[发明专利]一种导弹投放运动参数分析方法

权利要求书

1.一种导弹投放运动参数分析方法，其特征在于：该方法步骤如下：

步骤一、使用OpenCV视觉库识别定位照片中的标记点位置；

步骤二、计算弹体自旋角加速度、俯仰角加速度、重心加速度；

步骤三、获取弹体下落的位置坐标信息，利用跟踪微分器对坐标信息进行求导计算速度操作，消除高频噪声；

步骤四、预测未来一段时间内的导弹运动趋势；

S11、在投放试验之前，在弹体侧面和弹体尾部，按照重心位置对称各张贴两个任意形状的特定颜色标记，作为软件识别弹体姿态的参考点；

S12、在投放试验时，弹体从挂架上释放同时，位于弹体侧面和弹体尾部的两台高速摄影机开始对下落的弹体连续拍照，这些照片按照特定编号存入计算机中；

S13、完成弹体投放试验拍照过程后，运行导弹投放运动参数分析程序处理照片；

S14、对处理过的照片进行高斯滤波，消除噪点；滤波后的照片二值化处理，输出一张黑白图片，白色区域为弹体标记区域，其余位置均为黑色；所述的导弹投放运动参数分析程序分析经过二值化处理的图片，找出白色区域的形心位置坐标，该坐标就确定了弹体标记点在照片中的位置；

所述导弹投放运动参数分析程序处理照片的过程如下：首先，根据标记颜色对照RGB比色卡，确认标记颜色的大致RGB范围；其次，将该RGB范围输入导弹投放运动参数分析程序，检索照片中的所有像素，并与用户输入RGB范围进行比对，筛选出符合范围的像素点；再次，筛选出像素点后，只保留符合RGB范围的像素点，并输出处理后的照片。

2.根据权利要求1所述的一种导弹投放运动参数分析方法，其特征在于：所述步骤二的具体过程如下：

S21、计算弹体自旋角速度

通过对弹体尾部高速摄影机拍摄照片的分析，得到尾部标记点的位置变化信息；求出尾部两个标记点连线在照片中的角度，即为弹体此时的自旋角度；将相邻两张照片中自旋角度的差，除以高速摄影机的拍摄间隔，就是弹体此时的自旋角速度；算出过程中的自旋角速度后存入对应数组中；

S22、计算弹体俯仰角速度

通过对弹体侧部高速摄影机拍摄照片的分析，得到侧部标记点的位置变化信息；求出侧部两个标记点连线在照片中的角度，即为弹体此时的俯仰角度；将相邻两张照片中俯仰角度的差，除以高速摄影机的拍摄间隔，就是弹体此时的俯仰角速度；算出过程中的俯仰角速度后存入对应数组中；

S23、计算弹体重心移动速度通过对弹体侧部高速摄影机拍摄照片的分析，得到侧部标记点的位置变化信息；将侧面两个标记点的横纵坐标分别求平均值，得出的坐标即为两标记点中心点的位置坐标，即重心坐标；将两张照片中心点坐标差，除以高速摄影机的拍摄间隔，得到中心点移动速度；输入实际测量得到的两个标记距离，根据照片上两标记距离进行换算，得到实际和图片之间的比例关系，将照片上算出的速度换算为实际速度，即为重心移动速度；算出过程中的重心移动速度后存入对应数组中；

S24、计算弹体自旋角加速度、俯仰角加速度、重心加速度；根据公式：

其中，α_自旋是自旋角加速度、α_俯仰是俯仰角加速度、a_重心是重心加速度、dω_自旋是相邻两照片自旋角速度之差、dω_俯仰是相邻两照片俯仰角速度之差、dv_重心是相邻两照片重心速度之差、dt是高速摄影机拍照时间间隔。

3.根据权利要求1所述的一种导弹投放运动参数分析方法，其特征在于：所述步骤三的具体过程如下：跟踪微分器有两个需要调节的参数，即跟踪因子和滤波因子，对跟踪微分器进行改进，提出一种控制函数，利用该控制函数构造跟踪微分器；该跟踪微分器的离散形式如下：

其中h是采样周期，v(k)为输入信号序列，x₁(k)、x₂(k)分别为第k步t＝kh时的跟踪信号和微分信号；l为滤波因子。

4.根据权利要求1所述的一种导弹投放运动参数分析方法，其特征在于：所述步骤四的具体过程如下：根据用户输入的预测时长，利用如下公式确定预测步数：

其中n_预测为未来预测步数、t_预测为用户输入的未来预测时长、dt是高速摄影机拍照时间间隔；根据公式预输出未来多步的预测速度：

v_t＝v₀+a·dt

其中v_t为预测速度、v₀为初始速度、dt是高速摄影机拍照时间间隔。