[发明专利]一种航天发动机试验数据与图像的高精度同步方法

说明书

本发明公开了一种能够实现航天发动机试验数据与图像高精度同步的方法，将试验系统的启动信号接入同步触发模块，为常规传感器数据和摄像头图像信息提供高精度同步触发信号，传感器数据与图像信息传入计算机后，由系统软件对数据和图像进行处理，添加统一的时间标识，确保图像信息与传感器数据的时间轴精准对齐，解决试验现场的普通摄像机帧率低、同步不精确的问题，以实现对发动机试验中运行状态的的准确评估和分析。

技术领域

本发明涉及航天发动机试验测试领域。

背景技术

随着对航天领域发动机试验数据分析需求的提高，依据试验视频图像对发动机工作状态进行评估逐渐成为试验数据综合分析的重要手段之一。但是如果无法保证视频图像与采集数据的时间同步，就不能建立起传感器数据与图像的准确对应关系，尤其是航天发动机的故障往往具有发展快、破坏性大等特点，细微的时间误差也会对状态的识别造成不利影响。目前的航天发动机试验中，通常采用普通摄像头进行录像，普遍帧率为25帧，在细致观察发动机运行状态时性能明显不足；而在特殊需求下会采用高速摄像设备，但因数据量巨大，通常存储时间受限，在未预料到有异常发生的情况下，一般很难记录到问题瞬间的状态，而且其固有图像采集模式需要手动记录点火时间，再后期由操作人员进行剪辑来对标传感器测量数据，无法实现图像与传感器数据的精确同步。因此，需要建立一种有效方法来确保试验数据与图像的精确同步。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现航天发动机试验数据与图像高精度同步的方法，将试验系统的启动信号接入同步触发模块，为常规传感器数据和摄像头图像信息提供高精度同步触发信号，传感器数据与图像信息传入计算机后，由系统软件对数据和图像进行处理，添加统一的时间标识，确保图像信息与传感器数据的时间轴精准对齐，解决试验现场的普通摄像机帧率低、同步不精确的问题，以实现对发动机试验中运行状态的的准确评估和分析。

所述的航天发动机试验数据与图像的高精度同步方法，其实现过程需要采用高帧率工业摄像头、采集系统启动信号、传感器数据采集板卡、同步触发模块和计算机搭建图像采集系统。所述的采集系统的启动信号是为温度、压力、振动等常规传感器的采集提供触发脉冲和时间零位，在传统的航天发动机试验稳态和动态采集系统中，都是以该启动信号为触发标志，开启试验数据的采集和存储，通过数据采集板卡将数据传输至计算机中，以确保各类试验数据的同步要求。本发明中对高帧率工业摄像头进行二次开发，解决其与计算机软件接口的控制逻辑，并将触发方式设置为外部触发模式，通过所述的同步触发模块为其提供高帧率采样的触发脉冲信号，摄像头获取图像后在经过usb3.0接口向计算机进行传输。考虑到各采集系统内部时钟有可能不一致，为达到数据高精度同步，通过同步触发模块为传感器数据和图像采集提供统一的高精度计时器，以便输出精确的控制信号，为多元数据采集提供准确的时间触发信号。计算机软件中为传感器数据采集和图像采集创建相同的时间轴信息，传感器数据的时间轴建立比较简单，对于图像信息则是在软件处理后，将时间戳作为文件名进行保存，以便试验后的数据分析时对图像和发动机运行状态进行精确定位。

本发明的有益效果：

本发明针对航天发动机试验数据与图像信息同步精度不高的问题，提出一种多元数据同步采集方法，为传感器数据采集系统和图像采集系统提供统一的触发时钟，确保不同数据的时间轴能够精准对齐，为试验后的数据分析提供准确参考，为航天发动机运行状态的评估和瞬时故障的定位提供可靠依据。

附图说明

图1为本发明所述的航天发动机试验数据与图像的高精度同步方法示意图；

图2为本发明所述的同步触发模块结构图；

图3为本发明所述的同步触发模块电路结构示意图；

图4为本发明所述的计算机软件的模块化结构示意图。