3D激光雷达测量调炮精度的检测方法与精度分析

火炮武器装备调炮精度直接影响武器系统射击精度。基于3D激光雷达工作原理,结合火炮武器装备调炮工作过程,将3D激光雷达扫描测量空间点三维坐标的测量原理应用于火炮调炮精度检测,提出一种针对火炮调炮精度的检测方法。通过测量模型搭建,使用3D激光雷达扫描火炮身管(或火箭炮定向管)上能代表其轴线方向上的两个工具球,测量得到代表火炮身管轴线方向的两个工具球球心的三维坐标,进而解算出调炮后火炮身管轴线的方向角度和高低角度变化量;并开展测量精度分析和实验验证。该测量方法不仅具有测量精度高、测量简便的特点,还可以提高测量的自动化程度。

双经纬仪交会测量火炮调炮精度的误差分析与抑制

为了改进调炮精度测量方法,对双经纬仪交会测量火炮调炮精度的测量误差和误差抑制方法进行了研究。首先,根据双经纬仪交会测量原理,建立了测量调炮精度的空间解算模型。接着,以DT202C电子经纬仪为例,对影响其测量精度的各项因素进行了系统的定量分析,并建立了测量误差模型。最后,在预先确定炮管上两标记点的前提下,研究了经纬仪最佳布站方式以抑制其测量误差,并采用遗传算法进行了寻优解算。理论计算和试验结果表明,通过经纬仪合理布站,可以使调炮精度的测量误差控制在0.20mil以内。提出的方法满足了试验需求,消除了经纬仪随机布站引起的测量结果的不确定性。

基于图像透视畸变校正的调炮速度测量方法

针对传统调炮速度测试过程繁琐、测量精度低的问题,提出了一种图像透视畸变校正的调炮速度测量方法。采用激光器、靶板、CCD相机和计算机构建调炮速度测量系统,利用CCD相机实时记录激光在靶板上的光斑位置,根据光斑的位移和时间解算出调炮速度。利用特征点成像,通过透视变换原理构建变换矩阵求得图像校正模型,进而实现光斑靶板图像的透视畸变校正,在校正后的图像上提取光斑并计算出光斑质心,获取光斑质心的位移和时间,最终解算出调炮速度。实验结果表明:与传统的图像测量方法相比,利用该方法测量调炮速度的精度提高了10倍,满足靶场对高精度测量调炮速度的要求;该方法适用于靶场测试以及其他调炮速度的实际测量工程。

基于空间坐标解算的火炮调炮精度检测方法研究

针对火炮调炮精度检测方法中存在的不足,提出了一种利用双经纬仪和计算机组成测量系统进行火炮调炮精度检测的新方法。通过建立测量系统的数学模型,得出了坐标系内任意点的坐标计算公式。在此基础上,结合火炮瞄准装置校准过程的相应情况推导出了火炮实际调炮角度的解算模型。该解算模型只需2台经纬仪同时测出炮身轴线上2个设定点在调炮前后的方位角和高低角,通过计算就可得出其实际调炮角度。以此为基础的调炮精度检测方法能提高火炮调炮精度检测的快速化、准确化和自动化。

基于多点空间直线拟合的调炮精度检测方法

针对火炮身管上标记两个点检测调炮精度受制于单个空间点坐标测量精度的问题,提出通过增加身管上标记点的冗余数量来提高调炮精度的检测方法。应用最小二乘原理对多个空间点进行直线拟合,并采用Monte Carlo方法对身管指向的测量精度进行分析。结果表明:标记4个点、5个点、6个点和7个点与标记2个点(传统方法)相比,其身管指向的测量精度分别提高了约6%、18%、19%和21%。该方法适用于对调炮精度检测要求较高的场合,综合考虑工作效率和测量精度这两个因素,推荐标记5个点测量身管指向。

基于角速度传感器的火炮调炮速度测量系统

在火炮调炮速度测量中,现有设备只能实现平均速度的测量,且体积较大、安装复杂、连线繁多、操作技术要求较高;针对上述问题,基于高精度角速度传感器和虚拟仪器技术,开发了便携式火炮调炮速度实时测量系统;介绍了系统的硬件组成和软件设计流程;通过转台在不同角速度下的测试实验,验证了该系统工作稳定、数据采集可靠,实时性强;通过Matlab对测试数据进行小波滤波处理,较好地滤除了白噪声,验证了滤波算法的有效性。

考虑异面交会因素的调炮精度数据处理方法

针对用双经纬仪检测调炮精度时2台经纬仪视轴可能是异面交会的问题,提出了一种新的数据处理方法。通过2台经纬仪观测目标点的方位角、俯仰角和基线长度,解算出2台经纬仪视轴的异面直线方程;在公垂线上估计目标点的位置;用目标估计点的坐标解算出身管指向角。估计目标点位置时,综合考虑了经纬仪测角精度和经纬仪到目标点距离的影响。采用蒙特卡洛方法模拟结果表明:与传统方法相比,新方法的身管指向精度至少提高了3%,特别是在经纬仪测角精度相同时,身管指向精度在高低方向甚至能提高23%以上;与公垂线中点法相比,即便是经纬仪测角精度相同,新方法的身管指向精度在方位和高低方向上分别提高了0.3%和2.9%以上。模拟结果验证了该数据处理方法的可行性和有效性。

基于数字式经纬仪检测的调炮精度测量装置

调炮精度作为火炮和火箭炮武器火控系统中的一项重要技术指标,将直接影响到火炮和火箭炮的射击精度,使用传统的人工测量方法,容易增加人为测量误差。采用数字式电子经纬仪与计算机组成的调炮精度测量装置,可以适时在线检测火炮和火箭炮火控系统的调炮精度,达到精确检测、数据传输、适时记录、自动解算的目的,从而减少了人工检测的读取误差,提高了测量精度和工作效率。

双经纬仪调炮精度检测系统

针对数字化火控系统调炮精度检测手段匮乏的问题,设计出双经纬仪调炮精度检测系统。在对该系统组成及工作原理描述、数学建模和算法公式推导的基础上,在Windows XP系统下采用VC++6.0完成了检测软件的编程实现,系统研制完成后在某车载炮上进行了试验验证。实验结果表明:该系统提高了检测精度和工作效率,可作为调炮精度指标的有效检测手段。

单全站仪调炮精度检测系统

针对地面压制火炮的调炮精度检测问题,对双经纬仪调炮精度检测系统进行改进,引入具有测距功能的全站仪,设计出单全站仪调炮精度检测系统;阐述了系统组成、工作原理,给出了数学模型和算法公式推导过程,完成了检测软件的编程实现;实验结果表明:该系统能够满足调炮精度指标的检测需求,具有精度高、效率高的特点。

基于神经滑模的某顶置火炮自动装填调炮控制

设计了一种神经滑模控制器,并将其应用于某顶置火炮的调炮控制,以提高非线性环节影响下调炮系统的控制品质。该控制策略采用了一种新型切换函数,基于RBF神经网络对切换增益进行动态调节,以获得动态最优控制性能并抑制SMC固有的陡振现象。数值仿真和样机试验结果表明:所提出之控制策略对参数摄动及负载扰动具有很好的鲁棒性,能够满足自动装填调炮技术指标要求,实现预期的快速、平稳、精准调炮,具有重要的实际工程应用价值。

超轻型火炮自动调炮技术研究

针对超轻型火炮具有柔性环节和基座晃动等特点,研究一种自动调炮技术,采用以正弦加速度安排过渡过程的柔化输入、复合控制算法、输出解耦控制等方法,以适应超轻型火炮的自动调炮控制。试验结果表明,该技术能够满足超轻型火炮的自动调炮控制要求。

基于双天线GPS的一次调炮解耦模型研究

现有的压制武器自动调炮主要包括二次调炮和一次调炮两种方案,两种调炮方案难以兼顾调炮性能和造价成本。因此,在压制武器系统中采用成本相对较低的双天线GPS定位测向装置,在满足火炮调炮高精度的同时降低成本。最后结合四元数理论,推导出基于双天线GPS的一次调炮解耦模型,目前该模型已在若干项目中得到成功应用。

地炮火控系统一次调炮的实现

现代战争是速度战 ,要求速战速决。实现一次调炮能缩短地炮火控系统的调炮时间 ,提高整个武器系统的反应速度和战斗力。对地炮火控系统的一次调炮模型和控制方法作了介绍。通过一次调炮与二次调炮的比较 ,进一步证明了一次调炮的先进性。一次调炮模型适应任何压制兵器系统。

基于模糊综合评判的车载火炮调炮性能评估

针对车载火炮调炮性能评估局限于定性评估的现状,分析了车载火炮调炮性能影响因素,应用层次分析法构建评价体系并确定各评价因素权重系数,引入模糊综合评判建立了评估模型,通过量化评价等级,将其与评判指标集加权平均,实现了对车载火炮调炮性能的定量化评估。算例计算结果验证了车载火炮调炮性能定量化评估的可行性。

轴向柱塞泵流量脉动对火箭炮俯仰调炮精度的影响分析

为研究火箭炮电液比例液压系统驱动俯仰调炮时流量脉动对调炮精度的影响,建立基于系统仿真AMESim软件的斜盘式轴向柱塞泵仿真模型,研究柱塞泵斜盘倾角和输入轴转速对柱塞泵流量脉动的影响规律,并辨识典型工况。提出流量脉动体积的概念,建立相应的数学模型,利用MATLAB软件进行仿真分析,得到典型工况下流量脉动引起的调炮误差与射角的定量关系。结果表明:随着斜盘倾角的增大,柱塞泵流量脉动周期不变、流量脉动振幅变大;随着输入轴转速的增大,柱塞泵流量脉动周期变小、流量脉动振幅变大;流量脉动引起的俯仰调炮误差随射角的增大而减小,该火箭炮流量脉动引起的调炮误差满足随动系统调炮精度的要求,且该理论模型可作为油缸式高低机设计的参考依据。

基于蒙特卡洛法的单全站仪调炮精度测量系统不确定度研究

为改进调炮精度测量系统,对单全站仪调炮精度测量系统进行数学建模,采用蒙特卡洛法进行测量精度分析,并在数学模型中修正了测量过程中影响测量精度的主要因素。其测量不确定度与双经纬仪调炮精度测量系统进行了基于蒙特卡洛法的MATLAB仿真计算比较。其仿真结果表明,单全站仪测量系统满足布站距离要求时,测量精度优于双经纬仪调炮精度测量系统,且单全站仪系统操作工作量仅为双经纬仪系统的一半,极大地简化了操作,提高了效率,在调炮精度测量中具有良好的应用价值。

基于固定目标式检测火箭炮方向调炮精度研究

自动操瞄式火炮在出厂前均要进行调炮精度检测,自动操瞄式火箭炮也是如此。当采用基于固定目标方式进行火箭炮方向调炮精度检测时,由于火箭炮自身结构及其他原因,存在一定的方向调炮精度检测误差。根据现场工作实践,总结出基于固定目标方式的火箭炮方向调炮精度检测方法,以及在进行这种方向调炮精度检测时对场地形态的要求;火箭炮在场地上停放的位置的要求;具体分析了火箭炮相对固定检测目标位置不同时对方向调炮误差精度的影响;对火箭炮与固定目标距离不同时的最大调炮误差进行了估算。

某火炮俯仰调炮系统机电液一体化仿真

某火炮发射平台采用液体气压式高平机完成俯仰调炮任务,为了分析调炮过程的动态特性以提高调炮精度和稳定性,对高平机俯仰调炮系统进行了仿真研究。基于系统组成分析和参数耦合关系,采用ADAMS、AMESim和Simulink仿真软件建立了高平机调炮系统的机电液一体化仿真模型,将仿真结果与调炮过程的实测数据进行对比分析。结果表明:500 mil上下行时的最大位移误差、平均误差及标准差分别在11、4及3 mil之内,稳态压力误差小于0.5 MPa;建立的一体化模型能够准确描述调炮过程的系统特性。应用所建立的模型分析了出现左右高平机平衡阀开启压力不一致故障时系统的动态特性,表明该模型也可以为调试过程的故障定位提供参考。

对某火箭炮批产中自动调炮精度的技术研究与实践验证

某火箭炮批产中发现自动调炮精度不稳定,围绕该问题进行了技术研究。首先,阐述了自动调炮的控制原理和结构方式,定义了自动调炮精度和表示。然后,针对具体表现对结构的安装装配误差、关键控制器件的特性、软件模型设计和测试方法实用性等影响因素进行全方位的误差分析和评价,科学定位了产生的问题,并对关键因素进行了排序。最后,有的放矢地采取可行的解决措施进行工程实践,对实践后的产品进行静态测试和动态检测验证表明,措施有效,结果稳定。