窗口玻璃畸变校正下的自由飞模型姿态测量技术研究

陈磊; 徐洋; 许晓斌; 朱涛; 马晓宇; 谢飞; 何超

doi:10.37188/OPE.20223004.0455

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窗口玻璃畸变校正下的自由飞模型姿态测量技术研究

信息科学 | 更新时间：2022-02-26

- 窗口玻璃畸变校正下的自由飞模型姿态测量技术研究
- Research on attitude measurement technology of free flying model under window distortion correction
- 光学精密工程 2022年30卷第4期页码：455-463
- 作者机构：
  
  中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，四川绵阳 621000
- 作者简介：
  
  [ "陈　磊（1983-），男，陕西西安人，硕士，工程师，2006年于长春理工大学获得学士学位，2014年于西南科技大学获得硕士学位，现为中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所工程师，主要从事流动显示与光学测量方面的研究。E-mail：158229332@qq.com" ]
  [ "徐　洋（1989-），男，吉林吉林人，博士，工程师，2019年于空军工程大学获得博士学位，现为中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所工程师，主要从事方向：空空对外对抗仿真，风洞非接触测量技术研究与应用。E-mail：mingze0108@126.com" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2020YFA0405700)
- DOI：10.37188/OPE.20223004.0455
  中图分类号： TP394.1;TH691.9
- 收稿日期：2021-06-02，
  
  修回日期：2021-08-13，
  
  纸质出版日期：2022-02-25
- 稿件说明：
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陈磊,徐洋,许晓斌等.窗口玻璃畸变校正下的自由飞模型姿态测量技术研究[J].光学精密工程,2022,30(04):455-463.

CHEN Lei,XU Yang,XU Xiaobin,et al.Research on attitude measurement technology of free flying model under window distortion correction[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(04):455-463.
陈磊,徐洋,许晓斌等.窗口玻璃畸变校正下的自由飞模型姿态测量技术研究[J].光学精密工程,2022,30(04):455-463. DOI： 10.37188/OPE.20223004.0455.

CHEN Lei,XU Yang,XU Xiaobin,et al.Research on attitude measurement technology of free flying model under window distortion correction[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(04):455-463. DOI： 10.37188/OPE.20223004.0455.

摘要

高超声速风洞试验中，模型的姿态信息是试验数据是否可靠的重要判断依据，其测量精度对试验结果有着重要影响。双目视觉测量系统能测量高超声速风洞自由飞试验模型的姿态参数，通常将其放在风洞试验段外，通过试验段壁上窗口玻璃观测试验段内部的模型。然而，窗口玻璃产生的成像畸变将降低系统的测量精度。为此，本文提出了窗口玻璃成像畸变校正下的自由飞模型姿态测量技术。通过对窗口玻璃折射造成像面畸变进行建模，提出基于标记点线性拟合的校正方法，快速减小成像畸变。在此基础上，在

1 m高超声速风洞试验现场搭建了视觉测量系统。试验结果表明：当测量范围为1 m×1 m×1 m时，测量精度优于0.5 mm，并完成了自由飞试验模型六自由度姿态的测量工作，满足气动数据分析的要求。

Abstract

During hypersonic wind tunnel tests， the pose information of a model supports the reliability of the experimental data， and the measurement accuracy of these data has a significant impact on the test results. Binocular vision measurement systems can measure the attitude parameters of free flight test models in a hypersonic wind tunnel. The system is usually placed outside of the wind tunnel test section and observes the model through a glass window situated on a wall of the test section. However， the glass window distorts the image and reduces the measurement accuracy. This paper proposes a measurement method to correct the glass window distortion. By modeling the image surface distortion caused by refraction through the glass window， a correction method is proposed based on the linear fitting of marker points to eliminate the image distortion and improve the measurement accuracy. Moreover， a binocular vision measurement system is developed at the scene of the

1 m hypersonic wind tunnel test， and a six degrees of freedom attitude of a free flight model is successfully measured. The results show that the measuring accuracy was greater than 0.5 mm when the measuring range was 1 m × 1 m × 1 m. Therefore， the system satisfies the requirements of subsequent pneumatic data analysis.

关键词

Keywords

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