多幕光学法测量弹丸炸点坐标及误差分析

针对飞行弹丸对空中目标近炸炸点位置测量,提出了多幕光学法测量技术。根据试验特点,分析了多光幕交汇测量弹丸炸点位置存在的问题,研究了采用侧向相机辅助多光幕交汇测量技术。通过相机采集到的炸点图像,建立相机、模拟目标和多光幕交汇光幕阵列空间几何计算模型。利用弹丸的飞行轨迹和弹丸炸点图像平面坐标,研究了弹丸炸点侧向空间坐标的计算方法和多光幕交汇测量系统二维坐标修正原理,给出了弹丸炸点坐标计算函数。利用微分法从交汇光幕夹角、光幕幕厚、测时和测距等方面分析测量误差。经计算分析,模拟目标中心高度小于50m时,炸点三维坐标的误差小于40mm。     

能识别弹丸飞行方向的弹丸空间炸点三维坐标测试方法

针对现有测量装置在测量近炸引信弹丸空间炸点三维坐标时存在的不足,提出了一种采用6光幕阵列配合火焰探测器测量弹丸空间炸点的三维坐标测试方法.提出的方法包含两台多光幕天幕靶、一台空间炸点火焰探测器和一台多路数据采集仪.两台多光幕天幕靶的6套光路和光电转换部件在空间构成6光幕探测阵列,当弹丸穿过6个探测光幕时,多路数据采集仪...     

Object location fire precision test technology by using intersecting photoelectric detection target

To improve four across screens system measurement precision on flying projectile location, the new method that adds two incline screens to four intersecting screens system to form six intersecting screens was put forward and the flying object coordinate test model was set up. This method not only gains object coordinate but also measures object's pitching and azimuth angle that can amend coordinates and improve measurement precision. The differential methods were used to analyze their measure errors, which came from the angle of intersection screen, the thick of screen, the time and distance of measuring, and give out measure errors distributing. The experimental result shows the new measure method can improve measurement precision that meets test demand.     

动态像面法测量水面落点位置及误差分析

为了测量弹丸水面落点的位置, 建立了基于CCD相机动态像面的测量模型。该模型通过CCD相机辅助采集相关点位的图像信息, 对水面落点的位置函数以及误差进行了研究。首先, 利用空间几何获得靶船上三定点相对于测量船的方位、俯仰信息。接着, 结合t时刻观测图像上定点的像面坐标, 运用底片常数模型建立像面坐标和角度信息两套参量之间的关系函数, 从而得到目标落点的方位、俯仰信息, 再利用异面交会法计算出目标落点位置。最后, 分析了目标落点位置的误差来源(质心误差, 位置误差)、误差以及各误差源与位置坐标之间的关系。实验结果表明:在测量船位置精度达到0.05 m, 图像质心定位精度达到0.5 pixel时, 在最小交会误差的情况下, 目标落点的位置测量误差分别为2.8, 4.9, 4.3 m。     

基于天幕靶的六光幕立靶测量原理

 为了能够同时测量弹丸在斜入射时的速度和着靶坐标,基于天幕靶的六光幕交汇立靶测量原理,利用6套天幕靶在空中形成6个探测光幕,当弹丸以一定的角度入射并依次穿过6个光幕时,由信号采集与处理系统测得弹丸穿过各个光幕的时间间隔,再根据各时间间隔值和系统结构参数,便可以求出弹丸的速度、弹道俯仰角、弹道方位角。给出了测量原理及公式,并对测量误差进行了分析,结果表明,该方法具有精度高且易于工程化的优点。     

一种针对高速小目标的偏航角测算方法

射弹偏航角是影响电磁轨道发射装置发射精度的关键参数,为实时、高精度测量射弹偏航角,提升电磁轨道发射装置发射精度,基于双目视觉原理提出一种无需目标速度的射弹偏航角测算方法。利用高速射弹轨迹图像,通过构建像机线性成像模型解算高速射弹图像坐标,实现目标偏航角的测量。分析了光学系统参数对测量精度的影响,理论误差约为14.5 μrad。偏航角测量实验结果表明该方法能够实时、准确测算射弹偏航角,测算量偏差平均值为0.58 mrad。     

单摄像机虚拟立体视觉测量技术研究

以双目立体视觉传感器三维测量模型为基础,提出了一种用于测量空间三维点坐标的低成本单摄像机模型。该模型利用光学成像,把单摄像机镜像为一对虚拟摄像机,在一个CCD像面上采集到同一物体存在视差的两幅图像,从而恢复空间点的三维信息。讨论了单摄像机传感器测量空间三维点坐标的基本原理,建立了单摄像机传感器的测量模型,克服了双摄像机系统中成本高、切换采集左右摄像机的图像使检测速度减慢等诸多缺陷,为空间三维点的精密测量提供了经济、快速、有效的测量途径。实验表明．传感器可实现约0．8％的相对测量精度．证明了本方案合理、有效。     

Research on photoelectronics properties of array emitting diode and its light energy distribution in detection screen

According to the principle of multi-screen intersection target measure flying projectile parameters, the photoelectronics properties of array emitting diode that form detection screen in multi-screen intersection target and its light energy distributing were studied. The form of detection screen using array emitting diode and the measure principle of four screens intersection were analyzed. The properties of emitting diode were analyzed based on its compound emitting mechanism and P–N ties internal current carrier. The light energy superposition principle was applied to set up light energy distributing model and give out its arithmetic. Through calculation and analysis, the light energy distributing is asymmetric when being close to diode position and the output variation range of light energy is large relatively. When test position is far from diode, the light energy distributing is uniformity, but the energy is relatively feebleness in edge of screen. Detection screen light energy distribution is trapezoidal in whole screen. The variety of emitting diode luminous flux is very distinct when projectile close to pointing light source, the output signal in received detective circuit is very high which is propitious to improve acquirement rate.     

基于CCD图像的火灾空间定位方法

大空间中火源的空间位置的定位,一直是火灾自动探测与自动扑救中的难点。研究了一种利用单一CCD摄像头进行火灾自动空间定位的方法。根据计算机视觉原理,利用固定在自动消防水炮末端的CCD摄像头随水炮旋转扫描时的角度、位移变化,将CCD摄像头在不同位置所拍摄的图像中火源图像坐标和火源的空间坐标建立联系,从而实现了火源空间位置的自动定位。     

弹跳弹丸近地炸点高度光电测量方法研究

针对测量弹跳弹丸空中炸点高度的难题,提出一种光电测量方法。该方法利用弹丸落地弹跳后在空中做匀减速运动建立数学模型,通过声传感器、光幕靶、火焰探测器和双路测时仪测量弹丸在空中几个特征点的时间间隔,配合光幕靶的靶距等布靶结构参数,利用测量公式计算出空中炸点高度。文中对所提方法进行了测量不确定度分析,经理论分析,系统的测量不确定度小于20 mm。结果证明该方法测量精度高、实时性好、可靠性高,仪器布放简便,所用设备均为靶场常用测试设备,易于工程化实现。文中介绍的方法适用于一类落地后再次弹跳后爆炸和民用礼花弹空中炸高的测量场合。     

Stereoscopic video surveillance system for detection of target’s 3D location coordinates and moving trajectories

In this paper, a novel stereoscopic video surveillance system to track a target person and detect its three-dimensional (3D) location coordinates and moving trajectory is implemented by using the pan/tilt-controlled stereo camera system. Stereoscopic video images of a target person are captured with stereo camera system and the target face and its location in the left image plane can be detected by use of YCbCr color model and centroid method. Also the target location in the right image plane can be obtained through correlation between the left face image and the right image by using the binary phase extraction joint transform correlator (BPEJTC) algorithm. With these location data of the target face in the left and right image planes the pan/tilt systems can control the stereo camera to track a target person by positioning the target face at the center of the camera’s FOV and making the focusing points of the right and left camera coincided on the target face. And then, with the resultant pan/tilt angles and geometric parameters of the stereo camera system, the target’s real 3D location coordinates and moving trajectory in the world space can be obtained. From some experiments with 900 frames of stereoscopic video image pairs, it is analyzed that the target’s center location after being tracked is kept to be very low error ratio of 0.62%, 2.04% on the average in the x, y directions of the image plane, respectively. Also, the error ratio between the calculated and measured values of the 3D location coordinates of a target person is found to be very low value of 2.1%, 5.7% on the average in the X and Y directions of the real world space, respectively.     

数字天顶摄影仪的图像处理

垂线偏差的测量过去一直受天文坐标测量困难的影响而效率低下.为了快速、精确地测得垂线偏差,提出了利用大面阵CCD构成数字天顶摄影仪,对拍摄的恒星影像进行搜索、细分定位处理,计算出测站点的天文坐标的基本原理;再根据GPS测得的大地坐标,解出垂线偏差.并且结合本系统自身的条件,提出了快速在大面阵CCD图象中搜索多个恒星目标的新方法.通过软件模拟,结果表明了该方案的可行性.     

基于单目视觉的矩形靶面弹着点测量

目前机器视觉技术广泛应用于弹着点坐标的测量领域,针对双目视觉技术标定、演算复杂的问题,提出一种基于单目视觉技术的弹着点测量方法。通过图像处理技术定位出靶面4个角点以及弹着点像素坐标,采用矩形P4P方法解算出靶面坐标相对于相机坐标系的位姿,根据单目视觉成像原理计算出弹着点在靶面的实际坐标。根据该方法成功测量出了实验中靶面弹孔的坐标,最大测量误差为2.3 mm。结果表明,该方法可以快速、精确测量靶面与相机的位姿关系以及弹着点的坐标。     

斜入射弹丸着靶位置立靶测量原理

常规的立靶测量装置要求弹道垂直预定靶面,当弹道不垂直预定靶面时,得到的测量结果是错误的。在终点弹道,有时很难保证靶面垂直飞行弹道。提出了一种由多光幕阵列组成的光幕立靶,可以实现小于70°入射角的弹丸着靶坐标的测量,不要求飞行弹道垂直靶面。在X和Y方向分别采用四个成固定角度的光幕来实现入射角度的测量,一次射击可得到弹丸的速度、速度方向上的空间角和着靶位置坐标。     

弹丸参数测试系统的数据处理

弹丸参数测试系统主要用于弹速度的测量,它可以测量弹丸速度的大小。弹丸速度的大小是弹道特性的重要参数之一。弹丸的速度测量是枪炮、弹药研制生产和开发验收中最基本的试验项目。天幕靶可以更快、更准确地测量弹速。基于天幕靶并利用Visual C++6.0开发了一款弹参数测试系统软件,可实现弹参数测试系统的数据处理。     

LED显示屏相机采集的渐晕校正

为了克服采集相机渐晕在LED显示屏逐点一致化校正过程中产生的亮度不均匀缺陷,提出了一种基于LED显示屏本身和若干屏幕离散位置亮度测量的采集相机渐晕校正方法。首先分析了相机对LED显示屏进行数据成像采集过程及成像特征,在此基础上,提出了采集相机渐晕的标定方法,得到了代表相机渐晕的拟合曲面,从而计算出采集相机上每一像素点的渐晕修正系数。利用上述方法对LED显示屏进行了单箱亮度校正实验。实验结果表明:单箱校正的显示均匀性从渐晕修正前的6.69%缩小到修正后的1.49%。经过对相机影像渐晕修正以后,可以完全消除修正前的亮度曲面分布,从而克服了修正前LED显示屏中心暗、四周亮的缺陷,达到了理想的多屏拼接校正效果。     

无线电引信的超宽谱辐照效应及其防护

 探讨了超宽谱高功率微波对无线电引信的辐照效应、耦合机理和防护方法。利用超宽谱高功率微波辐照源对多姿态的无线电引信进行了辐照实验并对结果进行了分析，实验表明当引信和弹体的轴向与超宽谱高功率微波的电场极化方向一致时，引信最容易被引爆，辐照效应最明显。通过理论分析和辐照实验找出超宽谱高功率微波能量耦合机理为：引信和弹体上感应的瞬变电压通过引信电源电路传递到执行电路，瞬变电压上升率超过了电路中晶闸管的断态电压临界上升率，使晶闸管意外导通，导致引信误动作。在不影响引信工作特性前提下，采取增加防护器件和替换敏感器件的加固方法，可以提高引信抗干扰能力。采用综合防护加固方法可使引信在超宽谱高功率微波辐照下不再产生误动作，达到了防护加固的目的。     

基于高速面阵像机扫描成像的弹丸攻角测量方法

攻角是指飞行中弹丸的轴线与其质心运动方向的夹角,是描述弹丸飞行姿态的重要参数,以往都是采用狭缝相机来进行测量。提出了一种基于高速面阵像机测量弹丸攻角的方法。该方法是从面阵序列图像每帧中提取出固定列像元,然后按时序拼接形成一幅图像,等同于线阵扫描的图像;对于扫描速度同影像运动速度不同步时,建立了攻角计算修正模型。采用2台像机从非正交方向进行拍摄,基于面面交会原理,得到三维攻角。实测结果表明:该方法能完成弹速达到1 000 m/s的目标测试,攻角测量精度优于0.1。     

用于光幕测试的时刻信息提取方法研究

从理论上分析了弹尖、弹底、幕中、弹中触发方式和广义相关算法这五种时刻信息提取方法,建立了弹丸穿过光幕的几何计算模型。结合工程实现中的问题如光幕厚度、厚度的一致性、放大电路一致性以及电路噪声,分析比较了不同方法对这些参数的敏感性,采用理论模拟信号在MATLAB上进行了仿真。结果表明,采用幕中、弹中触发和广义相关算法,可以精确提取时刻信息,而不受这些参数的影响。从理论上阐述了光幕厚度与测试精度的关系,其结果可以指导光幕靶和天幕靶的工程设计。     

伪随机码激光引信探测系统设计

半导体激光器件的激光近炸引信在各种导弹和常规弹药中已得到了广泛的应用。设计了基于伪随机码脉冲激光引信的实现方法,根据其工作原理,整个系统可分为发射模块、接收模块、光学系统和信号处理模块。对伪码激光引信各模块的具体构成进行了详细分析,得出了选择各模块参数的依据。结果表明,伪码激光引信能够满足战技指标要求,且具有较强的探测和抗干扰性能。该设计方法对伪码激光引信的研制具有一定的指导意义。