【摘要】：隨著各國軍事力量的提升,作為核心力量之一的空中軍事力量備受關(guān)注,以此同時作為空中戰(zhàn)斗力主體的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員也越來越受到重視。為了保障戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的生命安全,世界各國投入了大量的資源與經(jīng)費對航空防護(hù)救生系統(tǒng)進(jìn)行研究。彈射救生座椅作為航空防護(hù)救生系統(tǒng)的重要組成部分,是戰(zhàn)斗機(jī)飛行員應(yīng)急離機(jī),保障自身生命安全的關(guān)鍵設(shè)備,在其研發(fā)、設(shè)計及定型等各個階段都要進(jìn)行大量試驗以確保其具有可靠性、穩(wěn)定性及安全性。火箭橇彈射試驗是一種最接近真實環(huán)境的彈射救生座椅模擬試驗,它通過火箭助推器產(chǎn)生的巨大動力推動裝載救生座椅的火箭橇在滑軌上高速運(yùn)行,當(dāng)達(dá)到一定速度時將救生座椅彈出以此來模擬救生座椅從高速戰(zhàn)斗機(jī)中彈出的場景。為了更好地分析整個火箭橇彈射試驗過程,需要獲取最能直觀反應(yīng)試驗結(jié)果的影像數(shù)據(jù),通常使用高速攝像機(jī)對整個試驗過程進(jìn)行高清記錄。現(xiàn)階段影像數(shù)據(jù)的獲取主要依靠測試人員手動跟蹤拍攝得到,這種方式受測試人員的主觀影響較大,加上現(xiàn)場音爆的影響容易在拍攝過程中引起抖動,特別是在超音速測試環(huán)境下,可能會由于測試人員反應(yīng)速度跟不上火箭橇運(yùn)動速度而導(dǎo)致跟蹤失敗。為了保證得到準(zhǔn)確、有效的火箭橇彈射試驗影像數(shù)據(jù),本文就火箭橇彈射試驗自動跟蹤系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,具體研究內(nèi)容概括如下:1.攝像經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)設(shè)計:在滿足火箭橇彈射試驗自動跟蹤系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)前提下,從光學(xué)、力學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面對攝像經(jīng)緯儀進(jìn)行了分析,確定了主要部件的選型,設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)緊湊的小型化攝像經(jīng)緯儀。2.火箭橇彈射試驗?zāi)繕?biāo)檢測及跟蹤:針對火箭橇彈射試驗跟蹤目標(biāo)需要切換的特點,將整個跟蹤過程分為三部分:火箭橇的檢測與跟蹤、人椅目標(biāo)的檢測與跟蹤、飛行員的檢測與跟蹤,并對每個過程中提出相應(yīng)的目標(biāo)檢測及跟蹤算法,實現(xiàn)目標(biāo)的自動切換及準(zhǔn)確跟蹤。3.攝像經(jīng)緯儀標(biāo)定:根據(jù)本文設(shè)計的攝像經(jīng)緯儀沒有視準(zhǔn)軸這一特點,將攝像經(jīng)緯儀標(biāo)定分為兩部分:攝像機(jī)標(biāo)定及攝像經(jīng)緯儀系統(tǒng)差標(biāo)定。設(shè)計了相移楔形光柵陣列標(biāo)靶,利用其截斷相位分布特點提取出特征點進(jìn)而實現(xiàn)攝像機(jī)的離焦精確標(biāo)定;同時利用攝像機(jī)外參及對應(yīng)的攝像經(jīng)緯儀角度參數(shù)實現(xiàn)攝像經(jīng)緯儀系統(tǒng)差的標(biāo)定。4.彈射目標(biāo)運(yùn)動軌跡解算:本文將不便測量的角度參數(shù)設(shè)為未知參數(shù),進(jìn)而將兩站交會測量問題轉(zhuǎn)換為附參數(shù)條件平差問題,并用RWTLS方法求解,簡化了求解過程;同時利用攝像經(jīng)緯儀理想初始坐標(biāo)系與實際初始坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系修正在攝像經(jīng)緯儀未精確水平校準(zhǔn)情況下得到的測角參數(shù);此外還對觀測站布局進(jìn)行了分析與優(yōu)化。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V216.8
【圖文】：

逡逑便能最大程度的模擬救生座椅從戰(zhàn)斗機(jī)中被彈射出來的真實情況，如圖１．１所示。逡逑火箭橇彈射試驗貫穿于彈射救生座椅的研發(fā)、設(shè)計、定型及交付的整個過程中［１２］。逡逑ｍｍ逡逑ＩＩ邋＿邋－…＊邋ｉ＾ｐｌＨ逡逑圖１．１火箭橇彈射試驗實例［ｎ］逡逑通過對火箭橇彈射試驗的研究，獲取救生座椅在試驗過程中的各種參數(shù)，以逡逑此來仿真彈射救生座椅在實際高空彈射環(huán)境中的狀態(tài)，進(jìn)而對救生座椅進(jìn)行改良逡逑與優(yōu)化，設(shè)計出具有高救生率、高穩(wěn)定性的彈射救生座椅，更好地保障飛行員的逡逑生命安全。逡逑如圖１．２所示，目前火箭橇彈射試驗主要使用基于軌跡攝影的光測測量方法，逡逑通過利用布置在測量區(qū)的高速攝像機(jī)拍攝跟蹤目標(biāo)，同時結(jié)合其他外測系統(tǒng)（如逡逑北斗定位系統(tǒng)、磁傳感器測速系統(tǒng)等）來獲取相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，然后對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)逡逑進(jìn)行融合分析得到相關(guān)的參數(shù)，為后續(xù)相關(guān)工作（彈射救生座椅的空中姿態(tài)分析、逡逑艙蓋分離形態(tài)分析、救生降落傘開傘狀態(tài)分析等）提供有效的數(shù)據(jù)支持。逡逑ｆ邋＇丨邋—篆怳逡逑ｆ、、－邐…邋邐一

逡逑便能最大程度的模擬救生座椅從戰(zhàn)斗機(jī)中被彈射出來的真實情況，如圖１．１所示。逡逑火箭橇彈射試驗貫穿于彈射救生座椅的研發(fā)、設(shè)計、定型及交付的整個過程中［１２］。逡逑ｍｍ逡逑ＩＩ邋＿邋－…＊邋ｉ＾ｐｌＨ逡逑圖１．１火箭橇彈射試驗實例［ｎ］逡逑通過對火箭橇彈射試驗的研究，獲取救生座椅在試驗過程中的各種參數(shù)，以逡逑此來仿真彈射救生座椅在實際高空彈射環(huán)境中的狀態(tài)，進(jìn)而對救生座椅進(jìn)行改良逡逑與優(yōu)化，設(shè)計出具有高救生率、高穩(wěn)定性的彈射救生座椅，更好地保障飛行員的逡逑生命安全。逡逑如圖１．２所示，目前火箭橇彈射試驗主要使用基于軌跡攝影的光測測量方法，逡逑通過利用布置在測量區(qū)的高速攝像機(jī)拍攝跟蹤目標(biāo)，同時結(jié)合其他外測系統(tǒng)（如逡逑北斗定位系統(tǒng)、磁傳感器測速系統(tǒng)等）來獲取相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，然后對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)逡逑進(jìn)行融合分析得到相關(guān)的參數(shù)，為后續(xù)相關(guān)工作（彈射救生座椅的空中姿態(tài)分析、逡逑艙蓋分離形態(tài)分析、救生降落傘開傘狀態(tài)分析等）提供有效的數(shù)據(jù)支持。逡逑ｆ邋＇丨邋—篆怳逡逑ｆ、、－邐…邋邐一

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