一种精确测量物体分离时序的方法与流程

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1.本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种精确测量物体分离时序的方法。

背景技术：

2.在航空航天技术领域，往往存在多个物体控制分离等事件，而在这类分离事件中，准确测量物体间的分离时序信息，对实现对飞行器姿态、轨道等参数的准确控制具有重要价值。
3.在这类物体分离事件中，无论采用爆炸分离、机械分离或是热熔分离等方式，都难以使分离过程达到理想状态，即从分离启动开始到分离过程结束整过过程中无法保持预期的理想分离距离或分离速度。为此，通过测量相关物体的分离过程，精确获取分离过程中所需监测节点的分离时序数据，对评估分离效果，提升飞行目标运动参数控制精度具有重要意义。
4.目前，测量物体间分离情况的方法主要为光学成像方法，这种方法可以直观获得分离过程图像数据，但在物体分离速度较高、且需采用无线方式传输数据，或分离过程存在光干扰等场合，这种方法难以获得有效的测量数据。如在物体分离速度较高、且需采用遥测无线方式传输数据的场合，为了获得分离过程中的清晰图像，需要提高光学成像的帧频，但帧频难以无限制提高，加之提高成像帧频会产生大量的、超过遥测数据无线传输码率能力限制，如当物体分离速度为100m/s，为获得清晰的分离过程历程图像，光学成像采用帧频1000幅/秒，以每幅清晰图像为1mb估算，每秒产生的1000mb数据量，远超目前一般遥测无线数据传输码率(如s波段最高约20mbps)的能力。
5.针对这类分离问题的测量需求，本发明提出了一种利用多通道中断信号高瞬态识别处理模式，进行精确测量物体分离时序的方法。

技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种精确测量物体分离时序的方法。
7.本发明的精确测量物体分离时序的方法，包括以下步骤：
8.s10.明确分离时序测量通道数；
9.根据应用要求，确定待测物体分离过程中需要测量时序的监测节点，在每个监测节点布置一个测量通道，明确分离时序测量所需的全部通道的数量即测量通道数m；
10.s20.明确通道测量运行方式；
11.根据待测物体分离环境特点或测量要求，明确各通道的测量信号中断方式；
12.s30.确定测量通道时间记录精度；
13.根据测量需求，明确物体分离时序的时间测量精度，进而确定各通道测量时间记录精度；
14.s40.设计数据采集编码方式；
15.根据测量通道数m、测量运行方式和测量通道时间记录精度δt，设计测量通道中
断数据的采集编码方式，具体步骤如下：
16.s41.识别各通道对应电信号变化情况，明确各通道对应的电信号中断时间；
17.s42.编码记录各通道的信号中断时间及对应的通道编号；
18.中断时间的编码长度l1由测量通道时间记录精度δt及计时长度t决定，l1＝int[log2(t/δt)]+1，通道编号的编码长度l2由测量通道数m决定，l2＝int[log2m]+1；
[0019]
s50.进行分离试验并记录试验数据。
[0020]
进一步地，所述的步骤s20的测量信号中断方式包括光纤传输的光信号测量运行方式，或者金属丝传输的电信号测量运行方式；在-40℃～150℃范围内，选择光纤传输的光信号测量运行方式，先将光信号通过光电转换电路变换为电信号，再判断测量信号是否中断；在150℃以上，选择熔点高于环境温度的电传导特性优良的金属丝作为电信号传输测量方式。
[0021]
本发明的精确测量物体分离时序的方法利用光信号或电信号的中断信息来表征物体的分离特征，通过在物体分离位置的所需监测节点上布置多通道信号传输线，测量各通道传输线中信号的中断时刻，获得数据量少、测量精度为纳秒级的物体分离时序数据。
[0022]
本发明的精确测量物体分离时序的方法主要用于爆炸与冲击、高速飞行等事件中对物体分离过程进行高精度时序测量，特别适用于分离过程短暂(如毫秒级、微秒级等)、且要求时序测量精度高(如微秒级甚至纳秒级)、测量数据需要遥测无线传输的场合。
附图说明
[0023]
图1为本发明的精确测量物体分离时序的方法的流程图；
[0024]
图2为实施例1的外壳与本体分离示意图；
[0025]
图3为实施例1的监测节点的金属丝加单通道微型插针的结构示意图。
[0026]
图中，1.外壳；2.本体；3.监测节点；
[0027]
301.单插针；302.孔位；303.金属丝。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和实施例详细说明本发明。为使本发明所述设计方法更加清楚，在此针对本发明提出一个实施例，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
实施例1
[0030]
如图1所示，以某目标在飞行过程中外壳与本体分离事件为例，利用本发明的精确测量物体分离时序的方法实现对该分离过程时序的高精度测量，具体如下：
[0031]
s10.明确分离时序测量通道数
[0032]
如图2所示，外壳1套装在本体2上，沿分离线布置200个监测节点3，每个监测节点3连接一个测量通道，共连接200个测量通道，测量通道数m＝200。
[0033]
s20.明确通道测量运行方式
[0034]
由于外壳1套装与本体2分离过程中需要承受200℃的高温，考虑到测量通道运行方式尽可能小地影响外壳1与本体2的分离过程，选择采用金属丝传输的电信号测量运行方
式。
[0035]
如图3所示，将每个监测节点3设置成金属丝加单通道微型插针的结构。在分离线的两侧设置对应的孔位302，每个孔位302上固定一根金属丝303，两根金属丝303通过单插针301连接，当该监测节点3分离时，单插针301脱开，导致该监测节点3的测量通道传输的电信号中断。
[0036]
s30.确定测量通道时间记录精度
[0037]
预计外壳1套装与本体2分离过程持续时间约为1ms，即记录时长约为1ms，要求分离时序的时间测量精度δt为100ms，则通道测量时间记录精度也为100ms。
[0038]
s40.设计数据采集编码方式
[0039]
本分离事件的测量通道数为200个，采用金属丝传输的电信号测量运行方式，测量通道时间记录精度为100ms，利用高速数字信号处理方式(如dsp、fpga等)，实时监测200个测量通道的电信号，一旦发现电信号中断(如由5v变为0v)，则利用14bit记录电信号中断的时间，利用8bit记录对应电信号发生中断的通道编号。
[0040]
s50.进行分离试验并记录试验数据
[0041]
最终，本分离事件的记录时长约为1.6ms，产生的数据量小于1mb。

技术特征：

1.一种精确测量物体分离时序的方法，其特征在于，包括以下步骤：s10.明确分离时序测量通道数；根据应用要求，确定待测物体分离过程中需要测量时序的监测节点，在每个监测节点布置一个测量通道，明确分离时序测量所需的全部通道的数量即测量通道数m；s20.明确通道测量运行方式；根据待测物体分离环境特点或测量要求，明确各通道的测量信号中断方式；s30.确定测量通道时间记录精度；根据测量需求，明确物体分离时序的时间测量精度，进而确定各通道测量时间记录精度；s40.设计数据采集编码方式；根据测量通道数m、测量运行方式和测量通道时间记录精度δt，设计测量通道中断数据的采集编码方式，具体步骤如下：s41.识别各通道对应电信号变化情况，明确各通道对应的电信号中断时间；s42.编码记录各通道的信号中断时间及对应的通道编号；中断时间的编码长度l1由测量通道时间记录精度δt及计时长度t决定，l1＝int[log2(t/δt)]+1，通道编号的编码长度l2由测量通道数m决定，l2＝int[log2m]+1；s50.进行分离试验并记录试验数据。2.根据权利要求1所述的精确测量物体分离时序的方法，其特征在于，所述的步骤s20的测量信号中断方式包括光纤传输的光信号测量运行方式，或者金属丝传输的电信号测量运行方式；在-40℃～150℃范围内，选择光纤传输的光信号测量运行方式，先将光信号通过光电转换电路变换为电信号，再判断测量信号是否中断；在150℃以上，选择熔点高于环境温度的电传导特性优良的金属丝作为电信号传输测量方式。

技术总结

本发明属于航空航天技术领域，公开了一种精确测量物体分离时序的方法。本发明的精确测量物体分离时序的方法包括明确分离时序测量通道数，明确通道测量运行方式，确定测量通道时间记录精度，设计数据采集编码方式，进行分离试验并记录试验数据。本发明的精确测量物体分离时序的方法，利用光信号或电信号的中断信息来表征物体的分离特征，通过在物体分离位置的监测节点上布置多通道信号传输线，测量各通道传输线中信号的中断时刻，获得物体分离的高精度时序信息。本发明的精确测量物体分离时序的方法用于爆炸与冲击、高速飞行事件中对物体分离过程进行高精度时序测量，特别适用于分离过程短暂、时序测量精度高、测量数据需要遥测无线传输的场合。无线传输的场合。无线传输的场合。