基于图像处理的破片场三维测试方法

针对靶板法人工检靶效率低、人为误差大以及无法实现破片场三维测试的问题,利用摄影测量技术,提出灰度加权重心法计算破片穿孔位置坐标,采用基于单点标志的靶板轮廓识别和编码标志的大范围、位姿改变靶板三维拼接,二维坐标到三维空间坐标转换,实现了破片场的三维空间测量,通过设计试验,验证了方法的可靠性,结果表明:采用该方法破片尺寸大于3 mm识别率为100%,且准确获取了破片相对于爆心位置的三维坐标,实现了破片场三维测试,与人工检靶比较测试效率提高了10倍以上。此结论可为破片战斗部爆炸威力场的精确测试提供技术支撑,具有一定的工程应用价值。

基于空间三维欧拉角估计的靶场外弹道数据处理方法研究

针对雷达测试远程飞行试验获取的外弹道数据在转换至炮位发射坐标系过程中,事后数据处理结果落点距离偏差较大的问题,提出了一种基于空间三维欧拉角的弹道数据处理方法,该方法估计雷达发射坐标系旋转至炮位发射坐标系的空间三维欧拉角,对雷达发射坐标系进行三轴方向的旋转,使其与炮位发射坐标系三轴指向在空间上方向一致,然后再进行坐标系平移,得到包含地球曲率因素的炮位发射坐标系数据处理结果。将该弹道数据处理方法得到的弹道落点,以及传统平移处理方法得到的弹道落点与真实落点的距离偏差分布情况进行对比分析,结果表明:基于空间三维欧拉角的数据处理落点偏差更小,落点数据精度更高,平均偏差缩小百分比达48.9%。本研究对于弹体的寻找、销毁与回收具有十分重要意义。

不同类型破片侵彻钢轨靶板试验研究

针对不同形状破片侵彻钢轨破坏规律的问题,通过设计多种工况破片侵彻钢轨试验方案,开展5、10、15 g球形、圆柱、立方体破片不同速度侵彻钢轨试验,采集侵彻深度和开孔面积参数数据,试验结果表明:破片速度、质量、形状对钢轨侵彻深度和开孔面积都有影响;破片形状不变,速度越高、质量越大侵彻深度和开孔面积越大,超过10 g破片质量的增益对侵彻深度和开孔面积增益不明显;等质量不同形状破片,不同速度侵彻钢轨的开孔面积与比动能规律一致,侵彻速度与开孔面积、比动能呈正相关,可依据比动能大小来衡量等质量不同形状破片杀伤面积大小。此结论可为破片战斗部破坏铁路钢轨毁伤评估和防护提供数据支撑,具有一定的工程应用价值。

大质量高动态侵彻战斗部爆炸破片分布数值仿真与试验研究

针对大质量高动态侵彻战斗部动态爆炸自然破片飞散特性分布规律的问题,设计了基于火箭橇发射平台的速度和炸点可控的动态模拟试验,获取了牵连速度800 m/s的大质量侵彻战斗部爆炸破片飞散特性;提出对战斗部几何形态分段处理的方法,通过Mott模型生成合理的随机自然破片群,并运用FEM与DEM耦合法,构建拉格朗日能量系统控制方程,利用动态松弛法显式迭代求解,对破片场全时空域演化过程进行了数值仿真;仿真和试验结果的对比分析表明,自然破片着靶数量相对误差为3.3%,飞散角计算相对误差为1.22%,验证了数值仿真方法的可靠性。该研究为大质量高动态条件下侵彻战斗部破片分布提供准确预测方法,同时为大质量高动态侵彻战斗部毁伤效能评估提供支撑。

典型破片破坏混凝土靶毁伤试验研究

针对典型破片侵彻混凝土毁伤情况分析的问题,根据侵彻深度和影响因素的无量纲关系,开展混凝土靶缩比模型等效设计,利用排沙法准确获取毁伤参数;通过试验设计,构建毁伤测试系统,开展5 g、10 g和15 g,速度在800~1500 m/s范围内多种工况侵彻混凝土试验,分析试验现象,定义毁伤孔型类型;通过试验数据分析表明:中、低质量条件下的圆柱破片对混凝土靶形成破碎区的比例最大,能够对靶板同时形成轴向和径向毁伤,毁伤效应最强,而当圆柱破片质量提升至15 g时,几乎无法对混凝土靶产生破碎效应;长方体和球形破片也存在类似情况,低质量破片更利于对靶板形成破碎效应,而中、高质量长方体破片毁伤主要模式为崩落破坏,随着破片质量提高,崩落破坏和无崩落破坏的比例提高;此结论可供靶场试验终点建筑物、混凝土掩体的设计参考。

一种新的高效的有限体积法

有限体积法是一种新的流体力学数值计算方法,其对于数值求解流体力学中常常遇到的偏微分方程十分有效。这篇文章采用有限体积法离散得到数值逼近格式,由原来的九点格式变成现在的五点格式,减少了节点的使用个数,且系数矩阵的条件数比较小,能保证离散的方程组有唯一解,且有较高的精度,并用提出的数值解方法求解二维的Laplace方程。数值计算结果与精确解作比较,吻合良好,且降低了计算机计算时所需要的时间。

基于振动信号的弹丸侵彻土体轨迹测试方法

通过在土体上布设五元阵垂直地震波传感器,利用传感器所测钻地弹侵彻土体后信号的道间相关性,提取相关系数大于0.5信道之间的特征点,提出基于加权方法计算地震波传播速度,然后通过TDOA数学模型,采用Chan算法计算钻地弹在土体中的特征点位置坐标,最后开展火箭橇侵彻土体试验,实测获得钻地弹的运行轨迹,通过验证,在侵彻行程20 m以内的情况下,计算和实测侵彻三维位置均方根误差最大为0.635 m,运行距离相对误差为3.8%,利用此测试方法获得了钻地弹在土体中的运行轨迹,可为钻地弹侵彻土体后的整体回收提供参考。

MAPSAC与EKF结合的单目相机鲁棒定位估计算法与实验验证

由于RANSAC数据关联存在随机选取样本、主模型先验假设、内点不做区分的问题,导致相机鲁棒定位估计效率不高、环境适应性受约束、准确性受到影响.本文结合EKF滤波器和MAPSAC数据关联方法,提出一种单目相机鲁棒定位估计算法.EKF滤波器预测和更新初步估计可提高定位估计效率,增强环境适应性;MAPSAC数据关联采用对内点加权的最小化损失函数剔除误关联数据,提高了单目相机定位估计的准确性.通过实验,验证了所设计单目相机鲁棒定位估计算法的有效性,研究结果为单目相机定位估计提供参考.