基于转镜同步跟踪系统的研究

为了研究高速飞行弹丸的运动姿态问题,提出转镜同步跟踪技术。在高速CCD相机主光轴方向放置一面转镜,将弹道线位置上飞行弹丸的运动姿态反射到高速CCD相机内实现同步跟踪。设计了基于高速CCD相机视场中点的转镜跟踪系统,建立了弹丸和转镜的运动模型,并利用MATLAB软件得到了其随时间变化的曲线,分析了相机和转镜空间位置对成像质量的影响。针对参数H=200 m,V=100 m/s,对系统存在的误差进行了分析,结果表明该系统可以实现对高速弹丸的同步跟踪。     

一体化光幕阵列测量误差分析与结构参数优化

针对一体化六光幕阵列测量模型,提取模型中光幕结构参数,在MATLAB中建立模型进行仿真,逐一分析各结构参数影响下的对弹丸飞行速度和坐标测量误差的影响规律,给出结构参数优化方法。基于优化的结构参数典型值得到了1 m×1 m矩形靶面范围内弹丸飞行速度和坐标的测量误差分布。实弹试验表明弹丸飞行参数测量与仿真分析具有一致性,横坐标测量误差不超过3.1 mm,纵坐标测量误差不超过4.8 mm,速度测量误差小于1.1 m/s。该结果可为光幕阵列测量设备的工程设计提供理论依据,也可为提高身管武器弹丸飞行参数测量精度提供参考。     

声光信号融合的外弹道参数测量方法研究

分析了弹丸激波马赫角在超声速飞行物体研究中的意义,指出现代靶场测试中针对激波马赫角的测试手段的不足。给出了一种全新的激波马赫角、弹丸速度以及弹丸飞行距离的测量方法。通过分析激波声学压电传感器接收到激波的时间,以及高速目标探测器接收到超音速飞行弹丸遮光时间,结合两种探测器的位置空间信息,构建了一种基于声光双信号的外弹道参数测试系统的数学模型。建立仿真模型分析,基于声光双信号的弹丸马赫角的误差低于0.6%。实验结果表明,对于超音速飞行的弹丸,基于声光信号探测系统检测弹道参数测量系统具有较高的测量精度。为后续的多信号探测外弹道参数奠定了基础。     

基于改进型六幕光幕靶的弹道测量技术研究

现有的六幕光幕靶测量系统实现了近距离弹丸速度、姿态以及着靶坐标的测量,而在实际工程应用中需要计算的是弹丸整个飞行过程中的速度、姿态以及远距离的落点坐标。针对现有系统工程部署中的不足,提出了双交叉结构的六幕光幕靶的设计原理。利用双交叉结构的六幕光幕靶的测量结果以及外弹道计算原理,通过四阶龙格-库塔方程建立了弹道测量模型,实现了弹丸飞行全过程的弹道测量和计算。通过使用弹道系数1.0的标准弹丸进行仿真实验和分析,计算出其射程和射高分别可以达到16 269m和3 672m,证明了其与实际的弹丸运动曲线相吻合,能够实际应用于工程部署。     

平衡炮实验弹丸膛内过载计算模型及应用

 针对平衡炮的具体结构特点,为了精确计算弹丸膛内过载变化过程,利用经典内弹道法对某口径的平衡炮进行了仿真计算,得出了内弹道诸元随时间的变化曲线,再根据膛压与过载的关系,推导出了过载随时间变化的曲线图,理论计算与实验结果相吻合,该计算方法可为此类火炮的内弹道参数评估和弹丸设计提供依据。     

采用针孔照相法测量炮弹飞行姿态

测量炮弹的飞行姿态,特别是距炮口200米内的飞行姿态,是外弹道实验最重要的内容之一,因为飞行姿态与飞行稳定性及射击密集度的研究密切相关。当前,测量飞行姿态的方法有攻角纸靶、弹道靶道及高速摄影等。攻角纸靶简单、经济,但它对弹丸的运动有干扰,精度较低;弹道靶道能得到精确的飞行姿态数据,但必须建立一系列火花闪光照相站,耗费巨大;弹道同步照相及高速分幅照相也可测量姿态,但因精度较低,化费大,实际上没有得到广泛应用。 用在弹头上安装针孔照相机的方法,并借助一个频闪平行光源,能够直接记录攻角——时间变化曲线。此法比较简单、经济、精确,其缺点是需要回收射击的炮弹。     

基于激光阴影照相系统的研究

针对目前高速弹丸飞行参数测量系统采用被动光源存在的光源能量利用率低、对环境敏感等问题,研究了一种组合式主动激光阴影照相系统。在对系统理论分析的基础上建立了高速弹丸的空间位置模型和2种测速模型。搭建了激光阴影照相系统试验平台,对系统设计的合理性进行了检验。试验结果表明:2种测速模型都能实现对弹丸飞行速度的测量,并且2种方法的对比误差比较小;弹丸空间位置在X轴方向的均方差为0.795 mm,在Z轴方向的均方差为0.496 mm。与纸靶的测量结果相比,偏离程度在1 mm范围内;该系统能够实现对弹丸飞行参数的测量。     

低伸弹道狭缝联动摄影系统标定技术的研究

在低伸弹道测量中，为了对弹丸的飞行资态，章动角，章动周期，弹丸飞行速度和旋转速度等进行精确，可靠的测量，需要对所采用的狭逢联动摄影系统进行精密的标定。本文在比较以往所用方法的基础上，提出了一种新的标定方法，实现了系统的精密，快速标定。     

L形光源大面积矩形探测光幕灵敏度空域分布分析

镜头式探测器配接L形LED光源构成大面积矩形探测光幕,常用来布置在封闭的室内靶道测量外弹道参数,其探测区域的灵敏度大小直接影响测量精度,文章研究和分析了配接L形LED光源的10m×10m大面积矩形探测光幕灵敏度空域分布规律,考虑镜头边缘效应和光传播路径损失,将飞行弹丸遮挡的光投射到镜头处计算光电器件接收的光通量变化,推...     

多路声靶外弹道综合测试系统

本文报道了利用声靶定位原理构成的外弹道综合测试系统。系统以人机对话的方式,可按多靶系统工作也可使用其中任意一靶单独工作。它是轻武器弹丸外弹道性能分析的一种新型综合分析系统,具有“一弹多参数”的测试功能,为外弹道研究提供了一种新型手段。该系统对一组弹(一般为20发)的测量可获得几乎包括弹丸质心运动的所有参数,所给出的曲线拟合度均在0.99以上。系统的整机功能及自动化程度是目前其它靶道测试设备无法比拟的。     

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。     

基于FPGA反射式激光双速测量系统的设计与实现

物体在运动时旋转,可以减小物体运动过程中的空气阻力,增加运动运动稳定性,提高发射效率。而在一些发射系统中,弹丸在运动的过程中,也会发生旋转。通过测量弹丸的旋转速度和运动速度,可以更好的了解弹丸运动规律、调控运动行为,获取即时环境信息。文中提出了一种高灵敏度反射式测速系统,该测速系统采用高速响应数字激光传感器作为测量器件,采用FPGA编程进行控制和运算,具有抗低频电磁干扰的优点。应用该测速系统可以同时测量电磁发射系统中弹丸在出口处的水平运动速度和旋转速度。     

二级轻气炮弹丸速度过程测量实验技术研究

 针对二级轻气炮发射管的特性，设计了测量景深长达13 m的光纤探头，选择条纹常数为100 m/s的高灵敏度激光干涉测速仪，结合任意反射面激光干涉测速技术进行了实验，测量了发射口径Φ32 mm、长度12 m的二级轻气炮弹丸发射过程，测得弹丸运动距离11.3 m时的速度为3 960 m/s，与磁测速的结果一致，通过实验测得的速度历史，进而获得弹丸在发射管内的加速度过程，为炮内弹道研究提供了更直接的实验数据。     

基于特征值灵敏度分析的超高速摄影仪转镜设计

利用数值分析方法,通过建立转镜特征值灵敏度分析模型,根据模态分析计算生成转镜特征值灵敏度循环执行文件,选用Monte Carlo法拉丁超立方抽样对转镜结构尺寸参数在其概率密度分布函数内进行抽样计算,统计分析得到反应转镜结构尺寸与特征值之间的Spearman秩相关系数。根据数值分析结果,修改镜体外接圆半径,并对修改前后的转镜分别进行模态数值分析和试验,结果显示转镜1阶模态增大101.8%,1阶临界转速达到8.7105 r/m,说明根据转镜特征值灵敏度数值分析结果优化转镜结构尺寸是一种实用、有效的方法。     

高精度光电弹道测量系统

 利用光电跟踪系统实时测量导弹类飞行目标已成为靶场测试手段的发展趋势之一,光电跟踪系统需要具备高精度跟踪高速飞行目标、实时输出目标飞行轨迹数据以及目标飞行姿态等实时图像信息。提出一种新型车载光电弹道测量系统,应用高强度轴承改善角位置输出的稳定性;利用再生反馈控制技术抑制跟踪快速目标时产生的滞后误差,提高光电弹道系统的测量精度;将测量数据归一化为垂线测量坐标系中的测量值,以20 ms的刷新率对外输出;提出模拟航路检测方式,可在野外条件下完成对光电设备性能检测,实际稳态跟踪精度可达到0.21 mrad。     

空竹抛体运动的数值解法和动画模拟

研究了马格努斯效应下的旋转抛体运动,考虑了空气阻力作用于质心上的情况。对于不同初速度和抛出角度,基于Mathematica的计算功能计算得到运动方程的数值解,然后利用软件的可视化功能画出运动轨迹曲线。在Mathematica高版本中还通过控件改变参数,得到动画模拟。使学生更加深入、直观地模拟空竹抛体的运动,同时提高了学习的主动性和创造性。     

太赫兹远距离快速扫描成像系统的设计

在太赫兹成像技术研究中,分辨率、成像时间和距离是非常关键的参数指标,为了推动太赫兹成像技术的实用化,特别是提高对隐藏危险物品的远距离快速预警检测能力,提出被动式远距离太赫兹快速扫描成像系统。该系统采用单个太赫兹探测器和光机扫描相结合的方式。扫描子系统中,将六面体转镜置于离轴三反镜系统的平行光路中,使扫描范围从广泛研究中采用的物空间转换到像空间有效缩小了扫描区域,缩短了成像时间。本套被动式扫描成像系统主要参数:探测器频率0.34 THz,成像距离10 m,视场1.51.5,成像分辨率3 cm,成像时间1 s。