[发明专利]一种火箭橇图像测速方法

说明书

一种火箭橇图像测速方法，采用高速相机连续拍摄橇体的运行过程，在试验完成后通过对高速相机相对轨道的俯仰和方位信息修正、橇体特征点提取、运行速度计算，完成对橇体运行速度的测量。该方法具有测速精度高、思路简单明了，编程容易实现的优点，提高了火箭橇试验中关键位置的速度测量精度。

技术领域

本发明涉及一种火箭橇图像测速方法，尤其涉及一种采用高速照相机连续拍摄来测量橇体运行速度的方法，属于火箭橇测试领域。

背景技术

火箭橇试验具有产生大过载、高速度、强振动和冲击等综合条件的能力，可以最逼真地模拟导弹真实飞行环境。通过试验能够考核惯性测量系统在综合环境条件下的各项性能指标和精度，验证惯性测量系统误差模型在高动态条件下的正确性，特别是在大过载情况下，高次项放大作用，能够确定惯性测量系统高次误差项对导航性能的影响，是实现惯性测量系统动态性能验证的最佳途径。

在惯性测量系统火箭橇试验中，目前主要采用雷达测量设备、遮光板时空测量装置测量橇体的运行位置和速度。

雷达测量设备由雷达天线向火箭橇发射出连续等幅的电磁波并接收从橇体反射回来的电磁波信号，利用测量的多普勒频率，经处理获得橇体橇体相对于天线指向的径向速度以及橇体沿轨道的运行速度。但是，雷达测速存在以下两个缺点：

(1)适合于高速测量，低速测量精度低。在火箭橇试验的实际应用中在速度低于10m/s时不输出测量值；

(2)火箭橇固体发动机的尾焰效应使雷达测量的精度较低，在火箭橇一级发动机和二级发动机点火时会引起雷达测速的数据实效。

遮光板时空测量装置由橇载光电组件和沿火箭橇滑轨一侧每间隔一定距离安装的若干遮光板组成。光电组件安装在橇体上，由激光器和激光接收器组成，激光接收器连接有处理电路，实现把遮光板引起光通量的变化转变为电脉冲信号，并输出给数据采集系统。数据采集系统则记录该电脉冲的瞬时时刻，通过相邻遮光板沿轨道的距离可求出橇体的运行速度。但是，采用遮光板光电组件的缺点是：

(1)该光电组件的激光器对固体发动机点火后的光线较敏感，容易导致处理电路处于饱和状态，从而引起光电组件工作异常；

(2)相邻遮光板间距一般大于1米，采用相邻遮光板距离除以测量时间间隔求取橇体运行的速度的方法存在测量误差相对较大的缺点。

通过以上分析可以看出，随着火箭橇轨道后续由9km延长到16km，采用多级点火的需求越来越迫切，雷达测速和遮光板时空测量已不能适应多级点火段的要求。因此，需要研究一种新的测速方法以弥补上述两种方法的缺陷。

在火箭橇试验场，目前已有高速照像，但只用于观察发动机点火瞬时多级橇体分离是否正常等功能监测用途，本发明专利是研究一种在现有高速照像的基础上实现测速的新方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：找到了一种火箭橇图像测速方法，该方法能够精确的测量橇体运行的速度，解决多级发动机分离时雷达、遮光板受发动机点火影响而失效的问题，以提供高精度的速度信息。

本发明解决的技术方案是：

一种火箭橇图像测速方法，步骤如下：

(1)在火箭橇试验中，在多级发动机点火分离处的轨道旁架设高速相机，设置相机的拍摄频率f、原始照片中纵向边长的像素个数M₀和横向边长的像素个数N₀；测量相机相对轨道的地理信息和轨道上相邻扣件之间的距离L；M₀、N₀均为正整数，f、L为正实数；

(2)在火箭橇试验多级发动机点火分离的过程中，通过高速相机连续拍摄K幅照片，K为正整数；在每幅照片中由两维像素点附加颜色的方式构成，像素点在照片中的位置信息为原始照片像素点坐标系的坐标值；