CN112541885B - 一种用于检测火箭贮箱液位的方法和系统 - Google Patents

一种用于检测火箭贮箱液位的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于检测火箭贮箱液位的方法，包括：沿着轴线方向依次将若干个参考环设置在火箭贮箱内壁，若干个所述参考环的颜色不同；获取火箭贮箱中液体包含所述参考环的目标图像；接收所述目标图像并基于所述参考环的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱中的第一液位水平值。该用于检测火箭贮箱液位的方法结合参考环与自动化的图像识别功能，通过液位实时监测能够提高了火箭发射成功的效率或者火箭回收的效率，并且能够保证火箭的安全。

Description

一种用于检测火箭贮箱液位的方法和系统
技术领域
本发明属于航天检测领域，具体涉及一种用于检测火箭贮箱液位的方法和系统。
背景技术
火箭通常用于将有效载荷发射到太空。液体火箭的推进剂包括液体燃料和液体氧化剂，其分别存储在火箭相应的贮箱中。为了使火箭的有效载荷运送能力最大化，在升空前火箭贮箱内的燃料和氧化剂通常保持在最高水平。常规情况下，火箭贮箱的液位一般采用基于电容式、电阻式或者压差式等原理的测量仪器测量，在复杂飞行工况下存在不准确或者错判问题。
鉴于此，亟需设计一种具有高精度测量、可靠性高的用于检测火箭贮箱液位的方法和系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于检测火箭贮箱液位的方法和系统。
本发明提供一种用于检测火箭贮箱液位的方法，包括：沿着轴线方向依次将若干个参考环设置在火箭贮箱内壁，若干个所述参考环的颜色不同；获取火箭贮箱中液体包含所述参考环的目标图像；接收所述目标图像并基于所述参考环的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱中的第一液位水平值。
根据本发明的一个实施例，所述用于检测火箭贮箱液位的方法还包括：在火箭贮箱没有液体时，获取火箭贮箱包含每个参考环颜色的第一参考图像，根据所述第一参考图像中每个参考环的参考颜色与每个参考环处于火箭贮箱的实际液位水平值进行匹配。
根据本发明的一个实施例，所述与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配包括：获取所述目标图像中靠近液体的参考环的目标颜色与存储的所述第一参考图像中参考环的参考颜色进行匹配，计算所述目标图像中液体的第一液位水平值。
根据本发明的一个实施例，所述用于检测火箭贮箱液位的方法还包括：接收所述目标图像并基于所述参考环的目标宽度，与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配，并精确计算火箭贮箱中的第二液位水平值。
根据本发明的一个实施例，所述用于检测火箭贮箱液位的方法还包括：在火箭贮箱没有液体时，获取火箭贮箱包含每个参考环厚度的第二参考图像，根据所述第二参考图像中每个参考环中间位置距离最外侧参考环的外沿的参考宽度与每个参考环处于火箭贮箱的实际液位水平值进行匹配，根据每个参考宽度与实际液位水平值利用最小二乘法得到线性回归曲线。
根据本发明的一个实施例，所述与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配包括：获取所述目标图像中液体边缘距离最外侧参考环的外沿的目标宽度与存储的所述第二参考图像中参考环的参考宽度进行匹配，计算所述目标图像中液体的第二液位水平值。
根据本发明的一个实施例，所述与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配还包括：若没有相应的参考宽度与目标宽度匹配，则通过所述线性回归曲线计算所述目标图像中液体的第二液位水平值。
根据本发明的一个实施例，所述用于检测火箭贮箱液位的方法还包括：当所述第一液位水平值和所述第二液位水平值的差值大于预设值时，则重新计算所述第一液位水平值和所述第二液位水平值，直到所述差值小于预设值；
当所述差值小于预设值时，令所述第二液位水平值为所述目标图像的液位水平值。
另一方面，本发明还提供了一种用于检测火箭贮箱液位的系统，包括：若干个参考环，依次设置在火箭贮箱内壁沿着轴线方向，若干个所述参考环的颜色不同；图像识别模块，用于获取火箭贮箱中液体包含所述参考环的目标图像；处理器，用于接收所述目标图像并基于所述参考环的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱中的第一液位水平值。
根据本发明的一个实施例，所述处理器还用于接收所述目标图像并基于所述参考环的目标宽度，与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配，并精确计算火箭贮箱中的第二液位水平值。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
用于检测火箭贮箱液位的方法通过在火箭贮箱中利用参考环，能够随时监测火箭贮箱中的参考环的各种要素，通过目标图像中的参考环的颜色进行匹配分析，就能初步计算出火箭贮箱中实时液位水平值。该用于检测火箭贮箱液位的方法结合自动化的图像识别功能，具有高精度和高可靠性，在一定程度上提高了火箭发射成功的效率或者火箭回收的效率，并且能够保证火箭的安全。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明发明的原理。
图1为本发明实施例提供的一种用于检测火箭贮箱液位的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种用于检测火箭贮箱液位的系统的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种用于检测火箭贮箱液位的系统中目标图像的示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种用于检测火箭贮箱液位的方法的流程图。
附图标记：
100-参考环，101-火箭贮箱，102-液体，200-图像识别模块，300-处理器。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，用于示例性的说明本发明的原理，并不被配置为限定本发明。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本发明实施例的理解。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。
对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
图1为本发明实施例提供的一种用于检测火箭贮箱液位的方法的示意图；图2为本发明实施例提供的一种用于检测火箭贮箱液位的系统的示意图；图3为本发明实施例提供的一种用于检测火箭贮箱液位的系统中目标图像的示意图；图4为本发明实施例提供的另一种用于检测火箭贮箱液位的方法的流程图。
本发明提供一种用于检测火箭贮箱101液位的方法，包括：
S101，沿着轴线方向依次将若干个参考环100设置在火箭贮箱101内壁，若干个参考环100的颜色不同；
S102，获取火箭贮箱101中液体102包含参考环100的目标图像；
S103，接收目标图像并基于参考环100的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配；
S104，并初步计算火箭贮箱101中的第一液位水平值L1。
具体地，由于火箭贮箱101内壁没有相应的参考物作为标准，而且内壁颜色较为单一，火箭在运行过程中液体102不断晃动不利于识别液体102与火箭贮箱101内壁的区别，所以本实施例将参考环100的形式应用到火箭贮箱101内壁。其中，火箭贮箱101中的液体102通常为火箭的推进剂，推进剂分为氧化剂和燃烧剂，因此用于检测火箭贮箱液位的系统可以检测氧化剂的液位水平值，也可以检测燃烧剂的液位水平值。
其中，根据火箭贮箱101的箱体大小，可以并列设置每个参考环100为不同的颜色沿着火箭贮箱101的轴线排列铺在火箭贮箱101的内壁，沿着液体102能够覆盖火箭贮箱101的区域。多个颜色不同的参考环100从火箭贮箱101的上端往下颜色可以由浅入深，或者采用其它有规律变化的颜色排序，便于颜色识别。
在本实施例中，可以通过图像传感器、摄像机等光学成像设备设置在火箭贮箱101工作状态时的顶端中心位置(例如，每个参考环在贮箱轴向方向上的尺寸相同)，来获取火箭贮箱101中液体102包含参考环100的目标图像，捕获目标图像时要求处于可见光谱中，一般可以选择可见光谱摄像机，如果摄像机没有可见光谱的功能，需要增设光源实现火箭贮箱101密闭环境下的目标图像处于可见光谱中。基于目标图像中靠近液体102的参考环100的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱101中的第一液位水平值，可以实时监测火箭贮箱101中的液体状况。
该用于检测火箭贮箱液位的方法结合自动化的图像识别功能，在一定程度上提高了火箭发射成功的效率或者火箭回收的效率，并且能够保证火箭的安全。随时掌握变化的液位水平值能够帮助航天工程师及时发现是否有燃烧剂或者氧化剂的泄露，或者发现液位水平值较低时可以改变火箭发动机的推力，迅速作出反应，及时调整策略以弥补失误，能够为安全发射提供保障。
根据本发明的一个实施例，用于检测火箭贮箱101液位的方法还包括：在火箭贮箱101没有液体102时，获取火箭贮箱101包含每个参考环100颜色的第一参考图像，根据第一参考图像中每个参考环100的参考颜色与每个参考环100处于火箭贮箱101的实际液位水平值进行匹配。
其中，在火箭贮箱101没有液体102时，提前捕获包含所有参考环100颜色的第一参考图像，根据每个参考环100在第一参考图像中的参考颜色与每个参考环100在火箭贮箱101的实际液位水平值进行匹配，记录每个参考环100不同的颜色代表的液位水平值。
根据本发明的一个实施例，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配包括：获取目标图像中靠近液体102的参考环100的目标颜色与存储的第一参考图像中参考环100的参考颜色进行匹配，计算目标图像中液体102的第一液位水平值L1。
其中，将获取目标图像中靠近液体102的参考环100的目标颜色与存储的第一参考图像中参考环100的参考颜色进行匹配，计算目标图像中液体102的第一液位水平值L1。为了提高计算精度，每个参考环100的厚度可以选择尽量小的值，这样每个参考环100的颜色代表的液位水平值更加精细，每个参考环100的厚度需要根据火箭贮箱101的实际情况而定。
根据本发明的一个实施例，用于检测火箭贮箱101液位的方法还包括：接收目标图像并基于参考环100的目标宽度w’，与存储的第二参考图像的参考宽度w进行匹配，并精确计算火箭贮箱101中的第二液位水平值L2。
在本实施例中，除了利用参考环100的颜色来进行液位水平值的初步计算，还可以利用参考环100的宽度来进行液位水平值的精确计算，该参考环100的宽度基于目标图像，是摄像机通过俯视角度拍摄的目标图像。接收目标图像并基于参考环100的目标宽度，目标宽度为火箭贮箱101沿径向方向其中一侧参考环100的宽度，通过目标宽度w’与存储的第二参考图像的参考宽度w进行匹配，并精确计算火箭贮箱101中的第二液位水平值L2。该方法能够更加精准的计算出火箭贮箱101中的液体102的液位水平值。根据本发明的一个实施例，用于检测火箭贮箱101液位的方法还包括：在火箭贮箱101没有液体102时，获取火箭贮箱101包含每个参考环100厚度的第二参考图像，根据第二参考图像中每个参考环100中间位置距离最外侧参考环100的外沿的参考宽度w与每个参考环100处于火箭贮箱101的实际液位水平值进行匹配，根据每个参考宽度w与实际液位水平值利用最小二乘法得到线性回归曲线。
其中，在火箭贮箱101没有液体102时，提前捕获包含有所有参考环100厚度的第二参考图像，由于参考环100都有自身的厚度，在提取参考环100的宽度时，选择每个参考环100在厚度方向的中间位置，根据第二参考图像中每个参考环100中间位置沿着火箭贮箱101径向方向距离最外侧参考环100的外沿确定参考宽度w，与每个参考环100处于火箭贮箱101的实际液位水平值进行匹配，根据每个参考宽度w与实际液位水平值利用最小二乘法得到线性回归曲线。
根据本发明的一个实施例，与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配包括：获取目标图像中液体102边缘距离最外侧参考环100的外沿的目标宽度w’与存储的第二参考图像中参考环100的参考宽度w进行匹配，计算目标图像中液体102的第二液位水平值L2。
如图2所示，在具体工作中，实时获取目标图像中靠近液体102边缘距离最外侧参考环的外沿的目标宽度w’与存储的第二参考图像中参考环100的参考宽度w进行匹配，正好存储有相应的参考宽度w与目标宽度w’相匹配，将参考宽度w对应的实际液位水平值对应为目标宽度w’的第一液位水平值L1。为了提高计算精度，每个参考环100的厚度可以选择尽量小的值，这样每个参考环100距离最外侧参考环的外沿的宽度w代表的液位水平值更加精细，每个参考环100的厚度需要根据火箭贮箱101的实际情况而定。
根据本发明的一个实施例，与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配还包括：若没有相应的参考宽度w与目标宽度w’匹配，则通过线性回归曲线计算目标图像中液体102的第二液位水平值L2。
作为本实施例其中一种方式，采用简单的一元线性模型，根据现场实际情况可以选择多元线性模型。在本实施例中，设置每个参考宽度为x，对应的实际液位水平值为y，建立初始线性方程1。
Y′i＝a0+a1xi
其中a0，a1是任意的实数，对于整个回归方程而言，所有预测值与实际值之间差值平方和为最小，建立预测方程2。
Figure BDA0002798973490000091
Q为关于预测方程中两个参数a0，a1的函数，此时将初始线性方程1带入预测方程2得到以下方程3：
Figure BDA0002798973490000092
要想使得方程Q的取值最小，需要对函数Q分别对a0，a1求一阶偏导数，并且偏导之后的值为0，得到方程4和方程5。
Figure BDA0002798973490000093
Figure BDA0002798973490000101
对两个参数进行变换求解了，经过移项变换操作之后得到两个参数a0，a1关于x和y的表达式。
Figure BDA0002798973490000102
Figure BDA0002798973490000103
得到两个参数a0，a1后，有关参考宽度以外的数据对应的液位水平值就能通过线性回归曲线计算得出。在上述实施例中，将目标宽度w’带入到线性回归曲线中，得到目标图像的第二液位水平值L2。
根据本发明的一个实施例，用于检测火箭贮箱101液位的方法还包括：当第一液位水平值L1和第二液位水平值L2的差值X大于预设值时，则重新计算第一液位水平值L1和第二液位水平值L2，直到差值X小于预设值；当差值X小于预设值时，令第二液位水平值L2为目标图像的液位水平值L。
具体地，计算第一液位水平值L1和第二液位水平值L2的绝对值差值X，当差值X大于预设值时，则重新计算第一液位水平值L1和第二液位水平值L2，直到差值小于预设值时，则当差值X小于预设值时，令第二液位水平值L2为目标图像的液位水平值L。结合两种液位水平值的大小差值作为基准，能够更加精准地算出目标图像的液位水平值L，避免某一种方法得出的液位水平值存在较大误差。
根据本发明的一个实施例，根据火箭贮箱101的液体102的液位水平值L改变火箭发动机的推力。
具体地，当火箭贮箱101的液位水平值L低于第三液位水平值L3时，通过目标图像的识别及时作出报警响应，同时改变火箭发动机的推力，例如减小火箭发动机的推力或者关掉火箭发动机。当火箭贮箱101的液位水平值L不低于第三液位水平值L3，火箭发动机按照预先设定的程序进行推力输出。
另一方面，本发明还提供了一种用于检测火箭贮箱101液位的系统，包括：若干个参考环100，依次设置在火箭贮箱101内壁沿着轴线方向，若干个参考环100的颜色不同；图像识别模块200，用于获取火箭贮箱101中液体102包含参考环100的目标图像；处理器300，用于接收目标图像并基于参考环100的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱101中的第一液位水平值。
具体地，图像识别模块200可以包括图像传感器、摄像机等光学成像设备，通过捕获液体102与火箭贮箱101之间的参考环100的目标图像来识别火箭贮箱101的变化的液位水平值。将实时捕获的目标图像传给处理器300，基于目标图像中靠近液体102的参考环100的颜色以及参考环100的宽度中的至少一个因素来计算火箭贮箱101中液体102的液位水平值。其中，图像识别模块200捕获图像时处于可见光谱中，一般可以选择可见光谱摄像机，若图像识别模块200没有可见光谱的功能，需要增设光源实现火箭贮箱101密闭环境下的图像处于可见光谱中。
其中，在火箭贮箱101没有液体102时，图像识别模块200提前捕获包含所有参考环100颜色的第一参考图像，处理器300根据每个参考环100在第一参考图像中的参考颜色与火箭贮箱101的实际液位水平值进行匹配，记录每个参考环100不同的参考颜色代表的液位水平值。处理器300接收目标图像并基于参考环100的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱101中的第一液位水平值L1。
在本实施例中，在运载火箭发射过程中以及回收过程中，需要随时监测火箭贮箱101中液体102的液位水平值，随时掌握变化的液位水平值能够帮助航天工程师及时发现是否有燃烧剂或者氧化剂的泄露，或者发现液位水平值较低时可以改变火箭发动机的推力，迅速作出反应，及时调整策略以弥补失误，能够为安全发射提供保障。通过在火箭贮箱101中利用参考环100，加上图像识别模块200这种自动化设备，通过处理器300对目标图像中的参考环100的颜色进行匹配分析，就能计算出火箭贮箱101中实时液位水平值。该用于检测火箭贮箱液位的系统结合自动化的图像识别功能，在一定程度上提高了火箭发射成功的效率或者火箭回收的效率，并且能够保证火箭的安全。
根据本发明的一个实施例，处理器300还用于接收目标图像并基于参考环100的目标宽度w’，与存储的第二参考图像的参考宽度w进行匹配，并精确计算火箭贮箱101中的第二液位水平值L2。
具体地，在火箭贮箱101没有液体102时，图像识别模块200提前捕获包含所有参考环100厚度的第二参考图像，由于参考环100都有自身的厚度，在提取参考环100的宽度时，处理器300根据每个参考环100中间位置距离最外侧参考环100的外沿的参考宽度w与每个参考环100处于火箭贮箱101的实际液位水平值进行匹配，记录每个参考环100不同的参考宽度w代表的液位水平值。处理器300接收目标图像并基于参考环100的目标宽度w’，与存储的第二参考图像的参考宽度w进行匹配，并精确计算火箭贮箱101中的第二液位水平值L2。
其中，处理器300根据每个参考宽度w与实际液位水平值利用最小二乘法得到线性回归曲线。若没有相应的参考宽度w与目标宽度w’匹配，则通过线性回归曲线计算目标图像中液体102的第二液位水平值L2。
其中，处理器300计算第一液位水平值L1和第二液位水平值L2的绝对值差值X，当差值X大于预设值时，则重新计算第一液位水平值L1和第二液位水平值L2，直到差值小于预设值时，则当差值X小于预设值时，令第二液位水平值L2为目标图像的液位水平值L。结合两种液位水平值的大小差值作为基准，能够更加精准地算出目标图像的液位水平值L，避免某一种方法得出的液位水平值存在较大误差。
根据本发明的一个实施例，处理器300根据火箭贮箱101的液体102的液位水平值L改变火箭发动机的推力。具体地，当火箭贮箱101的液位水平值L低于第三液位水平值L3时，通过目标图像的识别及时做出报警响应，同时改变火箭发动机的推力，例如减小火箭发动机的推力或者关掉火箭发动机。当火箭贮箱101的液位水平值L不低于第三液位水平值L3，火箭发动机按照预先设定的程序进行推力输出。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于检测火箭贮箱液位的方法，其特征在于，包括：
沿着轴线方向依次将若干个参考环设置在火箭贮箱内壁，若干个所述参考环的颜色不同；
获取火箭贮箱中液体包含所述参考环的目标图像；
接收所述目标图像并基于所述参考环的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱中的第一液位水平值；
该方法还包括：在火箭贮箱没有液体时，获取火箭贮箱包含每个参考环颜色的第一参考图像，根据所述第一参考图像中每个参考环的参考颜色与每个参考环处于火箭贮箱的实际液位水平值进行匹配。
2.根据权利要求1所述的用于检测火箭贮箱液位的方法，其特征在于，所述与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配包括：
获取所述目标图像中靠近液体的参考环的目标颜色与存储的所述第一参考图像中参考环的参考颜色进行匹配，计算所述目标图像中液体的第一液位水平值。
3.根据权利要求1所述的用于检测火箭贮箱液位的方法，其特征在于，还包括：
接收所述目标图像并基于所述参考环的目标宽度，与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配，并精确计算火箭贮箱中的第二液位水平值。
4.根据权利要求3所述的用于检测火箭贮箱液位的方法，其特征在于，还包括：
在火箭贮箱没有液体时，获取火箭贮箱包含每个参考环厚度的第二参考图像，根据所述第二参考图像中每个参考环中间位置距离最外侧参考环的外沿的参考宽度与每个参考环处于火箭贮箱的实际液位水平值进行匹配，根据每个参考宽度与实际液位水平值利用最小二乘法得到线性回归曲线。
5.根据权利要求4所述的用于检测火箭贮箱液位的方法，其特征在于，所述与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配包括：
获取所述目标图像中液体边缘距离最外侧参考环的外沿的目标宽度与存储的所述第二参考图像中参考环的参考宽度进行匹配，计算所述目标图像中液体的第二液位水平值。
6.根据权利要求5所述的用于检测火箭贮箱液位的方法，其特征在于，所述与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配还包括：
若没有相应的参考宽度与目标宽度匹配，则通过所述线性回归曲线计算所述目标图像中液体的第二液位水平值。
7.根据权利要求3所述的用于检测火箭贮箱液位的方法，其特征在于，还包括：
当所述第一液位水平值和所述第二液位水平值的差值大于预设值时，则重新计算所述第一液位水平值和所述第二液位水平值，直到所述差值小于预设值；
当所述差值小于预设值时，令所述第二液位水平值为所述目标图像的液位水平值。
8.一种用于检测火箭贮箱液位的系统，其特征在于，包括：
若干个参考环，依次设置在火箭贮箱内壁沿着轴线方向，若干个所述参考环的颜色不同；
图像识别模块，用于获取火箭贮箱中液体包含所述参考环的目标图像；
处理器，用于接收所述目标图像并基于所述参考环的目标颜色，与存储的第一参考图像的参考颜色进行匹配，并初步计算火箭贮箱中的第一液位水平值；所述处理器还用于接收所述目标图像并基于所述参考环的目标宽度，与存储的第二参考图像的参考宽度进行匹配，并精确计算火箭贮箱中的第二液位水平值。
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