對于飛行器而言，目標(biāo)的空間運(yùn)動三維姿態(tài)，是將其飛行狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)動解構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)。飛行器結(jié)構(gòu)件的三維運(yùn)動軌跡、六自由度6-DOF測量，對于飛行器的設(shè)計、實驗、改進(jìn)以及故障分析等都極具價值。

在實際飛行中，飛行器結(jié)構(gòu)件的軌跡、姿態(tài)和起伏變形情況復(fù)雜多變，直接影響飛行器的空中安全性以及空氣動力性能。采用新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)，DIC三維動態(tài)測量技術(shù)，獲取飛行器飛行過程中的變形分布情況，有助于提高飛行可靠性和縮短研發(fā)測試周期。

飛行狀態(tài)下的動態(tài)軌跡高速dic測量

在現(xiàn)代飛機(jī)性能測試中，飛行器及其結(jié)構(gòu)件的運(yùn)動分析，大多基于理論模擬或者風(fēng)洞實驗。采用新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)，可對飛行器結(jié)構(gòu)件及機(jī)載物在空中飛行狀態(tài)下軌跡、姿態(tài)、位移、變形進(jìn)行測量。DIC高速測量系統(tǒng)通過將高速攝像機(jī)安裝在飛機(jī)上，機(jī)體飛行中實時采集圖像，使用DIC軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，輸出測量數(shù)據(jù)結(jié)果。

新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)，結(jié)合高速攝像機(jī)采集圖像，通過DIC軟件計算出每個標(biāo)志點在受載時的位移和變形，并可用于低速、高速、超高速風(fēng)洞模型的變形測量和姿態(tài)測量；超音速風(fēng)洞對柔性機(jī)翼模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力學(xué)測試，獲得機(jī)翼振動時的位移分布；以及飛機(jī)在實際飛行工況下的機(jī)翼變形測量。

機(jī)載相機(jī)抖動干擾排除

采用一種動態(tài)定位相機(jī)的方法。飛機(jī)在飛行過程中，機(jī)身各結(jié)構(gòu)件均在無規(guī)律振動，機(jī)載相機(jī)也會隨之振動，干擾數(shù)字圖像相關(guān)DIC測量精度。

通過已知的全局控制點，新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)采用空間后方交會方法，實時定位相機(jī)，有效消除由相機(jī)抖動帶來的測量誤差。

單像空間后方交會解法，將控制點的像點坐標(biāo)作為觀測值，并求解該像片內(nèi)、外方位元素的過程。解算外方位元素的單像后方交會，因外方位元素只有６個未知數(shù)，至少要３個控制點才可進(jìn)行計算。單像空間后方交會算法是迭代運(yùn)算，采用攝影測量中的三角錐算法來計算初值。

新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)DIC相機(jī)動態(tài)定位

飛行狀態(tài)下，飛行器結(jié)構(gòu)件在無規(guī)律振動，但機(jī)身局部剛性件整體的柔性變形，相對于機(jī)載相機(jī)的剛性移動可忽略不計，設(shè)定機(jī)身剛性結(jié)構(gòu)件無柔性變形。

新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)相機(jī)定位方法如下圖所示，如果測量相機(jī)視場內(nèi)可以觀測到固定區(qū)域的控制點，則使用空間后方交會方法，直接計算出位移姿態(tài)及軌跡測量。 

由于飛機(jī)上空間的限制，當(dāng)新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)主測量相機(jī)無法同時觀測待測目標(biāo)區(qū)域以及固定區(qū)域，可采用耦合相機(jī)的方法，實現(xiàn)間接定位主測量相機(jī)。

高速DIC測量系統(tǒng)相機(jī)動態(tài)定位

DIC軌跡姿態(tài)測量

試飛過程需要精確獲得飛行器剛性件的運(yùn)動軌跡與姿態(tài)。針對該類問題，傳統(tǒng)測量方法是采用傳感器、經(jīng)緯儀測量或者二維影像跟蹤測量，只能粗略地估算出飛行器的運(yùn)動規(guī)律，屬定性分析。

飛行數(shù)據(jù)中，姿態(tài)所代表的是目標(biāo)相對于某特定坐標(biāo)系３個軸的旋轉(zhuǎn)量?；诳臻g后方交會方法，新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)可快速解算剛體形心運(yùn)動軌跡與姿態(tài)，通過分析剛體標(biāo)志點精確解算其三維坐標(biāo)，反求出剛體坐標(biāo)系相對于世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣，即姿態(tài)與軌跡。

高速DIC測量系統(tǒng)-軌跡姿態(tài)測量

軌跡姿態(tài)測量典型案例

風(fēng)洞中整機(jī)姿態(tài)分析

采用新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)，配合高速攝像機(jī)，通過觀察窗觀測風(fēng)洞中飛行器姿態(tài)、變形與局部應(yīng)變。

直升機(jī)旋翼運(yùn)行狀態(tài)分析

導(dǎo)彈飛行軌跡姿態(tài)分析

新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)，搭配地面高速攝像機(jī)，高速拍攝設(shè)定觀察窗口中目標(biāo)對象圖像，實現(xiàn)彈倉開啟受力變形分析，彈體姿態(tài)和軌跡追蹤測試。

飛機(jī)飛行中機(jī)翼變形測試

采用多套新拓三維DIC高速測量系統(tǒng)，分別承擔(dān)測量檢測、共軛消振功能，實現(xiàn)機(jī)翼動態(tài)變形監(jiān)測。