抛物线弹道弹丸飞行参数测量模型与 精度分析

现有匀速直线弹道六光幕阵列测量模型无法满足终点抛物线弹道弹丸着靶坐标与飞行速度的测量需求。针对终点弹道测试试验中抛物线弹道的实际,提出一种变速抛物线弹道弹丸飞行参数的测量方法,建立六光幕阵列通用测量模型。综合考虑重力和空气阻力对弹丸运动轨迹的影响,建立弹丸的空间运动方程,结合光幕阵列平面方程和测量得到的弹丸穿过光幕阵列时刻序列,计算出弹丸在预定位置的着靶坐标和飞行速度矢量。对研究的抛物线弹道测量模型与现有的匀速直线弹道模型进行了比较分析,仿真计算了在不同靶距与不同飞行速度情况下2种模型测量数据的差值。对研究的测量算法进行了精度分析。采用六光幕阵列天幕靶和木板靶进行7.62 mm步枪弹的着靶坐标比对试验,结果表明在探测靶面内,着靶坐标测量误差不大于3.5 mm。建立的测量模型拓宽了六光幕阵列在终点弹道的测试领域的应用。     

多光幕法测量高空弹丸炸点坐标原理与分析

针对高空飞行弹丸命中目标爆炸时的坐标测量,低伸弹道立靶测量系统已不能满足要求,并且不能测出沿弹道方向弹丸爆炸时的坐标.为满足当前新研制的弹丸引信测量指标需求,提出采用高探测灵敏度光电探测靶的多光幕交汇测量原理,建立空间三维坐标测量数学模型,利用高灵敏度闪光探测靶测量弹道方向弹丸爆炸时的坐标,弥补立靶测量系统不能测量该参数的缺陷.运用微分法,从交汇光幕夹角、探测幕厚、测时、测距等方面分析测量误差.通过误差的分析,测量系统在高空工作时,达到指标要求.     

九光幕阵列测量终点弹道弹丸飞行参数方法研究

终点弹道段弹丸飞行速度低,受外界因素影响弹丸运动轨迹为变速曲线运动,六光幕阵列测量模型无法准确测量弹丸的飞行参数,针对此类问题,提出一种九光幕阵列测量方法。在现有六光幕阵列阵形上增加了3个与原有光幕对应平行的光幕,通过两点速度衰减公式计算出飞行弹丸的阻力加速度,修正弹丸运动曲线方程,利用六光幕阵列测量公式,实现任意方向飞行弹丸飞行参数的准确测量。结合12.7 mm全弹道测速试验,验证了阻力加速度计算方法的有效性,采用七光幕阵列测量4.5 mm气枪弹着靶坐标,与纸板靶上的弹孔坐标进行比对,在2 m×2 m靶面内坐标测量误差小于3 mm。研究的方法拓宽光幕阵列在终点弹道测量领域的应用,特别适用于弹道系数未知的特种弹丸飞行参数测量。     

基于叠加态涡旋光多普勒效应的物体速度探测

涡旋光携带轨道角动量,具有螺旋相位,其坡印廷矢量与光轴存在夹角。涡旋光坡印廷矢量的角向分量会引起旋转多普勒效应,可对旋转速度进行直接测量。利用涡旋光的线性多普勒效应与旋转多普勒效应可以对物体的线速度以及转动速进行探测,对物体的复合运动状态进行描述。在此基础上,利用叠加了不同轨道角动量模式的涡旋光对目标进行探测,不同的轨道角动量模式会造成不同的频移,结合线性多普勒效应造成的频移可以测量复合运动具体速度成分。由此提出了一种叠加态涡旋光对于复合运动的测量模型,并分析了不同运动状态对探测结果的影响。     

大面积三角组合光幕弹幕武器密集度的高精度测试

提出了一种交叉布置的大面积三角组合光幕的高精度激光靶密集度测试方法,以解决超高射频弹幕武器立靶密集度测试的难题。给出了激光器、激光光束整形系统、激光探测器阵列组成的大面积三角光幕光电开关系统设计方案,分析了双大面积三角光幕测量原理,推导出了三角光幕弹着点坐标解算方法。结合系统采用的探测器件输出特性分析了该测试方法的误差,结果显示:当规则靶面区域宽度从3.6 m扩展到10 m时,最大测试误差从0.557 mm变为0.832mm,只增加了0.275mm,实现了很高的测量精度。模拟射击试验结果表明,采用分辨率为1.6mm的探测器阵列时,X坐标最大误差为0.747mm,Y坐标最大误差为0.635mm,实现了对超高射频弹幕武器立靶密集度的高精度检测。该测试方法具有光幕面积大、测量精度高、安装调试方便的特点。     

基于激光靶的战斗部破片群速度测量方法

提出了一种摹于激光靶技术的战斗部破片群速度非接触式测量方法,该系统南激光幕、多路计时仪以及计算机组成.当破片群从两个激光幕中间飞过,多路计时仪记录每个破片飞过激光幕的时刻以及破片通过激光幕的位置,根据记录的数据以及激光幕的几何参数,计算出单个破片飞行速度、飞行角度以及飞行位置.该方法可以自动识别破片群中单个破片的过靶位置和实际飞行方向上的速度,从而可以准确测量破片群的飞行速度,有利于准确计算破片初速及破片速度衰减系数.     

大靶面激光光幕靶研究

针对大靶面、高精度弹丸速度测量的要求,提出一种新型激光光幕靶弹丸速度测量系统。该系统采用大功率90°扇形线状激光器做为光源,两列高灵敏度光电二极管阵列作为接收装置,当弹丸穿越激光光幕面时,遮挡了部分投射在光电二极管上的光线,光电二极管产生微弱电信号,经放大、整形后输出一个脉冲信号,触发计时仪开始或停止计时。两台同样的装置配合测时仪,便可组成激光光幕靶测速系统。经实弹实验证明,该系统具有高灵敏度和高精度的特点。     

室内大面积激光测速光幕靶面光能均匀性研究

针对大横截面室内靶道弹丸测速需求,提出采用一字线激光器作为光源,L形排布的光电二极管阵列作为接收的室内大面积矩形探测区域激光测速光幕构建方法,并对光幕面内光能分布均匀性进行理论及实验研究。首先对单个一字线激光器的光能分布进行理论建模及分析,通过实验验证了理论分析的正确性;其次对用两个一字线激光器拼接作为光源的1m×1m激光测速靶靶面内的光能分布均匀性进行了实测研究,对实验结果进行了分析,并提出了进一步提高光幕均匀性的方法,通过研究为实用室内超大面积激光测速光幕的设计提供了理论指导及数据参考。     

双头弹速度测量系统研究

提出了一种基于数据采集卡配合光幕传感器的双头弹速度测试系统,详细地阐述了测量系统的组成与测量原理;采用相关算法分析双头弹穿过光幕靶传感器的输出信号,提高了弹丸时间间隔值求取精度。经实弹射击测试验证,该测量系统具有测量精度高、抗干扰能力强和操作简便等特点。     

室内大面积激光测速光幕光能均匀性研究

针对大横截面室内靶道弹丸测速需求,提出采用一字线激光器作为光源,L形排布的光电二极管阵列作为接收的室内大面积矩形探测区域激光测速光幕构建方法,对光幕面内光能分布均匀性进行理论分析及实验研究。在单个一字线激光器光能分布理论分析基础上,通过实验验证了理论分析的正确性,并对两个一字线激光器拼接作为光源的1m×1m靶面的激光测速靶靶面内光能分布均匀性进行了实测研究,对实验结果进行了分析。该研究成果为实用室内超大面积激光测速光幕靶的设计提供了理论及数据参考。     

方位角测量跟踪系统设计及实验

为了使跟踪设备快速、准确地跟踪飞行目标并精确测量目标方位角,设计了一种测量跟踪系统,该系统根据跟踪设备发出的方位角偏差信号推动带有跟踪设备的伺服转台,驱动子系统采用H型双极模式PWM电路驱动伺服转台的直流电机以提高响应速度。使用测速机反馈速度信号以提高系统稳定性,使用高精度编码器输出目标方位角信号以提高测量精度。提出了系统动态传递函数,并对传递函数进行分析,给出了仿真动态曲线并计算动态参数。计算了电路的开关频率及延迟时间等关键参数。通过实验得到系统阶跃响应的位移曲线和速度曲线以及其他实验结果。实验结果显示,系统随动精度为0.1 (°)/s,最大跟踪速度为38.3 (°)/s,最大跟踪加速度为23.5 (°)/s²,满足了技术指标和设计要求。     

引信MEMS静电探测器阵列设计

引信可以利用空中目标运动产生的静电场信息对目标进行探测,而MEMS的特殊性能非常适合于引信静电探测器的设计。在引信有限的体积内布设MEMS静电探测阵列,通过对目标静电场信息进行检测,可以获得目标的位置和速度信息。本文运用表面加工工艺设计了一种MEMS薄膜电极的垂直振动式电场传感器阵列。介绍了该电场传感器探测单元及阵列的结构、组成及工作原理,说明了该器件的加工工艺。通过MEMS静电探测单元的空间布阵,研究了引信MEMS静电探测阵列对目标定位的原理,推导了目标定位的公式,使用MEMS静电探测阵列探测了目标的静电场,实现了对目标位置的定位。     

基于被动毫米波的运动目标探测技术

针对被动毫米波技术探测高速运动目标能力不足的问题,采用MMIC直接检波式毫米波辐射计,构建了被动毫米波探测系统,通过试验获得了不同条件下的实测数据。在对测试信号的特征进行分析的基础上,指出第一脉冲的峰值和两峰值脉冲的间距是能够反映目标运动特性的有效特征,提出了计算目标运动速度的方法。计算结果表明,该方法具有一定的精度,在被动毫米波系统中确定运动目标参数是可行的。     

一种目标图像的检测算法研究

分析了天空背景下彩色飞机图像的颜色概貌,提出了根据颜色特征来检测飞机目标,重点在于如何得到最佳的颜色特征。不同的对象所要求的颜色特征并不相同。根据具体的天空背景下彩色飞机图像,提出了检测飞机目标的算法,结果表明该算法可以很好地检测到飞机目标。     

带弹序的弹幕武器立靶密集度测试

提出一种基于4个线阵TDI-CCD相机组成的三空间靶面结构对多弹丸着靶参数进行测试,以解决弹幕武器等高射速武器多弹丸同时着靶时的立靶密集度测试难题。测试时,2个CCD相机在空中交汇形成与预定弹道方向垂直的立靶靶面I;靶面II和靶面III分别由1个CCD相机的探测面形成,并分别与靶面I在竖直方向和水平方向上成一定夹角。根据三靶面的空间几何结构、飞行弹丸在4个线阵CCD相机上的成像时间和成像角度,分析了单发弹丸的着靶坐标、飞行速度和穿靶角度。根据多弹丸在三靶面间的成像位置关系以及弹丸飞行速度约束,推导出多发弹丸着靶时的时空散布参数,如弹序、弹丸存速和着靶坐标。仿真和实际试验验证显示测试的多靶面间目标匹配率达到100%。提出的测试方法有效地解决了多发弹丸同时着靶时出现的假目标问题并克服了单CCD立靶测试参数单一等缺点。     

Detecting the position of the moving-iron solenoid by non-displacement sensor based on parameter identification of flux linkage characteristics

Currently, most researches use signals, such as the coil current or voltage of solenoid, to identify parameters; typically, parameter identification method based on variation rate of coil current is applied for position estimation. The problem exists in these researches that the detected signals are prone to interference and difficult to obtain. This paper proposes a new method for detecting the core position by using flux characteristic quantity, which adds a new group of secondary winding to the coil of the ordinary switching electromagnet. On the basis of electromagnetic coupling theory analysis and simulation research of the magnetic field regarding the primary and secondary winding coils, and in accordance with the fact that under PWM control mode varying core position and operating current of windings produce different characteristic of flux increment of the secondary winding. The flux increment of the electromagnet winding can be obtained by conducting time domain integration for the induced voltage signal of the extracted secondary winding, and the core position from the two-dimensional fitting curve of the operating winding current and flux-linkage characteristic quantity of solenoid are calculated. The detecting and testing system of solenoid core position is developed based on the theoretical research. The testing results show that the flux characteristic quantity of switching electromagnet magnetic circuit is able to effectively show the core position and thus to accomplish the non-displacement transducer detection of the said core position of the switching electromagnet. This paper proposes a new method for detecting the core position by using flux characteristic quantity, which provides a new theory and method for switch solenoid to control the proportional valve.     

基于时间域电磁系统的近地表小目标识别

时间域电磁系统被广泛地用于管线探测、考古和未爆物排查等近地表小目标探测领域,但异常目标的特性反演是一个难点,造成探测的虚警率和排查成本大大提升。提出一种三维正交磁偶极子等效模型和一种目标参数综合方法,通过反演等效磁偶极子的时间衰减特性并由此综合出目标的大小、材料和形状等参数。基于所研制出的便携式时间域电磁系统来验证方法的有效性,实验表明,基于磁偶极子时间衰减特性综合出的目标特征均可以有效地对目标进行识别,为近地表小目标特性识别的应用奠定了基础。     

利用标记分水岭法实现夏克-哈特曼波前传感器质心探测

由于光斑质心探测精度直接影响夏克-哈特曼波前传感器的波前探测精度,本文提出基于标记分水岭法来确定阵列光斑质心探测窗口。首先,对采集到的夏克-哈特曼阵列光斑图像进行平滑并求出其梯度图像;然后,利用大津（OTSU）阈值法在求出的梯度图像上进行目标标记,最后在标记过的梯度图像上进行分水岭分割,确定出每个光斑的探测窗口。由于该方法确定的质心探测窗口是对光斑实际大小进行匹配,故有效地抑制了噪声对质心探测的影响。实验结果表明：利用该方法确定光斑探测窗口所计算的质心精确度和稳定性均比传统的在子透镜窗口中计算光斑质心的方法要高。统计多幅图像计算得到的窗口质心标准差的平均值为0.010 9,比传统法计算出的平均值0.073 4提高了6倍,满足哈特曼波前传感器对光斑质心计算稳定性和精确度的要求。     

新型CMYK密度测量仪的光学头设计与系统实现

提出了一种印刷中CM YK密度测量的新方法。将白色LED的光谱特性与颜色传感器S7505的感应特性相结合,以印刷三原色为检测对象,实现了不同网点百分比的测量,缩小了仪器体积。实验表明,本方法在检测微弱光时,能较好地满足测色需要,且应用前景广阔。