《風洞動態試驗對象姿態的視頻測量及其運動規律建模》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由張征宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：風洞動態試驗對象姿態的視頻測量及其運動規律建模
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張征宇
- 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
風洞動態試驗對象通過桿式懸臂樑承載結構與運動機構相連，在非定常氣動力作用下因支撐剛度不足易出現寬頻譜振動現象，導致其姿態參數與運動機構的姿態參數差異明顯，而現有慣性測姿感測器在此環境中測量精度與可靠性不高。為此，提出複雜流動中機械姿態的視頻測量（Videogrammetry）及其運動規律建模新方法:①通過研究複雜流動耦合被測對象運動對視頻測量誤差的影響機理，創建姿態視頻測量誤差控制及其敏度分析模型，構建複雜流動中視頻測量誤差最小化控制方法；②從時/頻/空等多域聯合的角度，研究多域融合變尺度基函式構造方法，利用構建的表征振盪型、瞬變型及隨機型三類時變特徵優秀的多域基函式集，將離散測量數據的微分轉換為對各域基函式的微分並統一到時域空間，獲得姿態角時序測量數據的運動規律模型，解決對含寬頻譜振動信息、測量誤差、局部峰值有丟失的時序測量數據直接微分所導致的誤差放大問題。通過實驗評價完善所建立的方法。
結題摘要
風洞動態試驗對象通過桿式懸臂樑承載結構與運動機構相連，在非定常氣動力作用下因支撐剛度不足易出現寬頻譜振動現象，導致其姿態參數與運動機構的姿態參數差異明顯，而現有慣性測姿感測器在此環境中測量精度與可靠性不高。為此，（1）本項目提出了基於前方交會的五點相對定向方法，本文方法僅利用5個同名像點既可獲得兩張像片的相對位置（相對定向）立體模型，Nikon D800的7組5點相對定向實驗結果表明：在測量長度為920.604mm的標尺長度時，其標準不確定度為920.6429±0.0696mm，誤差為0.0389mm。（2）建立了風洞動態試驗對象姿態角的視頻測量誤差控制方法，推導了基於長度的風洞動態試驗對象姿態角測量誤差分析模型，測量誤差0.0389mm，代入推導的誤差分析模型，可知本文方法姿態角的靜態測量誤差 ；（3）建立了基於單應性矩陣的迎角單目視頻測量方法，以加權共線誤差為目標函式，根據像面重投影誤差確定權重係數取值，最佳化相機位姿估計結果，具有精度高、魯棒性好的優點，且滿足全局收斂條件，在參考點坐標數據包含不同程度測量誤差的情況下，所得相機位姿估計結果明顯優於正交疊代算法；風洞試驗表明：基於單應性矩陣的迎角單目視頻測量，在±4°範圍內，7個迎角階梯中最大的標準差僅為0.0118°，已達到0.01°的國際先進水平，具有較強的工程實用價值。（4）建立了高速風洞飛行器模型姿態運動規律建模方法，解算模型的姿態運動參數和旋轉中心運動軌跡。亞洲最大的2米×2米超聲速風洞實驗表明：本方法能有效捕捉實驗模型的姿態運動規律，模型旋轉中心的運動軌跡與天平在俯仰與偏航方向上測得的氣動力吻合，提高了風洞實驗數據的精準度，促進了我國飛行器研製的精細化設計進程，具有實用價值。
