会员注册 | 登录 | 微信快捷登录 支付宝快捷登录 QQ登录 微博登录 | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
站内搜索 百度文库

热门搜索: 直缝焊接机 矿井提升机 循环球式转向器图纸 机器人手爪发展史 管道机器人dwg 动平衡试验台设计

基于图像测量技术的飞机着陆段运动参数测量.doc基于图像测量技术的飞机着陆段运动参数测量.doc -- 5 元

宽屏显示 收藏 分享

页面加载中... ... 广告 0 秒后退出

资源预览需要最新版本的Flash Player支持。
您尚未安装或版本过低,建议您

专业文档,值得下载专业文档,值得珍藏基于图像测量技术的飞机着陆段运动参数测量张建花1,党小宝2,邸兴3(中国飞行试验研究院,西安,710089)、摘要本文介绍了利用数字高速像机对飞机着瞬间运动参数测量的方法。通过合理选取测量区域,布设测量站点,利用多台摄影机联合组网等措施扩展测量范围,解决了由于飞行员难以把握着陆点位置而失去对关键点的测量问题。同时,应用摄影测量原理,对高速像机进行标校,解算出其畸变参数,并获得正摄影像,进而对起落架机轮及机身测量标志进行基于亚像素的跟踪判读对判读数据进行处理,得到了飞机着陆道面段的运动轨迹、速度等数据。结合真实飞行试验对测量结果进行了分析,数据结论准确。关键字摄影测量飞行试验高速像机运动参数测量中图法分类号TP237文献标志码A文章编号MotionParameterMeasurementofAircraftinLandingProcessBasedonDigitlImagesZhangJianhua1,DangXiaobao2,DiXing3ChineseFlightTestEstablishment,xian,710089,ChinaAbstractThetechniquetomeasurethemotionparametersofaircraftinitslandingprocessbyusinghighspeeddigitalcameraispresented.Propermeasurementareawasdeterminedandappropriatemeasuringspotswerelocatedbyanalyzingthelandingpositionstatistics.Severalcameraswereusedtoformanetworkforexpandingthemeasuringrange,thusthepilotcanjudgethelandingpositionproperly.Thecameraparameterscanberesolvedbyphotogrammetryprinciples.Throughoutimageprocessing,themarksontheundercarriagewheelsandairframewerehighaccuratelytrackedandidentifiedbasedonsubpixel.Thetrace,velocityandotherparametersoftheundercarriageweregainedbydataprocessing.Wemadeanalysistothemeasurementresultinflighttests,whichshowedthecorrectnessofthemeasurementresults.Keywordsphotogrammetryhighspeeddigitalcameraflighttestmotionparametermeasurement飞机起落架强度试飞是飞机设计定型的重要课题之一。飞机起落架是飞机起飞和着陆中的重要承力部件,其强度是否满足设计要求,将直接关系到飞机的顺利起降和飞行员的安全。当飞机制造完毕,进入飞行试验设计定型阶段时,必须进行真实环境中的起落架强度鉴定试飞,才能最终验证该起落架的设计是否能够满足要求。通过对飞行过程中起落架所承受的过载进行准确测量和分析,得出起落架在某种状态下所承受的力的变化过程1,从而为起落架的设计定型和寿命评估提供准确依据。在此类实验过程中,需要准确和即时地测量出飞机在着陆时刻段的运动参数,如飞机的运动轨迹、水平速度、下沉速度、着陆姿态、飞机主轮触地瞬间的运动速度等。此类高风险课题一方面要得到准确测量结果,另一方面测量结果要快速及时,从而为下一架次试验作判决依据。传统的研究主要是在起落架上加装应变传感器,测量出飞机在着陆和地面运收稿日期第一作者简介张建花1983,女,助理工程师,硕士。主要从事图像测量、图像处理方面的研究。Emailzjh421163.com。专业文档,值得下载专业文档,值得珍藏动时的传感器变化量,通过分析得出作用在起落架上的外载荷时间历程2,进而分析其受力变化。本文提出了在飞机着陆区布设多台高速摄像机,联合全站仪、校准设备等构成完整的测量系统,对飞机的着陆过程进行测量,得到所需运动参数。凭借数字高速摄影机的无接触、高帧频的特点,快速、直观地为此类飞行试验课题提供及时和准确的数据依据。1.系统介绍1.1系统框图该测量系统主要由数字高速摄影机、GPS时码发生器、像机校准系统(全站仪、校准架、校准标)、数据分析处理软件等部分组成。系统组成如图1所示。1.2高速摄像机布设方案由于飞行试验课题需求,影像测量系统要测量范围达到200米的整体测量带,同时又要兼顾不同阶段课题所需参数变化的要求,其中的镜头和角度都需要根据不断提出的新需求进行调整,从而为试飞定型提供最有价值的视频资料和数据保障。根据航空标准、相机技术参数、数据处理精度等要求在安全区域架设像机。像机布设整体方案如下图2所示。仔细分析测试需求后,同时充分考虑应急预案,最终确定同型号5台高速像机G1、G2、G3、G4、G5。其中G2、G3、G4采用正直摄影测量方式经行架设,G1和G2、G3分别进行交会测量,G5和G4进行交会测量。5台像机视场角均为38度,G1距离跑道中心线40米,与G2间隔40米,G2、G3、G4、G5依次间隔60米,且分别距离跑道中心线100米。计算得出,在跑道中心线,每台像机提供68米的视场范围,两两重叠4米左右,很好的覆盖了整个跑道。其中G1与跑道面成33度角,成100m的视场交会范围,G5与跑到面成66度角,完全覆盖高G4和G3的部分视场。2.测量原理2.1像机参数解算由于镜头中存在各种畸变和装配误差等缺陷,由共线方程式(1)所表示的相机成像模型不能表示真实的成像关系,而是一种近似的关系,特别是在普通数码相机和一些小焦距的成像系统中,这种近似所带来的误差更大。因此有必要对其进行误差校正。采用的像机模型可用式(2)来表示。33322203331110ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxx1,,33322203331110ssssssvssssssuZZcYYbXXaZZcYYbXXafvuyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafvuxx2G1G2G3G4G5高速摄像机GPS时码发生器像机检校系统图像下载及数据处理系统结果输出与分析光纤传输系统地面控制中心塔台通讯系统图1.系统框图XsYsZs跑道中心线图2.像机布设专业文档,值得下载,vuu和,vuv表示各种畸变在u、v方向上引起的总的畸变误差,由于畸变是一个无限的多项式,不可能全部考虑进去,一般只考虑对结果影响较大的几项,如k1、k2、p1、p2。给定若干个已知的高精度物方空间坐标系的控制点(Xi,Yi,Zi)(i1,2,,n),以及这些控制点在像片上对应的的图像平面坐标(xi,yi)(i1,2,,n),通过式(2)求解Xs、Ys、Zs、、、等外方位x0、y0、f等内方位元素,以及k1、k2、p1、p2等畸变参数。由于式(2)不是线性方程,按泰勒公式展开一次项后,并整理成便于计算的表达形式为LAX3其中DDCBCBAAaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaA2122122911928271817262516152423141322211211,iia为各参数偏导数TSSSdpdpdpdkdkdfdydxddddZdYdXX32121000000ZYfyyZXfxxFFLyx对于单张像片,共有13个未知参数,所以求解时至少需要7个控制点才能完成解算。而对于多张像片(N张),若是一个像机同一镜头拍的话,则其内方位元素相同,则共有N6+7个未知参数,因此需要N3+3个控制点方能完成解算。若控制点足够,用未知参数初值(除f外均可以0作初值,f可为1)求出系数A及常数项L,显然矩阵A的行数大于等于列数,且为列满秩。因此可根据间接平差法求解未知参数改正数LAAAXTT1。未知参数经改正后重复上述步骤,进行迭代运算,直至改正数X小于某一限值,迭代结束,最终求得各未知参数(包括相机参数)的精确值。在跑道上架设一定数量的校准架和校准标志,利用全站仪等高精度测量仪器对摄影机相对跑道坐标系的位置及姿态进行校准,然后根据上面所讲像机参数解算原理进行像机标定。2.2像点位置解算2.2.1偏移量计算首先采用前方交会原理式(4)分别对G1G2,G1G3,G4G5进行交会计算,求出飞机着陆时在G2、G3、G4视场内偏离跑道中心线的距离d。BAXXAYBYYBAYYAXBXXBABAPBABAPcotcotcotcotcotcotcotcot4其中,AAAAZYX,,,BBBBZYX,,为物方空间坐标系DXYZ的坐标。点(PX,PY)的点位中误差6222222222sinSbmSambamMBAP5其中,Am,Bm为测站点A和B的中误差。2.2.2像点在空间实际位置的计算由于G2、G3、G4采用竖直摄影方式进行布设,在竖直摄影方式下外方位角元素都为小角时,近似取0,及sZZH。由2.2.1得到飞机偏离跑道中线线的距离d,对摄影平均摄影距离进行修正sZZHd,将修正后的值带入共线方程(1)中,求解机身和机轮所喷涂标志点在空间的实际坐标(X,Y,Z)。其中,,yx是加入像机参数改正后的像点坐标。2.3目标运动速度求解根据由以上原理所求解的标志点的轨迹数据,采用速度二阶中心平滑原理进行水平和垂直方向速度的求解。YZXAAAAZYX,,BBBBZYX,,0B0PPPPPZYX,,SABba错误未定义书签。错误未定义书签。错误未定义书签。APhD图3.前方交会专业文档,值得下载mjjjXMV6其中11212122mmhjM,mj,,2,1,0为时间序列,2m1为平滑系数,M为速度平滑权系数,h为高速相机采样间隔。3.测量结果与分析3.1图像判读由于高速像机拍摄飞机着陆瞬间要求很高的帧频,导致记录的图像数据量庞大采用人工判读工作量大、效率低一般情况下工人图像判读只能精确到一个像素,其判读远远无法达到所要求的亚像素定位精度。使用基于HALCON图像开发包开发的判读程序,能够自动对每帧画面上的标志点进行自动跟踪,极大提高了定位精度和判读速度。3.2实验结果以下为飞行试验中,利用本文所述测量方法,使用MATLAB编写数据处理系统程序得到的飞机着陆道面段实验数据曲线图,如图4所示。图4.实验结果
编号:201311161024244319    大小:227.50KB    格式:DOC    上传时间:2013-11-16
  【编辑】
5
关 键 词:
基于图像 测量技术 测量技术 测量技术
温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供交流平台,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
  人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

当前资源信息

4.0
 
(2人评价)
浏览:23次
dingyx0101上传于2013-11-16

官方联系方式

客服手机:13961746681   
2:不支持迅雷下载,请使用浏览器下载   
3:不支持QQ浏览器下载,请用其他浏览器   
4:下载后的文档和图纸-无水印   
5:文档经过压缩,下载后原文更清晰   

相关资源

相关资源

相关搜索

基于图像   测量技术   测量技术   测量技术  
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2015-2017 人人文库网网站版权所有
苏ICP备12009002号-5