[發(fā)明專利]一種火箭橇圖像測(cè)速方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611050474.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106771320B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏宗康;彭智宏;江麒;呂滕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01P3/38
• 分類(lèi)號(hào): G01P3/38
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種火箭橇圖像測(cè)速方法，采用高速相機(jī)連續(xù)拍攝橇體的運(yùn)行過(guò)程，在試驗(yàn)完成后通過(guò)對(duì)高速相機(jī)相對(duì)軌道的俯仰和方位信息修正、橇體特征點(diǎn)提取、運(yùn)行速度計(jì)算，完成對(duì)橇體運(yùn)行速度的測(cè)量。該方法具有測(cè)速精度高、思路簡(jiǎn)單明了，編程容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，提高了火箭橇試驗(yàn)中關(guān)鍵位置的速度測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種火箭橇圖像測(cè)速方法，尤其涉及一種采用高速照相機(jī)連續(xù)拍攝來(lái)測(cè)量橇體運(yùn)行速度的方法，屬于火箭橇測(cè)試領(lǐng)域。

背景技術(shù)

火箭橇試驗(yàn)具有產(chǎn)生大過(guò)載、高速度、強(qiáng)振動(dòng)和沖擊等綜合條件的能力，可以最逼真地模擬導(dǎo)彈真實(shí)飛行環(huán)境。通過(guò)試驗(yàn)?zāi)軌蚩己藨T性測(cè)量系統(tǒng)在綜合環(huán)境條件下的各項(xiàng)性能指標(biāo)和精度，驗(yàn)證慣性測(cè)量系統(tǒng)誤差模型在高動(dòng)態(tài)條件下的正確性，特別是在大過(guò)載情況下，高次項(xiàng)放大作用，能夠確定慣性測(cè)量系統(tǒng)高次誤差項(xiàng)對(duì)導(dǎo)航性能的影響，是實(shí)現(xiàn)慣性測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能驗(yàn)證的最佳途徑。

在慣性測(cè)量系統(tǒng)火箭橇試驗(yàn)中，目前主要采用雷達(dá)測(cè)量設(shè)備、遮光板時(shí)空測(cè)量裝置測(cè)量橇體的運(yùn)行位置和速度。

雷達(dá)測(cè)量設(shè)備由雷達(dá)天線向火箭橇發(fā)射出連續(xù)等幅的電磁波并接收從橇體反射回來(lái)的電磁波信號(hào)，利用測(cè)量的多普勒頻率，經(jīng)處理獲得橇體橇體相對(duì)于天線指向的徑向速度以及橇體沿軌道的運(yùn)行速度。但是，雷達(dá)測(cè)速存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)：

(1)適合于高速測(cè)量，低速測(cè)量精度低。在火箭橇試驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用中在速度低于10m/s時(shí)不輸出測(cè)量值；

(2)火箭橇固體發(fā)動(dòng)機(jī)的尾焰效應(yīng)使雷達(dá)測(cè)量的精度較低，在火箭橇一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)會(huì)引起雷達(dá)測(cè)速的數(shù)據(jù)實(shí)效。

遮光板時(shí)空測(cè)量裝置由橇載光電組件和沿火箭橇滑軌一側(cè)每間隔一定距離安裝的若干遮光板組成。光電組件安裝在橇體上，由激光器和激光接收器組成，激光接收器連接有處理電路，實(shí)現(xiàn)把遮光板引起光通量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，并輸出給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則記錄該電脈沖的瞬時(shí)時(shí)刻，通過(guò)相鄰遮光板沿軌道的距離可求出橇體的運(yùn)行速度。但是，采用遮光板光電組件的缺點(diǎn)是：

(1)該光電組件的激光器對(duì)固體發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后的光線較敏感，容易導(dǎo)致處理電路處于飽和狀態(tài)，從而引起光電組件工作異常；

(2)相鄰遮光板間距一般大于1米，采用相鄰遮光板距離除以測(cè)量時(shí)間間隔求取橇體運(yùn)行的速度的方法存在測(cè)量誤差相對(duì)較大的缺點(diǎn)。

通過(guò)以上分析可以看出，隨著火箭橇軌道后續(xù)由9km延長(zhǎng)到16km，采用多級(jí)點(diǎn)火的需求越來(lái)越迫切，雷達(dá)測(cè)速和遮光板時(shí)空測(cè)量已不能適應(yīng)多級(jí)點(diǎn)火段的要求。因此，需要研究一種新的測(cè)速方法以彌補(bǔ)上述兩種方法的缺陷。

在火箭橇試驗(yàn)場(chǎng)，目前已有高速照像，但只用于觀察發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火瞬時(shí)多級(jí)橇體分離是否正常等功能監(jiān)測(cè)用途，本發(fā)明專利是研究一種在現(xiàn)有高速照像的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)測(cè)速的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：找到了一種火箭橇圖像測(cè)速方法，該方法能夠精確的測(cè)量橇體運(yùn)行的速度，解決多級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)分離時(shí)雷達(dá)、遮光板受發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火影響而失效的問(wèn)題，以提供高精度的速度信息。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是：

一種火箭橇圖像測(cè)速方法，步驟如下：

(1)在火箭橇試驗(yàn)中，在多級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火分離處的軌道旁架設(shè)高速相機(jī)，設(shè)置相機(jī)的拍攝頻率f、原始照片中縱向邊長(zhǎng)的像素個(gè)數(shù)M₀和橫向邊長(zhǎng)的像素個(gè)數(shù)N₀；測(cè)量相機(jī)相對(duì)軌道的地理信息和軌道上相鄰扣件之間的距離L；M₀、N₀均為正整數(shù)，f、L為正實(shí)數(shù)；

(2)在火箭橇試驗(yàn)多級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火分離的過(guò)程中，通過(guò)高速相機(jī)連續(xù)拍攝K幅照片，K為正整數(shù)；在每幅照片中由兩維像素點(diǎn)附加顏色的方式構(gòu)成，像素點(diǎn)在照片中的位置信息為原始照片像素點(diǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；