[發明專利]借助光學測量參數間接確定飛機濺水角度的方法

有效

• 申請號: 201710804703.3
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107576283B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 高揚;杜毅潔;潘鵬飛;申曉霞;李飛行
• 申請（專利權）人: 中國飛行試驗研究院
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明屬于試驗測試技術，具體涉及借助光學測量參數間接確定飛機濺水角度的方法。本發明給出了一種基于坐標變換的濺水軌跡角度光學確定方法，具體包括步驟1：建立原坐標系和轉換后新的坐標系之間的幾何關系式；步驟2：在跑道斜前方和兩側按要求布置相機；步驟3：進行濺水試驗，并借助光學相機計算出新坐標系下濺水軌跡的正視角和側視角；步驟4：借助步驟1建立的坐標系關聯關系，間接計算得到原坐標下濺水軌跡的正視角和側視角。本發明為解決原整機濺水試驗中獲取濺水軌跡存在的問題，提出的一種新的測試方法。

技術領域

本發明應用于整機濺水試驗，借助光學測量結果間接確定飛機濺水角度，為試驗結果的評判提供依據。

背景技術

整機濺水試驗是民用飛機研發與合格審定、軍機鑒定定型所規定的試驗科目。試驗結束后需要提供整機濺水特征角度，包括濺水軌跡的正視角和側視角。試驗獲取到的濺水角度可以與設計計算值進行對比，實現對預測方法的校核。

確定濺水角度通常采用光學測量方法進行。獲取正視角最直接的方式是在飛機滑行正前方架設攝像機拍攝獲取，受距離影響攝像效果難以保證，此外正前方拍攝會給飛行安全帶來隱患。如果采用空中攝影的方式獲取該角度，一方面只能得到近似的正視角，另一方面也會給飛行安全帶來影響。

針對以上確定整機濺水試驗角度存在的問題，提出了一種借助光學測量參數的間接確定方法，首先將測量坐標系進行變換，確定在變換后坐標系中濺水角度，再結合坐標系之間的變換關系式，間接獲得變換前坐標系中的濺水角度，從而有效避免了傳統方法帶來的問題。

本項發明涉及到包括濺水角度間接確定原理、測量坐標變換、光學測量設備的布置等。

發明內容

本專利的目的是：設計一種光學測量方法，用于間接確定整機濺水試驗中飛機濺水角度。

本專利的技術方案是：

借助光學測量參數間接確定飛機濺水角度的方法由原始坐標系定義、旋轉坐標系參數變換關系、攝像機位置布局方案設計、旋轉坐標系濺水角度確定、原始坐標系濺水角度確定五部分組成。

步驟1：定義飛機航向為X軸，重力的反方向為Y軸，按左手法則定義Z軸，記三維直角坐標系中的濺水軌跡線為OP，濺水側視角θ為OP在YOZ平面上投影與Z軸的夾角，濺水正視角γ為OP在XOZ平面上投影與X軸的夾角；

步驟2：原坐標系繞垂直方向的Y軸逆時針旋轉一個角度ε，并建立旋轉前后坐標系之間幾何角度之間的關聯關系，其中X和Z為變換前坐標，X′和Z′則為旋轉后新的坐標系坐標，ε為旋轉角度。

旋轉前后坐標之間滿足關系：

cosε·x′＝x+z′·sinε (1)

則有：x＝x′·cosε-z′·sinε (2)

其次有：z＝x′·sinε+z′·cosε (3)

而旋轉前后垂直方向坐標不變，即：

y＝y′ (4)

旋轉前后坐標系間的關系可表達為：

步驟3：在跑道的兩側布置高速攝像機用于拍攝濺水軌跡，攝像機C3布置在飛機入水點與航向成ε角度的方向上，在與該方向垂直方向的水池兩側分別布置攝像機A1、B2。

步驟4：利用攝像機A1、B2和C3可以得到旋轉后坐標系中的濺水軌跡正視γ‘和側視角θ‘；

步驟5：采用下述表達式，獲得旋轉前坐標系中的濺水軌跡正視角和側視角：

以及旋轉前坐標系中濺水軌跡的俯視角：