基于立体视觉系统的风洞尾旋试验测量方法研究

尾旋是飞机在失速时的一种复杂而危险的非正常飞行状态;研究飞机尾旋及改出特性的常用方法是立式风洞尾旋试验,该方法具有费用低、周期短等优点;为解决试验中模型姿态的测量问题,采用两台CCD摄像机等设备构建了一套立体视觉测量系统,并通过开展空间直角坐标系转换和相关图像处理算法研究,获得飞机模型表面特征标记点的空间三维参数,实现了对尾旋模型的姿态测量;试验结果表明,该技术具有非接触,识别率高和使用灵活的特点,姿态角测量精度达到0.1°。     

一种基于TCP/IP网络通信的边界层风洞位移测试系统

边界层风洞是指可以模拟近地大气边界层风特性的风洞,其试验结果作为建筑设计的原始输入依据,其准确程度对最后的设计有着非常重要的影响.在现有的边界层风洞试验中,涉及到模型姿态和位移测量的项目越来越多,风洞试验中的位移测量技术为各国风洞普遍采用.以湖南大学HD-2风洞位移测试系统为例,介绍了一种基于TCP/IP网络通信的位移测试系统.     

Optotrak系统在风洞模型变形与姿态测量中的应用研究

风洞试验中模型的变形量与空间姿态角是非常重要的参数,变形量可用于CFD修正,而模型姿态角的准确度直接影响到试验数据的质量和特性.为了准确获取这些参数,介绍了一种基于三线阵CCD交汇原理的光学测量设备——Optotrak系统,以及应用该系统开展的测量试验技术.通过在沿翼展方向的多个剖面上安装Marker点,获取模型在不同...     

基于立体视觉的目标姿态测量技术

基于动态场景分析的计算机视觉系统尤其是对运动目标的运动参数测量已成为计算机视觉研究的热点;建立了基于双目立体视觉的目标姿态测量系统,使用两个摄像机在不同视角对同一目标进行拍摄,采用DLT方法对摄像机标定;对拍摄到的图像进行去噪、滤波,通过立体图像匹配得到特征点在两幅图像中的同名点,姿态参数求解结合DLT算法和立体图像匹配算法,实现了对目标姿态参数的测量,得到了目标的三维姿态信息;实验结果表明,该测量系统结构简单,计算量小,具有较高的测量精度.     

基于多线阵CCD的空间微位移测量系统

针对空气动力测控研究院所在风洞模型姿态测量的需求,介绍了一种新型的空间微位移测量技术,巧妙利用线阵CCD和线激光的成像原理设计了空间微位移测量系统,系统具有精度高、干扰小、稳定性强、便于使用等优点,对各种需要微位移测量的场合具有开拓意义;系统测量精度不超过0.005mm,即小于一个像的大小;如果将各个节点机数据进一步整合,折算出立体坐标,就可以得出加载头姿态的空间变化;基于多线阵CCD的空间微位移测量技术完全满足多场合微位移测量的需求。     

视觉里程计中的相机姿态和高度实时测量方法

在视觉里程计的应用中,实时准确的获得相机姿态和高度数据有助于提高视觉定位的精度.而现有解决方案要么成本过高,要么精度无法满足要求,为此提出了基于路面激光扫描的相机外参数实时测量方法.该方法将两台二维激光扫描仪相互正交安装且向下扫描,对获得的沿着两个方向的路面扫描线使用RANSAC算法估计出直线方程,根据两直线方程求得道路平面方程,并以该平面为参考获得相机相对路面的姿态和高度数据.室内实验结果表明:静态条件下对姿态的测量误差最大约0.1°,高度测量误差最大6 mm;室外动态实验结果表明:与传统的惯性测量方法不同,相机外参数测量结果不受车辆加减速运动的影响,且其动态姿态测量精度明显高于精度为1°的惯性测量系统.由于该方法获得的姿态和高度数据是以道路平面为参考基准,尤其适用于单目视觉里程计中以辅助提高定位精度.     

双目立体视觉在模型姿态监测中的应用研究

风洞试验模型姿态的实时、精确非接触测量对于提高风洞试验的精度和可信度有重要意义。但实现却十分困难,尤其是模型姿态侧滑角的实时精确测量。提出采用双目立体视觉实时、精确测量模型姿态,简要说明了硬件组成和基本原理,深入探讨了技术要点和主要算法。最后给出了测量结论。     

双目立体视觉在模型姿态监测中的应用研究

风洞试验模型姿态的实时、精确非接触测量对于提高风洞试验的精度和可信度有重要意义。但实现却十分困难．尤其是模型姿态侧滑角的实时精确测量。提出采用双目立体视觉实时、精确测量模型姿态，简要说明了硬件组成和基本原理，深入探讨了技术要点和主要算法。最后给出了测量结论。     

基于姿态测量模块和闭环检测算法的仿生SLAM研究

基于传感器模型的SLAM导航策略精度较高,但由于摩擦等因素误差长时间累计会造成里程计的漂移现象.依靠视觉里程计进行导航的RatSLAM系统,通过在局部场景细胞中引入闭环检测策略实现累计误差的校正,在静态环境下具有一定的鲁棒性,但在复杂场景里,如移动障碍物的出现,视觉里程计会提取到错误的速度等姿态信息,导致航迹出现较大偏移,有时无法通过场景重定位进行闭环校正.结合两种模型的优势提出一种带姿态测量模块和闭环检测算法的仿生SLAM模型.实验表明,相较于仅带带闭环检测的RatSLAM系统或仅由姿态测量模块构成的导航系统,本文提出的新系统更能适应长期复杂场景下的导航,且鲁棒性更强.     

矿用悬臂式掘进机截割头姿态视觉测量系统

针对目前悬臂式掘进机截割头姿态测量方法需要改变掘进机结构且测量稳定性不高的问题,采用单目视觉测量技术,设计了一种矿用悬臂式掘进机截割头姿态视觉测量系统。首先,在安装于截割臂靠近回转台处的红外标靶上采用多点状红外光源组成正方形,通过摄像机定时采集红外标靶图像;然后,通过提取光斑中心计算正方形顶点在像素坐标系中的坐标,再利用四点透视方法得到红外标靶在摄像机坐标系中的坐标;最后,利用建立的截割头姿态测量模型计算出截割头姿态角。实验结果表明,该系统测得的垂直摆角误差在±0.8°以内,水平摆角误差在±0.5°以内。     

基于光惯组合的风洞尾旋试验位姿参数测量方法

尾旋是飞机在失速时的一种复杂而危险的非正常飞行状态。研究飞机尾旋及改出特性的常用方法是开展立式风洞尾旋试验,其中测量方法是试验中的关键技术。在十几年的发展历程中,先后经历了双目立体视觉、编码标记图像识别和惯性航姿测量的技术改进,在不断提升的过程中对测量能力和数据质量也提出了更高要求,因此发展了一种基于光惯组合技术的尾旋6自由度数据测量方法,通过惯性系统测量三维姿态,光学系统测量空间位置信息。经过试验验证,该方法成功获取了尾旋模型6自由度数据,测量效率高,数据无缺失,根据模型运动轨迹在试验段截面投影可获得尾旋半径,增加了对于尾旋现象的认知维度。     

一种跨声速风洞移测架伺服控制系统

移测架在风洞流场校测及精细化测量中发挥着重要作用,为实现某跨声速风洞流场的精细化测量,设计一套高精度移测架伺服控制系统,用于移测架精确定位控制.讨论了伺服控制系统的硬件配置、软件设计、安全联锁,介绍了控制策略.设计的伺服控制系统可实现风洞试验段X轴方向0.03mm定位控制精度,对提高风洞流场校测的精细化测量水平具有重要意义.     

多气参测量的压力型基准大气数据系统研制

针对某飞行器嵌入式大气数据传感(FADS)系统的飞行试验校准问题,研制了一套压力型姿态角测量的多气参基准大气数据系统。设计了可实现高线性度、解耦的压力型姿态角测量空速管,并配套研制了大气数据计算机。解决了有限空间内多气路之间密封、同时精确取气和压力测量、飞行器机体干扰下的风洞试验标定、多参数拟合修正的气参解算等难题,获得了机体干扰下的空速管测量修正解算公式,实现了基准气参的高精度测量。在完成基准空速管的风洞试验标定和联调试验后,实现了对全系统正常工况下的飞行参数测量精度及系统稳定性考核,最终成功应用于飞行试验中。     

基于PXI总线的Φ0.5米高超声速风洞测量系统研制与应用

测量系统是风洞中必不可少的重要的设备之一,其性能对风洞试验的准确性、可靠性和运行效率具有至关重要的影响。近年来,Ф0.5米高超声速风洞原有测量系统逐渐暴露出精准度下降、软件通用性不足、维护不便等缺点,已不能完全满足日益复杂的风洞试验需求。针对此情况,该风洞重新研制建立了一套基于PXI总线的64通道的测量系统,并通过严格测试投入应用,该系统的应用在一定程度上提高了试验数据测量的准确性、可靠性和自动化程度,拓宽了Ф0.5米高超声速风洞的综合性能。     

基于PXI总线的风洞测控系统设计与应用

HG-4风洞是我校一座亚跨超声速风洞,自20世纪70年代建成后经几次大的改造,测试精度和控制精度及自动化程度不断提高.在这次测控系统改造设计中,HG-4风洞采用了目前应用较广的PXI总线平台.介绍了PXI总线在HG-4号风洞测控系统中的应用,以及PXI测控系统的组成、运行情况及关键技术分析.采用模糊PID控制器和抗干扰措施达到较好的风洞运行控制效果,提高了控制精度,缩短了调整时间,提高了风洞运行效率.     

基于LabVIEW的大型超声速风洞总压测控系统设计与应用

采用NI公司的LabVIEW虚拟仪器技术,对某大型暂冲式超声速风洞总压测控系统进行了深入研究。针对风洞试验压力控制精度要求高、风险性大等特点,通过合理设计信号采集与处理方案和系统控制与安全策略。实现了总压的快速、精准调节和风洞的安全运行。主要介绍了系统的构成、信号采集与处理、控制策略及安全策略。实际应用表明,该系统具有调节快、精度高、稳定性好的特点,实现了基于LabVIEW虚拟仪器技术在大型超声速风洞总压测量与控制中的智能化高效运行。     

基于风洞试验中的消耗计量模型研究与实现

高压、中压、氮气等是保障风洞试验有效进行所需的动力资源,针对风洞群试验中供气气源管线拓扑结构复杂多变、试验用户多、生产调度粗放等特点,为了提高动力资源生产和调度的保障效能,研究提出了基于动态拓扑结构的单车次动力资源消耗计量模型。该模型采用设备状态监测、图形数据库(Neo4j)技术、流体力学静压差法等技术,在虚拟空间里,完成了物理世界到逻辑世界的映射,形成了动态拓扑结构模型。在此基础上结合试验状态感知、资源库存量,实现了对风洞单车次试验各类动力资源消耗计量。实验结果表明,该模型较好地解决了原风洞单车次试验难以计量或计量不准的难题。通过试验数据对比发现,计量数据准确,满足数据精准度要求。