双N型六光幕阵列弹丸斜入射速度测量方法研究

针对炮管仰角射击、枪弹扫射、弹丸末端弹道飞行等斜入射情况下的弹丸速度测量需求,提出一种双N型六光幕天幕靶弹丸斜入射速度测量方案,系统主探测器,两台三光幕天幕靶通过“N”型狭缝光阑和光学镜头在预定弹道空间形成六个探测光幕,弹丸以一定角度入射并依次穿越六个探测光幕时,六个探测光幕对应的六套信号处理电路依次输出六路弹丸信号,通过数据采集仪对六路弹丸信号进行采集和处理,得到弹丸穿过六个探测光幕的时刻值,再进一步结合系统光幕结构参数,计算出弹丸的飞行速度和飞行方向,并对系统速度测量误差进行了分析和仿真,最后通过实弹试验的方法验证了系统的速度测量精度≤1.1‰。

线阵CCD辅助探测天幕阵列弹丸位置解析模型

针对典型光电测试系统存在的探测光幕结构复杂,测量精度较低,靶场布设困难的问题,提出了基于探测天幕和线阵电荷耦合器件(CCD)结合测量弹丸位置的方法;根据弹丸穿过探测天幕阵列和线阵CCD的时间和图像信息,结合探测天幕阵列和线阵CCD的空间几何关系,建立了弹丸位置的计算模型;按照误差传递理论,建立弹丸位置参数的全微分误差模型,仿真分析得到弹丸位置参数的误差分布在3.5 mm之内;通过弹丸位置测试试验,与纸板靶法测量弹丸坐标进行对比,误差均小于5 mm,验证了提出的测量系统的准确性和可行性。

弧形光源镜头式光幕灵敏度分布研究

针对室内大靶面光幕测试需求,对一种镜头式光幕探测灵敏度进行了分析,探测光幕由弧形光源配接天幕靶组成。介绍了镜头式光幕测试系统的构成,分析了扇面光幕的工作机理,给出了相应的灵敏度计算公式,根据镜头成像和扇面光幕形成原理,研究了光源放置距离R以及镜头物距l对镜头式光幕探测灵敏度的影响,并通过实验进行了验证。研究结果表明:文中所提的镜头式光幕能够正常工作,研究结果对进一步工程化设计提供了参考。

高原环境下天幕靶探测电路设计

针对现有天幕靶在高原环境下天空背景主要为蓝光引起的探测灵敏度急剧下降的问题,提出了双光幕探测方案,设计了过幕信号增强电路和程控放大控制电路.采用两套独立的光电转换模块在空间形成重合的探测光幕.当弹丸穿过重合光幕时,两套模块各自独立输出弹丸过靶信号,经信号增强电路进行处理后,提高信噪比、输出有效的弹丸过幕信号.设计的电路经在双镜头天幕靶上使用验证,电路工作可靠,提高了天幕靶的探测灵敏度.

基于天幕靶的弹丸飞行时间计算方法

在用天幕靶对各种弹丸的速度等外弹道参数进行测量时,往往需要测得弹丸飞越两个天幕靶靶面的时间间隔,进而计算弹丸速度、立靶坐标等其它参数。在对天幕靶输出弹丸模拟信号进行分析的基础上,提出一种用于计算弹丸飞行时间的相关算法。该算法采用数字信号处理的方法,对用数字采集仪采集到的天幕靶输出的弹丸模拟信号进行处理,可以计算得到弹丸飞过天幕靶靶面的时间间隔,经试验论证:该方法较常规方法计算时间更加准确,并且可以提高测试系统的抗干扰能力。

天幕靶光电探测性能改善研究

建立了LBS-1型立靶精度测量系统中的天幕靶,对天幕靶探测性能存在的各种影响因素,如:光电转换接收器件及其探测电路、天空背景亮度的强弱等进行了分析.提出选择拼接长条形、具有高频响应、低噪声的光电接收管作为探测器件,采用可调光阑、多路可调比较电压、提高电路放大倍数的措施,可以提高天幕靶的探测灵敏度.天幕靶能在大于500 lx条件下正常稳定工作.实践证明,采取的改善措施,工作可靠、稳定性好,达到了改善天幕靶光电探测性能的目的.

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。

一种新型天幕交汇立靶精度测量系统

为了测量高速弹丸在高空命中目标的两维坐标及速度参数,提出了一种新型天幕交汇测量系统;利用4个组合交汇成阵的高灵敏度天幕靶,按照一定的几何空间布置,配合高精度的计时仪,实现弹丸穿越4个天幕区间的时间值采集,通过单片机与计算机的通讯接口,完成数据的采集与处理,到达实时处理与显示当前高速弹丸命中高空目标参数测量目的;重点介绍系统的测量原理,高灵敏度光电探测天幕靶的原理设计,计时仪与计算机采集处理系统。测量系统结构简单,操作方便,并已应用于实际靶场测试,效果良好。

天幕靶探测灵敏度与捕获率研究

针对天幕靶探测弹丸的可靠性问题,介绍了一种分析与计算天幕靶探测灵敏度和捕获率的方法。根据天幕靶的工作原理,从探测光幕的幕厚、弹丸长度和光电探测器等方面分析了其光学探测性能;研究了弹丸尺寸、光学镜头参数和探测灵敏度与捕获率的关系,给出它们之间的计算方法。将弹丸在光电探测器感光面上的成像光斑分解为多个单元面积,计算了弹丸穿越光幕过程中探测电路输出的信号;根据瞬间输出信号与背景噪声信号相比较来判断弹丸的存在,并分析了天幕靶的捕获率和影响因素。在大于500 lx的光照度下,按照公式计算了天幕靶探测灵敏度与捕获率,结果表明:当弹丸长度大于光幕幕厚时,天幕靶捕获率为100%;当弹丸长度小于光幕幕厚时,在极端探测距离条件下,捕获率明显降低。

天幕靶光源的设计

天幕靶在室内使用时必须配备非常稳定的人工光源,为解决天幕靶在室内使用时的采光问题,该文根据天幕靶的视场特点和对光源稳定性的要求,提出用超高亮度的发光二极管做发光基体,并利用机械结构将其拼成扇形以适应天幕靶的视场要求.该光源结构简单,使用方便,采用恒流供电,经过试制样机试验,它发出的光强度既高又非常稳定.该光源不仅满足了天幕靶室内测速的要求,而且有利于提高天幕靶的灵敏度.

天幕靶灵敏度标定方法研究

天幕靶探测灵敏度是天幕靶重要的性能指标,目前使用的天幕靶灵敏度标定方法和表征参数不能准确的表征天幕靶的灵敏度.分析了天幕靶的工作原理和灵敏度机理,给出了光学镜头参数、被测弹丸长度与灵敏度之间的关系公式,提出了一种用小口径弹丸标定灵敏度的方法,推导了倍弹径数标定修正公式.通过气枪弹试验验证,研究的标定方法可行,给出的倍弹径数对实际使用具有明确的指导意义.

基于六天幕靶弹丸弹道末端飞行速度的测试

在弹道末端,由于弹道降与弹丸散布的存在,用雷达和天幕靶测速装置测试弹丸飞行速度误差很大.本文提出一种由六天幕组成的天幕阵列与信号处理装置配合的测试系统,测试弹道末端弹丸的速度.该方法采用两台特殊的三天幕靶和信号处理装置组成测速系统,信号处理装置记录弹丸飞过六天幕的时刻,依据六天幕的几何结构参数和弹丸穿过六天幕的时间值,计算出弹丸的飞行速度和速度飞行的方向角.测得的结果为弹丸飞行方向上的速度值.该方法与雷达和常规天幕靶测速系统相比,测量精度较高.

天幕靶技术研究进展

天幕靶是常规靶场常用的测量仪器,因其操作简便、成本低、测试精度高、稳定可靠性好等优点,在测量飞行物体速度、立靶密集度等方面得到广泛应用.文中分析了天幕靶工作机理,总结了近年来科研工作者在解决天幕靶视场小、灵敏度低、时间信息提取误差大等关键问题时所采用的技术和天幕靶技术的应用,展望了今后的发展趋势.

天幕靶灵敏度反演算法

构建了天幕靶工作机理模型及灵敏度模型,分析了弹丸从不同幕厚光幕穿过时的成像情况,推导了天幕靶灵敏度与天空亮度、被测弹丸、光学系统等参数的关系,提出了一种采用实弹射击的方式反演灵敏度的方法,给出了反演算法的详细步骤。实弹射击试验结果表明提出的反演方法求得的灵敏度误差小于百分之一,可以满足实际使用要求。

红外天幕靶信号采集及调理电路设计

介绍了红外天幕靶的光电探测系统及信号处理电路。当弹丸穿过天幕时,光电探测系统能够成功获取弹丸过靶信号,实现对弹丸运动的研究,同时以CPLD为载体设计了数字滤波电路,有效地剔除了干扰信号。通过实弹测试表明红外天幕靶有效靶区大、灵敏度高、抗干扰能力强以及使用灵活方便等优点,适用于多种口径弹丸速度测量,也可用作其它设备(如狭缝相机等)的触发信号源。

天幕靶光学探测性能分析与灵敏度建模型方法

根据天幕靶的工作原理和目标探测方式,从天幕靶的光学透镜成像光斑特点、目标自身的参数等,建立了多关联因素的天幕靶探测灵敏度模型。研究与分析弹丸长度与光幕厚度和探测距离因素下的探测灵敏度分段函数,推导了目标光通量与背景光通量的函数,结合所建立的灵敏度模型仿真分析了探测视场内不同过靶位置与灵敏度的关系以及离焦量、背景照度与灵敏度的关系。并通过实验采集了弹丸穿过天幕靶不同位置条件下的输出信号,分析了探测系统的信噪比分布,验证了本研究所建立的灵敏度模型的合理性。

基于天幕靶的弹丸过靶信息探测提取方法的研究

天幕靶是一种探测弹丸通过空间预定平面时刻的触发传感器,天幕具有一定厚度,并不是一个没有厚度的理想平面,弹丸也并不是一个规则的理想圆柱,所以弹丸穿过天幕不是一个时间点而是一个时刻段。研究弹丸穿过天幕的时间段内哪个时刻点更精确的代表弹丸穿过天幕的时刻点,从而触发计时仪,才能更精确的实现弹丸测速。通过论述弹尖、弹底和幕中触发方式的弹丸过靶信息提取方式,以天幕厚度与测试精度之间的关系为出发点,构建了弹丸穿过光幕的几何计算模型,分析了弹长与幕厚的不同关系下的弹丸过靶信息提取的方法。

警用刑事实验室枪弹测速系统设计及实现

针对警用刑事实验室对自制枪发射的弹丸速度测试需求,设计了一种区截光幕传感器测量系统.该系统以光幕靶或天幕靶作为区截光幕,配接数据采集卡和处理软件构建了完整的测速系统.针对获取的弹丸波形数据,经过软件处理得到弹丸穿靶速度,从而判定枪弹的杀伤力.实弹射击试验表明,该系统可以准确可靠地测量直径最小为2mm破片的速度,测试相对误差不超过0.1%,能够满足警用刑事实验室枪弹杀伤效果的检验要求.

弹道高度测量系统设计

为了能够实现弹道高度的自动化测量,用天幕靶对应的四个光幕面在空中形成具有一定几何关系的光幕阵,弹丸以一定的角度穿过天幕靶对应的四个光幕面时,数据采集仪采集四个天幕靶输出的弹丸模拟信号,并用相应的算法对信号进行处理和分析,得到弹丸穿越四个光幕的时刻值t1,t2,t3,t4,根据这些时间间隔和系统的结构参数求出弹丸撞击光幕面对应点距离地面的高度.

基于Hopfield自联想神经网络的天幕靶信号识别技术

为了提高天幕靶系统测试精度和可靠性,探索测试产生各种干扰噪声如弹头激波、弹底激波、蚊虫飞鸟、振动等干扰因素的影响规律,利用Hopfield自联想神经网络的方法,识别并剔除典型因素干扰。通过对实弹射击试验得到的数据进行分析,充分验证了天幕靶系统的准确性和可靠性。分析结果表明:与电平信号识别相比,在射频为5发/min、口径为23 mm的炮弹测试中,自联想神经网络信号识别率提高了17.2%;在弹型为穿甲弹,口径为23 mm的测试中,Hopfield自联想神经网络信号识别率提高了46.7%;对于射频为7500发/min的天幕靶连发弹丸信号测试条件下,正确信号识别率均达到了93%以上。在复杂环境条件下,Hopfield神经网络算法识别率远远高于传统的电平识别,提高了信号的识别率,能够适应一定区域内的复杂环境因素。