黄 洁, 柯发伟, 谢爱民, 李 鑫, 宋 强, 王宗浩, 文雪忠, 柳 森

(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)

0 引 言

弹道靶具有试验模型自由飞行、流场无支架干扰、靶室环境真实可控等优点，是获得模型超高声速飞行时的气动力参数尤其是动态稳定性参数的理想设备之一。2013年之前，中国空气动力研究与发展中心(简称气动中心)的200m自由飞弹道靶上配置有口径300～500mm正交阴影仪，其具有技术成熟、可显著消除测试区域的强烈自发光、定位精度高等优点，是获得模型位姿变化参数的唯一设备。开展弹道靶试验时，缩比模型在靶室内自由飞行，沿靶室分布的正交阴影测量系统获得模型的飞行姿态图像及成像时序，利用图像处理等方法获得模型的飞行位姿参数，最终通过辨识获得模型气动力参数。NASA阿姆斯研究中心的弹道靶至今仍采用阴影成像系统获得飞行模型的位姿[1]。近年来，国内重点针对阴影成像系统的数据处理方法[2]和成像接收端优化[3]、测试精度提高[4]等方向开展了相关的研究工作。

2013年，气动中心的200m自由飞弹道靶上新建了120和203mm口径二级轻气炮[5]，模型位姿测量系统的视场达到Φ1m以上。如果仍采用正交阴影测量系统，其光学元件的尺寸将达到Φ1m以上。由于国内Φ1m量级光学元件加工能力不足，研制Φ1m正交阴影测量系统风险巨大，且成本极高。

随着计算机视觉及图像处理技术的发展，双目视觉定位技术得到极大发展，在粒子测速[6]、物体轮廓测量[7]、机场飞机和车辆位置实时测量[8]、低速风洞自由飞模型单站位姿测量[9]等领域得到广泛应用。……