弹丸动态参数测量的方法研究

针对目前采用外弹道测试技术测量弹丸转速,炮口初速及章动参数难度大,装置复杂等问题.介绍了利用测量弹丸转速解算炮口初速和章动参数的新方法.弹载测试仪以地磁传感器为信号源,基于动态存储测试技术,集信号采集、存储、无线传输于一体.实弹结束后,读取存储器的数据,得到弹丸的转速信号,利用公式可以对炮口初速进行解算.对弹丸转速信号进行去基线、定标转换处理后的包络线即是章动曲线,根据信号的规律可以解算出章动参数.测试结果与外测法测得的结果基本一致,该方法可测量弹丸参数.     

基于激光及无线通信的弹丸初速动态测量系统

设计并实现了一套基于激光、光电信号转换、无线通信、定时计数、单片机中断技术与膛口焰抑制机理的弹丸初速动态测量系统;研究了能克服火药气体的光学污染、抑制膛口焰和膛口各元件耐高温、高压、无线通信及抗干扰等关键技术,创造性地设计了一种能减小膛口焰(烟)影响,保证测速激光强度的多功能膛口测速装置及采用无线通信实现了动态测速,得到了有价值的试验数据;分析结果表明该系统可以实现弹丸初速的精确测量,并为弹丸初速的动态测量提供了一种新的方法。     

光电耦合器在干扰弹测速系统中的应用

对干扰弹炮口初速的精确测量是顺利进行试验的基础条件。提出了一种采用漫反射式光电耦合器测速的方法。该光电耦合器是集发射器和接收器于一体的传感器,当有被检测物体经过时,漫反射回来的光被探测器接收转换为电信号并采集到计算机进行数据处理。介绍了干扰弹测速系统的结构、工作原理与驱动电路,并测量了光电耦合器的响应速度,最后,利用该系统对干扰弹的速度进行了测试,给出了试验波形。试验证明:该方法具有体积小、电路简单、成本低、灵敏度高等优点。     

对射式激光测速系统设计与实现

炮口初速是电磁线圈炮研究中不可忽略的重要参量,然而受电磁驱动器发射时的复杂电磁环境制约,传统的测量设备已不能满足实验要求;鉴于此,提出了一种基于高灵敏度对射式激光传感器、STC89C52RC单片机、光纤传导的测速系统,并且在系统的软硬件设计中,采用合理便捷的方法,对几个潜在的误差源进行了规避,有效降低了复杂电磁环境对仪器的影响,取得了良好的测量精度,节约了成本;同时针对试验研究多次多样测量的特点,对系统的距离输入部分进行了独到设计,最后基本达到了试验要求;经验证,该系统具有精度高、调试简单、操作灵活及成本低等优点.     

传感器技术在水下枪弹速度测量中的应用

介绍了用于测量水下弹丸运动速度的声靶、高速摄影、光电靶测速、线圈靶测速、线阵CCD测速等多种方法 ,从原理、准确度、实现难易程度等方面作了较为详细的比较 ,提出了线圈靶、线阵CCD是较理想的水下弹丸速度的测量方法 ,并给出了实验证明     

弹丸过靶时间提取的算法研究

针对测速系统中弹丸过靶时间提取算法影响测试精度的问题.在介绍激光光幕测速系统的基础上,讨论了弹丸过靶时间提取的斜率计时法、峰值一半计时法、手动计时法等.分析了过靶波形基础上,提出了计算弹丸过靶时间的相关算法,经论证相关算法方法较常规方法计算更加准确.并且可以提高测试系统的抗干扰能力.     

膛内惯性测速系统设计

弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性,针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求,设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统;采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理,实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录,成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化;实验结果表明,相对激光区截测速方法,该系统出膛速率测量误差小于2.93%;相对火炮身管原参数,出膛位移测量误差小于1.85%,为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持,对火炮系统设计评估具有重要意义。     

基于几何相似法的弹丸类目标初速度测量方法

几何相似法隶属于单目视觉测量方法，单目视觉测量方法具有结构简单、计算速度快、稳定性好等优点，越来越多的应用于计算机视觉测量领域。依据几何相似法测量原理，提出一种基于几何相似法的单目视觉光学测速方法，主要用于弹丸类高速目标的初速度测量，相比于雷达、激光等测速方法具有可视化优势，目标飞行过程中状态细节可见，相比于其它单目视觉测量方法更加快捷、稳定，并且布站简单。经过试验测试，结果表明利用该方法进行速度测量，能够有效的给出弹丸类高速目标的初速度，测速误差在1%以内，验证了采用单相机进行弹丸类高速目标出筒初速度测量方法的可行性。     

基于高速摄影图像的轻气炮弹速测量研究

目前对轻气炮弹丸测量的方法通常采用磁测速、激光遮断测速两种方法,这两种方法受到弹丸材质、尺寸、弹前激波等影响时易导致测量结果失效;针对此类问题,提出了一种可靠性更高的基于高速摄影图像模板匹配的轻气炮弹丸速度测量方法;利用高速摄影相机、辅助光源、刻度标尺等组成高速弹丸摄影系统,设置高速弹丸拍摄方案,得到轻气炮弹丸在观察室运动过程的高速摄影结果;采用弹丸目标模板匹配的方法对摄影结果进行计算,得到弹丸运动过程中的位置信息从而得到弹丸速度;将计算结果与激光遮断测速方法得到的速度值进行了对比,满足试验要求,证明了该方法既能可独立作为轻气炮发射弹丸测速手段,也可为现有测试手段提供有效校核.     

单个线圈靶速度测量分析

建立了磁化弹丸的磁偶极子模型 ,分析了弹丸沿轴线穿越线圈靶时线圈靶产生的感应电动势 ,并由此提出了可利用单个线圈靶测量速度的观点 ,最后通过磁化弹丸的自由落体运动实验验证了单靶测速的可能性并分析影响单靶测速准确度的因素     

磁阻驱动器电路参数对发射性能的影响

介绍了磁阻驱动器的理论模型和计算方法,着重仿真了在给定的磁阻驱动器结构下放电电容参数对出口速度的影响。利用电解电容器作为脉冲电源,采用可控硅开关,设计并组建了磁阻驱动器,利用铁磁质弹丸进行了试验,验证了电容器的电压、容值参数对出口速度的影响规律。     

一种新型高旋弹体滚转角测量系统

利用常规方法直接测量高速旋转弹体的滚转角测量精度较低,针对该问题,提出了一种基于微惯性测量组合(MIMU)与光电编码器综合测试的弹体滚转角测量系统.通过MIMU实时测量半捷联惯性测量平台内筒的姿态信息,利用光电编码器测量半捷联惯性测量平台内筒与弹体之间的相对转角,采用FPGA作为主控芯片来实现弹载环境下光电编码器输出脉冲的抗抖动干扰设计,结合MIMU数据,实现了弹体滚转角的准确测量.经试验验证,该系统能够完整有效地记录弹体滚转角信息,测量精度稳定在3°以内.     

弹丸卡膛速度测量系统设计与测试

卡膛速度是弹丸装填的重要参数,对弹丸卡膛的一致性有较大影响,进而对火炮射击精度产生影响.提出了一种基于激光位移传感器的弹丸卡膛速度测试方法,并根据已有的弹药自动装填装置试验台架对测试方法进行了试验和验证.利用激光位移传感器测量弹丸在30°、45°和60°射角下卡膛时段的位移变化,通过Matlab软件对弹丸在身管内的位移-时间历程进行微分处理,获得弹丸卡膛时段的速度-时间历程,弹丸到达卡膛位置速度会骤降至零,根据其速度变化可获得弹丸卡膛速度.对测得的卡膛速度进行误差分析,结果表明该方法可用于弹丸卡膛速度测量,并具有较高精度.     

基于粒子滤波的速度轨迹补偿

在膛内测速中,恢复经过特殊信号处理得到的速度缺失段时,会受到烟雾、火光和冲击波等因素的干扰,此干扰会导致实际获取的运动目标在出膛口时刻的多普勒信号能量特别微弱,速度出现相应的缺失,降低了测量的精度.针对此干扰,采用基于粒子滤波（PF）对速度轨迹做补偿的方法,避开速度缺失段对速度曲线进行采样插值,首先对插值后缺失段速度进行拟合,的方法得到缺失段速度模型,然后再利用此模型对速度进行恢复优化.由于膛口速度是判断目标出膛时刻的关键影响因素,而速度缺失段通常出现在运动目标出膛口时刻,因此采用基于粒子滤波（PF）对速度轨迹做补偿的方法对速度缺失段的恢复显得至关重要.     

灰色GM（1，1）模型在火炮初速测量中的应用

火炮初速测量是火炮进行弹道准备中的一项重要内容,运用灰色理论探讨火炮初速预测问题,既有利于提高火炮射击精度的修正,又有利于进一步完善火炮初速测量雷达的使用操作和改进设计。针对火炮初速随机变化的特点,基于灰色理论中的GM（1,1）模型,构建火炮初速灰预测模型,确定预测结果精度检验方法。最后通过一应用实例验证该方法具有一定的合理性与实用性。     

基于图像处理的炮弹跳角测量方法研究

传统的跳角测量方法,由于人工误差和实用性较弱,大部分有测量效率低、误差大、实用性小、测量范围窄等缺点。针对这些问题,提出一种基于图像处理的炮弹跳角测量方法。使用相机在炮筒中采集炮口图像,通过改进圆拟合算法检测炮口图像的中心位置;在双目摄像机的标定下得出炮弹射击目标点的位置,将炮口图像中心位置瞄准火炮射击目标后实弹射击;在数据处理中,计算得出炮弹初速度矢量的方向,结合炮口图像中心位置的瞄准方向,计算出火炮跳角的大小。实验结果表明,改进算法提高系统抗干扰能力的同时还提高炮口图像中心定位的精确度。拟合结果显示,改进的算法得到的炮口中心与理想中心之间的误差小于0.20个像素,具有较高的精度。