李玉. 大庆石油地质与开发. 2017(02)
[3]风洞试验中的视频测量技术现状与应用综述[J]. 张征宇,黄叙辉,尹疆,周润,李多. 空气动力学学报. 2016(01)
[4]红外空空导弹气动光学传输效应分析方法[J]. 万士正,常晓飞,闫杰. 西北工业大学学报. 2015(04)
[5]基于粒子群优化算法的支持向量机研究[J]. 谷文成,柴宝仁,滕艳平. 北京理工大学学报. 2014(07)
[6]红外导引头高速流场及其对光线传输影响的数值模拟[J]. 江涛,丁明松,高铁锁,董维中,方艺忠,彭程远. 光学学报. 2012(08)
[7]新的混沌粒子群优化算法[J]. 胥小波,郑康锋,李丹,武斌,杨义先. 通信学报. 2012(01)
[8]基于混沌粒子群算法的火电厂厂级负荷在线优化分配[J]. 司风琪,顾慧,叶亚兰,汪军,徐治皋. 中国电机工程学报. 2011(26)
[9]相关性粒子群优化模型[J]. 申元霞,王国胤,曾传华. 软件学报. 2011(04)
[10]基于CPSO的混合核函数SVM参数优化及应用[J]. 潘丰,毛志亮. 控制工程. 2011(02)
博士论文
[1]带后台阶超声速光学头罩流动机理及其气动光学效应试验研究[D]. 朱杨柱.国防科学技术大学 2015
[2]超声速剪切层的气动光学效应研究[D]. 高穹.国防科学技术大学 2012
[3]气动光学的工程研究[D]. 许晓军.中国人民解放军国防科学技术大学 2000
硕士论文
[1]高速飞行器头罩湍流流场的气动光学效应分析[D]. 朱正天.南京理工大学 2016
[2]超音速光学头罩气动光学效应仿真分析[D]. 韩莹.北京理工大学 2016
[3]气动光学效应波前畸变的光电校正方法研究[D]. 徐博.北京理工大学 2015
本文编号：3446257
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