基于立體視覺的全視場(chǎng)風(fēng)洞尾旋姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、尾旋運(yùn)動(dòng)是飛機(jī)一種非正常的極限飛行狀態(tài)，復(fù)雜并且危險(xiǎn)，極易造成飛行事故。開展立式風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是研究尾旋現(xiàn)象的主要技術(shù)手段，目前我國(guó)自主建設(shè)的立式風(fēng)洞已投入使用，但傳統(tǒng)的尾旋姿態(tài)測(cè)量方法仍存在測(cè)量精度較差，數(shù)據(jù)曲線不完整，并且無法針對(duì)所有型號(hào)飛機(jī)均適用的缺陷，難以滿足空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)尾旋現(xiàn)象分析研究的需求。因此，研究新型風(fēng)洞尾旋姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)具有重要的理論及工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量方法中存在的問題，設(shè)計(jì)了基于立體視覺的全視場(chǎng)風(fēng)洞尾

2、旋姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，并圍繞尾旋運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量中的標(biāo)記識(shí)別、三維重建和姿態(tài)解算的關(guān)鍵技術(shù)展開了研究，最終研發(fā)了一套針對(duì)不同型號(hào)飛機(jī)均適用的尾旋姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?、偬岢隽艘环N基于兩組雙目立體視覺系統(tǒng)的全視場(chǎng)測(cè)量方案。針對(duì)復(fù)雜背景下圖像識(shí)別、匹配難度大的特點(diǎn)，提出了采用8位編碼標(biāo)記作為人工特征點(diǎn)的方法。并且為了獲取更加完整有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)風(fēng)洞現(xiàn)場(chǎng)工況，采用兩組雙目立體視覺系統(tǒng)，使其共用同一個(gè)測(cè)量坐標(biāo)系，形成全視場(chǎng)互補(bǔ)測(cè)

3、量方案，有效解決了測(cè)量視角不佳、標(biāo)記被遮擋和相機(jī)視場(chǎng)盲區(qū)的問題，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性。
　?、卺槍?duì)姿態(tài)計(jì)算需要特征點(diǎn)三維數(shù)據(jù)的問題，采用了雙目立體視覺技術(shù)測(cè)量編碼標(biāo)記在風(fēng)洞坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，在風(fēng)洞大視場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)了基于移動(dòng)平板靶標(biāo)的雙目立體視覺系統(tǒng)標(biāo)定，并通過實(shí)驗(yàn)研究了標(biāo)定圖像數(shù)量與三維重建精度之間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)定圖像少于10對(duì)的時(shí)候，三維重建精度隨著圖像數(shù)量的增多而提高，當(dāng)標(biāo)定圖像數(shù)量多于11對(duì)時(shí)，其結(jié)果趨于穩(wěn)定。
　

4、　③針對(duì)復(fù)雜外形飛機(jī)模型姿態(tài)難以測(cè)量的問題，提出了一種新型姿態(tài)參數(shù)解算方法，該方法與被測(cè)物外形無關(guān)，可將人工標(biāo)記粘貼在模型表面任意位置，通過三個(gè)標(biāo)記分別在體軸系和風(fēng)軸系中的坐標(biāo)值建立兩個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并將體軸系中的模型軸線向量轉(zhuǎn)換到風(fēng)軸系下，進(jìn)而解算待測(cè)模型的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)參數(shù)。
　　最后針對(duì)設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了整套測(cè)量系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)量精度優(yōu)于1°，圖像利用率達(dá)到了95％。精度和有效性均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，相對(duì)于傳統(tǒng)方法有了較大改