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。     

采用针孔照相方法测量弹丸飞行姿态

一、引言 测量弹丸飞行姿态,特别是出炮口100—200m以内的飞行姿态,是外弹道测试的重要内容。它与弹丸的飞行稳定性及射出密集度的研究有着非常密切的关系。 弹丸摆动幅值(攻角)及摆动波长的大小因弹而异,通常攻角幅值约2°～15°,波长约几米到几十米。要求至少可能测量3～5个摆动波长的攻角变化曲线。     

箭弹着靶姿态的摄影及数据处理

高速摄影在箭弹的研制生产和靶场试验中,外弹道的各种光学测量较为频繁,特别是研制阶段,高速摄影测试任务较大,数据处理速度、精度要求较高。 箭弹着靶姿态的测试也是高速摄影的主要课目之一,测试目的是取得箭弹末段飞行轨迹及不同姿态着靶的破甲深度等数据,对加快研究进度有一定参考价值。     

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。     

火炮控制区域问题的运动学分析与应用

火炮发射的炮弹,如果忽略阻力,都是作抛体运动后攻击到目标。发射速率固定,以各种发射角发射的炮弹在空间的覆盖范围形成了火炮的控制区域。文章首先用量纲分析方法得到炮弹轨迹方程的无量纲形式,随后根据曲线簇包络线的定义推导出火炮弹道曲线簇的包络线方程,得到了真空弹道中的火炮控制区域。进而利用包络线方程求解出火炮间接瞄准射击时发射角的范围,并分析了火炮面向山坡或洼地射击时的最大射程与发射角。     

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。     

正交闪光照相光纤同步技术

(一)问题的提出 弹道靶道是当前世界各国进行气动力和外弹道研究的重要实验设施,弹道靶道中的主要测试设备是几十个火花闪光正交阴影照相站。试验表明,同一照相站两个火花闪光源闪光的不同步时间约可达3μs,这给测量结果带来了不容忽视的误差。因而,改善正交闪光阴影照相的同步性能是十重要的课题。     

光电经纬仪姿态测量精度室内检测方法

为实现光电经纬仪等靶场光测姿态测量设备测量精度的室内测试和评价,介绍了光电经纬仪对空间轴对称目标的姿态交会测量的原理。利用检测架、平行光管、目标轮廓靶及光源室内模拟不同姿态角的无穷远目标。建立了利用目标特征点的方位角、俯仰角计算目标姿态角的精确数学模型。用高精度经纬仪对目标上的多个特征点进行测量,用最小二乘法按该数学模型对目标姿态进行拟合,得到模拟目标的姿态,经验证该方法的标定精度可达0.05°。以该标定结果为模拟目标姿态的真值,光电经纬仪对同一模拟目标姿态进行动态测量,将测量结果与真值进行比较,可确定光电经纬仪的姿态测量精度。     

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。     

光电经纬仪姿态测量精度分析及室内评价方法

为了实现光电经纬仪姿态测量精度的室内测试和评价,介绍了光电经纬仪姿态测量方法,依据蒙特卡罗方法对测量站的姿态测量误差源进行了分析,得出姿态测量精度的主要影响因素,进而提出了一种室内姿态测量精度检测方法。基于外场理论弹道、目标姿态以及测量站站址,通过逆姿态测量理论计算得到姿态测量原始数据,再将姿态测量原始数据输入姿态测量设备,通过比较理论目标姿态和姿态测量设备给出的目标姿态,得到姿态测量设备的姿态测量精度。依据该方法,对某型号姿态测量设备进行了姿态测量精度检测。通过实验可得到该姿态测量设备的姿态测量精度,即航向角测量误差不大于1.9°,俯仰角测量误差不大于0.4°。     

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。     

偏心测量系统驱动机构的改进设计

偏心距是弹箭飞行稳定性的重要影响因素,其精确测量是保证弹道计算正确性的关键。为了解决某些特殊外形的弹体,在利用偏心测量系统测量偏心时,驱动弹体精确转动的机构出现卡滞、打滑等现象,导致无法自动测量的问题。本文结合系统偏心距测量的原理和试验操作步骤,分析了测量过程设备存在的不足及产生原因,提出了改进支撑和用减速伺服电机增加旋转力矩的方案,并进行了详细地设计及计算。验证结果表明,改进后的系统可以有效解决电机直驱不规则弹体时出现的问题,测量精度提高了4.15倍。扩大了测量范围,提高了驱动精度和测量效率,具有很好的应用价值。     

基于转镜跟踪目标的分析与计算

基于高速CCD相机主光轴的转镜弹道同步跟踪系统,研究了高速飞行弹丸飞行姿态和飞行速度的问题,利用转镜的反射原理和转镜运动规律,建立了转镜随弹丸运动的时空关系模型和转镜运动参数的数学模型,并推导转镜运动参数与弹丸飞行速度和弹道距转镜中心垂直高度之间的数学关系;在理论分析的基础上,用MATLAB分析了转镜视场内的弹道宽度随时间变化的规律以及转镜转角和角加速度随时间变化的规律,得到在某一时刻转镜视场的大小以及转镜参数的变化曲线;给出了转镜尺寸、扫描速率曲线和最大离散速度等主要参数的计算方法,分析了它们对整个跟踪系统的影响。针对系统设置参数为h=150 m, v=300 m/s时进行仿真,仿真结果表明本系统可实现对高速弹丸的同步跟踪。     

GS-221高速摄影机的驱动与控制系统

GS—221高速摄影测量仪是用于测量大型火箭(导弹)起飞段的姿态及其横向漂移量的专用超小型高速电影经纬仪,其主机为一台间歇式同步高速电影摄影机。本文简要介绍其驱动控制和点阵数据记录系统。     

GS-221高速摄影机的驱动与控制系统

GS—221高速摄影测量仪是用于测量大型火箭(导弹)起飞段的姿态及其横向漂移量的专用超小型高速电影经纬仪,其主机为一台间歇式同步高速电影摄影机。本文简要介绍其驱动控制和点阵数据记录系统。     

低空摄影测量在弹丸落点坐标测试中的应用

靶场现有落点坐标测试设备大多数基于地面观测平台,存在通视要求的局限性,无法及时预测落点概略坐标,且对于连发密集型射击试验无法区分弹序。针对该问题,根据物点与像点的几何位置关系,提出了3种将观测平台设置为空中的无人机弹丸落点测量方法:内差法、距离比例法以及求解姿态角法。介绍了3种算法的基本原理和数学模型,然后结合模拟试验现场的测试数据对3种方法进行了验证,最后计算出满足要求所需要的相机最低技术指标。实验结果表明:内差法和比例法测量精度低于3 m,求解姿态角法的精度小于0.3 m。     

导弹发射姿态测量方法研究

针对导弹发射姿态测量问题,提出采用高速摄像机通过斜瞄和平瞄姿态测量方法求解导弹中轴线俯仰角和方位角,仿真典型导弹起飞段近距离姿态测量,分析两种测量方法对导弹飞行姿态测量精度和适用性。仿真结果表明:平瞄和斜瞄姿态测量方法,测量误差在0.2°以内。斜瞄方式使用更便捷,通用性好。平瞄方式测量精度高,数据处理方法、机械结构相对简单,在适合的应用场合优势明显。此分析方法、分析结果为姿态测量方法选取和研究等提供一种可行的途径,也可为其它运动目标的姿态测量提供借鉴。     

基于动平台多源数据的运动目标测量方法研究

根据运动目标性能试验需求及试验平台的特点,建立一个影像数据测量系统,实现目标的运动视频记录和外部参数测量。采用基于OpenCV的棋盘格内参数标定结合基于平台上固定标识点、线为基准的外场标定的摄像机标定方法,采用高速影像数据、中线视频数据和GPS数据相结合的方法实现目标运动的轨迹、姿态等参数的测量。通过测量精度分析及多次试验结果证明,测量精度达到水平方向优于10 cm,高程方向优于5 cm,姿态精度优于05。     

基于前视跑道图像的飞机偏心距精确测量

根据飞机地面最小操纵速度试飞的光电测试需求,提出一种基于前视跑道图像的飞机偏心距精确测量技术,通过在飞机中后段机腹中心线上加装前视高速数字摄像机,获取飞机运动时跑道及飞机起落架的前视序列图像,通过图像判读获取飞机主起连线与跑道标识线交点的亚像素坐标,在摄像机测量参数高精度标定的基础上,根据摄影测量的单站定位原理精确解算交点在物方空间坐标系下的坐标,进而获取飞机偏离跑道中心线的距离。飞行试验测试结果表明,该测量方案切实可行,数据直观可靠,可实现3 cm的测量精度,完全满足试飞测试任务需求。