【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注,以此同時作為空中戰(zhàn)斗力主體的戰(zhàn)斗機飛行員也越來越受到重視。為了保障戰(zhàn)斗機飛行員的生命安全,世界各國投入了大量的資源與經(jīng)費對航空防護救生系統(tǒng)進行研究。彈射救生座椅作為航空防護救生系統(tǒng)的重要組成部分,是戰(zhàn)斗機飛行員應急離機,保障自身生命安全的關鍵設備,在其研發(fā)、設計及定型等各個階段都要進行大量試驗以確保其具有可靠性、穩(wěn)定性及安全性�；鸺翉椛湓囼炇且环N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行,當達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試驗結果的影像數(shù)據(jù),通常使用高速攝像機對整個試驗過程進行高清記錄�，F(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速度跟不上火箭橇運動速度而導致跟蹤失敗。為了保證得到準確、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)關鍵技術進行研究,具體研究內(nèi)容概括如下:1.攝像經(jīng)緯儀結構設計:在滿足火箭橇彈射試驗自動跟蹤系統(tǒng)相關技術指標前提下,從光學、力學、機械結構等方面對攝像經(jīng)緯儀進行了分析,確定了主要部件的選型,設計了一種結構緊湊的小型化攝像經(jīng)緯儀。2.火箭橇彈射試驗目標檢測及跟蹤:針對火箭橇彈射試驗跟蹤目標需要切換的特點,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的目標檢測及跟蹤算法,實現(xiàn)目標的自動切換及準確跟蹤。3.攝像經(jīng)緯儀標定:根據(jù)本文設計的攝像經(jīng)緯儀沒有視準軸這一特點,將攝像經(jīng)緯儀標定分為兩部分:攝像機標定及攝像經(jīng)緯儀系統(tǒng)差標定。設計了相移楔形光柵陣列標靶,利用其截斷相位分布特點提取出特征點進而實現(xiàn)攝像機的離焦精確標定;同時利用攝像機外參及對應的攝像經(jīng)緯儀角度參數(shù)實現(xiàn)攝像經(jīng)緯儀系統(tǒng)差的標定。4.彈射目標運動軌跡解算:本文將不便測量的角度參數(shù)設為未知參數(shù),進而將兩站交會測量問題轉換為附參數(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)緯儀理想初始坐標系與實際初始坐標系間的坐標轉換關系修正在攝像經(jīng)緯儀未精確水平校準情況下得到的測角參數(shù);此外還對觀測站布局進行了分析與優(yōu)化。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：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)，進而對救生座椅進行改良逡逑與優(yōu)化，設計出具有高救生率、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)的高速攝像機拍攝跟蹤目標，同時結合其他外測系統(tǒng)（如逡逑北斗定位系統(tǒng)、磁傳感器測速系統(tǒng)等）來獲取相關試驗數(shù)據(jù)，然后對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)逡逑進行融合分析得到相關的參數(shù)，為后續(xù)相關工作（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)，進而對救生座椅進行改良逡逑與優(yōu)化，設計出具有高救生率、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)的高速攝像機拍攝跟蹤目標，同時結合其他外測系統(tǒng)（如逡逑北斗定位系統(tǒng)、磁傳感器測速系統(tǒng)等）來獲取相關試驗數(shù)據(jù)，然后對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)逡逑進行融合分析得到相關的參數(shù)，為后續(xù)相關工作（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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本文編號：2712652